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JP2013171265A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2013171265A
JP2013171265A JP2012036916A JP2012036916A JP2013171265A JP 2013171265 A JP2013171265 A JP 2013171265A JP 2012036916 A JP2012036916 A JP 2012036916A JP 2012036916 A JP2012036916 A JP 2012036916A JP 2013171265 A JP2013171265 A JP 2013171265A
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JP
Japan
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toner
external additive
carrier
image
developing device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012036916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manami Haraguchi
真奈実 原口
Hiroichi Usami
博一 宇佐美
Emi Hagiwara
恵美 萩原
Ryo Inoue
亮 井上
Tomoaki Miyazawa
知明 宮澤
Yasunori Kono
康則 児野
Shintaro Ishida
晋太郎 石田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】低印字率画像の出力を長期間行った際における、トナー表面に外添剤が埋没することによる、画像濃度低下やカブリといった画像不良を、外添剤供給のための複雑な機構を有することなく、解決することである。
【解決手段】静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、
該現像装置内に、外添剤供給キャリア101が存在しており、
該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤103が充填されていることを特徴とする。
【選択図】図3
A complex mechanism for supplying an external additive for image defects such as image density reduction and fogging caused by the external additive being buried in a toner surface when a low printing rate image is output for a long period of time. It is to solve without having.
An electrostatic latent image carrier, a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and developing the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier using the two-component developer. An image forming apparatus having a developing device for replenishing and a replenishing device for replenishing the developing device with a replenishing developer,
An external additive supply carrier 101 exists in the developing device,
The external additive supply carrier has pores, and the external additive 103 is filled in the pores.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナーにより可視化して画像を得る複写機、プリンターなどの画像形成装置に関するものである。より詳細には、現像剤としてトナーとキャリアとを備える現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that obtains an image by visualizing an electrostatic image formed on an image carrier with toner. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus using a developer including toner and a carrier as a developer.

電子写真方式を用いた複写機・プリンターなどの画像形成装置は、感光体上に形成された静電像を現像剤を用いてトナー像として可視化し、そのトナー像を転写材に転写し、転写材にトナー像を定着させて、画像形成を行っている。   An image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system visualizes an electrostatic image formed on a photoreceptor as a toner image using a developer, and transfers the toner image to a transfer material. The toner image is fixed on the material to form an image.

通常トナーには、所望とするトナーの性能を得るために複数の外添剤が添加されている。しかしながら、長期間にわたって画像形成動作を行っていると、現像器内の様々な場所にてトナーは圧力や摩擦熱を繰り返し受け、トナー表面に添加された外添剤は次第にトナー表面に埋没してしまい、外添剤が目的とする機能を果たすことができなくなってしまう。   A plurality of external additives are added to the normal toner in order to obtain the desired toner performance. However, if the image forming operation is performed for a long period of time, the toner repeatedly receives pressure and frictional heat at various locations in the developing device, and the external additive added to the toner surface gradually becomes buried in the toner surface. As a result, the external additive cannot perform its intended function.

例えば、トナー帯電量を調整するために添加されている外添剤がトナー表面に埋没してしまうと、トナー帯電量が著しく低下してしまい、本来トナーが付着すべきでない非画像部にトナーが付着してしまうカブリという画像不良が生じることとなる。   For example, if an external additive added to adjust the toner charge amount is buried in the toner surface, the toner charge amount is remarkably reduced, and the toner does not adhere to the non-image area where the toner should not adhere. An image defect called fogging will occur.

またトナーとキャリアが混合されている二成分系現像剤では、両者の付着力を小さくして現像部にてトナーを感光体上に効率よく供給するためにスペーサー的役割を担う外添剤が添加されている。この外添剤がトナー表面に埋没してしまうとトナーとキャリアの付着力が増加してしまい、電界をかけても十分なトナー量を感光体へ供給することができず、画像濃度が低下するという問題が生じることとなる。   In addition, in a two-component developer in which toner and carrier are mixed, an external additive that acts as a spacer is added in order to reduce the adhesion between the two and efficiently supply the toner onto the photoconductor in the developing section. Has been. When this external additive is buried in the toner surface, the adhesion between the toner and the carrier increases, and even when an electric field is applied, a sufficient amount of toner cannot be supplied to the photoreceptor, resulting in a decrease in image density. The problem will arise.

外添剤埋没という問題は現像器内で生じる圧力や摩擦熱を繰り返し受けることで起こるため、現像器内の現像剤量が少ないほど、またトナーの融点が低いほど顕著となるが、近年ユーザーからの強いニーズである画像形成装置の小型化を図る際には大きな障壁となっている。また、トナーの定着温度を低くして装置の省エネ化を図る際にも大きな障壁となっている。   The problem of burying external additives occurs due to repeated application of pressure and frictional heat generated in the developing device, so the smaller the amount of developer in the developing device and the lower the melting point of the toner, the more prominent it is. This is a great barrier to downsizing the image forming apparatus, which is a strong need. In addition, it is a great barrier when the toner fixing temperature is lowered to save energy in the apparatus.

一方、上述したトナーの外添剤埋没によって生じる様々な問題を改善するため、これまでにいろいろな手法が提案されている。例えば、特許文献1のように、トナー供給ボトル内に収容されているトナーに添加する外添剤濃度を高く設定しておき、トナー供給と同時に現像器内に外添剤を補充する方法が提案されている。また、特許文献2のように、現像器近傍に外添剤を収容する容器があり、外添剤埋没が進行してきたら、外添剤を収容する容器から現像器内に外添剤を供給するという方法が提案されている。また特許文献3のように、クリーニング装置内に回収されたトナーに外添剤を再添加した後に現像器に戻すという方法が提案されている。   On the other hand, various methods have been proposed so far in order to improve various problems caused by burying the external additive of the toner. For example, as disclosed in Patent Document 1, a method is proposed in which the concentration of the external additive added to the toner contained in the toner supply bottle is set high and the external additive is replenished in the developing device simultaneously with the toner supply. Has been. Further, as in Patent Document 2, there is a container for storing an external additive in the vicinity of the developing device, and when the external additive is buried, the external additive is supplied into the developing device from the container for storing the external additive. This method has been proposed. Further, as in Patent Document 3, a method is proposed in which an external additive is re-added to the toner collected in the cleaning device and then returned to the developing device.

特開2009−151120号公報JP 2009-151120 A 特開2007−310191号公報JP 2007-310191 A 特開2001−66960号公報JP 2001-66960 A

しかしながら、特許文献1のようなトナー供給ボトル内に収容されているトナーの外添剤濃度を高くする構成では、出力画像の印字率によって有効に機能しない場合がある。   However, the configuration in which the external additive concentration of the toner contained in the toner supply bottle as in Patent Document 1 is high may not function effectively depending on the print rate of the output image.

具体的に説明すると、高印字率の画像出力の時には大量に現像器内のトナーが消費されるため、トナー供給ボトルから現像器へのトナー補給が頻繁に行われ外添剤は供給される。一方、印字比率の低い画像出力が長時間続く場合には現像器内のトナーがほとんど消費されないため、トナー供給ボトルから外添剤濃度の高いトナーが現像器内に供給されない。その結果、特許文献1のような構成にしたとしても外添剤が現像器内に供給されないため現像器内のトナーは外添剤の埋没が進行し、カブリや濃度低下など様々な画像不良が発生してしまうという課題がある。   More specifically, a large amount of toner in the developing device is consumed when outputting an image with a high printing rate, so that the toner supply from the toner supply bottle to the developing device is frequently performed and the external additive is supplied. On the other hand, when image output with a low printing ratio continues for a long time, the toner in the developing device is hardly consumed, and therefore, toner with a high external additive concentration is not supplied into the developing device from the toner supply bottle. As a result, the external additive is not supplied into the developing device even if it is configured as in Patent Document 1, so that the toner in the developing device is buried in the external additive, causing various image defects such as fogging and density reduction. There is a problem that it occurs.

