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JP5320879B2 - Toner density control method and image forming apparatus - Google Patents

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JP5320879B2
JP5320879B2 JP2008189249A JP2008189249A JP5320879B2 JP 5320879 B2 JP5320879 B2 JP 5320879B2 JP 2008189249 A JP2008189249 A JP 2008189249A JP 2008189249 A JP2008189249 A JP 2008189249A JP 5320879 B2 JP5320879 B2 JP 5320879B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner concentration control method by which toner concentration is always controlled at an appropriate value over a long term, without making the toner yield deteriorate, even when the target value of the toner concentration is changed, and the toner concentration in a developing means is required to be low in an image forming apparatus equipped with a two-component developing type developing means. <P>SOLUTION: In the toner concentration control method, the output value Vt of a toner concentration detection means (S1) for detecting the toner concentration in the two-component developing type developing means (Y2) is compared with a control target value Vtref, and toner is supplied, according to the difference between them, when the toner concentration corresponding to the control target value Vtref lowers and the toner concentration in the developing means is higher than the toner concentration, showing the control target value as a result obtained by comparing the output value of the toner concentration detection means with the control target value, the toner is collected from the developer carried on a developer carrier (Y21), after passing through a developing area by a toner-collecting mechanism (Yb). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、より詳しくは、トナーとキャリアからなる2成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置において、トナー回収機構を用いてトナー濃度を制御するトナー濃度制御方法に関するものである。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, and a composite machine of these, and more specifically, in an image forming apparatus provided with a developing unit of a two-component developing system composed of a toner and a carrier. The present invention relates to a toner concentration control method for controlling toner concentration using a toner recovery mechanism.

近年の複写機、レーザプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては高画質を求められると同時に、高耐久性、高安定も望まれている。つまり、使用環境の変化(連続画像出力、間欠画像出力などの使用状況の変化を含む)による画質の変化を小さくし、経時においても、常に安定した画像形成が可能な画像形成装置が要望されている。従来、非磁性トナーと磁性キャリアからなる2成分現像剤を現像ローラ上に担持し、この現像ローラの回転に伴い現像領域に現像剤が搬送され、現像領域に近づくにつれて内包される磁極の磁力線に沿いながら、現像剤中の多数の磁性キャリアがトナーを伴って集合し、磁気ブラシを形成し、感光体ドラムと対向する現像領域において現像ローラに現像バイアスを印加することにより、現像ローラ上のトナーを感光体ドラム上の静電潜像に転移させて現像する2成分現像方式の現像手段が広く知られている。   In recent electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines and laser printers, high image quality is required, and at the same time, high durability and high stability are also desired. In other words, there is a demand for an image forming apparatus that can reduce image quality changes due to changes in usage environment (including changes in usage status such as continuous image output and intermittent image output) and can always stably form images even over time. Yes. Conventionally, a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier is carried on a developing roller, and the developer is transported to the developing area as the developing roller rotates, and the magnetic field lines of the magnetic poles contained therein approach the developing area. Along the track, a large number of magnetic carriers in the developer gather together with the toner to form a magnetic brush, and a developing bias is applied to the developing roller in the developing region facing the photosensitive drum, whereby the toner on the developing roller 2. Description of the Related Art Two-component developing type developing means for transferring a toner to an electrostatic latent image on a photosensitive drum for development is widely known.

このような2成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置においては、1成分現像方式と異なり、トナーとキャリアの重量比、即ち、トナー濃度を精度よく制御することが、安定性を向上させる上で非常に重要である。例えば、トナー濃度が高すぎると、画像に地肌汚れの発生や、細部解像力の低下が生じ、トナー濃度が低くなれば、ベタ画像部の濃度不足や、キャリア付着が発生するといった不具合が生じる。そのため、画像形成装置の使用環境や使用状況に応じてトナー補給量を制御し、現像剤の中のトナー濃度を常に適正範囲に調整する必要がある。   In an image forming apparatus equipped with such a two-component development system, unlike the one-component development system, controlling the weight ratio of the toner and the carrier, that is, the toner density with high accuracy improves the stability. Is very important above. For example, if the toner concentration is too high, background stains may occur on the image and the detail resolution may be reduced. If the toner concentration is low, problems such as insufficient density in the solid image portion and carrier adhesion may occur. For this reason, it is necessary to control the toner replenishment amount according to the use environment and use situation of the image forming apparatus, and to always adjust the toner concentration in the developer to an appropriate range.

このようなトナー濃度の制御は、一般的には、トナー濃度検出手段の出力値:Vtとトナー濃度の制御目標値:Vtrefとを比較し、その差分に応じてトナー補給量を所定の演算式から算出し、トナー補給手段により現像手段にトナー補給を行うことによりなされている。このトナー濃度検出手段としては、透磁率センサを用いたものが一般的であり、透磁率センサ方式は、トナー濃度が変化することによる現像剤の透磁率変化をトナー濃度変化に換算することによりトナー濃度を検出するものである。   In general, the toner density control is performed by comparing the output value Vt of the toner density detection means with the control target value Vtref of the toner density and determining the toner replenishment amount according to the difference. And the toner is replenished to the developing means by the toner replenishing means. As this toner concentration detecting means, a device using a magnetic permeability sensor is generally used, and the magnetic permeability sensor system converts the change in the magnetic permeability of the developer due to the change in the toner concentration into a change in the toner concentration. The concentration is detected.

他のトナー濃度検知手段としては、光学センサを用いたものがある。この光学センサ方式は、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上に基準となる濃度の異なるベタ画像からなるパッチパターンを作成し、このパッチパターンにLEDなどからレーザ光を照射して、その反射光をフォトダイオードやフォトトランジスタなどの光学センサ(正反射光を計測するタイプと乱反射光を計測するタイプとがある。)で読み取り、その結果に基づいてトナー濃度(トナー付着量)を検知するものである。   As another toner density detecting means, there is one using an optical sensor. This optical sensor method creates a patch pattern consisting of solid images with different densities on an image carrier such as a photosensitive drum or an intermediate transfer belt, and irradiates the patch pattern with laser light from an LED or the like. The reflected light is read with an optical sensor such as a photodiode or phototransistor (the type that measures specularly reflected light and the type that measures irregularly reflected light), and the toner density (toner adhesion amount) is detected based on the result. To do.

また、これら2つの方式を組み合わせて、印刷中の転写紙間(前回の作像終了から今回作像開始の間の時間、又は距離)において、所定の制御時間毎に像担持体上にパッチパターンを作成し、このパッチパターンの光学センサによる検出濃度をフィードバックして現像手段内のトナー濃度制御目標値:Vtrefを変更・設定し、透磁率センサによる測定誤差の影響を軽減したトナー濃度制御方法も知られている。例えば、特許文献1及び特許文献2には、非画像部にパッチパターンを作成し、この作成したパッチパターンの濃度を光学センサなどのパターン濃度センサで読み取って、読み取ったパッチパターンの濃度に応じて、現像手段内のトナー濃度を検知する透磁率センサなどのトナー濃度センサにおけるトナー濃度制御目標値:Vtrefを変更することにより、ユーザ及びサービススタッフの判断や経時的な感光体ドラムの電位変動に応じたトナー濃度の制御が可能なトナー濃度制御装置及び画像形成装置が開示されている。   In addition, by combining these two methods, a patch pattern is formed on the image carrier at every predetermined control time between the transfer sheets being printed (the time or distance between the end of the previous image formation and the start of the current image formation). A toner density control method that reduces the influence of the measurement error by the magnetic permeability sensor by changing and setting the toner density control target value: Vtref in the developing means by feeding back the detected density of the patch pattern by the optical sensor. Are known. For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, a patch pattern is created in a non-image portion, the density of the created patch pattern is read by a pattern density sensor such as an optical sensor, and the density of the read patch pattern is determined. By changing the toner density control target value: Vtref in a toner density sensor such as a magnetic permeability sensor that detects the toner density in the developing means, it is possible to respond to the judgment of the user and service staff and the potential fluctuation of the photosensitive drum over time. In addition, a toner density control device and an image forming apparatus capable of controlling the toner density are disclosed.

このような特許文献1及び2に記載のトナー濃度制御装置及び画像形成装置を初めとする前記トナー濃度制御方法によれば、実際に出力した画像の濃度に応じて、画像濃度を安定化するためのトナー濃度目標値を与えることは出来るものの、実際にトナー濃度を調節する手段としては、トナー濃度を上げる際にはトナーを補給すればよいが、トナー濃度を下げる際には、トナーを現像手段から吐き出す必要があり、トナーイールド(トナーの歩留まり、生産性)を悪化させてしまうという問題がある。また、トナーイールドを考慮して現像手段からトナーを排出しない構成とすると、トナー濃度を目標値に速やかに安定化することができないという問題がある。つまり、トナーイールドの改善と現像剤の帯電状態の変化等の使用状況に応じた適正画像濃度の維持という2つの課題を同時に解決することはできなかった。   According to the toner density control method including the toner density control apparatus and the image forming apparatus described in Patent Documents 1 and 2, the image density is stabilized according to the density of the actually output image. Although the toner density target value can be provided, as a means for actually adjusting the toner density, the toner may be replenished when the toner density is raised, but when the toner density is lowered, the toner is developed. Therefore, there is a problem that toner yield (toner yield, productivity) is deteriorated. Further, if the toner is not discharged from the developing unit in consideration of the toner yield, there is a problem that the toner density cannot be quickly stabilized to the target value. In other words, the two problems of improving the toner yield and maintaining the appropriate image density according to the usage situation such as the change in the charged state of the developer cannot be solved simultaneously.

特開昭57−136667号公報JP-A-57-136667 特開平2−34877号公報JP-A-2-34877

そこで、本発明は、前記従来技術の問題点を解決するべく、2成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置おいて、トナー濃度の目標値が変更され、現像手段内のトナー濃度を下げる必要が生じた場合であってもトナーイールドを悪化させず、且つ、長期に亘って常にトナー濃度を適正値に制御することのできるトナー濃度制御方法、及びそのトナー濃度制御方法によりトナー濃度が制御可能な画像形成装置を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention reduces the toner density in the developing means by changing the target value of the toner density in the image forming apparatus provided with the developing means of the two-component developing system. A toner concentration control method capable of controlling the toner concentration to an appropriate value for a long period of time without deteriorating the toner yield even when necessary, and the toner concentration controlled by the toner concentration control method An object is to provide a possible image forming apparatus.

前記課題を解決するために、請求項に記載の発明は、2成分現像剤方式の現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段の出力値と、その制御目標値とを比較し、その差分に応じてトナーを補給するトナー濃度制御方法において、前記制御目標値と対応するトナー濃度が下がり、且つ、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より高くなった場合には、現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構により現像領域通過後の現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、回収トナーの空を検知する空検知センサで空を検知した時を除き、ニュートナーの供給に優先して前記トナー回収機構により回収した回収トナーを供給することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 compares the output value of the toner density detecting means for detecting the toner density in the developing means of the two-component developer system with its control target value, In the toner density control method for replenishing toner according to the difference, the toner density corresponding to the control target value decreases, and the output value of the toner density detection means is compared with the control target value to compare the control target value. When the toner concentration of the toner becomes higher than the toner concentration of the control target value, it is carried on the developer carrying member after passing through the development region by a toner collecting mechanism for collecting toner from the developer carried on the developer carrying member. The toner is collected from the developer, and the output value of the toner density detecting means is compared with the control target value. If the toner density in the developing means is lower than the toner density of the control target value , the collected toner is collected. The collected toner collected by the toner collecting mechanism is supplied in preference to the supply of new toner, except when the sky is detected by an empty detection sensor for detecting the empty of the toner.

請求項に記載の発明は、表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で前記潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤に含まれるトナーにより前記静電潜像を現像する2成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを前記現像手段に供給するニュートナー供給手段と、が備えられた画像形成装置において、前記現像手段には、現像領域通過後も前記現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構と、前記ニュートナー供給手段のニュートナー供給動作とは別に前記トナー回収機構により回収された回収トナーを現像剤担持体へ供給可能な回収トナー供給手段と、現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、回収トナーの空を検知する空検知センサと、が設けられており、前記現像手段内のトナー濃度の制御目標として設定されたトナー濃度が下がり、前記トナー濃度検知手段の出力値から判断して前記現像手段内のトナー濃度が制御目標のトナー濃度より高くなった場合には、前記トナー回収機構によりトナーを回収して前記現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を制御目標に近づけ、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、前記空検知センサで空を検知した時を除き、前記ニュートナー供給手段のニュートナーの供給に優先して前記回収トナー供給手段により回収トナーを供給することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a latent image carrying member carrying an electrostatic latent image on a surface, and a latent image carrying member in a developing region carrying a developer containing toner and a carrier and facing the latent image carrying member. A developer carrying member for supplying toner to the body, developing means of a two-component developing system for developing the electrostatic latent image with toner contained in the developer, and new toner for supplying new toner to the developing means In the image forming apparatus provided with the supply unit, the developing unit includes a toner collecting mechanism for collecting toner from the developer carried on the developer carrying member even after passing through the developing region, and the new toner supply unit. In addition to the new toner supply operation, the recovered toner supply means capable of supplying the toner collected by the toner recovery mechanism to the developer carrying member, and the toner concentration detection means for detecting the toner density in the development means, An empty detection sensor for detecting the empty of the collected toner, and the toner density set as a toner density control target in the developing means decreases, and the determination is made based on the output value of the toner density detecting means When the toner concentration in the developing means becomes higher than the control target toner concentration, the toner concentration of the developer recovered by the toner recovery mechanism and supplied to the developer carrier is brought close to the control target, If the toner density in the developing means by comparing the output value and the control target value of the toner concentration detection means is lower than the toner concentration of the control target value, except when it is detected air by the air detection sensor, The recovered toner is supplied by the recovered toner supply means in preference to the supply of new toner by the new toner supply means .

