画像形成装置における現像装置
【課題】簡単な構成で低温・低湿環境におけるトナー帯電量上昇に起因する画像濃度低下、高温・高湿環境における帯電不足に起因するトナー飛散などの問題を起こさず、高温・高湿から低温・低湿にわたる、広い環境条件において長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できるようにした、画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【解決手段】水コンテナと攪拌ベルトとを用い、現像装置内の加湿を効率良く行えるようにして低温・低湿環境におけるトナー帯電量の上昇を防ぎ、高温・高湿環境における帯電不足に対しては、放電が起こりにくい球形磁性粉を用いてトナーを構成し、高温・高湿環境においても帯電不足になることを防止した。
【解決手段】水コンテナと攪拌ベルトとを用い、現像装置内の加湿を効率良く行えるようにして低温・低湿環境におけるトナー帯電量の上昇を防ぎ、高温・高湿環境における帯電不足に対しては、放電が起こりにくい球形磁性粉を用いてトナーを構成し、高温・高湿環境においても帯電不足になることを防止した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に係り、特に、磁性１成分トナーを用い、高温・高湿から低温・低湿にわたる広い環境条件においても、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できるようにした、画像形成装置における現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、まず、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した光源からの光で感光体上を露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置でこの静電潜像にトナーを付着させてトナー像とし、所定用紙に転写した後、定着装置に搬送して加熱及び加圧することでこのトナー像を用紙に定着し、画像形成が行われる。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体表面に残ったトナーは、クリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる現像剤としては、トナーのみよりなる１成分現像剤と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤とがある。このうち、１成分現像剤を使う現像方式としては、例えば磁性１成分ジャンピング方式と呼ばれ、内部に磁石を配して回転する円筒スリーブ状の現像剤担持体に磁性１成分トナーを担持させ、そのトナー層厚を磁性ブレードにより規制すると共にトナーを帯電させて静電潜像に飛翔させ、現像する方式がある。
【０００４】
このような現像方式においては、高画質の画像形成を行う上でトナーを適正に帯電させることが重要であり、一般的には、例えば温度２０℃、湿度６０％±１０％の環境で最適な帯電量が得られるような設計がなされている。しかし、このような一般的な環境に対し、例えば温度１０℃以下、湿度１０％という低温、低湿環境下ではトナーが高抵抗化し、チャージアップが起こって画像濃度が低下するという不具合が発生する。
【０００５】
そのため例えば特許文献１には、湿度が数％の低湿度環境下での画像形成で現像剤が高抵抗化し、現像能力が低下するのを防止するため、トナー貯蔵容器に水或いは吸水部材に水を浸したものを水室として準備し、自然に蒸発した水分が通気口を介して現像装置内を加湿して、低温時の低湿環境によって画像不具合が生じるのを防止する技術が開示されている。
【０００６】
また、本願出願人の出願になる特許文献２には、特許文献１の低湿環境を防止する技術は通気口を通して自然に加湿するようにしていて、湿度の調整が自然作用によって行われて加湿調整時間に遅れを生じるという問題があるため、湿度センサと、低湿時に瞬時に加湿ができるように水の霧化ユニットを有する加湿機とを設け、湿度センサからの湿度情報によって霧化ユニットから霧を発生させ、加湿する技術が示されている。さらに特許文献３には、画像形成装置に湿度検出手段と加湿手段とを設け、装置内全体を加湿する手段が開示されている
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−４２５６７号公報
【特許文献２】特開平４−２０４９６５号公報
【特許文献３】特開平４−３４９４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示された低温時の低湿環境防止技術は、水室での水の界面が小さいために十分な調湿ができないという問題があり、また特許文献２の技術は、水を霧状として強制的に湿度を与えているため、現像装置内に浮遊しているトナーに水滴が付着し、それが通気口付近に付着するとトナーが固着して通気口が塞がれ、時間の経過によって湿度制御が不安定になるという問題がある。さらに特許文献３の技術は、現像装置が現像スリーブを除いてほぼ密閉状態となっているのに画像形成装置全体を加湿する手段であり、現像装置への調湿効果が現れるのは最後になって、現像装置内部に対する湿度の応答性を改善することができない。
【０００９】
また、これは低温・低湿環境の場合であったが、例えば東南アジアのように、温度３５℃、湿度９０％という高温、高湿環境が日常的に存在する地域では、湿度によってトナーからの放電が起こりやすく、所定の帯電量が維持することが難しいためにトナー飛散が起こったりする。これは例えば８面体の磁性粉のように、鋭角部分が存在してその鋭角部から放電が起こりやすい磁性粉を使用したトナーにおいて顕著となる。
【００１０】
そのため本発明においては、簡単な構成で低温・低湿環境におけるトナー帯電量上昇に起因する画像濃度低下、高温・高湿環境における帯電不足に起因するトナー飛散などの問題を起こさず、高温・高湿から低温・低湿にわたる、広い環境条件において長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できるようにした、画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本願出願人は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を用い、これら特許文献に示されている技術の問題点を解決して現像装置内の加湿を効率良く行えるようにし、低温・低湿環境におけるトナー帯電量の上昇を防ぐことを考えた。また、高温・高湿環境における帯電不足を起こさないよう、磁性粉として球形磁性粉を用いることを考えた。前記したように８面体の磁性粉は、鋭角部分が存在してその鋭角部から放電が起こりやすいが、逆に球形の磁性粉は、鋭角部分が存在しないために放電が起こりにくく、高温・高湿環境においても帯電不足になることが少ない。
【００１２】
そのため本発明になる画像形成装置における現像装置は、
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を有し、上部の通気口を通して現像装置内への加湿を行うよう構成され、
前記現像剤は磁性１成分現像剤であり、配合された磁性粉が球形磁性粉であることを特徴とする。
【００１３】