一方、特許文献2のように画像形成装置内に外添剤を収容、供給するための容器を有する構成や、特許文献3のように画像形成装置内で外添剤を再添加して現像器に戻すような構成は、出力画像の印字率に影響されずに現像器内に外添剤を供給することはできるものの、外添剤を供給するための機構やそれを配置するためのスペースが必要となる。その結果、画像形成装置が複雑化・大型化することは避けられず、ユーザーが求めている小型化を図る上で大きな障壁になるという課題がある。   On the other hand, a configuration having a container for storing and supplying an external additive in the image forming apparatus as in Patent Document 2, or a developer that re-adds the external additive in the image forming apparatus as in Patent Document 3 Although the configuration such as this can return the external additive into the developing unit without being affected by the printing rate of the output image, there is a mechanism for supplying the external additive and a space for arranging the external additive. Necessary. As a result, it is inevitable that the image forming apparatus becomes complicated and large, and there is a problem that it becomes a big barrier to downsizing that the user demands.

そこで本発明の目的は、上記のような問題を解決するため、装置を大型化を引き起こす外添剤を供給するための複雑な機構を有することなく、印字率の低い画像出力を長時間行っても外添剤埋没によって生じる画像不良の生じない画像形成装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems by performing image output with a low printing rate for a long time without having a complicated mechanism for supplying an external additive that causes the apparatus to be enlarged. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that does not cause image defects caused by burying external additives.

上記目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。   The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention.

要約すれば、静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、
該現像装置内に、外添剤供給キャリアが存在しており、
該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤が充填されていることを特徴とする画像形成装置である。
In summary, an electrostatic latent image carrier, a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and an electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier are developed using the two-component developer. An image forming apparatus having a developing device for replenishing and a replenishing device for replenishing the developing device with a replenishing developer,
An external additive supply carrier exists in the developing device,
The image forming apparatus is characterized in that the external additive supply carrier has holes, and the holes are filled with the external additive.

上記のような画像形成装置にすることにより、印字率の低い画像出力が長時間続く場合でも、長期にわたって外添剤を現像器内のトナーへ安定的に供給でき、外添剤を供給するための特別な機構を設けることがなくても、外添剤埋没に伴う画像濃度の低下やカブリといった画像不良を解決することができる。   By using the image forming apparatus as described above, the external additive can be stably supplied to the toner in the developing device over a long period of time even when image output with a low printing rate continues for a long time. Even without providing a special mechanism, it is possible to solve image defects such as a decrease in image density and fog caused by burying the external additive.

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施例1における現像装置の断面構成図である。1 is a cross-sectional configuration diagram of a developing device in Embodiment 1. FIG. 実施例1における外添剤供給用キャリアの断面構成図である。1 is a cross-sectional configuration diagram of an external additive supply carrier in Example 1. FIG. 実施例1におけるトナー帯電量及び現像効率を表す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a toner charge amount and development efficiency in Example 1. 実施例2における外添剤供給用キャリアの断面構成図である。6 is a cross-sectional configuration diagram of an external additive supply carrier in Example 2. FIG. 実施例2におけるトナー帯電量及び現像効率を表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a toner charge amount and development efficiency in Example 2.

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して詳しく説明する。   Hereinafter, an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[画像形成装置の概略構成及び動作]
図1に本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成を示す。
[Schematic Configuration and Operation of Image Forming Apparatus]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

本実施例の画像形成装置は4連タンデム式の画像形成装置であり、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナーを用いて画像形成を行う装置である。   The image forming apparatus according to this embodiment is a quadruple tandem type image forming apparatus, and performs image formation using toners of four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). Device.

画像形成装置は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する画像形成部P(PY、PM,PC,PK)を有しており、各画像形成部で作成されたトナー像は中間転写体Tが通過する際に中間転写体上に重ねられていく。中間転写体上Tに重ねられた多重トナー像は、二次転写部8において記録材(紙、プラスチックシートなど)に転写され、中間転写体から分離された記録材は定着装置9へと搬送される。記録材上の多重トナー像は、定着装置によって加熱加圧されることで、記録材表面にトナーが固定される。その後、記録材は出力画像として、機外へ排出される。   The image forming apparatus has image forming portions P (PY, PM, PC, PK) for forming yellow, magenta, cyan, and black images, respectively, and toner images created in the respective image forming portions are intermediately transferred. As the body T passes, it is superimposed on the intermediate transfer body. The multiple toner images superimposed on the intermediate transfer member T are transferred to a recording material (paper, plastic sheet, etc.) in the secondary transfer unit 8, and the recording material separated from the intermediate transfer member is conveyed to the fixing device 9. The The multiple toner image on the recording material is heated and pressed by a fixing device, whereby the toner is fixed on the surface of the recording material. Thereafter, the recording material is discharged out of the apparatus as an output image.

本実施例では、各画像形成部Pはトナーの色が異なる以外は同じ構成であるため、以下特に区別を要さない場合は色を表す添え字Y、M,C,Kは省略し総括的に説明する。   In this embodiment, each image forming unit P has the same configuration except that the color of the toner is different. Therefore, the subscripts Y, M, C, and K representing the colors are omitted unless otherwise distinguished. Explained.

画像形成部Pは、静電潜像担持体としての円筒型の感光体1を有する。感光体1の周囲には、帯電手段としての帯電装置2、露光手段としての露光装置3、現像手段としての現像装置4、転写手段としての一次転写装置5、クリーニング手段としてのクリーナー装置6、除電手段としての除電装置7などが配置されている。   The image forming unit P includes a cylindrical photoreceptor 1 as an electrostatic latent image carrier. Around the photosensitive member 1, there are a charging device 2 as a charging means, an exposure device 3 as an exposure means, a developing device 4 as a developing means, a primary transfer device 5 as a transfer means, a cleaner device 6 as a cleaning means, a static elimination device. A static eliminator 7 as a means is arranged.

感光体1は、図示矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、帯電装置2によって表面は略一様に帯電される。次いで、露光装置3に対向する位置に到達すると、露光装置3から画像信号に対応して発光されるレーザーが照射され、感光体1上に原稿画像に対応した静電像が形成される。   The photoreceptor 1 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in the direction of the arrow shown in the drawing, and the surface is charged substantially uniformly by the charging device 2. Next, when a position facing the exposure device 3 is reached, a laser beam is emitted from the exposure device 3 in accordance with the image signal, and an electrostatic image corresponding to the document image is formed on the photoreceptor 1.

感光体1に形成された静電潜像は、感光体1の回転により現像装置4に対向する位置まで到達すると、現像装置4内の非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)から成る現像剤によりトナー像として現像される。静電潜像は、現像剤のうち実質的にトナーのみで現像される。   When the electrostatic latent image formed on the photosensitive member 1 reaches a position facing the developing device 4 by the rotation of the photosensitive member 1, the electrostatic latent image is formed from non-magnetic toner particles (toner) and magnetic carrier particles (carrier) in the developing device 4. The resulting developer is developed as a toner image. The electrostatic latent image is developed with substantially toner alone of the developer.