この発明は、前記のようであって、請求項に記載の発明によれば、2成分現像剤方式の現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段の出力値と、その制御目標値とを比較し、その差分に応じてトナーを補給するトナー濃度制御方法において、前記制御目標値と対応するトナー濃度が下がり、且つ、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より高くなった場合には、現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構により現像領域通過後の現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、回収トナーの空を検知する空検知センサで空を検知した時を除き、ニュートナーの供給に優先して前記トナー回収機構により回収した回収トナーを供給するので、トナー濃度の制御目標値を変更して、現像手段内のトナー濃度を下げる必要が生じた場合であっても、トナーイールドを悪化させずに長期に亘って常にトナー濃度を適正値に制御することができる。つまり、例えば、高画像率の同一画像が連続出力されて同一色のトナーがどんどん使用され続ければ、そのトナー色の現像手段内の現像剤があまり帯電されずに現像に使用されてしまうが、このような状況下では、通常時に比べてトナーが静電潜像に転移し易くなるため、現像担持体から供給される現像剤のトナー濃度を下げる必要がある。このような場合、従来技術では、トナーを現像手段から排出・廃棄していたのでトナーイールド悪化の一因となっていたが、本発明では、トナー回収機構により一時的にトナーのみを隔離することができると共に、この回収した回収トナーは必要に応じて再供給可能なので、トナーイールドを改善することができる。その上、速やかにトナーを回収して現像剤担持体に供給する現像剤を適正なトナー濃度に下げることができ、常にトナー濃度を適正値に制御することが可能である。
また、前記効果に加え、トナー補給が必要な場合には、回収トナーを優先的に現像に使用することができる。即ち、劣化の進んだトナーを優先的に使用することができる。このため、トナー劣化による転写時の転写効率の低下や現像ローラでの汲み上げ量の低下等を引き起こし、出力画像の画像濃度を一定に保つことができなくなるといった問題を防止することができる。
The present invention is as described above. According to the first aspect of the present invention, the output value of the toner density detecting means for detecting the toner density in the developing means of the two-component developer system, and the control target value thereof. In the toner density control method for replenishing toner according to the difference, the toner density corresponding to the control target value decreases, and the output value of the toner density detection means is compared with the control target value. Then, when the toner concentration in the developing means becomes higher than the toner concentration of the control target value, the developer after passing through the development region by the toner recovery mechanism that recovers the toner from the developer carried on the developer carrier. When toner is collected from the developer carried on the carrier and the output value of the toner density detecting means is compared with the control target value, and the toner density in the developing means is lower than the toner density of the control target value In this case, the collected toner collected by the toner collecting mechanism is supplied prior to the supply of new toner except when the empty detection sensor for detecting the empty of the collected toner is detected. Even if it is necessary to lower the toner density in the developing unit by changing the toner density, the toner density can always be controlled to an appropriate value over a long period without deteriorating the toner yield. That is, for example, if the same image with a high image rate is continuously output and the toner of the same color continues to be used, the developer in the developing unit of the toner color is used for development without being charged so much. Under such circumstances, the toner is more easily transferred to the electrostatic latent image as compared with the normal case, so that it is necessary to reduce the toner concentration of the developer supplied from the developing carrier. In such a case, in the prior art, the toner is discharged / discarded from the developing means, which contributes to the deterioration of the toner yield. In the present invention, only the toner is temporarily isolated by the toner recovery mechanism. In addition, since the collected toner that has been collected can be re-supplied as necessary, the toner yield can be improved. In addition, the developer that quickly collects the toner and supplies it to the developer carrying member can be lowered to an appropriate toner concentration, and the toner concentration can always be controlled to an appropriate value.
In addition to the above effects, the collected toner can be preferentially used for development when toner replenishment is required. That is, the toner having deteriorated can be used preferentially. For this reason, it is possible to prevent problems such as a decrease in transfer efficiency during transfer due to toner deterioration, a decrease in the amount of pumping by the developing roller, and the like, and the image density of the output image cannot be kept constant.

請求項に記載の発明によれば、表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で前記潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤に含まれるトナーにより前記静電潜像を現像する2成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを前記現像手段に供給するニュートナー供給手段と、が備えられた画像形成装置において、前記現像手段には、現像領域通過後も前記現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構と、前記ニュートナー供給手段のニュートナー供給動作とは別に前記トナー回収機構により回収された回収トナーを現像剤担持体へ供給可能な回収トナー供給手段と、現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、回収トナーの空を検知する空検知センサと、が設けられており、前記現像手段内のトナー濃度の制御目標として設定されたトナー濃度が下がり、前記トナー濃度検知手段の出力値から判断して前記現像手段内のトナー濃度が制御目標のトナー濃度より高くなった場合には、前記トナー回収機構によりトナーを回収して前記現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を制御目標に近づけ、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、前記空検知センサで空を検知した時を除き、前記ニュートナー供給手段のニュートナーの供給に優先して前記回収トナー供給手段により回収トナーを供給するので、つまり、現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を下げる必要が生じた場合であっても、トナー回収機構により現像領域通過後も現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収することで、現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を速やかに制御目標に近づけることができ、トナーイールドを悪化させずに、長期に亘って常にトナー濃度を適正値に制御することができる。
また、前記効果に加え、トナー補給が必要な場合には、回収トナーを優先的に現像に使用することができる。即ち、劣化の進んだトナーを優先的に使用することができる。このため、トナー劣化による転写時の転写効率の低下や現像ローラでの汲み上げ量の低下等を引き起こし、出力画像の画像濃度を一定に保つことができなくなるといった問題を防止することができる。
According to the second aspect of the present invention, the latent image carrier that carries the electrostatic latent image on the surface, and the latent image carrier in the development region that is in close proximity to the latent image carrier and carrying the developer containing toner and carrier. A developer carrying member for supplying toner to the image carrier, a developing unit of a two-component developing system that develops the electrostatic latent image with the toner contained in the developer, and a new toner is supplied to the developing unit In the image forming apparatus provided with a new toner supply means, the developing means includes a toner recovery mechanism for recovering toner from the developer carried on the developer carrying member even after passing through the development area, and the new toner Separately from the new toner supply operation of the supply means, the recovered toner supply means capable of supplying the toner collected by the toner recovery mechanism to the developer carrying member, and the toner density detection for detecting the toner density in the developing means And an empty detection sensor for detecting the empty of the collected toner, and the toner density set as a toner density control target in the developing means is lowered and is determined from the output value of the toner density detecting means. When the toner density in the developing unit becomes higher than the control target toner density, the toner density of the developer that is collected by the toner collecting mechanism and supplied to the developer carrier is set as the control target. close, if by comparing the output value and the control target value of the toner concentration detecting means the toner density in the developing unit lower than the toner concentration of the control target value, upon detecting an empty in the air detection sensor except, so to supply the collected toner by the collected toner supplying means in preference to the supply of new toner in the new toner supply means, that is, the developer supplied to the developer carrying member Even when it is necessary to lower the toner concentration, the developer supplied to the developer carrying member by collecting the toner from the developer carried on the developer carrying member even after passing through the developing region by the toner collecting mechanism. The toner density can be quickly brought close to the control target, and the toner density can always be controlled to an appropriate value over a long period without deteriorating the toner yield.
In addition to the above effects, the collected toner can be preferentially used for development when toner replenishment is required. That is, the toner having deteriorated can be used preferentially. For this reason, it is possible to prevent problems such as a decrease in transfer efficiency during transfer due to toner deterioration, a decrease in the amount of pumping by the developing roller, and the like, and the image density of the output image cannot be kept constant.

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す構成説明図である。図中の符号1は、本発明の画像形成装置の一実施の形態として例示する4連タンデム型の中間転写方式のカラープリンタであり、このカラープリンタ1は、主に、図示しない略筐体状の装置本体と、その装置本体の内側の略中央に配置された書き込み手段2と、この書き込み手段2の上方に配置された画像形成部3と、この画像形成部3の上方に配置された転写部4と、この転写部4の上方であって装置本体の略最上部に配置されたニュートナー収容部5と、このニュートナー収容部5の脇であって装置本体最上部の一側端に配置された定着部6などから構成されている。この他、カラープリンタ1には、装置本体の下部に配置され、所定の大きさの転写材を収容し、装置本体の制御手段の指令により給紙する図示しない給紙部と、定着部6で画像が定着された転写材を排出してスタックする図示しない排紙部なども備えられているが、既知のものなので詳細な説明は省略する。なお、図中の符号7は、給紙部から搬送されてきた転写材を後述の2次転写ニップへタイミングを調整して搬送するレジストローラ対、破線で示す符号8は、矢印方向に搬送する転写材の搬送路である。   FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in the figure denotes a four-tandem type intermediate transfer type color printer exemplified as an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. The color printer 1 is mainly formed in a substantially casing shape (not shown). The image forming unit 3, the writing unit 2 disposed substantially in the center of the apparatus main unit, the image forming unit 3 disposed above the writing unit 2, and the transfer disposed above the image forming unit 3. Part 4, a new toner storage part 5 disposed above the transfer part 4 and substantially at the top of the apparatus main body, and a side of the new toner storage part 5 at one side end of the top of the apparatus main body. The fixing unit 6 is arranged. In addition, the color printer 1 includes a sheet feeding unit (not shown) that is disposed in the lower part of the apparatus main body, accommodates a transfer material of a predetermined size, and feeds paper according to a command from a control unit of the apparatus main body, and a fixing unit 6. A paper discharge unit (not shown) that discharges and stacks the transfer material on which the image is fixed is also provided. However, since it is known, a detailed description thereof is omitted. Reference numeral 7 in the figure denotes a registration roller pair that conveys the transfer material conveyed from the paper feeding unit to a secondary transfer nip, which will be described later, and numeral 8 indicated by a broken line conveys it in the direction of the arrow. This is a transfer material conveyance path.

この書き込み手段2は、パソコンなどから入力される色分解された画像情報を基に、トナー色毎に、変調したレーザ光を照射しながら走査し、一様に帯電された後述の感光体ドラムの外周面を選択的に露光させて、照射した部分の表面電位を低下させ、感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置としての機能を有する光学ユニットである。   This writing means 2 scans a toner drum, which has been uniformly charged, by scanning while irradiating a modulated laser beam for each toner color based on color-separated image information inputted from a personal computer or the like. The optical unit has a function as an exposure device that selectively exposes the outer peripheral surface to lower the surface potential of the irradiated portion and forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum.

画像形成部3は、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの4色のトナーに対応した4つの画像形成ユニット3Y,3C,3M,3Kから主に構成されており、後述の中間転写体の移動方向Aに沿って上流側からイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの順に並べて配置されている。この画像形成ユニット3Y,3C,3M,3Kには、それぞれ潜像担持体である感光体ドラムY,C,M,Kが備えられ、その感光体ドラムY,C,M,Kの廻りには、各感光体ドラムの外周面に帯電処理を施し、一様に帯電させる帯電手段Y1,C1,M1,K1と、各感光体ドラムY,C,M,K上に書き込み手段2で形成した静電潜像をそれぞれの色のトナーで単色のトナー像に可視像化する現像手段Y2,C2,M2,K2と、感光体ドラムY,C,M,Kの外周面に転写後も残留する転写残トナーをクリーニングして回収するクリーニング手段Y3,C3,M3,K3とが、図示しないユニットケース内に一体的に収められている。なお、画像形成ユニットの配列は、前記順番に限られるものではなく、転写条件等により適宜配列しても構わない。   The image forming unit 3 is mainly composed of four image forming units 3Y, 3C, 3M, and 3K corresponding to toners of four colors of yellow, cyan, magenta, and black. Are arranged in order of yellow, cyan, magenta, and black from the upstream side. The image forming units 3Y, 3C, 3M, and 3K are provided with photosensitive drums Y, C, M, and K, which are latent image carriers, and around the photosensitive drums Y, C, M, and K, respectively. Further, the charging means Y1, C1, M1, K1 for charging the outer peripheral surface of each photosensitive drum to uniformly charge, and the static means formed by the writing means 2 on each photosensitive drum Y, C, M, K. The developing means Y2, C2, M2, and K2 that visualize the electrostatic latent image into a single color toner image with each color toner and the outer peripheral surfaces of the photosensitive drums Y, C, M, and K remain after transfer. Cleaning means Y3, C3, M3, and K3 for cleaning and collecting the transfer residual toner are integrally stored in a unit case (not shown). Note that the arrangement of the image forming units is not limited to the above order, and may be appropriately arranged according to transfer conditions and the like.

この帯電手段Y1,C1,M1,K1は、帯電ローラY10,C10,M10,K10と、この帯電ローラをクリーニングするクリーニングローラY11,C11,M11,K11と、をそれぞれ有している。そして、帯電ローラY10,C10,M10,K10は、各ユニットケースに回転自在に軸支され、感光体ドラムの回転方向と順方向に回転しながら各感光体ドラムに当接し、その表面をマイナス又はプラスのいずれかの所定の極性に帯電するよう構成されている。   The charging units Y1, C1, M1, and K1 have charging rollers Y10, C10, M10, and K10, and cleaning rollers Y11, C11, M11, and K11 that clean the charging rollers, respectively. The charging rollers Y10, C10, M10, and K10 are rotatably supported by the respective unit cases, abut against the respective photosensitive drums while rotating in the forward direction and the rotational direction of the photosensitive drums, and the surface thereof is negative or It is configured to be charged to a predetermined positive polarity.