このように加湿手段として、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を設け、湿度測定手段の測定結果によりベルトを駆動したとき、水中を通ったベルトが空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、それによって迅速に、かつ、水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができるようにしてある。そのため前記特許文献１乃至３のものとは異なり、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によってトナーが通気口に固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。
【００１４】
また、トナーを構成する磁性粉として球形磁性粉を用いたが、球形磁性粉は前記したように鋭角部分が存在せず、放電が起こりにくくて高温・高湿環境においても帯電不足になることが少ない。そのため、例え東南アジアなどのように温度３５℃、湿度９０％、という高温・高湿環境となる地域においても帯電が不足してトナー飛散が生じるという問題が生ぜず、広い環境条件において、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００１５】
そして、前記加湿手段は、前記ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラを有していることで、水の蒸発する面積が大きく増え、それだけ現像装置内を効果的に加湿することができる。
【００１６】
さらに、前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることで、加湿せねばならない状態を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ベルト状攪拌手段が湿度測定手段の測定結果によって駆動され、迅速に、かつ的確に、さらに水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても、加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。また、トナーを構成する磁性粉として鋭角部分が存在しない球形磁性粉を用いたことで、放電が起こりにくいから、例え東南アジアなどのように温度３５℃、湿度９０％、という高温・高湿環境となる地域においても帯電が不足してトナー飛散が生じるという問題が生ぜず、広い環境条件において、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は、本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図で、この図１に示した本発明の現像装置を備えた画像形成装置は、磁性１成分現像剤を用いた画像形成装置である。図中、１０は図示していない帯電装置で一様に帯電され、これも図示していない露光装置で露光されて静電潜像が形成される感光体である。２０は本発明になる現像装置で、この現像装置２０における現像装置筐体２１の中には、回転可能な筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して感光体１０に対面し、現像剤の磁気穂を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体（現像ローラ）２２、現像剤を攪拌しながら帯電させ、その現像剤担持体（現像ローラ）２２に搬送する攪拌部材２３、２４、攪拌部材２３、２４を隔て、攪拌部材２３、２４の軸方向両端が現像装置筐体２１に接しないよう短くされた仕切り板２５、攪拌部材２３、２４で攪拌される現像剤の湿度を測定できる位置に配されている湿度センサ２６などを有している。
【００２０】
そしてこの現像装置筐体２１の上部には、補充用トナーを収容してトナー補給ローラ２８により、現像装置筐体２１内にトナーを補給するためのトナーコンテナ２７が設けられ、また、現像装置筐体２１における感光体１０の逆側には水コンテナ３０が設けられている。その水コンテナ３０の中には、駆動ローラ３１と水３５の中に配された従動ローラ３２に張架され、片側が水に浸漬されて湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段たる攪拌ベルト３６、この攪拌ベルト３６に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラ３３が設けられ、現像装置筐体２１内を加湿するため、攪拌部材２４側の側壁には通気口３４が設けられている。
【００２１】
この現像装置２０は、画像形成時開始時、及びトナーコンテナ２７からトナー補給ローラ２８により現像装置筐体２１にトナーを補給する時、さらに湿度センサ２６が、現像装置２０内の湿度が例えば２０％以下になったことを検出したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を回転させ、水中を通った攪拌ベルト３６が空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、水コンテナ３０内の水と空気を攪拌して加湿に対する応答性をよくしながら加湿する。またこの加湿の際、攪拌ベルト３６に上部で接しているスポンジローラ３３がこの攪拌ベルト３６が運ぶ水を吸収し、水の蒸発する面積を大きく増やしながら、現像装置２０内を効果的に加湿することができるようになっている。
【００２２】
そのため本発明になる画像形成装置における現像装置は、前記特許文献のもののように、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によりトナーが通気口を塞いで固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができる。
【００２３】
このように構成された本発明になる現像装置を有する画像形成装置は、前記したように画像形成時開始時、例えば水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を１０秒間駆動して攪拌を行い、加湿を行った後、画像形成動作を行う。この画像形成動作は前記したように、まず、感光体１０の表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した図示していない光源からの光で感光体１０上を露光して静電潜像を形成する。そして、以上説明してきた現像装置２０における現像剤担持体（現像ローラ）２２が担持している、１成分現像剤による磁気穂によってこの静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として所定用紙に転写した後、図示していない定着装置でこのトナー像を用紙に定着する。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体１０表面に残ったトナーは、これも図示していないクリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【００２４】
この現像装置で使用する現像剤を構成するトナーは、結着樹脂中に着色剤などの種々のトナー配合剤を分散させることで作成される。結着樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【００２５】
