JP2000122416A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
現像装置及び画像形成装置Info
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Abstract
いて、現像ローラと感光体ドラムとの間で生じるトナー
劣化を低減すると共に、現像ローラ表面へのトナー融着
を防止し、同時に、トナー劣化の促進を防止し、低融点
トナーに対しても安定して現像可能とする。 【解決手段】 低表面動摩擦係数を有し、且つ、低硬度
を有する現像ローラ2、及び、現像ローラ2より表面動
摩擦係数及び硬度の高いトナー供給ローラ4を用いるこ
とにより、現像ローラ2の感光体10への当接圧、及
び、現像ブレード5の現像ローラ2への当接圧をトナー
供給手段4の現像ローラ2への当接圧より低くし、現像
ローラ2と感光体10間の摺擦力、及び現像ブレード5
と現像ローラ2間の摺擦力を、トナー供給ローラ4と現
像ローラ2間の摺擦力より小さくする。
Description
はプリンタ等とされる電子写真方式或いは静電記録方式
の画像形成装置、及び、該画像形成装置に具備され、像
担持体上に形成された静電潜像を現像剤担持体上に薄層
形成した現像剤により顕在化する現像装置に関するもの
である。
現像剤(以下、「トナー」という)の種類によって構成
が若干異なっている。しかし、非磁性1成分トナーを用
いる場合に比べ、磁性1成分トナーを用いる場合では、
磁性1成分トナーを現像剤担持体(以下、「現像ロー
ラ」という)に磁力によって引きつけるマグネットが現
像ローラ内に必要になるだけで、ほぼ同様な構成をと
る。図4に非磁性1成分トナーを用いた場合の現像装置
の従来例を示す。
置101は、図中X方向に回転する像担持体である感光
体100に接触し、図中Y方向に回転しながら現像を行
う現像ローラ102、現像ローラ102に非磁性1成分
トナーTを図中Z方向に回転することによって供給する
現像剤供給手段であるトナー供給ローラ104、現像ロ
ーラ102上のトナーTの塗布量及びその帯電量を規制
する現像剤規制部材である現像ブレード103、トナー
Tをトナー供給ローラ104に供給すると共に非磁性1
成分トナーを攪拌する攪拌部材105等からなる。
02が接触して現像を行う場合には、現像ローラ102
は弾性体であることが望ましい。そして、弾性体の現像
ローラ102を用いた現像装置においては非磁性1成分
トナーへの帯電付与のために金属製の現像ブレード10
3が好適に用いられる。
示の電源により現像ローラ102に現像バイアスを印加
することによって、感光体100の表面に不図示の手段
にて形成された静電潜像を現像ローラ102の表面に鏡
映力にて担持されているトナーTで現像し可視化する。
現像に寄与せずに現像ローラ102表面に残留したトナ
ーは、トナー供給ローラ104を介して現像装置101
内に回収される。
性の非磁性1成分トナーを用いるものであり、又、トナ
ー供給ローラ102から現像ローラ102へのトナーT
の供給は、トナー供給ローラ104と現像ローラとの摺
擦領域においてトナーTが摩擦帯電することにより生じ
る鏡映力によって行われる。又、トナーTの現像ローラ
102への供給量の調整は、現像ローラ102とトナー
供給ローラ104との周速差によって行われる。尚、磁
性1成分トナーの場合は、周知のごとく、トナーの供給
搬送に磁気力が加わる。
搬送に磁気力を必要としないので、1成分トナーが非磁
性化されており、特に、カラー画像の形成には有利であ
る。
来例では、弾性体からなる現像ローラ102を感光体1
00に接触当接させて現像工程を行うため、以下に示す
現象が生じ、その結果、トナー劣化が発生し、現像特性
が低下してしまい画像不良が生じてしまうという問題点
があった。
ニップ領域において、両者間の摺擦により、当接ニップ
領域中のトナーTはダメージを受ける。通常、従来例で
示したような現像装置101は、現像ローラ102表面
に担持されるトナー層が薄層であるため、静電潜像への
現像量を所定量に確保するためには、現像ローラ102
を感光体100より早く回転させる必要が生じる。つま
り、現像ローラ102と感光体100との当接ニップ領
域においては、両者間に、周速差が生じる。このため、
上記の当接ニップ領域中における摺擦によるトナー劣化
が生じる。
硬度が、JIS−A硬度計で40〜50度程度と高いた
め、現像ローラ102の感光体100への確実な当接を
得るべく現像ローラ102の感光体100への進入量S
を確保しようとすると、現像ローラ102の感光体10
0への当接圧が増加してしまう。上記当接圧は、トナー
供給ローラ104の現像ローラ102への当接圧よりも
著しく高くなる。例えば、硬度40〜50度(JIS−
A)程度の現像ローラ102を用いると、現像ローラ1
02の感光体100への当接圧が増加し、特に、感光体
100が剛体である場合に、上記進入量Sを100μm
程度確保しようとすると、上記当接圧は、100g/c
m程度にまで達してしまう。
は、一般的に低硬度のスポンジローラで構成されてお
り、例えば、硬度20〜40度(AskerC)のトナ
ー供給ローラを用いた場合、トナー供給ローラ104の
現像ローラ102への進入量を上記例と同じ100μm
に設定すると、トナー供給ローラ104の現像ローラ1
02への当接圧は、約40g/cm程度となる。即ち、
感光体100に剛体を用いると、現像ローラ102の感
光体100への当接圧は、トナー供給ローラ104の現
像ローラ102への当接圧よりも著しく高くなる。
明する。
ので、以下のようにして測定する。即ち、引き抜き板と
して、長さ100mm×幅15mm×厚さ30μmのス
