JP2006343358A - Process unit and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 駆動系におけるギヤ同士の歯が触れ合う際の衝撃に起因する現像濃度ムラを抑えることができ、さらに、現像能力向上のための現像条件において、副作用的に発生する白抜け等の画像品位の低下を抑えるプロセスユニット及び画像形成装置を提供する
【解決手段】 移動する表面に潜像を担持する感光体2と、現像スリーブ42の移動する表面に担持した現像剤によって感光体2上の潜像を現像する現像装置40と、現像スリーブ42を回転駆動させる駆動源とを有する画像形成装置において、前記現像装置40が、前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して現像スリーブ42に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列を有し、感光体2が、1mm表面移動する間における駆動伝達ギヤ列内の各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上である。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress development density unevenness caused by an impact when teeth of gears in a drive system come into contact with each other, and further, image quality such as white spots generated as a side effect under development conditions for improving development ability. A process unit and an image forming apparatus that suppress a decrease in image quality are provided. A photosensitive member that carries a latent image on a moving surface, and a developer carried on the moving surface of a developing sleeve, a latent image on the photosensitive member 2. In an image forming apparatus having a developing device 40 that develops an image and a drive source that rotationally drives the developing sleeve 42, the developing device 40 relays the rotational driving force transmitted from the drive source to the developing sleeve 42. A drive transmission gear train having a plurality of gears for transmission is provided, and the photosensitive member 2 is on the rotation path of each gear in the drive transmission gear train while the surface of the photosensitive member 2 moves 1 mm. The number of mobile teeth is 0.72 or more teeth.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いられるプロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a process unit and an image forming apparatus used for image formation by an electrostatic copying process such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer.
複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置では、帯電した像担持体上に潜像を形成し、この潜像を、現像装置が収納する現像剤によって現像することで潜像をトナーで可視化して、トナー像を形成する(例えば、特許文献1を参照)。この現像プロセスにおいて、トナーの帯電安定性や帯電能力、画像形成プロセスにおける現像能力などのから、安定して用いることができる二成分現像剤が用いられている。この二成分現像剤は、キャリアとトナーとを用いて、キャリアとの摩擦によりトナーを帯電させる。また、現像装置の現像剤担持体は、非磁性の現像スリーブとその中に固定配置された磁石ローラからなり、現像スリーブ上に二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシ状態を形成している。特に、現像領域で、現像剤担持体が備える主磁極の磁力線に沿って穂立ちさせることで、大きな磁気ブラシが形成される。現像プロセスは、この磁気ブラシで像担持体上の潜像を摺擦してトナーを像担持体に移動することで行われる。さらに、現像スリーブ及び/又は磁石ローラを回転させることで、現像スリーブ表面上の現像剤が磁気ブラシを形成しながら移動し、潜像に対してトナーを供給し続ける。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine, a latent image is formed on a charged image carrier, and the latent image is developed by a developer stored in a developing device. Visualization with toner forms a toner image (see, for example, Patent Document 1). In this developing process, a two-component developer that can be used stably is used because of the charging stability and charging ability of the toner and the developing ability in the image forming process. This two-component developer uses a carrier and toner to charge the toner by friction with the carrier. Further, the developer carrying member of the developing device includes a non-magnetic developing sleeve and a magnet roller fixedly disposed therein, and a two-component developer is raised on the developing sleeve to form a magnetic brush state. . In particular, a large magnetic brush is formed in the developing region by making it stand along the magnetic field lines of the main magnetic pole included in the developer carrier. The development process is performed by sliding the latent image on the image carrier with the magnetic brush and moving the toner to the image carrier. Further, by rotating the developing sleeve and / or the magnet roller, the developer on the surface of the developing sleeve moves while forming a magnetic brush, and continues to supply toner to the latent image.
従来、フルカラーの画像形成装置では直流電圧によるDCバイアスで現像を行う方式(直流電圧現像方式)と交流電圧によるACバイアスを重畳させて現像を行う方式(重畳現像方式)とが用いられている。ACバイアスは現像領域における空間でトナーを振動させ、細線の再現性向上や階調再現性の向上させることができる。この重畳現像方式(AC+DC印加方式)は直流電圧現像方式(DC印加方式)よりも高画質であるという認識があった(例えば、特許文献2参照)。
しかも、直流電圧印加方式は、直流電圧に交流電圧を重畳する方式よりも像担持体へのトナー付着性能である現像能力が低い。しかし、像担持体の地肌汚れ特性については、直流電圧の現像バイアスと非画像部との電位差(=地肌部電位差)が小さい場合でも直流電圧現像方式の方が、重畳現像方式よりも地汚れの程度がはるかに良い。これは交流電圧の重畳により、トナーが現像剤担持体と像担持体との間を往復する内に飛び散ってしまうのに対し、直流印加方式は現像剤担持体から像担持体への一方向の電界の作用によって飛び散りの機会がはるかに低いためである。
さらに、近年粉砕トナーに替わって、粒径分布が狭く、形状が均一なことから、画像品位が高く、転写効率が高い重合法で製造された重合トナーが使用されるようになってきている。重合トナーを用いた画像形成装置では、直流電圧現像方式のほうが重畳現像方式よりも細部の再現性が高い場合もあり、必ずしも重畳現像方式が総合画質で有利ではなくなってきている。またACバイアスを用いないDCバイアスのみの現像方式は、ACバイアス電源を必要としない分コストを下げることが可能となり、そのユーザーメリットは大きい。これにより、直流電圧現像方式を採用し、かつ、重合トナーを用いた画像形成装置は画質の面とコストの面の両方から今後主流になることも考えられる。
Conventionally, in a full-color image forming apparatus, a method of developing with a DC bias by a DC voltage (DC voltage developing method) and a method of developing by superimposing an AC bias with an AC voltage (superimposed developing method) are used. The AC bias can vibrate the toner in the space in the development area and improve the reproducibility of fine lines and the gradation reproducibility. There was a recognition that this superimposed development method (AC + DC application method) has higher image quality than the DC voltage development method (DC application method) (see, for example, Patent Document 2).
Moreover, the DC voltage application method has a lower developing ability, which is the toner adhesion performance to the image carrier, than the method of superimposing the AC voltage on the DC voltage. However, with respect to the background stain characteristics of the image carrier, the DC voltage development method is more susceptible to background stain than the superimposed development method even when the potential difference between the DC voltage developing bias and the non-image area (= background portion potential difference) is small. The degree is much better. This is because toner is scattered while reciprocating between the developer carrier and the image carrier due to the superposition of AC voltage, whereas the DC application method is one-way from the developer carrier to the image carrier. This is because the chance of scattering by the action of the electric field is much lower.
Further, in recent years, in place of pulverized toner, a polymerized toner produced by a polymerization method having high image quality and high transfer efficiency has been used because the particle size distribution is narrow and the shape is uniform. In an image forming apparatus using polymerized toner, the DC voltage developing method sometimes has higher reproducibility of details than the superimposed developing method, and the superimposed developing method is not necessarily advantageous in terms of overall image quality. In addition, the development method using only the DC bias without using the AC bias can reduce the cost because the AC bias power source is not required, and has a great user merit. As a result, it is conceivable that an image forming apparatus that employs a DC voltage developing system and that uses a polymerized toner will become the mainstream in the future in terms of both image quality and cost.
しかし、直流電圧現像方式は、重畳現像方式と比較して現像能力が不十分になることがある。そのため、現像プロセス、現像剤からこれを補償することが考えられ、例えば、現像スリーブの線速Vsと像担持体線速Vpとの線速比Vs/Vpを大きくするか、トナー濃度を上げることが必要となる。ところが、線速比Vs/Vpを大きくすることは、現像能力が向上する反面、潜像端部のトナー付着量が増加する、いわゆるエッジ効果が顕著となることが懸念される。具体的には、ベタ領域やハーフトーン領域の周囲が強調され、更にその外側が白く抜けたりする白抜けといった現象が見られるようになる。例えばハーフトーン領域内にベタ領域が存在した場合、ベタ領域周辺のハーフトーン部がエッジ効果により現像されずに白く抜けてしまうといった現象が発生してしまう。
また、現像間隔を小さくすることでも現像能力を向上させることが可能である。しかし、現像間隔を小さくすることで現像能力を向上させても、磁気ブラシによる像担持体との摺擦力が強くなり、前記と同様にエッジ効果が顕著となり、エッジ効果による白抜けが発生してしまう。現像領域を小さくすることによる副作用として後端白抜けの発生や、横ライン再現性劣化、現像剤ストレスの増大による現像剤寿命の低下などが挙げられる。
さらに、現像領域における像担持体と現像スリーブとの間隔を狭くすることは、現像能力を向上させるが、磁気ブラシを像担持体に押圧する摺擦力が大きくなる。これによって、現像に寄与した穂はその保持しているトナーが減少するため、現像後に逆に像担持体から既に現像されたトナーを掻きとってしまう逆現像が発生する。その結果、画像後端がかすれたり、ベタ画像周辺が白く抜けたりする、白抜け画像が発生してしまう。特に、現像の主磁極と像担持体との角度が0度となるように構成された場合には、現像間隔が一番狭い位置で現像剤が穂立ちされた状態で像担持体と衝突するため、トナーの掻き取り力が大きくなるために、画像後端がかすれたり、ベタ画像周辺が白く抜けたりする白抜け画像が発生して、画像品位を大きく低下させる。
However, the DC voltage developing method may have insufficient developing ability compared to the superimposed developing method. Therefore, it is conceivable to compensate for this from the development process and developer. For example, the linear velocity ratio Vs / Vp between the linear velocity Vs of the developing sleeve and the linear velocity Vp of the image carrier is increased or the toner density is increased. Is required. However, when the linear velocity ratio Vs / Vp is increased, the developing ability is improved, but there is a concern that a so-called edge effect in which the toner adhesion amount at the edge of the latent image is increased becomes remarkable. Specifically, a phenomenon such as white spots in which the periphery of a solid area or a halftone area is emphasized and the outside of the area is white is seen. For example, when a solid area exists in the halftone area, a phenomenon occurs in which the halftone portion around the solid area is whitened without being developed due to the edge effect.
Further, the developing ability can be improved by reducing the developing interval. However, even if the development capability is improved by reducing the development interval, the sliding force with the image carrier by the magnetic brush becomes stronger, the edge effect becomes noticeable as described above, and white spots due to the edge effect occur. End up. Side effects caused by reducing the development area include the occurrence of white spots on the trailing edge, degradation of horizontal line reproducibility, and reduction in developer life due to an increase in developer stress.
Furthermore, reducing the distance between the image carrier and the developing sleeve in the development area improves the developing ability, but increases the rubbing force that presses the magnetic brush against the image carrier. As a result, since the toner held in the spike contributed to the development decreases, reverse development occurs that scrapes off the already developed toner from the image carrier after development. As a result, a white-out image is generated in which the rear end of the image is blurred or the solid image is whitened out. In particular, when the angle between the main magnetic pole for development and the image carrier is 0 degrees, the developer collides with the image carrier in a state where the developer is spiked at the position where the development interval is the narrowest. As a result, the toner scraping force increases, and a white-out image in which the trailing edge of the image is blurred or the solid image is whitened out is generated, and the image quality is greatly reduced.
さらに、高画質化に伴って像担持体と現像剤担持体との間のギャップである現像間隔をより狭小化させる近年においては、現像剤担持体の微妙な振動による現像濃度ムラがより目立ち易くなってきている(例えば、特許文献3を参照)。振動による現像領域の変化の度合が、狭小化に伴って大きくなり、瞬間の現像能力の変化率が大きくなっているためである。ギヤの回転軸の軸心ズレを解消したとしても、軸心ズレとは異なる原因に起因する現像剤担持体の微妙な振動による現像濃度ムラが現れ易くなる。例えば、現像スリーブはそれを駆動するためのギヤ同士の歯が触れ合う際の衝撃に起因して微妙に振動するが、現像間隔を比較的大きく設定していた従前においては、かかる振動による現像濃度ムラがそれほど目立たなかった。しかし、現像間隔の狭小化が進む近年においては、かかる振動による現像濃度ムラが深刻なものになりつつある。さらに、像担持体近傍にある他の作像ユニットの駆動伝達系内におけるギヤ同士の歯が触れ合う際の衝撃による微妙な振動が像担持体に伝播しても、現像濃度ムラが発生するという問題がある。 Furthermore, in recent years when the development interval, which is the gap between the image carrier and the developer carrier, is further narrowed as the image quality is improved, development density unevenness due to subtle vibration of the developer carrier is more conspicuous. (For example, see Patent Document 3). This is because the degree of change in the development area due to vibration increases with the narrowing, and the rate of change in instantaneous development capacity increases. Even if the axial misalignment of the rotation shaft of the gear is eliminated, uneven development density due to subtle vibration of the developer carrying member due to a cause different from the axial misalignment tends to appear. For example, the developing sleeve slightly vibrates due to an impact when the teeth of the gears for driving the sleeve contact each other. However, in the past, the developing interval was set to be relatively large. Was not so noticeable. However, in recent years when development intervals are becoming narrower, uneven development density due to such vibrations is becoming serious. Furthermore, even if subtle vibrations due to the impact of the teeth of the gears in the drive transmission system of another image forming unit near the image carrier are propagated to the image carrier, uneven development density occurs. There is.
そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成装置及び各プロセス装置の駆動系におけるギヤ同士の歯が触れ合う際の衝撃に起因する現像濃度ムラを抑えることができるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。
さらに、現像能力向上のための現像条件において、副作用的に発生する白抜け等の画像品位の低下を抑えるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and its problem is to suppress development density unevenness caused by an impact when teeth of gears in the drive system of the image forming apparatus and each process apparatus come into contact with each other. The present invention provides a process unit and an image forming apparatus that can perform the above process.
It is another object of the present invention to provide a process unit and an image forming apparatus that suppress deterioration in image quality such as white spots that occur as a side effect under development conditions for improving development capability.
前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
1.本発明のプロセスユニットは、少なくとも、表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって像担持体上の潜像を現像する現像装置と、画像形成装置本体に設けられた前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して現像剤担持体に伝達する複数のギヤからなる前記駆動伝達ギヤ列とを有し、本体に対して着脱可能であるプロセスユニットにおいて、前記像担持体は、1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列を構成する各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上であることを特徴とする。
2.また、本発明のプロセスユニットは、さらに、前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された前記原動側回転部材における回転軸線方向の端部に形成された原動側係合部に対し、回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有し、前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、前記従動側係合部に一体的に形成されて、前記従動側係合部と同じ回転軸線上で回転することを特徴とする。
3.また、本発明のプロセスユニットは、さらに、前記従動側係合部及び前記第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、該従動側係合部及び該第1ギヤが、前記従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動することを特徴とする。
4.また、本発明のプロセスユニットは、さらに、少なくとも前記第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位されているものであることを特徴とする。
The features of the present invention, which is a means for solving the above problems, are listed below.
1. The process unit of the present invention includes at least an image carrier that carries a latent image on the surface, a developing device that develops the latent image on the image carrier using a developer carried on the surface on which the developer carrier moves, and an image A drive transmission gear train comprising a plurality of gears for relaying a rotational driving force transmitted from the drive source provided in the forming apparatus main body and transmitting it to the developer carrier, and is detachable from the main body. In a certain process unit, the number of moving teeth on the rotation trajectory of each gear constituting the drive transmission gear train during the surface movement of the image carrier by 1 mm is 0.72 or more.
2. The process unit of the present invention is further disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit the rotational driving force from the drive source to the drive transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train. A drive-side engagement portion that rotates by being abutted and engaged in the rotation axis direction with respect to a drive-side engagement portion formed at an end portion in the rotation axis direction of the drive-side rotation member; Of each gear in the transmission gear train, a first gear to which the rotational driving force from the drive source is first transmitted is formed integrally with the driven side engaging portion, and the driven side engaging portion It is characterized by rotating on the same axis of rotation.
3. In addition, the process unit of the present invention further includes a holding body that holds the driven side engaging portion and the first gear so as to be movable at least within a plane orthogonal to the rotation axis direction thereof. And the first gear move so that their rotation axis approaches the rotation axis of the driving-side rotating member as the driven-side engaging portion and the driving-side engaging portion engage with each other. And
4). The process unit of the present invention is further characterized in that at least the first gear and the downstream gear meshing therewith are negatively displaced.
5.本発明の画像形成装置は、少なくとも、移動する表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、前記現像剤担持体を回転駆動させる駆動源とを有する画像形成装置において、前記現像装置が、前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して前記現像剤担持体に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列を有し、前記像担持体が、1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上であることを特徴とする。
6.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された前記原動側回転部材を備え、画像形成装置本体に着脱可能に支持される現像装置が、前記原動側回転部材の回転軸線方向の端部に形成された原動側係合部に対して回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有し、前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、従動側係合部に一体的に形成されて、従動側係合部と同じ回転軸線で回転することを特徴とする。
7.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像装置が、前記従動側係合部及び前記第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、前記従動側係合部及び前記第1ギヤが、前記従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動することを特徴とする。
8.また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくとも前記第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位をされているものであることを特徴とする。
5. The image forming apparatus according to the present invention includes at least an image carrier that carries a latent image on a moving surface, and a developer that develops the latent image on the image carrier using a developer carried on the moving surface of the developer carrier. In the image forming apparatus having the apparatus and a drive source for rotationally driving the developer carrier, the developing device relays a rotational driving force transmitted from the drive source to transmit to the developer carrier. And the number of moving teeth on the rotation trajectory of each gear in the drive transmission gear train during the surface movement of the image carrier by 1 mm is 0.72 or more. It is characterized by that.
6). The image forming apparatus of the present invention is further disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit the rotational driving force from the drive source to the drive transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train. And a developing device that is detachably supported by the image forming apparatus main body rotates with respect to a driving side engaging portion formed at an end of the driving side rotating member in the rotation axis direction. A driven side engaging portion that rotates by being abutted and engaged in the axial direction, and among the gears in the drive transmission gear train, a rotational driving force from the drive source is transmitted first. The gear is formed integrally with the driven side engaging portion, and rotates on the same rotational axis as the driven side engaging portion.
7). In the image forming apparatus of the present invention, the developing device further includes a holder that holds the driven side engaging portion and the first gear so as to be movable at least in a plane orthogonal to the rotational axis direction thereof. The driven-side engaging portion and the first gear bring their rotational axis closer to the rotational axis of the driving-side rotating member as the driven-side engaging portion and the driving-side engaging portion are engaged. It is characterized by moving to.
8). The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that at least the first gear and the downstream gear meshing with the first gear are negatively shifted.
9.本発明の画像形成装置は、少なくとも、移動する表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、前記像担持体に対向する位置で表面移動する表面移動体あるいは表面移動体の表面に保持した記録体に前記像担持体上の可視像を転写する転写装置と、前記表面移動体に駆動力を付与するための前記駆動源とを備える画像形成装置において、前記転写装置が、画像形成装置本体に配設された前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して前記表面移動体に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列を有し、前記像担持体が1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上であることを特徴とする。
10.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された前記原動側回転部材を備え、画像形成装置本体に着脱可能に支持される転写装置が、前記原動側回転部材の回転軸線方向の端部に形成された前記原動側係合部に対して回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する前記従動側係合部を有し、前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、前記従動側係合部に一体的に形成されて、前記従動側係合部と同じ回転軸線で回転することを特徴とする。
11.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記転写装置が、前記従動側係合部及び前記第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、前記従動側係合部及び前記第1ギヤが、前記従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動することを特徴とする。
12.また、本発明の画像形成装置は、さらに、少なくとも前記第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位をされているものであることを特徴とする。
9. The image forming apparatus according to the present invention includes at least an image carrier that carries a latent image on a moving surface, and a developer that develops the latent image on the image carrier using a developer carried on the moving surface of the developer carrier. An apparatus, a transfer device for transferring a visible image on the image carrier to a surface moving member that moves the surface at a position facing the image carrier, or a recording member held on the surface of the surface moving member, and the surface moving member In the image forming apparatus including the driving source for applying a driving force to the image forming apparatus, the transfer device relays the rotational driving force transmitted from the driving source disposed in the image forming apparatus main body and moves the surface. A drive transmission gear train composed of a plurality of gears that transmit to the body, and the number of moving teeth on the rotation path of each gear in the drive transmission gear train during the surface movement of the image carrier by 1 mm is 0.72; It is more than a tooth To.
10. The image forming apparatus of the present invention is further disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit the rotational driving force from the drive source to the drive transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train. A transfer device that includes the driven-side rotating member and is detachably supported by the image forming apparatus main body with respect to the driving-side engaging portion formed at an end of the driving-side rotating member in the rotation axis direction. The driven-side engaging portion that rotates by abutting and engaging in the direction of the rotational axis is provided, and among the gears in the drive transmission gear train, the rotational drive force from the drive source is transmitted first. The first gear is formed integrally with the driven side engaging portion and rotates around the same rotation axis as the driven side engaging portion.