この結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、５０〜７０℃であることが好ましく、このガラス転移点が上記範囲よりも低いと、得られたトナー同士が現像装置内で融着して保存安定性が低下してしまう。また、樹脂強度が低いため、感光体へのトナー付着が生じる傾向がある。逆にガラス転移点が上記範囲よりも高いと、トナーの定着性が低下してしまう。なお、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、比熱の変化点から求めることができる。
【００２６】
着色剤も、特に制限されるものではなく、又電荷制御剤は、帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を著しく向上させ、耐久性や安定性に優れた特性等を得るために配合されるものである。即ち、トナーを正帯電させて現像に供する場合には正帯電性の電荷制御剤を添加し、負帯電させて現像に供する場合には負帯電性の電荷制御剤を添加することができる。又正帯電性或いは負帯電性の電荷制御剤は、トナーの全体量を１００質量部としたとき、１．０〜７．０質量部の量でトナー中に含まれているのがよい。
【００２７】
電荷制御剤の添加量が上記範囲よりも少量であると、所定極性にトナーを安定して帯電することが困難となる傾向があり、該トナーを用いて静電潜像の現像を行って画像形成を行ったとき、画像濃度が低くなったり画像濃度の耐久性が低下する傾向がある。また、電荷制御剤の分散不良が起こりやすく、いわゆるカブリの原因となったり感光体汚染が激しくなる等の傾向がある。一方、電荷制御剤が上記範囲よりも多量に使用されると、耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良で画像不良となり、感光体汚染等の欠点が生じやすくなる傾向がある。
【００２８】
定着性やオフセット性を向上させるために使用されるワックス類としては、特に制限されるものではないが、一般にトナー全体量を１００質量部としたとき、１〜５質量部の量で配合されていることが好ましい。ワックス類の添加量が１質量部未満ではオフセット性や像スミアリング等を効率的に防止することができない傾向があり、一方、５質量部を超えるとトナー同士が融着してしまい、保存安定性が低下する傾向がある。
【００２９】
そして、結着樹脂中には磁性粉を配合し、１成分現像剤とする。このような磁性粉としては、それ自体公知のもの、例えば、フェライト、マグネタイトを初めとする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属、もしくは合金またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、または二酸化クロム等を挙げることができる。
【００３０】
これらの磁性粉は、平均粒子径が０．１〜１μm、特に０．１〜０．５μmの範囲内の球形微粉末で、上述した結着樹脂中に均一に分散される。また、磁性粉は、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施して使用することもできる。形状は球形であることが望ましく、一般に使用される八面体磁性粉等では、トナー表面に電荷のリークサイトが生じて高温・高湿下では電荷のリークが発生しすぎる。
【００３１】
また磁性粉は、トナー中に３０〜６０質量部、特に４０〜５０質量部の量で含有されていることが好ましい。上記範囲よりも多量に磁性粉を用いると、画像濃度の耐久性が悪くなり、また、定着性が極度に低下する傾向があり、上記範囲よりも少量では、画像濃度耐久性におけるカブリが悪くなってしまう。
【００３２】
本発明で用いるトナーは、前述した結着樹脂と電荷制御剤などの各種トナー配合剤を混合し、押出機等の混練機を用いて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕及び分級することにより得られる。また、かかるトナーは、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子（通常、平均粒径が１．０μｍ以下）を外添し、それ単独で１成分現像剤として感光体表面に形成された静電潜像の現像に使用される。
【００３３】
尚、上記の微粒子外添剤は、トナーの表面処理によって流動性、保存安定性、クリーニング性等を向上させるために使用されるものであり、通常、トナー全体量を１００質量部としたとき、０．２〜１０．０質量部の量で使用される。また、これら微粒子の外添は、トナーと乾式で攪拌混合することにより行われるが、この攪拌混合は、微粒子がトナー中に埋め込まれないようにヘンシェルミキサーやナウターミキサーなどを用いて行うのがよい。
【００３４】
図２、図３は、図１に示した本発明になる画像形成装置における現像装置を用い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境（図２）、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境（図３）において、以上説明してきたトナーを用い、水コンテナ３０を駆動させた場合や水コンテナ３０を用いない場合など、条件を変えながら２０万枚の画像形成をしたときの現像装置２０内の湿度推移、トナーの帯電量推移、形成された画像の濃度推移を調べた結果を示した表である。
【００３５】
この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製プリンタＬＳ−１８００に水コンテナを設置できるよう改造を行った画像形成装置を用いた。そして使用したトナーは、まず結着樹脂であるスチレンアクリル樹脂を次のようにして製造した。温度計、撹拌機、窒素導入管のついた反応器中にキシレン３００部を入れ、窒素気流下で、スチレン８４５部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５部の混合モノマーと、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキサイド（重合開始剤）８．５部と、キシレン１２５部との混合溶液を用いて、１７０℃で３時間かけて滴下した。滴下後、１７０℃で１時間反応させ、重合を完了した。その後、脱溶剤して結着樹脂を得た。磁性粉としては、Ｆｅ３Ｏ４(ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３)であるマグネタイトからなり、粒子形状が、球状、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉を用いた。
【００３６】
そしてトナーは、このようにして製造した結着樹脂６０質量部、上記球形磁性粉４０質量部、ワックス（サゾール社製Ｈ１、）５質量部、ＣＣＡ（オリエント化学工業社製Ｎ−１０）３質量部を混合し、２軸押出機にて溶融混練し、冷却してハンマーミルにて粗粉砕した。その後機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径８．０μｍのトナーを得た。そして得られたトナー粉体に、シリカ（日本アエロジル社製ＲＡ−２００Ｈ）０．５質量部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させてトナーを調製した。
【００３７】
（評価実施例１）
