JP2004325698A

JP2004325698A - Developer carrier and developing device using the same

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Publication number: JP2004325698A
Application number: JP2003119236A
Authority: JP
Inventors: Naoki Okamoto; 直樹岡本; Yasuhide Goseki; 康秀後関; Satoshi Otake; 智大竹; Yasuhisa Akashi; 恭尚明石; Kenji Fujishima; 健司藤島; Masayoshi Shimamura; 正良嶋村; Kazunori Saiki; 一紀齊木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: JP4250447B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developer carrier capable of applying appropriate electrostatic charges to toner over a long term even under different environment by preventing the charge-up phenomenon of the toner and blotch caused in the case of using the toner whose particle size is small or the toner having high transferability. <P>SOLUTION: The developer carrier having a resin coating layer on the surface of a cylindrical or columnar base substance is used in the developing device to develop a latent image formed on a latent image carrier with developer carried and fed by the developer carrier so as to make it a visible image. The resin coating layer contains at least binding resin, solid lubricant and two or more kinds of different spherical particles having different hardness so as to form ruggedness on the surface of the coating layer, and the hardness of at least a kind of particles out of the spherical particles is larger than that of the resin layer being a matrix part, and the hardness of at least a kind of particles out of the spherical particles is smaller than that of the resin layer being the matrix part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、磁気記録法など、潜像担持体上に形成された潜像を現像して顕像化する際に用いられる現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により潜像担持体（感光ドラム）上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を現像剤（トナー）で現像を行なって可視像化し、必要に応じて紙などの転写材にトナー像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。
【０００３】
電子写真法における現像方式は主として一成分現像方式と二成分現像方式に分けられる。近年、電子写真装置の軽量・小型化等を目的として複写装置部分を小さくする必要があるため、一成分現像方式を用いた現像装置が使用されることが多い。
【０００４】
一成分現像方式は、二成分現像方式のようにガラスビーズや鉄粉等のキャリア粒子が不要なため、現像装置自体を小型化・軽量化できる。さらには、二成分現像方式は現像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要があるため、トナー濃度を検知し必要量のトナーを補給する装置が必要である。よって、ここでも現像装置が大きく重くなる。一成分現像方式では、このような装置は必要とならないため、やはり小さく軽く出来るため好ましい。
【０００５】
一成分現像方式を用いた現像装置としては、潜像担持体としての感光ドラム表面に潜像を形成し、現像剤担持体（現像スリーブ）とトナーとの摩擦、及び／或いは現像スリーブ上のトナーコート量を規制するための現像剤層厚規制部材との摩擦により、トナーに正或いは負の電荷を与え、そのトナーを現像スリーブ上に薄く塗布して感光ドラムと現像スリーブとが対向した現像領域に搬送し、現像領域においてトナーを感光ドラム表面の潜像に飛翔・付着させて現像し、潜像をトナー像として顕像化するものが知られている。
【０００６】
しかし、この様な一成分現像方式を用いる場合にはトナー帯電の調整が難しく、トナーによる工夫が種々行われているものの、トナー帯電の不均一性や帯電の耐久安定性に関わる問題は、完全には解決されていない。
【０００７】
特に、現像スリーブが繰り返し回転を行っているうちに、現像スリーブ上にコーティングされたトナーの帯電量が現像スリーブとの接触により高くなりすぎ、トナーが現像スリーブ表面との鏡映力により引き合って現像スリーブ表面上で不動状態となり、現像スリーブから感光ドラム上の潜像に移動しなくなる、所謂、チャージアップ現象が特に低湿下で起こりやすくなる。この様なチャージアップ現象が発生すると、上層のトナーは帯電しにくくなってトナーの現像量が低下するため、ライン画像の細りやベタ画像の画像濃度薄の如き問題点を生じる。更に、チャージアップにより適正に帯電されないトナーが規制不良となってスリーブ上に流出し、斑点状、波上のムラとなる、所謂ブロッチ現象も発生する。更に、画像部（トナー消費部）と非画像部とのトナー層の形成状態が変わり、帯電状態が異なってしまうため、例えば、一度画像濃度の高いベタ画像を現像した位置が、現像スリーブの次の回転時に現像位置に来てハーフトーン画像を現像すると、画像上にベタ画像の跡が現れてしまう、所謂、スリーブゴースト現象も生じやすくなる。
【０００８】
また、最近では電子写真装置のデジタル化、また更なる高画質化のために、トナーの小粒径化及び微粒子化が図られている。例えば、解像度や文字シャープ性を向上させ潜像を忠実に再現するためには、重量平均粒径約５〜１０μｍのトナーを用いるのが一般的である。また、エコロジーの観点から、及び装置の更なる軽量・小型化等を目的として、廃トナーを軽減させるために、トナーの転写効率の向上が図られている。例えば、平均粒子径が０．１〜３μｍの転写効率向上剤とＢＥＴ比表面積５０〜３００ｍ^２／ｇの疎水性シリカ微粉末を含有させることで、トナーの体積抵抗を低減させ、感光ドラム上に転写効率向上剤の薄膜層を形成することにより転写効率を向上させるとともに、更にはトナー自身を機械的衝撃力により球形化処理し、転写効率を向上させる方法等が知られている。また、ファーストコピー時間の短縮化や省電力化の目的で、トナーの定着温度を下げる傾向にある。この様な状況下、特に低温低湿下におけるトナーは、単位質量当たりの電荷量が増えるため更に現像スリーブ上へ静電的に付着しやすくなり、高温高湿下におけるトナーは、外部からの物理的な力や流動化しやすい材料を用いているため変質しやすくなり、トナーによるスリーブ汚染やスリーブ融着が起こりやすくなっている。
【０００９】
この様な現象を解決する方法として、特許文献１及び２等においては、樹脂中に、固体潤滑剤及びカーボンの如き導電性微粉末を分散させた被覆層が金属基体上に設けられている現像スリーブを現像装置に用いる方法が提案されている。この方法を用いることにより、上記した現象は大幅に軽減されることが認められる。しかしながら、この方法では、上記粉末を多量に添加した場合には、チャージアップやスリーブゴーストに対しては良好となるが、被覆層が削れやすくなり、耐久を進めていった場合、表面粗さが不均一となり、トナーへの帯電付与が不均一となりやすく、添加量が少量の場合には、固体潤滑剤及びカーボンの如き導電性微粉末の効果が薄く、チャージアップやスリーブゴーストに対して不十分であるという問題が残る。
【００１０】
また、特許文献３においては、樹脂中に固体潤滑剤及びカーボンの如き導電性微粉末、更に球状粒子を分散させた導電性被覆層を金属基体上に設けた現像スリーブが提案されている。この現像スリーブでは、被覆層の耐磨耗性が向上するとともに、被覆層表面の形状が均一化し、更に表面粗さの変化も少ないことから、スリーブ上のトナーコーティングが安定化するためトナーの帯電が均一化し、スリーブゴースト、画像濃度、ベタ画像等のスジ・ムラ等の画質がより安定化する。しかしながら、この現像スリーブにおいても耐摩耗性は完全ではなく、更なる長期における耐久においては、被覆層に摩耗が生じ、その場合にはトナーの帯電が不安定となり画像不良の原因となる。また、前記のような低温定着性トナーを用いる場合、被覆層の磨耗による被覆層の表面粗さの減少が、スリーブ汚染やスリーブ融着を発生させる可能性があり、これまた画像劣化の原因となり易い。
【００１１】
また、特許文献４においては、導電性被覆層中に分散された球状粒子が導電性の球状粒子であり、更に被覆層の耐摩耗性が向上されることで、被覆層表面の形状を更に安定させるとともに、トナー帯電を更に向上させ、且つ被覆層が多少摩耗した際にもトナーによるスリーブ汚染及びスリーブ融着が抑制されうる表面層を有する現像スリーブが提案されている。しかしながら、更なる長期における耐久においては、被覆層の磨耗量と導電性球状粒子の磨耗量との違いにより、耐久初期と耐久後期の被覆層の表面粗さの変化が大きくなる可能性があり、耐久初期と耐久後期においてのトナーコート量が変化し、画像劣化の原因となる可能性がある。また、前記のような高転写性を有する小粒径トナーを用いる場合は、被覆層の表面粗さの変化がトナーコート量に与える影響は、より顕著となり易く、これまた画像劣化の原因となり易い。
【００１２】
また、特許文献５〜７においては、樹脂被覆層中に複数種の粒子を含有させることで、被覆層の耐磨耗性を維持しつつ、トナー帯電を更に向上させうる表面層を有する現像スリーブが提案されている。しかしながら、更なる長期における耐久においては、これまた被覆層の磨耗量と複数種粒子の磨耗量との違いにより、耐久初期と耐久後期の被覆層の表面粗さの変化が大きくなる可能性があり、耐久初期と耐久後期においてのトナーコート量が変化し、画像劣化の原因となる可能性がある。これは、特許文献８に提案されている、球状粒子及び繊維状粒子を少なくとも含有する樹脂被覆層を有する現像スリーブについても同様で、更なる長期における耐久においても、被覆層の表面粗さの変化がより小さく、トナーコート量に与える影響がより小さい表面層を有する現像スリーブが望まれている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平０２−１０５１８１号公報
【特許文献２】
特開平０３−０３６５７０号公報
【特許文献３】
特開平０３−２００９８６号公報
【特許文献４】
特開平０８−２４０９８１号公報
【特許文献５】
特許第３１１３４３１号
【特許文献６】
特許３１８２０５１号
【特許文献７】
特許第３１８２０５２号
【特許文献８】
特開平１０−１８６８３９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、粒径の小さいトナーや高転写性を有するトナーを用いた場合に現れる、トナーのチャージアップ現象及びブロッチを防止し、異なる環境下においても長期に渡って、トナーに適正な帯電量を与えることのできる現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することである。
【００１５】
また本発明の目的は、異なる環境下においても長期間に渡って、画像濃度低下、及びカブリの如き問題点が発生せず、高品位の画像を安定的に得ることができ、また低温定着性を有するトナーを用いた場合に現れる、現像剤担持体表面へのトナーによるスリーブ汚染及びスリーブ融着を生じず、スジ・ムラ等の不良画像を発生しない現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することである。
【００１６】
また本発明の目的は、異なる環境下においても長期間に渡って、現像剤担持体表面の表面粗さの変化を小さくすることにより、現像剤担持体上のトナーコート量を一定量に制御することのできる現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。
【００１８】
即ち本発明は、潜像担持体上に形成された潜像を、現像剤担持体に担持搬送された現像剤により現像し可視像化する現像装置に用いられる、円筒状もしくは円柱状の基体表面に樹脂被覆層を有する現像剤担持体において、
樹脂被覆層は、少なくとも結着樹脂、固体潤滑剤、及び硬度の異なる２種類以上の被覆層表面に凹凸を形成するための球状粒子を含有し、
その球状粒子の少なくとも１種類の粒子の硬度が、マトリクス部分である樹脂層の硬度よりも大きく、且つ球状粒子の少なくとも１種類の粒子の硬度が、マトリクス部分である樹脂層の硬度よりも小さいことを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００１９】
また本発明は、球状粒子のうち、最も硬度が大きい粒子の個数平均粒径Ｄｍと、最も硬度が小さい粒子の個数平均粒径Ｄｎの関係が、下記式（１）を満たすことを特徴とする現像剤担持体に関する。
０．５≦Ｄｍ／Ｄｎ≦１．５（１）
【００２０】
また本発明は、球状粒子の個数平均粒径が、１．０乃至３０μｍであることを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２１】
また本発明は、球状粒子の個数平均粒径が、３．０乃至２０μｍであることを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２２】
また本発明は、球状粒子の真密度が３ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２３】
また本発明は、樹脂被覆層が、更に導電性微粉末を含有することを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２４】
また本発明は、樹脂被覆層が、更に固体潤滑剤を含有することを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２５】
また本発明は、球状粒子の少なくとも１種類が、樹脂粒子であることを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２６】
また本発明は、球状粒子が導電性を有することを特徴とする現像剤担持体に関する。
【００２７】
更に本発明は、現像容器と、現像容器に収容された現像剤を担持、搬送するための現像剤担持体と、現像剤担持体に近接、又は圧接して配置されている現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成するための現像剤層厚規制部材を有し、現像剤担持体によって現像剤を潜像担持体と対向する現像領域へと担持搬送し、潜像担持体上に形成された潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置において、現像剤担持体として上記現像剤担持体を用いたことを特徴とする現像装置に関する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に本発明に用いられる現像スリーブ、及びそれを用いた現像装置について、更に詳細に述べる。
【００２９】
まず、本発明の現像スリーブ表面に形成される樹脂被覆層の材料構成について詳しく説明する。
【００３０】
本発明の樹脂被覆層に用いられる結着樹脂としては、一般に公知の樹脂が使用可能である。例えば、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。機械的強度を考慮すると熱あるいは光硬化性の樹脂がより好ましいが、十分な機械的強度を有するものであれば、熱可塑性樹脂も適用可能である。
【００３１】