次いで、感光体1上に形成されたトナー像は、中間転写体Tと感光体1が当接する一次転写部5において、転写部材に印加されるバイアスの作用によって中間転写体T上にトナーが転写される。例えば、4色フルカラー画像形成時は、第一の画像形成部PYから順次に、感光体1から中間転写体T上にトナーが転写され、中間転写体T上には4色のトナー像が重ねあわされた多重トナー像が形成される。   Next, the toner image formed on the photosensitive member 1 is transferred onto the intermediate transfer member T by the action of a bias applied to the transfer member in the primary transfer portion 5 where the intermediate transfer member T and the photosensitive member 1 abut. Is done. For example, when a four-color full-color image is formed, toner is transferred from the photoreceptor 1 onto the intermediate transfer member T sequentially from the first image forming unit PY, and the four-color toner images are superimposed on the intermediate transfer member T. A toned multiple toner image is formed.

一方、転写工程後に感光体1上に残留したトナーは、クリーナー6によって除去される。その後、クリーナー6によって清掃された感光体は、除電装置器7からの光照射により電気的に初期化され、上記の画像形成動作が繰り返される。   On the other hand, the toner remaining on the photoreceptor 1 after the transfer process is removed by the cleaner 6. Thereafter, the photosensitive member cleaned by the cleaner 6 is electrically initialized by light irradiation from the static eliminator 7, and the above-described image forming operation is repeated.

本発明では、キャリア内部に外添剤を保有する外添剤補給用キャリアを現像器内に保有することで、長期間にわたって安定した画像形成を行なうことを特徴としているため、本発明にかかわりの深い現像器構成、現像剤(キャリア、トナー、外添剤)について詳しく説明する。   The present invention is characterized in that a stable image formation can be performed over a long period of time by holding an external additive replenishing carrier in the developing unit that has an external additive inside the carrier. The deep developer structure and developer (carrier, toner, external additive) will be described in detail.

[現像装置の構成]
図2に現像装置の断面構成を示す。現像装置4は、非磁性トナーと磁性キャリアから成る現像剤を収容する現像容器401を有する。現像容器内は隔壁402によって現像室403と撹拌室404に区画されており、現像室には第1スクリュー405、撹拌室には第2スクリュー406が配置されている。隔壁402の長手方向両端部は隔壁がなく、現像室403と撹拌室404の間で現像剤が循環できるようになっている。
[Developer configuration]
FIG. 2 shows a cross-sectional configuration of the developing device. The developing device 4 includes a developing container 401 that stores a developer composed of a nonmagnetic toner and a magnetic carrier. The developing container is divided into a developing chamber 403 and an agitating chamber 404 by a partition wall 402. A first screw 405 is arranged in the developing chamber, and a second screw 406 is arranged in the agitating chamber. Both ends in the longitudinal direction of the partition wall 402 have no partition wall so that the developer can circulate between the developing chamber 403 and the stirring chamber 404.

現像室403には感光体1に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ408が回転可能に設置されている。また現像スリーブ408の内部には磁界発生手段として周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール409が固定されている。また現像スリーブ表面には現像剤の量を規制する規制ブレードが近接配置されている。   A position corresponding to the developing area facing the photoreceptor 1 is opened in the developing chamber 403, and a developing sleeve 408 is rotatably installed so as to be partially exposed to the opening. A magnet roll 409 having a plurality of magnetic poles along the circumferential direction is fixed inside the developing sleeve 408 as a magnetic field generating means. Further, a regulating blade for regulating the amount of the developer is disposed close to the surface of the developing sleeve.

現像室の現像剤は第1スクリュー405により現像スリーブ408に供給され、現像スリーブ408の回転と規制ブレード407によって所定層厚の現像剤が感光体と対向する現像領域へと搬送される。現像領域において現像剤はマグネットロール409の発生する磁界により穂立ちし、磁気ブラシを形成する。本実施例では、この磁気ブラシを感光体1の表面に接触させ、また不図示の電源から現像スリーブ408に現像バイアスを印加することにより、感光体上の静電潜像をトナー像として可視化する。一般的には、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。   The developer in the developing chamber is supplied to the developing sleeve 408 by the first screw 405, and the developer having a predetermined layer thickness is conveyed to the developing region facing the photoreceptor by the rotation of the developing sleeve 408 and the regulating blade 407. In the development region, the developer is sprinkled by the magnetic field generated by the magnet roll 409 to form a magnetic brush. In this embodiment, this electrostatic brush is brought into contact with the surface of the photosensitive member 1 and a developing bias is applied to the developing sleeve 408 from a power source (not shown) to visualize the electrostatic latent image on the photosensitive member as a toner image. . In general, a developing bias voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied.

また現像装置は、トナーを含む補給用現像剤を現像器内へ供給するための現像剤補給装置420(以下、ホッパーという)と、現像器内の過剰の現像剤を排出するための排出装置430を有している。   The developing device also includes a developer replenishing device 420 (hereinafter referred to as a hopper) for supplying a replenishing developer containing toner into the developing device, and a discharging device 430 for discharging excess developer in the developing device. have.

現像容器内には出荷時には所定比率のトナーとキャリアが所定量入っているが、画像形成に伴いトナーが消費され現像器内のトナー濃度が低下してしまうため、現像器内のトナー濃度に応じて、トナーを含む補給用現像剤が補給用現像剤収容容器421(以下、ホッパーという)から排出され、搬送経路422を通って現像器内へ供給される。一方、排出装置430は排出口431、搬送部材432、格納部(不図示)から構成されており、現像容器内の現像剤剤面が所定の高さ以上になると、現像剤が排出口431を乗り越えて排出され、搬送部材432によって格納部へ送られる。   The developer container contains a predetermined amount of toner and carrier at a predetermined ratio at the time of shipment. However, since the toner is consumed as the image is formed and the toner concentration in the developing device is lowered, the toner concentration in the developing device is reduced. Thus, the replenishment developer containing toner is discharged from a replenishment developer container 421 (hereinafter referred to as a hopper) and supplied into the developing device through the transport path 422. On the other hand, the discharge device 430 includes a discharge port 431, a conveying member 432, and a storage unit (not shown). When the developer surface in the developer container reaches a predetermined height or more, the developer passes through the discharge port 431. It is ejected after overcoming it and sent to the storage unit by the conveying member 432.

このように補給しながら少しずつ現像器外に現像剤が排出され、現像器内の現像剤は少しずつ入れ替わっていく。   While being replenished, the developer is gradually discharged out of the developing device, and the developer in the developing device is gradually replaced.

次に現像器内およびホッパー内の現像剤について詳しく説明する。   Next, the developer in the developing device and the hopper will be described in detail.

[現像剤]
現像装置内及びホッパー内の現像剤は、トナー、磁性キャリアから構成されており、磁性キャリアは2種類のキャリアから構成されているのが本発明の大きな特徴である。
[Developer]
A major feature of the present invention is that the developer in the developing device and the hopper is composed of toner and a magnetic carrier, and the magnetic carrier is composed of two types of carriers.

2種類の磁性キャリアのうち、1つは従来の二成分系現像剤において使用される一般的なキャリアであり、もう1つは本発明の特徴である、現像器内に外添剤を供給するための外添剤供給キャリアである。   Of the two types of magnetic carriers, one is a general carrier used in a conventional two-component developer, and the other is a feature of the present invention, and supplies an external additive into the developing device. It is an external additive supply carrier.