上記トナーをトナー補給コンテナ２７に充填し、補給用トナーとした。そして評価実施例１は、上記のようにして作成したトナーを用い、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた。
【００３８】
（評価実施例２）
評価実施例２は、上記評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用い、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うことは同じだが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した。
【００３９】
（比較例１）
比較例１は、評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した。
（比較例２）
比較例２は、評価実施例１における条件のうち、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉とし、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた。
（比較例３）
比較例３は、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した。
【００４０】
そして評価は水コンテナ３０を設置して、低温・低湿環境下の評価を行う場合は画像形成装置を評価時と同じ低温・低湿環境下に３日間放置し、調湿状態となった後実験を開始した。評価項目のうち、トナーの帯電量については現像装置内トナーの帯電量を、ＴＲＥＫ社製帯電量測定装置（Ｑ／Ｍ Ｍｅｔｅｒ２１０ＨＳ）を用いて測定した。画像特性は、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境（図２）、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境（図３）において、それぞれ初期時に前記ページプリンタで画像評価パターンを印字して初期画像とし、その後、２０万枚の連続通紙を行い、１０万枚ごとに再度画像評価パターンを印字して耐久後画像とした。画像評価パターンはそれぞれソリッド画像をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、一定のベタ部の９ポイントの濃度測定を行なってその平均値（ＩＤ）を算出した。画像濃度は１．１０以上をＯＫとした。
【００４１】
まず図２に示した温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境の場合であるが、水コンテナ３０を設置し、前記のようにして作成したトナーを用い、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた評価実施例１、トナーは評価実施例１と同じで、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うことも同じだが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した評価実施例２、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉とし、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた比較例２は、画像濃度、帯電量共に初期時に対して大きな変化はなく、湿度も２８〜３６％と良好であった。
【００４２】
それに対し、トナーは評価実施例１と同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例１は初期から帯電量が高く、同時に画像濃度が低くなっていた。これは水コンテナ３０を設置しなかったために湿度が低いままとなり、トナーがチャージアップした結果と考えられる。また、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例３は、初期より画像濃度が低めで帯電量が高めであり、画像形成枚数が多くなるとそれがより顕著になった。
【００４３】
次に図３に示した温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境の場合であるが、この場合も水コンテナ３０を設置した評価実施例１、評価実施例２は、このような高温・高湿環境の場合でも問題が生じなかった。
【００４４】
それに対し、トナーは評価実施例１と同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例１は低温・低湿環境においてチャージアップが発生したため実施しなかったが、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉として水コンテナ３０を設置した比較例２、また、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例３は、１０万枚の段階で帯電量が低下して画像濃度が低下し、２０万枚では更に低下してトナー飛散が生じた。これは８面体磁性粉を用いたために高湿環境によって放電が進んだためと考えられる。
【００４５】
このように、球形磁性粉を用いてトナーを構成すると共に水コンテナ３０を設け、低温・低湿環境においては加湿を行うことでチャージアップを防止し、高温・高湿環境に対しては球形磁性粉が持つ放電しにくい特性を利用して帯電の低下を防ぐことで、高温・高湿環境においても帯電不足に起因するトナー飛散を起こさず、低温・低湿環境においてもトナー帯電量上昇に起因する画像濃度低下を起こさない、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、低温・低湿環境、高温・高湿環境のいずれにおいても高画質を保った画像形成を行うことができ、温度３５℃、湿度９０％が日常的にある東南アジアなどにおいても国内と同様な画質の画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図である。
【図２】本発明になる画像形成装置における現像装置の実施例１を用い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境で条件を変えながら、２０万枚の画像形成をしたときの画像濃度とトナーの帯電量を調べた結果を示す表である。
【図３】本発明になる画像形成装置における現像装置の実施例１を用い、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境で条件を変えながら、２０万枚の画像形成をしたときの画像濃度とトナーの帯電量を調べた結果を示す表である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 感光体
２０ 現像装置
２１ 現像装置筐体
２２ 現像剤担持体（現像ローラ）
２３ 攪拌部材
２４ 攪拌部材
２５ 仕切り板
２６ 湿度センサ
２７ トナーコンテナ
２８ トナー補給ローラ
３０ 水コンテナ
３１ 駆動ローラ
３２ 従動ローラ
３３ スポンジローラ
３４ 通気口
３５ 水