本発明において、上記した形成材料によって現像スリーブ表面に形成される樹脂被覆層は、チャージアップによるトナーの現像スリーブ表面への固着や、トナーのチャージアップに伴って生じる現像スリーブの表面からトナーへの帯電付与不良を防ぐためには、導電性であることが望ましい。また、被覆層の体積抵抗値としては、好ましくは１０^４Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０^３Ω・ｃｍ以下である。現像スリーブ表面の被覆層の体積抵抗値が、１０^４Ω・ｃｍを超えるとトナーへの帯電付与不良が発生し易く、その結果、ブロッチ（斑点画像や波模様画像）が発生し易い。
【００３２】
本発明においては、樹脂被覆層の抵抗値を、上記の値に調整するためには、下記に挙げる導電性微粉末を被覆層中に含有させてもよい。この際に使用される導電性微粉末としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体の微粉末、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化モリブデン、チタン酸カリウム等の金属酸化物、各種カーボンファイバー、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック、グラファイト等の炭素物、更には金属繊維等が挙げられる。これらのうち、カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。塗料にした場合の分散安定性も良好となりうる。また、本発明において、これら導電性微粉末を使用する場合、その添加量は、結着樹脂１００質量部に対して１〜１００質量部の範囲とすることが好ましい。１質量部未満では被覆層の抵抗値を所望のレベルに下げることは、通常困難であり、また、現像スリーブ被覆層に用いられる結着樹脂に対するトナー付着が発生する可能性が高い。１００質量部超であると、特にサブミクロンオーダーの粒度を有する微粉体を用いた場合、被覆層の強度（摩耗性）が低下しうる。
【００３３】
次に本発明の樹脂被覆層に用いられる固体潤滑剤としては、一般に公知の固体潤滑剤が使用可能である。例えば、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化硼素、雲母、フッ化グラファイト、銀−セレンニオブ、塩化カルシウム−グラファイト、滑石、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩等が挙げられ、特にグラファイトが被覆層の導電性を損なわないので好ましく用いられる。また、本発明で使用することのできるこれら固体潤滑剤の添加量は、結着樹脂１００質量部に対して１〜１００質量部の範囲とすることが好ましい。１質量部未満では被覆層の結着樹脂表面に対する現像剤の付着制の改善効果は少なく、１００質量部超となると、特にサブミクロンオーダーの粒度を有する微粉体が多く含まれる材料を用いた場合、被覆層の強度（摩耗性）が低下しうる。これらの固体潤滑剤は、個数平均粒径が好ましくは０．２〜２０μｍ程度、より好ましくは１〜１５μｍのものを使用するのが良い。固体潤滑剤の個数平均粒径が０．２μｍ未満の場合には、潤滑性が十分に得られ難く好ましくなく、個数平均粒径が２０μｍを超える場合には、樹脂被覆層表面の形状への影響が大きく表面性が不均一となり、トナーの均一な帯電化、及び被覆層の強度の点で好ましくない。
【００３４】
次に本発明の樹脂被覆層に用いられる被覆層表面に凹凸を形成するための球状粒子（以下、凹凸形成粒子と称す）について説明する。
【００３５】
このような凹凸形成粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のビニル系重合体や共重合体、ベンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂粒子、アルミナ、酸化亜鉛、シリコーン、酸化チタン、酸化錫等の酸化物粒子、炭素粒子、導電化処理を施した樹脂粒子等の導電性粒子、その他、後述する帯電制御剤等の有機化合物を粒子状にして用いることも可能である。この場合には、トナーに摩擦帯電電荷を付与する役割も果たす。
【００３６】
これら凹凸形成粒子のうち、樹脂粒子としては、例えば、懸濁重合法、分散重合法等による球状の樹脂粒子等が好ましく用いられる。ここで、球状とは、粒子の長径／短径の比が１．０〜１．５程度のものをいい、好ましくは長径／短径の比が１．０〜１．２の粒子、更に好ましくは真球状の粒子を使用することがよい。球状の樹脂粒子は、より少ない添加量で好適な表面粗さが得られ、さらに均一な表面形状が得られやすい。このような球状の樹脂粒子としては、ポリアクリレート，ポリメタクリレート等のアクリル系樹脂粒子、ナイロン等のポリアミド系樹脂粒子、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂粒子、シリコーン系樹脂粒子、フェノール系樹脂粒子、ポリウレタン系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子等が挙げられる。粉砕法により得られた樹脂粒子を熱的にあるいは物理的な球形化処理を行ってから用いても良い。また、このように凹凸形成粒子が球状であると、圧接される現像剤層厚規制部材等との接触面積が低減されるので、摩擦力によるスリーブ回転トルクの増加や、トナーの付着などを軽減することができるのでより好ましい。
【００３７】
このような球状の樹脂粒子の表面には、無機微粉末を付着させる、あるいは固着させて用いてもよい。無機微粉末としては、ＳｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＣｅＯ_２、ＣｒＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２の如き酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４の如き窒化物、ＳｉＣの如き炭化物、ＣａＳＯ_４、ＢａＳＯ_４、ＣａＣＯ_３の如き硫酸塩・炭酸塩等が挙げられる。
【００３８】
更に上記の無機微粉末は、カップリング剤により処理して用いても良い。特に結着樹脂との密着性を向上させる目的、あるいは粒子に疎水性を与える等の目的では好ましく用いることが可能である。このようなカップリング剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコアルミネートカップリング剤等がある。より具体的には、例えばシランカップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン及び１分子当たり２から１２個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ１個宛の硅素原子に結合した水酸基を含有したジメチルポリシロキサン等が挙げられる。このように球状樹脂粒子表面に対して無機微粉末で処理することにより、塗料中への分散性、塗工表面の均一性、被覆層表面の耐汚染性、トナーへの帯電付与性、被覆層の耐磨耗性等を向上させることができる。
【００３９】
また、被覆層表面の耐汚染性、耐磨耗性を更に向上させるために、凹凸形成粒子に導電性を付与することが更に好ましい。導電性の球状粒子としては、例えば、導電化処理された球状粒子として、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化マンガン、酸化鉛等の金属酸化物や硫酸バリウム等の顔料の表面に、酸化スズ等の良導電性物質をコートしたもの、あるいは酸化亜鉛、酸化銅、酸化イリジウム等の絶縁性金属酸化物中に、酸化数の異なる金属をドーピングして導電性をもたせたもの、更には本発明者らが提案した特開平８−２４０９８１公報に記載の導電性球状粒子がある。
【００４０】
このような導電性球状粒子の体積抵抗は１０^６Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０^−３〜１０^６Ω・ｃｍの粒子であることが好ましい。体積抵抗が１０^６Ω・ｃｍを超えると、摩耗によって被覆層表面に露出した球状粒子を核としてトナーの汚染や融着を発生しやすくなるとともに、迅速且つ均一な帯電が行われにくくなる。即ち、粒子に導電性を持たせることによって、その導電性ゆえに粒子表面にチャージが蓄積しにくく、トナー付着の軽減やトナーの帯電付与性を向上させることができるからである。
【００４１】
また、添加される凹凸形成粒子の真密度は、３ｇ／ｃｍ^３以下のものが好ましい。真密度が３ｇ／ｃｍ^３を超えると、結着樹脂との真密度差が大きくなるため、塗料製造時の粒子の分散状態が不均一となりやすく、従って被覆層中での凹凸形成粒子の分散状態も不均一となる。そのため、被覆層表面に均一な粗さを付与しにくくなり、トナーへの均一な帯電付与や被覆層の強度が不十分となり、更にこれらの粒子の利点である耐汚染性や耐磨耗性が発揮できなくなる可能性がある。
【００４２】
以上のように、上記の条件を満たす凹凸形成粒子の種類としては、球状炭素粒子、導電性物質で表面処理された球状樹脂粒子、導電性微粒子が分散された球状樹脂粒子などが挙げられる。
【００４３】
また、このような凹凸形成粒子の粒径は、個数平均粒径で１．０μｍ〜３０μｍが好ましく、より好ましくは３．０μｍ〜２０μｍである。１．０μｍ未満では均一な表面凹凸は難しく、表面粗さを大きくしようとした場合添加量が過大になり、樹脂被覆層が脆くなり耐摩耗性が極端に低下する。逆に３０μｍより大きくなると、粒子が被覆層表面から突出しすぎるため、トナーコート層の厚みが大きくなり過ぎてトナーの帯電が低下したり、不均一になりやすく、バイアスをかけた際に感光ドラムへリークするポイントになる恐れがある。
【００４４】
更に本発明の樹脂被覆層には、必要に応じて荷電制御剤を含有させて用いてもよい。荷電制御剤としては、後述のトナー粒子形成に用いるものと同様なものが使用可能である。
【００４５】
次に、本発明の樹脂被覆層に用いられる凹凸形成粒子の硬度と、マトリクス部分である樹脂層の硬度の関係、及び複数種の凹凸形成粒子の粒径の関係について詳しく説明する。
【００４６】
本発明においては、樹脂被覆層に用いられる硬度の異なる２種類以上の凹凸形成粒子のうち少なくとも１種類の粒子の硬度が、マトリクス部分である樹脂層の硬度よりも大きく、且つ凹凸形成粒子のうち少なくとも１種類の粒子の硬度が、マトリクス部分である樹脂層の硬度よりも小さく設定される。ここで、マトリクス部分とは、被覆層表面に凹凸形成粒子が存在しない部分、もしくは凹凸形成粒子を含有しない被覆層を意味する。マトリクス部分より大きい硬度を有する凹凸形成粒子のみを使用すると、被覆層表面の耐磨耗性は向上するものの、凹凸形成粒子の磨耗量とマトリクス部分の磨耗量との違いにより、耐久後期には被覆層表面に凹凸形成粒子が突出し、単位面積当たりの凹凸形成粒子の存在量が増加することから、被覆層の表面粗さが大きくなってしまう傾向がある。これにより、耐久後期のトナーコート量が増加し、低湿下では、文字の飛び散りやカブリ等、画像劣化の原因となってしまう。また、マトリクス部分より小さい硬度を有する凹凸形成粒子のみを使用すると、耐久初期における被覆層表面の形状は均一化するものの、耐久を進めるにつれて、被覆層表面の凹凸形成粒子から選択的に磨耗が生じてしまうため、被覆層の表面粗さが小さくなってしまう傾向がある。これにより、耐久後期のトナーコート量が減少し、特に高温高湿下では、画像濃度低下やベタ画像のスジ・ムラ等の画像劣化、また低温定着性トナーを用いた場合にはトナーによるスリーブ汚染やスリーブ融着の原因となってしまう。耐久による表面粗さ推移とトナーコート量推移の模式図を図１及び図２に示す。
【００４７】
また、樹脂被覆層に用いられる硬度の異なる２種類以上の凹凸形成粒子の個数平均粒径の関係が、最も硬度の大きい粒子の粒径をＤｍ、最も硬度の小さい粒子の粒径をＤｎとした時、０．５≦Ｄｍ／Ｄｎ≦１．５であることが好ましい。Ｄｍ／Ｄｎ比が１．５を超える場合は、上記したように耐久後期には単位面積当たりの凹凸形成粒子の存在量が増加することで、被覆層の表面粗さが大きくなってしまう傾向が強くなり、耐久後期のトナーコート量が増加し、これまた低湿下における文字の飛び散りやカブリ等の画像劣化の原因となってしまう。Ｄｍ／Ｄｎ比が０．５よりも小さい場合についても、上記したように被覆層表面の凹凸形成粒子から選択的に磨耗が生じてしまうため、被覆層の表面粗さが小さくなってしまう傾向が強くなり、耐久後期のトナーコート量が減少し、これまた高温高湿下における画像濃度低下やベタ画像のスジ・ムラ等が顕著となり易い。
【００４８】
しかしながら、本発明者らは、マトリクス部分の硬度に対し、それぞれ大小の硬度を有し、粒径差が上記関係を満たす凹凸形成粒子を併用することによって、耐久初期と耐久後期の被覆層の表面粗さの変化を低減し、耐久初期と耐久後期においてのトナーコート量を一定に制御でき得ることを見出した。
【００４９】
また、本発明における硬度とは、（株）アカシ製微小硬度計ＭＺＴ−４で、軸芯に対する面角が６８度の三角錐のダイヤモンド圧子を用いて測定される押し込み硬さ値ＨＵＴ［６８］であり、下記式（１）で表される。
押し込み硬さ値ＨＵＴ［６８］＝Ｋ×Ｆ／（ｈ２）^２（１）
［但し、Ｋ：係数Ｆ：試験荷重ｈ２：圧子の最大押し込み深さ］
【００５０】
上記硬さ値は、その他の硬度等よりも微小な荷重で測定できると共に、弾性、塑性を有する材料に関しても、弾性変形、塑性変形分を含んだ硬度が得られるので、好ましく用いられる。
【００５１】
また、測定用に用意される試料は、基体表面に樹脂被覆層が形成された試料を用いるが、被覆層表面に関しては平滑である方が測定精度が向上するので、研磨処理等の平滑化処理を施した後測定することが、更に好ましい。本発明においては、被覆層表面を♯２０００の研磨テープを用いて研磨処理を施し、研磨処理後の表面粗さＲａが０．２以下になるように設定した。また、主な測定条件は以下のとおりである。
【００５２】
ＴＥＳＴＭＯＤＥＡ
試験荷重Ｆ１：５．００ｇｆ
基準荷重Ｆ０：０．５０ｇｆ
押し込み速度Ｖ：１．００μｍ／ｓｅｃ
保持時間Ｔ２：５ｓｅｃ
除荷時間Ｔ３：５ｓｅｃ
【００５３】
試験荷重及び圧子の最大押し込み深さは、被覆層表面の表面粗さの影響を受けず、且つ下地の基体の影響を受けない程度の範囲が好ましく、本発明においては、試験荷重圧子の最大押し込み深さが１〜２μｍ程度になるよう試験荷重をかけて測定を行った。また、測定環境は２３℃，５０％とし、測定回数は、凹凸形成粒子及びマトリクス部分いずれに関しても１０回とし、その平均値から比較を行った。
【００５４】
本発明で好適に使用される上記のような構成を有する現像スリーブ表面の被覆層の表面粗さは、一般的には、ＪＩＳＢ０６０１に基づく算術平均粗さＲａで０．３〜３．５μｍの範囲にあることが好ましい。ただし、その現像方式によって好ましい表面粗さは異なる。例えば、図３に示されるような、磁性トナーを用い、現像剤層厚規制部材として現像スリーブと間隙をもって配置された磁性ブレードを有するような現像装置では、Ｒａが、０．３〜１．５μｍ程度にあることが好ましい。０．３μｍより小さい場合には、トナーコート量が不十分であり、トナーコート量不足による画像濃度薄や、トナーのチャージアップ現象やブロッチ等が発生する。また、１．５μｍより大きい場合には、トナーコート量が過多のため摩擦帯電が不均一となり、文字の飛び散りやカブリ、トナー帯電不足による画像濃度薄等を発生しやすい。また、例えば、図４に示されるような、弾性部材が現像スリーブに圧接して用いられる現像装置の場合には、Ｒａが０．８〜３．５μｍ程度にあることが好ましい。０．８μｍより小さい場合には、トナーコート量が不十分であり、トナーコート量不足による画像濃度薄や、トナーのチャージアップ現象やブロッチ等が発生する。更には、現像スリーブへのトナー融着も発生しやすい。また、３．５μｍより大きい場合には、トナーコート量が過多のため摩擦帯電が不均一となり、文字の飛び散りやカブリ、トナー帯電不足による画像濃度薄等を発生しやすい。また図５に示されるような二成分現像装置においては、キャリア粒子やマグネット配置など、その磁気力によって、またキャリア粒径や現像スリーブ−規制部材間隙の大きさなどにより、搬送力が大きく変化するので、その時々に応じて上記範囲で任意の表面粗さとするが、通常は、Ｒａで１．０〜２．５μｍ程度のものが好ましく用いられる。
【００５５】
本発明における表面粗さの測定は、小坂研究所製表面粗度計ＳＥ−３５００を用い、測定条件としては、カットオフ０．８ｍｍ、測定距離８．０ｍｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｓｅｃにて１２箇所の測定値の平均をとった。
【００５６】
本発明の樹脂被覆層を得る方法としては、例えば、各成分を溶剤中に分散混合して塗料化し、後述する基体上に塗工することにより得ることが可能である。各成分の分散混合には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した公知の分散装置が好適に利用可能である。また塗工方法としては、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法等公知の方法が適用可能である。
【００５７】
また、上記した様な構成の樹脂被覆層の層厚は、好ましくは２５μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下、更に好ましくは４〜２０μｍであると均一な層厚を得る為に好ましいが、特にこの層厚に限定されるものではない。