11. In the image forming apparatus according to the aspect of the invention, the transfer device may further include a holding body that holds the driven-side engaging portion and the first gear so as to be movable at least in a plane orthogonal to the rotation axis direction. The driven-side engaging portion and the first gear bring their rotational axis closer to the rotational axis of the driving-side rotating member as the driven-side engaging portion and the driving-side engaging portion are engaged. It is characterized by moving to.
12 The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that at least the first gear and the downstream gear meshing with the first gear are negatively shifted.
13.本発明の画像形成装置は、移動する表面に潜像を担持する像担持体と、現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスが直流電圧(DC電圧)であり、前記像担持体の線速Vpと前記現像剤担持体の線速Vsとの線速比Vs/Vpが1.7〜2.0の範囲であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との現像間隔Gpが、0.1〜0.45mmの範囲であることを特徴とする。
14.本発明の画像形成装置は、現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、前記現像剤担持体が、複数の磁極を有するマグネットローラを内包し、前記マグネットローラは前記像担持体に現像剤を摺擦させる磁気ブラシを形成する主磁極を備えており、前記主磁極による磁界の半値幅中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とが、前記像担持体の回転中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とに対して形成する角度Rが、前記現像剤担持体の回転する上流方向に対して2°〜8.5°の範囲にあることを特徴とする。
15.また、本発明の画像形成装置は、さらに、上述1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体に印加する現像バイアスが直流電圧(DC電圧)であり、前記像担持体の線速Vpと前記現像剤担持体の線速Vsとの線速比Vs/Vpが1.7〜2.0の範囲であり、前記像担持体と前記現像剤担持体との現像間隔Gpが、0.1〜0.45mmの範囲であるであることを特徴とする。
16.また、本発明の画像形成装置は、さらに、上述13又は15に記載の画像形成装置において、前記現像剤担持体が、複数の磁極を有するマグネットローラを内包し、前記マグネットローラは前記像担持体に現像剤を摺擦させる磁気ブラシを形成する主磁極を備えており、前記主磁極による磁界の半値幅中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とが、前記像担持体の回転中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とに対して形成する角度Rが、前記現像剤担持体の回転する上流方向に対して2°〜8.5°の範囲にある
ことを特徴とする
13. An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier that carries a latent image on a moving surface, and a developing device that develops the latent image on the image carrier by a developer carried on the moving surface of the developer carrier. In the image forming apparatus, the developing bias applied to the developer carrier is a direct current voltage (DC voltage), and the linear velocity ratio Vs between the linear velocity Vp of the image carrier and the linear velocity Vs of the developer carrier. / Vp is in the range of 1.7 to 2.0, and the development interval Gp between the image carrier and the developer carrier is in the range of 0.1 to 0.45 mm.
14 An image forming apparatus according to the present invention includes: a developing device that develops a latent image on an image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier. A magnetic roller including a main magnetic pole that forms a magnetic brush that slidably rubs the developer onto the image bearing member, the half-width center of the magnetic field by the main magnetic pole, and the developer An angle R formed by a line connecting the rotation center of the carrier with respect to a line connecting the rotation center of the image carrier and the rotation center of the developer carrier rotates the developer carrier. It is in the range of 2 ° to 8.5 ° with respect to the upstream direction.
15. Further, the image forming apparatus of the present invention is the image forming apparatus according to any one of the above 1 to 12, wherein the developing bias applied to the developer carrying member is a direct current voltage (DC voltage), and the image carrying device. The linear velocity ratio Vs / Vp between the linear velocity Vp of the body and the linear velocity Vs of the developer carrier is in the range of 1.7 to 2.0, and the development interval between the image carrier and the developer carrier Gp is in the range of 0.1 to 0.45 mm.
16. Further, the image forming apparatus of the present invention is the image forming apparatus according to the above 13 or 15, wherein the developer carrier includes a magnet roller having a plurality of magnetic poles, and the magnet roller is the image carrier. A magnetic pole that forms a magnetic brush that slidably rubs the developer, and a line connecting the center of the half-value width of the magnetic field by the main magnetic pole and the rotation center of the developer carrier is the rotation of the image carrier. The angle R formed with respect to the line connecting the center and the rotation center of the developer carrier is in the range of 2 ° to 8.5 ° with respect to the upstream direction in which the developer carrier rotates. Characterize
17.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像剤は、キャリアとトナーとを混合する二成分現像剤を用いることを特徴とする。
18.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、体積平均粒径が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の範囲にあることを特徴とする。
19.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、形状係数SF−1が100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2が100〜180の範囲にあることを特徴とする。
20.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、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、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることを特徴とする。
21.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、略球形状であることを特徴とする。
22.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナーは、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にあることを特徴とする。
23.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記キャリアは、磁性粒子表面に樹脂を被覆し、体積平均粒径が30〜80μmの範囲にあることを特徴とする。
24.また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記キャリアは、電気抵抗が6〜10LogΩ・cmの範囲にあることを特徴とする。
17. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that a two-component developer that mixes a carrier and a toner is used as the developer.
18. In the image forming apparatus of the present invention, the toner further has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm and a ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn). It exists in the range of 1.00-1.40.
19. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the toner has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
20. In the image forming apparatus of the present invention, the toner further includes a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, a polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent. Is a toner obtained by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous medium.
21. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the toner has a substantially spherical shape.
22. Further, in the image forming apparatus of the present invention, the shape of the toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (provided that r1 ≧ r2 ≧ r3), and the major axis r1. The ratio (r2 / r1) to the minor axis r2 is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.7 to 1.0. It is characterized by being.
23. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the carrier has a magnetic particle surface coated with a resin and has a volume average particle size in the range of 30 to 80 μm.
24. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the carrier has an electric resistance in the range of 6 to 10 LogΩ · cm.
以上説明したように、本発明のプロセスユニット及び画像形成装置では、歯数の多いものほど、歯が触れ合う際の衝撃による振動を小さくすることができ、1歯あたりの触れ合い時の衝撃の力積を小さくしたことで、ギヤの噛み合いで生ずる振動による現像濃度ムラを視認できなくなる程度にして高品位の画像を得ることができた。
さらに、現像能力を落とすことなく、比較的簡単な現像条件の組み合わせによって高濃度画像部と低濃度画像部の境界で発生する白抜け現象を低減させることができた。
さらに、現像能力向上のための現像条件において副作用的に発生する、現像剤の飛散及びエッジ効果による白抜けの発生を低減させることができた。
As described above, in the process unit and the image forming apparatus of the present invention, the larger the number of teeth, the smaller the vibration caused by the impact when the teeth come into contact with each other, and the impulse of impact at the time of contact per tooth. By reducing the size, it was possible to obtain a high-quality image to such an extent that the uneven development density due to vibration caused by the meshing of the gears could not be visually recognized.
Further, the white spot phenomenon occurring at the boundary between the high density image area and the low density image area can be reduced by a combination of relatively simple development conditions without degrading the developing ability.
Further, it was possible to reduce the occurrence of white spots due to the scattering of the developer and the edge effect, which occur as a side effect under the developing conditions for improving the developing ability.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. The following description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のタンデム方式の画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の構成を示す概略図である。この画像形成装置は、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像を形成するための4組の画像形成部1Y,M,C,Kを備えていて、フルカラー画像を形成することができる。各符号の数字の後に付されたY,M,C,Kは、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している(以下同様、但し、特に断らない限り、同一であり、符号Y,M,C,Kは省略する)。画像形成部1Y、1M、1C、1Kの他には、光書込ユニット10、転写装置11、レジストローラ対19、3つの給紙カセット20、定着装置21などが配設されている。
前記光書込ユニット10は、4つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、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後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic tandem image forming apparatus as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention. This image forming apparatus includes four sets of
The
図2は、画像形成部の概略構成を示す拡大図である。同図において、画像形成部1は、像担持体たるドラム状の感光体2、帯電装置30、現像装置40、ドラムクリーニング装置48などを有している。
帯電装置30は、交流電圧が印加される帯電ローラを感光体2に摺擦させることで、ドラム表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体2の表面には、前記光書込ユニット10によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置40によって現像されてトナー像となる。
現像装置40は、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像剤担持体たる現像スリーブ42を有している。また、第1搬送スクリュー43、第2搬送スクリュー44、現像ドクタ45、トナー濃度センサ(以下、Tセンサという)46なども有している。
ケーシング内には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のトナーとを含む2成分現像剤が収容されている。この2成分現像剤は第1搬送スクリュー43、第2搬送スクリュー44によって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、現像スリーブ42の表面に担持される。そして、現像ドクタ45によってその層厚が規制されてから感光体2に対向する現像領域に搬送され、ここで感光体2上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体2上にトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した2成分現像剤は、現像スリーブ42の回転に伴ってケーシング内に戻される。
第1搬送スクリュー43と、第2搬送スクリュー44との間には仕切壁47が設けられている。この仕切壁47により、現像スリーブ42や第1搬送スクリュー43等を収容する第1収容部と、第2搬送スクリュー44を収容する第2収容部とがケーシング内で分かれている。第1搬送スクリュー43は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第1収容部内の2成分現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像スリーブ42に供給する。第1搬送スクリュー43によって前記第1収容部の端部付近まで搬送された2成分現像剤は、仕切壁47に設けられた図示しない開口部を通って前記第2収容部内に進入する。第2収容部内において、第2搬送スクリュー44は、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、前記第1収容部から送られてくる2成分現像剤を第1搬送スクリュー43とは逆方向に搬送する。第2搬送スクリュー44によって第2収容部の端部付近まで搬送された2成分現像剤は、仕切壁47に設けられたもう一方の開口部(図示せず)を通って第1収容部内に戻る。
FIG. 2 is an enlarged view showing a schematic configuration of the image forming unit. In FIG. 1, an
The charging device 30 charges the drum surface uniformly by sliding the charging roller to which the AC voltage is applied against the
The developing
A two-component developer containing a magnetic carrier and a negatively chargeable toner is accommodated in the casing. The two-component developer is frictionally charged while being agitated and conveyed by the first conveying screw 43 and the second conveying
A
透磁率センサからなるTセンサ46は、第2収容部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する2成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。2成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Tセンサ66はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、RAM等のデータ記憶手段を備えており、この中にTセンサ46からの出力電圧の目標値であるY用Vtrefを格納している。また、他色用の現像装置に搭載された図示しないTセンサからの出力電圧の目標値であるM用Vtref、C用Vtref、K用Vtrefのデータも格納している。Y用Vtrefは、図示しないトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、前記制御部は、Tセンサ46からの出力電圧の値をY用Vtrefに近づけるように、図示しないトナー搬送装置を駆動制御して第2収容部49内にトナーを補給させる。この補給により、現像装置40内の2成分現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像装置についても、同様のトナー補給制御が実施される。
Y用の感光体2上に形成されたトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される転写紙P上に転写される。転写後の感光体2の表面は、ドラムクリーニング装置48によって転写残トナーがクリーニングされた後、不図示の除電器によって除電される。そして、帯電装置30によって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他色用の画像形成部も同様である。
The T sensor 46 composed of a magnetic permeability sensor is provided on the bottom wall near the center of the second housing portion, and outputs a voltage having a value corresponding to the magnetic permeability of the two-component developer passing therethrough. Since the magnetic permeability of the two-component developer shows a certain degree of correlation with the toner concentration, the
The toner image formed on the
先に示した図1において、各画像形成部1Y,M,C,Kは、それぞれ水平方向に並ぶように配設されており、これらの下方に、転写装置11が配設されている。転写装置11は、紙搬送ベルト12、駆動ローラ13、張架ローラ14、4つの転写バイアスローラ17Y,M,C,Kなどを有している。無端状の紙搬送ベルト12は、駆動ローラ13、張架ローラ14,15により、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢でテンション張架されている。そして、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ13によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。4つの転写バイアスローラ17,M,C,Kは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト12をその裏面から感光体2Y,M,C,Kに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、前記転写バイアスの影響により、感光体2と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。感光体2上に形成された上述のトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト12上に搬送される転写紙P上に転写される。このトナー像の上には、感光体2M,C,K上に形成されたM,C,Kトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト12の表面に保持されながら図中右側から左側へと搬送される転写紙P上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。
In FIG. 1 described above, the
転写装置11の下方には、複数枚の転写紙Pを重ねて収容する3つの給紙カセット20が鉛直方向に重なるように多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の転写紙Pに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の転写紙Pが紙搬送路に給紙される。
給紙カセット20から紙搬送路に給紙された転写紙Pは、レジストローラ対19のローラ間に挟まれる。レジストローラ対19は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで転写紙Pにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、定着装置21に送られる。
定着装置21は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ21aと、これに圧接せしめられる加圧ローラ21bとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに転写紙Pを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着装置21を通過した転写紙Pは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。
Below the
The transfer paper P fed from the
The fixing
図3は、本発明の画像形成装置における現像装置、本体の側板とともに示す拡大構成図である。現像装置40は、ケーシング41の図示しない開口から一部露出させるように配設された現像スリーブ42、不図示の搬送スクリュー、現像ドクタ等を有している。ケーシング41における図中上側の側面からは、現像スリーブ軸50がケーシング41内部から延びている。ケーシング41の外部では、この現像スリーブ軸50に下流ギヤたるローラギヤ51が固定され、現像スリーブ軸50と一体的に回転する。このローラギヤ51には、これの図中右側に配設された従動側回転部材の第1ギヤ52が噛合っている。従動側回転部材は、ケーシング41の側面に突設せしめられた保持体たる保持軸54に回転可能に保持されており、従動側係合部たる凸部55や爪53と、第1ギヤ52とを有している。
FIG. 3 is an enlarged configuration diagram showing the developing device and the side plate of the main body in the image forming apparatus of the present invention. The developing
図4は、本発明の画像形成装置に装着される最中の現像装置と、画像形成装置本体の側板とを示す拡大構成図である。現像装置40は、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。画像形成装置本体内で図中紙面の上下方向に現像装置40をスライド移動させることで、現像装置40を着脱する構成である。画像形成装置本体の側板70には、現像装置40の現像スリーブ軸50を挿入するためのシャフト穴71が設けられている。画像形成装置本体に装着される際に、現像装置40のケーシング側面から突出する現像スリーブ軸50の端部が、このシャフト穴71に挿入されることにより、現像装置40の画像形成装置本体に対する位置決めがなされる。この位置決めにより、現像スリーブ42と感光体2表面とが所定の現像間隔にて対向せしめられるようになっている。
現像スリーブ軸50の図中右側方には、従動側回転部材が現像装置40のケーシングの側面に突設せしめられた保持軸54に回転自在に保持されている。この従動側回転部材は、回転軸方向の端部に形成された凸部55及び2つの爪53からなる従動側係合部と、これと同じ回転軸線で回転するように一体的に形成された第1ギヤ52とを有している。この従動側回転部材の第1ギヤ52が、現像スリーブ軸50に固定されたローラギヤ51に噛み合っている。
画像形成装置本体の側板70における外面(図中上側の面)には、駆動モータから駆動を受ける駆動軸68が取り付けられている。駆動軸68には、駆動ギヤ69が回転自在に取り付けられている。かかる構成の駆動軸67の図中左側方には、軸61、原動側係合部62、駆動出力ギヤ66等を有する原動側回転部材60が側板70に回転自在に支持されている。原動側回転部材60の軸61は、側板70を画像形成装置外側(図中上側)から内側(図中下側)に貫通するように取り付けられている。この軸61における画像形成装置外側の箇所には、駆動出力ギヤ66が固定されており、先に説明した駆動ギヤ69に噛み合っている。また、軸61における画像形成装置内側の箇所には、茶筒の蓋状の凹部を有するカップ部65と、これの内側の底面に立設せしめられた2つの爪53とを有する原動側係合部62が設けられている。図示しない駆動モータが回転すると、その回転駆動力が駆動ギヤ69から駆動出力ギヤ66へと伝わって、原動側係合部62が回転する。
FIG. 4 is an enlarged configuration diagram showing the developing device being mounted on the image forming apparatus of the present invention and the side plate of the image forming apparatus main body. The developing
On the right side of the developing
A drive shaft 68 that receives drive from a drive motor is attached to an outer surface (upper surface in the drawing) of the
現像装置40は、図示のように、その従動側係合部53、55を、画像形成装置本体の側板に回転自在に支持される原動側係合部62に対面させる姿勢で、画像形成装置本体に装着される。この装着の際、従動側係合部の凸部55が画像形成装置本体側の原動側係合部62のカップ部65に進入して両者が係合する。この状態で原動側係合部62が回転すると、そのカップ部65の底面に設けられた2つの爪63が、従動側係合部の端面に設けられた2つの爪にそれぞれ個別に引っ掛かる。これにより、現像装置40の従動側回転部材52、53、55が回転する。そして、その回転駆動力が第1ギヤ52、これよりも従動側の下流ギヤを経由して、現像スリーブ42へと伝達されて、現像スリーブ42が回転する。
現像スリーブ42の表面については、V溝等の溝を彫ったり、サンドブラストによって粗面化せしめたりして、ローラによる2成分現像剤の汲み上げ量を安定化させることが望ましい。そうすれば、汲み上げ量の変動による現像濃度ムラを抑えることができる。一般的に、V溝等の溝加工を施した現像スリーブ42の方が、サンドブラストを施した現像スリーブ42に比べ長期間の使用でも磨耗がなく安定した現像剤の搬送が可能であるのでより好ましい。
なお、図3に示したように、現像装置40が画像形成装置本体に装着された状態では、現像スリーブ軸50の一端面に対し、画像形成装置本体の側板70に固定されたバネ材が接触するようになっている。このバネ材主電極として図示しない電源から現像バイアスを印加している。
As shown in the figure, the developing
As for the surface of the developing
As shown in FIG. 3, when the developing
このような駆動伝達系において、原動側係合部62と、従動側係合部53、55との組合せは、所謂カップリング継手という名称で広く知られている。カップリング継手による駆動の伝達では、原動側の回転軸部材と、従動側の回転軸部材とをほぼ同一軸線上に並べることができる。但し、これら2つの回転軸部材を完全に同一軸線上に並べることは、組付精度の誤差等の要因により、非常に困難であり、両回転軸部材は互いに僅かに軸心ズレした位置で回転しながら駆動を伝達することになる。例えば、図示の画像形成装置においては、上述したように、現像スリーブ軸50を側板70のシャフト穴71に挿入することで現像装置40の位置決めをしているため、画像形成装置本体側において、現像装置40の位置決め基準位置は、側板70のシャフト穴71の中心となる。側板70においては、シャフト穴71の中心と、原動側回転部材60の軸61との間に、組付誤差等に起因する距離誤差がどうしても生じてしまう。一方、現像装置40において、画像形成装置本体に対する位置決め基準は、現像スリーブ軸50の中心となるが、この中心と、従動側回転部材の軸との間にも、組付誤差等に起因する距離誤差がどうしても生じてしまう。これらの距離誤差により、原動側回転部材60と、従動側回転部材52、53、55との間には、どうしても微妙な軸心ズレが発生する。かかる軸心ズレは、現像スリーブ42の回転速度変動をきたして、現像濃度ムラを引き起こしてしまう。
In such a drive transmission system, the combination of the driving
従来のカップリング継手において、軸心ズレによって現像スリーブ42に回転速度変動をきたす理由は、軸心ズレにより、原動側係合部から従動側係合部への駆動伝達量を変動させてしまうことにある。具体的には、軸心ズレがあると、原動側係合部が1回転する間において、その回転位置の違いにより、単位回転量あたりにおける従動側係合部への駆動伝達量が異なってくる。一般に、軸心ズレがある場合には、原動側係合部が所定の回転基準位置から180°回転するまでの間は、回転量の増加に伴って単位回転量あたりにおける従動側係合部への駆動伝達量が徐々に増加していく。この一方で、180°から360°回転するまでの間は、回転量の増加に伴って単位回転量あたりにおける従動側係合部への駆動伝達量が徐々に減少していく。このようにして、原動側係合部の回転位置の違いにより、従動側係合部への駆動伝達量が異なってしまうことで、回転体に速度変動をきたしてしまうのである。
従来のカップリング継手において、2つの係合部が大きく軸心ズレしていても、それらを回転させることができるものとして、オルダム継手が知られている。このオルダム継手は、2つの係合部が大きく軸心ズレしていても、それらを強制的に回転させるものであるため、軸心ズレによる駆動伝達速度変動が避けられなかった。さらに、オルダム継手では、2つの係合部のうち、一方の端部に、溝状の凹部を設けるとともに、もう一方の端部に、その溝状の凹部に対して溝長手方向にスライド移動可能に係合する凸部を設けている。そして、原動側係合部の回転に応じて、凸部を凹部内にて溝長手方向にスライド移動させることで、軸心ズレが生じていないような状態を形成する。これにより、両係合部に軸心ズレがあっても、両係合部を強制的に回転させるようにしている。かかる構成では、原動側係合部を1回転させる間において、凸部と溝状の凹部との摩擦力が大きくなる回転位置と、小さくなる回転位置とが発生する。摩擦力が大きくなる回転位置では、原動側係合部の回転軸をその軸線方向に直交する方向に撓ませようとする強い力が働くが、その力を利用して凸部をスライド移動させることで、両係合部を何とか回転させている。この結果、原動側係合部の回転位置の違いにより、モータ等の回転駆動源に対する負荷が異なって、原動側から従動側への駆動伝達量が変動するのである。このように、従来のオルダム継手は、互いに軸心ズレしている両係合部を凸部のスライド移動によって無理に回転せしめるものであり、軸心ズレをなくして両係合部の回転を実現するものではなかった。
そこで、本発明の画像形成装置においては、従来にはなかった新規な構成(後述する)を従動側回転部材52、53、55に採用することにより、両係合部の軸心ズレを解消するようになっている。
In the conventional coupling joint, the rotational speed fluctuation of the developing
In a conventional coupling joint, an Oldham joint is known as one that can rotate two engaging portions even if the two engaging portions are largely misaligned. In this Oldham joint, even if the two engaging portions are largely misaligned, they are forced to rotate. Therefore, fluctuations in the drive transmission speed due to misalignment of the shaft are inevitable. Furthermore, in the Oldham coupling, a groove-shaped recess is provided at one end of the two engaging portions, and the other end can be slid in the groove longitudinal direction with respect to the groove-shaped recess. The convex part engaged with is provided. Then, in accordance with the rotation of the driving side engaging portion, the convex portion is slid in the groove longitudinal direction within the concave portion, thereby forming a state in which no axial misalignment occurs. As a result, even if there is an axial misalignment between both engaging portions, both engaging portions are forcibly rotated. In such a configuration, a rotational position where the frictional force between the convex portion and the groove-shaped concave portion increases and a rotational position where the frictional force decreases are generated during one rotation of the driving side engaging portion. At the rotational position where the frictional force becomes large, a strong force acts to bend the rotational axis of the driving side engaging portion in the direction perpendicular to the axial direction, but the convex portion is slid using this force. Thus, both engaging portions are managed to be rotated. As a result, the load on the rotational drive source such as a motor varies depending on the rotational position of the driving side engaging portion, and the amount of drive transmission from the driving side to the driven side varies. As described above, the conventional Oldham coupling is to force both the engaging portions that are misaligned to each other by the sliding movement of the convex portion, and to rotate both engaging portions without the misalignment of the shaft center. It wasn't something to do.