３６ 攪拌ベルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に係り、特に、磁性１成分トナーを用い、高温・高湿から低温・低湿にわたる広い環境条件においても、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できるようにした、画像形成装置における現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、まず、感光体表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した光源からの光で感光体上を露光して静電潜像を形成する。そして、現像装置でこの静電潜像にトナーを付着させてトナー像とし、所定用紙に転写した後、定着装置に搬送して加熱及び加圧することでこのトナー像を用紙に定着し、画像形成が行われる。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体表面に残ったトナーは、クリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【０００３】
このような画像形成装置に用いられる現像剤としては、トナーのみよりなる１成分現像剤と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤とがある。このうち、１成分現像剤を使う現像方式としては、例えば磁性１成分ジャンピング方式と呼ばれ、内部に磁石を配して回転する円筒スリーブ状の現像剤担持体に磁性１成分トナーを担持させ、そのトナー層厚を磁性ブレードにより規制すると共にトナーを帯電させて静電潜像に飛翔させ、現像する方式がある。
【０００４】
このような現像方式においては、高画質の画像形成を行う上でトナーを適正に帯電させることが重要であり、一般的には、例えば温度２０℃、湿度６０％±１０％の環境で最適な帯電量が得られるような設計がなされている。しかし、このような一般的な環境に対し、例えば温度１０℃以下、湿度１０％という低温、低湿環境下ではトナーが高抵抗化し、チャージアップが起こって画像濃度が低下するという不具合が発生する。
【０００５】
そのため例えば特許文献１には、湿度が数％の低湿度環境下での画像形成で現像剤が高抵抗化し、現像能力が低下するのを防止するため、トナー貯蔵容器に水或いは吸水部材に水を浸したものを水室として準備し、自然に蒸発した水分が通気口を介して現像装置内を加湿して、低温時の低湿環境によって画像不具合が生じるのを防止する技術が開示されている。
【０００６】
また、本願出願人の出願になる特許文献２には、特許文献１の低湿環境を防止する技術は通気口を通して自然に加湿するようにしていて、湿度の調整が自然作用によって行われて加湿調整時間に遅れを生じるという問題があるため、湿度センサと、低湿時に瞬時に加湿ができるように水の霧化ユニットを有する加湿機とを設け、湿度センサからの湿度情報によって霧化ユニットから霧を発生させ、加湿する技術が示されている。さらに特許文献３には、画像形成装置に湿度検出手段と加湿手段とを設け、装置内全体を加湿する手段が開示されている
【０００７】
【特許文献１】特開昭５９−４２５６７号公報
【特許文献２】特開平４−２０４９６５号公報
【特許文献３】特開平４−３４９４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示された低温時の低湿環境防止技術は、水室での水の界面が小さいために十分な調湿ができないという問題があり、また特許文献２の技術は、水を霧状として強制的に湿度を与えているため、現像装置内に浮遊しているトナーに水滴が付着し、それが通気口付近に付着するとトナーが固着して通気口が塞がれ、時間の経過によって湿度制御が不安定になるという問題がある。さらに特許文献３の技術は、現像装置が現像スリーブを除いてほぼ密閉状態となっているのに画像形成装置全体を加湿する手段であり、現像装置への調湿効果が現れるのは最後になって、現像装置内部に対する湿度の応答性を改善することができない。
【０００９】
また、これは低温・低湿環境の場合であったが、例えば東南アジアのように、温度３５℃、湿度９０％という高温、高湿環境が日常的に存在する地域では、湿度によってトナーからの放電が起こりやすく、所定の帯電量が維持することが難しいためにトナー飛散が起こったりする。これは例えば８面体の磁性粉のように、鋭角部分が存在してその鋭角部から放電が起こりやすい磁性粉を使用したトナーにおいて顕著となる。
【００１０】
そのため本発明においては、簡単な構成で低温・低湿環境におけるトナー帯電量上昇に起因する画像濃度低下、高温・高湿環境における帯電不足に起因するトナー飛散などの問題を起こさず、高温・高湿から低温・低湿にわたる、広い環境条件において長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できるようにした、画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため本願出願人は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を用い、これら特許文献に示されている技術の問題点を解決して現像装置内の加湿を効率良く行えるようにし、低温・低湿環境におけるトナー帯電量の上昇を防ぐことを考えた。また、高温・高湿環境における帯電不足を起こさないよう、磁性粉として球形磁性粉を用いることを考えた。前記したように８面体の磁性粉は、鋭角部分が存在してその鋭角部から放電が起こりやすいが、逆に球形の磁性粉は、鋭角部分が存在しないために放電が起こりにくく、高温・高湿環境においても帯電不足になることが少ない。
【００１２】
そのため本発明になる画像形成装置における現像装置は、
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を有し、上部の通気口を通して現像装置内への加湿を行うよう構成され、
前記現像剤は磁性１成分現像剤であり、配合された磁性粉が球形磁性粉であることを特徴とする。
【００１３】
このように加湿手段として、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を設け、湿度測定手段の測定結果によりベルトを駆動したとき、水中を通ったベルトが空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、それによって迅速に、かつ、水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができるようにしてある。そのため前記特許文献１乃至３のものとは異なり、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によってトナーが通気口に固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。
【００１４】
また、トナーを構成する磁性粉として球形磁性粉を用いたが、球形磁性粉は前記したように鋭角部分が存在せず、放電が起こりにくくて高温・高湿環境においても帯電不足になることが少ない。そのため、例え東南アジアなどのように温度３５℃、湿度９０％、という高温・高湿環境となる地域においても帯電が不足してトナー飛散が生じるという問題が生ぜず、広い環境条件において、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【００１５】
そして、前記加湿手段は、前記ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラを有していることで、水の蒸発する面積が大きく増え、それだけ現像装置内を効果的に加湿することができる。