クリーニング手段Y3,C3,M3,K3は、各感光体ドラムに接離可能に構成され、転写後も各感光体ドラムに付着・残留する転写残トナーを掻き取って回収するクリーニング部材であるクリーニングブレードY30,C30,M30,K30と、このクリーニングブレードY30,C30,M30,K30で各感光体ドラムから回収した転写残トナー(以下、回収トナーという)を収容するスペースである回収トナー収容部Y31,C31,M31,K31と、この回収トナー収容部Y31,C31,M31,K31に溜まった回収トナーを図示しない廃トナー収容部へ搬送する搬送手段である搬送スクリューY32,C32,M32,K32と、から主に構成されている。なお、現像手段Y2,C2,M2,K2は、後で詳述する。   The cleaning units Y3, C3, M3, and K3 are configured to be able to come into contact with and separate from each photosensitive drum, and are cleaning blades that are cleaning members that scrape and collect transfer residual toner that adheres to and remains on each photosensitive drum even after transfer. Y30, C30, M30, K30, and recovered toner storage portions Y31, C31, which are spaces for storing transfer residual toner (hereinafter referred to as recovered toner) recovered from the respective photosensitive drums by the cleaning blades Y30, C30, M30, K30. , M31, K31 and conveying screws Y32, C32, M32, K32, which are conveying means for conveying the collected toner accumulated in the collected toner storage portions Y31, C31, M31, K31 to a waste toner storage portion (not shown). It is configured. The developing units Y2, C2, M2, and K2 will be described in detail later.

転写部4は、中間転写体として弾性樹脂製の無端状ベルトからなる中間転写ベルト40と、この中間転写ベルト40を支持・張架する4つの支持ローラ41,42,43,44と、4つの感光体ドラムY,C,M,Kとそれぞれ中間転写ベルト40を挟んで対向する4つの1次転写ローラ45Y,45C,45M,45Kと、から主に構成されている。この支持ローラ41は、図示しない駆動手段に接続された駆動ローラとなっており、この支持ローラ41と中間転写ベルト40を挟んで対向する位置に、2次転写ローラ46が設けられている。また、転写(2次転写)後も中間転写ベルト40上に残留する転写残トナー(プロセスコントロール過程で形成されるパッチパターンを含む)を除去・回収するクリーニングユニット47が、支持ローラ42の近傍に設けられている。   The transfer unit 4 includes an intermediate transfer belt 40 formed of an endless belt made of an elastic resin as an intermediate transfer member, four support rollers 41, 42, 43, 44 that support and stretch the intermediate transfer belt 40, and four It is mainly composed of four primary transfer rollers 45Y, 45C, 45M, and 45K that face the photosensitive drums Y, C, M, and K across the intermediate transfer belt 40, respectively. The support roller 41 is a drive roller connected to a drive unit (not shown), and a secondary transfer roller 46 is provided at a position facing the support roller 41 with the intermediate transfer belt 40 interposed therebetween. A cleaning unit 47 that removes and collects transfer residual toner (including patch patterns formed in the process control process) remaining on the intermediate transfer belt 40 after transfer (secondary transfer) is provided in the vicinity of the support roller 42. Is provided.

これらの各1次転写ローラ45Y,45C,45M,45Kは、空隙放電による不具合を考慮し、各感光体ドラムY,C,M,Kと中間転写ベルト40を挟んで当接する正対位置から中間転写ベルト40の搬送方向下流側(図中の矢印方向)に少しずらした位置に配置された接触方式の転写バイアス(転写電圧)印加手段であり、図示しないバイアス電源に接続され、中間転写ベルト40の裏面(内周面)から1次転写バイアスを印加するよう構成されている。   Each of these primary transfer rollers 45Y, 45C, 45M, 45K takes into account defects due to gap discharge, and is in the middle from the directly facing position where the photosensitive drums Y, C, M, K are in contact with the intermediate transfer belt 40 therebetween. This is a contact-type transfer bias (transfer voltage) applying means arranged at a position slightly shifted downstream in the transport direction of the transfer belt 40 (in the direction of the arrow in the figure), and is connected to a bias power source (not shown). The primary transfer bias is applied from the back surface (inner peripheral surface).

2次転写ローラ46は、図示しない付勢手段により駆動ローラ41の外周において中間転写ベルト40に圧接され、2次転写ニップを形成するよう構成されており、駆動ローラ41が、図示しないバイアス電源に接続された接触方式の転写バイアス印加手段となっている。また、2次転写ローラ46が転写バイアス印加手段となっていてもよく、その場合、転写するトナー像とは逆極性の転写バイアスを印加することになる。   The secondary transfer roller 46 is configured to be pressed against the intermediate transfer belt 40 on the outer periphery of the drive roller 41 by an urging means (not shown) to form a secondary transfer nip. The drive roller 41 is connected to a bias power source (not shown). It is a connected contact-type transfer bias applying means. Further, the secondary transfer roller 46 may be a transfer bias applying unit, and in this case, a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner image to be transferred is applied.

クリーニングユニット47は、中間転写ベルト40に接離可能なクリーニングブレード47aと、掻き落としたトナーを溜めておく収容部47bなどからなり、支持ローラ42をバックアップローラとして中間転写ベルト40の外周面にクリーニングブレード47aを当接させて中間転写ベルト40上の転写残トナーを掻き取り、収容部47bに一旦収容し、搬送スクリューなどの搬送手段で図示しない廃トナー収容部へ転写残トナーを搬送するように構成されている。   The cleaning unit 47 includes a cleaning blade 47a that can be brought into and out of contact with the intermediate transfer belt 40, a housing portion 47b that stores scraped toner, and the like. The support roller 42 is used as a backup roller to clean the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 40. The transfer residual toner on the intermediate transfer belt 40 is scraped off by contacting the blade 47a, temporarily stored in the storage portion 47b, and transferred residual toner is transported to a waste toner storage portion (not shown) by transport means such as a transport screw. It is configured.

ニュートナー収容部5は、ニュートナーを収容するスペースであり、トナーの3原色であるイエロー、シアン、マゼンダとブラックの計4色のトナーに対応させて、トナーの色毎に設けられ、装置本体に脱着可能な4つのトナーカートリッジ5a,5b,5c,5dから主に構成されている。これらの配列は、特に限定されないが、本実施の形態では、図1に示すように、トナーカートリッジ5aがイエロー、トナーカートリッジ5bがシアン、トナーカートリッジ5cがマゼンダ、トナーカートリッジ5dがブラックのトナーに対応している。また、ブラックのトナーカートリッジ5dだけトナー使用頻度が多いことを考慮して大きなものにしてある。なお、トナーカートリッジについては後述する。   The new toner storage unit 5 is a space for storing new toner, and is provided for each toner color corresponding to the total four colors of yellow, cyan, magenta, and black, which are the three primary colors of the toner. It is mainly composed of four toner cartridges 5a, 5b, 5c, and 5d that are detachable from each other. Although these arrangements are not particularly limited, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the toner cartridge 5a corresponds to yellow, the toner cartridge 5b corresponds to cyan, the toner cartridge 5c corresponds to magenta, and the toner cartridge 5d corresponds to black toner. doing. In addition, the black toner cartridge 5d is made large in consideration of the frequent use of the toner. The toner cartridge will be described later.

定着部6は、転写部4で画像が転写された転写材に熱と圧力を加えて定着させるベルト方式の定着手段60を備え、樹脂などの断熱性を有する材質で装置本体内の他の部分と区画され、熱が他の部分に伝播して悪影響を及ぼすのを低減するように構成されている。この定着手段60は、図示しない発熱手段により発熱可能な無端ベルトからなる定着ベルト61と、この定着ベルト61を回転駆動させる定着ローラ62と、この定着ローラ62上で定着ベルト61に圧接する加圧ローラ63などから構成され、この加圧ローラ63は、図示しない付勢手段により付勢されて定着ローラ62上で定着ベルト61に圧接されて定着ニップを形成する。この定着ニップにおいて、搬送されてきた転写材に定着ベルト61の熱と加圧ローラ63を介して付勢手段による圧力が加えられ、転写部4の2次転写ニップで転写材に転写されたトナー像を転写材に定着するようになっている。   The fixing unit 6 includes a belt-type fixing unit 60 that fixes the transfer material on which the image is transferred by the transfer unit 4 by applying heat and pressure. The fixing unit 6 is made of a heat-insulating material such as resin and other parts in the apparatus main body. And is configured to reduce the adverse effect of heat transmitted to other parts. The fixing unit 60 includes a fixing belt 61 that is an endless belt that can generate heat by a heating unit (not shown), a fixing roller 62 that rotationally drives the fixing belt 61, and a pressure that presses the fixing belt 61 on the fixing roller 62. The pressure roller 63 is urged by an urging means (not shown) and is pressed against the fixing belt 61 on the fixing roller 62 to form a fixing nip. In this fixing nip, the toner transferred to the transfer material in the secondary transfer nip of the transfer unit 4 is applied to the transferred transfer material by the heat of the fixing belt 61 and the pressure by the urging means via the pressure roller 63. The image is fixed on the transfer material.

(画像形成動作)
次に、カラープリンタ1の画像形成動作について図1を用いて説明する。
カラー画像を形成する場合で説明すると、先ず、カラープリンタ1において画像形成動作が開始されると、各感光体ドラムY,C,M,Kが図の矢印方向に回転駆動され、このとき各帯電手段Y1,C1,M1,K1によって各感光体ドラムY,C,M,Kの外周面が所定の極性(例えば、マイナス)に均一に帯電される。次いで、その帯電面に、書き込み手段2から所定の各色に色分解された画像情報に基づいて、光変調されたレーザ光が照射され、これによって各感光体ドラムY,C,M,Kの外周面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、各現像手段Y2,C2,M2,K2によって単色のトナー像として可視像化され、各色のトナー像はそれぞれ対応する1次転写ローラ45Y,45C,45M,45Kによって1次転写バイアスが印加され中間転写ベルト40上に順次重ねられ、カラートナー像が形成される。尚、単色の画像を形成する場合には、ブラックの感光体ドラムKなど所定の単色用の感光体ドラムのみで前記動作が行われる。
(Image forming operation)
Next, the image forming operation of the color printer 1 will be described with reference to FIG.
In the case of forming a color image, first, when an image forming operation is started in the color printer 1, the photosensitive drums Y, C, M, and K are rotationally driven in the directions of the arrows in the figure. The outer peripheral surfaces of the photosensitive drums Y, C, M, and K are uniformly charged to a predetermined polarity (for example, minus) by the means Y1, C1, M1, and K1. Next, the charging surface is irradiated with laser light that is light-modulated based on the image information separated into predetermined colors from the writing means 2, whereby the outer circumference of each photosensitive drum Y, C, M, K is irradiated. An electrostatic latent image is formed on the surface. This electrostatic latent image is visualized as a single-color toner image by each developing means Y2, C2, M2, and K2, and each color toner image is converted to 1 by the corresponding primary transfer rollers 45Y, 45C, 45M, and 45K. A next transfer bias is applied and sequentially superposed on the intermediate transfer belt 40 to form a color toner image. When a single color image is formed, the above operation is performed only with a predetermined single color photosensitive drum such as the black photosensitive drum K.

一方、給紙部から搬送路8を搬送されてきた転写材がレジストローラ対7により転写のタイミングを調整されて2次転写ニップに送られる。そこで、駆動ローラ41で2次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト40上の前記フルカラーのトナー像が転写材に転写される。次に、このトナー像を担持した転写材が定着部6の定着ニップに送られ、定着手段60で熱と圧力が加えられ、転写材に担持された未定着のトナー像が転写材に定着される。このように、転写材にトナー像が定着された後、排紙部に排出されてスタックされる。また、2次転写後の中間転写ベルト40の表面に付着する転写残トナーは、プロセスコントロール用のパッチパターンの除去トナーと共にクリーニングユニット47で除去され、各感光体ドラムY,C,M,Kに転写後も付着する転写残トナーは、クリーニング手段Y3,C3,M3,K3で除去され、再度の画像形成動作に備えられる。そして、クリーニングユニット47及びクリーニング手段Y3,C3,M3,K3で除去された転写残トナーは、図示しない廃トナー収容器に運ばれ廃棄される。   On the other hand, the transfer material transported from the paper feed section along the transport path 8 is sent to the secondary transfer nip after the transfer timing is adjusted by the resist roller pair 7. Therefore, a secondary transfer bias is applied by the driving roller 41, and the full-color toner image on the intermediate transfer belt 40 is transferred to the transfer material. Next, the transfer material carrying the toner image is sent to the fixing nip of the fixing unit 6, and heat and pressure are applied by the fixing means 60, and the unfixed toner image carried on the transfer material is fixed to the transfer material. The As described above, after the toner image is fixed on the transfer material, the toner image is discharged and stacked on the paper discharge unit. Transfer residual toner adhering to the surface of the intermediate transfer belt 40 after the secondary transfer is removed by the cleaning unit 47 together with the removal toner of the patch pattern for process control, and is transferred to each of the photosensitive drums Y, C, M, and K. The transfer residual toner that adheres after the transfer is removed by the cleaning means Y3, C3, M3, and K3, and is prepared for another image forming operation. The transfer residual toner removed by the cleaning unit 47 and the cleaning units Y3, C3, M3, and K3 is carried to a waste toner container (not shown) and discarded.