図3に本発明の特徴である外添剤供給キャリアの断面構成を示す。   FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the external additive supply carrier which is a feature of the present invention.

外添剤供給キャリア105は、空孔を有したフェライトキャリア(ポーラスフェライトコア)101の空孔部に、外添剤103が充填・含有されているものである。一方、本実施例における一般的なキャリアは、内部に空孔を有さないシリコーンコート処理を施したバルク状のフェライトキャリアである。   The external additive supply carrier 105 is one in which a hole portion of a ferrite carrier (porous ferrite core) 101 having pores is filled and contained with an external additive 103. On the other hand, a general carrier in the present embodiment is a bulk ferrite carrier that has been subjected to a silicone coating process that does not have pores therein.

トナーに対して適切な帯電を行うために、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコア101の表面には、帯電調整樹脂等などの表面コート102が施されている。この表面処理はバルク状のフェライトキャリアと同様であることが好ましく、本実施例ではシリコーンコート処理を施している。   In order to appropriately charge the toner, a surface coat 102 such as a charge adjusting resin is applied to the surface of the porous ferrite core 101 of the external additive supply carrier. This surface treatment is preferably the same as that of the bulk ferrite carrier, and in this embodiment, a silicone coating treatment is performed.

外添剤供給用キャリアに充填されている外添剤は、トナーに添加されている外添剤に含まれるものが好ましく、例えば本実施例では約100nmの疎水性シリカを充填したものを使用している。   The external additive filled in the carrier for supplying the external additive is preferably one contained in the external additive added to the toner. For example, in this embodiment, the one filled with about 100 nm of hydrophobic silica is used. ing.

現像器内において外添剤供給用キャリアから少しずつ充填外添剤を供給するためには、外添剤供給用キャリアコアの平均空孔径は、充填外添剤の平均粒径の0.8乃至1.5倍程度が好ましく、より好ましくは同じ程度が好ましい。本実施例の平均空孔径では、外添剤と同程度の平均粒径である100nmとした。   In order to supply the filled external additive little by little from the external additive supply carrier in the developing unit, the average pore diameter of the external additive supply carrier core is 0.8 to 0.8 of the average particle diameter of the filled external additive. About 1.5 times is preferable, and the same level is more preferable. The average pore diameter in this example was 100 nm, which is the same average particle diameter as that of the external additive.

外添剤供給用キャリアから現像器内に十分な外添剤を供給するためには、外添剤供給用キャリアコアの空孔容積比は25乃至50%程度が好ましく、本実施例では空孔容積比40%のものを使用した。   In order to supply sufficient external additive into the developing device from the external additive supply carrier, the pore volume ratio of the external additive supply carrier core is preferably about 25 to 50%. A volume ratio of 40% was used.

またトナーに対して適切な帯電を行うためには、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコアの表面に、コート剤などの表面処理が施されていることが好ましく、本実施例ではバルク状のフェライトキャリアと同様にシリコーンコート処理を施している。   In order to appropriately charge the toner, it is preferable that the surface of the porous ferrite core of the external additive supply carrier is subjected to a surface treatment such as a coating agent. Silicone coat treatment is applied in the same way as ferrite carriers.

低印字画像を長期間にわたっても安定した画像出力を行うためには、現像器内に常に外添剤供給用キャリアが存在し、現像器内のトナーに安定的に外添剤を供給できるようにすることが必要である。そのため、ホッパー内の現像剤に外添剤供給用キャリアを一定量混合しておき、現像器内へのトナー補給と同時に外添剤供給用キャリアも現像器内に供給される構成としている。ホッパー内の外添剤供給キャリアの混合比は、現像器内の適正トナー量や、トナーの溶融特性などの諸条件によって外添剤埋没の進行速度は異なるため適正範囲は異なるが、本実施例ではトナー:一般的キャリア:外添剤供給用キャリア=90:9.35:0.65(質量比)とした。   In order to stably output a low-printed image for a long period of time, a carrier for supplying an external additive always exists in the developing unit so that the external additive can be stably supplied to the toner in the developing unit. It is necessary to. For this reason, a predetermined amount of an external additive supply carrier is mixed with the developer in the hopper, and the external additive supply carrier is supplied into the developing device simultaneously with the replenishment of toner into the developing device. The mixing ratio of the external additive supply carrier in the hopper varies depending on various conditions such as the proper amount of toner in the developing unit and the melting characteristics of the toner, and the appropriate range varies depending on various conditions such as the toner melting characteristics. Then, toner: general carrier: carrier for supplying external additive = 90: 9.35: 0.65 (mass ratio).

また出荷直後(つまり現像器が新品な状態)に低印字画像が長期間にわたって行われても(つまりホッパーからの現像剤供給がほとんど行われない状況下でも)、安定した画像出力を行うために、出荷時の現像器内には外添剤供給キャリアが一定量混合されていることが好ましい。現像器内の外添剤供給キャリアの混合比は、現像器内のトナー量、トナーに添加される外添剤の量・特性、外添剤供給キャリアの空孔容積など諸条件によって適正範囲は異なるが、本実施例ではトナー:一般的キャリア:外添剤供給用キャリア=8:86:6(質量比)とした。   In addition, in order to perform stable image output immediately after shipment (that is, when the developing device is new), even if a low-printed image is performed over a long period of time (that is, even in a situation where developer supply from the hopper is hardly performed). It is preferable that a predetermined amount of the external additive supply carrier is mixed in the developing device at the time of shipment. The mixing ratio of the external additive supply carrier in the developing device is in an appropriate range depending on various conditions such as the amount of toner in the developing device, the amount and characteristics of the external additive added to the toner, and the pore volume of the external additive supply carrier. Although different, in this embodiment, toner: general carrier: carrier for supplying external additive = 8: 86: 6 (mass ratio).

ホッパーから現像器内へ現像剤補給が行われその容積分の現像器内トナーが排出装置から排出される際に、少しずつ現像剤は入れ替わるものの全部が全部入れ替わるものではなく、外添剤供給キャリアの一部は外添剤がなくなってしまった後も現像器内に残っていることもある。このような場合でも、外添剤供給キャリアは通常キャリアと同じコートがされていることにより、通常キャリアと同様にトナーを正常するためのキャリアとして働くことができる。   When the developer is replenished from the hopper into the developing device and the toner in the developing device corresponding to the volume is discharged from the discharging device, the developer is replaced little by little, but not all of the developer is replaced. Some of the toner may remain in the developing unit even after the external additive has been used up. Even in such a case, since the external additive supply carrier is coated in the same manner as the normal carrier, it can function as a carrier for normalizing the toner in the same manner as the normal carrier.

かかる外添剤供給用キャリアの作製方法としては、次のような方法をあげることができる。   As a method for producing such a carrier for supplying an external additive, the following method can be exemplified.