【００５８】
また、本発明において、上記の構成で形成される樹脂被覆層を有する現像スリーブの基体としては、例えば、金属、その合金またはその化合物が好適に用いられ、特にステンレススチール及びアルミニウムやその合金を円筒状に成形したものが好適に用いられる。中でもアルミニウムは加工性に優れ、例えば円筒状基体の場合、軸方向の振れ、及び周方向の真円度等、機械的精度が向上するので特に好ましい。これら基体の表面は、更にブラスト、ヤスリ、切削等で所定の表面粗さになるように処理されていてもよく、電解・無電解メッキ等で処理されていてもよい。
【００５９】
また、本発明において、上記の構成で形成される樹脂被覆層を有する現像スリーブの基体としては、例えば、ステンレス等の芯金の外周面に弾性層を有するものでもよい。芯金の外周面に形成される弾性層としては、一般的にはシリコーンゴム、ウレタンゴム等を成型加工したものが好適に用いられ、更に電気抵抗を調整するための導電剤等を含有したものが特に好ましい。これら弾性層は表面層となる上記樹脂被覆層の密着性向上のために、所定の硬度、表面粗さを有しているものが好ましいが、もしくは弾性層表面に更に中間層を有していてもよい。また、芯金状の基体表面もブラスト、ヤスリ、切削等で所定の表面粗さに処理されていてもよく、電解・無電解メッキ等で処理されていてもよい。
【００６０】
次に上記の構成で形成される樹脂被覆層を有する現像スリーブを用いた現像装置について詳しく説明する。
【００６１】
現像装置としては、例えば図３及び図４に示すような現像装置が知られている。図３において、公知のプロセスにより形成された潜像を担持する潜像担持体、例えば、感光ドラム３０１は、矢印Ａ方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ３０８は、現像剤容器３０３に収容された一成分系磁性トナーとしての現像剤３０４を担持して、矢印Ｂ方向に回転することによって、現像スリーブ３０８と感光ドラム３０１とが対向している現像領域Ｄに現像剤３０４を搬送する。図３に示すように、現像スリーブ３０８は、基体としての金属円筒管３０６上に形成された樹脂被覆層３０７を有し、また現像スリーブ３０８内には現像剤３０４を現像スリーブ３０８上に磁気的に吸引且つ保持するために、マグネットローラー３０５が配置、固着されている。現像スリーブ３０８とマグネットローラー３０５とは非接触状態にある。
【００６２】
また現像剤容器３０３中には、矢印Ｃ方向に回転することによって、現像剤３０４を撹拌する撹拌翼３０９、３１０、現像剤容器３０３中に現像剤３０４を供給するスクリュー３１１、現像剤容器３０３中の現像剤量を調整する撹拌壁３１２が設けられている。
【００６３】
現像剤３０４は、磁性トナー相互間及び現像スリーブ３０８上の樹脂被覆層３０７との摩擦により、感光ドラム３０１上の潜像を現像することが可能な摩擦帯電電荷を得る。図３の例では、現像領域Ｄに搬送される現像剤３０４の層厚を規制するために、現像剤層厚規制部材としての強磁性金属製の磁性規制ブレード３０２が、現像スリーブ３０８の表面から約５０〜５００μｍのギャップ幅を持って現像スリーブ３０８に臨む様に現像剤容器３０３から垂下されており、マグネットローラー３０５のＮ極からの磁力線が磁性規制ブレード３０２に集中することにより、現像スリーブ３０８上に現像剤３０４の薄層が形成される。本発明においては、この磁性規制ブレードにかえて図４に示すような非磁性ブレード、弾性ブレードを使用することもできる。
【００６４】
この様にして現像スリーブ３０８上に形成される現像剤３０４の薄層の厚みは、現像領域Ｄにおける現像スリーブ３０８と感光ドラム３０１との間の最小間隙よりも更に薄いものであることが好ましい。
【００６５】
本発明の現像スリーブは、以上の様な現像剤の薄層により潜像を現像する方式の現像装置、即ち、非接触型現像装置に組み込むのが特に有効であるが、現像領域Ｄにおいて、現像剤層の厚みが現像スリーブ３０８と感光ドラム３０１との間の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち接触型現像装置にも本発明の現像剤担持体を適用することができる。
【００６６】
説明の煩雑を避けるため、以下の説明では、上記したような非接触型現像装置を例に採って行う。
【００６７】
上記現像スリーブ３０８に担持された磁性トナーを有する一成分系現像剤３０４を飛翔させるため、上記現像スリーブ３０８にはバイアス手段としての現像バイアス電源３１３により現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときに、潜像の画像部（現像剤３０４が付着して可視像化される領域）の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリーブ３０８に印加するのが好ましい。
【００６８】
現像された画像の濃度を高め、あるいは階調性を向上するためには、現像スリーブ３０８に交番バイアス電圧を印加し、現像領域Ｄに向きが交互に反転する振動電界を形成してもよい。この場合には、上記した現像画像部の電位と背景部の電位の中間の値を有する直流電圧成分を重畳した交番バイアス電圧を現像スリーブ３０８に印加するのが好ましい。高電位部と低電位部を有する潜像の高電位部にトナーを付着させて可視像化する、所謂正規現像の場合には、潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用する。高電位部と低電位部を有する潜像の低電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂反転現像の場合には、潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用する。高電位，低電位というのは、絶対値による表現である。これらいずれの場合にも、現像剤３０４は少なくとも現像スリーブ３０８との摩擦により帯電する。
【００６９】
図３はあくまでも本発明の現像装置を模式的に例示したものであり、現像剤容器３０３の形状、撹拌翼３０９、３１０の有無、磁極の配置に様々な形態があることは言うまでもない。勿論、これらの装置では、トナーとキャリアを含む二成分系現像剤を用いる現像に使用することもできる。
【００７０】
次に本発明の現像スリーブが組み込まれる二成分現像装置について説明例示する。図５は、二成分現像剤を用いるのに好適な現像装置の模式図を表す。図５において、現像容器５５３の現像室５６４内に、矢印Ｅ方向に回転される潜像担持体５５１に対向して現像スリーブとしての非磁性現像スリーブ５５９を備えており、本発明においては基体としての円筒状の非磁性金属５５７の表面に樹脂被覆層５５８が設けられている。この現像スリーブ５５９内に磁界発生手段としての磁性ローラー５５６が不動に設置されており、現像ローラー５６０を形成している。磁性ローラー５５６はＳ１〜３、Ｎ１、Ｎ２の５極構成に着磁されている。現像室５６４内には、トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤が収容されている。この現像剤は、現像室５６４上端開放の隔壁５５４の開口を通って現像容器５５３の撹拌室５６５内に送られると、トナー室５５５から撹拌室５６５内に供給されたトナーがトナー送り規制部材５６３を介して補給され、撹拌室５６５内の第１現像剤撹拌・搬送手段５６２によって混合される。撹拌室５６５で撹拌された現像剤は、隔壁５５４の図示しない他の開口を通って現像室５６４内に戻され、そこで現像室５６５内の第２現像剤撹拌・搬送手段５６１により、撹拌・搬送されながら現像スリーブ５５９に搬送される。現像スリーブ５５９に供給された現像剤は、上記の磁石ローラ５５６の磁力の作用により磁気的に拘束され、現像スリーブ５５９上に担持され、現像スリーブ５５９の下部設けられた現像剤層厚規制部材５５２での規制によって現像スリーブ５５９上で現像剤の薄層に形成されながら、現像スリーブ５５９の矢印Ｆ方向への回転に伴い潜像保持体５５１と対向した現像部Ｇへと搬送され、そこで潜像担持体５５１上の潜像の現像に供される。現像に消費されなかった残余の現像剤は、現像スリーブ５５９の回転により現像容器５６４内に回収される。現像容器５６４４内では同極のＳ２、Ｓ３間での反発磁界により現像スリーブ５５９上に磁気的に拘束されている現像残りの残余の現像剤を剥ぎ取るようになっている。現像スリーブ上方にはトナー飛散を防止するために飛散防止部材５６６が固定、設置されている。図５は、あくまでも模式的な例であり、容器の形状、撹拌部材の有無、磁極の配置、回転方向等に様々な形態があることは言うまでもない。
【００７１】
次に、本発明の現像装置で用いられるトナーについて説明する。トナーは主として樹脂、離型剤、荷電制御剤、着色剤等を溶融混練し、固化した後粉砕し、しかる後分級などをして粒度分布をそろえた微粉体である。トナーに用いられる結着樹脂としては、一般に公知の樹脂が使用可能である。
【００７２】
例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロルスチレンなどのスチレン及びその置換体の単重合体；スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン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、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワックスなどが単独あるいは混合して使用できる。
【００７３】
また、トナー中には顔料を含有することができる。例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、ランプ黒、スーダンブラックＳＭ、ファースト・イエローＧ、ベンジジン・イエロー、ピグメント・イエロー、インドファースト・オレンジ、イルガジン・レッド、パラニトロアニリン・レッド、トルイジン・レッド、カーミンＦＢ、パーマネント・ボルドーＦＲＲ、ピグメント・オレンジＲ、リソール・レッド２Ｇ、レーキ・レッドＣ、ローダミンＦＢ、ローダミンＢレーキ、メチル・バイオレッドＢレーキ、フタロシアニン・ブルー、ピグメント・ブルー、ブリリアント・グリーンＢ、フタロシアニングリーン、オイルイエローＧＧ、ザボン・ファーストイエローＣＧＧ、カヤセットＹ９６３、カヤセットＹＧ、ザボン・ファーストオレンジＲＲ、オイル・スカーレット、オラゾール・ブラウンＢ、ザボン・ファーストスカーレットＣＧ、オイルピンクＯＰ等が適用できる。
【００７４】
トナーを磁性トナーとして用いるために、トナーの中に磁性粉を含有せしめてもよい。このような磁性粉としては、磁場の中におかれて磁化される物質が用いられ、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属の粉末、又はマグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の合金や化合物がある。この磁性粉の含有量はトナー質量に対して１５〜７０質量％が良い。
【００７５】
トナーに、定着時の離型性向上、定着性向上の目的で、ワックス類を含有させることができる。そのようなワックス類としては、パラフィンワックス及びその誘導体、マイクロクリスタリンワックス及びその誘導体、フィッシャートロプッシュワックス及びその誘導体、ポリオレフィンワックス及びその誘導体、カルナバワックス及びその誘導体などで、誘導体には酸化物や、ビニル系モノマーとのブロック共重合物、グラフト変性物を含む。その他、アルコール、脂肪酸、酸アミド、エステル、ケトン、硬化ヒマシ油及びその誘導体、植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックス、ペトロラクタム等も利用できる。
【００７６】
また、必要に応じてトナーに荷電制御剤を含有させてもよい。荷電制御剤には、負荷電制御剤、正荷電制御剤がある。例えばトナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。例えば有機金属錯体、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属錯体、アセチルアセトン金属錯体、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸系の金属錯体がある。他には、芳香族ハイドロキシカルボン酸、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩、無水物、エステル類、ビスフェノール等のフェノール誘導体類などがある。また、トナーを正帯電させるための物質としては下記のようなものがある。ニグロシン及び脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−１−ヒドロキシ−４−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料（レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物など）、高級脂肪酸の金属塩；ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド；ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート類；グアニジン化合物、イミダゾール化合物。
【００７７】
トナーは必要に応じて、流動性改善等の目的で無機微粉末の如き粉末を外添して用いられる。このような微粉末としては、シリカ微粉末、アルミナ、チタニア、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物；炭化ケイ素、炭化チタン等の炭化物；及び窒化ケイ素、窒化ゲルマニウム等の窒化物等の無機微粉体が用いられる。これらの微粉体は、有機ケイ素化合物、チタンカップリング剤等で有機処理して用いることが可能である。例えば有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサン、および１分子当り２から１２個のシロキサン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ１個宛のＳｉに結合した水酸基を含有するジメチルポリシロキサン等がある。また、未処理の微粉体を窒素含有のシランカップリング剤で処理したものを用いてもよい。特にポジトナーの場合好ましい。そのような処理剤の例としては、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジオクチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルジメトキシシラン、ジブチルアミノプロピルモノメトキシシラン、ジメチルアミノフェニルトリメトキシシラン、トリメトキシシリル−γ−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミン、トリメトキシシリル−γ−プロピルピペリジン、トリメトキシシリル−γ−プロピルモルホリン、トリメトキシシリル−γ−プロピルイミダゾール、等がある。
【００７８】
上記シランカップリング剤により無機微粉体を処理する方法としては、例えば、１）スプレー法、２）有機溶媒法、３）水溶液法などがある。一般に、スプレー法による処理とは、ピグメントを撹拌しここにカップリング剤の水溶液あるいは溶媒液をスプレーし、この後水あるいは溶媒を１２０〜１３０℃程度で除去乾燥する方法である。また、有機溶媒法による処理とは、少量の水とともに加水分解用触媒を含む有機溶媒（アルコール、ベンゼン、ハロゲン化炭化水素等）にカップリング剤を溶解し、これにピグメントを浸積した後、濾過或は圧搾により固液分離を行い１２０〜１３０℃程度で乾燥させるものである。水溶液法とは０．５％程度のカップリング剤を、一定ｐＨの水あるいは水−溶媒中で加水分解させ、ここにピグメントを浸積し後、同様に固液分離を行い乾燥するものである。
【００７９】