テンレス薄板と、挟み板として長さ180mm×幅30
mm×厚さ30μmのステンレス薄板を長さを半分にす
るように折ったものを用意し、挟み板の間に引き抜き板
を挿入し、上記挟み板を現像ローラ102と感光体10
0もしくは、現像ローラ102とトナー供給ローラ10
4の間に挿入する。その状態で、バネばかり等で引き抜
き板を一定の速度で引き抜き、その時のバネばかりの値
(単位:g)を読む。バネばかりの値を1.5で除算し
て、単位をg/cmにし、上記当接圧としての線圧が求
められる。
摩擦係数が約1.0程度あり、上記当接圧の増加とあい
まって、上記トナー劣化を促進してしまう。
法により測定した現像ローラ102表面のステンレス薄
板に対する摩擦係数である。摩擦係数μは、図5に示す
ようにして求めた。即ち、一方の端部に重りW1を付加
し、他方の端部にデジタルフォースゲージ(重りW1も
ステンレス薄板も付加しない無付加時に0値に調整して
おく)120にセットした、厚さ0.03mmのステン
レス薄板110を現像ローラ102表面にセッテング
し、図4に示すθ、つまり現像ローラ102の回転軸芯
Oを中心としてステンレス薄板110が現像ローラ10
2の周面に当接する角度を45度に設定した。
が安定した後、現像ローラ102を矢印R方向に回転さ
せ、この時の現像ローラ102とステンレス薄板110
間の摺擦力をデジタルフォースゲージ120で測定す
る。
からアナログ出力された値をレコーダで周波数10Hz
でサンプリングし、サンプリングデータをコンピュータ
PCで以下に示す式(1)により計算し、更に、現像ロ
ーラ102の1回転分の計算値を平均して求めた。
W1とW2との合計値、W1:重りの重量、W2:ステ
ンレス薄板の重量、F:デジタルフォースゲージの測定
値、である。
に対して現像ローラ102表面の動摩擦係数を測定した
理由は、現像ブレード103が一般にステンレス薄板
(厚さは0.1mm程度)のものを使用しており、又、
感光体100もアルミニウム等の基板上に厚さ数十μm
程度の感光層を有するものを用いているため、現像ロー
ラ102表面の動摩擦係数としては、ステンレス薄板に
対するものを用いて、比較することが現状に近く、より
適切と判断したためである。
きいと、上記の現像ローラ102と感光体100間の摺
擦力が大きくなり、トナーダメージが促進される。
2の硬度が高い方がより顕著であり、現像ローラ102
と感光体100間の摺擦力が著しく増し、トナー劣化が
促進する。
数が0.2を超え、現像ローラ102の硬度が凡そ30
度(JIS−A)以上になると、本現象の傾向が見られ
始め、動摩擦係数が1.0程度になり、ローラ硬度も4
0度(JIS−A)を超えると著しくなる。このように
してダメージを受けたトナーは、現像ローラ102の表
面に強固に付着してしまい、トナー供給ローラ104に
よる摺擦では、劣化トナーを現像ローラ102表面から
除去できない。
現像ローラ102と感光体100間の当接は、弾性体と
剛体の当接なので、現像ローラ102とトナー供給ロー
ラ104の当接、即ち、弾性体間の当接より、当接圧が
強くなる。一方、感光体100の表面の動摩擦係数は、
一般にトナー供給ローラ104表面の動摩擦係数より低
いが、現像ローラ102表面の動摩擦係数が1.0を超
えてくると、現像ローラ102の動摩擦係数は、上記両
者の動摩擦係数と比較して同じか或いはそれ以上とな
り、現像ローラ102と感光体100間、及び現像ロー
ラ102とトナー供給ローラ104間の摺擦力は、感光
体100表面の動摩擦係数及びトナー供給ローラ104
表面の動摩擦係数に依存しなくなり、現像ローラ102
表面の動摩擦係数に支配されるようになる。つまり、上
記摺擦力は現像ローラ102と感光体100間の方が、
現像ローラ102とトナー供給ローラ104の方より強
くなる。
0間で強い摺擦力でストレスを受けたトナーは強固に現
像ローラ102に融着し、この現像ローラ102表面に
融着した劣化トナーは、現像ローラ102と感光体10
0の摺擦力より低い現像ローラ102とトナー供給ロー
ラ104間の摺擦力では現像ローラ102から除去する
のが困難になる。
現像ローラ102表面に融着した劣化トナーは更にスト
レスを受け、又、新たな劣化トナーの現像ローラ102
への融着も生じ、現像ローラ102表面への劣化したト
ナーによる汚染が進行する。その結果、やがて、現像ブ
レード103まで汚染してしまい、トナーの帯電性能が
低下してしまう。
の帯電量低下及びコート量低下が生じ、現像特性が著し
く悪化する。出力画像としては、画像濃度低下や反転カ
ブリの増加、さらには現像ブレード103や現像ローラ
102に融着したトナーに起因する画像スジが生じ、出
力画像の画像品位が著しく低下する。これによって、現
像装置の寿命が短くなる結果が生じる。特に、低温定着
に有利な低温トナーを用いると上記現象は著しいものと
なる。
は、現像ローラ102と感光体100間の摺擦力が、現
像ローラ102とトナー供給ローラ104間の摺擦力よ
り高いため、現像ローラ102表面へのトナー融着を促
進させていた。その結果、低融点トナーを使いこなすこ
とが困難となっていた。
像剤を用いた接触現像系において、現像剤担持体と像担
持体との間で生じる現像剤劣化を低減すると共に、現像
剤担持体表面への現像剤融着を防止し、同時に、現像剤
劣化の促進を防止し、低融点現像剤に対しても安定して
現像可能な現像装置及び該現像装置を具備した画像形成
装置を提供することである。
現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、像担持体に対して当接配置された弾性を
有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して当接