最初に一般的なフェライトキャリアに用いられるような酸化鉄(Fe23)及び添加物を所定量秤量し、混合する。上記添加物としては、周期律表のIA、IIA、IIIA、IVA、VA、IIIB及びVB族に属する元素1種類以上の酸化物、例えば、BaO、Al23、TiO2、SiO2、SnO2及びBi25などを挙げることができる。得られた混合物を700乃至1000℃の範囲で5時間仮焼し、その後、0.3乃至3μm程度の粒径に粉砕する。得られた粉砕物に、必要に応じて結着剤、更には発泡剤を加え100乃至200℃の加熱雰囲気下で噴霧乾燥し、20乃至50μm程度の大きさに造粒する。その後、酸素濃度5%以下の不活性ガス(例えば、N2ガス等)の雰囲気下で焼結温度1000乃至1400℃で8乃至12時間焼成する。これによりポーラス状のフェライトコアが得られる。不活性ガス濃度、及び、焼結温度をコントロールすることで空孔の大きさの制御が可能となる。 First, a predetermined amount of iron oxide (Fe 2 O 3 ) and additives as used in a general ferrite carrier are weighed and mixed. Examples of the additive include one or more oxides belonging to groups IA, IIA, IIIA, IVA, VA, IIIB and VB of the periodic table, for example, BaO, Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , SnO. 2 and Bi 2 O 5 . The obtained mixture is calcined in the range of 700 to 1000 ° C. for 5 hours, and then pulverized to a particle size of about 0.3 to 3 μm. If necessary, a binder and further a foaming agent are added to the obtained pulverized product, followed by spray drying in a heated atmosphere at 100 to 200 ° C., and granulated to a size of about 20 to 50 μm. Thereafter, firing is performed at an sintering temperature of 1000 to 1400 ° C. for 8 to 12 hours in an atmosphere of an inert gas (for example, N 2 gas) having an oxygen concentration of 5% or less. Thereby, a porous ferrite core is obtained. The pore size can be controlled by controlling the inert gas concentration and the sintering temperature.

更に、浸漬法により、ポーラス状のフェライトコア表面にシリコーン樹脂等の樹脂を0.1乃至1.0質量%程度コートし、不活性ガス下で乾燥させる。   Furthermore, about 0.1 to 1.0% by mass of a resin such as a silicone resin is coated on the surface of the porous ferrite core by a dipping method and dried under an inert gas.

次いで、所望の外添剤を分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、不活性ガス下で乾燥させることで、空孔内に外添剤を充填された外添剤供給用キャリアを得ることができる。   Next, the porous ferrite core is immersed in a solution in which a desired external additive is dispersed, and dried under an inert gas to obtain a carrier for supplying an external additive in which pores are filled with the external additive. be able to.

フェライトコアのポーラス度や抵抗値は、前述した発泡剤量、並びに、焼成雰囲気をコントロールするための不活性ガス濃度、及び、焼結温度をコントロールすることで制御が可能となる。   The porosity and resistance value of the ferrite core can be controlled by controlling the amount of the foaming agent, the inert gas concentration for controlling the firing atmosphere, and the sintering temperature.

一方、一般的なフェライトキャリアとしては、次のような方法をあげることができる。   On the other hand, as a general ferrite carrier, the following methods can be mentioned.

粉砕されたフェライト組成物にバインダー、水、分散剤、有機溶剤などを混合し、スプレードライヤー法や流動造粒法を用いて粒子を形成する。その後、ロータリーキルンや回分式焼成炉で700乃至1400℃、好ましくは800乃至1300℃で焼成する。更にフェライト表面にシリコーン樹脂等の樹脂を0.1乃至1.0質量%程度コートすることで、一般的なフェライトキャリアを得ることができる。   The pulverized ferrite composition is mixed with a binder, water, a dispersant, an organic solvent, and the like, and particles are formed using a spray dryer method or a fluidized granulation method. Thereafter, firing is performed at 700 to 1400 ° C., preferably 800 to 1300 ° C., in a rotary kiln or batch-type firing furnace. Furthermore, a general ferrite carrier can be obtained by coating the ferrite surface with a resin such as a silicone resin in an amount of about 0.1 to 1.0% by mass.

なお、外添剤供給用キャリアコアの空孔容積、平均空孔径は、水銀ポロシメーターPascal140とPascal240(ThermoFisher Scientific社製)を用いて測定される。ディラトメータはCD3P(粉体用)を使用し、サンプルは複数の穴を開けた市販のゼラチン製カプセルに入れて、ディラトメータ内に入れて脱気後、水銀を充填し低圧領域(0乃至400kPa)を測定し、1st Runとした。次に再び脱気と低圧領域(0乃至400kPa)の測定を行い、2nd Runとした。2nd Runの後、ディラトメーターと水銀とカプセルとサンプルを合わせた質量を測定した。次に高圧領域(0.1MPa〜200MPa)を測定し、この高圧部の測定で得られた水銀圧入量をもって、多孔質フェライト芯材の空孔容積、細孔径分布及びピーク細孔径を求めた。また、細孔径を求める際には水銀の表面張力を480dyn/cm、接触角を141.3°として計算した。   The pore volume and average pore diameter of the external additive supply carrier core are measured using mercury porosimeters Pascal 140 and Pascal 240 (manufactured by ThermoFisher Scientific). CD3P (for powder) is used as the dilatometer, and the sample is put in a commercially available gelatin capsule with a plurality of holes, degassed in the dilatometer, filled with mercury, and the low pressure region (0 to 400 kPa) is set. Measurement was made to be 1st Run. Next, deaeration and measurement of the low pressure region (0 to 400 kPa) were performed again to obtain 2nd Run. After 2nd Run, the combined mass of the dilatometer, mercury, capsule and sample was measured. Next, the high pressure region (0.1 MPa to 200 MPa) was measured, and the pore volume, the pore size distribution, and the peak pore size of the porous ferrite core material were determined from the mercury intrusion amount obtained by the measurement of the high pressure part. Further, when determining the pore diameter, the surface tension of mercury was 480 dyn / cm and the contact angle was 141.3 °.

なお、本実施例では外添剤供給用キャリア、一般的なキャリアともに、平均粒径が35μmのものを使用した。キャリアの粒径については、特に細かく限定するものではないが、外添剤供給用キャリアと一般的なキャリアの粒径は同程度の方が好ましい。両者の粒径が大きく異なると、現像領域において感光体上にトナーを現像する際に、磁気穂が感光体上トナーの上をひきずられることによって生じるカキトリ筋の大きさに大きなムラが生じてしまい、画像の均一性(粒状感)を損ねてしまう場合があるからである。   In this example, both an external additive supply carrier and a general carrier having an average particle diameter of 35 μm were used. The particle diameter of the carrier is not particularly limited, but it is preferable that the particle diameters of the external additive supply carrier and the general carrier are approximately the same. If the particle diameters of the two are greatly different, when developing toner on the photoconductor in the development area, large unevenness occurs in the size of the oyster streak caused by the magnetic spikes being dragged over the toner on the photoconductor. This is because the uniformity (graininess) of the image may be impaired.

トナーについては特に限定するものでなく、粉砕法や重合法で作製される一般的なトナーで良い。本実施例においては、平均粒径6μmの粉砕トナーを使用した。   The toner is not particularly limited, and a general toner prepared by a pulverization method or a polymerization method may be used. In this embodiment, pulverized toner having an average particle diameter of 6 μm was used.