(トナーカートリッジ)
次に、カラープリンタ1のニュートナー供給手段であるトナーカートリッジについて図2を用いて説明する。
図2は、本実施の形態に係るトナーカートリッジの概略構成を示す平面図である。イエロー色のトナーに対応するトナーカートリッジ5aを例に挙げて説明するが、他色のトナーに対応するトナーカートリッジ5b,5c,5dも同様な構成となっている。
トナーカートリッジ5aは、イエロー色のニュートナーを収納し、内壁に螺旋状のトナー搬送溝を有する容器本体部50aと、この容器本体部50aの一端の開口を塞ぎ、かつ容器本体部50aを回動自在に保持するキャップ部51aなどから主に構成されている。
この容器本体部50aは、キャップ部51aの一部のスリット開口から露出する容器ギア52aが一体に成型されており、画像形成装置本体からの駆動伝達を受けて回転駆動する。また、キャップ部51aには、図示しないシャッタ機構を備えた破線で示すキャップ部開口53aが設けられ、このキャップ部開口53aを通じてイエロー色のニュートナーを外部に排出することができるようになっている。
(Toner cartridge)
Next, a toner cartridge which is a new toner supply unit of the color printer 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the toner cartridge according to the present embodiment. The toner cartridge 5a corresponding to the yellow toner will be described as an example, but the toner cartridges 5b, 5c and 5d corresponding to the other color toners have the same configuration.
The toner cartridge 5a stores a yellow new toner, closes an opening of one end of the container body 50a having a spiral toner conveyance groove on the inner wall, and rotates the container body 50a. It is mainly composed of a cap portion 51a that is freely held.
The container main body 50a is integrally formed with a container gear 52a exposed from a part of the slit opening of the cap 51a, and is rotationally driven in response to drive transmission from the image forming apparatus main body. The cap portion 51a is provided with a cap portion opening 53a indicated by a broken line provided with a shutter mechanism (not shown), and yellow new toner can be discharged to the outside through the cap portion opening 53a. .

(ニュートナー補給動作)
次に、カラープリンタ1のニュートナー補給動作について図1、2を用いて説明する。
カラープリンタ1のトナーカートリッジ5a,5b,5c,5dと現像手段Y2,C2,M2,K2とは、それぞれキャップ部開口53a(53b,53c,53d)を介してニュートナー供給手段であるニュートナー補給路9a,9b,9c,9dで接続されており、トナーカートリッジに充填されたそれぞれの色のニュートナーが、ニュートナー補給路を通じてそれぞれの現像手段へ補給可能となっている。ニュートナー補給路9a,9b,9c,9dは、図示しない制御手段に接続され、それぞれ所定の制御時間あたりのON/OFF時間を制御することにより、ニュートナーの補給量を制御可能なニュートナー供給手段である補給スクリュー90aと、該補給路内にトナーが有るか無いかを検知する図示しないトナー残量検知センサと、が設けられており、図示しない制御手段のニュートナーの補給指示によりトナーカートリッジ5aの容器本体部50a及び補給スクリュー90aを回転させ、各ニュートナー補給路を通じて、所定量のニュートナーをそれぞれの現像手段へ補給する。また、カラープリンタ1では、トナー残量検知センサでニュートナー補給路内にトナーが無いことを検知した場合、対応するトナーカートリッジにトナーの補給を要求し、所定時間経過してもトナー残量検知センサでトナーが有ることを検知しなかった場合、トナーカートリッジにトナーが無いと判断する。
(New toner supply operation)
Next, a new toner replenishing operation of the color printer 1 will be described with reference to FIGS.
The toner cartridges 5a, 5b, 5c and 5d and the developing means Y2, C2, M2 and K2 of the color printer 1 are replenished with new toner which is a new toner supply means through cap opening 53a (53b, 53c and 53d). Connected by paths 9a, 9b, 9c, and 9d, each color new toner filled in the toner cartridge can be supplied to each developing means through the new toner supply path. The new toner supply paths 9a, 9b, 9c, and 9d are connected to a control means (not shown), and a new toner supply capable of controlling the amount of new toner supplied by controlling the ON / OFF time per predetermined control time. A replenishing screw 90a as a means and a toner remaining amount detecting sensor (not shown) for detecting whether or not toner is present in the replenishing path are provided. The container main body 50a and the replenishing screw 90a of 5a are rotated, and a predetermined amount of new toner is replenished to each developing means through each new toner replenishment path. Also, in the color printer 1, when the toner remaining amount detection sensor detects that there is no toner in the new toner replenishment path, the corresponding toner cartridge is requested to replenish toner, and the remaining toner amount is detected even after a predetermined time has elapsed. If the sensor does not detect the presence of toner, it is determined that there is no toner in the toner cartridge.

(現像手段)
次に、カラープリンタ1の現像手段Y2,C2,M2,K2について図3、4(a)、4(b)を用いて詳細に説明する。
図3は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像手段の概略構成を示す垂直断面図であり、図4は、図3の現像手段の概略構成を水平線で切断したときの見下げ図で示す断面図であり、(a)は、図3のa−a線断面図、(b)は、b−b線断面図である。図3に示す符号Y2は、カラープリンタ1の現像手段の一実施の形態として挙げるイエロートナー用現像手段である。また、符号Yは、前述の感光体ドラムYである。
(Development means)
Next, the developing means Y2, C2, M2, and K2 of the color printer 1 will be described in detail with reference to FIGS. 3, 4 (a), and 4 (b).
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of the developing unit of the image forming apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 is a perspective view when the schematic configuration of the developing unit of FIG. 3 is cut along a horizontal line. It is sectional drawing, (a) is the sectional view on the aa line of FIG. 3, (b) is sectional drawing on the bb line. Reference numeral Y2 shown in FIG. 3 is a yellow toner developing unit which is cited as an embodiment of the developing unit of the color printer 1. Reference numeral Y denotes the above-described photosensitive drum Y.

この現像手段Y2は、乾式2成分現像方式の2軸搬送タイプの現像手段であり、現像手段Y2全体のハウジングである、トナーと磁性キャリアからなる2成分現像剤を収容する現像ケースY20を備え、この現像ケースY20には、感光体ドラムYと平行に現像ケースY20に回動自在に軸支され、図3中の現像領域の最近接位置において感光体ドラムYから所定距離(本実施の形態では、0.2〜0.4mm程度)離間するよう配置された現像ローラY21が備えられている。この現像ローラY21は、アルミニウム等の非磁性体からなる円筒形の外周面に図示しない凸凹が形成されたスリーブと、このスリーブ内に嵌着された複数の磁極が着磁されたマグネットローラからなり、バイアス電源に接続され、スリーブ表面に担持された2成分現像剤中のトナーを像担持体側に移動させる現像バイアスが印加可能となっている。   The developing unit Y2 is a dry two-component developing type biaxial transport type developing unit, and includes a developing case Y20 that is a housing of the entire developing unit Y2 and contains a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier. The developing case Y20 is pivotally supported by the developing case Y20 in parallel with the photosensitive drum Y, and is a predetermined distance from the photosensitive drum Y at the closest position of the developing region in FIG. , About 0.2 to 0.4 mm), a developing roller Y21 is provided. The developing roller Y21 is composed of a sleeve having a cylindrical outer peripheral surface made of a non-magnetic material such as aluminum, and a magnet roller in which a plurality of magnetic poles fitted in the sleeve are magnetized. A developing bias that is connected to a bias power source and moves toner in the two-component developer carried on the sleeve surface to the image carrier side can be applied.

そして、現像ケースY20には、ニュートナー供給手段によりニュートナーが供給されてくる破線で示すニュートナー供給口10aと、このニュートナー供給口10aを介して供給されたニュートナーを現像ローラY21の軸方向に沿って供給する現像剤供給路Yaとが設けられている。つまり、前述のトナーカートリッジ5aからニュートナー補給路9aを通じてイエロー色のニュートナーが現像剤供給路Yaに供給され、現像剤供給路Yaにおいて、このニュートナーと現像ケースY20に収容されている磁性キャリアとを撹拌しながら帯電させて現像ローラY21へ搬送するようになっている。また、この現像剤供給路Yaには、現像ローラY21と平行に回動自在に軸支され、現像剤を撹拌しながら帯電させ、互いに逆方向に搬送して現像剤を循環すると共に、現像ローラY21に現像剤を供給する撹拌搬送手段である2つの撹拌スクリューY22,Y23が設けられている。なお、本実施の形態では、現像ローラY21は、外径がφ18mmであり、ローラ長が326mm(現像剤が存在する範囲は303mm)、回転数が315rpmである。また撹拌スクリューY22、23は、いずれもそのピッチが20mm、スクリュー羽根径がφ14(軸径φ6)、スクリュー範囲長さが330mm、回転数350rpmである。   In the developing case Y20, a new toner supply port 10a indicated by a broken line to which new toner is supplied by the new toner supply means, and the new toner supplied through the new toner supply port 10a are fed to the shaft of the developing roller Y21. There is provided a developer supply path Ya for supplying along the direction. That is, yellow new toner is supplied from the toner cartridge 5a to the developer supply path Ya through the new toner supply path 9a, and the new carrier and the magnetic carrier accommodated in the developing case Y20 in the developer supply path Ya. Are charged with stirring and conveyed to the developing roller Y21. The developer supply path Ya is rotatably supported in parallel with the developing roller Y21, charged while stirring the developer, transported in opposite directions to circulate the developer, and the developing roller. Two stirring screws Y22 and Y23, which are stirring and conveying means for supplying the developer to Y21, are provided. In the present embodiment, the developing roller Y21 has an outer diameter of φ18 mm, a roller length of 326 mm (the range where the developer is present is 303 mm), and a rotation speed of 315 rpm. The stirring screws Y22 and Y23 each have a pitch of 20 mm, a screw blade diameter of φ14 (shaft diameter φ6), a screw range length of 330 mm, and a rotational speed of 350 rpm.

また、現像剤供給路Yaには、底部付近にトナー濃度検知手段として透磁率センサからなるトナー濃度センサS1が設けられ、このトナー濃度センサS1の出力値:Vtと、その制御目標値:Vtrefとを図示しない制御手段により比較し、その差分に応じてトナー補給量を所定の演算式に従って算出し、ニュートナー供給手段により現像手段にニュートナー、又は後述の回収トナー供給手段により回収トナーの供給を行うようになっている。   Further, the developer supply path Ya is provided with a toner concentration sensor S1 including a magnetic permeability sensor as a toner concentration detecting means near the bottom, and an output value of the toner concentration sensor S1: Vt and a control target value: Vtref. The toner replenishment amount is calculated according to a predetermined arithmetic expression according to the difference, and the new toner is supplied to the developing unit by the new toner supply unit or the recovered toner is supplied by the recovery toner supply unit described later. To do.

その他、現像ケースY20には、現像ローラY21に向けて所定間隔離間するよう突設され、現像ローラY21に担持される現像剤の厚みを規制する規制部材であるアルミ製のドクターブレードY24が設けられ、現像領域通過後も現像ローラY21に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構Ybと、回収トナー供給手段として現像剤供給路Yaから区画されてこのトナー回収機構Ybで回収されたトナーを前記ニュートナー供給口10a付近まで搬送する回収トナー搬送路Ycも設けられている。なお、図4(a)に示すように、この回収トナー搬送路Ycの搬送方向最上流側の底面であって、ニュートナー供給口10aの下方には、現像剤供給路Yaと回収トナー搬送路Ycとを連通するニュートナー落下口10a’が設けられ、このニュートナー落下口10a’を介して、ニュートナー補給路9aで搬送されて来たニュートナーが、現像剤供給路Yaへ補給されるようになっている。   In addition, the developing case Y20 is provided with an aluminum doctor blade Y24 that projects from the developing roller Y21 so as to be spaced apart by a predetermined distance and is a regulating member that regulates the thickness of the developer carried on the developing roller Y21. The toner recovery mechanism Yb that recovers the toner from the developer carried on the developing roller Y21 even after passing through the development area, and the toner that is separated from the developer supply path Ya as the recovery toner supply means and is recovered by the toner recovery mechanism Yb A recovered toner transport path Yc for transporting the toner to the vicinity of the new toner supply port 10a is also provided. As shown in FIG. 4A, the developer supply path Ya and the recovered toner transport path are located on the bottom surface of the recovered toner transport path Yc on the most upstream side in the transport direction and below the new toner supply port 10a. A new toner drop opening 10a ′ communicating with Yc is provided, and the new toner conveyed in the new toner supply path 9a is supplied to the developer supply path Ya through the new toner drop opening 10a ′. It is like that.

このトナー回収機構Ybは、バイアス電源に接続されて電圧が印加可能なトナー回収ローラY25と、このトナー回収ローラY25の外周面に当接し、トナー回収ローラY25が担持するトナーを掻き取るトナー回収部材である回収ブレードY26と、から構成されている。このトナー回収機構Ybのトナー回収動作の制御は、画像形成装置本体の制御手段であるCPUの指令により、トナー回収ローラY25の駆動ギア列の中に設けられたソレノイド式のクラッチCL1をON又はOFFして、駆動手段であるモータMからの駆動をトナー回収ローラY25へ伝達したり又は切断したりすることにより、トナー回収ローラY25の回転を制御することで行う。   The toner recovery mechanism Yb is connected to a bias power source and can apply a voltage to a toner recovery roller Y25, and a toner recovery member that contacts the outer peripheral surface of the toner recovery roller Y25 and scrapes off the toner carried by the toner recovery roller Y25. And a recovery blade Y26. The toner recovery operation of the toner recovery mechanism Yb is controlled by turning on or off the solenoid clutch CL1 provided in the drive gear train of the toner recovery roller Y25 according to a command from a CPU that is a control unit of the image forming apparatus main body. Then, the rotation of the toner collecting roller Y25 is controlled by transmitting or cutting the driving from the motor M as the driving means to the toner collecting roller Y25.