Therefore, in the image forming apparatus of the present invention, a new configuration (to be described later) which has not been conventionally used is adopted for the driven-
図5(a)は、従動側回転部材を示す拡大斜視図であり、図5(b)は、原動側回転部材の原動側係合部を示す拡大斜視図である。図6は、従動側回転部材と原動側回転部材の側面図、これの噛み合わせた状態の断面図である。図5(a)において、従動側回転部材52、53、55の回転中心には、軸挿入用の貫通穴が設けられている。図示しない現像装置40のケーシング側板には、従動側回転部材を回転自在に保持するための保持軸54が回転不能に突設せしめられており、従動側回転部材の貫通穴に挿入されている。この保持軸54の径は、貫通穴の径よりも小さくなっているため、従動側回転部材は、その回転軸線方向と直交する面方向に移動可能に保持される。なお、同図では便宜上、図示を省略しているが、保持軸54の端部には、貫通穴よりも径の大きなドーナッツ状の金属部材が嵌合せしめられている。この金属部材が従動側回転部材の端面に引っ掛かることで、従動側回転部材の保持軸54からの脱落を防止している。
図5(b)に示した原動側係合部62は、軸61が図示しない画像形成装置本体の側板の転がり軸受けに回転自在に支持されていることにより、軸線方向と直交する平面内で移動することができない。しかし、図5(a)に示した従動側回転部材52、53、55は、上述したように、軸線方向と直交する平面内の任意の方向に移動することができる。従動側係合部に設けられた凸部55には、第1ギヤ52側から端面側に向けて先細りになるテーパーが設けられている。このテーパーにより、凹部55の先端の径は、原動側係合部62のカップ部65の内径よりもかなり小さくなっている。このため、現像装置40の装着の際に、両係合部が完全に同一軸線上に存在していなくても、現像装置40が画像形成装置本体に徐々に装着されていくのに伴って、従動側係合部の凸部55の先端が、原動側係合部62のカップ部65内に進入する。そして、現像装置40が完全にセットされるように更に画像形成装置本体に向けて押し込まれると、凹部55がその先端のテーパーをカップ部65の内壁に突き当てながらカップ部65内に進入することにより、軸線方向と直交する平面内で軸線に近づく方向に移動する。これにより、現像装置40が完全にセットされた段階では、両係合部の軸心が完全に一致するようになる。なお、かかる軸線方向と直交する平面内での移動に加えて、現像装置40セット時の押し込み力の反作用により、現像装置40のケーシング側板と従動側回転部材との部品交差によるガタや予め設定されている間隙分だけ軸線方向へ従動側回転部材が移動することも予想される。しかし、そのような軸線方向への移動は本発明における作用効果に影響せず、従動側回転部材の移動を成分分解した場合の軸線と直交する平面内での移動成分が有効となることを付記しておく。
FIG. 5A is an enlarged perspective view showing the driven side rotating member, and FIG. 5B is an enlarged perspective view showing the driving side engaging portion of the driving side rotating member. FIG. 6 is a side view of the driven side rotating member and the driving side rotating member, and a sectional view of the engaged state. In FIG. 5A, a shaft insertion through-hole is provided at the rotation center of the driven
The driving
このように、画像形成装置では、現像装置40の従動側係合部を従来のように軸に固定するのではなく、保持軸54によって軸線方向と直交する平面内での移動が可能になるように保持することにより、現像装置40に対して微少領域で移動可能にする。そして、このように移動可能な従動側係合部を原動側係合部62に係合せしめる際に、その回転中心を原動側係合部62の回転軸線に一致させる場所まで移動させることで、従動側係合部の位置補正を行って両係合部の軸心ズレを解消する。よって、軸心ズレに起因する現像スリーブ42の回転速度変動が起こらず、感光体2と現像スリーブ42との対向位置である現像位置に搬送される単位時間あたりのトナー量の変動を低減して、現像濃度ムラを抑えることができる。
なお、ナノメートル(nm)などといった微小寸法オーダーで見た場合には、両係合部の軸線を完全に一致させることは困難である。但し、ギヤを用いた駆動伝達系の機械設計の観点からすれば、0.01〜0.1mmの範囲の軸心ズレであれば、同一軸線上であると考えて差し障りない。本発明において「同一軸線上で回転する」とは、この程度の軸心ズレを含む概念である。
また、原動側回転部材60は、駆動源たる図示しない駆動モータに対して現像装置40よりも原動側の位置で回転駆動される部材である。
As described above, in the image forming apparatus, the driven side engaging portion of the developing
It should be noted that when viewed in a minute dimension order such as nanometer (nm), it is difficult to completely match the axes of both engaging portions. However, from the viewpoint of mechanical design of the drive transmission system using gears, it is safe to assume that the axial misalignment is in the range of 0.01 to 0.1 mm. In the present invention, “rotate on the same axis” is a concept including this degree of axial misalignment.
The driving side rotating member 60 is a member that is rotationally driven at a position on the driving side of the developing
従動側回転部材52、53、55の貫通穴の直径については、最大で0.15mmまでの軸心ズレを吸収できるように保持軸54の直径よりも大きくしている。このようにすることで、原動側係合部の貫通穴と、これに挿入される保持軸54との間に隙間を形成することができる。そして、この隙間により、従動側回転部材を画像形成装置本体側の原動側回転部材60の回転軸方向と直交する方向に遊動可能にしている。ここで、従来のギヤにおいても、部品の寸法誤差により、ギヤ部材に設けた貫通開口にシャフト等の回転軸部材を挿入することができなくなるといった事態を回避する目的で、貫通開口の径を回転軸部材の径よりも若干大きめにしていた。しかしながら、この径の差は、せいぜい数10μmといった値であり、本画像形成装置における従動側回転部材の貫通穴と保持軸54との径の差よりも遙かに小さいものであった。本画像形成装置における貫通穴と保持軸54との径の差は、従来のギヤにおける貫通開口と回転軸部材との径の差よりも遙かに大きくなっているのである。このような径の大きな差により、従動側回転部材の回転軸方向と直交する面方向への遊動が可能になるのである。
従動側係合部と原動側係合部との組合については、図6に示すように、従動側係合部の爪53と、原動側係合部62のカップ部65とを係合させるようにしてもよい。但し、図5(a)に示したように、従動側係合部の先端にテーパーのある凸部55を設け、これをカップ部65に係合させるようにした方が、より確実な係合が得られる。
The diameters of the through holes of the driven
As for the combination of the driven side engaging portion and the driven side engaging portion, as shown in FIG. 6, the
本発明の画像形成装置では、原動側係合部62と従動側係合部52、53、55とで軸心を一致させることで、両係合部間の偏心に起因するピッチムラを防止できる。但し、従動側係合部の第1ギヤ52と、これよりも下流側のギヤ(画像形成装置ではローラギヤ51)との軸間距離を標準歯車の軸間距離に設定したとしても、上述の偏心補正の作用によって、この軸間距離が変動してしまう。そして、軸間距離が詰まった場合と広まった場合とのそれぞれにおける不具合が危惧される。具体的には、軸間距離が詰まり過ぎた場合には、歯先と歯底との干渉による衝撃が速度変動を生じせしめ、濃度ムラのあるトナー画像を感光体2に形成する可能性がある。画像形成装置では、かかる濃度ムラの発生を抑えるべく、第1ギヤ52と、これと噛み合うギヤであるローラギヤ51とを、0.1mm以上の長さで負転位させてある。かかる負転位により歯底の懐空間を広げることができ、上述の干渉を防止することができる。但し、モジュール0.6〜1.0程度の設定においてポリアセタールやポリカーボ等の材料から成る樹脂ギヤを使用した場合、負転位の量が0.3mmより大きくなると歯元が痩せ過ぎとなって、現像スリーブ42の駆動負荷に負けて、早期に歯の損傷が発生することが確認されている。そこで、本画像形成装置では、負転位の量を0.1〜0.3mmの間の量に設定している。ギヤ強度を高めるべくグラスファイバー入りの樹脂ギヤや金属ギヤを用いた場合には、0.3mmよりも大きく負転位させることも可能である。
In the image forming apparatus of the present invention, by aligning the axes of the driving
軸間距離が広がり過ぎた場合には、歯が噛み合わなくなる恐れがあるが、モジュールや歯数を増やすことである程度調整できる。よって、噛み合わないという事態は通常の設計をすれば生じない。しかし、ギヤの歯が現在噛み合っている歯から次の歯に移動する際の移動距離が長くなり、その分勢いがついて衝撃も大きくなる結果、ギヤ同士の歯の触れ合いに起因する現像濃度ムラが大きくなる恐れがある。本画像形成装置では、かかる濃度ムラの発生を抑えるべく、後述するように、感光体2が1mm表面移動する間における第1ギヤ52、ローラギヤ51の移動歯数を、それぞれ0.72歯以上に設定している。
負転位とは、ギヤを加工する際の歯切り用のラック工具の基準ピッチ線を、歯車の基準ピッチ線よりもギヤ中心から見て内側に設定して歯切りをする加工を意味する。負転移量とは、標準歯車のピッチ円とラック工具の基準ピッチ線との差である。負転位によって歯元の切込みが深くなる結果、歯底のふところが広くなって歯先と歯底の干渉を抑えることが可能になる。
If the distance between the axes is too wide, the teeth may not be engaged, but it can be adjusted to some extent by increasing the number of modules and teeth. Therefore, the situation of not meshing does not occur if a normal design is used. However, the movement distance when the gear teeth move from the currently engaged tooth to the next tooth becomes longer, and the impact increases and the impact increases. There is a risk of growing. In this image forming apparatus, the number of moving teeth of the
The negative shift means a process of cutting gears by setting the reference pitch line of the rack tool for gear cutting when processing the gear to the inner side as viewed from the gear center than the reference pitch line of the gear. The negative transition amount is the difference between the pitch circle of the standard gear and the reference pitch line of the rack tool. As a result of the deep dislocation of the tooth root due to the negative dislocation, the root of the tooth root becomes wide and interference between the tooth tip and the tooth bottom can be suppressed.
各画像形成部1Y,M,C,Kにおいて、感光体2と現像ローラ42との間の現像間隔については、現像能力を向上させる観点から狭くするのが良く、現像間隔0.45mm以下にすることが望ましく、望ましくは0.4mm以下にするのが良い。特に後述するDCバイアス印加方式の現像装置を搭載する画像形成装置においては、現像能力向上効果が一層顕著となる。それらの数値のように現像ギャップを狭くした場合は、それらよりも現像間隔を広くする場合に比べ、現像トナー像の粒状度を大きく改善して、高画質な画像を得ることができるのである。但し、現像間隔をこのように狭小化させた場合、2つの係合部の軸心ズレを解消しても、現像スリーブ42の微妙な回転速度変動に起因する現像濃度ムラが目立ってしまうことがある。現像間隔を0.4mmよりも大きく設定していた従前においては、かかる現像濃度ムラはそれほど目立たなかったが、0.4mm以下にすると、目立ってしまうのである。なお、この現像濃度ムラは、現像スリーブ42に駆動を伝達する各種ギヤの歯の触れ合いによって生ずるものである。
In each of the
ギヤの歯が触れ合う際の衝撃に起因する現像濃度ムラについては、感光体2が1mm表面移動する間におけるギヤの回転軌道上における移動歯数をできるだけ多くすることで、抑えることができる。移動歯数が多くなるほど、1歯あたりの触れ合い時の衝撃を小さくするからである。そこで、本発明者らは、ギヤの移動歯数をどの程度まで多くすればよいのかを確かめる実験を行った。
具体的には、まず、モジュールが0.8又は0.6である複数のギヤを用意した。そして、各ギヤについて、感光体2が1mm移動する間におけるギヤの歯の移動数である画像周波数を0〜3歯/mmの範囲内で変化させながら、それぞれの画像周波数にてバンディングチャートと呼ばれる帯状画像を出力した。次に、これらのバンディングチャートをスキャナーで読み取って画像データに変換した後、各画像データにおける明度振幅を画像解析ソフト(株式会社ソリューションシステムズ製のLabview)で解析して、明度振幅と画像周波数との関係をグラフ化した。モジュールが0.8であるギヤを用いた場合における明度振幅と画像周波数との関係を図7に示す。また、モジュールが0.6であるギヤを用いた場合における明度振幅と画像周波数との関係を図8に示す。なお、明度振幅とは、濃度ムラの度合を示す指標であり、その値が小さくなるほど濃度ムラが少なくなる。図7では、明度振幅を濃度ムラの許容範囲である0.08以下に留めるのは、画像周波数を約0.70歯/mm以上に設定したときであることがわかる。測定誤差等を考慮すると、モジュール0.8のギヤにて濃度ムラを確実に許容範囲内に収めるためには、画像周波数を0.72歯/mm以上に設定する必要があると考えられる。一方、図8では、明度振幅を濃度ムラの許容範囲である0.08以下に留めるのは、画像周波数を0.20歯/mm以上に設定したときであることがわかる。よって、画像周波数を0.20以上に設定すれば、モジュール0.6のギヤにて濃度ムラを許容範囲内に収めることができる。
The development density unevenness caused by the impact when the gear teeth come into contact with each other can be suppressed by increasing the number of moving teeth on the rotation path of the gear as much as possible while the
Specifically, first, a plurality of gears having a module of 0.8 or 0.6 were prepared. For each gear, the image frequency, which is the number of movements of the gear teeth while the
次に、複数のバンディングチャートがプリントされたプリントアウト紙のそれぞれを、濃度ムラ段階見本と肉眼にて比較し、それぞれの濃度ムラが濃度ムラ段階見本のどの値に対応するかを特定した。この特定については、1〜2人の画像評価者によって行った。比較の結果、プリントアウト紙のバンディングチャートの濃度ムラが、濃度ムラ段階見本のムラ許容限界値と同等の度合になるのは、明度振幅が0.08のときであることがわかった。よって、明度振幅を0.08以下に抑えれば、現像濃度ムラを許容範囲内に収めることができる。参考までに、濃度ムラの比較結果を次の表1に示す。
画像形成装置においては、モジュール0.6、0.8の何れのギヤを用いても現像濃度ムラを許容範囲に抑えるべく、感光体2が1mm表面移動する間における第1ギヤ52やローラギヤ51の回転軌道上の移動歯数を0.72歯以上に設定している。
なお、画像周波数は、「画像周波数歯/mm=1/画像ピッチ=(線速比×歯数)/2πr」という関係式によって求めることができる(但し、πは円周率、rは現像スリーブ42半径)。また、画像ピッチは、「画像ピッチmm=2πr/(線速比×歯数)」という関係式によって求めることができる。
In the image forming apparatus, the
The image frequency can be obtained by the relational expression “image frequency teeth / mm = 1 / image pitch = (linear velocity ratio × number of teeth) / 2πr” (where π is the circumferential ratio, and r is the developing sleeve). 42 radii). Further, the image pitch can be obtained by the relational expression “image pitch mm = 2πr / (linear velocity ratio × number of teeth)”.
ギヤのモジュールを小さくすればするほど、画像周波数を小さくすることができるが、モジュールを小さくし過ぎると、ギヤ歯元及び歯面の耐久性を下げて、ギヤの寿命を縮めてしまう。但し、ギヤの寿命は、モジュールの大きさの他、ギヤの材質にも影響されるため、モジュールの下限については、その材質に応じて設定する。また、画像周波数を増やす方法として、線速比を大きくする、もしくはギヤ歯数を増やすことが考えられる。線速比を大きくするには、プロセス線速を遅くするか、もしくは現像線速を早くするかだが、近年の画像形成速度の増加を考えると、現像線速を早くするのが適当である。例えば、線速比3のように速くすると、トナー飛散やユニット内の内圧の増加、現像剤寿命の観点から望ましくはない。画像形成装置では、ギヤのモジュールを0.6や0.8にすることで、ギヤ歯数を増やしている。ギヤ歯数を増やすことで、噛み合い率も増加し、ギヤ同士の受け渡しも滑らかに行うことができる。また、歯数が増えることでギヤの耐久性も向上する。
そこで、画像形成装置においては、現像装置40の各ギヤの画像周波数を0.72歯以上に設定している。よって、各ギヤの歯の触れ合いに起因する現像スリーブ42の回転速度変動を抑えて、現像濃度ムラを視認できなくなる程度に留めることができる。なお、第1ギヤ52、ローラギヤ51の線速やピッチは同じであるので、これらギヤの画像周波数は同じになる。
The smaller the gear module is, the smaller the image frequency can be. However, if the module is made too small, the durability of the gear tooth base and the tooth surface is lowered and the life of the gear is shortened. However, since the life of the gear is influenced by the material of the gear in addition to the size of the module, the lower limit of the module is set according to the material. As a method of increasing the image frequency, it is conceivable to increase the linear velocity ratio or increase the number of gear teeth. In order to increase the linear velocity ratio, the process linear velocity is decreased or the developing linear velocity is increased. However, considering the recent increase in the image forming velocity, it is appropriate to increase the developing linear velocity. For example, a speed as high as a linear speed ratio of 3 is not desirable from the viewpoint of toner scattering, an increase in internal pressure in the unit, and developer life. In the image forming apparatus, the number of gear teeth is increased by setting the gear module to 0.6 or 0.8. Increasing the number of gear teeth also increases the meshing rate and enables smooth transfer between gears. Further, the durability of the gear is improved by increasing the number of teeth.