配置され現像剤を供給する弾性を有する現像剤供給手段
と、前記現像剤担持体に対して当接配置され現像剤を規
制して現像剤層を薄層形成する現像剤規制部材とを有す
る現像装置において、前記現像剤規制部材の前記現像剤
担持体に対する当接圧及び前記現像剤担持体の前記像担
持体に対する当接圧は、前記現像剤供給手段の前記現像
剤担持体に対する当接圧と同じか或いはそれより小さい
ことを特徴とする現像装置である。
記現像剤供給手段の動摩擦係数以下であることが好まし
い。前記現像剤規制部材は金属からなることが好まし
い。前記現像剤担持体は導電物質を分散したポリアミド
樹脂、又は導電物質を分散したアクリル変成シリコーン
樹脂、又は導電物質を分散したアクリルポリエステルウ
レタン樹脂を含む帯電付与層を表面に有することが好ま
しい。前記帯電付与層は離型性粒子が分散されているこ
とが好ましい。前記離型性粒子はフッ素系粒子、又はポ
リアミド樹脂粒子であることが好ましい。別の態様によ
れば、前記離型性粒子はフッ素系粒子及びポリアミド樹
脂粒子の混合粒子であることが好ましい。前記現像剤供
給手段の硬度は前記現像剤担持体の硬度より高いことが
好ましい。前記現像剤供給手段の表面はシリコーンゴ
ム、ウレタンゴム、又はEPDMからなる弾性体で構成
されることが好ましい。別の態様によれば、前記現像剤
供給手段の表面はリコーンゴム、ウレタンゴム、又はE
PDMからなる発泡弾性体で構成されることが好まし
い。
を具備し、前記像担持体に対して当接配置された弾性を
有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して当接
配置され現像剤を供給する弾性を有する現像剤供給手段
と、前記現像剤担持体に対して当接配置され現像剤を規
制して現像剤層を薄層形成する現像剤規制部材とを有す
る現像装置を、更に具備する画像形成装置において、前
記現像剤規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧及
び前記現像剤担持体の前記像担持体に対する当接圧は、
前記現像剤供給手段の前記現像剤担持体に対する当接圧
と同じか或いはそれより小さいことを特徴とする画像形
成装置が提供される。
ベルト状基体表面に感光層が形成されていることが好ま
しい。前記像担持体表面は離型性樹脂が分散されている
ことが好ましい。前記離型性樹脂はフッ素樹脂であり、
分散量は3〜50%であることが好ましい。
画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。尚、
次に説明する実施例にては、本発明は、例えば図3に示
されるような電子写真画像形成装置に具現化されるもの
として説明するが、これに限定されるものではない。
持体である感光体ドラム10を回転自在に設け、該感光
体ドラム10を一次帯電器11で一様に帯電し、次に例
えばレーザのような発光素子12によって情報信号を露
光して静電潜像を形成し、現像装置1で可視像化する。
次に該可視像を転写帯電器13により転写紙14に転写
し、更に定着装置15にて定着して永久画像を得る。
又、感光体ドラム10上の転写残トナーはクリーニング
装置16により除去する。
説明する。
極性であり、外径30mmのOPC感光体を用いてい
る。現像装置1は、球形で低融点の非磁性1成分重合ト
ナー(現像剤)6を収容する現像容器7と、その開口部
にて感光体ドラム10に対向設置され、感光体ドラム1
0にトナー6を担持搬送する現像剤担持体である現像ロ
ーラ2、現像ローラ2に当接しトナー6を現像ローラ2
に担持搬送する現像剤搬送手段であるトナー供給ローラ
4、及び現像ローラ2上に担持されたトナー6の層厚を
規制する現像剤規制部材である現像ブレード5を備えて
いる。
い、現像ローラ2の両端に設けられた進入量規制コロ3
により感光体ドラム10への進入量を規制している。進
入量規制コロ3はその外径を15.5mmとし、上記進
入量を250μm程度に設定した。トナー供給ローラ4
は外径16mm、硬度20度(AskerC)の絶縁性
ウレタンスポンジローラとし、現像ローラ2に対する進
入量を500μm程度に保つように現像ローラ2に対し
て接触配設している。尚、トナー供給ローラ4表面の動
摩擦係数は約0.7である。材料としてウレタンの他に
は、シリコーンスポンジ、EPDMスポンジ等を用いる
ことも可能である。無論、スポンジに代えてソリッドに
してもよく、更には、両者の複合形状(2層ローラ等)
としてもよい。
よって現像ローラ2表面に供給された非磁性1成分トナ
ーの量を所定量に規制すると共に、非磁性1成分トナー
6に摩擦帯電により所定量の電荷を付与する。
印X方向に、回転速度Vxで回転し、現像ローラ2は矢
印Y方向に回転速度Vyで回転している。更に、トナー
供給ローラ4は矢印Z方向に回転速度Vzで回転してい
る。
な、一般的に用いられている反転現像系の画像形成装置
(例えば、LBP,LED等のページプリンター)に用
いることが可能であり、本実施例では以下に示す画像評
価時の画像出力の条件として、感光体ドラム10の帯電
電位を−650V、感光体ドラム10上の露光領域の画
像域電位を−100V、現像ローラ2に印加する現像電
圧を−350VDC電圧とした。
題点を解決するためには、現像ローラ2と感光体ドラム
10間の摩擦力を現像ローラ2とトナー供給ローラ4間
の摺擦力より低下させればよいことを見出した。そのた
めには、現像ローラ2表面の動摩擦係数を所定値以下に
下げ、且つ、ローラ硬度を低下させることが有効である
ことが判明した。このために、以下に示す低硬度で表面
動摩擦係数の低い現像ローラを用いた。
ス等の金属芯金上に弾性層を形成し、更に、ローラ表面