このトナー回収ローラY25は、マグネットローラを含む現像ローラY21の近傍に設置され、現像ローラY21に担持される磁性キャリアと接触するため、非磁性材料(例えば、アルミ管や非磁性のステンレスローラ)から構成することが好ましい。何故なら、現像ローラ21の磁束密度に影響されてキャリアを回収してしまうことを防止し、静電的にトナーを主に吸着させるためである。また、トナー回収ローラY25と現像ローラY21との設置間隔は、現像ローラY21と感光体ドラムYとの間隔(本実施の形態では、0.2〜0.4mm程度)と同等にするとよい。なお、本実施の形態では、トナー回収ローラY25は、径がφ16、ローラ長が336mm、材質がアルミ製の中空管であり、その両端には回転軸が圧入され、現像ケースY20に回転数100rpmで回転可能に軸支されている。   The toner collecting roller Y25 is installed in the vicinity of the developing roller Y21 including a magnet roller, and is in contact with a magnetic carrier carried on the developing roller Y21. Therefore, the toner collecting roller Y25 is made of a nonmagnetic material (for example, an aluminum tube or a nonmagnetic stainless roller). It is preferable to configure. This is because the carrier is prevented from being collected by being influenced by the magnetic flux density of the developing roller 21 and the toner is mainly adsorbed electrostatically. Further, the installation interval between the toner recovery roller Y25 and the developing roller Y21 is preferably equal to the interval between the developing roller Y21 and the photosensitive drum Y (in this embodiment, about 0.2 to 0.4 mm). In the present embodiment, the toner collection roller Y25 is a hollow tube having a diameter of φ16, a roller length of 336 mm, and a material made of aluminum. The shaft is rotatably supported at 100 rpm.

本実施の形態では回収ブレードY26は、ポリウレタンゴムからなり、厚さが1.8mmで、突き出し長さが7.6mm、当接圧が0.2(N/cm)である。また、トナー回収動作の制御は、前述のトナー回収ローラY25の回転/不回転制御の代わりに回収ブレードY26の接離動作によって行ってもよい。このブレード接離機構は、回収ブレードY26を当接方向に常時加圧するスプリングと、カムクラッチによって離間させるような一般的な構成で実現することが可能である。このように、トナー回収動作の制御をブレード接離方式とすれば、回収ブレードY26のトナー回収ローラY25への当接時は剥離作用によってトナー回収が可能になり、離間時はトナー回収ローラY25に付着したトナーが連れ回るだけで回収を不能にすることができる。また、回収時には、ブレード接離方式の方が、前記スプリングの圧力に抗して回収ブレードY26を離間させる分、前述のローラ回転制御方式より比較的大きなパワーのクラッチが必要となるが、停止時には、回収ブレードY26をトナー回収ローラY25から離した状態のままなので、トナー回収ローラY25と回収ブレードY26の固着防止やブレードの長期当接によるヘタリ防止等の効果を見込むことができる。   In the present embodiment, the collection blade Y26 is made of polyurethane rubber, has a thickness of 1.8 mm, a protruding length of 7.6 mm, and a contact pressure of 0.2 (N / cm). Further, the toner recovery operation may be controlled by the contact / separation operation of the recovery blade Y26 instead of the rotation / non-rotation control of the toner recovery roller Y25. This blade contacting / separating mechanism can be realized with a general configuration in which the collecting blade Y26 is always separated by a spring that pressurizes the collecting blade Y26 in the contact direction and a cam clutch. As described above, if the control of the toner collecting operation is the blade contact / separation method, the toner can be collected by the peeling action when the collecting blade Y26 contacts the toner collecting roller Y25, and the toner collecting roller Y25 is separated when separated. It is possible to make the collection impossible by simply carrying around the adhered toner. Further, at the time of recovery, the blade contact / separation method requires a clutch having a relatively larger power than the above-described roller rotation control method because the recovery blade Y26 is separated from the spring pressure. Since the collecting blade Y26 remains separated from the toner collecting roller Y25, effects such as prevention of sticking of the toner collecting roller Y25 and the collecting blade Y26 and prevention of settling due to long-term contact of the blade can be expected.

回収トナー搬送路Ycには、駆動手段であるモータMにより回転し、トナー回収機構Ybで回収されたトナーを図4(a)に示す矢印方法に搬送する回収トナー搬送手段である回収トナー搬送スクリューY27が設けられ、この回収トナー搬送スクリューY27の搬送方向下流側の末端付近に現像剤供給路Yaと連通する連通口Y28が設けられ、回収トナー供給手段を構成する。
この回収トナー搬送スクリューY27は、ソレノイド式のクラッチCL2及びギア列を介して駆動手段であるモータMとつながっており、所定時間あたりのクラッチCL2のON/OFF時間を制御することにより回転量を制御し、トナー回収機構Ybで回収した回収トナーの供給量(搬送量)を制御することができるようになっている。本実施の形態の回収トナー搬送スクリューY27では、スクリューピッチが15mm、スクリュー羽根の径がφ10(軸径φ3)、スクリュー範囲長さが300mmとなっており、回転数を100rpm(min-1)に固定し、クラッチCL2のON/OFF時間の調整により供給量を制御している。
The collected toner transport path Yc is rotated by a motor M that is a driving unit, and is a collected toner transport screw that is a collected toner transport unit that transports the toner collected by the toner recovery mechanism Yb in the direction indicated by the arrow shown in FIG. Y27 is provided, and a communication port Y28 communicating with the developer supply path Ya is provided in the vicinity of the downstream end in the transport direction of the collected toner transport screw Y27, and constitutes a recovered toner supply means.
The collected toner conveying screw Y27 is connected to a motor M as a driving means via a solenoid clutch CL2 and a gear train, and controls the amount of rotation by controlling the ON / OFF time of the clutch CL2 per predetermined time. In addition, the supply amount (conveyance amount) of the collected toner collected by the toner collecting mechanism Yb can be controlled. In the collected toner conveying screw Y27 of the present embodiment, the screw pitch is 15 mm, the screw blade diameter is φ10 (shaft diameter φ3), the screw range length is 300 mm, and the rotational speed is 100 rpm (min −1 ). The supply amount is controlled by adjusting the ON / OFF time of the clutch CL2.

そして、この回収トナー搬送路Ycには、回収トナーの満杯を検知する圧電方式の満杯検知センサS2と、空を検知する同じく圧電方式の空検知センサS3とが設けられ、これらの満杯検知センサS2及び空検知センサS3は、いずれも画像形成装置本体のCPUと電気的に接続されており、回収トナー搬送路Ycに溜まった回収トナーが満杯か空かをそれらの各センサで検知してCPUにより判断できるようになっている。図4(a)に示すように、この満杯検知センサS2は、回収トナー搬送スクリューY27の搬送方向下流側の連通口Y28の近傍であって、回収トナー搬送スクリューY27の軸中心より上方の部分に対向して配置されている。係る位置に配置したのは、回収トナー搬送スクリューY27の搬送方向下流側が最も回収トナーの嵩が累積的に高くなる位置であり、満杯を検知するのに最適な位置だからである。また、空検知センサS3は、回収トナー搬送スクリューY27の搬送方向上流側端部近傍であって、回収トナー搬送スクリューY27の軸中心より下方の部分に対向して配置されている。係る位置に配置したのは、回収トナー搬送スクリューY27の搬送方向上流側端部が最も回収トナーの嵩が低くなる位置であり、空検知をするのに最適な位置だからである。なお、これらのセンサ(S2,S3)は、圧電方式のセンサではなく光学式のセンサ(センサ内で常時投受光してある箇所があり、そこのトナーの有無でセンサへの通電状態が変化してトナーの有無を検知する方式)であっても構わない。なお、満杯、空の判断は、回収トナー搬送スクリューY27の搬送に支障があるか否かを基準とし、想定される平均的な画像面積での連続画像形成実験などから安全率を見込んで余裕を持たせている。連続画像形成実験の例としては、A4横、画像面積5%での1000画像形成や50%画像、10%画像、3%画像を所定の比率で混在させて1000画像形成すること等で評価できる。満杯検知センサS2は対向する回収トナー搬送スクリューY27のスクリュー羽根外周の上端近傍に配置し、空検知センサS3は対向する回収トナー搬送スクリューY27のスクリュー羽根外周下端近傍に配置する。詳細な設置高さや感度等は先に挙げた画像形成実験等の結果で調整する(図3参照)。   The collected toner conveyance path Yc is provided with a piezoelectric fullness detection sensor S2 for detecting the fullness of the collected toner and a piezoelectric empty detection sensor S3 for detecting the emptyness, and these fullness detection sensors S2 The empty detection sensor S3 is electrically connected to the CPU of the main body of the image forming apparatus. The CPU detects whether the collected toner accumulated in the collected toner transport path Yc is full or empty, and detects by the CPU. It is possible to judge. As shown in FIG. 4A, the fullness detection sensor S2 is in the vicinity of the communication port Y28 on the downstream side in the transport direction of the collected toner transport screw Y27 and above the axial center of the recovered toner transport screw Y27. Opposed to each other. The reason why it is arranged at such a position is that the downstream side in the transport direction of the recovered toner transport screw Y27 is the position where the volume of the recovered toner is cumulatively high, and is the optimal position for detecting fullness. Further, the empty detection sensor S3 is disposed in the vicinity of the upstream end portion in the transport direction of the collected toner transport screw Y27, and opposed to a portion below the axial center of the recovered toner transport screw Y27. The reason why it is arranged at such a position is that the upstream end of the collected toner conveying screw Y27 in the conveying direction is the position where the volume of collected toner is the lowest, and is the optimal position for detecting the empty state. Note that these sensors (S2, S3) are not piezoelectric sensors but optical sensors (there are locations where light is projected and received at all times within the sensor, and the energization state of the sensors changes depending on the presence or absence of toner. And a method for detecting the presence or absence of toner). Whether full or empty is judged is based on whether or not there is a hindrance to the transport of the collected toner transport screw Y27, and an allowance is provided by considering a safety factor from a continuous image formation experiment with an assumed average image area. I have it. As an example of a continuous image formation experiment, it can be evaluated by forming 1000 images by A4 landscape, 5% image area, or 50% images, 10% images, and 3% images mixed at a predetermined ratio. . The full detection sensor S2 is arranged in the vicinity of the upper end of the outer periphery of the screw blade of the opposing collection toner conveyance screw Y27, and the empty detection sensor S3 is arranged in the vicinity of the lower end of the outer periphery of the screw blade of the opposite collection toner conveyance screw Y27. The detailed installation height, sensitivity, and the like are adjusted based on the results of the image formation experiment described above (see FIG. 3).

以上のように、本実施の形態に係る現像手段の構成を、イエロートナー用現像手段Y2を例に挙げて説明したが、その他のトナー色用の現像手段(C2,M2,K2)も同様な構成となっている。また、トナー回収部材として、エッジを当接させて掻き取るブレード方式の回収ブレードY26を例示して説明したが、2本のローラを順方向に速度差を持たせて掻き取る方法もある。他にもトナー回収ローラY25にブラシローラを当て、ブラシローラに食込ませたフリッカ部材で最終的にトナーを回収する方式のものでもよく、トナー回収機構自体が、トナー回収ローラに印加するバイアスを変化させ、静電的な吸着力を変えてトナー回収ローラからトナーを引き剥がして回収する方式でも構わない。また、ニュートナー搬送手段、回収トナー搬送手段の一例として、駆動手段で回転駆動するスクリュータイプのものを挙げて説明したが、本出願人が特開平10−333412号等で提案している一軸偏芯スクリューポンプやダイヤフラムポンプ等の粉体ポンプを用いた気流とトナーを混合して搬送する方式の搬送手段として用いてもよい。そうすることで、装置の簡略化、省スペース化を図ることができる。なお、本発明において使用する「ニュートナー」の文言は、ニュートナー収容部5のトナーカートリッジ5a,5b,5c,5dに収容されている新規トナーのことだけでなく、ニュートナー収容部から現像剤供給路に供給されて現像ローラに担持されるまでのトナーのことを指しており、「回収トナー」とは、トナー回収機構で回収された以後のトナーのことを指している。   As described above, the configuration of the developing unit according to the present embodiment has been described by taking the yellow toner developing unit Y2 as an example, but other toner color developing units (C2, M2, and K2) are similar. It has a configuration. Further, as the toner collecting member, the blade-type collecting blade Y26 that scrapes by contacting the edge has been described as an example, but there is also a method of scraping the two rollers with a speed difference in the forward direction. Alternatively, a brush roller may be applied to the toner collecting roller Y25, and the toner may be finally collected by a flicker member that has been entrapped in the brush roller. The toner collecting mechanism itself applies a bias applied to the toner collecting roller. A method may be used in which the electrostatic attraction force is changed and the toner is peeled off and collected from the toner collecting roller. Further, as an example of the new toner conveying means and the collected toner conveying means, a screw type that is rotationally driven by the driving means has been described, but the uniaxial deviation proposed by the applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 10-333412 and the like. You may use as a conveyance means of the system which mixes and conveys the airflow and toner using powder pumps, such as a core screw pump and a diaphragm pump. By doing so, it is possible to simplify the apparatus and save space. The term “new toner” used in the present invention includes not only new toners stored in the toner cartridges 5a, 5b, 5c, and 5d of the new toner storage unit 5, but also the developer from the new toner storage unit. This refers to the toner that has been supplied to the supply path and is carried on the developing roller, and “collected toner” refers to the toner that has been collected by the toner collecting mechanism.