【００１６】
さらに、前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることで、加湿せねばならない状態を正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ベルト状攪拌手段が湿度測定手段の測定結果によって駆動され、迅速に、かつ的確に、さらに水滴を飛ばしたりすることなく現像装置内を加湿することができるから、低温・低湿環境のトナーがチャージアップしやすい環境においても、加湿手段によってそれを防止することができ、帯電量上昇に起因する画像濃度低下を防ぐことができる。また、トナーを構成する磁性粉として鋭角部分が存在しない球形磁性粉を用いたことで、放電が起こりにくいから、例え東南アジアなどのように温度３５℃、湿度９０％、という高温・高湿環境となる地域においても帯電が不足してトナー飛散が生じるという問題が生ぜず、広い環境条件において、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる、画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
図１は、本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図で、この図１に示した本発明の現像装置を備えた画像形成装置は、磁性１成分現像剤を用いた画像形成装置である。図中、１０は図示していない帯電装置で一様に帯電され、これも図示していない露光装置で露光されて静電潜像が形成される感光体である。２０は本発明になる現像装置で、この現像装置２０における現像装置筐体２１の中には、回転可能な筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して感光体１０に対面し、現像剤の磁気穂を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体（現像ローラ）２２、現像剤を攪拌しながら帯電させ、その現像剤担持体（現像ローラ）２２に搬送する攪拌部材２３、２４、攪拌部材２３、２４を隔て、攪拌部材２３、２４の軸方向両端が現像装置筐体２１に接しないよう短くされた仕切り板２５、攪拌部材２３、２４で攪拌される現像剤の湿度を測定できる位置に配されている湿度センサ２６などを有している。
【００２０】
そしてこの現像装置筐体２１の上部には、補充用トナーを収容してトナー補給ローラ２８により、現像装置筐体２１内にトナーを補給するためのトナーコンテナ２７が設けられ、また、現像装置筐体２１における感光体１０の逆側には水コンテナ３０が設けられている。その水コンテナ３０の中には、駆動ローラ３１と水３５の中に配された従動ローラ３２に張架され、片側が水に浸漬されて湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段たる攪拌ベルト３６、この攪拌ベルト３６に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラ３３が設けられ、現像装置筐体２１内を加湿するため、攪拌部材２４側の側壁には通気口３４が設けられている。
【００２１】
この現像装置２０は、画像形成時開始時、及びトナーコンテナ２７からトナー補給ローラ２８により現像装置筐体２１にトナーを補給する時、さらに湿度センサ２６が、現像装置２０内の湿度が例えば２０％以下になったことを検出したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を回転させ、水中を通った攪拌ベルト３６が空気中に出ることで付着した水滴の蒸発が起こり、水コンテナ３０内の水と空気を攪拌して加湿に対する応答性をよくしながら加湿する。またこの加湿の際、攪拌ベルト３６に上部で接しているスポンジローラ３３がこの攪拌ベルト３６が運ぶ水を吸収し、水の蒸発する面積を大きく増やしながら、現像装置２０内を効果的に加湿することができるようになっている。
【００２２】
そのため本発明になる画像形成装置における現像装置は、前記特許文献のもののように、水室での水の界面が小さくて加湿効果が少なかったり現像装置内部に対する加湿の応答性が悪い、あるいは加湿するための水分によりトナーが通気口を塞いで固着する、といったことがなく、迅速に、的確に現像装置内を加湿することができる。
【００２３】
このように構成された本発明になる現像装置を有する画像形成装置は、前記したように画像形成時開始時、例えば水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６を１０秒間駆動して攪拌を行い、加湿を行った後、画像形成動作を行う。この画像形成動作は前記したように、まず、感光体１０の表面を所定極性に一様に帯電し、所定の原稿情報に基づいて変調した図示していない光源からの光で感光体１０上を露光して静電潜像を形成する。そして、以上説明してきた現像装置２０における現像剤担持体（現像ローラ）２２が担持している、１成分現像剤による磁気穂によってこの静電潜像にトナーを付着させ、トナー像として所定用紙に転写した後、図示していない定着装置でこのトナー像を用紙に定着する。なお、トナー像を用紙に転写した後に感光体１０表面に残ったトナーは、これも図示していないクリーニングブレード等でクリーニングされて残トナーが除去され、さらに光照射等による除電が行われて次の画像形成に備えられる。
【００２４】
この現像装置で使用する現像剤を構成するトナーは、結着樹脂中に着色剤などの種々のトナー配合剤を分散させることで作成される。結着樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【００２５】
この結着樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、５０〜７０℃であることが好ましく、このガラス転移点が上記範囲よりも低いと、得られたトナー同士が現像装置内で融着して保存安定性が低下してしまう。また、樹脂強度が低いため、感光体へのトナー付着が生じる傾向がある。逆にガラス転移点が上記範囲よりも高いと、トナーの定着性が低下してしまう。なお、結着樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、比熱の変化点から求めることができる。
【００２６】
着色剤も、特に制限されるものではなく、又電荷制御剤は、帯電レベルや帯電立ち上がり特性（短時間で、一定の電荷レベルに帯電するかの指標）を著しく向上させ、耐久性や安定性に優れた特性等を得るために配合されるものである。即ち、トナーを正帯電させて現像に供する場合には正帯電性の電荷制御剤を添加し、負帯電させて現像に供する場合には負帯電性の電荷制御剤を添加することができる。又正帯電性或いは負帯電性の電荷制御剤は、トナーの全体量を１００質量部としたとき、１．０〜７．０質量部の量でトナー中に含まれているのがよい。
【００２７】
電荷制御剤の添加量が上記範囲よりも少量であると、所定極性にトナーを安定して帯電することが困難となる傾向があり、該トナーを用いて静電潜像の現像を行って画像形成を行ったとき、画像濃度が低くなったり画像濃度の耐久性が低下する傾向がある。また、電荷制御剤の分散不良が起こりやすく、いわゆるカブリの原因となったり感光体汚染が激しくなる等の傾向がある。一方、電荷制御剤が上記範囲よりも多量に使用されると、耐環境性、特に高温高湿下での帯電不良で画像不良となり、感光体汚染等の欠点が生じやすくなる傾向がある。