には帯電付与層を形成した。弾性層は現像ローラ2の低
硬度化を図るために、低硬度のLTVシリコーンゴム、
又は、シリコーン樹脂、もしくはウレタン樹脂、又はE
PDM等の発泡スポンジ体を用いることができる。
いた場合は、スポンジ層表面に厚さ数mm以下程度のソ
リッド層を設けることが好ましい。その理由は、帯電付
与層は厚さ数μm程度の薄層であるため、ソリッド層を
設けないと、現像ローラ2表面に、スポンジ層表面の形
状が現れてしまい、現像ローラ2表面の表面粗さRma
xが大きくなりすぎるからである。尚、表面粗さRma
xは、JIS B0601に示されている定義を用い、
測定には小坂研究所製の表面粗さ試験器「SE−30
H」を使用した。
の表面粗さRmaxは15μm程度以下である必要があ
り、この数値を超えると、出力画像上にスポンジ層の表
面形状が現れ、非常にがさついた画像となってしまう。
この問題点を防止するために、スポンジ層を弾性層とし
て用いる場合には、その表層にソリッド層を設けるのが
よい。表層にソリッド層を設けても、厚さが数mm以下
であること、及び、下層のスポンジ層が低硬度であるこ
となどにより、現像ローラ2のローラ硬度としては、低
硬度のものを得ることが可能となる。
帯電付与性と対感光体ドラム摺擦力を下げるために、そ
の表面の動摩擦係数を下げることが必要なので、ポリア
ミド樹脂、もしくは、アクリル変性シリコーン樹脂、ア
クリルポリエステルウレタン樹脂等のトナー帯電付与性
の高い樹脂中に、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒
子等の離型性粒子及び導電物質を分散した。具体的に
は、ローラ硬度として、40度(AskerC硬度計)
以下、動摩擦係数0.2以下のものを得ることができ、
これらのものを用いれば、後述するように、本発明が優
位に達成可能となる。
れており、カーボン粉末や金属等の導電物質が分散配合
されている。電気抵抗値としては、各々体積抵抗率で約
1×103 Ωcm〜約1×109 Ωcmに調整されてい
る。現像ローラ2の弾性層及び帯電付与層の電気抵抗値
は実施例及び比較例すべて、1×105 Ωcmに調整し
ている。1×103 Ωcmを下回ると、感光体ドラム1
0表面にピンホールがあったとき、ピンホールに電流が
集中し、現像電圧が降下し、現像不能となる。一方、1
×109 Ωcmを上回ると現像ローラ2に担持されたト
ナー6がチャージアップしやすくなるため、現像ローラ
2表面へのトナー6のコート状態が不安定になり、コー
ト量不足も生じる。更に、現像性が低下し、画像濃度低
下も生じる。
るトナー量を所定値に設定するには、現像ローラ2の表
面粗さを所定値に設定する必要があるとされていたが、
本発明者らの検討によると、現像ローラ2の表面にコー
トされるトナーのコート量は、一概に、現像ローラ2の
表面粗さRzとは相関しておらず、むしろ、現像ローラ
2の表面にコーティングされる帯電付与膜の材質による
ことが判明している。例えば、帯電付与膜として上記の
ポリアミド樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、アクリ
ルポリエステルウレタン樹脂等を用いると、上記帯電付
与膜中に離型粒子等を分散して、現像ローラ2表面の動
摩擦係数を小さくしても、現像ローラ2の表面粗さRz
によらず、ほぼ安定したトナーコート量を得ることがで
きる。
ーラ2においては、トナー供給ローラ4による現像ロー
ラ2へのトナー供給時に生じる摩擦帯電による鏡映力に
よって、現像ローラ2表面へのトナー6の担持力が生じ
ていることからも理解できる。表面粗さRzを大きくす
れば、それだけ、トナー6と現像ローラ2表面との接触
機会が増加して帯電付与性が増加し、トナーコート量も
増加することもあるが、これは、現像ローラ2表面が通
常のウレタン樹脂等の上記ポリアミド樹脂等に比べて著
しくトナー6への帯電付与性が低下する場合や離型粒子
が帯電付与樹脂中に埋め込まれ、粒子表面が膜の外に出
ていない場合に見られる現象であって、本発明者らの検
討によると、上記ポリアミド樹脂等の高帯電付与性の材
料を用いれば、現像ローラ2表面の表面粗さRzによら
ず、現像ブレード5の設定条件のみでコート量を調整可
能になる。
表1に示す現像ローラA、B、C、Dを作製し用いた。
又、同時に、本発明の効果を評価するため、比較例とし
て、下記の表1に示す現像ローラE、F、G、Hを作製
し用いた。尚、各現像ローラの対感光体ドラムへの当接
圧は、現像ローラDが約25g/cm、現像ローラA、
B、C、F、Hが約30g/cm、現像ローラE、Gが
約100g/cmであった。又、各現像ローラに対する
トナー供給ローラ4の当接圧は、現像ローラA、B、
C、D、F、Hが約30g/cm、現像ローラE、Gが
約40g/cm程度であった。
像ローラ2に所定の当接圧で接触当接している。現像ブ
レードとしては、リン青銅の薄板上で現像ローラ2との
当接部にウレタンゴムやLTV等のトナー6と逆極性の
帯電特性を有する弾性体や更にこの弾性体表面(現像ロ
ーラ2と接触する面)にポリアミド樹脂等の、更にトナ
ー6に対して帯電付与性の高くなる樹脂をコーティング
した弾性体を設けたものを現像ブレードとして用いても
よく、又、図1にように、先端部をL字状に形成したス
テンレス薄板を用いて、その先端L字のエッジ部を現像
ローラ2表面に当接させるようにしてもしてもよい。
への帯電付与性を上げたまま、現像ローラ2と現像ブレ
ード5との間の摺擦力を可能な限り低下させるため、現
像ブレード5として、後者のステンレス薄板のL字ブレ
ードを用いた。尚、ステンレス薄板の厚さは100μm
とし、先端エッジ部の現像ローラ2への当接圧を、表1
に示す各現像ローラに対して前記線圧で、現像ローラD