Therefore, in the image forming apparatus, the image frequency of each gear of the developing
また、本発明の画像形成装置は、現像スリーブ42への電圧印加方式として、直流電圧印加方式を用いるとよい。DC電圧用の電源は、AC電圧用電源を用いない分、低コスト化につながる。また、AC電圧による重畳方式より現像能力が低下する分は、他の現像条件によってこの低下分を補償し、かつ、地かぶりが無いことで高品位の画像を得ることができる。
現像バイアスとして、直流電圧印加方式を採用し、かつ、以下に説明する現像条件が好ましい。とくに、感光体2の線速Vpと現像スリーブ42の線速Vsとの線速比Vs/Vpは、1.7〜2.0が好ましい。現像スリーブ42の線速Vsを早くすることにより、感光体2上の静電潜像に対して現像スリーブ42上の穂が接触する頻度が高くなる。接触頻度が高くなるほど一般的に現像能力は向上させることができる。したがって、DC電圧印加方式では、線速比Vs/Vpが1.7未満では、現像能力が低く、トナー付着量を高くすることができず、低い画像濃度の画像しか得られない。また、フルカラー画像においては、中間色の再現性が低下することから画像品位が低下する。一方、線速比Vs/Vpが2.0を越えると、掻き取り力が強くなり、ベタ画像及びハーフトーン画像では筋上の掻き取り跡が表れたり、後端部の白抜けが表れたりして画像品位が低下する。また、縦の細線と横の細線の再現幅が異なって、縦の線は太く横の線は細くなり、画像の再現性が低下する。
また、感光体2と現像スリーブ42との間の現像間隔Gpについては、0.1〜0.45mmの範囲にする。好ましくは、0.25〜0.40mmの範囲にする。現像間隔が狭いほど現像能力が向上するが、ある距離を境に現像能力はほぼ飽和する傾向にあることが分かった。さらに、これよりも現像間隔Gpを広くする場合に比べ、現像トナー像の粒状度を大きく改善して、高画質な画像を得ることができる。但し、現像間隔Gpをこのように狭小化させた場合、2つの係合部の軸心ズレを解消しても、現像スリーブ42の微妙な回転速度変動に起因する現像濃度ムラが目立ってしまうことがある。現像間隔を0.45mmよりも大きく設定していた従前においては、かかる現像濃度ムラはそれほど目立たなかったが、0.45mm以下にすると、目立ってしまうのである。さらに、白抜け等の異常画像が形成されず、細線再現性、フルカラーの中間色再現性等の優れた高品位の画像を得るには0.40mm以下が好ましい。
なお、この現像濃度ムラは、現像スリーブ42に駆動を伝達する各種ギヤの歯の触れ合いによって生ずるものである。しかしながら、本発明の画像形成装置では、各ギヤの歯の触れ合いを良くしたことで、現像間隔Gpを小さくしても、振動が少なくなり、現像の濃度ムラが少なくなった。ただし、現像間隔Gpが0.1mm未満では、感光体2にトナーの固着が生ずる恐れがある。また、現像剤担持体、感光体2の表面が必ずしも滑らかではないために、所定の現像能力を維持することが困難である。さらに、製造上の安定性、実用上の機械・装置の作り込みの精度を顧慮して安定した画像形成装置を得るには0.25mm以上が好ましい。
In the image forming apparatus of the present invention, a DC voltage application method may be used as a voltage application method to the developing
As the development bias, a DC voltage application method is adopted, and development conditions described below are preferable. In particular, the linear velocity ratio Vs / Vp between the linear velocity Vp of the
Further, the development interval Gp between the
This uneven development density is caused by the contact of teeth of various gears that transmit driving to the developing
図9は、現像装置の内部構成を示す構成図である。現像装置40Y、40M、40C、40Kは、トナー色が異なる以外は同一構成になっているので、ひとつの現像装置40について、内部構造から詳細に構成を説明する。主磁極による磁界の半値幅中心と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線L1とが、像担持体の回転中心と現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線L2とに対して形成する角度Rが、2°〜8.5°の範囲にする。図9に示すように、現像装置40は、現像スリーブ42を備える。現像スリーブ42は、回動する直径18mmのアルミニウム製の現像スリーブ42内に、固定配置されたマグネットローラ42bを内包する。現像スリーブ42の表面は、現像剤の搬送能力を高めるために、溝を設けたり、サンドブラスと処理等によって粗くしたりしている。
また、図10は、マグネットローラの磁束密度分布の波形図である。なお、図10の磁極配置は、構成例であり、現像の主磁極以外の磁極の個数や配置はこれに限定されない。図10に示すように、マグネットローラ42bは、感光体2との対向領域である現像領域の箇所から現像スリーブ42の回転方向に磁極S1、N1、S2、S3、N2を備えている。これらのうち、現像スリーブ42と感光体2のそれぞれの中心を結ぶ線L2より回転方向上流側の位置にその磁極の半値幅L3の中心線L1があるように配設された現像の主磁極S1は、5つの磁極の中で最も強い磁力を発揮する。そして、現像スリーブ42上の二成分現像剤を現像領域で穂立ちさせて磁気ブラシを形成する役割を担っている。かかる現像の主磁極S1の磁力によって現像スリーブ42上に形成された磁気ブラシは、その先端を感光体2に摺擦させながら、現像領域を通過する。
FIG. 9 is a configuration diagram showing an internal configuration of the developing device. Since the developing
FIG. 10 is a waveform diagram of the magnetic flux density distribution of the magnet roller. Note that the magnetic pole arrangement in FIG. 10 is a configuration example, and the number and arrangement of magnetic poles other than the main magnetic pole for development are not limited to this. As shown in FIG. 10, the magnet roller 42 b includes magnetic poles S <b> 1, N <b> 1, S <b> 2, S <b> 3, and N <b> 2 in the rotation direction of the developing
このような構成の現像装置40における現像剤の動きについて説明する。現像容器内の2成分現像剤は、第1搬送スクリュー43及び第2搬送スクリュー44によって循環搬送されながら、トナーとキャリアが攪拌により摩擦帯電する。そして、第1現像剤搬送スクリュー17は現像剤の一部を現像スリーブ42に供給し、現像スリーブ42はその現像剤を磁極N2により磁気的に担持して搬送する。現像スリーブ42上の現像剤は、現像剤規制部材45によりその層厚(担持量)が規制され、感光体2に対して接触する状態に形成される。磁極N2は、現像剤の汲み上げ作用と層厚規制作用を兼用する極である。この磁極N2で現像スリーブ42表面に引き寄せされながら層厚が規制される二成分現像剤中では、トナーの摩擦帯電が促進される。そして、現像スリーブ42には、図示しない電源によって現像バイアスが印加されている。現像領域に搬送された現像剤は、現像の主磁極S1の磁力によって現像スリーブ42上に穂立ちされ、その先端を感光体2に摺擦させた状態で、感光体2上の静電潜像にトナーを供給し、現像領域を通過する。現像スリーブ42の回転に伴って前記現像領域を通過した後の現像剤は、立てていた穂を磁力の低下に伴って寝かしながら、前記磁極N1の磁力によって現像スリーブ42上に拘束されて移動する。そして、磁極S3と磁極N2との間の法線方向磁界が規制されている領域において、現像スリーブ42表面から離脱して現像容器内に戻される。現像容器内に戻された現像剤は、再び第1搬送スクリュー43により搬送され、仕切り壁を介して再び第2搬送スクリュー44によって搬送される。現像容器内の現像剤のトナー濃度がTセンサ46によって所定濃度以下になったことが検知されると、トナーがトナー補給口から供給されて第2搬送スクリュー44による攪拌で現像剤と混合される。所定濃度に調整された現像剤は、再び現像スリーブ42に担持され、現像剤規制部材45を通過して薄層化され、以上のサイクルを繰り返す。
The movement of the developer in the developing
また、図11は、本発明の画像形成装置の他の構成を示す概略図である。図12は、本発明の画像形成装置の他の構成で、拡大した画像形成部の構成を示す概略図である。図13は、発明の画像形成装置の他の構成で、拡大した画像形成部と感光体との関係を示す概略図である。図11に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写紙Pを収納する引き出し可能な給紙カセット20とを備えている。装置本体の中央部には、各色のトナー像を形成するための画像形成部1Y、1C、1M、1Kを備えている。また、図12に示すように、画像形成部1Y、1C、1M、1Kは、図中矢印A方向に回転するドラム状の感光体2Y、2C、2M、2Kを備えている。感光体2は、その周囲に、感光体2を帯電する帯電装置、感光体2に形成された潜像を現像する現像装置40Y、40C、40M、40K、感光体2上の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置を備える。各画像形成部1の下方には、感光体2にレーザ光Lを照射可能な露光手段としての光学ユニットを備えている。各画像形成部1の上方には、各画像形成部1により形成されたトナー画像が転写される転写ベルト12bを備えた中間転写ユニットを備えている。また、転写ベルト12bに転写されたトナー画像を転写紙Pに定着する定着ユニット21を備えている。中間転写ユニットの転写ベルト12bは、所定タイミングで、感光体2に形成されたトナー像を転写ベルト12bに転写する一次転写ローラ17Y、17C、17M、17Kを備えている。中間転写ユニットは、転写ベルト12b上に転写されたトナー像を転写紙Pに転写する二次転写ローラ18、転写紙P上に転写されなかった転写ベルト12b上の転写残トナーをクリーニングするベルトクリーニング装置を備えている。
次に、上記構成の画像形成装置において、カラー画像を得る行程について説明する。まず、画像形成部1Y、1C、1M、1Kにおいて、感光体2Y、2C、2M、2Kが帯電装置によって一様に帯電される。その後、光学ユニットにより、画像情報に基づきレーザ光Lが走査露光されて感光体2Y、2C、2M、2K表面に潜像が形成される。感光体2Y、2C、2M、2K上の潜像は、現像装置12の現像スリーブ42Y、42C、42M、42K上に担持された各色のトナーによって現像されてトナー像として可視像化される。感光体2Y、2C、2M、2K上のトナー像は、各一次転写ローラ17Y、17C、17M、17Kの作用によって反時計回りに回転駆動される転写ベルト12b上に順次重ねて転写される。このときの各色の作像動作は、そのトナー像が転写ベルト12b上の同じ位置に重ねて転写されるように、転写ベルト12bの移動方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。一次転写終了後の感光体2Y、2C、2M、2Kは、クリーニング装置によってその表面がクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。トナーボトルに充填されているトナーは、必要性に応じて図示しない搬送経路によって現像装置40Y、40C、40M、40Kに所定量補給される。
一方、上記給紙カセット2内の転写紙Pは、給紙カセット20の近傍に配設された給紙ローラによって、搬送され、レジストローラ対19によって所定のタイミングで2次転写部に搬送される。そして、二次転写部において、転写ベルト12b上に形成されたトナー画像が転写紙Pに転写される。トナー画像が転写された転写紙Pは、定着装置21を通過することで画像定着が行われ、排出ローラによって排出される。感光体2と同様に、転写ベルト12b上に残った転写残のトナーは、転写ベルト12bに接触するベルトクリーニング装置によってクリーニングされる。
FIG. 11 is a schematic view showing another configuration of the image forming apparatus of the present invention. FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of an enlarged image forming unit as another configuration of the image forming apparatus of the present invention. FIG. 13 is a schematic diagram showing the relationship between an enlarged image forming unit and a photoconductor in another configuration of the image forming apparatus of the invention. As shown in FIG. 11, an apparatus main body that is fixed in position for storing each component as an image forming unit and a
Next, a process of obtaining a color image in the image forming apparatus having the above configuration will be described. First, in the
On the other hand, the transfer paper P in the
本発明の画像形成装置では、転写体である転写ベルト12が感光体2及び現像スリーブ42の上方に配置されても良い。そのため、現像スリーブ42上の現像剤が現像剤規制部材45や現像領域を通過する際に、現像スリーブ42から離脱した現像剤が落下しても、転写ベルト12に付着することがない。また、図11に示すように、前記現像の主磁極S1は、現像の主磁極S1による磁界の半値幅中心線L1が感光体2の中心と現像スリーブ42の中心とを結ぶ線分L2より下方に配置される。現像の主磁極S1により保持される現像剤は、半値幅中心線L1上において最密に保持される。そのため、現像剤が最密に保持される位置での感光体2と現像スリーブ42との間隔が、感光体2と現像スリーブ42との間が最狭となる現像間隔に比べ広くなる。よって、現像の主磁極S1による磁界の半値幅中心線L1上において、感光体2と現像剤の穂との衝突が緩和され、磁界からの拘束からはずれて飛散する現像剤も少なくなる。たとえ拘束からはずれて現像スリーブ42から離脱しても、上方にいくに従って感光体2と現像スリーブ42との間隔が狭くなるため、上方への現像剤の移動が阻止されて飛散しにくくなる。また、感光体2と現像スリーブ42との間が最狭となる現像領域では、感光体2に接触する現像剤の穂立ちの角度が寝るように磁力が作用するために、感光体2と現像剤の穂との衝突が緩和され、飛散する現像剤が少なくなる。また、前記現像領域では、感光体2に接触する現像剤の穂立ちの角度が寝るため、現像剤の穂のトナー掻き取り能力も低減され、白抜け画像の発生が低減される。さらに、前記現像領域では、感光体2に接触する現像剤の穂立ちの角度が寝て、感光体2に接触する現像剤の穂立ちの単位時間当たりの接触面積が増加する。そのため、エッジ効果によって現像ポテンシャルが低下した領域にも現像が良好に行える。
そして、前記現像の主磁極S1は、現像の主磁極S1による磁界の半値幅L3の中心線L1が、感光体2の回転中心と現像スリーブ42の回転中心とを結ぶ線分L2となす角度(以下、現像の主磁極角度という)Rが2°〜8.5°となるように配置されている。この現像の主磁極角度Rが2°よりも小さいと、上述した上方への現像剤飛散抑制効果が小さい。そのために、飛散したキャリアが感光体2に付着し、感光体2に付着したキャリアが転写ニップに運ばれることで、感光体2を傷つけたり、キャリア付着による白抜け画像が発生したりしてしまう。また、この現像の主磁極角度Rが2°よりも小さいと、現像剤の穂のトナー掻き取り力が大きく、白抜け画像が発生してしまう。一方、この現像の主磁極角度Rが9°を超えると、現像能力の低下により、画像濃度ムラが発生してしまう。以上の理由により、現像の主磁極角度Rは、2〜8.5°が好ましく、6°近傍がより好ましい。
In the image forming apparatus of the present invention, the
The developing main magnetic pole S1 has an angle (the center line L1 of the half-value width L3 of the magnetic field generated by the developing main magnetic pole S1 forms a line segment L2 connecting the rotation center of the
また、本発明の画像形成装置は、用いる現像剤は二成分現像剤である。二成分現像剤に混合する磁性キャリアとしては、次のようなものを用いる。この場合、現像剤中のキャリアとトナーの含有比は、キャリア100重量部に対してトナー1〜10重量部が好ましい。磁性キャリアとしては、体積平均粒径が30〜80μmであって、電気抵抗が6〜10Log(Ω・cm)の範囲にある。
また、磁性キャリアとしては、体積平均粒径が30〜80μmの粒径のものを用いることが望ましい。体積平均粒径を80μm以下にすることで、作像時の現像剤穂立ち(キャリアチェーン)の太さを均一に細くして、より緻密なトナーの受け渡しをすることができる。また、現像スリーブ42上の単位面積当たりにおける現像剤穂立ちの密度も多くなるので、感光体2上の潜像に隙間無くトナーを受け渡すことが可能になる。これにより、よりドット再現性に優れた画像を形成することができる。なお、重量平均粒径が80μmを越えると、同じキャリア量で比較した場合に、磁性キャリアの総表面積が小さくなって、トナーの保有量が少なくなる。そして、これによるトナー濃度の低下を防止すべく、現像スリーブ42の回転速度を早くしてしまうと、トナー飛散による画像汚れが生じ易くなってしまう。一方、体積平均粒径を30μm未満では、現像スリーブ42内に固設されたマグネットローラによる磁力保持力が小さくなってキャリア飛散が生じ易くなる。そこで、画像形成装置では、後述する指定法により、体積平均粒径30〜80μmの磁性キャリアを用いるべき旨をユーザーに指定している。
また、この磁性キャリアの電気抵抗は、6〜10Log(Ω・cm)の範囲にする。電気抵抗によって現像領域におけるキャリア自身にかかる電界に影響する。電気抵抗が6Log未満では、現像領域における電界を大きくすることができず現像能力が低い、10Logを越えると、現像領域における電界を大きくして現像能力を大きくするが、地かぶり、白抜けが表れ、さらに、キャリア付着が多くなる。したがって、現像能力、地かぶり、白抜けに対しては、6〜10Log(Ω・cm)の範囲にする。
具体的には、Cu−Znフェライト、Mn−Znフェライト、Fe2O3ヘマタイト、Fe3O4マグネタイト等の粒子表面に樹脂被覆する。または、これらを樹脂中に分散させた樹脂分散キャリアなどが使用できる。フェライト系は比重はほほ5前後であり、Fe分を多くしてO酸素を少なくすることで比重を大きくすることができる。ただし、比重が5.5を越えて金属系の磁性体になると搬送、混合時にトナーへのストレスが大きくなり、スペントによってキャリアの帯電性が低下する。また、比重が2.6未満では、トナーとの混合性が低下して、逆帯電トナー等が増加する。
キャリアの被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂及びポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ弗化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、及びシリコーン樹脂等が使用できる。また必要に応じて、導電粉等を被覆樹脂中に含有させてもよい。導電粉としては、金属粉、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等が使用できる。これらの導電粉は、平均粒子径1μm以下のものが好ましい。平均粒子径が1μmよりも大きくなると、電気抵抗の制御が困難になる。
In the image forming apparatus of the present invention, the developer used is a two-component developer. As the magnetic carrier to be mixed with the two-component developer, the following is used. In this case, the carrier to toner content ratio in the developer is preferably 1 to 10 parts by weight of toner with respect to 100 parts by weight of carrier. The magnetic carrier has a volume average particle size of 30 to 80 μm and an electric resistance of 6 to 10 Log (Ω · cm).
Moreover, it is desirable to use a magnetic carrier having a volume average particle diameter of 30 to 80 μm. By setting the volume average particle size to 80 μm or less, the thickness of the developer spike (carrier chain) at the time of image formation can be uniformly thinned, and more precise toner can be delivered. In addition, since the density of developer spikes per unit area on the developing
In addition, the electric resistance of the magnetic carrier is in the range of 6 to 10 Log (Ω · cm). The electric resistance affects the electric field applied to the carrier itself in the development area. If the electric resistance is less than 6 Log, the electric field in the development area cannot be increased and the developing ability is low. If the electric resistance is more than 10 Log, the electric field in the developing area is increased to increase the developing ability. Furthermore, carrier adhesion increases. Accordingly, the development capacity, ground cover, and white spot are set in the range of 6 to 10 Log (Ω · cm).
Specifically, resin coating is performed on the particle surfaces of Cu—Zn ferrite, Mn—Zn ferrite, Fe 2 O 3 hematite, Fe 3 O 4 magnetite and the like. Alternatively, a resin-dispersed carrier in which these are dispersed in a resin can be used. Ferrite has a specific gravity of about 5, and the specific gravity can be increased by increasing the amount of Fe and decreasing O oxygen. However, if the specific gravity exceeds 5.5 and a metal-based magnetic material is used, the stress on the toner increases during transportation and mixing, and the chargeability of the carrier decreases due to spent. On the other hand, when the specific gravity is less than 2.6, the mixing property with the toner is lowered and the amount of the reversely charged toner is increased.
Examples of the carrier coating material include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, polyamide resin, and epoxy resin. Polyvinyl and polyvinylidene resins such as acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, Halogenated olefin resins such as vinyl, polyester resins such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resins, polyethylene resins, polyvinyl fluoride resins, polyvinylidene fluoride resins, polytrifluoroethylene resins, polyhexafluoro Propylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride and non- Monomers including a fluoro terpolymers such, and silicone resins. Moreover, you may contain electrically conductive powder etc. in coating resin as needed. As the conductive powder, metal powder, carbon black, titanium oxide, tin oxide, zinc oxide or the like can be used. These conductive powders preferably have an average particle diameter of 1 μm or less. When the average particle diameter is larger than 1 μm, it becomes difficult to control electric resistance.
特に、芯材となる粒子表面に熱可塑性樹脂とメラニン樹脂と電荷調整剤とを含有する表面層を被覆することが好ましい。これは、アクリル等の熱可塑性樹脂と、メラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させた表面層である。従来の磁性キャリアは硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るように構成されていたのに対し、この磁性キャリアはコート膜が弾力性を有することで衝撃を吸収して膜削れを抑制する。よって、従来のキャリアに比べ、より長寿命化を図ることができる。これにより、長期間に渡り、トナー汲上量の安定化、すなわち品質の安定化を期待することができる。そこで、本画像形成装置においては、後述する指定法により、かかる磁性キャリアを用いるべき旨をユーザーに指定している。 In particular, it is preferable to coat a surface layer containing a thermoplastic resin, a melanin resin, and a charge adjusting agent on the surface of the particles serving as the core material. This is a surface layer in which a charge adjusting agent is contained in a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin such as acrylic and a melamine resin. The conventional magnetic carrier is configured to obtain a long life while gradually scraping a hard coat film, whereas this magnetic carrier absorbs an impact and suppresses the film scraping because the coat film has elasticity. . Therefore, the lifetime can be further extended as compared with the conventional carrier. Thereby, it is possible to expect stabilization of the toner pumping amount, that is, stabilization of quality over a long period of time. Therefore, in this image forming apparatus, the user is designated to use such a magnetic carrier by a designation method described later.