(現像手段の動作)
次に、カラープリンタ1の現像手段の動作について図3、4(a)、4(b)を用いて説明する。
先ず、現像ケースY20のニュートナー供給口10a及び回収トナー搬送路Ycのニュートナー落下口10a’を介してニュートナー供給手段により供給されたニュートナーが撹拌スクリューY22,Y23によって現像ケースY20内に収容される磁性キャリアと混合撹拌されながら帯電されて図4(b)で示す方向に現像ローラY21に向けて搬送される。次に、現像ローラY21付近に達した現像剤が現像ローラY21内のマグネットローラの磁力により磁気的に吸着されて担持され、現像ローラY21の回転に伴いドクターブレードY24の付近まで搬送される。そこで、ドクターブレードY24で現像剤の厚みが均一にされて、現像ローラY21上に担持される現像剤がある一定量に規制される。そして、更なる現像ローラY21の回転に伴い、感光体ドラムYとの対向位置、即ち、図3で示す現像領域に達し、現像バイアスが印加される。そこで、静電気力により感光体ドラムYが担持する静電潜像に、その潜像と対応する位置のトナーのみが移行することにより単色のトナー像に現像される。そこで、現像されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、現像ローラY21の回転に伴い、トナー回収ローラY25と対向した位置に至る。所定のタイミングで、トナー回収ローラY25に電圧が印加され、現像ローラY21に担持された現像剤からトナーのみが、静電的にトナー回収ローラY25に移行する。そして、このトナー回収ローラY25でも回収されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、さらなる現像ローラY21の回転に伴い、現像剤撹拌スクリューY22,Y23の手前(図3の剤離れ箇所)まで搬送され、マグネットローラの反発極により現像ローラY21表面から引き剥がされ、撹拌スクリューY22,Y23上に落ちて撹拌される。トナー回収ローラY25上に転移したトナーは、トナー回収ローラY25の回転に伴い、回収ブレードY26でトナー回収ローラY25から掻き取られ、回収トナー搬送路Ycへ運ばれる。回収トナー搬送路Ycへ運ばれたか回収トナーは、回収トナー搬送スクリューY27により搬送されて連通口Y28より現像剤供給路Yaへ戻される。
(Operation of developing means)
Next, the operation of the developing means of the color printer 1 will be described with reference to FIGS. 3, 4 (a) and 4 (b).
First, the new toner supplied by the new toner supply means through the new toner supply port 10a of the developing case Y20 and the new toner dropping port 10a 'of the recovered toner transport path Yc is accommodated in the developing case Y20 by the stirring screws Y22 and Y23. The magnetic carrier is charged while being mixed and stirred, and is conveyed toward the developing roller Y21 in the direction shown in FIG. 4B. Next, the developer reaching the vicinity of the developing roller Y21 is magnetically attracted and carried by the magnetic force of the magnet roller in the developing roller Y21, and is conveyed to the vicinity of the doctor blade Y24 as the developing roller Y21 rotates. Therefore, the thickness of the developer is made uniform by the doctor blade Y24, and the developer carried on the developing roller Y21 is regulated to a certain amount. As the developing roller Y21 further rotates, the developing roller Y21 reaches a position facing the photosensitive drum Y, that is, the developing region shown in FIG. 3, and a developing bias is applied. Therefore, only the toner at the position corresponding to the latent image is transferred to the electrostatic latent image carried on the photosensitive drum Y by the electrostatic force, so that a single color toner image is developed. Therefore, the toner that has not been developed and the carrier that has transported the toner reach a position facing the toner collecting roller Y25 as the developing roller Y21 rotates. At a predetermined timing, a voltage is applied to the toner collecting roller Y25, and only the toner from the developer carried on the developing roller Y21 is electrostatically transferred to the toner collecting roller Y25. Then, the toner that has not been collected by the toner collection roller Y25 and the carrier that has conveyed the toner are conveyed to the front of the developer agitating screws Y22 and Y23 (the part away from the agent in FIG. 3) as the development roller Y21 further rotates. Then, it is peeled off from the surface of the developing roller Y21 by the repulsive pole of the magnet roller, falls on the stirring screws Y22 and Y23, and is stirred. The toner transferred onto the toner recovery roller Y25 is scraped off from the toner recovery roller Y25 by the recovery blade Y26 as the toner recovery roller Y25 rotates, and is carried to the recovery toner transport path Yc. The collected toner is conveyed to the collected toner conveyance path Yc or is conveyed by the collected toner conveyance screw Y27 and returned to the developer supply path Ya from the communication port Y28.

(トナー回収ローラの印加電圧)
次に、カラープリンタ1のトナー回収ローラに印加するバイアス電圧について説明する。図5は、2種類の現像剤のトナー付着量と現像バイアスとの関係を示すグラフである。
このグラフは、トナー回収ローラへの印加バイアスを−50Vとし、トナー回収ローラを現像ローラの周速度の約2倍で順方向に回転させて、現像バイアスを変化させたときのトナー付着量との関係を示している。図5のグラフの傾きは、キャリアの種類、トナーの種類の組み合わせにより、様々な値を取り得るが、トナー回収ローラへの面積あたりのトナー付着量は、トナー回収ローラへ印加するバイアスと現像ローラへ印加する現像バイアスとの差に比例して増加することが分かる。つまり、回収したい画像面積率を設定すると、トナー付着量が決まり、トナー付着量から図5を利用してトナー回収ローラへの印加バイアスを決定することができる。本実施の形態に係る現像手段では、使用する現像剤は、図5に示す現像剤Aであり、トナー回収ローラへの印加バイアスは、現像バイアス+100V以上とする。例えば、現像バイアスが−500Vのとき、トナー回収ローラへ0〜−400Vを印加するようにする。また、本実施の形態では、トナー回収ローラと現像ローラの2本のローラを順方向に速度差を持たせて回収させているが、トナー回収ローラをカウンター方向に回転させて回収させてもよい。このように、トナー回収ローラの印加バイアスを制御手段で制御することで、トナー回収ローラ(トナー回収機構)で回収できるトナー回収量を制御することができるようになっている。
(Applied voltage of toner recovery roller)
Next, the bias voltage applied to the toner recovery roller of the color printer 1 will be described. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount of two types of developer and the development bias.
This graph shows the toner adhesion amount when the bias applied to the toner collecting roller is −50 V, the toner collecting roller is rotated in the forward direction at about twice the peripheral speed of the developing roller, and the developing bias is changed. Showing the relationship. The slope of the graph of FIG. 5 can take various values depending on the combination of the type of carrier and the type of toner. The amount of toner attached to the toner collection roller per area depends on the bias applied to the toner collection roller and the developing roller. It can be seen that the voltage increases in proportion to the difference from the developing bias applied to. That is, when the image area ratio to be collected is set, the toner adhesion amount is determined, and the bias applied to the toner collection roller can be determined from the toner adhesion amount using FIG. In the developing unit according to the present embodiment, the developer to be used is developer A shown in FIG. 5, and the bias applied to the toner recovery roller is set to the developing bias +100 V or more. For example, when the developing bias is −500 V, 0 to −400 V is applied to the toner collecting roller. In this embodiment, the two rollers, the toner collecting roller and the developing roller, are collected with a speed difference in the forward direction. However, the toner collecting roller may be collected by rotating in the counter direction. . In this way, by controlling the bias applied to the toner recovery roller by the control means, the toner recovery amount that can be recovered by the toner recovery roller (toner recovery mechanism) can be controlled.

尚、後述するトナーの説明にあるようにトナー回収ローラによる現像ローラからの静電的トナー回収には、粒径にばらつきのある粉砕トナーよりも後述するようなトナー製法で作られた粒径のばらつきが小さいトナー、即ち、個々の静電容量が概ね均一なトナーの方が好ましい。即ち、後に述べる真球状、略球形状、ラグビーボール状、梅干形状のトナーである。これらのトナーは、現像ローラ上で未使用状態のままにある個々のトナーの帯電量が粉砕トナーに比べて遥かにばらつきが小さく、その後のトナー回収ローラによる静電的トナーの吸着回収の際にもバイアス電圧の設定範囲に余裕を持たせることができるからである。粒径のばらつきが大きいトナーは、個々のトナー帯電量にばらつきがあり、帯電量の大きなトナーに合わせてトナー帯電電荷とは極性の異なるバイアス電圧を大きめに設定する必要があるが、大きくし過ぎると帯電量の小さなトナーに電荷注入現象が生じて極性が反転し、その結果、バイアス電圧と同極性になって吸着作用を生じさせられなくなる。従って、バイアス電圧が大き過ぎても小さ過ぎても吸着回収ができなくなり、設定に余裕を持たせることができなくなる。その場合、温湿度環境の変動まで考慮すると全環境で使用できる設定はさらに余裕がなくなってしまう。一方、本発明で検討した前述の静電容量が概ね均一なトナーならば、電荷注入現象にならない範囲を広く取ることができ、環境変動に対する設定のみを考慮すればよい。   As will be described later in the description of the toner, electrostatic toner recovery from the developing roller by the toner recovery roller has a particle size produced by a toner manufacturing method as described below rather than pulverized toner having a variation in particle size. A toner having a small variation, that is, a toner having a substantially uniform capacitance is preferable. That is, it is a toner of a true spherical shape, a substantially spherical shape, a rugby ball shape, and a plum dried shape, which will be described later. In these toners, the charge amount of each toner that remains unused on the developing roller is much smaller than that of the pulverized toner, and the electrostatic toner adsorbed and collected by the toner collecting roller thereafter. This is because a margin can be given to the setting range of the bias voltage. Toner with a large variation in particle size has a variation in the charge amount of each toner, and it is necessary to set a bias voltage having a polarity different from that of the toner charge according to the toner with a large charge amount, but it is too large. As a result, a charge injection phenomenon occurs in the toner having a small charge amount and the polarity is reversed. As a result, the polarity becomes the same as that of the bias voltage and the adsorption action cannot be generated. Therefore, if the bias voltage is too large or too small, suction recovery cannot be performed, and it is not possible to provide a sufficient setting. In that case, when the variation of the temperature and humidity environment is taken into consideration, the setting that can be used in the entire environment is further freed up. On the other hand, if the above-described toner having a substantially uniform capacitance studied in the present invention is used, a range in which the charge injection phenomenon does not occur can be widened, and only the setting for environmental fluctuations needs to be considered.

(光学センサ)
次に、光学センサについて図3を用いて説明する。
前述のカラープリンタ1には、マゼンダ用の画像形成ユニット3Mの中間転写ベルト40の移動方向下流にカラー用の光学センサS4と、ブラック用の画像形成ユニット3Kの下流にブラック用の光学センサS4’が、それぞれ中間転写ベルト40の外表面に向けて設置されている(図1参照)。即ち、図3に一点鎖線(架空線)で示す光学センサS4(S4’)は、イエロー用の画像形成ユニット3Yの下流に設置されているのではなく、画像形成ユニット3M、3Kの下流に設置されている。この光学センサS4は、LEDなどの発光素子とフォトダイオードなどの受光素子とからなる拡散反射タイプのセンサであり、ブラック用の光学センサS4’は、LEDなどの発光素子とフォトダイオードなどの受光素子とからなる正反射タイプのセンサである。これは、正反射タイプのものの方が、取り付け精度がシビアで位置ズレなどで故障の原因になり易いが、拡散反射タイプのものでは、黒色のトナー像を測定できないからである。勿論、正反射タイプのものをブラック用の画像形成ユニット3Kの下流にカラーとブラックの共用として1つ設けても構わないし、それぞれの画像形成ユニットに計4つ設けても構わない。これらの光学センサS4(S4’)は、画像形成時以外の所定の時間に中間転写ベルト40上に形成される濃度の異なるベタ画像等からなるパッチパターンにレーザ光を照射し、その反射光を読み取って、その受光量に応じた電圧を出力し、その出力値が図示しない制御手段に送られて処理され、その結果に基いて実際に中間転写ベルト40上に付着したトナー付着量等を判定し、各色トナー像の位置合わせや感光体ドラム上における作像条件(作像タイミング、現像バイアス、帯電電位、露光電位(露光量)、トナー濃度等)の制御、いわゆるプロセスコントロールに利用される。
(Optical sensor)
Next, the optical sensor will be described with reference to FIG.
In the color printer 1 described above, the color optical sensor S4 is downstream in the moving direction of the intermediate transfer belt 40 of the magenta image forming unit 3M, and the black optical sensor S4 ′ is downstream of the black image forming unit 3K. Are disposed toward the outer surface of the intermediate transfer belt 40 (see FIG. 1). That is, the optical sensor S4 (S4 ′) indicated by a one-dot chain line (an overhead line) in FIG. 3 is not installed downstream of the yellow image forming unit 3Y, but is installed downstream of the image forming units 3M and 3K. Has been. The optical sensor S4 is a diffuse reflection type sensor composed of a light emitting element such as an LED and a light receiving element such as a photodiode, and the optical sensor S4 ′ for black is a light emitting element such as an LED and a light receiving element such as a photodiode. It is a regular reflection type sensor consisting of This is because the specular reflection type has a more severe mounting accuracy and is likely to cause a failure due to misalignment, but the diffuse reflection type cannot measure a black toner image. Of course, one of the regular reflection type may be provided downstream of the black image forming unit 3K as a shared color and black, or a total of four may be provided in each image forming unit. These optical sensors S4 (S4 ′) irradiate a patch pattern composed of solid images with different densities formed on the intermediate transfer belt 40 at a predetermined time other than the time of image formation, and reflect the reflected light. A voltage corresponding to the amount of received light is read and the output value is sent to a control means (not shown) for processing. Based on the result, the amount of toner attached to the intermediate transfer belt 40 is determined. The color toner images are used for position adjustment of each color toner image and control of image forming conditions (image forming timing, developing bias, charging potential, exposure potential (exposure amount), toner density, etc.) on the photosensitive drum, so-called process control.