他の有機処理としてシリコーンオイルで処理された微粉体を用いることも可能である。好ましいシリコーンオイルとしては、２５℃における粘度がおよそ０．５〜１００００ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１〜１０００ｍｍ^２／ｓのものが用いられ、例えばメチルハイドロジエンシリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、クロルフェニルメチルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、脂肪酸変性シリコーンオイル、ポリオキシアルキレン変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルなどが挙げられる。また、側鎖に窒素原子を有するシリコーンオイルを用いても良い。特にポジトナーの場合は好ましい。シリコーンオイルによる処理は、例えば次のようにして行ない得る。必要に応じて加熱しながら顔料を激しく撹乱しており、これに上記シリコーンオイル或いはその溶液をスプレーもしくは気化して吹き付けるか、又は顔料をスラリー状にしておき、これを撹拌しつつシリコーンオイル或いはその溶液を滴下することによって容易に処理できる。これらのシリコーンオイルは１種あるいは２種以上の混合物あるいは併用や多重処理して用いられる。また、シランカップリング剤による処理と併用しても構わない。このようなトナーは、種々の方法で、球形化処理、表面平滑化処理を施して用いると、転写性が良好となり好ましい。そのような方法としては、撹拌羽根またはブレードなど、およびライナーまたはケーシングなどを有する装置で、例えば、トナーをブレードとライナーの間の微小間隙を通過させる際に、機械的な力により表面を平滑化したりトナーを球形化したりする方法、温水中にトナーを懸濁させ球形化する方法、熱気流中にトナーを曝し、球形化する方法等がある。また、球状のトナーを直接作る方法としては、水中にトナー結着樹脂となる単量体を主成分とする混合物を懸濁させ、重合してトナー化する方法がある。一般的な方法としては、重合性単量体、着色剤、重合開始剤、さらに必要に応じて架橋剤、荷電制御剤、離形剤、その他の添加剤を均一に溶解または分散せしめて単量体組成物とした後、この単量体組成物を分散安定剤を含有する連続層、例えば水相中に適当な撹拌機を用いて適度な粒径に分散し、さらに重合反応を行わせ、所望の粒径を有する現像剤を得る方法である。
【００８０】
トナーはキャリアと混合して二成分現像剤として用いることもできる。
【００８１】
キャリア材料としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルトといった磁性体金属、及びそれらの合金、或いは希土類を含有する合金類、ヘマタイト、マグネタイト、マンガン−亜鉛系フェライト、ニッケル−亜鉛系フェライト、マンガン−マグネシウム系フェライト及びリチウム系フェライト等のソフトフェライト、銅−亜鉛系フェライトといった鉄系酸化物、およびそれらの混合物、さらには、ガラス、炭化ケイ素などのセラミックス粒子、樹脂粉体、磁性体を含有する樹脂粉体などをあげることができ、通常は平均粒径が２０〜３００μｍ程度の粒状物として用いる。
【００８２】
このようなキャリアは上記に挙げた粒状物を直接キャリア粒子として用いるても良いが、トナーの摩擦帯電電荷を調整したりキャリアへのトナースペントを防止したりするために、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等のコート剤により適宜粒子表面に樹脂コートを施して用いることもできる。
【００８３】
以下に本発明に関わるその他物性の測定方法について述べる。
【００８４】
［測定方法］
（１）凹凸形成粒子（球状粒子）の体積抵抗測定
粒状試料を４０ｍｍφのアルミリングに入れ、２５００Ｎで加圧成形し、抵抗率計ロレスタＡＰ、又はハイレスタＩＰ（ともに三菱油化製）にて４端子プローブを用いて体積抵抗値を測定した。なお、測定環境は、２０〜２５℃，５０〜６０％ＲＨとした。
【００８５】
（２）凹凸形成粒子（球状粒子）の真密度測定
本発明で使用する球状粒子の真密度は、乾式密度計アキュピック１３３０（島津製作所製）を用いて測定した。
【００８６】
（３）凹凸形成粒子（球状粒子）の粒径測定
レーザー回折型粒度分布計のコールターＬＳ２３０型粒度分布計（コールター社製）を用いて測定し、個数分布から算出した個数平均粒径を求めた。
【００８７】
（４）凹凸形成粒子（球状粒子）の長径／短径比
電子顕微鏡を用いて、６０００倍程度で撮影し、写真上で粒子の長径及び短径を測定した。これを１００サンプルについて測定し、その平均値を長径／短径比とした。
【００８８】
（５）トナーの粒径測定
コールターカウンターのマルチサイザーＩＩ（コールター社製）を用いて測定し、体積分布から算出した質量基準の重量平均径を求めた。
【００８９】
（６）樹脂被覆層の体積抵抗測定
１００μｍの厚さのＰＥＴシート上に、７〜２０μｍで樹脂被覆層を形成し、抵抗率計ロレスタＡＰ、又はハイレスタＩＰ（ともに三菱油化製）にて４端子プローブを用いて体積抵抗値を測定した。なお、測定環境は、２０〜２５℃、５０〜６０％ＲＨとした。
【００９０】
【実施例】
以下、具体的実施例をもって本発明を更に詳しく説明する。
【００９１】
＜凹凸形成粒子製造例１＞
現像スリーブ表面に形成される樹脂被覆層に用いる凹凸形成粒子を作製した。凹凸形成粒子としては、個数平均粒径７．５μｍの球状フェノール樹脂１００質量部にライカイ機（自動乳鉢、石川工場製）を用いて、個数平均粒径３．０μｍ以下の石炭系バルクメソフェーズピッチ粉末１４質量部を均一に被覆し、酸化性雰囲気下で熱安定化処理した後に２，０００℃で焼成することにより黒鉛化して得られた導電性の球状炭素粒子を作製した。この球状炭素粒子は、個数平均粒径７．２μｍ、真密度１．５１ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗７．５×１０^−２Ω・ｃｍ、長径／短径比が１．１５であり、押し込み硬さ値は、被覆層のマトリクス部分の硬さ値よりも大きかった。この球状炭素粒子を凹凸形成粒子ａとした。
【００９２】
＜凹凸形成粒子製造例２〜４＞
凹凸形成粒子製造例１において、個数平均粒径５．０μｍ、１０μｍ及び２０μｍの球状フェノール樹脂を用いた以外は、凹凸形成粒子製造例１と同様にして球状炭素粒子を作製し、更に分級工程を加えることで、それぞれ個数平均粒径を３．０μｍ、１２．８μｍ及び１９．９μｍとした。それぞれ、得られた球状炭素粒子の物性を表１に示す。これら球状炭素粒子を、それぞれ凹凸形成粒子ｂ〜ｄとした。
【００９３】
＜凹凸形成粒子製造例５＞
現像スリーブ表面に形成される樹脂被覆層に用いる凹凸形成粒子を作製した。凹凸形成粒子としては、ＰＭＭＡ樹脂１００質量部及びカーボンブラック２５質量部を溶融混合し、混練、粉砕、及び分級を行って、個数平均粒径７．０μｍのカーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子を得た後、ハイブリタイザー（奈良機械製）を用いて球形化処理を行うことによって、球状のカーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子を作製した。この球状カーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子は、個数平均粒径６．９μｍ、真密度１．２３ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗１．７×１０^１Ω・ｃｍ、長径／短径比が１．１６であり、押し込み硬さ値は、被覆層のマトリクス部分の硬さ値よりも小さかった。この球状カーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子を凹凸形成粒子ｅとした。
【００９４】
＜凹凸形成粒子製造例６〜８＞
凹凸形成粒子製造例５と同様にして、個数平均粒径５．０μｍ、１０μｍ及び２０μｍのカーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子を作製し、更に分級工程を加えることで、それぞれ個数平均粒径３．２μｍ、１２．７μｍ及び１９．６μｍの球状カーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子とした。それぞれ、得られた球状カーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子の物性を表１に示す。これら球状カーボンブラック分散ＰＭＭＡ樹脂粒子を、それぞれ凹凸形成粒子ｆ〜ｈとした。
【００９５】
＜現像スリーブ製造例１＞
現像スリーブ表面に樹脂被覆層を塗布するための塗料を作製した。
・フェノール樹脂中間体（固形分５０％）：２００質量部
・凹凸形成粒子ａ：５０質量部
・凹凸形成粒子ｅ：１０質量部
・イソプロパノール：２４０質量部
上記材料を、サンドミルを用いて分散した。フェノール樹脂中間体のメタノール溶液に凹凸形成粒子ａ、ｅを添加し、ガラスビーズをメディヤとし、サンドミル分散を進め、固形分３２％の塗料とした。この塗料をスプレー法にて、外径２０ｍｍφのアルミ製円筒基体表面に１５μｍ程度の樹脂被覆層を形成させ、これを熱風乾燥機にて１５０℃で３０分間乾燥硬化させた後、マグネットローラー及びフランジを装着し、現像スリーブＡとした。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【００９６】
＜現像スリーブ製造例２＞
現像スリーブ表面に樹脂被覆層を塗布するための塗料を作製した。
・フェノール樹脂中間体（固形分５０％）：２００質量部
・結晶性グラファイト微粉末：４０質量部
・凹凸形成粒子ａ：１０質量部
・凹凸形成粒子ｅ：１０質量部
・イソプロパノール：２４０質量部
上記材料を、サンドミルを用いて分散した。フェノール樹脂中間体のメタノール溶液の一部に結晶性グラファイト微粉末を添加し、ガラスビーズをメディヤとしサンドミル分散し、更に凹凸形成粒子ａ、ｅを添加し、サンドミル分散を進め、固形分３２％の塗料とした。この塗料をスプレー法にて、外径２０ｍｍφのアルミ製円筒基体表面に１５μｍ程度の樹脂被覆層を形成させ、これを熱風乾燥機にて１５０℃で３０分間乾燥硬化させた後、マグネットローラー及びフランジを装着し、現像スリーブＢとした。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【００９７】
＜現像スリーブ製造例３〜９＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製した以外は、現像スリーブ製造例２と同様にして現像スリーブＣ〜Ｉを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【００９８】
＜現像スリーブ製造例１０〜１３＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製した以外は、現像スリーブ製造例１と同様にして現像スリーブＪ〜Ｍを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【００９９】
＜現像スリーブ製造例１４＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製し、外径３２．５ｍｍφのアルミ製円筒基体表面に１５μｍ程度の樹脂被覆層を形成させた以外は、現像スリーブ製造例１と同様にして現像スリーブＮを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【０１００】
＜現像スリーブ製造例１５＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製し、外径３２．５ｍｍφのアルミ製円筒基体表面に１５μｍ程度の樹脂被覆層を形成させた以外は、現像スリーブ製造例２と同様にして現像スリーブＯを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【０１０１】
＜現像スリーブ製造例１６〜２２＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製した以外は、現像スリーブ製造例１５と同様にして現像スリーブＰ〜Ｖを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【０１０２】
＜現像スリーブ製造例２３〜２６＞
表２に示した材料構成、及び配合比にて塗料を作製した以外は、現像スリーブ製造例１４と同様にして現像スリーブＷ〜Ｚを作製した。得られた樹脂被覆層の構成及び物性を表２に示す。
【０１０３】
＜トナー製造例１＞
次に、一成分現像剤としての磁性ネガトナーを作製した。
・スチレン−アクリル系樹脂：１００質量部
・マグネタイト：９０質量部
・負帯電制御剤（サリチル酸のクロム錯体）：２質量部
・炭化水素系ワックス：３質量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより混合し、二軸式のエクストルーダーにより溶融混練分散を行った。混練物を冷却後、ジェット気流を用いた粉砕機により微粉砕を行い、更に気流式分級機を用いて分級を行い、重量平均粒径７．５μｍ、４μｍ以下の粒子の個数割合が１２．０％、１０．１μｍ以上の粒子の質量割合が５．０％の分布を有する分級品を得た。次に疎水性コロイダルシリカを、上記分級品１００質量部に対し、１．０質量部ヘンシェルミキサーを用いて外添混合し、一成分現像剤としての磁性トナーαを得た。
【０１０４】
＜トナー製造例２＞
次に、一成分現像剤としての磁性ポジトナーを作製した。
・スチレン−アクリル系樹脂：１００質量部
・マグネタイト：９０質量部
・正帯電制御剤（トリフェニルメタン化合物）：２質量部
・炭化水素系ワックス：３質量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより混合し、二軸式のエクストルーダーにより溶融混練分散を行った。混練物を冷却後、ジェット気流を用いた粉砕機により微粉砕を行い、更に気流式分級機を用いて分級を行い、重量平均粒径７．３μｍ、４μｍ以下の粒子の個数割合が１５．６％、１０．１μｍ以上の粒子の質量割合が３．２％の分布を有する分級品を得た。次に疎水性コロイダルシリカを、上記分級品１００質量部に対し、１．０質量部ヘンシェルミキサーを用いて外添混合し、一成分現像剤としての磁性トナーβを得た。
【０１０５】
＜実施例１＞
次に、上記現像スリーブＡ、及びトナーαを用いて、図３に示すような現像装置に組み込み、画出し評価を行った。画出しには、キヤノン製複写機ＧＰ４０５の改造機を用いて、所定の現像バイアスを印加して、画出し評価を行った。画出しは、２３℃，６０％ＲＨの常温常湿（Ｎ／Ｎ）、２３℃，５％ＲＨの常温低湿（Ｎ／Ｌ）、及び３０℃，８０％ＲＨの高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境下にて、２５万枚まで行った。以下の評価方法による評価結果を表３に示す。
【０１０６】
［評価方法］
（１）スリーブ上トナー搬送量（Ｍ／Ｓ）
現像スリーブ上に担持されたトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集し、捕集されたトナー質量Ｍと、トナーを吸引した面積Ｓから、単位面積当たりのトナー質量Ｍ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ^２）を計算し、トナー搬送量（Ｍ／Ｓ）とした。
【０１０７】
（２）画像濃度
ベタ黒画像の濃度を、反射濃度計ＲＤ９１８（マクベス社製）により反射濃度測定を行い、５点の平均値をとって画像濃度とした。
【０１０８】
（３）カブリ及び反転カブリ
ベタ白画像の反射率を測定し、更に未使用の転写紙の反射率を測定し、（ベタ白画像の反射率の最悪値−未使用転写紙の反射率の最高値）をカブリ濃度とした。反射率はＴＣ−６ＤＳ（東京電色製）で測定した。ただし、測定値を目視で判断した場合、１．５以下は目視ではほとんど確認できないレベル、２．０〜３．０程度はよく見ると確認できるレベル、４．０を超えると一見してカブリが確認できるレベルである。
【０１０９】
（４）文字飛び散り
画像比率６．０％程度の文字チャートを用い、得られた画像上の文字を光学顕微鏡にて１００倍程度に拡大、飛び散り具合を観察し、評価結果をＡ〜Ｅランクの指標で示した。
【０１１０】
（５）ベタ画像スジ・ムラ
ベタ黒画像及びハーフトーン（ＨＴ）画像を現像し、それぞれの画像においてスジ・ムラを目視により観察し、評価結果をＡ〜Ｅランクの指標で示した。
【０１１１】
（６）トナーによるスリーブ汚染及び融着（耐汚染及び耐融着）
各環境下で画出し評価した後、現像スリーブを取り外し、電界放射型−走査型顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）によりスリーブ上を観察し、評価結果をＡ〜Ｅランクの指標で示した。
【０１１２】
＜実施例２〜９、比較例１〜４＞
実施例１に用いた現像スリーブＡの代わりに、現像スリーブＢ〜Ｍを用いた以外は、それぞれ実施例１と同様にして画出し評価した。評価結果を表３〜４に示した。
【０１１３】
＜実施例１０＞
次に、上記現像スリーブＮ、及びトナーβを用いて、図３に示すような現像装置に組み込み、画出し評価を行った。画出しには、キヤノン製複写機ＧＰ６０５の改造機を用いて、所定の現像バイアスを印加して、画出し評価を行った。画出しは、２３℃，６０％ＲＨの常温常湿（Ｎ／Ｎ）、２３℃，５％ＲＨの常温低湿（Ｎ／Ｌ）、及び３０℃，８０％ＲＨの高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境下にて、５０万枚まで行った。評価方法は実施例１と同様にして、得られた評価結果を表５に示した。
【０１１４】
＜実施例１１〜１８、比較例５〜８＞
実施例１０に用いた現像スリーブＮの代わりに、現像スリーブＯ〜Ｚを用いた以外は、それぞれ実施例１０と同様にして画出し評価した。評価結果を表５〜６に示した。
【０１１５】
【表１】

【０１１６】
【表２】

【０１１７】
【表３】

【０１１８】
【表４】

【０１１９】
【表５】

【０１２０】
【表６】

【０１２１】
【発明の効果】