図12は、磁性キャリアを示す拡大模式図である。同図において、磁性キャリア500の芯材としては、磁性材料であるフェライト501が用いられている。このフェライト501の表面は、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させた表面層502で被覆されている。かかる表面層502は、弾力性と強い接着力とを兼ね備えている。表面層502には、その膜厚よりも大きい径の粒子、例えばアルミナ粒子503が分散せしめられている。従来の磁性キャリアは硬い表面層を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で構成されていたのに対し、図示の磁性キャリア500は表面層502が弾力性を発揮することで衝撃を吸収する。これにより、感光体2の膜削れを抑えることができる。また、表面層502にその膜厚よりも大きい径のアルミナ粒子503が分散されていることで、キャリア同士における表面掻き取り効果を高めて磁性キャリアへのトナーの固着を抑えることができる。このように、表面層502膜削れと表面へのトナー固着とを抑えることで、より長寿命化を図ることができる。
FIG. 12 is an enlarged schematic view showing a magnetic carrier. In the figure, as a core material of the
なお、体積平均粒径については、次のようにして測定することができる。即ち、コールターカウンター法による測定装置、例えば、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)によって測定することができる。具体的には、まず、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。電解水溶液としては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)を用いることができる。得られた溶液に更に測定試料を2〜20mg加える。そして、その溶液を超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、上述した測定装置により、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、粒子(トナーや磁性キャリア)の体積、個数を測定して、体積分布と個数分布を算出する。得られた分布から、体積平均粒径Dm、個数平均粒径Dnを求めることができる。なお、チャンネルとしては、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μm未満;10.08〜12.70μm未満;12.70〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜32.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の13チャンネルを使用する。なお、Dm、Dnはともに1万個あたりの平均である。 The volume average particle diameter can be measured as follows. That is, it can be measured by a measuring device using a Coulter counter method, for example, Coulter counter TA-II or Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). Specifically, first, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution. As the electrolytic aqueous solution, approximately 1% NaCl aqueous solution is prepared using primary sodium chloride, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Further, 2 to 20 mg of a measurement sample is added to the obtained solution. Then, the solution is dispersed for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser, and the volume and number of particles (toner and magnetic carrier) are measured with the above-described measuring apparatus using a 100 μm aperture as the aperture. Calculate distribution and number distribution. From the obtained distribution, the volume average particle diameter Dm and the number average particle diameter Dn can be obtained. In addition, as a channel, it is less than 2.00-2.52 micrometer; 2.52-3.17 micrometer; 3.17-4.00 micrometer; 4.00-5.04 micrometer; 5.04-6.35 micrometer 6.35 to less than 8.00 μm; 8.00 to less than 10.08 μm; 10.08 to less than 12.70 μm; 12.70 to less than 16.00 μm; 16.00 to less than 20.20 μm; Use 13 channels less than 25.40 μm; 25.40 to less than 32.00 μm; 32.00 to less than 40.30 μm. Dm and Dn are both average values per 10,000 pieces.
次に本発明の画像形成装置に使用されるトナーについて説明する。
600Dpi以上の微少ドットを再現するために、トナーの体積平均粒径は3〜8μmが好ましい。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。
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。図13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。((a))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。
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される。((b))トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
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。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体2との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体2との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数SF−1、SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
Next, the toner used in the image forming apparatus of the present invention will be described.
In order to reproduce minute dots of 600 dpi or more, the toner preferably has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm. The ratio (Dv / Dn) of the volume average particle diameter (Dv) to the number average particle diameter (Dn) is preferably in the range of 1.00 to 1.40. The closer (Dv / Dn) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
The toner shape factor SF-1 is preferably in the range of 100 to 180, and the shape factor SF-2 is preferably in the range of 100 to 180. FIG. 13 is a diagram schematically showing the shape of the toner for explaining the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is represented by the following formula (1). ((A)) A value obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of a shape formed by projecting toner onto a two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) (1)
When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and becomes larger as the value of SF-1 increases.
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and is represented by the following formula (2). ((B)) A value obtained by dividing the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner on the two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100 / 4π.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π) (2)
When the value of SF-2 is 100, there is no unevenness on the toner surface, and as the value of SF-2 increases, the unevenness of the toner surface becomes more prominent.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated.
When the shape of the toner is close to a spherical shape, the contact state between the toner and the toner or the toner and the
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、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである。
以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
The toner suitably used in the image forming apparatus of the present invention includes a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent are dispersed in an organic solvent. A toner obtained by crosslinking and / or elongation reaction in an aqueous solvent.
Hereinafter, the constituent material and the manufacturing method of the toner will be described.
(ポリエステル)
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物(PO)としては、2価アルコール(DIO)および3価以上の多価アルコール(TO)が挙げられ、(DIO)単独、または(DIO)と少量の(TO)との混合物が好ましい。2価アルコール(DIO)としては、アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなど);アルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールAなど);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなど);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物;前記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど)付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。3価以上の多価アルコール(TO)としては、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール(グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど);3価以上のフェノール類(トリスフェノールPA、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど);前記3価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
(polyester)
The polyester is obtained by a polycondensation reaction between a polyhydric alcohol compound and a polycarboxylic acid compound.
Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. As trihydric or higher polyhydric alcohol (TO), 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohol (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent polyphenols.
多価カルボン酸(PC)としては、2価カルボン酸(DIC)および3価以上の多価カルボン酸(TC)が挙げられ、(DIC)単独、および(DIC)と少量の(TC)との混合物が好ましい。2価カルボン酸(DIC)としては、アルキレンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など);アルケニレンジカルボン酸(マレイン酸、フマール酸など);芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など)などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。3価以上の多価カルボン酸
(TC)としては、炭素数9〜20の芳香族多価カルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。なお、多価カルボン酸(PC)としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いて多価アルコール(PO)と反応させてもよい。
Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polyvalent carboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polycarboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の比率は、水酸基OHとカルボキシル基COOHの当量比OH/COOHとして、通常2/1〜1/1、好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は5以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常1〜30、好ましくは5〜20である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が30を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量1万〜40万、好ましくは2万〜20万である。重量平均分子量が1万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、40万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polyvalent carboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably 1.5 / 1 to 1, as the equivalent ratio OH / COOH of the hydroxyl group OH and the carboxyl group COOH. / 1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
The polycondensation reaction between a polyhydric alcohol (PO) and a polycarboxylic acid (PC) is carried out in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate or dibutyltin oxide, and heated to 150 to 280 ° C. while reducing the pressure as necessary. The produced water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. The hydroxyl value of the polyester is preferably 5 or more, and the acid value of the polyester is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving an acid value, it tends to be negatively charged, and furthermore, when fixing to a recording paper, the affinity between the recording paper and the toner is good and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly environmental fluctuation.
The weight average molecular weight is 10,000 to 400,000, preferably 20,000 to 200,000. A weight average molecular weight of less than 10,000 is not preferable because offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 400,000, the low-temperature fixability is deteriorated.
ポリエステルには、前記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、前記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物(PIC)とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び/又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物(PIC)としては、脂肪族多価イソシアネート(テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエートなど);脂環式ポリイソシアネート(イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど);芳香族ジイソシアネート(トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど);芳香脂肪族ジイソシアネート(R,R,R’,R’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど);イソシアネート類;前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの;およびこれら2種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物(PIC)の比率は、イソシアネート基NCOと、水酸基を有するポリエステルの水酸基OHの当量比NCO/OHとして、通常5/1〜1/1、好ましくは4/1〜1.2/1、さらに好ましくは2.5/1〜1.5/1である。NCO/OHが5を超えると低温定着性が悪化する。NCOのモル比が1未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の多価イソシアネート化合物(PIC)構成成分の含有量は、通常0.5〜40wt%、好ましくは1〜30wt%、さらに好ましくは2〜20wt%である。0.5wt%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、40wt%を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中の1分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常1個以上、好ましくは、平均1.5〜3個、さらに好ましくは、平均1.8〜2.5個である。1分子当たり1個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
The polyester preferably contains a urea-modified polyester in addition to the unmodified polyester obtained by the polycondensation reaction. The urea-modified polyester is obtained by reacting the terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the polycondensation reaction with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. It is obtained by cross-linking and / or extending the molecular chain by the reaction of amide with amines.
Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) ); Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (R, R, R ′, R′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is usually 5/1 to 1/1, preferably 4/1 to 1.2 / as the equivalent ratio NCO / OH of the isocyanate group NCO and the hydroxyl group OH of the polyester having a hydroxyl group. 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. When NCO / OH exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of NCO is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester becomes low and the hot offset resistance deteriorates.
The content of the polyvalent isocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 wt%, preferably 1 to 30 wt%, more preferably 2 to 20 wt%. . If it is less than 0.5 wt%, the hot offset resistance deteriorates, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40 wt%, the low-temperature fixability deteriorates.
The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
次に、ポリエステルプレポリマー(A)と反応させるアミン類(B)としては、2価アミン化合物(B1)、3価以上の多価アミン化合物(B2)、アミノアルコール(B3)、アミノメルカプタン(B4)、アミノ酸(B5)、およびB1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)などが挙げられる。
2価アミン化合物(B1)としては、芳香族ジアミン(フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど);脂環式ジアミン(4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど);および脂肪族ジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)などが挙げられる。3価以上の多価アミン化合物(B2)としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール(B3)としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン(B4)としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸(B5)としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。B1〜B5のアミノ基をブロックしたもの(B6)としては、前記B1〜B5のアミン類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類(B)のうち好ましいものは、B1およびB1と少量のB2の混合物である。
Next, as amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A), a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), an amino alcohol (B3), an amino mercaptan (B4) ), Amino acid (B5), and amino acid block of B1 to B5 (B6).
Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.); alicyclic diamines (4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexyl). Methane, diamine cyclohexane, isophorone diamine, etc.); and aliphatic diamines (ethylene diamine, tetramethylene diamine, hexamethylene diamine, etc.) and the like. Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan. Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
アミン類(B)の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)中のイソシアネート基NCOと、アミン類(B)中のアミノ基NHxの当量比NCO/NHxとして、通常1/2〜2/1、好ましくは1.5/1〜1/1.5、さらに好ましくは1.2/1〜1/1.2である。NCO/NHxが2を超えたり1/2未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常100/0〜10/90であり、好ましくは80/20〜20/80、さらに好ましくは、60/40〜30/70である。ウレア結合のモル比が10%未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
The ratio of the amines (B) is usually 1/2 to 2 as an equivalent ratio NCO / NHx of the isocyanate group NCO in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group and the amino group NHx in the amine (B). / 1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1 / 1.2. When NCO / NHx exceeds 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester becomes low, and the hot offset resistance deteriorates.
The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール(PO)と多価カルボン酸(PC)を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、150〜280℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで40〜140℃にて、これに多価イソシアネート(PIC)を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)を得る。さらにこの(A)にアミン類(B)を0〜140℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。 The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyvalent carboxylic acid (PC) are heated to 150-280 ° C. in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxytitanate, dibutyltin oxide, etc., and water generated while reducing the pressure as necessary. Distill off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Subsequently, at 40-140 degreeC, this is made to react with polyvalent isocyanate (PIC), and the polyester prepolymer (A) which has an isocyanate group is obtained. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 ° C. to obtain a urea-modified polyester.
(PIC)を反応させる際、及び(A)と(B)を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤(トルエン、キシレンなど);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど);エステル類(酢酸エチルなど);アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)およびエーテル類(テトラヒドロフランなど)などのイソシアネート(PIC)に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー(A)とアミン類(B)との架橋及び/又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン(ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど)、およびそれらをブロックしたもの(ケチミン化合物)などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常1万以上、好ましくは2万〜1000万、さらに好ましくは3万〜100万である。1万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常2000〜15000、好ましくは2000〜10000、さらに好ましくは2000〜8000である。20000を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
When reacting (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used if necessary. Usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.); ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.); esters (ethyl acetate, etc.); amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.) and ethers And those inert to isocyanates (PIC), such as tetrahydrofuran (such as tetrahydrofuran).
In addition, in the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator can be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
The weight average molecular weight of the urea-modified polyester is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates. The number average molecular weight of the urea-modified polyester or the like is not particularly limited when the above-mentioned unmodified polyester is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. When the urea-modified polyester is used alone, its number average molecular weight is usually 2000-15000, preferably 2000-10000, more preferably 2000-8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color apparatus are deteriorated.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置100に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常20/80〜95/5、好ましくは70/30〜95/5、さらに好ましくは75/25〜95/5、特に好ましくは80/20〜93/7である。ウレア変性ポリエステルの重量比が5%未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in the full-color
The unmodified polyester and the urea-modified polyester are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, it is preferable that the unmodified polyester and the urea-modified polyester have a similar composition.
The weight ratio of unmodified polyester to urea-modified polyester is usually 20/80 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, more preferably 75/25 to 95/5, and particularly preferably 80 /. 20-93 / 7. When the weight ratio of the urea-modified polyester is less than 5%, the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点(Tg)は、通常45〜65℃、好ましくは45〜60℃である。45℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、65℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
The glass transition point (Tg) of the binder resin containing unmodified polyester and urea-modified polyester is usually 45 to 65 ° C, preferably 45 to 60 ° C. If it is less than 45 ° C., the heat resistance of the toner deteriorates, and if it exceeds 65 ° C., the low-temperature fixability becomes insufficient.
In addition, since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
(着色剤)
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローS、ハンザイエロー(10G、5G、G)、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー(GR、A、RN、R)、ピグメントイエローL、ベンジジンイエロー(G、GR)、パーマネントイエロー(NCG)、バルカンファストイエロー(5G、R)、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローBGL、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド4R、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットG、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンBS、パーマネントレッド(F2R、F4R、FRL、FRLL、F4RH)、ファストスカーレットVD、ベルカンファストルビンB、ブリリアントスカーレットG、リソールルビンGX、パーマネントレッドF5R、ブリリアントカーミン6B、ピグメントスカーレット3B、ボルドー5B、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーF2K、ヘリオボルドーBL、ボルドー10B、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、ローダミンレーキY、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドB、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー(RS、BC)、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンB、ナフトールグリーンB、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常1〜15重量%、好ましくは3〜10重量%である。
(Coloring agent)
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmin Min BS, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, based on the toner.
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−p−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭
化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. As a binder resin to be kneaded together with the production of the master batch or the master batch, a polymer of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, polyvinyl toluene or the like, or a copolymer of these and a vinyl compound, Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, fat Aromatic or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.
(荷電制御剤)
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン03、4級アンモニウム塩のボントロンP−51、含金属アゾ染料のボントロンS−34、オキシナフトエ酸系金属錯体のE−82、サリチル酸系金属錯体のE−84、フェノール系縮合物のE−89(以上、オリエント化学工業社製)、4級アンモニウム塩モリブデン錯体のTP−302、TP−415(以上、保土谷化学工業社製)、4級アンモニウム塩のコピーチャージPSY VP2038、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーPR、4級アンモニウム塩のコピーチャージ NEG VP2036、コピーチャージ NX VP434(以上、ヘキスト社製)、LRA−901、ホウ素錯体であるLR−147(日本カーリット社製)、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、4級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の範囲で用いられる。好ましくは、0.2〜5重量部の範囲がよい。10重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像スリーブ42との静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
(Charge control agent)
Known charge control agents can be used, such as nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (fluorine-modified 4 Secondary ammonium salts or compounds, tungsten simple substances or compounds, fluorine activators, salicylic acid metal salts, and metal salts of salicylic acid derivatives. Specifically, Bontron 03 of a nigrosine dye, Bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, Bontron S-34 of a metal-containing azo dye, E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex, E-84 of a salicylic acid metal complex , Phenolic condensate E-89 (above, Orient Chemical Industries, Ltd.), quaternary ammonium salt molybdenum complex TP-302, TP-415 (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.), quaternary ammonium salt copy Charge PSY VP2038, copy blue PR of triphenylmethane derivative, copy charge of quaternary ammonium salt NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst), LRA-901, LR-147 which is a boron complex (Nippon Carlit) Manufactured), copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, azo series Fee, a sulfonic acid group, a carboxyl group, and polymer compounds having a functional group such as quaternary ammonium salts. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. Preferably, it is used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction force with the developing
(離型剤)
離型剤としては、融点が50〜120℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−n−ステアリルメタクリレート、ポリ−n−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等)等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。
(外添剤)
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、5nm〜2μmであることが好ましく、特に5nm〜0.5μmであることが好ましい。また、BET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの0.01〜5wt%であることが好ましく、特に0.01〜2.0wt%であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、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、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が50nm以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置40内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。
しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が0.3〜1.5wt%の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
(Release agent)
As a release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 ° C. works more effectively as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller and the toner interface. The effect on high temperature offset is exhibited without applying a release agent such as oil. Examples of such a wax component include the following. Examples of waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax, and rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, And petroleum waxes such as petrolatum. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, and synthetic waxes such as esters, ketones, and ethers can be used. Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, chlorinated hydrocarbon, and low molecular weight crystalline polymer resin, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n- A crystalline polymer having a long alkyl group in the side chain such as a homopolymer or copolymer of polyacrylate such as lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used. .
The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the master batch and the binder resin, and of course, they may be added when dissolved and dispersed in the organic solvent.
(External additive)
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 nm to 2 μm, and particularly preferably 5 nm to 0.5 μm. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 m < 2 > / g. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 wt% of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 wt%.
Specific examples of the inorganic fine particles include, for example, silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide, tin oxide, quartz sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth. Examples include soil, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, and silicon nitride. Among these, as the fluidity imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. In particular, when stirring and mixing are performed using an average particle size of both fine particles of 50 nm or less, electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved, so that a desired charge level is obtained. Also by the stirring and mixing inside the developing
Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rise characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, this side effect is affected. It can be considered large.
However, when the added amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 wt%, the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained, that is, repeated copying. Stable image quality can be obtained even if
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
(トナーの製造方法)
1)着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が100℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは2種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー100重量部に対し、通常0〜300重量部、好ましくは0〜100重量部、さらに好ましくは25〜70重量部である。
Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
(Toner production method)
1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent.
The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 ° C. from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specifically, toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, Methyl isobutyl ketone and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
2)トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール(メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど)、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類(メチルセルソルブなど)、低級ケトン類(アセトン、メチルエチルケトンなど)などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液100重量部に対する水系媒体の使用量は、通常50〜2000重量部、好ましくは100〜1000重量部である。50重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。20000重量部を超えると経済的でない。
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、R−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの4級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ(アミノエチル)グリシン、ジ(オクチルアミノエチル)グリシンやN−アルキル−N,N−ジメチルアンモニウムべタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles.
The aqueous medium may be water alone or an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.), dimethylformamide, tetrahydrofuran, cellosolves (methyl cellosolve, etc.), lower ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.). It may be included.
The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added.
As surfactants, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonates, R-olefin sulfonates, phosphate esters, alkylamine salts, amino alcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives, amine salt types such as imidazoline, Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkyldimethylbenzylammonium salts, pyridinium salts, alkylisoquinolinium salts, benzethonium chloride, fatty acid amide derivatives, polyhydric alcohols Nonionic surfactants such as derivatives, for example, amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine And the like.
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数2〜10のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、3−ω−フルオロアルキル(C6〜C11)オキシ−1−アルキル(C3〜C4)スルホン酸ナトリウム、3−ω−フルオロアルカノイル(C6〜C8)−N−エチルアミノ−1−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル(C11〜C20)カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸(C7〜C13)及びその金属塩、パーフルオロアルキル(C4〜C12)スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル(C6〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6〜C10)−N−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル(C6〜C16)エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンS−111、S−112、S−113(旭硝子社製)、フロラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129(住友3M社製)、ユニダインDS−101、DS−102(ダイキン工業社製)、メガファックF−110、F−120、F−113、F−191、F−812、F−833(大日本インキ社製)、エクトップEF−102、103、104、105、112、123A、123B、306A、501、201、204、(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−100、F150(ネオス社製)などが挙げられる。
Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred anionic surfactants having a fluoroalkyl group include fluoroalkylcarboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3-ω-fluoroalkyl (C6 to C11). Sodium oxy-1-alkyl (C3-C4) sulfonate, sodium 3-ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino-1-propanesulfonate, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid and metal salts Perfluoroalkylcarboxylic acid (C7 to C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acid and its metal salt, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- (2-hydroxyethyl) ) Perfluorooct Examples thereof include tansulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, and the like. It is done.
Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.), Megafac F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fgentent F-100, F150 (manufactured by Neos).
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族1級、2級もしくは2級アミン酸、パーフルオロアルキル(C6−C10)スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンS−121(旭硝子社製)、フロラードFC−135(住友3M社製)、ユニダインDS−202(ダイキンエ業杜製)、メガファックF−150、F−824(大日本インキ社製)、エクトップEF−132(トーケムプロダクツ社製)、フタージェントF−300(ネオス社製)などが
挙げられる。
In addition, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium such as aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt which has a fluoroalkyl group on the right is used. Salt, benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Smoke), MegaFuck F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footage F-300 (Neos), and the like.