[トナー濃度制御]
次に、本発明の特徴部分であるトナー濃度制御について説明する。
本実施の形態に係るトナー濃度制御は、先ず、カラープリンタ1の制御手段によりトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサS1の出力値Vtと、その制御目標値Vtrefとを比較し、現像手段(Y2,C2,M2,K2)内のトナー濃度が目標より低いか否かを判断し、所定の演算式によりトナー補給量(所定制御時間あたりの供給量:回転量、モータ駆動のON時間など)を算出する。現像手段内のトナー濃度が目標より低いと判断した場合は、原則、回収トナー供給手段により回収トナーを現像剤供給路(Ya,Ca,Ma,Ka)へ供給する。即ち、回収トナー搬送路(Yc,Cc,Mc,Kc)の回収トナー搬送スクリュー(Y27,C27,M27,K27)を駆動して連通口(Y28,C28,M28,K28)から回収トナーを現像剤供給路へ供給する。そして、トナー濃度センサS1の出力値Vtが制御目標値Vtrefと比較して所定範囲内に達したら回収トナーの供給をストップする。但し、回収トナー搬送スクリュー(Y27,C27,M27,K27)による搬送が困難であることを示す空検知センサS3による空検知がなされた場合は、当然回収トナー供給手段による回収トナーの供給は行わず、ニュートナー供給手段でのニュートナーの供給のみを行う。このとき、例えば、画像面積率が高い同一画像の多数部出力の指示がなされた場合など、その現像手段の回収トナー供給手段の供給能力を超えるようなトナー消費量が予想される場合には、カラープリンタ1の制御手段の判断により回収トナー供給手段とニュートナー供給手段の両手段を作動して、ニュートナーと回収トナーの両方を供給するようにしてもよい。このように制御することで、劣化の進んだトナーを優先的に使用することができ、トナー劣化による転写時の転写効率の低下や現像ローラでの汲み上げ量の低下等を引き起こし、出力画像の画像濃度を一定に保つことができなくなるといった問題を防止することができる。その上、トナー濃度を適正値に速やかに調整できるので、常に、出力画像の画像品質を良好なものとすることができる。
[Toner density control]
Next, toner density control, which is a feature of the present invention, will be described.
In the toner density control according to the present embodiment, first, the control unit of the color printer 1 compares the output value Vt of the toner density sensor S1, which is a toner density detection unit, with its control target value Vtref, and the developing unit (Y2 , C2, M2, K2) to determine whether or not the toner density is lower than the target, and the toner replenishment amount (supply amount per predetermined control time: rotation amount, motor driving ON time, etc.) is determined by a predetermined arithmetic expression. calculate. When it is determined that the toner density in the developing unit is lower than the target, in principle, the collected toner is supplied to the developer supply path (Ya, Ca, Ma, Ka) by the collected toner supply unit. That is, the collected toner conveying screw (Y27, C27, M27, K27) of the collected toner conveying path (Yc, Cc, Mc, Kc) is driven to collect the collected toner from the communication port (Y28, C28, M28, K28). Supply to the supply path. When the output value Vt of the toner density sensor S1 is within a predetermined range compared with the control target value Vtref, the supply of the collected toner is stopped. However, when empty detection is performed by the empty detection sensor S3 indicating that it is difficult to convey with the collected toner conveying screw (Y27, C27, M27, K27), the collected toner supply means does not supply the collected toner. Only new toner is supplied by the new toner supply means. At this time, for example, when an instruction to output multiple copies of the same image with a high image area ratio is given, when the toner consumption amount exceeding the supply capability of the collected toner supply unit of the developing unit is expected, Depending on the judgment of the control means of the color printer 1, both the collected toner supply means and the new toner supply means may be operated to supply both the new toner and the collected toner. By controlling in this way, the toner having deteriorated can be used preferentially, causing a decrease in transfer efficiency during transfer due to toner deterioration, a decrease in the amount of pumping by the developing roller, and the like. The problem that the density cannot be kept constant can be prevented. In addition, since the toner density can be quickly adjusted to an appropriate value, the image quality of the output image can always be improved.

また、本実施の形態に係るカラープリンタ1では、前述の光学センサS4(S4’)からの情報により、中間転写ベルト40への実際のトナー付着量を判定し、付着量がその目標値より多くなっている場合は、付着量の情報をフィードバックして現像手段内のトナー濃度の制御目標を所定値だけ下げて(制御目標値Vtrefはトナー濃度センサS1から出力される電圧に対応するものであり、後述のようにこの値が高くなるとトナー濃度が低下したことを示すので制御目標値Vtrefは所定値だけ上げる)出力画像の画像濃度が適正となるように制御する。このような場合、制御目標のトナー濃度より実際の現像手段内のトナー濃度が高くなる場合が生じ得る。そこで、本実施の形態に係るトナー濃度制御においては、トナー濃度センサS1の出力値Vtと、その制御目標値Vtrefとを比較し、現像手段内のトナー濃度が高いと判断した場合は、トナー回収機構(Yb,Cb,Mb,Kb)で現像ローラ(Y21,C21,M21,K21)からトナーのみを回収し、回収トナー搬送路(Yc,Cc,Mc,Kc)内に貯蔵して、現像手段内の現像剤のトナー濃度を下げるようにする。このようにトナー濃度を制御することにより、現像手段内のトナー濃度が目標より高くなってしまった場合でも、速やかに現像剤を適正なトナー濃度に下げることができ、そのため、出力画像の画像濃度を常に適正にすることができる。また、回収した回収トナーは再供給可能なので、トナーイールドを悪化させることがない。   In the color printer 1 according to the present embodiment, the actual toner adhesion amount to the intermediate transfer belt 40 is determined based on the information from the optical sensor S4 (S4 ′), and the adhesion amount is larger than the target value. In this case, the amount of adhesion information is fed back to lower the toner density control target in the developing means by a predetermined value (the control target value Vtref corresponds to the voltage output from the toner density sensor S1. As will be described later, when this value increases, it indicates that the toner density has decreased, so the control target value Vtref is increased by a predetermined value). Control is performed so that the image density of the output image becomes appropriate. In such a case, the actual toner density in the developing unit may be higher than the control target toner density. Therefore, in the toner density control according to the present embodiment, the output value Vt of the toner density sensor S1 is compared with the control target value Vtref, and when it is determined that the toner density in the developing unit is high, the toner recovery is performed. The mechanism (Yb, Cb, Mb, Kb) collects only the toner from the developing roller (Y21, C21, M21, K21), stores it in the collected toner conveyance path (Yc, Cc, Mc, Kc), and develops it. The toner density of the developer in the inside is lowered. By controlling the toner density in this way, even when the toner density in the developing means becomes higher than the target, the developer can be quickly lowered to an appropriate toner density, and therefore the image density of the output image can be reduced. Can always be appropriate. In addition, since the collected toner can be re-supplied, the toner yield is not deteriorated.

なお、制御目標値Vtref(これと対応するトナー濃度)を変更する場合は、前述の光学センサからの情報をフィードバックして変更する場合に限らず、特定の現像手段のトナーは使用されていないが、他のカラートナーは消費され、当該現像手段内の現像剤が何度も撹拌され続け、現像剤(トナー)の帯電量が上がっているような場合にも、出力画像のトナー付着量が増加するため制御目標値Vtrefを上げて、それと対応するトナー濃度を下げる必要がある。その他、湿度や気温などのプリンタ1の周辺環境の変化や、出力画像の画像面積率のトレンドの変化など、必要に応じて制御目標値Vtrefを変更・設定することが望ましい。   Note that the control target value Vtref (the toner density corresponding to the control target value) is not limited to the case where the information from the optical sensor is fed back and changed, and the toner of a specific developing unit is not used. When the color toner is consumed, the developer in the developing unit is continuously stirred, and the charge amount of the developer (toner) is increased, the toner adhesion amount of the output image increases. Therefore, it is necessary to increase the control target value Vtref and decrease the corresponding toner density. In addition, it is desirable to change and set the control target value Vtref as necessary, such as changes in the surrounding environment of the printer 1 such as humidity and temperature, and changes in the trend of the image area ratio of the output image.

<効果確認実験>
次に、前記の効果等を確認するために以下の実験を行った。
図6は、実施例のトナー濃度検知センサの出力値Vtの経時変化を示すグラフ、図7は、比較例のトナー濃度検知センサの出力値Vt’の経時変化を示すグラフである。図中の横軸は、経過時間(秒)であり、縦軸はトナー濃度センサS1の出力電圧である。この出力値が低いほどトナー濃度が高いことを示している。また、図中の実線は、実施例のトナー濃度センサ出力値Vt、比較例のトナー濃度センサの出力値Vt’の経時的変化を示しており、一点鎖線は、いずれもトナー濃度センサの制御目標値Vtrefである。
図6の実施例は、前述の実施の形態に係るカラープリンタ1を用いて制御目標を超えてトナー濃度が増えるよう、即ち、トナー濃度検知センサS1からの出力値Vtが制御目標値Vtref(=−0.2V)より低下するように制御し、その後、前述のトナー濃度制御に従ってトナー回収機構Ybによりトナーを回収した場合のトナー濃度センサS1の出力値を経過時間毎にプロットしたものであり、図7の比較例は、同様に制御目標を超えてトナー濃度が増えるよう制御してから、トナー回収機構Ybを作動させずにトナー濃度センサS1の出力値Vt’を経過時間毎にプロットしたものである。図6、7から明らかなように、本実施例では、トナー濃度が目標値をオーバー、即ち、トナー濃度が濃くなりすぎても、トナー回収機構Ybのトナー回収により目標値にトナー濃度を30秒〜50秒程度で速やかに戻せているが、比較例では、トナー回収ができないため目標値に対して定常偏差を持って推移していることが分かる。つまり、帯電状態の変化等の使用状況に応じて制御目標を変更するなどして、一旦制御目標より現像手段のトナー濃度が高くなると、実際の現像手段内のトナー濃度が制御目標に到達しないトナー濃度が濃すぎる状態で画像形成が行われてしまう。即ち、適正画像濃度の維持が困難であることが分かる。
<Effect confirmation experiment>
Next, the following experiment was conducted to confirm the above-described effects and the like.
FIG. 6 is a graph showing the change with time of the output value Vt of the toner concentration detection sensor of the embodiment, and FIG. 7 is a graph showing the change with time of the output value Vt ′ of the toner concentration detection sensor of the comparative example. The horizontal axis in the figure is the elapsed time (seconds), and the vertical axis is the output voltage of the toner density sensor S1. The lower the output value, the higher the toner density. Also, the solid line in the figure shows the change over time of the output value Vt ′ of the toner density sensor of the example and the output value Vt ′ of the toner density sensor of the comparative example, and the alternate long and short dash line is the control target of the toner density sensor. The value Vtref.
In the example of FIG. 6, the color printer 1 according to the above-described embodiment is used so that the toner density exceeds the control target, that is, the output value Vt from the toner density detection sensor S1 is the control target value Vtref (= -0.2V), and the output value of the toner density sensor S1 when the toner is collected by the toner collecting mechanism Yb according to the toner density control described above is plotted for each elapsed time. In the comparative example of FIG. 7, the output value Vt ′ of the toner concentration sensor S1 is plotted for each elapsed time without controlling the toner collection mechanism Yb after controlling the toner concentration to exceed the control target. It is. As is apparent from FIGS. 6 and 7, in this embodiment, even if the toner density exceeds the target value, that is, the toner density becomes too high, the toner density is set to the target value by 30 seconds by the toner recovery mechanism Yb. Although it can be quickly returned in about 50 seconds, it can be seen that in the comparative example, the toner cannot be collected, and thus it has a steady deviation with respect to the target value. In other words, once the toner density of the developing unit becomes higher than the control target by changing the control target in accordance with the usage state such as a change in charging state, the toner in which the actual toner density in the developing unit does not reach the control target. Image formation is performed in a state where the density is too high. That is, it can be seen that it is difficult to maintain an appropriate image density.

次に、本発明の画像形成装置に好適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。
Next, the toner suitably 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.

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8及び図9は、それぞれ形状係数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説明図である。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(A)で表される。トナーを二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(A)
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(B)で表される。トナーを二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、100π/4を乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100π/4)・・・式(B)
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。
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. 8 and 9 are explanatory diagrams schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2, respectively. The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape and is represented by the following formula (A). This is a value obtained by dividing the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner on a two-dimensional plane by the figure area AREA and multiplying by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) Expression (A)
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 (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 100π / 4.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100π / 4) Expression (B)
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 photoconductor becomes a point contact, so that the adsorbing force between the toners becomes weak and the fluidity increases, and the toner and the photoconductor The attraction force becomes weaker and the transfer rate becomes higher. If either of the shape factors SF-1 and SF-2 exceeds 180, the transfer rate is lowered, which is not preferable.

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 is a water-based 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. A toner obtained by crosslinking and / or elongation reaction in a 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);上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;上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);上記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 above 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. The trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (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 or higher 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、前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 polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the acid anhydride or lower alkyl ester (methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.) of the above-mentioned thing.