トナーに添加される外添剤も特に限定するものでなく、所望する特性に合わせて添加する外添剤の種類を選定すればよい。本実施例ではトナー帯電量調整のために負帯電性の20nm疎水性シリカと、現像性及び転写性向上のために電気的にほぼ中性な平均粒径100nmの疎水性シリカを下記の量添加した。
・20nm疎水性シリカ(負帯電性) トナー100質量部に対して0.5質量部
・100nm疎水性シリカ(中性) トナー100質量部に対して1質量部
The external additive added to the toner is not particularly limited, and the type of external additive to be added may be selected in accordance with desired characteristics. In this embodiment, negatively chargeable 20 nm hydrophobic silica for adjusting the toner charge amount and electrically neutral silica having an average particle diameter of 100 nm for improving developability and transferability are added in the following amounts. did.
20 nm hydrophobic silica (negatively charged) 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of toner 100 nm hydrophobic silica (neutral) 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of toner

外添剤の粒径は、走査電子顕微鏡(50000倍)にて粒子をランダムに500個以上抽出し、長軸と短軸をデジタイザにより測定し、平均化した値である。   The particle size of the external additive is a value obtained by randomly extracting 500 or more particles with a scanning electron microscope (50,000 times), measuring the major axis and the minor axis with a digitizer, and averaging them.

[検証実験]
前述した画像形成装置及び現像剤を用いて、印字率が大きく異なる画像パターン、すなわち低印字率モード(印字率2%)及び高印字率モード(印字率40%)にて各々50000枚の耐久試験を行った。耐久試験の際の画像不良発生状況を調べた結果を表1に示す。
[Verification experiment]
Using the image forming apparatus and the developer described above, durability tests of 50,000 sheets each in image patterns having greatly different printing rates, that is, in a low printing rate mode (printing rate 2%) and a high printing rate mode (printing rate 40%). Went. Table 1 shows the results of examining the occurrence of image defects during the durability test.

図4(a)に低印字率モードにおける現像効率の耐久推移を、図4(b)に低印字率モードにおけるトナー帯電量の耐久推移を示す。なお図4(a)中のxは本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できる画像濃度を得るための現像効率の下限値を示したものであり、図4(b)中のyは本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できるカブリレベルを得るためのトナー帯電量の下限値を示したものであり、各々の下限値を下回ると画像不良として濃度低下やカブリという問題が認識される目安となるものである。   FIG. 4A shows the development transition of the development efficiency in the low printing ratio mode, and FIG. 4B shows the durability transition of the toner charge amount in the low printing ratio mode. Note that x in FIG. 4A indicates the lower limit of the development efficiency for obtaining an image density acceptable by the user in the image forming apparatus used in this embodiment, and in FIG. 4B. y indicates the lower limit value of the toner charge amount for obtaining the fog level acceptable by the user in the image forming apparatus used in the present embodiment. This is a standard for recognizing the problem.

なお、条件1は本発明にかかるものであり、条件2及び3は比較例である。条件2は外添剤供給用キャリアを現像器及びホッパー内に有さない構成であり、条件3は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。   Condition 1 is according to the present invention, and conditions 2 and 3 are comparative examples. Condition 2 is a configuration in which the carrier for supplying the external additive is not included in the developing device and the hopper, and Condition 3 is a configuration in which the external additive concentration of the toner in the hopper is cited as an example of the prior art.

Figure 2013171265
Figure 2013171265

本発明にかかる条件1は、低印字率モードでも高印字率モードにおいても、現像効率およびトナー帯電量は画像濃度及びカブリの許容レベルx、yを大きく上回っており、最後まで良好な画像を得ることができた。これはトナーがほとんど消費されない低印字率モード時においても、現像器内の外添剤供給用キャリアからスペーサー的役割を担う100nm疎水性シリカが常時現像器内のトナーに少しずつ供給されるのに加え、耐久試験後半においてもトナー補給の際に少しずつであるが現像器内に供給された新しい外添剤供給キャリアから直接現像器内のトナーに常時少しずつ外添剤を供給するため、長時間にわたって高水準の現像効率を維持し十分な画像濃度を確保することができるのである。   Condition 1 according to the present invention is that the developing efficiency and the toner charge amount greatly exceed the image density and the allowable level of fog x and y in both the low printing rate mode and the high printing rate mode, and a good image is obtained until the end. I was able to. This is because even in the low printing rate mode in which almost no toner is consumed, 100 nm hydrophobic silica, which serves as a spacer, is constantly supplied to the toner in the developing unit little by little from the external additive supply carrier in the developing unit. In addition, in the second half of the endurance test, the external additive is supplied little by little from the new external additive supply carrier supplied into the developing unit to the toner in the developing unit little by little at the time of toner replenishment. A high level of development efficiency can be maintained over time and a sufficient image density can be ensured.

また100nmのスペーサー粒子が長時間にわたって現像器内のトナー表面に存在するため、帯電量調節のための20nm疎水性シリカがトナー表面に埋没しにくくなり、トナー帯電量は初期より多少低下するものの長時間にわたって許容レベルを大きく上回ることができ、長時間にわたってカブリのない良好な画像を得ることができるのである。   In addition, since the spacer particles of 100 nm exist on the toner surface in the developing device for a long time, 20 nm hydrophobic silica for adjusting the charge amount is difficult to be buried in the toner surface, and the toner charge amount is slightly lower than the initial value. The acceptable level can be greatly exceeded over time, and a good image without fogging can be obtained over a long period of time.

一方、外添剤供給用キャリアを現像器及びホッパー内に有さない条件2は、低印字率モード時において耐久試験が進むにつれ現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。これは現像器内のトナーがほとんど消費されない上に外添剤が全く供給されないため、外添剤埋没が急激に進行してしまったからである。   On the other hand, Condition 2 in which the carrier for supplying the external additive is not provided in the developing device and the hopper, the developing efficiency and the toner charge amount are greatly reduced as the durability test proceeds in the low printing rate mode, and the image density and fogging are reduced. An image failure occurred. This is because the toner in the developing device is hardly consumed and the external additive is not supplied at all, so that the burying of the external additive proceeds rapidly.

また高印字率モード時においても、低印字率に比べて現像効率やトナー帯電量の低下率は緩やかになるものの、最終的には画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。これは低印字率に比べて現像器内のトナーの入替えは促進されるが、現像器内すべてのトナーが完全に入れ替わるわけでなく、外添剤も全く供給されないため、すこしずつ外添剤埋没が進行し、最終的には、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少するためである。   Even in the high printing rate mode, although the development efficiency and the toner charge amount decrease rate are moderate as compared with the low printing rate, an image defect such as a decrease in image density and fogging eventually occurred. This promotes the replacement of the toner in the developing device compared to the low printing rate, but not all the toner in the developing device is completely replaced and the external additive is not supplied at all. This is because the development efficiency and the toner charge amount are greatly reduced.

条件3は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。ホッパー内のトナーには、20nm疎水性シリカ(負帯電性)がトナー100質量部に対して0.5質量部、100nm疎水性シリカ(中性)がトナー100質量部に対して3質量部添加されており、条件1及び2に比べて100nm疎水性シリカの量が3倍となっている。   Condition 3 is a configuration in which the external additive concentration of the toner in the hopper mentioned as an example of the prior art is increased. To the toner in the hopper, 20 nm hydrophobic silica (negatively charged) is added by 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner, and 100 nm hydrophobic silica (neutral) is added by 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner. In comparison with conditions 1 and 2, the amount of 100 nm hydrophobic silica is tripled.

条件3において高印字率モード時では最後まで良好な画像を得ることができたが、低印字率モード時では耐久試験が進むにつれ、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。   Under condition 3, a good image could be obtained in the high printing rate mode until the end, but in the low printing rate mode, as the durability test progressed, the development efficiency and the toner charge amount drastically decreased, and the image density decreased. An image defect called fogging occurred.