が約12g/cm、現像ローラA、B、C、F、Hは約
15g/cm、現像ローラE、Gは約30g/cmに設
定した。
る。本実施例においては、上述のように、低融点で転写
性の優れた重合トナーを用いた。
−1、SF−2を用いて示すことが可能である。SF−
1、SF−2とは、日立製作所製FE−SEM(S−8
00)を用いトナー像を無作為に100個サンプリング
し、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社
製画像解析装置(Luzex3)に導入し解析を行ない
下式より算出し得られた値を定義している。
A}×(π/4)×100 SF−2={(PERI)2 /AREA}×(π/4)
×100 (MXLNG:絶対最大長、AREA:トナー投影面
積、PERI:周長) このトナーの形状係数SF−1は球形度合を示し、14
0より大きいと球形から徐々に不定形となる。SF−2
は凹凸度合を示し、120より大きいとトナーの表面の
凹凸が顕著になる。
で、前述のSF−1が100〜140、SF−2が10
0〜120の範囲のものを用いることが好ましい。尚、
本実施例のトナーの帯電極性は負極性である。
って測定できるが、本実施例においては、コールターカ
ウンターのマルチサイザーを用いて行った。
ターのマルチサイザーII型(コールター社製)を用い、
個数分布、体積分布を出力するインターフェイス(日科
機製)及びCX−iパーソナルコンピュータ(キヤノン
製)を接続し、電解液は特級又は一級塩化ナトリウムを
用いて1%Nacl水溶液を調整する。
150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはア
ルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5ml加え、更
に測定試料2〜20mgを加える。
約1〜3分間分散処理を行ない、上記コールターカウン
ターのマルチサイザーII型により、アパーチャーとし
て、トナー粒径を測定するときは、100μmアパーチ
ャーを用いて測定する。トナーの体積、個数を測定し
て、体積分布と個数分布とを算出した。それから本実施
例に係る体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径を
体積分布から求めるこの球形トナー粒子は重合法により
形成され、これにより、より球形に近いトナー粒子を得
ることができる。特に、重合法により形成されたトナー
粒子については、分散媒体中にプレトナー(モノマー組
成物)粒子として存在させ必要な部分を重合反応により
生成するため、表面性については、かなり平滑化された
ものを得ることができる。
造の容易化、及び省エネルギー化を目的としてトナー粒
子を低溶融点化するため、球形トナー粒子にコア/シェ
ル構造をもたせ、シェル部分を重合法により形成するこ
とが好ましい。コア/シェルの構造の作用は、トナー粒
子の優れた定着性を損なうことなく耐ブロッキング性を
付与できることはいうまでもなく、コアを有しないよう
なバルクとしての重合トナー粒子に比較して、シェル部
分のみを重合する方が、重合工程の後の後処理工程にお
いて、残存モノマーの除去が容易に行われるからであ
る。
物質が好ましく、ASTMD3418−8に準拠し測定
された主体極大ピーク値が、40〜90℃を示す化合物
が好ましい。極大ピーク値が40℃未満であると低軟化
点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフ
セット性が弱くなり好ましくない。一方、極大ピーク値
が90℃を超えると定着温度が高くなり好ましくない。
更に直接重合法によりトナーを得る場合においては、水
系で造粒・重合を行うため極大ピーク値の温度が高い
と、主に造粒中に低軟化点物質が析出してきて懸濁系を
阻害するため好ましくない。
パーキンエレマー社製DSC−7を用いる。装置検出部
の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補
正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは
アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセット
し、昇温速度10℃/min.で測定を行った。
フィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィシャー
トロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、
エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラ
フト/ブロック化合物等が利用できる。
0重量%添加することが好ましい。仮に5重量%未満の
添加では先に述べた残存モノマーの除去に負担がかか
り、又30重量%を超える場合は、重合法による製造に
おいても造粒時にトナー粒子同士の合一が起きやすく、
粒度分布の広いものが生成しやすく、不適当であった。
被覆することにより、感光体の帯電部材による影響をあ
る部分外添剤に逃がしてやるような構成をとることが望
ましく、その意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆率は
5〜99%、更には10〜99%であることが好まし
い。
作所製FR−SEM(S−800)を用いトナー像を1
00個無作為にサンプリングし、その画像情報をインタ
ーフェースを介しニコレ社製画像分析装置(Luzex
3)に導入する。画像情報は、トナー粒子表面部分と外