本発明によれば、粒径の小さいトナーや高転写性を有するトナーを用いた場合に現れる、トナーのチャージアップ現象及びブロッチを防止し、異なる環境下においても長期に渡って、トナーに適正な帯電量を与えることのできる現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することができる。
【０１２２】
また本発明によれば、異なる環境下においても長期間に渡って、画像濃度低下、及びカブリの如き問題点が発生せず、高品位の画像を安定的に得ることができ、また低温定着性を有するトナーを用いた場合に現れる、現像剤担持体表面へのトナーによるスリーブ汚染及びスリーブ融着を生じず、スジ・ムラ等の不良画像を発生しない現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することができる。
【０１２３】
また本発明によれば、異なる環境下においても長期間に渡って、現像剤担持体表面の表面粗さの変化を小さくすることにより、現像剤担持体上のトナーコート量を一定量に制御することのできる現像剤担持体、及びそれを用いた現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の効果を示す模式図である。
【図２】本発明の効果を示す模式図である。
【図３】本発明に用いられる現像装置の模式図である。
【図４】本発明に用いられる現像装置の模式図である。
【図５】本発明に用いられる現像装置の模式図である。
【符号の説明】
３０１感光ドラム（潜像担持体）
３０４現像剤
３０６金属円筒管
３０７樹脂被覆層
３０８現像スリーブ（現像剤担持体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developer carrier used when developing a latent image formed on a latent image carrier to visualize the latent image carrier, such as electrophotography, electrostatic recording, and magnetic recording, and uses the same. Developing device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a number of methods are known as electrophotography. In general, a photoconductive substance is used to form an electric latent image on a latent image carrier (photosensitive drum) by various means. The latent image is developed with a developer (toner) to form a visible image, and if necessary, the toner image is transferred to a transfer material such as paper, and then the toner image is fixed on the transfer material by heat, pressure, or the like. To obtain a copy.
[0003]
Development methods in electrophotography are mainly classified into a one-component development method and a two-component development method. In recent years, since it is necessary to reduce the size of a copying apparatus for the purpose of reducing the weight and size of an electrophotographic apparatus, a developing apparatus using a one-component developing system is often used.
[0004]
The one-component developing method does not require carrier particles such as glass beads and iron powder as in the two-component developing method, and thus can reduce the size and weight of the developing device itself. Furthermore, in the two-component developing method, since it is necessary to keep the toner concentration in the developer constant, a device for detecting the toner concentration and supplying a necessary amount of toner is required. Therefore, the developing device is also large and heavy here. In the one-component developing system, such a device is not required, and it is preferable because the device can be made small and light.
[0005]
In a developing device using a one-component developing method, a latent image is formed on the surface of a photosensitive drum serving as a latent image carrier, and friction between the developer carrier (developing sleeve) and toner, and / or toner on the developing sleeve is formed. A positive or negative charge is applied to the toner by friction with a developer layer thickness regulating member for regulating a coating amount, and the toner is thinly applied on the developing sleeve, and a developing area where the photosensitive drum and the developing sleeve are opposed to each other. Is developed in which a toner flies and adheres to a latent image on the surface of a photosensitive drum in a development area to develop the latent image as a toner image.
[0006]
However, when such a one-component developing method is used, it is difficult to adjust the toner charge, and various measures have been taken with the toner. Has not been resolved.
[0007]
In particular, during the repeated rotation of the developing sleeve, the charge amount of the toner coated on the developing sleeve becomes too high due to the contact with the developing sleeve, and the toner attracts due to the mirroring force with the surface of the developing sleeve so that the developing is performed. The so-called charge-up phenomenon, which is immobilized on the sleeve surface and does not move from the developing sleeve to the latent image on the photosensitive drum, particularly easily occurs under low humidity. When such a charge-up phenomenon occurs, the toner in the upper layer is difficult to be charged, and the development amount of the toner is reduced. Therefore, problems such as thinning of a line image and low image density of a solid image occur. Further, a so-called blotch phenomenon, in which toner that is not properly charged due to charge-up and flows out onto the sleeve due to poor regulation, causing spotting and unevenness on waves, also occurs. Further, since the formation state of the toner layer in the image portion (toner consuming portion) and the non-image portion change, and the charging state differs, for example, the position where the solid image having a high image density is developed is located next to the developing sleeve. When the halftone image is developed at the development position during the rotation of, the so-called sleeve ghost phenomenon, in which a solid image mark appears on the image, is likely to occur.
[0008]
Further, recently, in order to digitize an electrophotographic apparatus and further improve the image quality, the toner has been reduced in particle size and particle size. For example, in order to improve resolution and character sharpness and faithfully reproduce a latent image, a toner having a weight average particle size of about 5 to 10 μm is generally used. Further, from the viewpoint of ecology and for the purpose of further reducing the weight and size of the apparatus, the transfer efficiency of toner has been improved in order to reduce waste toner. For example, a transfer efficiency improver having an average particle diameter of 0.1 to 3 μm and a BET specific surface area of 50 to 300 m ² / G of hydrophobic silica fine powder reduces the volume resistance of the toner, improves the transfer efficiency by forming a thin film layer of a transfer efficiency enhancer on the photosensitive drum, and further improves the toner itself. There is known a method of improving the transfer efficiency by performing a spheroidizing process by a mechanical impact force. Further, for the purpose of shortening the first copy time and saving power, the fixing temperature of the toner tends to be lowered. Under such circumstances, the amount of electric charge per unit mass of the toner under low temperature and low humidity is particularly increased, so that the toner is more easily electrostatically attached to the developing sleeve. Because of the use of a material that easily flows and a material that is easily fluidized, the material is liable to be deteriorated, and sleeve contamination and sleeve fusion by the toner are likely to occur.
[0009]
As a method for solving such a phenomenon, in Patent Documents 1 and 2, etc., a coating layer in which a solid lubricant and a conductive fine powder such as carbon are dispersed in a resin is provided on a metal substrate. A method of using a sleeve for a developing device has been proposed. It is recognized that the use of this method greatly reduces the above-mentioned phenomenon. However, according to this method, when a large amount of the above powder is added, the charge-up and the sleeve ghost are good, but the coating layer is easily scraped, and when the durability is advanced, the surface roughness is reduced. Non-uniformity tends to cause non-uniform charge application to the toner, and when the added amount is small, the effect of the conductive lubricant such as solid lubricant and carbon is thin and insufficient for charge-up and sleeve ghost. The problem remains.