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が10〜90%の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子1μm、及び3μm、ポリスチレン微粒子0.5μm及び2μm、ポリ(スチレン―アクリロニトリル)微粒子1μm、商品名では、PB−200H(花王社製)、SGP(総研社製)、テクノポリマーSB(積水化成品工業社製)、SGP−3G(総研社製)、ミクロパール(積水ファインケミカル社製)等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
前記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、R−シアノアクリル酸、R−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する(メタ)アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−3−クロロ2−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage existing on the surface of the toner base particles is in the range of 10 to 90%. For example, polymethyl methacrylate
In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
As a dispersant that can be used in combination with the resin fine particles and the inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, R-cyanoacrylic acid, R-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Such as acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxy Propyl, acrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylate, diethylene glycol monomethacrylate, glycerol monoacrylate, glycerol monomethacrylate Luric acid esters, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc., vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol, such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, or compounds containing vinyl alcohol and a carboxyl group Esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide or their methylol compounds, acid chlorides such as acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl Nitrogen-containing compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, polyethylene Oxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxy Polyoxyethylenes such as ethylene nonylphenyl ester, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose can be used.
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を2〜20μmにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常1000〜30000rpm、好ましくは5000〜20000rpmである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常0.1〜5分である。分散時の温度としては、通常、0〜150℃(加圧下)、好ましくは40〜98℃である。
The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, a high-speed shearing type is preferable in order to make the particle size of the
3)乳化液の作製と同時に、アミン類(B)を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー(A)との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び/又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー(A)の有するイソシアネート基構造とアミン類(B)との反応性により選択されるが、通常10分〜40時間、好ましくは2〜24時間である。反応温度は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜98℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group.
This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 ° C, preferably 40 to 98 ° C. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
4)反応終了後、乳化分散体(反応物)から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles.
In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
5)前記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner.
The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like.
Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
本発明に係るトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図14は、本発明のトナーの形状を模式的に示す図である。図14において、略球形状のトナーを長軸r1、短軸r2、厚さr3(但し、r1≧r2≧r3とする。)で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比(r2/r1)((b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)((c)参照)が0.7〜1.0の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比(r2/r1)が0.5未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比(r3/r2)が0.7未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比(r3/r2)が1.0では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、r1、r2、r3は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
The toner according to the present invention has a substantially spherical shape and can be represented by the following shape rule.
FIG. 14 is a diagram schematically showing the shape of the toner of the present invention. In FIG. 14, when a substantially spherical toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), the toner of the present invention has a major axis and a minor axis. Ratio (r2 / r1) (see (b)) is 0.5 to 1.0, and ratio of thickness to minor axis (r3 / r2) (see (c)) is 0.7 to 1.0. It is preferable to be in the range. When the ratio of the major axis to the minor axis (r2 / r1) is less than 0.5, the dot reproducibility and transfer efficiency are inferior because of the separation from the true spherical shape, and high quality image quality cannot be obtained. On the other hand, when the ratio of the thickness to the short axis (r3 / r2) is less than 0.7, it becomes close to a flat shape and a high transfer rate like a spherical toner cannot be obtained. In particular, when the ratio of the thickness to the minor axis (r3 / r2) is 1.0, the rotating body has a major axis as a rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
Note that r1, r2, and r3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of field of view and taking pictures.
次に、実施形態に係る画像形成装置の各変形例について説明する。
(第1変形例)
第1変形例は、以下に特筆しない限り、その構成は実施形態に係る画像形成装置と同様である。図15、図16は、第1変形例における従動側回転部材と原動側回転部材とを示す拡大構成図である。現像装置40のケーシング241の側面には、従動側回転部材をその軸線方向と直交する面方向に移動可能に保持するための保持部241aが形成されている。この保持部241は、円筒状の形状になっており、その開口側の端部は、円状の開口に向けて突出している。この円筒状の保持部241の中に、従動側回転部材が収容されている。保持部241の円筒空間の直径が、従動側回転部材の直径よりも大きくなっていることで、保持部241内で従動側回転部材がその回転軸線方向と直交する面方向に遊動するようになっている。
この画像形成装置では、従動側回転部材の中央部に設けられた貫通穴に、これよりも小径の保持軸を挿入して、従動側回転部材をその回転軸線方向と直交する方向に遊動させる仕組みになっていた。これに対し、第1変形例では、かかる保持軸を設けていない。その代わりに、従動側回転部材の中央部に、原動側回転部材60の駆動出力シャフト部261に挿入して係合せしめるための貫通穴256が設けられている。この駆動出力シャフト261は、従動側回転部材の貫通穴256にスムーズに係合せしめるために、係合する側の先端部に図15に示すようなテーパ−を設け、根元側から先端側に向けて先細にしている。また、第1変形例では、実施形態に係る画像形成装置の原動側回転部材60における爪の代わりに、駆動出力シャフト261に貫通して固定されたピン263を設けている。
現像装置40が画像形成装置に装着されると、図15に示すように従動側回転部材の貫通穴256と、原動側回転部材60の駆動出力シャフト部261の先端部とが係合する。そして、併せて、従動側回転部材の2つの爪253と、駆動出力シャフト261に貫通して固定されているピン263とが引っかかることにより、両係合部が連結する。従動側回転部材の第1ギヤ252の端部構造と、原動側回転部材60の駆動出力シャフト261とにより、軸継手が構成されているのである。この軸継手によって、駆動出力シャフト261の回転駆動力が第1ギヤ252に繋がれるのである。そして、第1ギヤ252に噛合っている不図示のローラギヤに回転駆動力が伝達されて、現像スリーブ42が回転するのである。
Next, modifications of the image forming apparatus according to the embodiment will be described.
(First modification)
The configuration of the first modification is the same as that of the image forming apparatus according to the embodiment unless otherwise specified. 15 and 16 are enlarged configuration diagrams showing the driven side rotating member and the driving side rotating member in the first modification. A holding
In this image forming apparatus, a holding shaft having a smaller diameter is inserted into a through hole provided in the central portion of the driven side rotating member, and the driven side rotating member is moved in a direction perpendicular to the rotation axis direction. It was. On the other hand, in the first modified example, such a holding shaft is not provided. Instead, a through
When the developing
図17は、第1変形例における係合前の駆動出力シャフト及び従動側回転部材を現像装置40の側板とともに示す拡大構成図である。また、図18は、係合後の駆動出力シャフト及び従動側回転部材を現像装置40の側板とともに示す拡大構成図である。また、図19は、側板の保持部と従動側回転部材とを示す横断面図である。従動側回転部材は、駆動出力シャフト261に係合することによって固定されて、微妙な位置補正がされる。
第1変形例では、現像装置40の側板241に、その側面から突出する上述の保持部241aが形成されている。この保持部241aは、円筒状の構造になっており、その内部に円筒空間を有している。この円筒空間の直径は、従動側回転部材の回転外周の直径よりも大きくなっている。従動側回転部材は、保持部241aの円筒空間内に保持され、且つその回転方向に貫かれた貫通穴256に挿入される原動側回転部材60の駆動出力シャフト261と係合する。なお、保持部241aの円筒軸線方向の端部には、円筒内部に向けてリング状に突出する突出部Aを設けている。この突出部Aは、その内径が従動側回転部材の外周の直径よりも小さくなっており、円筒空間内の従動側回転部材を円筒空間内から脱落させない役割を担っている。従動側回転部材が保持部241aの円筒空間内で円筒軸線方向に遊動したとしても、保持部241aの突出部Aに突き当たることで、円筒空間内からの脱落が阻止される仕組みである。
FIG. 17 is an enlarged configuration diagram illustrating the drive output shaft and the driven side rotation member before engagement in the first modified example together with the side plate of the developing
In the first modification, the above-described
かかる従動側回転部材は、係合ギヤ252は、図19に示すように、その回転外周面と、円筒空間との隙間により、少なくとも回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持されている。そして、駆動出力シャフト261との係合に伴って駆動出力シャフト261の回転軸線に向かって移動して、位置補正が行われる。このように構成することにより、部品や設計の精度上の問題等から従動側回転部材と原動側回転部材60との間で発生する微妙な軸心ズレを、従動側回転部材の移動で吸収することができる。そして、常に駆動出力シャフト261の回転中心により現像装置40側の第1ギヤ252を回転させることができる。
保持部241aの円筒空間の直径については、従動側回転部材の回転外周の直径よりも0.5〜1.0mm大きくしている。これにより、保持部241aの円筒空間の内壁と、この中に保持される従動側回転部材との間に隙間を形成して、駆動出力シャフト261との係合に伴う従動側回転部材の回転軸線方向と直交する方向への遊動を可能にしている。
図17、18、19に示した従動側回転部材は、その貫通穴256開口部として、シャフト入口側から出口側にかけて直径を変化させない円筒状のものを有している。かかる開口部に代えて、出口側に向けて小径になるテーパーを入口側に設けたものを採用してもよい。このような開口部では、係合前における従動側回転部材の貫通穴256の中心と、駆動出シャフト261の中心とが大きくずれていても、貫通穴256の幅広の入口に駆動出力シャフト261の先端を当て、駆動出力シャフト261を貫通穴256内にスムーズに進入させることができる。
As shown in FIG. 19, the driven
About the diameter of the cylindrical space of the holding |
The driven rotary member shown in FIGS. 17, 18 and 19 has a cylindrical member whose diameter does not change from the shaft inlet side to the outlet side as the through
(第2変形例)
第2変形例の構成は、以下に特筆しない限り、実施形態に係る画像形成装置と同様である。第2変形例では、画像形成部1Y,M,C,Kが、それぞれ、画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能なプロセスユニット301Y,M,C,Kになっている。各プロセスユニット301Y,M,C,Kは、寿命到達時に交換される。
図20は、第2変形例のプロセスユニットを示す拡大構成図である。同図に示すように、プロセスユニット301は、ドラム状の感光体302の回りに、現像装置340、帯電装置330、ドラムクリーニング装置348等を有している。これらは、共通の支持体たるケーシングに支持されて、画像形成装置本体に対して、1つのユニットとして一体的に着脱される。
図21は、プロセスユニットと、画像形成装置本体側板とを示す平断面図である。プロセスユニット301の感光体302のドラム中心には、画像形成装置本体側板370に回転自在に支持されるドラム駆動シャフト371を挿入するためのシャフト穴が設けられている。このドラム駆動シャフト371は、感光体302のシャフト穴に挿入されない根元側の箇所の回転周面から突出するピン371aを有しており、これを感光体302の突起302aに引っ掛けながら回転することで、感光体302回転駆動力を伝達する。
ドラム駆動シャフト371の後端部には、ドラム駆動ギヤ372が固定されており、これには、中継ギヤ373や第2駆動出力ギヤ374が噛み合っている。中継ギヤ373には、ドラム駆動ギヤ372の他に、駆動ギヤ369が噛み合っており、この駆動ギヤ369は更に第1駆動出力ギヤ366と噛み合っている。
駆動ギヤ369は、図示しないモータによって回転駆動せしめられる最上流側のギヤであり、これが各種のギヤに回転駆動力を伝達する。この駆動ギヤ369の図中右側方には、原動側回転部材60が回転可能に配設されており、その第1駆動出力ギヤ366を駆動ギヤ369に噛み合わせている。駆動出力ギヤ366は、第1駆動出力軸の後端部に固定されており、第1駆動出力軸360の先端には原動側係合部362が固定されている。
(Second modification)
The configuration of the second modification is the same as that of the image forming apparatus according to the embodiment unless otherwise specified below. In the second modification, the
FIG. 20 is an enlarged configuration diagram showing a process unit of the second modified example. As shown in the drawing, the process unit 301 includes a developing device 340, a charging device 330, a drum cleaning device 348, and the like around a drum-shaped
FIG. 21 is a plan sectional view showing the process unit and the image forming apparatus main body side plate. A shaft hole for inserting a
A drum drive gear 372 is fixed to the rear end portion of the
The drive gear 369 is the most upstream gear that is rotationally driven by a motor (not shown), and this transmits rotational driving force to various gears. On the right side of the drive gear 369 in the drawing, a driving side rotation member 60 is rotatably disposed, and the first drive output gear 366 is engaged with the drive gear 369. The drive output gear 366 is fixed to the rear end portion of the first drive output shaft, and the driving side engaging portion 362 is fixed to the front end of the first drive output shaft 360.
原動側係合部362は、現像装置340の2つのスクリュー343,344や現像スリーブ342に回転駆動力を送るためのものである。現像装置340は、原動側回転部材の原動側係合部362と係合する従動側回転部材を有している。原動側回転部材、従動側回転部材は、それぞれ、実施形態に係る画像形成装置のものと同様の構成になっている。従動側回転部材が原動側経典部材との係合に伴って位置補正されることで、両者の軸心ズレが解消される仕組みである。
従動側回転部材の第1ギヤ352には、第1スクリューギヤ375や第2スクリューギヤ376が噛み合っている。第1スクリューギヤ375、第2スクリューギヤ376は、第1搬送スクリュー343、第2搬送スクリュー344の端部に固定されている。原動側回転部材からの回転駆動力が、第1ギヤ352を介して、第1スクリューギヤ375、第2スクリューギヤ376に伝達されることで、第1搬送スクリュー343、第2搬送スクリュー344が回転する。第1スクリューギヤ375には、更に、ローラギヤ351が噛み合っており、これに回転駆動力が伝達されることで、現像スリーブ342が回転する。
最上流側の駆動ギヤ396の回転駆動力は、中継ギヤ373、ドラム駆動ギヤ372、第2原動側回転部材の第2駆動出力ギヤ374に順次伝達されていく。第2駆動出力ギヤ374は、第2駆動出力軸377の後端部に固定されており、第2駆動出力軸377の先端には原動側回転係合部378が固定されている。
第2原動側回転部材の第2係合部378は、ドラムクリーニング装置348の回収スクリュー378に回転駆動力を送るためのものである。現像装置340は、第2係合部378と係合する第2従動側回転部材も有しており、これには第3ギヤ380が形成されている。第2原動側回転部材、第2従動側回転部材は、それぞれ、実施形態に係る画像形成装置の原動側回転部材、従動側回転部材と同様の構成になっている。第2従動側回転部材が、第2原動側回転部材との係合に伴って位置補正されることで、両者の軸心ズレが解消される仕組みである。
The driving side engaging portion 362 is for sending rotational driving force to the two screws 343 and 344 and the developing sleeve 342 of the developing device 340. The developing device 340 includes a driven side rotating member that engages with the driving side engaging portion 362 of the driving side rotating member. Each of the driving side rotating member and the driven side rotating member has the same configuration as that of the image forming apparatus according to the embodiment. This is a mechanism in which the axial misalignment of the driven side rotating member is eliminated by correcting the position of the driven side rotating member with the engagement of the driving side script member.
A first screw gear 375 and a second screw gear 376 are engaged with the first gear 352 of the driven side rotating member. The first screw gear 375 and the second screw gear 376 are fixed to the ends of the first conveying screw 343 and the second conveying screw 344. The rotational driving force from the driving side rotating member is transmitted to the first screw gear 375 and the second screw gear 376 via the first gear 352, whereby the first conveying screw 343 and the second conveying screw 344 rotate. To do. A roller gear 351 is further engaged with the first screw gear 375, and the developing sleeve 342 is rotated by transmitting a rotational driving force thereto.
The rotational driving force of the most upstream driving gear 396 is sequentially transmitted to the relay gear 373, the drum driving gear 372, and the second driving output gear 374 of the second driving side rotating member. The second drive output gear 374 is fixed to the rear end portion of the second drive output shaft 377, and the driving side rotation engagement portion 378 is fixed to the tip of the second drive output shaft 377.
The second engagement portion 378 of the second driving side rotating member is for sending a rotational driving force to the recovery screw 378 of the drum cleaning device 348. The developing device 340 also includes a second driven side rotation member that engages with the second engagement portion 378, and a third gear 380 is formed on the second driven side rotation member. The second driving side rotating member and the second driven side rotating member have the same configurations as the driving side rotating member and the driven side rotating member of the image forming apparatus according to the embodiment, respectively. The second driven-side rotating member is corrected in position with the engagement with the second driving-side rotating member, so that the axial misalignment between them is eliminated.
以上の構成の本画像形成装置においては、第1の原動側回転部材と第1の従動側回転部材との軸心ズレに起因する現像スリーブ342の回転速度変動の他に、次の速度変動も解消することができる。即ち、この軸心ズレに起因する第1搬送スクリュー343や第2搬送スクリュー344の回転速度変動である。更には、第2原動側回転部材と第2従動側回転部材との軸心ズレに起因する回収スクリュー379の回転速度変動を解消することもできる。 In the image forming apparatus having the above-described configuration, in addition to the rotational speed fluctuation of the developing sleeve 342 caused by the axial misalignment between the first driving side rotating member and the first driven side rotating member, the following speed fluctuation is also present. Can be resolved. That is, the rotational speed fluctuations of the first transport screw 343 and the second transport screw 344 caused by this axial misalignment. Furthermore, fluctuations in the rotational speed of the recovery screw 379 due to axial misalignment between the second driving side rotating member and the second driven side rotating member can be eliminated.
(第3変形例)
図22は、第3変形例における感光体とリボルバ現像ユニットとを示す概略構成図である。感光体602の図中左側方に配設されたリボルバ現像ユニット600は、回転軸を中心にして図中時計回りに回転する支持体に、Y,M,C,K用の4つの現像装置600,M,C,Kを支持している。支持体が回転軸を中心にして図中時計回りに回転することで、これら現像装置600Y,M,C,Kが回転軸を中心にして公転する。そして、90°、180°、270°、360°回転する毎に、現像装置600M、C、K、Yが感光体602に対向する現像位置にセットされる。感光体602には、Y,M,C,K用の静電潜像が順次形成され、これらが現像装置600Y,M,C,Kによって順次Y,M,C,Kトナー像に現像される。現像されたY,M,C,Kトナー像は、図示しない中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写される。この重ね合わせの転写によって中間転写ベルト上に形成された4色トナー像は、図示しない領域で転写紙Pに一括転写される。
4つの現像装置600Y,M,C,Kは、それぞれ現像位置に移動すると、図示しない駆動受入ギヤを、画像形成装置本体側に回転自在に固定された駆動出力ギヤに噛み合わせる。これにより、現像スリーブや攪拌部材に対する駆動伝達が行われるようになる。現像装置600Y,M,C,Kの駆動受入ギヤは、これが固定されている軸を現像スリーブと供給する仕組みになっている。第3変形例においては、駆動受入ギヤの画像周波数を0.72歯以上に設定している。よって、駆動出力ギヤと駆動受入ギヤとの歯の触れ合いに起因する現像スリーブの回転速度変動を抑えて、現像濃度ムラを視認できなくなる程度に留めることができる。
(Third Modification)
FIG. 22 is a schematic configuration diagram showing a photoreceptor and a revolver developing unit in a third modification. A
When the four developing devices 600Y, 600M, 600C, and 600K move to the developing position, the drive receiving gear (not shown) meshes with a drive output gear that is rotatably fixed to the image forming apparatus main body. As a result, drive transmission to the developing sleeve and the stirring member is performed. The drive receiving gears of the developing devices 600Y, M, C, and K are configured to supply the shaft on which the developing gear is fixed to the developing sleeve. In the third modification, the image frequency of the drive receiving gear is set to 0.72 teeth or more. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the rotation speed of the developing sleeve due to the contact between the teeth of the drive output gear and the drive receiving gear, and to keep the development density unevenness invisible.