添剤部分とが明度が異なるため、2値化して、外添剤部
分の面積SG とトナー粒子部分の面積(外添剤部分の面
積も含む)ST に分け、下記の式により算出される。
添加したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均
径の1/10以下の粒径であることが好ましい。この添
加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面
観察により求めたその平均粒径を意味する。又、外添剤
としては、例えば、金属酸化物(酸化アルミニウム、酸
化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸
化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等)、
窒化物(窒化ケイ素等)、炭化物(炭化ケイ素等)、金
属塩(硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム
等)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
カルシウム等)、カーボンブラック、シリカ等が用いら
れる。
に対し0.1〜10重量部が用いられ、好ましくは、
0.05〜5重量部が用いられる。これら外添剤は、単
独で用いても、又、複数併用してもよい。それぞれ疎水
化処理を行ったものがより好ましい。
合には、一成分系トナーの流動性が悪化し、転写及び現
像の効率が低下してしまう。その結果、画像の濃度ムラ
や画像部の周辺にトナーが飛び散ってしまういわゆる飛
び散りが発生してしまう。10重量部を超える場合に
は、過多の外添剤が感光体ドラムや現像ローラに付着し
てトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりす
る。
を、図1に示す感光体10の回転速度Vx、現像ローラ
の回転速度Vy、トナー供給ローラ4の回転速度Vz、
VxとVyの差のΔV1、VyとVzとの差ΔV2を、
Vx=100mm/sec、Vy=120mm/se
c、Vz=50mm/secに設定し、上記の現像条件
を基に、画像出力5千枚の通紙耐久試験を行い、画像特
性と共に、トナー劣化状況を評価した。尚、評価は、2
3℃、60%Rh(常温温度)環境下で、A4サイズ紙
縦送りで行った。
見られるかどうか、 2.通紙耐久試験において、出力画像の画像カブリの増
加が見られるかどうか、 3.通紙耐久試験において、出力画像上縦スジの発生が
見られるかどうか、 4.通紙耐久試験において、現像ローラ上のトナー帯電
量の低下が見られるかどうか、 5.通紙耐久試験において、現像ローラ上及び現像ブレ
ードにトナー融着が生じているかどうか、について行っ
た。
以下に示す方法で行った。即ち、画像出力後に、現像ロ
ーラ表面のトナーをクーロンメータで吸引測定し、トナ
ー帯電測定値Q(μC)を得て、更に、吸引トナー重量
m(mg)を測定する。そして、Q、mの値から、以下
に示す式(2)より、トナー帯電量(μC/g)を得
た。
リングして、評価のための測定値を得た。
現像特性を得ることができた。
40度より低い場合、即ち、現像ブレードの対現像ロー
ラ当接圧及び現像ローラの対感光体当接圧が、トナー供
給ローラの対現像ローラ当接圧以下の場合、 2.現像ローラ表面動摩擦係数が0.2以下の場合、即
ち、現像ローラ表面の動摩擦係数が、トナー供給ローラ
表面の動摩擦係数より低い場合、である。
考えられる。
等の帯電付与膜を形成した低動摩擦係数を有する低硬度
の現像ローラを用いること、 2.現像ブレードの対現像ローラ当接圧及び現像ローラ
の対感光体当接圧をトナー供給ローラの対現像ローラ当
接圧以下にすること、 3.現像ローラ表面の動摩擦係数をトナー供給ローラ表
面の動摩擦係数より低くすること、によって、現像ロー
ラ表面のトナーコート量の耐久安定性が向上しているた
めと考えられる。下記にその理由を示す。
れるように、現像ローラ表面がトナーとの摺擦により摩
耗し、現像ローラ表面粗さが時間的に変化するため、現
像ローラ表面のトナーコート量が時間的に変動するとさ
れているが、本発明者らの検討によると、球形度合いの
大きい重合トナーを用いたところ、本実施例において用
いるような低動摩擦係数を有する現像ローラの場合、上
記のように、トナーとの摺擦により現像ローラ表面粗さ
Rzが変動し、トナーコート量が変動することはなかっ
た。むしろ、重合トナーを低融点化した場合、現像ロー
ラ2と感光体10との当接領域における両者間の摺擦に
より、トナー劣化が生じ、劣化したトナーが、現像ロー
ラと現像ブレードを汚染してトナーに対する帯電付与性
が低下し、現像ローラ表面のトナーコート量が減少する
という傾向が見られた。この傾向は、動摩擦係数の高い
現像ローラを用いても見られ、このような現像ローラの
場合、現像ローラの硬度にはあまり関係がなかった。
うな低動摩擦係数を有する現像ローラを用いる場合、現
像ローラ硬度と上記トナー劣化は相関しており、現像ロ
ーラ硬度を低硬度化することで、上記トナー劣化を防止
することが可能となる。以下にその理由を記す。
0〜50(JIS−A、AskerC硬度計で約50〜
60度程度)の現像ローラの対感光体当接圧は、上記の
ように、約100g/cmの線圧となり、一方、本実施
例にて用いるような低動摩擦係数で、低硬度(後述する
が、約30度:JIS−A、もしくは40度:Aske
rC、以下)の現像ローラを用いると、上記線圧が約3
0g/cm程度以下と従来系の約1/3程度に低減され
るため、現像ローラ表面の摺擦力低下と相俟って、現像
ローラ2と感光体10間の摺擦によるトナーへのストレ
スが減少することによる。