[0010]
Further, Patent Document 3 proposes a developing sleeve in which a conductive coating layer in which a conductive fine powder such as a solid lubricant and carbon and spherical particles are further dispersed in a resin is provided on a metal substrate. This developing sleeve improves the abrasion resistance of the coating layer, makes the surface of the coating layer uniform, and has little change in surface roughness. And the image quality such as streaks and unevenness such as sleeve ghost, image density, and solid image is further stabilized. However, even in this developing sleeve, the abrasion resistance is not perfect, and in the case of long-term durability, abrasion occurs in the coating layer, and in that case, charging of the toner becomes unstable and causes image defects. Further, when the low-temperature fixing toner as described above is used, a decrease in the surface roughness of the coating layer due to abrasion of the coating layer may cause sleeve contamination and sleeve fusion, which also causes image deterioration. easy.
[0011]
Further, in Patent Document 4, the spherical particles dispersed in the conductive coating layer are conductive spherical particles, and the wear resistance of the coating layer is further improved, so that the shape of the surface of the coating layer is further stabilized. In addition, there has been proposed a developing sleeve having a surface layer capable of further improving toner charging and suppressing sleeve contamination and sleeve fusion by the toner even when the coating layer is somewhat worn. However, in further long-term durability, due to the difference between the wear amount of the coating layer and the wear amount of the conductive spherical particles, there is a possibility that the change in the surface roughness of the coating layer in the initial stage of the durability and the latter stage of the durability becomes large, There is a possibility that the toner coat amount changes between the early stage and the late stage of the durability, which may cause image deterioration. Further, when a small particle size toner having high transferability as described above is used, the influence of the change in the surface roughness of the coating layer on the toner coat amount tends to be more remarkable, and this also tends to cause image deterioration. .
[0012]
Patent Documents 5 to 7 disclose a developing sleeve having a surface layer capable of further improving toner charging while maintaining abrasion resistance of the coating layer by including a plurality of types of particles in the resin coating layer. Has been proposed. However, in the long-term durability, the difference between the wear amount of the coating layer and the wear amount of the plural kinds of particles may cause a large change in the surface roughness of the coating layer in the initial stage and the latter stage. In addition, the toner coat amount in the early stage and the late stage of the durability changes, which may cause image deterioration. The same applies to the developing sleeve having a resin coating layer containing at least spherical particles and fibrous particles proposed in Patent Document 8, and even in the long-term durability, the change in the surface roughness of the coating layer. There is a demand for a developing sleeve having a surface layer having a smaller surface area and having less influence on the toner coating amount.
[0013]
[Patent Document 1]
JP-A-02-105181
[Patent Document 2]
JP-A-03-36570
[Patent Document 3]
JP-A-03-200986
[Patent Document 4]
JP-A-08-240981
[Patent Document 5]
Patent No. 3113431
[Patent Document 6]
Patent No.3182051
[Patent Document 7]
Patent No. 3182052
[Patent Document 8]
JP-A-10-186839
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to prevent a toner charge-up phenomenon and a blotch that appear when a toner having a small particle size or a toner having a high transfer property is used, and to properly apply the toner to a toner for a long time under different environments. An object of the present invention is to provide a developer carrying member capable of giving a charge amount, and a developing device using the same.
[0015]
Further, an object of the present invention is to provide a high-quality image stably without causing a problem such as a decrease in image density and fogging over a long period of time even under different environments, and a low-temperature fixing property. Developer carrier which does not cause sleeve contamination and sleeve fusion by toner on the surface of the developer carrier, which occurs when toner having the following is used, and does not generate defective images such as streaks and unevenness, and development using the same. It is to provide a device.
[0016]
Another object of the present invention is to control the amount of toner coating on a developer carrier to a constant amount by reducing the change in the surface roughness of the developer carrier over a long period of time even under different environments. And a developing device using the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below.
[0018]
That is, the present invention relates to a cylindrical or columnar substrate used in a developing device that develops a latent image formed on a latent image carrier with a developer carried and transported by a developer carrier and visualizes the latent image. In a developer carrier having a resin coating layer on the surface,
The resin coating layer contains at least a binder resin, a solid lubricant, and spherical particles for forming irregularities on two or more types of coating layer surfaces having different hardnesses,
The hardness of at least one kind of the spherical particles is larger than the hardness of the resin layer as the matrix portion, and the hardness of at least one kind of the spherical particles is smaller than the hardness of the resin layer as the matrix portion. And a developer carrying member.
[0019]
Further, the present invention is characterized in that, among the spherical particles, the relationship between the number average particle diameter Dm of the particles having the highest hardness and the number average particle diameter Dn of the particles having the lowest hardness satisfies the following expression (1). The present invention relates to a developer carrier.
0.5 ≦ Dm / Dn ≦ 1.5 (1)
[0020]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 1.0 to 30 μm.
[0021]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 3.0 to 20 μm.
[0022]
In the present invention, the true density of the spherical particles is 3 g / cm. ³ The present invention relates to a developer carrier characterized by the following.
[0023]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein the resin coating layer further contains a conductive fine powder.
[0024]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein the resin coating layer further contains a solid lubricant.
[0025]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein at least one kind of the spherical particles is a resin particle.
[0026]
The present invention also relates to a developer carrier, wherein the spherical particles have conductivity.
[0027]
Further, the present invention provides a developer container, a developer carrier for supporting and transporting the developer contained in the developer container, and a developer carrier disposed close to or in pressure contact with the developer carrier. A developer layer thickness regulating member for forming a thin layer of the developer, carrying and transporting the developer by a developer carrier to a developing area opposed to the latent image carrier, and on the latent image carrier. The present invention relates to a developing device that develops a formed latent image with a developer to form a visible image, wherein the developer carrier is used as a developer carrier.
[0028]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the developing sleeve used in the present invention and the developing device using the same will be described in more detail.
[0029]
First, the material constitution of the resin coating layer formed on the surface of the developing sleeve of the present invention will be described in detail.
[0030]
As the binder resin used for the resin coating layer of the present invention, generally known resins can be used. For example, phenolic resin, epoxy resin, polyamide resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyolefin resin, silicone resin, fluorine resin, styrene resin, vinyl resin, cellulose resin, melamine resin, Examples include urea-based resins, polyurethane-based resins, polyimide-based resins, and acrylic resins. Considering the mechanical strength, a thermosetting or photocurable resin is more preferable, but a thermoplastic resin is also applicable as long as it has sufficient mechanical strength.
[0031]
In the present invention, the resin coating layer formed on the surface of the developing sleeve by the above-described forming material is used to fix the toner to the surface of the developing sleeve due to charge-up or to transfer the toner from the surface of the developing sleeve to toner due to the charge-up of the toner. In order to prevent charging failure, it is preferable that the conductive material is conductive. The volume resistance of the coating layer is preferably 10 ⁴ Ω · cm or less, more preferably 10 ³ Ω · cm or less. The volume resistance value of the coating layer on the developing sleeve surface is 10 ⁴ If it exceeds Ω · cm, poor charge application to the toner is likely to occur, and as a result, blotches (spot images and wave pattern images) tend to occur.
[0032]
In the present invention, in order to adjust the resistance value of the resin coating layer to the above value, the following conductive fine powder may be contained in the coating layer. As the conductive fine powder used at this time, for example, fine powder of metal powder such as aluminum, copper, nickel, silver, antimony oxide, indium oxide, tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide, titanium Examples thereof include metal oxides such as potassium acid, various carbon fibers, carbon blacks such as furnace black, lamp black, thermal black, acetylene black, and channel black, carbonaceous materials such as graphite, and metal fibers. Of these, carbon black, especially conductive amorphous carbon, has particularly excellent electrical conductivity, and can be added to a polymer material to impart conductivity, or by controlling the amount of addition, a certain degree of conductivity can be obtained. Can be preferably used. Dispersion stability when made into a paint can also be good. In addition, in the present invention, when these conductive fine powders are used, it is preferable that the added amount is in the range of 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. If the amount is less than 1 part by mass, it is usually difficult to lower the resistance value of the coating layer to a desired level, and there is a high possibility that toner adheres to the binder resin used for the developing sleeve coating layer. If it exceeds 100 parts by mass, the strength (abrasion) of the coating layer may be reduced, especially when a fine powder having a submicron order particle size is used.
[0033]
Next, as a solid lubricant used for the resin coating layer of the present invention, a generally known solid lubricant can be used. Examples include graphite, molybdenum disulfide, boron nitride, mica, graphite fluoride, silver-selenium niobium, calcium chloride-graphite, talc, fatty acid metal salts such as zinc stearate, and the like. It is preferably used because it does not impair. The amount of the solid lubricant that can be used in the present invention is preferably in the range of 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. If the amount is less than 1 part by mass, the effect of improving the adhesion of the developer to the binder resin surface of the coating layer is small, and if it exceeds 100 parts by mass, particularly when a material containing a large amount of fine powder having a submicron order particle size is used. In addition, the strength (wearability) of the coating layer may decrease. These solid lubricants preferably have a number average particle size of about 0.2 to 20 μm, more preferably 1 to 15 μm. When the number average particle diameter of the solid lubricant is less than 0.2 μm, it is difficult to obtain sufficient lubrication, which is not preferable. When the number average particle diameter exceeds 20 μm, the influence on the shape of the resin coating layer surface is reduced. And the surface properties become non-uniform, which is not preferable in terms of uniform charging of the toner and strength of the coating layer.
[0034]
Next, spherical particles (hereinafter, referred to as irregularity forming particles) for forming irregularities on the surface of the coating layer used in the resin coating layer of the present invention will be described.
[0035]
Examples of such irregularity forming particles include, for example, vinyl polymers and copolymers such as polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polybutadiene, polyethylene, polypropylene, and polystyrene, benzoguanamine resins, phenol resins, polyamides, fluorine resins, and silicones. Resin particles such as resin, epoxy resin, polyester resin, etc., oxide particles such as alumina, zinc oxide, silicone, titanium oxide and tin oxide, carbon particles, conductive particles such as resin particles subjected to conductive treatment, etc. It is also possible to use an organic compound such as a charge control agent in the form of particles. In this case, the toner also plays a role of giving a triboelectric charge to the toner.
[0036]
Among these irregularity forming particles, as the resin particles, for example, spherical resin particles obtained by a suspension polymerization method, a dispersion polymerization method, or the like are preferably used. Here, the term "spherical" refers to particles having a ratio of major axis / minor axis of about 1.0 to 1.5, preferably particles having a major axis / minor axis ratio of 1.0 to 1.2, and more preferably. It is preferable to use true spherical particles. Spherical resin particles can obtain a suitable surface roughness with a smaller addition amount, and can easily obtain a more uniform surface shape. Examples of such spherical resin particles include acrylic resin particles such as polyacrylate and polymethacrylate, polyamide resin particles such as nylon, polyolefin resin particles such as polyethylene and polypropylene, silicone resin particles, and phenol resin particles. Examples include polyurethane resin particles, styrene resin particles, and benzoguanamine particles. The resin particles obtained by the pulverization method may be used after subjecting them to thermal or physical sphering treatment. In addition, when the particles forming the concavities and convexities are spherical as described above, the contact area with the developer layer thickness regulating member or the like to be pressed is reduced, so that an increase in sleeve rotation torque due to frictional force and a reduction in toner adhesion are reduced. More preferred.
[0037]
An inorganic fine powder may be attached to or fixed to the surface of such spherical resin particles. As the inorganic fine powder, SiO ₂ , SrTiO ₃ , CeO ₂ , CrO, Al ₂ O ₃ , ZnO, MgO, TiO ₂ Oxides such as Si ₃ N ₄ Such as nitride, carbide such as SiC, CaSO ₄ , BaSO ₄ , CaCO ₃ And carbonates and the like.
[0038]
Further, the above inorganic fine powder may be used after being treated with a coupling agent. In particular, it can be preferably used for the purpose of improving the adhesion to the binder resin or for imparting hydrophobicity to the particles. Examples of such a coupling agent include a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zircoaluminate coupling agent, and the like. More specifically, for example, as a silane coupling agent, hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allylphenyldichlorosilane, Benzyldimethylchlorosilane, bromomethyldimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilylmercaptan, trimethylsilylmercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyldimethylacetoxysilane, dimethyl Diethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, 1,3-divinyltet Lamethyldisiloxane, 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane, and dimethylpolysiloxane having from 2 to 12 siloxane units per molecule and having hydroxyl groups bonded to silicon atoms, each of which is located at one of the terminal units. Siloxane and the like. By treating the surface of the spherical resin particles with the inorganic fine powder, dispersibility in the paint, uniformity of the coating surface, stain resistance of the coating layer surface, charge imparting property to the toner, coating layer Can be improved in abrasion resistance and the like.
[0039]
Further, in order to further improve the stain resistance and abrasion resistance of the surface of the coating layer, it is more preferable to impart conductivity to the irregularity-formed particles. As the conductive spherical particles, for example, conductive conductive spherical particles, such as titanium oxide, niobium oxide, manganese oxide, metal oxides such as lead oxide, and pigments such as barium sulfate, such as tin oxide, may be used. A material coated with a conductive substance, or a material obtained by doping a metal having a different oxidation number into an insulating metal oxide such as zinc oxide, copper oxide, and iridium oxide to have conductivity, and furthermore, the present inventors There is a proposed conductive spherical particle described in JP-A-8-240981.