【００２８】
定着性やオフセット性を向上させるために使用されるワックス類としては、特に制限されるものではないが、一般にトナー全体量を１００質量部としたとき、１〜５質量部の量で配合されていることが好ましい。ワックス類の添加量が１質量部未満ではオフセット性や像スミアリング等を効率的に防止することができない傾向があり、一方、５質量部を超えるとトナー同士が融着してしまい、保存安定性が低下する傾向がある。
【００２９】
そして、結着樹脂中には磁性粉を配合し、１成分現像剤とする。このような磁性粉としては、それ自体公知のもの、例えば、フェライト、マグネタイトを初めとする鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性を示す金属、もしくは合金またはこれらの元素を含む化合物、あるいは、強磁性元素を含まないが適当な熱処理を施すことによって強磁性を示すようになる合金、または二酸化クロム等を挙げることができる。
【００３０】
これらの磁性粉は、平均粒子径が０．１〜１μm、特に０．１〜０．５μmの範囲内の球形微粉末で、上述した結着樹脂中に均一に分散される。また、磁性粉は、チタン系カップリング剤、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施して使用することもできる。形状は球形であることが望ましく、一般に使用される八面体磁性粉等では、トナー表面に電荷のリークサイトが生じて高温・高湿下では電荷のリークが発生しすぎる。
【００３１】
また磁性粉は、トナー中に３０〜６０質量部、特に４０〜５０質量部の量で含有されていることが好ましい。上記範囲よりも多量に磁性粉を用いると、画像濃度の耐久性が悪くなり、また、定着性が極度に低下する傾向があり、上記範囲よりも少量では、画像濃度耐久性におけるカブリが悪くなってしまう。
【００３２】
本発明で用いるトナーは、前述した結着樹脂と電荷制御剤などの各種トナー配合剤を混合し、押出機等の混練機を用いて溶融混練した後、これを冷却し、粉砕及び分級することにより得られる。また、かかるトナーは、コロイダルシリカ、疎水性シリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子（通常、平均粒径が１．０μｍ以下）を外添し、それ単独で１成分現像剤として感光体表面に形成された静電潜像の現像に使用される。
【００３３】
尚、上記の微粒子外添剤は、トナーの表面処理によって流動性、保存安定性、クリーニング性等を向上させるために使用されるものであり、通常、トナー全体量を１００質量部としたとき、０．２〜１０．０質量部の量で使用される。また、これら微粒子の外添は、トナーと乾式で攪拌混合することにより行われるが、この攪拌混合は、微粒子がトナー中に埋め込まれないようにヘンシェルミキサーやナウターミキサーなどを用いて行うのがよい。
【００３４】
図２、図３は、図１に示した本発明になる画像形成装置における現像装置を用い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境（図２）、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境（図３）において、以上説明してきたトナーを用い、水コンテナ３０を駆動させた場合や水コンテナ３０を用いない場合など、条件を変えながら２０万枚の画像形成をしたときの現像装置２０内の湿度推移、トナーの帯電量推移、形成された画像の濃度推移を調べた結果を示した表である。
【００３５】
この調査に用いた画像形成装置は、京セラミタ製プリンタＬＳ−１８００に水コンテナを設置できるよう改造を行った画像形成装置を用いた。そして使用したトナーは、まず結着樹脂であるスチレンアクリル樹脂を次のようにして製造した。温度計、撹拌機、窒素導入管のついた反応器中にキシレン３００部を入れ、窒素気流下で、スチレン８４５部、アクリル酸ｎ−ブチル１５５部の混合モノマーと、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキサイド（重合開始剤）８．５部と、キシレン１２５部との混合溶液を用いて、１７０℃で３時間かけて滴下した。滴下後、１７０℃で１時間反応させ、重合を完了した。その後、脱溶剤して結着樹脂を得た。磁性粉としては、Ｆｅ３Ｏ４(ＦｅＯ・Ｆｅ２Ｏ３)であるマグネタイトからなり、粒子形状が、球状、平均粒子径が０．２０μｍである磁性粉を用いた。
【００３６】
そしてトナーは、このようにして製造した結着樹脂６０質量部、上記球形磁性粉４０質量部、ワックス（サゾール社製Ｈ１、）５質量部、ＣＣＡ（オリエント化学工業社製Ｎ−１０）３質量部を混合し、２軸押出機にて溶融混練し、冷却してハンマーミルにて粗粉砕した。その後機械式粉砕機にてさらに微粉砕したものを気流式分級機により分級し、体積平均粒径８．０μｍのトナーを得た。そして得られたトナー粉体に、シリカ（日本アエロジル社製ＲＡ−２００Ｈ）０．５質量部をヘンシェルミキサーにより外添し、トナー粉末の表面に付着させてトナーを調製した。
【００３７】
（評価実施例１）
上記トナーをトナー補給コンテナ２７に充填し、補給用トナーとした。そして評価実施例１は、上記のようにして作成したトナーを用い、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた。
【００３８】
（評価実施例２）
評価実施例２は、上記評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用い、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うことは同じだが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した。
【００３９】
（比較例１）
比較例１は、評価実施例１における条件のうち、トナーは同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した。
（比較例２）
比較例２は、評価実施例１における条件のうち、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉とし、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた。
（比較例３）
比較例３は、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した。
【００４０】
そして評価は水コンテナ３０を設置して、低温・低湿環境下の評価を行う場合は画像形成装置を評価時と同じ低温・低湿環境下に３日間放置し、調湿状態となった後実験を開始した。評価項目のうち、トナーの帯電量については現像装置内トナーの帯電量を、ＴＲＥＫ社製帯電量測定装置（Ｑ／Ｍ Ｍｅｔｅｒ２１０ＨＳ）を用いて測定した。画像特性は、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境（図２）、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境（図３）において、それぞれ初期時に前記ページプリンタで画像評価パターンを印字して初期画像とし、その後、２０万枚の連続通紙を行い、１０万枚ごとに再度画像評価パターンを印字して耐久後画像とした。画像評価パターンはそれぞれソリッド画像をマクベス反射濃度計（ＲＤ９１４）を用いて測定し、一定のベタ部の９ポイントの濃度測定を行なってその平均値（ＩＤ）を算出した。画像濃度は１．１０以上をＯＫとした。