上記において示したように、現像ローラとトナー供給ロ
ーラ間の摺擦力より低くすることによって、現像ローラ
と感光体間の摺擦力により、現像ローラ表面にメカニカ
ルに付着したトナーは、トナー供給ローラにて確実に現
像ローラ表面から除去できるようになる。即ち、現像ロ
ーラ表面からのトナー供給ローラによる現像残トナーの
剥ぎ取り率が向上する。その結果、トナー劣化の促進が
防止される。
膜を形成した低動摩擦係数を有する低硬度の現像ローラ
を用いること、 2.現像ブレードの対現像ローラ当接圧及び現像ローラ
の対感光体当接圧をトナー供給ローラの対現像ローラ当
接圧以下にすること、 3.現像ローラ表面の動摩擦係数をトナー供給ローラ表
面の動摩擦係数より低くすること、によって、従来の問
題点を解決することが可能となった。
が接触及び摺擦して現像を行ういわゆる接触現像法を用
いた現像装置において、低表面動摩擦係数を有し、且
つ、低硬度を有する現像ローラ、及び、現像ローラより
表面動摩擦係数の高いトナー供給ローラを用いることに
より、更に、現像ローラの感光体への侵入量、及びトナ
ー供給ローラの現像ローラへの侵入量を最適化すること
により、現像ローラの感光体ドラムへの当接圧、及び現
像ブレードの現像ローラへの当接圧をトナー供給ローラ
の現像ローラへの当接圧より低くし、現像ローラと感光
体ドラム間の摺擦力及び現像ブレードと現像ローラ間の
摺擦力をトナー供給手段と現像ローラ間の摺擦力より小
さくすることによって、現像ローラ表面に供給されるト
ナーの劣化や融着等を防止し、高寿命で高画質の画像出
力が可能な現像装置を提供できるようになった。
例では、第1実施例における現像装置の現像ローラと感
光体ドラム間の摺擦力を更に低下させるため、感光体表
面層にフッ素樹脂等の離型性材料を分散した。
て詳しく説明する。
であり、直径30mmのアルミニウム製のドラム支持体
20上に下記の第1〜第5の5層の機能層を下から順に
設けたものである。
ムドラムの欠陥等を均すため、又、レーザ露光の反射に
よるモアレの発生を防止するために設けられている厚さ
約20μmの導電層である。
り、アルミ支持体20から注入された負電荷を打ち消す
のを防止する役割を果たし、アミラン樹脂(6−ナイロ
ン)とメトキシメチル化ナイロンによって1×106 Ω
cm程度に抵抗調整された厚さ約1μmの中抵抗層であ
る。
り、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μ
mの層であり、レーザー露光を受けることによって正負
の電荷対を発生する。
り、ポリカーボネート樹脂にトリアリールアミン化合物
やヒドラゾンを分散したものであり、P型半導体であ
る。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を
移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷の
みを感光体表面に輸送することができる。
り、光硬化性のアクリル樹脂にテフロン(デュポン社の
商標でフッ素樹脂;ポリテトラフルオロエチレン(PT
FE)である)等のトナーの帯電極性と同極性で、且
つ、現像ローラと逆極性の帯電極性を有するフッ素樹脂
8と超微粒子のSnO2 を分散した材料の塗工層であ
る。
ー60部(重量部、以下同様)、平均粒径0.18μm
のポリテトラフルオロエチレン微粒子3〜50部、アン
チモンをドーピングし低抵抗化した分散前の平均粒径約
400Åの酸化スズ超微粒子60部、光開始剤として2
−メチルチオキサントン20部、及びメタノール400
部をサンドミルにて48時間分散を行った。このように
して調合した塗工液をディッピング塗工法にて、厚さ約
2μmに塗工してチャージアップ防止層とした。
ルオロエチレンは、感光体ドラム10の最表層に位置す
るため、現像ローラ2に担持されたトナーTと接触する
ことが可能である。
のは、3部未満であると、トナーのチャージアップ防止
の効果が少なく、50部を超えると発光素子からの光が
フッ素樹脂により散乱してしまい、画像ボケが発生する
ためである。
しての役割と共に、チャージアップ防止層25の抵抗調
整のために用いられる。この層の体積抵抗率は1×10
9 〜1×1014Ω・cmが好適である。
フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フ
ッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ
化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこ
れらの共重合体のなかから1種或いは2種以上を適宜選
択するのが好ましい。樹脂の分子量は、適宜選択するこ
とができ、特に制限されるものではない。
せるフッ素樹脂の帯電極性は、トナーに対して正電荷付
与性である。
について説明したが、電荷発生層と電荷輸送層とを逆に
積層して正帯電用感光体とすることも可能である。
像装置と共に用いたところ、第1実施例にて得た効果は
更に高まり、本発明の目的を優位に達成することができ
た。
て、硬度20度(AskerC)の絶縁性ウレタンスポ
ンジローラを用いたが、これに代え、第1実施例にて示
した現像ローラA、B、C、Dより硬度の高いトナー供
給ローラを用いたところ、トナー供給ローラによる現像
ローラ2表面の現像残トナーの剥ぎ取り性能がより向上
し、本発明の効果がより向上した。具体的には、現像ロ
ーラ2より硬度が高い硬度50度(AskerC)の絶
縁性のEPDMスポンジローラを用いた。
性シリコーンソリッドローラを用いても同様の効果を得
た。
硬度よりも高ければよく、特に、上記硬度に限定された
ものではない。