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 polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, 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、上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、上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(α、α、α'、α'−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。
In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. The urea-modified polyester is obtained by reacting a terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above 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 the amine 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 (α, α, α ′, α′-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 as an equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. 4/1 to 1.2 / 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 is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
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 is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated.

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未満であったりした場合は、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 amines (B) is equivalent to the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B). Is usually 1/2 to 2/1, 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よい。
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 glossiness when used in a full-color image forming apparatus are improved. Therefore, it is preferable to use the urea-modified polyester alone. The unmodified polyester may include a polyester modified with a chemical bond other than a urea bond.
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 Carmine B, 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過ぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラ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 per 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 attractive force with the developing roller is increased, the developer fluidity is lowered, and the image density is lowered. Invite.

(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よい。
(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, 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, or may be added when dissolved and dispersed in an organic solvent.

(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、5×10-3〜2μmであることが好ましく、特に5×10-3〜0.5μm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5×10-2μm以下のものを使用して撹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内部の撹拌混合によっても、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。
(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 × 10 -3 ~2μm, it is particularly preferably 5 × 10 -3 ~0.5μm. 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 5 × 10 −2 μm or less, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved, so that a desired charge level is obtained. Even when stirring and mixing inside the developing device is performed to obtain a good image quality that does not cause the release of the fluidity imparting agent from the toner and does not generate firefly, etc., and further reduces the residual toner. It is done.
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種以上組み合わ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。
(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.

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、α−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ベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
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, α-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 fluoroalkyl carboxylic acids having 2 to 10 carbon atoms and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11 ) Oxy] -1-alkyl (C3-C4) sodium sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1-propanesulfonic acid sodium, fluoroalkyl (C11-C20) carvone Acids and metal salts, perfluoroalkylcarboxylic acids (C7 to C13) and metal salts thereof, perfluoroalkyl (C4 to C12) sulfonic acids and metal salts thereof, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- ( 2-Hydroxyethyl) Perful Olooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate, etc. Can be mentioned.
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有する脂肪族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, examples of the cationic surfactant include aliphatic quaternary ammonium salts such as aliphatic primary, secondary or secondary amine acids having a fluoroalkyl group, and perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salts. , Benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, trade names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M), Unidyne DS-202 (Daikin Industries) Manufactured), MegaFuck F-150, F-824 (Dainippon Ink Co., Ltd.), Xtop EF-132 (Tochem Products), Footgent 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。
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 fine particles 1 μm and 3 μm, polystyrene fine particles 0.5 μm and 2 μm, poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 μm, trade names are PB-200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Soken Co., Ltd.), Techno Examples include polymer SB (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), and micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical Co., Ltd.).
In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.

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、α−シアノアクリル酸、α−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。   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, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups Bodies 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 compounds such as imidazole and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof, polyoxyethylene, poly Xoxypropylene, 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, the high-speed shearing method is preferable in order to make the particle size of the dispersion 2 to 20 μm. When a high-speed shearing disperser is used, the rotational speed is not particularly limited, but is usually 1000 to 30000 rpm, preferably 5000 to 20000 rpm. The dispersion time is not particularly limited, but in the case of a batch method, it is usually 0.1 to 5 minutes. The temperature during dispersion is usually 0 to 150 ° C. (under pressure), preferably 40 to 98 ° C.

(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撹拌状態で昇温し、一定の温度域で強い撹拌を与えた後、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, a spindle-shaped toner base particle can be produced by removing the solvent. . 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)上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撹拌を与えることで、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.

本実施形態におけ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10(a)〜(c)は、本実施形態のトナーの形状を模式的に示す説明図である。
図10(a)〜(c)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)(図10(b)参照)が0.5〜1.0で、厚さと短軸との比(r3/r2)(図10(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 shape of the toner in the present embodiment is a substantially spherical shape, and can be represented by the following shape rule.
10A to 10C are explanatory views schematically showing the shape of the toner of the present embodiment.
10A to 10C, when a substantially spherical toner is defined by a major axis r 1 , a minor axis r 2 , and a thickness r 3 (where r 1 ≧ r 2 ≧ r 3 ). In the toner of the present invention, the ratio between the major axis and the minor axis (r 2 / r 1 ) (see FIG. 10B) is 0.5 to 1.0, and the ratio between the thickness and the minor axis (r 3 / R 2 ) (see FIG. 10C) is preferably in the range of 0.7 to 1.0. If the ratio of the major axis to the minor axis (r 2 / r 1 ) 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 (r 3 / r 2 ) between the thickness and the short axis 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 short axis (r 3 / r 2 ) is 1.0, the rotating body has the long axis as the rotation axis, and the fluidity of the toner can be improved.
Note that r 1 , r 2 , and r 3 were measured with a scanning electron microscope (SEM) while changing the angle of field of view and taking pictures.

以上のように、この発明の実施の形態に係る画像形成装置として4連タンデム型の間接転写方式ものを例に挙げて説明したが、本発明が適用できるのは必ずしもこのようなものに限られず、例えば、4連タンデム型の直接転写方式のものや、潜像担持体が1つのモノクロ用のものであって構わない。また、トナー供給手段、回収トナー供給手段、搬送手段、トナー濃度センサ、満杯検知センサ、空検知センサ、光学センサ、書き込み手段、画像形成部(帯電手段、クリーニング手段)、転写部、給紙部、定着部、排紙部等は、あくまでも一例を示したものであって、他の既知の装置・手段などの構成を採用することができる。その場合でも、前記課題に対して同様の効果を奏することは明らかである。なお、図面で示した各構成部材の形状や構造等も、あくまでも好ましい一例を示すものであり、特許請求の範囲内で適宜設計変更可能である。   As described above, the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention has been described by taking the example of the quadruple tandem indirect transfer system, but the present invention is not necessarily limited to such an apparatus. For example, a quadruple tandem direct transfer system or a latent image carrier may be used for one monochrome. Also, toner supply means, recovered toner supply means, transport means, toner density sensor, full detection sensor, empty detection sensor, optical sensor, writing means, image forming part (charging means, cleaning means), transfer part, paper feeding part, The fixing unit, the paper discharge unit, and the like are merely examples, and other known configurations such as devices and means can be employed. Even in such a case, it is clear that the same effect can be obtained with respect to the above-mentioned problem. Note that the shape, structure, and the like of each component shown in the drawings are merely preferable examples, and can be appropriately changed within the scope of the claims.

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す構成説明図である。1 is a configuration explanatory view showing a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 同上の画像形成装置のトナーカートリッジの概略構成を示す平面図である。2 is a plan view illustrating a schematic configuration of a toner cartridge of the image forming apparatus same as above. FIG. 本発明の実施の形態に係る現像手段の概略構成を示す垂直断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of a developing unit according to an embodiment of the present invention. 同上の現像手段の概略構成を示すa−a線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line aa showing a schematic configuration of the developing unit. 同上の現像手段の概略構成を示すb−b線断面図である。It is a bb line sectional view showing a schematic structure of a developing means same as the above. 2種類の現像剤のトナー付着量と現像バイアスとの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the toner adhesion amount of two types of developer and the development bias. 実施例のトナー濃度検知センサの出力値Vtの経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the output value Vt of the toner concentration detection sensor of an Example. 比較例のトナー濃度検知センサの出力値Vt’の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the output value Vt 'of the toner concentration detection sensor of a comparative example. 形状係数SF−1を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically illustrating the shape of a toner for explaining a shape factor 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説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing the shape of a toner for explaining a shape factor SF-2. (a)は、トナーの形状を模式的にxyz軸と共に示す斜視図である。 (b)は、(a)のトナーをy方向から見た図である。 (c)は、(a)のトナーをx方向から見た図である。(A) is a perspective view schematically showing the shape of a toner together with an xyz axis. (B) is a view of the toner of (a) as seen from the y direction. (C) is a view of the toner of (a) as seen from the x direction.

符号の説明Explanation of symbols

1 カラープリンタ(画像形成装置)
Y,C,M,K 感光体ドラム(潜像担持体)
Y2,C2,M2,K2 現像手段
Ya(Ca,Ma,Ka) 現像剤供給路
Y21(C21,M21,K21) 現像ローラ(現像剤担持体)
Yb(Cb,Mb,Kb) トナー回収機構
Yc(Cc,Mc,Kc) 回収トナー搬送路(回収トナー供給手段)
Y27(C27,M27,K27) 回収トナー搬送スクリュー(回収トナー供給手段)Y28(C28,M28,K28) 連通口(回収トナー供給手段)
5 ニュートナー収容部
5a,5b,5c,5d トナーカートリッジ(ニュートナー供給手段)
9a,9b,9c,9d ニュートナー補給路(ニュートナー供給手段)
90a(90b,90c,90d) 補給スクリュー(ニュートナー供給手段)
S1 トナー濃度センサ(トナー濃度検知手段)
S2 満杯検知センサ
S3 空検知センサ
S4,S4’ 光学センサ
1 Color printer (image forming device)
Y, C, M, K Photosensitive drum (latent image carrier)
Y2, C2, M2, K2 Developing means Ya (Ca, Ma, Ka) Developer supply path Y21 (C21, M21, K21) Developing roller (developer carrier)
Yb (Cb, Mb, Kb) Toner recovery mechanism Yc (Cc, Mc, Kc) Recovery toner transport path (recovered toner supply means)
Y27 (C27, M27, K27) Collected toner conveying screw (collected toner supply means) Y28 (C28, M28, K28) Communication port (collected toner supply means)
5 New toner container 5a, 5b, 5c, 5d Toner cartridge (new toner supply means)
9a, 9b, 9c, 9d New toner supply path (new toner supply means)
90a (90b, 90c, 90d) Supply screw (new toner supply means)
S1 Toner density sensor (toner density detection means)
S2 Full detection sensor S3 Empty detection sensor S4, S4 'Optical sensor

Claims (2)

2成分現像剤方式の現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段の出力値と、その制御目標値とを比較し、その差分に応じてトナーを補給するトナー濃度制御方法において、
前記制御目標値と対応するトナー濃度が下がり、且つ、前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より高くなった場合には、現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構により現像領域通過後の現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、
前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、回収トナーの空を検知する空検知センサで空を検知した時を除き、ニュートナーの供給に優先して前記トナー回収機構により回収した回収トナーを供給することを特徴とするトナー濃度制御方法。
In a toner concentration control method for comparing an output value of a toner density detecting means for detecting a toner density in a developing means of a two-component developer system with a control target value and replenishing toner according to the difference,
The toner density corresponding to the control target value is decreased, and the toner density in the developing unit is higher than the toner density of the control target value by comparing the output value of the toner density detecting unit with the control target value. In this case, the toner is collected from the developer carried on the developer carrying member after passing through the development region by a toner collecting mechanism for collecting the toner from the developer carried on the developer carrying member ,
When the toner concentration in the developing unit is lower than the toner concentration of the control target value by comparing the output value of the toner concentration detection unit and the control target value, the empty detection sensor detects the empty state of the collected toner. A toner concentration control method, wherein the collected toner recovered by the toner recovery mechanism is supplied in preference to the supply of new toner, except when the toner is detected.
表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で前記潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体を有し、前記現像剤に含まれるトナーにより前記静電潜像を現像する2成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを前記現像手段に供給するニュートナー供給手段と、が備えられた画像形成装置において、
前記現像手段には、現像領域通過後も前記現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構と、前記ニュートナー供給手段のニュートナー供給動作とは別に前記トナー回収機構により回収された回収トナーを現像剤担持体へ供給可能な回収トナー供給手段と、現像手段内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、回収トナーの空を検知する空検知センサと、が設けられており、
前記現像手段内のトナー濃度の制御目標として設定されたトナー濃度が下がり、前記トナー濃度検知手段の出力値から判断して前記現像手段内のトナー濃度が制御目標のトナー濃度より高くなった場合には、前記トナー回収機構によりトナーを回収して前記現像剤担持体に供給する現像剤のトナー濃度を制御目標に近づけ
前記トナー濃度検知手段の出力値と前記制御目標値とを比較して現像手段内のトナー濃度が前記制御目標値のトナー濃度より低い場合には、前記空検知センサで空を検知した時を除き、前記ニュートナー供給手段のニュートナーの供給に優先して前記回収トナー供給手段により回収トナーを供給することを特徴とする画像形成装置。
A latent image carrier that carries an electrostatic latent image on the surface, and a developer carrier that carries a developer containing toner and a carrier and supplies toner to the latent image carrier in a development area that is in close proximity to the latent image carrier. And a new toner supplying means for supplying new toner to the developing means. The developing means uses a toner contained in the developer to develop the electrostatic latent image. In the forming device,
The developing means includes a toner collecting mechanism for collecting toner from the developer carried on the developer carrying member even after passing through a developing area, and a toner collecting mechanism separately from the new toner supplying operation of the new toner supplying means. A recovered toner supply means capable of supplying the recovered toner recovered to the developer carrying member, a toner concentration detecting means for detecting the toner density in the developing means, and an empty detection sensor for detecting the empty of the recovered toner are provided. And
When the toner density set as the toner density control target in the developing means decreases and the toner density in the developing means becomes higher than the control target toner density as judged from the output value of the toner density detecting means. The toner concentration of the developer that collects the toner by the toner collecting mechanism and supplies it to the developer carrier, close to the control target ,
If the toner density in the developing means by comparing the output value and the control target value of the toner density detecting means is lower than the toner concentration of the control target value, except when it is detected air by the air detection sensor An image forming apparatus, wherein the collected toner is supplied by the collected toner supply means in preference to the supply of new toner by the new toner supply means .
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