(第4変形例)
図23は、第4変形例における転写装置と画像形成装置本体側板とを示す平断面図である。この転写装置411は、各種ローラを支持体418によって回転自在に支持しており、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されている。支持体418に回転自在に支持されながら、図示しない2つの張架ローラとともに紙搬送ベルト412を張架している駆動ローラ413は、後述する駆動伝達系によって回転駆動されることで、表面移動体たる紙搬送ベルト412を無端移動せしめる。
駆動ローラ413の軸部材413aの一端側は支持体418から大きく突出しており、その突出している箇所に駆動ローラギヤ481が固定されている。また、その突出している箇所の先端は、画像形成装置本体側板470に設けられた位置決め用軸受けに挿入される。これにより、転写装置411は、駆動ローラ413を基準にして、画像形成装置本体ひいては各感光体に対する位置決めがなされる。
駆動ローラギヤ481は、支持体418に保持される従動側の回転係合部たる転写係合ギヤ482に噛み合っている。そして、この転写係合ギヤ482は、画像形成装置本体側板470から突出している原動側の転写回転係合部483と嵌合する。これら転写回転係合部483、転写係合ギヤ482は、それぞれ、実施形態に係る画像形成装置の原動側回転部材62、従動側回転部材52、53及び55と同様の構成になっている。転写係合ギヤ482が、転写回転係合部483との嵌合に伴って位置補正されることで、両者の軸芯ズレが解消される仕組みである。
転写係合ギヤ482は、駆動出力軸485の一端部に固定されており、駆動出力軸485のもう一端部には駆動出力ギヤ484が固定されている。この駆動出力ギヤ484が最上流側の駆動ギヤ486と噛み合うことで、駆動ギヤ486の回転駆動力が、駆動出力ギヤ484、転写回転係合部483、転写係合ギヤ482、駆動ローラギヤ481、駆動ローラ413に順次伝達される。
(Fourth modification)
FIG. 23 is a plan sectional view showing the transfer device and the image forming apparatus main body side plate in the fourth modified example. This
One end side of the
The
The
かかる構成の第4変形例では、転写回転係合部483との嵌合に伴って転写係合ギヤ484が回転軸方向と直交する方向に移動して位置補正されることで、両者の軸芯ズレに起因する駆動ローラ413の回転速度変動を解消する。そして、これにより、駆動ローラ413の回転速度変動による紙搬送ベルト412の無端移動速度変動に起因するトナー像の転写位置ズレを抑えることができる。
第4変形例では、次のようにして現像濃度ムラを引き起こすおそれがある。即ち、まず、転写手段たる転写装置411において、駆動ローラギヤ481と転写係合ギヤ481との噛み合いによる振動が発生する。この振動が、軸部材413a、画像形成装置本体側板470、図示しない現像スリーブ軸を介して順次現像スリーブに伝わったり、駆動ローラ413から紙搬送ベルト412を介して感光体2に伝わったりして、現像濃度ムラが引き起こされるのである。
そこで、感光体2が1mm表面移動する間における転写装置411の駆動伝達ギヤ列内の駆動ローラギヤ481及び転写係合ギヤ481の回転軌道上の移動歯数を、それぞれ0.72歯以上に設定している。かかる設定により、両ギヤの噛み合いによって発生する振動が感光体に伝播することに起因する現像濃度ムラを有効に抑えることができる。
In the fourth modified example having such a configuration, the
In the fourth modification, there is a risk of developing density unevenness as follows. That is, first, in the
Therefore, the number of moving teeth on the rotation trajectory of the
(第5変形例)
図24は、第5変形例の現像装置における駆動伝達ギヤ列を示す模式図である。この駆動伝達ギヤ列は、図示しない保持軸によって回転軸線方向と直交する平面内に移動可能に保持される従動側回転部材の第1ギヤ552と、図示しない現像スリーブ軸に固定されたローラギヤ551との間に、中継ギヤユニット556が介在している。この中継ギヤユニット556は、ローラギヤ551に噛み合う小径ギヤ557と、これよりも径の大きな大径ギヤ558とが、互いに同じ回転軸線上で回転するように一体形成された2段ギヤとなっている。第1ギヤ552によって受け入れられた回転駆動力は、大径ギヤ558、小径ギヤ557、ローラギヤ551に順次伝わって、図示しない現像スリーブを回転させる。大径ギヤ558、小径ギヤ557、ローラギヤ551は、それぞれ、第1ギヤ552よりも駆動伝達方向の下流側で駆動を伝達する下流ギヤとして機能する。
かかる構成の第5変形例においては、第1ギヤ552、大径ギヤ558、小径ギヤ557、ローラギヤ551のそれぞれについて、感光体2が1mm表面移動する間におけるギヤ回転軌道上の移動歯数を0.72歯以上に設定している。
(5th modification)
FIG. 24 is a schematic diagram showing a drive transmission gear train in the developing device of the fifth modification. The drive transmission gear train includes a
In the fifth modified example having such a configuration, the number of moving teeth on the gear rotation track during the surface movement of the
なお、実施形態や各変形例で説明した画像形成装置は、本発明が適用可能な装置の一例であり、本発明に係る画像形成装置はこれらに限定されるものではない。また、実施形態や各変形例では、それぞれギヤとしてモジュールが0.8又は0.6であるものを使用している。 Note that the image forming apparatus described in the embodiment and each modification is an example of an apparatus to which the present invention can be applied, and the image forming apparatus according to the present invention is not limited to these. In the embodiment and each modification, a gear having a module of 0.8 or 0.6 is used.
以上、実施形態に係る画像形成装置においては、現像装置がプロセスユニットとして画像形成装置本体に着脱可能に支持されているので、現像装置を容易に交換することができる。また、原動側回転部材の回転軸線方向の一端部に形成された原動側係合部62に対してその回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有している。かかる構成では、原動側回転部材と従動側回転部材とをほぼ同一軸線上に並べて両者間で駆動を伝達することができる。更には、駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、駆動源たる駆動モータからの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤ52が、従動側係合部たる凸部55に一体的に形成されてそれと同じ回転軸線で回転するようになっている。かかる構成では、第1ギヤ52からこれよりも下流側にある下流ギヤであるローラギヤ51へと駆動を伝達することで、第1ギヤ52の回転軸とは異なる軸線上で現像スリーブを回転させることができる。
また、実施形態に係る画像形成装置においては、現像装置が従動側係合部53、55及び第1ギヤ52を少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体たる保持軸54を有し、従動側係合部及び第1ギヤ52が、それぞれ従動側係合部と原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動する。これにより、原動側回転部材と従動側回転部材との軸心ズレによる現像スリーブの回転速度変動を解消することができる。
また、実施形態に係る画像形成装置においては、第1ギヤ52とこれに噛み合う下流ギヤであるローラギヤ51とが、負転位をされているものである。かかる構成では、上述した理由により、現像装置の装着によって第1ギヤ52が原動側の軸心に近づく移動をした結果、第1ギヤ52とローラギヤ51との軸間距離が設定値よりも狭くなったとしても、両ギヤ間での歯底当たりによる現像スリーブの大きな速度変動を解消することができる。
また、実施形態に係る画像形成装置においては、像担持体たる感光体と、現像スリーブとが互いに0.1〜0.4mmの現像間隔を介して対向するように配設される。かかる構成では、上述した理由により、ざらつき感がなく、ドット再現性に優れた画像を形成することができる。
As described above, in the image forming apparatus according to the embodiment, since the developing device is detachably supported as a process unit on the main body of the image forming device, the developing device can be easily replaced. Moreover, it has the driven side engaging part which rotates by abutting and engaging with the driving | running | working
In the image forming apparatus according to the embodiment, the developing device holds the driven
In the image forming apparatus according to the embodiment, the
In the image forming apparatus according to the embodiment, the photoconductor as the image carrier and the developing sleeve are disposed so as to face each other with a development interval of 0.1 to 0.4 mm. In such a configuration, for the reasons described above, it is possible to form an image having no rough feeling and excellent dot reproducibility.
感光体を有し、固定マグネットローラを内包する現像スリーブにより二成分の現像剤を搬送および現像する画像形成装置を用いて実験を行った。
実験条件は、以下の表2に示すとおりである。
The experimental conditions are as shown in Table 2 below.
本発明の画像形成装置が備える現像条件、二成分現像剤を前記条件から、画像の地かぶりについて評価した。感光体電位に対する現像バイアスを印加したときの、地肌部となる背景部の汚れとなるトナーの個数を観察した。
図25は、現像バイアスとトナー付着個数の関係を示すグラフである。
実施例1ないし4、比較例1及び2から、AC重畳印加方式のほうが、DC電圧印加方式よりもトナー濃度を薄くして地汚れトナーの総量を少なくしているにもかかわらず、地汚れ量は格段に多い。これはDC電圧印加方式が、現像スリーブから像担持体へ1方向で移動して付着するのに対して、AC重畳印加方式は、AC周波数に応じて、現像スリーブと感光体2との間の移動を繰り返すうちに非画像部に飛散して地汚れ量を増加させている。実施例1は特に地汚れが良いが、これはキャリア粒径が他の実施例に比べて小さくトナーへの摩擦帯電能力が粒径の大きいキャリアより高いためと推定される。キャリア粒径が小さいほど、同一の重量におけるキャリアの表面積が増加し、結果トナーのキャリアへの接触確率が高まることから、トナーの帯電が安定化し、地汚れトナーの総量が少なくなるからと予測される。
The development conditions and the two-component developer included in the image forming apparatus of the present invention were evaluated for the background fog of the image from the above conditions. When a developing bias with respect to the photosensitive member potential was applied, the number of toners that became background stains as background portions was observed.
FIG. 25 is a graph showing the relationship between the developing bias and the number of adhered toner.
From Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, the AC superposition application method has a lower toner concentration than the DC voltage application method to reduce the total amount of background toner. Is much more. This is because the DC voltage application method moves from the developing sleeve to the image carrier in one direction and adheres, whereas the AC superimposition application method depends on the AC frequency between the developing sleeve and the
次に、トナー濃度を7%に統一した場合の現像能力である。現像剤の現像特性の評価では、トナー濃度は非常に重要な因子であるので、トナー濃度をあわせる。ここでは、実験時のトナー濃度はあらかじめ実験用画像形成装置での強制補給モードで現像剤をそのトナー濃度にあわせたあと、そのトナー濃度での現像能力評価を行っている。
図26は、現像能力評価結果である現像バイアスに対するトナー付着量の関係を示すグラフである。縦軸の付着量は、吸引治具で単位面積あたりの現像トナーを感光体上から採取してその重さを電子天秤で測定しても良いし、実験用が像形成装置に備わる光学式濃度センサによって感光体上の付着トナーの濃度測定値である出力電圧を相応のトナー量相関データで変換して表しても良い。
図26から明らかなように、実施例1〜4はDCのみの比較例に比して同一の現像ポテンシャル(=潜像露光部電位−DCバイアス電位)に対して単位面積あたりのトナー付着量が増加しており、現像能力が、AC+DC現像に近づいている。
Next, the developing ability when the toner density is unified to 7%. In the evaluation of the development characteristics of the developer, the toner concentration is a very important factor, so the toner concentration is adjusted. Here, the toner density at the time of the experiment is set in advance in the forced replenishment mode in the experimental image forming apparatus, and after the developer is adjusted to the toner density, the developing ability is evaluated at the toner density.
FIG. 26 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount and the developing bias, which is the developing ability evaluation result. The amount of adhesion on the vertical axis may be determined by collecting the development toner per unit area from the photosensitive member with a suction jig and measuring the weight with an electronic balance. The output voltage, which is a measured value of the density of the toner adhering to the photoconductor, may be converted by a sensor using corresponding toner amount correlation data.
As is clear from FIG. 26, the toner adhesion amount per unit area in Examples 1 to 4 is the same as the development potential (= latent image exposure portion potential−DC bias potential) as compared with the comparative example using only DC. The development capability is approaching that of AC + DC development.
更に前記実験結果をトナー濃度がより低い5%を基準に検証を行ってみた。但し、キャリア粒径でトナーに対する摩擦帯電性能が異なることから帯電量をキャリア粒径に関わらず同程度とすべく、35μmキャリアのみトナー濃度を7%とした。
図27は、現像能力評価結果である現像バイアスに対するトナー付着量の関係を示すグラフである。
現像能力が限界に近い状態である付着量が0.45mg/cm2に至る現像ポテンシャルはトナー濃度が7%の時に比べて若干高出力である必要があるが、この条件においては実施例1、4の条件はほぼAC+DC現像と同等の現像能力を発揮できる。
また、図27から明らかなように、現像能力の指標である単位面積あたりのトナー付着量は、ある現像ポテンシャル以上は限界に近い状態になるために付着しなくなる。トナー濃度5%の条件では、線速比1.9と2.0の条件でほぼ同等であり、記載はしていないが2.1の条件でも向上することは無かった。一方、線速比を高くするほど、磁気ブラシの感光体への摺擦回数は増えることになり、スキャベンジ作用による白抜けを誘発することになる。よって線速比は2.0以下としている。
Furthermore, the above experimental results were verified on the basis of 5% having a lower toner concentration. However, since the triboelectric charging performance with respect to the toner differs depending on the carrier particle diameter, the toner concentration is set to 7% only for the 35 μm carrier so that the charge amount is the same regardless of the carrier particle diameter.
FIG. 27 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount and the developing bias, which is the developing ability evaluation result.
The development potential at which the development amount is close to the limit and the adhesion amount reaches 0.45 mg / cm 2 needs to be slightly higher than that when the toner concentration is 7%. The condition No. 4 can exhibit the developing ability substantially equivalent to AC + DC development.
Further, as is apparent from FIG. 27, the toner adhesion amount per unit area, which is an index of the developing ability, becomes close to the limit beyond a certain development potential, and therefore does not adhere. Under the condition where the toner concentration is 5%, the linear speed ratios of 1.9 and 2.0 are almost the same, and although not described, there was no improvement even under the condition of 2.1. On the other hand, the higher the linear velocity ratio, the greater the number of times the magnetic brush is rubbed against the photoconductor, leading to white spots due to scavenging action. Therefore, the linear speed ratio is set to 2.0 or less.
図28は、現像能力評価結果である現像の主磁極の角度Rと白抜け量の関係を示すグラフである。図28の結果からわかるように、現像の主磁極の角度Rを0°、2°、6°と傾けることで、一般的に現像能力は低下する方向であるものの、白抜け量に関しては良い結果となった。現像の主磁極の角度Rを2°以上にすることにより、トナー濃度5〜7.5wt%では白抜け量が目標値である5以下を満たしており、白抜けの改善効果が得られた。特に、現像の主磁極の角度6°近辺では、トナー濃度5〜9wt%の範囲で白抜け量の改善効果が顕著に見られた。
通常現像能力を最大限に確保するために現像の主磁極角度Rは0°にすることが多い。そのため現像の主磁極角度を感光体に対して傾けることはあまりやらない。しかしながら本実験結果によると、現像の主磁極の角度Rを6°傾けることによる現像能力の低下はそれほどではなく、画像に影響を与えるほどではなかった。逆に白抜けの改善効果が顕著に見られた。現像ギャップにおいて、感光体に接触する現像剤の穂立ちの角度が寝るために、穂立ちが感光体上のすでに現像されたトナーを物理的に掻き取るスキャベンジ力が低下するためと考えられる。また、感光体に接触する現像剤の穂立ちの角度が寝て、感光体に接触する穂立ちの単位時間当たりの面積が増加するために、エッジ効果によって現像ポテンシャルが低下した領域にも良好な現像を行えるようになったためと考えられる。一方、現像の主磁極角度Rを9°にして同様に実験したところ、現像ギャップにおいて穂立ちの角度が寝すぎたために感光体に対して十分に接触しなくなり、その結果現像不良となった。
工場での大量生産時の歩留まりを考慮すると現像の主磁極の角度Rの角度公差は±2°程度を許容する必要がある。この観点で再度の検証実験を行った。磁気ブラシの摺擦力が高く、白抜けし易いと考えられる感光体と現像スリーブの線速比2.0の条件において0°、3.5°、6°、8.5°、9°の5水準で実験した。図29に検証結果を示す。これよりRが3.5°、6°、8.5°の範囲でエッジ効果による白抜け量はトナー濃度が高くなっても7のやや悪い程度で収まっている。したがって量産品のばらつきである6°±2.5°の範囲における画像形成ならば白抜けは許容できるものと判断する。尚、9°では現像不良が発生したためプロットはせず、また、Rが0°のときはトナー濃度によってはエッジ効果による白抜けが許容できないレベルとなり、また感光体上へのキャリア飛散による転写時の白抜けも発生していた。
なお、白抜け量の測定は以下の方法で行う。使用測定器はHEIDERBERG社製NEXSCAN F5100を用いる。取り込み条件は解像度1200dpiで行う。サンプルは1枚中で画像濃度を振っている白抜け量測定チャートを用いる。ベタ部IDは1.5程度、ハーフトーン部IDは0.5程度であることが測定条件である。所望の画像濃度を得るために現像ポテンシャルを変化させる場合もある。転写紙は特に規定しない。得られる白抜け量は白抜けが発生している面積の積分値である。本発明で課題となっている白抜けは画像先端部で顕著であるため、画像先端部の白抜け量を比較する。白抜け量の目標値は自他社機の実力を踏まえて5以下とする。白抜け量が5以下であれば白抜けは目視で確認できるものの、それほど問題とならないレベルである。白抜け量と目視評価との関係は、以下の通りである。白抜け量1以下:白抜け確認できず。白抜け量1以上5以下:白抜けがあることが分かる程度で、問題とならないレベル。白抜け量5以上8以下:白抜け0.5mm程度あり、やや悪いレベル。白抜け量8以上:白抜け0.5mm以上あり、非常に悪いレベル。
FIG. 28 is a graph showing the relationship between the developing main magnetic pole angle R and the whiteout amount, which is the development performance evaluation result. As can be seen from the results of FIG. 28, the developing ability is generally decreased by tilting the angle R of the main magnetic pole of development to 0 °, 2 °, and 6 °, but the white spot amount is good. It became. By setting the angle R of the main magnetic pole for development to 2 ° or more, the whiteout amount satisfies the target value of 5 or less at a toner concentration of 5 to 7.5 wt%, and an effect of improving whiteout was obtained. In particular, when the main magnetic pole for development was around 6 °, the effect of improving the whiteout amount was noticeable in the toner concentration range of 5 to 9 wt%.
Usually, the main magnetic pole angle R for development is often set to 0 ° in order to ensure the maximum development capability. For this reason, the main magnetic pole angle for development is not so inclined with respect to the photoreceptor. However, according to the result of this experiment, the decrease in the developing ability due to the inclination of the main magnetic pole angle R by 6 ° was not so much, and it did not affect the image. On the contrary, the white spot improvement effect was noticeable. It is considered that the scavenging force for physically scraping off the already developed toner on the photoconductor is reduced because the angle of the ear of the developer contacting the photoconductor falls in the development gap. In addition, since the angle of the spike of the developer that contacts the photoconductor goes down and the area per unit time of the spike that contacts the photoconductor increases, it is also good in a region where the development potential is lowered due to the edge effect. This is thought to be because development is now possible. On the other hand, when the main magnetic pole angle R for development was set to 9 °, a similar experiment was conducted. As a result, the ear of the head was too slanted in the development gap, resulting in insufficient contact with the photoconductor, resulting in poor development.
Considering the yield at the time of mass production at the factory, it is necessary to allow the angle tolerance of the angle R of the main pole of the development to be about ± 2 °. From this point of view, another verification experiment was conducted. The magnetic brush has a high rubbing force, and the photosensitive member and the developing sleeve, which are considered to be easily exposed to white, have a linear velocity ratio of 2.0, 0 °, 3.5 °, 6 °, 8.5 °, and 9 °. Experiments were performed at 5 levels. FIG. 29 shows the verification result. As a result, when R is in the range of 3.5 °, 6 °, and 8.5 °, the amount of white spots due to the edge effect falls within a slightly worse level of 7, even when the toner density increases. Accordingly, it is determined that white spots are acceptable if image formation is performed in a range of 6 ° ± 2.5 °, which is a variation of mass-produced products. Note that plotting is not performed at 9 ° because development failure has occurred, and when R is 0 °, white spots due to edge effects are unacceptable depending on the toner density, and at the time of transfer due to carrier scattering on the photoreceptor. White spots were also occurring.
The whiteout amount is measured by the following method. The measuring instrument used is NEXCAN F5100 manufactured by HEIDERBERG. The capturing condition is set at a resolution of 1200 dpi. As the sample, a whiteout amount measurement chart in which the image density is varied in one sheet is used. The measurement condition is that the solid part ID is about 1.5 and the halftone part ID is about 0.5. In some cases, the development potential is changed to obtain a desired image density. The transfer paper is not specified. The amount of white spots obtained is an integral value of the area where white spots are generated. Since the white spot which is a problem in the present invention is conspicuous at the front end portion of the image, the white spot amount at the front end portion of the image is compared. The target value of whiteout amount is set to 5 or less based on the ability of the competitor's aircraft. If the amount of white spots is 5 or less, white spots can be visually confirmed, but the level is not so problematic. The relationship between the whiteout amount and the visual evaluation is as follows.
また、図32は、現像間隔や感光体と現像ローラとの線速比に対する現像能力の測定を行った結果を示すグラフである。現像能力の測定方法は、以下の通りである。一般的に現像能力は感光体上の現像付着量を現像バイアスに対する傾き、いわゆる現像γで表すことが多い。5cm2程度のベタパッチが画像中に点在しているチャートを用い、トナーが感光体上に現像されたタイミングで感光体を強制停止させ、感光体上に残ったベタ部をサックイン法により吸引し、重量を測定する。横軸に現像バイアスを、縦軸に単位面積あたりの感光体付着量をとり(単位はmg/cm2)、その傾きが現像γと呼ばれる。現像γが大きいほうが現像能力が高いことを示している。現像γは、いくつ以上あればいいという閾値は特に設けていないが、1.5を下回ると、トナー濃度を高くしたり、線速比を大きくしたりといった現像条件変更でも現像能力を補えないほど現像能力が低くなる。よって、現像γは、1.5以上を推奨する。
図32の結果から、現像間隔Gpが狭いほど現像γが高くなっていることがわかる。現像ギャップ0.50mmでは線速比を2.0まで上げても現像γ1.5を達成できない。よって、現像γ1.5以上を得るためには、現像間隔Gpは0.45mm以下であること好ましい。しかし、現像間隔Gpが狭くなると、現像の穂立ちの感光体へのあたりが強くなり、感光体フィルミングの悪化につながる。また組み付け時の公差振れ幅を小さくする必要が出てくるが、現像間隔Gpの組み付け公差を狭めるには製造コストがそれにつれて増大するために、実質0.20mm程度が下限であると認識されている。また、図8の結果から、線速比が上がるほど現像γが高くなっていることがわかる。よって、現像間隔Gp0.45mm以下で現像γ1.5以上を達成するためには、線速比は1.7以上、大量生産に対するばらつき余裕度を考慮すれば1.8以上がより好ましい。しかし、線速比が上がるほど副作用で後端かすれやタテヨコライン比の悪化が発生するため、現実問題として線速比2.0が上限である。逆に、現像間隔Gpが狭ければ線速比に対して現像γが大きくなり、線速比を上げなくとも現像γ1.5を得ることが可能となる。
FIG. 32 is a graph showing the results of measuring the developing ability with respect to the developing interval and the linear speed ratio between the photosensitive member and the developing roller. The developing ability is measured as follows. In general, the developing ability is often expressed by the inclination of the developing adhesion amount on the photosensitive member with respect to the developing bias, so-called development γ. Using a chart in which solid patches of about 5 cm 2 are scattered in the image, the photosensitive member is forcibly stopped at the timing when the toner is developed on the photosensitive member, and the solid portion remaining on the photosensitive member is sucked by the sack-in method. Measure the weight. The horizontal axis represents the development bias, the vertical axis represents the amount of adhesion of the photosensitive member per unit area (unit: mg / cm 2 ), and the inclination is called development γ. A larger development γ indicates a higher development ability. There is no particular threshold value for the number of development γ, but if it falls below 1.5, the development capability cannot be compensated for even by changing the development conditions such as increasing the toner density or increasing the linear speed ratio. The developing ability is lowered. Therefore, it is recommended that the development γ is 1.5 or more.