ラの硬度を上げることによって、現像ローラ〜トナー供
給ローラ間の摺擦力が第1及び第2実施例より上昇し、
第1と第2実施例で記した効果が顕著になったためと考
えられる。
の現像装置及び画像形成装置によれば、非磁性1成分現
像剤を用いた接触現像系において、現像剤規制部材の現
像剤担持体に対する当接圧及び前記現像剤担持体の像担
持体に対する当接圧が、現像剤供給手段の前記現像剤担
持体に対する当接圧と同じか或いはそれより小さいこと
により、現像剤担持体と像担持体との間で生じる現像剤
劣化を低減すると共に、現像剤担持体表面への現像剤融
着を防止し、同時に、現像剤劣化の促進を防止し、低融
点現像剤に対しても安定して現像可能とすることがで
き、高品質画像を得ることができると共に、現像装置の
長寿命化を達成することができる。
構成図である。
面図である。
実施例を示す概略構成図である。
る。
Claims (14)
- 【請求項1】 像担持体に対して当接配置された弾性を
有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対して当接
配置され現像剤を供給する弾性を有する現像剤供給手段
と、前記現像剤担持体に対して当接配置され現像剤を規
制して現像剤層を薄層形成する現像剤規制部材とを有す
る現像装置において、 前記現像剤規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧
及び前記現像剤担持体の前記像担持体に対する当接圧
は、前記現像剤供給手段の前記現像剤担持体に対する当
接圧と同じか或いはそれより小さいことを特徴とする現
像装置。 - 【請求項2】 前記現像剤担持体表面の動摩擦係数は、
前記現像剤供給手段の動摩擦係数以下である請求項1の
現像装置。 - 【請求項3】 前記現像剤規制部材は金属からなる請求
項1の現像装置。 - 【請求項4】 前記現像剤担持体は導電物質を分散した
ポリアミド樹脂、又は導電物質を分散したアクリル変成
シリコーン樹脂、又は導電物質を分散したアクリルポリ
エステルウレタン樹脂を含む帯電付与層を表面に有する
請求項1又は2の現像装置。 - 【請求項5】 前記帯電付与層は離型性粒子が分散され
ている請求項4の現像装置。 - 【請求項6】 前記離型性粒子はフッ素系粒子、又はポ
リアミド樹脂粒子である請求項5の現像装置。 - 【請求項7】 前記離型性粒子はフッ素系粒子及びポリ
アミド樹脂粒子の混合粒子である請求項5の現像装置。 - 【請求項8】 前記現像剤供給手段の硬度は前記現像剤
担持体の硬度より高い請求項1の現像装置。 - 【請求項9】 前記現像剤供給手段の表面はシリコーン
ゴム、ウレタンゴム、又はEPDMからなる弾性体で構
成された請求項8の現像装置。 - 【請求項10】 前記現像剤供給手段の表面はリコーン
ゴム、ウレタンゴム、又はEPDMからなる発泡弾性体
で構成された請求項8の現像装置。 - 【請求項11】 像担持体を具備し、前記像担持体に対
して当接配置された弾性を有する現像剤担持体と、前記
現像剤担持体に対して当接配置され現像剤を供給する弾
性を有する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体に対し
て当接配置され現像剤を規制して現像剤層を薄層形成す
る現像剤規制部材とを有する現像装置を、更に具備する
画像形成装置において、 前記現像剤規制部材の前記現像剤担持体に対する当接圧
及び前記現像剤担持体の前記像担持体に対する当接圧
は、前記現像剤供給手段の前記現像剤担持体に対する当
接圧と同じか或いはそれより小さいことを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項12】 前記像担持体は、弾性を有する基体、
又はベルト状基体の表面に感光層が形成されている請求
項11の画像形成装置。 - 【請求項13】 前記像担持体の表面は離型性樹脂が分
散されている請求項11又は12の画像形成装置。 - 【請求項14】 前記離型性樹脂はフッ素樹脂であり、
分散量は3〜50%である請求項13の画像形成装置。
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JP4054462B2 JP4054462B2 (ja) | 2008-02-27 |
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---|---|---|---|---|
JP2002099141A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-04-05 | Canon Inc | 現像装置、およびこれを備えた画像形成装置 |
US10222721B2 (en) | 2008-06-10 | 2019-03-05 | Bridgestone Corporation | Urethane foam and toner-conveying roller using the same |
US10877395B2 (en) | 2018-11-14 | 2020-12-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Developing device, process cartridge and image forming apparatus |
-
1998
- 1998-10-16 JP JP31401198A patent/JP4054462B2/ja not_active Expired - Fee Related
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