[0040]
The volume resistivity of such conductive spherical particles is 10 ⁶ Ω · cm or less, more preferably 10 ^-3 -10 ⁶ The particles are preferably Ω · cm. Volume resistance is 10 ⁶ If it exceeds Ω · cm, the toner tends to be contaminated or fused by spherical particles exposed on the surface of the coating layer due to abrasion, and it is difficult to perform quick and uniform charging. That is, by imparting conductivity to the particles, charge is less likely to accumulate on the surface of the particles due to the conductivity, so that toner adhesion can be reduced and the charge-imparting property of the toner can be improved.
[0041]
Further, the true density of the added irregularity forming particles is 3 g / cm. ³ The following are preferred. True density 3g / cm ³ When the value exceeds, the difference in the true density from the binder resin becomes large, so that the dispersion state of the particles during the production of the coating material tends to be non-uniform, and therefore, the dispersion state of the unevenness-forming particles in the coating layer also becomes non-uniform. Therefore, it is difficult to impart uniform roughness to the surface of the coating layer, uniform charging to the toner and insufficient strength of the coating layer, and furthermore, the advantages of these particles such as stain resistance and abrasion resistance are achieved. There is a possibility that it will not be able to demonstrate.
[0042]
As described above, examples of the type of the concavo-convex forming particles satisfying the above conditions include spherical carbon particles, spherical resin particles surface-treated with a conductive substance, and spherical resin particles in which conductive fine particles are dispersed.
[0043]
Further, the particle diameter of such irregularity-forming particles is preferably from 1.0 μm to 30 μm, more preferably from 3.0 μm to 20 μm, as a number average particle diameter. If the surface roughness is less than 1.0 μm, uniform surface irregularities are difficult, and if the surface roughness is to be increased, the addition amount becomes excessive, the resin coating layer becomes brittle, and the wear resistance is extremely reduced. Conversely, if it is larger than 30 μm, the particles protrude too much from the surface of the coating layer, so that the thickness of the toner coat layer becomes too large, and the charge of the toner tends to decrease or become non-uniform. It can be a leak point.
[0044]
Further, the resin coating layer of the present invention may contain a charge control agent if necessary. As the charge control agent, those similar to those used for forming toner particles described later can be used.
[0045]
Next, the relationship between the hardness of the concavo-convex forming particles used in the resin coating layer of the present invention, the hardness of the resin layer serving as the matrix portion, and the relation between the particle sizes of a plurality of types of concavo-convex forming particles will be described in detail.
[0046]
In the present invention, the hardness of at least one of the two or more types of irregularity forming particles having different hardnesses used in the resin coating layer is greater than the hardness of the resin layer that is the matrix portion, and The hardness of at least one type of particles is set smaller than the hardness of the resin layer that is the matrix portion. Here, the matrix portion means a portion where the unevenness-forming particles do not exist on the surface of the coating layer, or a coating layer containing no unevenness-forming particles. When only the irregularity forming particles having hardness higher than the matrix part are used, the wear resistance of the coating layer surface is improved, but due to the difference between the amount of abrasion of the irregularity forming particles and the amount of abrasion of the matrix part, coating is performed in a later stage of the durability. The unevenness-forming particles protrude from the layer surface, and the abundance of the unevenness-forming particles per unit area increases, so that the surface roughness of the coating layer tends to increase. As a result, the toner coating amount in the latter half of the durability increases, and under low humidity, image deterioration such as scattering of characters and fogging may occur. In addition, when only the irregularity forming particles having a hardness smaller than the matrix portion are used, the shape of the surface of the coating layer in the initial stage of durability becomes uniform, but as the durability is advanced, abrasion is selectively generated from the irregularity forming particles on the surface of the coating layer. Therefore, the surface roughness of the coating layer tends to be small. As a result, the amount of toner coating in the latter half of the endurance is reduced, especially under high temperature and high humidity, image deterioration such as image density reduction and stripes and unevenness of a solid image, and sleeve contamination by toner when low temperature fixing toner is used. Or sleeve fusion. FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams showing the transition of the surface roughness and the transition of the toner coat amount due to the durability.
[0047]
In addition, the relationship between the number average particle diameters of two or more types of unevenness forming particles having different hardnesses used in the resin coating layer is such that the particle diameter of the largest hardness particle is Dm, and the particle diameter of the smallest hardness particle is Dn. At this time, it is preferable that 0.5 ≦ Dm / Dn ≦ 1.5. When the Dm / Dn ratio exceeds 1.5, the surface roughness of the coating layer tends to increase due to an increase in the amount of the irregularity-forming particles per unit area in the latter stage of the durability as described above. As a result, the amount of toner coating in the latter half of the durability increases, and this also causes image deterioration such as scattering of characters and fog under low humidity. Even when the Dm / Dn ratio is smaller than 0.5, the surface roughness of the coating layer tends to be small because the unevenness-forming particles on the surface of the coating layer selectively wear as described above. As a result, the toner coating amount in the latter half of the durability decreases, and the image density decreases under high temperature and high humidity, and streaks and unevenness of a solid image tend to be remarkable.
[0048]
However, the present inventors have proposed that the surface roughness of the coating layer in the early stage and the second stage of durability can be improved by using concavo-convex forming particles having different hardnesses with respect to the hardness of the matrix portion and having a particle size difference satisfying the above relationship. It has been found that the change in roughness can be reduced, and the toner coat amount can be controlled to be constant at the beginning and end of the endurance.
[0049]
The hardness in the present invention refers to the indentation hardness value HUT [68] measured by a micro hardness tester MZT-4 manufactured by Akashi Co., Ltd. using a triangular pyramid diamond indenter whose surface angle with respect to the axis is 68 degrees. And is represented by the following equation (1).
Indentation hardness value HUT [68] = K x F / (h2) ² (1)
[However, K: coefficient F: test load h2: maximum indentation depth of indenter]
[0050]
The hardness value is preferably used because it can be measured with a load smaller than other hardnesses and the like, and also for materials having elasticity and plasticity, hardness including elastic deformation and plastic deformation can be obtained.
[0051]
As a sample prepared for measurement, a sample in which a resin coating layer is formed on the substrate surface is used. However, the smoother the coating layer surface, the better the measurement accuracy is. It is more preferable to perform the measurement after the application. In the present invention, the surface of the coating layer was polished using a # 2000 polishing tape, and the surface roughness Ra after the polishing was set to be 0.2 or less. The main measurement conditions are as follows.
[0052]
TEST MODE A
Test load F1: 5.00 gf
Reference load F0: 0.50 gf
Pushing speed V: 1.00 μm / sec
Retention time T2: 5 sec
Unloading time T3: 5 sec
[0053]
The test load and the maximum indentation depth of the indenter are preferably in a range not affected by the surface roughness of the coating layer surface and not affected by the underlying substrate. In the present invention, the maximum indentation of the test load indenter is preferred. The measurement was performed by applying a test load so that the depth was about 1 to 2 μm. The measurement environment was set to 23 ° C. and 50%, and the number of measurements was set to 10 for each of the concavo-convex forming particles and the matrix portion.
[0054]
The surface roughness of the coating layer on the surface of the developing sleeve suitably used in the present invention is generally 0.3 to 3.5 μm in terms of arithmetic average roughness Ra based on JIS B0601. It is preferably within the range. However, the preferred surface roughness differs depending on the developing method. For example, in a developing device using a magnetic toner as shown in FIG. 3 and having a magnetic blade arranged as a developer layer thickness regulating member with a gap from a developing sleeve, Ra is 0.3 to 1.5 μm. It is preferred that the If it is smaller than 0.3 μm, the toner coating amount is insufficient, and the image density becomes low due to the insufficient toner coating amount, and the toner charge-up phenomenon or blotch occurs. On the other hand, if it is larger than 1.5 μm, the amount of toner coating is excessive, so that the triboelectric charging becomes non-uniform, so that scattering of characters, fogging, image density thinning due to insufficient toner charging, and the like are likely to occur. Further, for example, in the case of a developing device as shown in FIG. 4 where an elastic member is used by being pressed against a developing sleeve, Ra is preferably about 0.8 to 3.5 μm. When the thickness is smaller than 0.8 μm, the toner coating amount is insufficient, and the image density becomes low due to the insufficient toner coating amount, and the toner charge-up phenomenon or blotch occurs. Furthermore, toner fusion to the developing sleeve is also likely to occur. On the other hand, if it is larger than 3.5 μm, the amount of toner coating is excessive, so that the triboelectric charging becomes non-uniform, and characters are liable to be scattered, fogged, and image density is reduced due to insufficient toner charging. Further, in the two-component developing device as shown in FIG. 5, the conveying force greatly changes depending on the magnetic force such as the arrangement of the carrier particles and the magnet, and the carrier particle size and the size of the gap between the developing sleeve and the regulating member. Therefore, the surface roughness is set to an arbitrary value within the above range depending on the occasion, but usually, Ra having a value of about 1.0 to 2.5 μm is preferably used.
[0055]
The surface roughness in the present invention was measured using a surface roughness meter SE-3500 manufactured by Kosaka Laboratories, and the measurement conditions were a cutoff of 0.8 mm, a measurement distance of 8.0 mm, and a feed rate of 0.1 mm / sec. The average of 12 measured values was taken.
[0056]
As a method for obtaining the resin coating layer of the present invention, for example, it can be obtained by dispersing and mixing each component in a solvent to form a coating, and applying the coating on a substrate described later. For dispersing and mixing the components, a known dispersing apparatus using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, and a pearl mill can be suitably used. Further, as a coating method, a known method such as a dipping method, a spray method, and a roll coating method can be applied.
[0057]
The layer thickness of the resin coating layer having the above-mentioned structure is preferably 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, and further preferably 4 to 20 μm, in order to obtain a uniform layer thickness. The thickness is not limited.
[0058]
Further, in the present invention, as the base of the developing sleeve having the resin coating layer formed with the above configuration, for example, a metal, an alloy thereof, or a compound thereof is preferably used. Those molded into a shape are preferably used. Among them, aluminum is particularly preferable because of its excellent workability, and for example, in the case of a cylindrical substrate, mechanical accuracy such as axial runout and circumferential roundness is improved. The surface of these substrates may be further treated to have a predetermined surface roughness by blasting, sanding, cutting, or the like, or may be treated by electrolytic or electroless plating.
[0059]
Further, in the present invention, as the base of the developing sleeve having the resin coating layer formed by the above-described configuration, for example, a substrate having an elastic layer on the outer peripheral surface of a core metal such as stainless steel may be used. As the elastic layer formed on the outer peripheral surface of the cored bar, generally, a molded product of silicone rubber, urethane rubber, or the like is suitably used, and further contains a conductive agent or the like for adjusting electric resistance. Is particularly preferred. These elastic layers preferably have a predetermined hardness and surface roughness in order to improve the adhesion of the resin coating layer serving as the surface layer, or have an intermediate layer on the surface of the elastic layer. Is also good. Also, the surface of the cored metal substrate may be treated to a predetermined surface roughness by blasting, sanding, cutting, or the like, or may be treated by electrolytic or electroless plating.
[0060]
Next, a developing device using a developing sleeve having a resin coating layer formed with the above configuration will be described in detail.
[0061]
As the developing device, for example, a developing device as shown in FIGS. 3 and 4 is known. In FIG. 3, a latent image carrier for carrying a latent image formed by a known process, for example, a photosensitive drum 301 is rotated in the direction of arrow A. A developing sleeve 308 as a developer carrying member carries a developer 304 as a one-component magnetic toner accommodated in a developer container 303, and rotates in the direction of arrow B, thereby causing the developing sleeve 308 and the photosensitive drum 301 to rotate. The developer 304 is conveyed to the development region D where the developer 304 faces. As shown in FIG. 3, the developing sleeve 308 has a resin coating layer 307 formed on a metal cylindrical tube 306 as a base, and a developer 304 is magnetically applied on the developing sleeve 308 in the developing sleeve 308. A magnet roller 305 is arranged and fixed in order to attract and hold the sheet. The developing sleeve 308 and the magnet roller 305 are in a non-contact state.
[0062]
In the developer container 303, stirring

blades

309 and 310 for stirring the developer 304 by rotating in the direction of arrow C, a screw 311 for supplying the developer 304 into the developer container 303, A stirring wall 312 for adjusting the amount of the developer is provided.
[0063]
The developer 304 obtains a triboelectric charge capable of developing a latent image on the photosensitive drum 301 by friction between the magnetic toner and the resin coating layer 307 on the developing sleeve 308. In the example of FIG. 3, in order to regulate the layer thickness of the developer 304 conveyed to the development area D, a magnetic regulation blade 302 made of a ferromagnetic metal as a developer layer thickness regulation member is moved from the surface of the development sleeve 308. The developing sleeve 308 is hung down from the developer container 303 so as to face the developing sleeve 308 with a gap width of about 50 to 500 μm. A thin layer of developer 304 is formed thereon. In the present invention, a non-magnetic blade or an elastic blade as shown in FIG. 4 may be used instead of the magnetic regulating blade.