From the results in FIG. 32, it can be seen that the development γ increases as the development interval Gp decreases. When the development gap is 0.50 mm, development γ1.5 cannot be achieved even if the linear velocity ratio is increased to 2.0. Therefore, in order to obtain a development γ of 1.5 or more, the development interval Gp is preferably 0.45 mm or less. However, when the development interval Gp is narrowed, the hitting of the development head to the photoconductor becomes stronger, leading to deterioration of photoconductor filming. In addition, it is necessary to reduce the tolerance fluctuation width at the time of assembly. However, since the manufacturing cost increases as the assembly tolerance of the development interval Gp decreases, it is recognized that the actual lower limit is about 0.20 mm. Yes. Further, it can be seen from the results of FIG. 8 that the development γ increases as the linear velocity ratio increases. Therefore, in order to achieve development γ1.5 or more with a development interval Gp of 0.45 mm or less, the linear speed ratio is 1.7 or more, and 1.8 or more is more preferable in consideration of the variation margin for mass production. However, as the linear speed ratio increases, rear end fading and vertical / horizontal line ratio deterioration occur due to side effects, so the linear speed ratio 2.0 is the upper limit as a practical problem. On the contrary, if the development interval Gp is narrow, the development γ becomes larger than the linear speed ratio, and it is possible to obtain the development γ1.5 without increasing the linear speed ratio.
なお、感光体の線速を150mm/sec及び205mm/secにし、感光体と現像ローラとの線速比を1.5、1.8、2.0と振った結果からも、線速比1.7以上が好ましいことが確認された。また、交流バイアス現像方式による現像方式により同じ現像条件で線速比振り実験を行ったところ、現像能力が高いため線速比1.5〜2.0で高い現像能力が得られることが確認された。以上、本発明の画像形成装置では、現像磁極S1による磁界の半値幅中心線L1が、感光体の回転中心と現像スリーブの回転中心とを結ぶ線分L2よりも下方にある。よって、現像剤の飛散、及び白抜け等の異常画像の発生を低減させることができる。また直流バイアス現像方式を採用した場合においても、現像能力向上のための現像条件において副作用的に発生する、現像剤の飛散及びエッジ効果による白抜けを低減させることができる。
本発明の画像形成装置では、現像磁極S1による磁界の半値幅中心線L1と、感光体10の回転中心と現像スリーブの回転中心とを結ぶ線分l2とがなす現像磁極角度Rが2°〜8.5°である。この現像磁極角度Rが2°より小さいと、現像剤飛散抑制効果が小さく、また現像ギャップでの現像剤の穂のトナー掻き取り能力が強く、白抜け画像を発生させてしまう。現像磁極角度Rが8.5°を超えると、現像不良となり画像濃度ムラが発生してしまう。
本発明の画像形成装置では、現像剤受け止め部材として入り口シール30を備えているので、例え現像スリーブから離脱した現像剤が下方に落下しても、装置本体1内が汚染されない。本発明の画像形成装置では、粒径が均一な重合トナーを用いているため、高画質化を図ることが可能である。本実施形態に係るプリンタは、以下に挙げる現像条件の組み合わせより、低コストな直流バイアス印加方式を搭載しても、高画質な画像を得ることが可能となる。現像ギャップは0.25〜0.45mmが好ましい。感光体10の線速Vpと現像スリーブの線速Vsとの比(Vs/Vp)が1.7〜2.0であることが好ましい。また、本発明の画像形成装置では、以下に挙げる条件で示されるトナーを用いることにより、小粒径で、粒径分布がシャープで、かつ略球形状のトナーを得ることができ、画質の向上や異常画像の発生の余裕度向上を図ることができる。体積平均粒径は3μm以上8μm以内で、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であることが好ましい。形状係数SF−1は100〜180の範囲にあり、形状係数SF−2は100〜180であることが好ましい。また、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、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーであることが好ましい。トナーの形状は長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0であり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0であることが好ましい。
The linear velocity ratio of 1 was also obtained from the results of setting the linear velocity of the photosensitive member to 150 mm / sec and 205 mm / sec and changing the linear velocity ratio between the photosensitive member and the developing roller to 1.5, 1.8, and 2.0. It was confirmed that 7 or more is preferable. In addition, when a linear velocity ratio fluctuation experiment was performed under the same development conditions by the development method using the AC bias development method, it was confirmed that a high development capability was obtained at a linear velocity ratio of 1.5 to 2.0 because the development capability was high. It was. As described above, in the image forming apparatus of the present invention, the half-width center line L1 of the magnetic field generated by the developing magnetic pole S1 is below the line segment L2 connecting the rotation center of the photosensitive member and the rotation center of the developing sleeve. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of abnormal images such as developer scattering and white spots. Even when the DC bias developing method is employed, it is possible to reduce the developer scattering and the white spots due to the edge effect, which occur as a side effect under the developing conditions for improving the developing ability.
In the image forming apparatus of the present invention, the developing magnetic pole angle R formed by the half-width center line L1 of the magnetic field generated by the developing magnetic pole S1 and the line segment l2 connecting the rotational center of the
In the image forming apparatus of the present invention, since the entrance seal 30 is provided as a developer receiving member, the inside of the apparatus
1 画像形成部
2 感光体(像担持体)
40 現像装置
41 ケーシング(筺体)
42 現像スリーブ(現像剤担持体)
51 ローラギヤ(第2ギヤ)
52 第1ギヤ(従動側回転部材の一部)
53 凹部(従動側回転部材や従動側係合部の一部)
55 爪(従動側回転部材や従動側係合部の一部)
60、160 原動側回転部材
62 原動側係合部
301 プロセスユニット
DESCRIPTION OF
40 Developing
42 Development sleeve (developer carrier)
51 Roller gear (second gear)
52 1st gear (part of driven side rotating member)
53 Recessed part (a part of the driven side rotating member or the driven side engaging part)
55 Claw (part of driven side rotating member and driven side engaging part)
60, 160 Driving
Claims (24)
現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
画像形成装置本体に設けられた駆動源から伝達される回転駆動力を中継して現像剤担持体に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列とを有し、本体に対して着脱可能であるプロセスユニットにおいて、
前記像担持体は、1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列を構成する各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上である
ことを特徴とするプロセスユニット At least an image carrier carrying a latent image on the surface;
A developing device for developing a latent image on the image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier;
A drive transmission gear train including a plurality of gears that relays a rotational driving force transmitted from a driving source provided in the image forming apparatus main body and transmits the rotation driving force to the developer carrier, and is detachable from the main body. In the process unit
The process unit characterized in that the number of moving teeth on the rotation trajectory of each of the gears constituting the drive transmission gear train during the surface movement of 1 mm is 0.72 or more.
前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された原動側回転部材における回転軸線方向の端部に形成された原動側係合部に対し、回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有し、
前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、前記従動側係合部に一体的に形成されて、前記従動側係合部と同じ回転軸線上で回転する
ことを特徴とするプロセスユニット。 The process unit according to claim 1, wherein
An end in the rotational axis direction of a driving side rotating member disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit a rotational driving force from the driving source to the driving transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train. A driven-side engaging portion that rotates by being abutted and engaged in the rotational axis direction with respect to the driving-side engaging portion formed in the portion;
Of each gear in the drive transmission gear train, a first gear to which a rotational driving force from the drive source is first transmitted is formed integrally with the driven side engaging portion, and the driven side engagement A process unit that rotates on the same rotation axis as the unit.
前記従動側係合部及び前記第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、従動側係合部及び第1ギヤが、該従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動する
ことを特徴とするプロセスユニット。 The process unit according to claim 2, wherein
A holding body that holds the driven side engaging portion and the first gear at least within a plane orthogonal to the rotational axis direction thereof, and the driven side engaging portion and the first gear include the driven side engaging portion; The process unit is configured to move so that its own rotation axis approaches the rotation axis of the driving side rotating member in accordance with the engagement between the driving portion and the driving side engaging portion.
少なくとも前記第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位されているものである
ことを特徴とするプロセスユニット。 The process unit according to claim 3,
A process unit, wherein at least the first gear and a downstream gear meshing with the first gear are negatively displaced.
現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤担持体を回転駆動させる駆動源とを有する画像形成装置において、
前記現像装置が、前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して前記現像剤担持体に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列を有し、
前記像担持体が、1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上である
ことを特徴とする画像形成装置。 At least an image carrier that carries a latent image on a moving surface;
A developing device for developing a latent image on the image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier;
In an image forming apparatus having a drive source for rotationally driving the developer carrier,
The developing device has a drive transmission gear train composed of a plurality of gears that relay the rotational driving force transmitted from the driving source and transmit the rotational driving force to the developer carrier.
The image forming apparatus, wherein the number of moving teeth on the rotation trajectory of each gear in the drive transmission gear train during the surface movement of the image carrier by 1 mm is 0.72 or more.
前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された前記原動側回転部材を備え、
画像形成装置本体に着脱可能に支持される現像装置が、前記原動側回転部材の回転軸線方向の端部に形成された前記原動側係合部に対して回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有し、
前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、前記従動側係合部に一体的に形成されて、前記従動側係合部と同じ回転軸線で回転する
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
The driving-side rotation member disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit the rotational driving force from the driving source to the driving transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train;
A developing device that is detachably supported by the image forming apparatus main body is abutted in the rotational axis direction and engaged with the driving side engaging portion formed at an end portion in the rotational axis direction of the driving side rotating member. A driven side engaging portion that rotates by
Of each gear in the drive transmission gear train, a first gear to which a rotational driving force from the drive source is first transmitted is formed integrally with the driven side engaging portion, and the driven side engagement An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus rotates on the same rotation axis as the image forming unit.
前記現像装置が、前記従動側係合部及び第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、
前記従動側係合部及び前記第1ギヤが、該従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動する
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6.
The developing device includes a holding body that holds the driven side engaging portion and the first gear so as to be movable at least in a plane orthogonal to the rotation axis direction thereof.
The driven-side engaging portion and the first gear bring their own rotation axis closer to the rotation axis of the driving-side rotating member as the driven-side engaging portion and the driving-side engaging portion are engaged. An image forming apparatus that moves.
少なくとも第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位をされているものである
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 7.
An image forming apparatus, wherein at least the first gear and the downstream gear meshing with the first gear are negatively shifted.
現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置と、
前記像担持体に対向する位置で表面移動する表面移動体あるいは表面移動体の表面に保持した記録体に前記像担持体上の可視像を転写する転写装置と、
前記表面移動体に駆動力を付与するための駆動源とを備える画像形成装置において、
前記転写装置が、画像形成装置本体に配設された前記駆動源から伝達される回転駆動力を中継して前記表面移動体に伝達する複数のギヤからなる駆動伝達ギヤ列を有し、
前記像担持体が1mm表面移動する間における前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤそれぞれの回転軌道上の移動歯数が0.72歯以上である
ことを特徴とする画像形成装置。 At least an image carrier that carries a latent image on a moving surface;
A developing device for developing a latent image on the image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier;
A transfer device that transfers a visible image on the image carrier to a surface moving member that moves on the surface at a position facing the image carrier or a recording member held on the surface of the surface moving member;
In an image forming apparatus comprising a driving source for applying a driving force to the surface moving body,
The transfer device has a drive transmission gear train composed of a plurality of gears that relay the rotational driving force transmitted from the drive source disposed in the image forming apparatus main body and transmit it to the surface moving body;
The image forming apparatus, wherein the number of moving teeth on the rotation trajectory of each gear in the drive transmission gear train is 0.72 or more while the image carrier moves on the surface by 1 mm.
前記駆動源からの回転駆動力を前記駆動伝達ギヤ列よりも原動側の位置で前記駆動伝達ギヤ列に伝達するように画像形成装置本体に配設された前記原動側回転部材を備え、
画像形成装置本体に着脱可能に支持される転写装置が、前記原動側回転部材の回転軸線方向の端部に形成された前記原動側係合部に対して回転軸線方向に突き合わされて係合することで回転する従動側係合部を有し、
前記駆動伝達ギヤ列内の各ギヤのうち、前記駆動源からの回転駆動力が最初に伝達される第1ギヤが、前記従動側係合部に一体的に形成されて、前記従動側係合部と同じ回転軸線で回転する
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 9.
The driving-side rotation member disposed in the image forming apparatus main body so as to transmit the rotational driving force from the driving source to the driving transmission gear train at a position closer to the driving side than the drive transmission gear train;
A transfer device that is detachably supported by the image forming apparatus main body is abutted and engaged in the rotation axis direction with the driving side engaging portion formed at the end portion in the rotation axis direction of the driving side rotation member. A driven side engaging portion that rotates by
Of each gear in the drive transmission gear train, a first gear to which a rotational driving force from the drive source is first transmitted is formed integrally with the driven side engaging portion, and the driven side engagement An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus rotates on the same rotation axis as the image forming unit.
前記転写装置が、前記従動側係合部及び前記第1ギヤを少なくともその回転軸線方向と直交する平面内で移動可能に保持する保持体を有し、
前記従動側係合部及び前記第1ギヤが、該従動側係合部と前記原動側係合部との係合に伴って自らの回転軸線を前記原動側回転部材の回転軸線に近づけるように移動する
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10.
The transfer device has a holding body that holds the driven side engaging portion and the first gear so as to be movable at least in a plane orthogonal to the rotation axis direction thereof,
The driven-side engaging portion and the first gear bring their own rotation axis closer to the rotation axis of the driving-side rotating member as the driven-side engaging portion and the driving-side engaging portion are engaged. An image forming apparatus that moves.
少なくとも前記第1ギヤとこれに噛み合う下流ギヤとが、負転位をされているものである
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 11.
An image forming apparatus, wherein at least the first gear and a downstream gear meshing with the first gear are negatively shifted.
現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体に印加する現像バイアスは、直流電圧(DC電圧)であり、
前記像担持体の線速Vpと前記現像剤担持体の線速Vsとの線速比Vs/Vpが1.7〜2.0の範囲であり、
前記像担持体と前記現像剤担持体との現像間隔Gpが、0.1〜0.45mmの範囲である
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier carrying a latent image on a moving surface;
In an image forming apparatus having a developing device that develops a latent image on the image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier.
The developing bias applied to the developer carrying member is a direct current voltage (DC voltage),
A linear velocity ratio Vs / Vp between a linear velocity Vp of the image carrier and a linear velocity Vs of the developer carrier is in a range of 1.7 to 2.0;
The image forming apparatus, wherein a development interval Gp between the image carrier and the developer carrier is in a range of 0.1 to 0.45 mm.
現像剤担持体の移動する表面に担持した現像剤によって前記像担持体上の潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体が、複数の磁極を有するマグネットローラを内包し、
前記マグネットローラは、前記像担持体に現像剤を摺擦させる磁気ブラシを形成する主磁極を備えており、
前記主磁極による磁界の半値幅中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とが、前記像担持体の回転中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とに対して形成する角度Rが、前記現像剤担持体の回転する上流方向に対して2°〜8.5°の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier carrying a latent image on a moving surface;
In an image forming apparatus having a developing device that develops a latent image on the image carrier with a developer carried on a moving surface of the developer carrier.
The developer carrier includes a magnet roller having a plurality of magnetic poles;
The magnet roller includes a main magnetic pole that forms a magnetic brush for sliding the developer on the image carrier,
A line connecting the half-value width center of the magnetic field by the main magnetic pole and the rotation center of the developer carrier is formed with respect to a line connecting the rotation center of the image carrier and the rotation center of the developer carrier. The image forming apparatus is characterized in that an angle R of the developer is in a range of 2 ° to 8.5 ° with respect to an upstream direction in which the developer carrying member rotates.
前記現像剤担持体に印加する現像バイアスが直流電圧(DC電圧)であり、
前記像担持体の線速Vpと前記現像剤担持体の線速Vsとの線速比Vs/Vpが1.7〜2.0の範囲であり、
前記像担持体と前記現像剤担持体との現像間隔Gpが、0.1〜0.45mmの範囲である
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
The developing bias applied to the developer carrying member is a direct current voltage (DC voltage),
A linear velocity ratio Vs / Vp between a linear velocity Vp of the image carrier and a linear velocity Vs of the developer carrier is in a range of 1.7 to 2.0;
The image forming apparatus, wherein a development interval Gp between the image carrier and the developer carrier is in a range of 0.1 to 0.45 mm.
前記現像剤担持体が、複数の磁極を有するマグネットローラを内包し、
前記マグネットローラは、前記像担持体に現像剤を摺擦させる磁気ブラシを形成する主磁極を備えており、
前記主磁極による磁界の半値幅中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とが、前記像担持体の回転中心と前記現像剤担持体の回転中心とを結ぶ線とに対して形成する角度Rが、前記現像剤担持体の回転する上流方向に対して2°〜8.5°の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 13 or 15,
The developer carrier includes a magnet roller having a plurality of magnetic poles;
The magnet roller includes a main magnetic pole that forms a magnetic brush for sliding the developer on the image carrier,
A line connecting the half-value width center of the magnetic field by the main magnetic pole and the rotation center of the developer carrier is formed with respect to a line connecting the rotation center of the image carrier and the rotation center of the developer carrier. The image forming apparatus is characterized in that an angle R of the developer is in a range of 2 ° to 8.5 ° with respect to an upstream direction in which the developer carrying member rotates.
前記現像剤は、キャリアとトナーとを混合する二成分現像剤を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 15 or 16,
An image forming apparatus comprising: a two-component developer that mixes a carrier and a toner.
前記トナーは、体積平均粒径が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
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 17.
The toner has a volume average particle diameter of 3 to 8 μm, and a ratio (Dv / Dn) of volume average particle diameter (Dv) to number average particle diameter (Dn) is in the range of 1.00 to 1.40. An image forming apparatus.
前記現像装置で用いられるトナーは、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
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 18.
The image forming apparatus, wherein the toner used in the developing device has a shape factor SF-1 in the range of 100 to 180 and a shape factor SF-2 in the range of 100 to 180.
前記現像装置で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、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系媒体中で架橋及び/又は伸長反応させて得られるトナーである
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 18 or 19,
The toner used in the developing device is obtained by crosslinking a toner material liquid in which at least a polyester prepolymer having a functional group containing a nitrogen atom, polyester, a colorant, and a release agent is dispersed in an organic solvent in an aqueous medium. And / or a toner obtained by an extension reaction.
前記現像装置で使用されるトナーは、略球形状である
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 20, wherein
The toner used in the developing device has a substantially spherical shape.
前記トナーは、その形状が長軸r1、短軸r2、厚さr3で規定され(但し、r1≧r2≧r3とする。)、長軸r1と短軸r2との比(r2/r1)が0.5〜1.0の範囲にあり、厚さr3と短軸r2との比(r3/r2)が0.7〜1.0の範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 21, wherein
The shape of the toner is defined by a major axis r1, a minor axis r2, and a thickness r3 (where r1 ≧ r2 ≧ r3), and a ratio (r2 / r1) between the major axis r1 and the minor axis r2 is set. An image forming apparatus, characterized in that it is in the range of 0.5 to 1.0, and the ratio (r3 / r2) of the thickness r3 to the minor axis r2 is in the range of 0.7 to 1.0.
前記キャリアは、磁性粒子表面に樹脂を被覆し、体積平均粒径が30〜80μmの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 17.
The image forming apparatus, wherein the carrier has a magnetic particle surface coated with a resin and has a volume average particle size in a range of 30 to 80 μm.
前記キャリアは、電気抵抗が6〜10LogΩ・cmの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 23.
The image forming apparatus, wherein the carrier has an electric resistance in a range of 6 to 10 LogΩ · cm.
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