低印字モード時において、トナー補給時にホッパーから現像器内へトナーと一緒に外添剤が補給されるが、次の補給タイミングまでの間は全く外添剤が供給されないため、現像器内での外添剤の拡散は主にホッパーから供給したトナーと現像器内トナーの接触を介して行われることとなる。しかしながら、外添剤濃度が高いトナーも外添剤の拡散と同時に外添剤埋没が進行するため、実質的にはホッパーから補給した外添剤が現像器内にあったトナーになかなか行き渡らず、その結果全体としての現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、最終的に画像濃度低下やカブリという画像不良が発生するのである。   In the low printing mode, the external additive is supplied together with the toner from the hopper to the developing device at the time of toner replenishment. However, no external additive is supplied until the next replenishment timing. The diffusion of the external additive is mainly performed through contact between the toner supplied from the hopper and the toner in the developing device. However, since toner with a high external additive concentration progresses as the external additive diffuses simultaneously with the diffusion of the external additive, the external additive replenished from the hopper does not reach the toner in the developing device. As a result, the development efficiency and the toner charge amount as a whole are greatly reduced, and image defects such as image density reduction and fogging finally occur.

またこのようなことを防止するためにホッパー内の外添剤濃度をより高くする手法も考えられるが、本発明者らが検討したところ、ホッパー内トナーと現像器内トナーの流動性や帯電性が大きく異なるため、現像器内でトナーが均一混合できなかった。その結果、カブリや現像スリーブのコート不良を生じてしまい、本発明と同様の効果を得ることはできなかった。   In order to prevent this, a technique for increasing the concentration of the external additive in the hopper is also conceivable. However, as a result of studies by the present inventors, the fluidity and chargeability of the toner in the hopper and the toner in the developing device are considered. Therefore, the toner could not be uniformly mixed in the developing device. As a result, fog and coating failure of the developing sleeve occurred, and the same effect as in the present invention could not be obtained.

以上、ホッパー内に外添剤供給用キャリアを混合し、トナー補給と同時に現像器内に供給することにより、低印字率モード時においても高印字率モード時においても、高水準の現像効率とトナー帯電量を維持することができ、画像濃度低下やカブリのない良好な画像出力を長期間にわたって行うことができる。   As described above, the carrier for supplying the external additive is mixed in the hopper, and supplied to the developing device at the same time as the replenishment of toner, so that a high level of development efficiency and toner can be obtained in both the low printing rate mode and the high printing rate mode. The charge amount can be maintained, and good image output without image density reduction or fogging can be performed over a long period of time.

実施例1では1種類の外添剤が外添剤供給用キャリアに充填されていたが、本実施例では複数種の外添剤が外添剤供給用キャリアに充填されている点が大きな特徴である。   In Example 1, one type of external additive was filled in the carrier for supplying the external additive, but in this example, a large feature is that a plurality of types of external additives are filled in the carrier for supplying the external additive. It is.

図5に本実施例の特徴である外添剤供給用キャリアの断面構成を示す。   FIG. 5 shows a cross-sectional configuration of the external additive supply carrier, which is a feature of this embodiment.

実施例1と同様、空孔を有したフェライトキャリア(ポーラスフェライトコア)101の空孔部に、外添剤103、104が充填されているものである。半径方向に対し充填されている外添剤の種類が異なり、キャリアの中心に近い部分に負帯電性の20nm疎水性シリカ(104)が、中心から遠い部分に電気的に中性な100nm疎水性シリカ(103)が充填されている。   As in Example 1, external additives 103 and 104 are filled in the pores of a ferrite carrier (porous ferrite core) 101 having pores. The types of external additives filled in the radial direction are different, negatively charged 20 nm hydrophobic silica (104) is near the center of the carrier, and electrically neutral 100 nm hydrophobicity is far from the center. Silica (103) is filled.

またトナーに対して適切な帯電を行うために、外添剤供給用キャリアのポーラスフェライトコア101の表面には、帯電調整樹脂などの表面コート102が施されており、実施例1と同様、シリコーンコート処理を施している。   Further, in order to appropriately charge the toner, a surface coat 102 such as a charge adjusting resin is applied to the surface of the porous ferrite core 101 of the carrier for supplying the external additive. A coating treatment is applied.

かかる外添剤供給用キャリアの作製方法としては、次のような方法をあげることができる。   As a method for producing such a carrier for supplying an external additive, the following method can be exemplified.

実施例1と同様な方法でポーラスフェライトコアを作製し、その表面にシリコーン樹脂等の樹脂を0.1乃至1.0質量%程度コートする。   A porous ferrite core is produced in the same manner as in Example 1, and the surface thereof is coated with a resin such as a silicone resin in an amount of about 0.1 to 1.0% by mass.

次いで、負帯電性の20nm疎水性シリカを分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら乾燥させる。負帯電性の20nm疎水性シリカを分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら乾燥させる。その後、100nm疎水性シリカ(103)を分散させた溶液中にポーラス状フェライトコアを浸し、流動させながら不活性ガス下で乾燥させることで、空孔内に複数の外添剤を層状に充填した外添剤供給用キャリアを得ることができる。   Next, the porous ferrite core is immersed in a solution in which negatively charged 20 nm hydrophobic silica is dispersed and dried while flowing. A porous ferrite core is immersed in a solution in which negatively charged 20 nm hydrophobic silica is dispersed and dried while flowing. Thereafter, the porous ferrite core is immersed in a solution in which 100 nm hydrophobic silica (103) is dispersed, and dried under an inert gas while flowing to fill the pores with a plurality of external additives in layers. A carrier for supplying external additives can be obtained.

[検証実験]
実施例1と同様の画像形成装置及び現像剤を用いて、低印字率モード(印字率2%)及び高印字率モード(印字率40%)にて各々50000枚の耐久試験を行った。耐久試験の際の画像不良発生状況を調べた結果を表2に示す。
[Verification experiment]
Using the same image forming apparatus and developer as in Example 1, a durability test of 50,000 sheets was performed in the low printing rate mode (printing rate 2%) and the high printing rate mode (printing rate 40%). Table 2 shows the results of examining the occurrence of image defects during the durability test.

また図6(a)に本実施例における低印字率モードにおける現像効率の耐久推移を、図6(b)に低印字率モードにおけるトナー帯電量の耐久推移を示す。なお図6(a)中のX、図6(b)中のyは、実施例1と同様、本実施例で用いた画像形成装置にてユーザーが許容できる画像濃度を得るための現像効率の下限値、及びユーザーが許容できるカブリレベルを得るためのトナー帯電量の下限値を示したものである。   Further, FIG. 6A shows the durability transition of the development efficiency in the low printing rate mode in this embodiment, and FIG. 6B shows the durability transition of the toner charge amount in the low printing rate mode. Note that X in FIG. 6A and y in FIG. 6B are development efficiency for obtaining an image density acceptable by the user in the image forming apparatus used in this embodiment, as in the first embodiment. The lower limit value and the lower limit value of the toner charge amount for obtaining the fog level acceptable by the user are shown.