【００４１】
まず図２に示した温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境の場合であるが、水コンテナ３０を設置し、前記のようにして作成したトナーを用い、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた評価実施例１、トナーは評価実施例１と同じで、現像装置２０の稼働時に水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行うことも同じだが、湿度センサ２６の湿度検出結果が２０％以下の場合でも攪拌ベルト３６の連続稼動を実施せずに評価した評価実施例２、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉とし、現像装置２０の稼働時、及びトナーコンテナ２７からトナーを補給したとき、水コンテナ３０内の攪拌ベルト３６による攪拌を１０秒間行い、また湿度センサの湿度検出結果が２０％以下の場合、更に攪拌ベルト３６を連続して稼動させた比較例２は、画像濃度、帯電量共に初期時に対して大きな変化はなく、湿度も２８〜３６％と良好であった。
【００４２】
それに対し、トナーは評価実施例１と同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例１は初期から帯電量が高く、同時に画像濃度が低くなっていた。これは水コンテナ３０を設置しなかったために湿度が低いままとなり、トナーがチャージアップした結果と考えられる。また、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例３は、初期より画像濃度が低めで帯電量が高めであり、画像形成枚数が多くなるとそれがより顕著になった。
【００４３】
次に図３に示した温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境の場合であるが、この場合も水コンテナ３０を設置した評価実施例１、評価実施例２は、このような高温・高湿環境の場合でも問題が生じなかった。
【００４４】
それに対し、トナーは評価実施例１と同じものを用いたが、水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例１は低温・低湿環境においてチャージアップが発生したため実施しなかったが、トナーを構成する磁性粉を８面体磁性粉として水コンテナ３０を設置した比較例２、また、比較例２において水コンテナ３０を設置せずに実施した比較例３は、１０万枚の段階で帯電量が低下して画像濃度が低下し、２０万枚では更に低下してトナー飛散が生じた。これは８面体磁性粉を用いたために高湿環境によって放電が進んだためと考えられる。
【００４５】
このように、球形磁性粉を用いてトナーを構成すると共に水コンテナ３０を設け、低温・低湿環境においては加湿を行うことでチャージアップを防止し、高温・高湿環境に対しては球形磁性粉が持つ放電しにくい特性を利用して帯電の低下を防ぐことで、高温・高湿環境においても帯電不足に起因するトナー飛散を起こさず、低温・低湿環境においてもトナー帯電量上昇に起因する画像濃度低下を起こさない、長期に渡って高画質を保ちながら画像形成できる画像形成装置における現像装置を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、低温・低湿環境、高温・高湿環境のいずれにおいても高画質を保った画像形成を行うことができ、温度３５℃、湿度９０％が日常的にある東南アジアなどにおいても国内と同様な画質の画像形成を行うことのできる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明になる画像形成装置における現像装置の概略断面図である。
【図２】本発明になる画像形成装置における現像装置の実施例１を用い、温度５℃、湿度１０％の低温・低湿環境で条件を変えながら、２０万枚の画像形成をしたときの画像濃度とトナーの帯電量を調べた結果を示す表である。
【図３】本発明になる画像形成装置における現像装置の実施例１を用い、温度３５℃、湿度９０％の高温・高湿環境で条件を変えながら、２０万枚の画像形成をしたときの画像濃度とトナーの帯電量を調べた結果を示す表である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 感光体
２０ 現像装置
２１ 現像装置筐体
２２ 現像剤担持体（現像ローラ）
２３ 攪拌部材
２４ 攪拌部材
２５ 仕切り板
２６ 湿度センサ
２７ トナーコンテナ
２８ トナー補給ローラ
３０ 水コンテナ
３１ 駆動ローラ
３２ 従動ローラ
３３ スポンジローラ
３４ 通気口
３５ 水
３６ 攪拌ベルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を有し、上部の通気口を通して現像装置内への加湿を行うよう構成され、
前記現像剤は磁性１成分現像剤であり、配合された磁性粉が球形磁性粉であることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記加湿手段は、前記ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラを有していることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項１】
筒状回転スリーブ内部に固定磁石を有して電子写真方式で静電潜像が形成される感光体に対面し、現像剤を担持して前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤を攪拌して前記現像剤担持体に搬送する攪拌手段と、湿度測定手段と、加湿手段と、を備えた画像形成装置における現像装置において、
前記加湿手段は、片側が水に浸漬されて前記湿度測定手段の測定結果で周回するベルト状攪拌手段を有し、上部の通気口を通して現像装置内への加湿を行うよう構成され、
前記現像剤は磁性１成分現像剤であり、配合された磁性粉が球形磁性粉であることを特徴とする画像形成装置における現像装置。
【請求項２】
前記加湿手段は、前記ベルト状攪拌手段におけるベルト部に当接し、搬送される水分を吸収しながら回転するスポンジローラを有していることを特徴とする請求項１に記載した画像形成装置における現像装置。
【請求項３】
前記湿度測定手段は、前記現像剤攪拌手段で攪拌される現像剤の湿度を測定する位置に配されていることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置における現像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−５８５４０（Ｐ２００９−５８５４０Ａ）
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２３０４４（Ｐ２００７−２２３０４４）
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２９日（２００７．８．２９）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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