なお、条件4は本発明にかかるものであり、条件5は比較例である。条件5は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。条件5のホッパー内トナーには、20nm疎水性シリカ(負帯電性)がトナー100質量部に対して1.5質量部、100nm疎水性シリカ(中性)がトナー100質量部に対して3質量部添加されており、条件4のトナーに比べて20nm疎水性シリカ及び100nm疎水性シリカの量ともに3倍となっている。   Condition 4 is according to the present invention, and condition 5 is a comparative example. Condition 5 is a configuration in which the external additive concentration of the toner in the hopper mentioned as an example of the prior art is increased. In the toner in the hopper of Condition 5, 20 nm hydrophobic silica (negatively charged) is 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of toner, and 100 nm hydrophobic silica (neutral) is 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of toner. The amount of 20 nm hydrophobic silica and 100 nm hydrophobic silica is three times that of the toner of Condition 4.

Figure 2013171265
Figure 2013171265

本実施例構成である条件4は、実施例1と同様、低印字率モードでも高印字率モードにおいても、現像効率およびトナー帯電量は画像濃度及びカブリの許容レベルx、yを大きく上回っており、最後まで良好な画像を得ることができた。特に低印字率モードにおいては現像効率は実施例1と同等レベルであり、トナー帯電量は実施例1より更に向上した。   In condition 4 which is the configuration of the present embodiment, as in the first embodiment, the development efficiency and the toner charge amount greatly exceed the allowable levels x and y of the image density and fog in both the low print rate mode and the high print rate mode. A good image was obtained until the end. In particular, in the low printing rate mode, the development efficiency was the same level as in Example 1, and the toner charge amount was further improved from that in Example 1.

実施例1では条件2及び3に比べて帯電量を調節するための20nm疎水性シリカがトナー表面に埋没しにくくなっているもののほんの少しずつではあるが埋没しているのに対して、実施例2の条件4は外添剤供給用キャリアから20nm疎水性シリカが直接トナーに供給されるため、トナー帯電量をより高水準で維持することができるのである。   In Example 1, compared with Conditions 2 and 3, 20 nm hydrophobic silica for adjusting the charge amount is less likely to be embedded in the toner surface, but it is embedded in a small amount. Condition 2 of 2 is that 20 nm hydrophobic silica is directly supplied to the toner from the external additive supply carrier, so that the toner charge amount can be maintained at a higher level.

また高印字率の時には、帯電量を調節するための20nm疎水性シリカがキャリア内から出てくる前に排出装置によって現像器外に排出されるため、過剰にトナーを帯電してしまうこともなく、長期間にわたって良好な画像を得ることができるのである。   Also, when the printing rate is high, 20 nm hydrophobic silica for adjusting the charge amount is discharged out of the developing device by the discharging device before coming out of the carrier, so that the toner is not excessively charged. Therefore, a good image can be obtained over a long period of time.

一方、条件5は従来技術の一例として挙げたホッパー内トナーの外添剤濃度を高くした構成である。ホッパー内のトナーには、20nm疎水性シリカ(負帯電性)がトナー100質量部に対して0.5質量部、100nm疎水性シリカ(中性)がトナー100質量部に対して3質量部添加されており、条件4に比べて100nm疎水性シリカの量が3倍となっている。   On the other hand, Condition 5 is a configuration in which the external additive concentration of the toner in the hopper, which is cited as an example of the prior art, is increased. To the toner in the hopper, 20 nm hydrophobic silica (negatively charged) is added by 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner, and 100 nm hydrophobic silica (neutral) is added by 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner. Compared with condition 4, the amount of 100 nm hydrophobic silica is tripled.

条件5において高印字率モード時では最後まで良好な画像を得ることができたが、低印字率モード時では実施例1の条件5よりトナー帯電量の低下率は多少緩やかになるものの、耐久試験が進むにつれ、現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少し、画像濃度低下やカブリという画像不良が発生した。   In condition 5, a good image could be obtained until the end in the high printing rate mode. However, in the low printing rate mode, the toner charge amount decrease rate was somewhat slower than in condition 1 of Example 1, but the durability test. As the process progressed, the development efficiency and the toner charge amount drastically decreased, and image defects such as a decrease in image density and fogging occurred.

この理由は実施例1で記したのと同様、20nm疎水性シリカも実質的にはホッパーから補給した外添剤が現像器内にあったトナーになかなか行き渡らず、最終的に現像効率及びトナー帯電量が大幅に減少するからである。   The reason for this is the same as described in Example 1. Also, the 20 nm hydrophobic silica was not easily spread by the external additive replenished from the hopper to the toner in the developing device. This is because the amount is greatly reduced.

以上、ホッパー内に複数の外添剤が充填されている外添剤供給用キャリアを混合し、トナー補給と同時に現像器内に供給することにより、低印字率モード時においても高印字率モード時においても、高水準の現像効率とトナー帯電量を維持することができ、画像濃度低下やカブリのない良好な画像出力を長期間にわたって行うことができる。   As described above, the external additive supply carrier in which a plurality of external additives are filled in the hopper is mixed and supplied into the developing device at the same time as toner replenishment. In this case, a high level of development efficiency and toner charge amount can be maintained, and good image output without image density reduction or fogging can be performed over a long period of time.

なお、実施例2ではトナー帯電量を調整する外添剤が時間差で供給するような構成としたが、これに限るものではなく、添加する外添剤の目的・機能に応じた構成にすればよく、例えば均一混合した複数の外添剤を外添剤供給用キャリアに充填するような構成でも構わない。   In the second embodiment, the external additive for adjusting the toner charge amount is supplied at a time difference. However, the present invention is not limited to this, and a configuration according to the purpose and function of the external additive to be added is used. For example, a configuration in which a plurality of external additives that are uniformly mixed is filled in an external additive supply carrier may be employed.

1 感光体、2 帯電装置、3 露光装置、4 現像装置、5 一次転写装置、6 クリーニング装置、7 除電装置、8 二次転写装置、9 定着装置、101 ポーラスフェライトコア、102 コート剤、103、104 外添剤、105 外添剤供給キャリア、420 現像剤補給装置、430 排出装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor, 2 Charging apparatus, 3 Exposure apparatus, 4 Developing apparatus, 5 Primary transfer apparatus, 6 Cleaning apparatus, 7 Static elimination apparatus, 8 Secondary transfer apparatus, 9 Fixing apparatus, 101 Porous core, 102 Coating agent, 103, 104 external additive, 105 external additive supply carrier, 420 developer supply device, 430 discharge device

Claims (4)

静電潜像担持体、トナーと磁性キャリアとを有する二成分系現像剤と、該二成分系現像剤を用いて該静電潜像担持体上の静電潜像を現像するための現像装置と、該現像装置に補給用現像剤を補給するための補給装置とを有する画像形成装置であって、
該現像装置内に、外添剤供給キャリアが存在しており、
該外添剤供給キャリアは空孔を有し、該空孔内に外添剤が充填されていることを特徴とする画像形成装置。
Electrostatic latent image carrier, two-component developer having toner and magnetic carrier, and developing device for developing electrostatic latent image on electrostatic latent image carrier using the two-component developer And an image forming apparatus having a replenishing device for replenishing the developing device with a replenishing developer,
An external additive supply carrier exists in the developing device,
The image forming apparatus, wherein the external additive supply carrier has pores, and the pores are filled with the external additive.
該補給用現像剤は、該外添剤供給キャリアを含有していることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。   2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the replenishment developer contains the external additive supply carrier. 該現像装置は、現像剤を排出する排出装置を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing device includes a discharge device that discharges the developer. 外添剤供給キャリアに充填されている外添剤は、複数種であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。   4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of types of external additives are filled in the external additive supply carrier. 5.
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