[0064]
The thickness of the thin layer of the developer 304 formed on the developing sleeve 308 in this manner is preferably smaller than the minimum gap between the developing sleeve 308 and the photosensitive drum 301 in the developing area D.
[0065]
The developing sleeve of the present invention is particularly effective to be incorporated in a developing device of a system for developing a latent image with a thin layer of the developer as described above, that is, a non-contact type developing device. The developer carrier of the present invention can also be applied to a developing device in which the thickness of the developer layer is equal to or greater than the minimum gap between the developing sleeve 308 and the photosensitive drum 301, that is, a contact type developing device.
[0066]
In order to avoid the complexity of the description, the following description will be made by taking the above-described non-contact type developing device as an example.
[0067]
A developing bias voltage is applied to the developing sleeve 308 by a developing bias power source 313 as a bias unit in order to fly the one-component developer 304 having a magnetic toner carried on the developing sleeve 308. When a DC voltage is used as the developing bias voltage, a voltage having a value between the potential of the image portion of the latent image (the region where the developer 304 adheres and is visualized) and the potential of the background portion is developed. Preferably, it is applied to the sleeve 308.
[0068]
In order to increase the density of the developed image or improve the gradation, an alternating bias voltage may be applied to the developing sleeve 308 to form an oscillating electric field whose direction is alternately reversed in the developing region D. In this case, it is preferable to apply to the developing sleeve 308 an alternating bias voltage in which a DC voltage component having an intermediate value between the potential of the developed image portion and the potential of the background portion is superimposed. In the case of so-called regular development, in which toner is adhered to a high potential portion of a latent image having a high potential portion and a low potential portion to form a visible image, a toner charged to a polarity opposite to the polarity of the latent image is used. In the case of so-called reversal development in which toner is adhered to a low potential portion of a latent image having a high potential portion and a low potential portion to visualize the toner, a toner charged to the same polarity as the polarity of the latent image is used. High potential and low potential are expressed by absolute values. In any of these cases, the developer 304 is charged at least by friction with the developing sleeve 308.
[0069]
FIG. 3 schematically illustrates the developing device of the present invention, and it goes without saying that there are various forms in the shape of the developer container 303, the presence or absence of the

stirring blades

309 and 310, and the arrangement of the magnetic poles. Of course, these devices can also be used for development using a two-component developer containing a toner and a carrier.
[0070]
Next, a two-component developing apparatus in which the developing sleeve of the present invention is incorporated will be described and exemplified. FIG. 5 is a schematic view of a developing device suitable for using a two-component developer. In FIG. 5, a non-magnetic developing sleeve 559 as a developing sleeve is provided in the developing chamber 564 of the developing container 553 so as to face the latent image carrier 551 rotated in the direction of arrow E. A resin coating layer 558 is provided on the surface of the cylindrical non-magnetic metal 557. A magnetic roller 556 as a magnetic field generating means is immovably installed in the developing sleeve 559, and forms a developing roller 560. The magnetic roller 556 is magnetized in a five-pole configuration of S1 to S3, N1, and N2. The developing chamber 564 contains a two-component developer obtained by mixing a toner and a magnetic carrier. When this developer is sent into the stirring chamber 565 of the developing container 553 through the opening of the partition 554 that is open at the upper end of the developing chamber 564, the toner supplied from the toner chamber 555 into the stirring chamber 565 becomes a toner feed regulating member 563. And mixed by the first developer stirring / transporting means 562 in the stirring chamber 565. The developer stirred in the stirring chamber 565 is returned to the developing chamber 564 through another opening (not shown) of the partition 554, and is stirred and transported by the second developer stirring and transporting unit 561 in the developing chamber 565. While being transported to the developing sleeve 559. The developer supplied to the developing sleeve 559 is magnetically restrained by the action of the magnetic force of the magnet roller 556, carried on the developing sleeve 559, and a developer layer thickness regulating member 552 provided below the developing sleeve 559. While being formed in a thin layer of developer on the developing sleeve 559 by the regulation in the above, the developing sleeve 559 is conveyed to the developing section G facing the latent image holding member 551 with the rotation of the developing sleeve 559 in the direction of the arrow F, where the latent image is formed. The latent image on the carrier 551 is used for development. The remaining developer not consumed in the development is collected in the developing container 564 by the rotation of the developing sleeve 559. In the developing container 5644, the remnant magnetic field between the S2 and S3 of the same polarity removes the remaining developer remaining magnetically constrained on the developing sleeve 559. A scattering prevention member 566 is fixed and installed above the developing sleeve to prevent toner scattering. FIG. 5 is only a schematic example, and it goes without saying that there are various forms in the shape of the container, the presence or absence of the stirring member, the arrangement of the magnetic poles, the rotation direction, and the like.
[0071]
Next, the toner used in the developing device of the present invention will be described. The toner is a fine powder in which a resin, a release agent, a charge control agent, a coloring agent, and the like are melt-kneaded, solidified, pulverized, and then classified to have a uniform particle size distribution. As the binder resin used for the toner, generally known resins can be used.
[0072]
For example, homopolymers of styrene such as styrene, α-methylstyrene, p-chlorostyrene and the like, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene -Butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-dimethylaminoethyl copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer Polymer, styrene-dimethylaminoethyl methacrylate copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-maleic acid Copolymer, styrene-maleic acid Styrene copolymers such as tercopolymers; polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenolic resin, aliphatic or fatty A cyclic hydrocarbon resin, an aromatic petroleum resin, paraffin wax, carnauba wax and the like can be used alone or in combination.
[0073]
Further, a pigment can be contained in the toner. For example, carbon black, nigrosine dye, lamp black, Sudan Black SM, First Yellow G, Benzidine Yellow, Pigment Yellow, India First Orange, Irgazine Red, Paranitroaniline Red, Toluidine Red, Carmine FB, Permanent Bordeaux FRR, Pigment Orange R, Risor Red 2G, Lake Red C, Rhodamine FB, Rhodamine B Lake, Methyl Bio Red B Lake, Phthalocyanine Blue, Pigment Blue, Brilliant Green B, Phthalocyanine Green, Oil Yellow GG, Pomelo First Yellow CGG, Kaya Set Y963, Kaya Set YG, Pomelo First Orange RR, Oil Scarlet, Orazol Bra Down B, pomelo First Scarlet CG, Oil Pink OP, etc. can be applied.
[0074]
In order to use the toner as a magnetic toner, a magnetic powder may be included in the toner. As such magnetic powder, a substance which is magnetized in a magnetic field is used, and examples thereof include powder of a ferromagnetic metal such as iron, cobalt, and nickel, and alloys and compounds such as magnetite, hematite, and ferrite. The content of the magnetic powder is preferably from 15 to 70% by mass based on the mass of the toner.
[0075]
A wax can be contained in the toner for the purpose of improving the releasability at the time of fixing and improving the fixing property. Such waxes include paraffin wax and its derivatives, microcrystalline wax and its derivatives, Fischer-Tropsch wax and its derivatives, polyolefin wax and its derivatives, carnauba wax and its derivatives, and the like. Including block copolymers with vinyl monomers and graft-modified products. In addition, alcohols, fatty acids, acid amides, esters, ketones, hydrogenated castor oil and derivatives thereof, vegetable waxes, animal waxes, mineral waxes, petrolactam, and the like can also be used.
[0076]
Further, a charge control agent may be contained in the toner as needed. The charge control agent includes a negative charge control agent and a positive charge control agent. For example, the following substances control the toner to be negatively charged. For example, organic metal complexes and chelate compounds are effective, and examples thereof include monoazo metal complexes, acetylacetone metal complexes, aromatic hydroxycarboxylic acids, and aromatic dicarboxylic acid-based metal complexes. Other examples include aromatic hydroxycarboxylic acids, aromatic mono- and polycarboxylic acids and their metal salts, anhydrides, esters, and phenol derivatives such as bisphenol. The following substances are used for positively charging the toner. Modified products such as nigrosine and fatty acid metal salts, quaternary ammonium salts such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate, tetrabutylammonium tetrafluoroborate, and oniums such as phosphonium salts which are analogs thereof Salts and their lake pigments (as the lacking agent, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungsten molybdic acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricyanide, ferrocyanide, etc.), metal salts of higher fatty acids Diorganotin oxides such as dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, dicyclohexyltin oxide; diorganotin borates such as dibutyltin borate, dioctyltin borate, dicyclohexyltin borate; Emissions compounds, imidazole compounds.
[0077]
The toner is used by externally adding a powder such as an inorganic fine powder, if necessary, for the purpose of improving fluidity. Examples of such fine powders include silica fine powder, metal oxides such as alumina, titania, germanium oxide, and zirconium oxide; carbides such as silicon carbide and titanium carbide; and inorganic fine powders such as nitrides such as silicon nitride and germanium nitride. The body is used. These fine powders can be used after being organically treated with an organosilicon compound, a titanium coupling agent or the like. For example, organosilicon compounds include hexamethyldisilazane, trimethylsilane, trimethylchlorosilane, trimethylethoxysilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, allyldimethylchlorosilane, allylphenyldichlorosilane, benzyldimethylchlorosilane, bromomethyl Dimethylchlorosilane, α-chloroethyltrichlorosilane, β-chloroethyltrichlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, triorganosilylmercaptan, trimethylsilylmercaptan, triorganosilyl acrylate, vinyldimethylacetoxysilane, dimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, Diphenyldiethoxysilane, hexamethyldisiloxane, 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, Examples include 1,3-diphenyltetramethyldisiloxane, and dimethylpolysiloxane having from 2 to 12 siloxane units per molecule and containing hydroxyl groups bonded to Si, each of which is located at one of the terminal units. Further, an untreated fine powder treated with a nitrogen-containing silane coupling agent may be used. Particularly, a positive toner is preferable. Examples of such treating agents include aminopropyltrimethoxysilane, aminopropyltriethoxysilane, dimethylaminopropyltrimethoxysilane, diethylaminopropyltrimethoxysilane, dipropylaminopropyltrimethoxysilane, dibutylaminopropyltrimethoxysilane, Monobutylaminopropyltrimethoxysilane, dioctylaminopropyltrimethoxysilane, dibutylaminopropyldimethoxysilane, dibutylaminopropylmonomethoxysilane, dimethylaminophenyltrimethoxysilane, trimethoxysilyl-γ-propylphenylamine, trimethoxysilyl-γ -Propylbenzylamine, trimethoxysilyl-γ-propylpiperidine, trimethoxysilyl-γ-propylmorpholine, Tokishishiriru -γ- propyl imidazole, and the like.
[0078]
Examples of the method of treating the inorganic fine powder with the silane coupling agent include 1) a spray method, 2) an organic solvent method, and 3) an aqueous solution method. In general, the treatment by the spray method is a method in which a pigment is stirred, an aqueous solution or a solvent solution of a coupling agent is sprayed thereon, and then the water or the solvent is removed at about 120 to 130 ° C. and dried. Further, the treatment by the organic solvent method means that a coupling agent is dissolved in an organic solvent (alcohol, benzene, halogenated hydrocarbon, etc.) containing a hydrolysis catalyst together with a small amount of water, and a pigment is immersed in the solution. The solid-liquid separation is carried out by filtration or pressing, followed by drying at about 120 to 130 ° C. In the aqueous solution method, about 0.5% of a coupling agent is hydrolyzed in water or a water-solvent having a constant pH, and a pigment is immersed therein, followed by solid-liquid separation and drying. .
[0079]
As another organic treatment, fine powder treated with silicone oil can be used. Preferred silicone oils have a viscosity of about 0.5 to 10000 mm at 25 ° C. ² / S, preferably 1 to 1000 mm ² / S, for example, methyl hydrogen silicone oil, dimethyl silicone oil, phenyl methyl silicone oil, chlorophenyl methyl silicone oil, alkyl-modified silicone oil, fatty acid-modified silicone oil, polyoxyalkylene-modified silicone oil, fluorine-modified silicone Oil and the like. Further, a silicone oil having a nitrogen atom in a side chain may be used. Particularly, a positive toner is preferable. The treatment with silicone oil can be performed, for example, as follows. The pigment is violently stirred while heating as necessary, and the silicone oil or a solution thereof is sprayed or vaporized and sprayed on the pigment, or the pigment is slurried, and the silicone oil or the slurry is stirred while stirring. It can be easily treated by dropping the solution. These silicone oils are used singly or as a mixture of two or more, or used in combination or in multiple treatments. Moreover, you may use together with the process by a silane coupling agent. It is preferable that such a toner is subjected to a sphering treatment and a surface smoothing treatment by various methods, because the transferability becomes good. Such a method includes, for example, a device having a stirring blade or a blade, and a liner or a casing, for example, when the toner is passed through a minute gap between the blade and the liner, the surface is smoothed by mechanical force. And a method of suspending the toner in warm water to form a sphere, and a method of exposing the toner to a hot air flow to form a sphere. Further, as a method of directly producing a spherical toner, there is a method of suspending a mixture containing a monomer as a main component as a toner binder resin in water, and polymerizing the mixture to form a toner. As a general method, a polymerizable monomer, a colorant, a polymerization initiator and, if necessary, a crosslinking agent, a charge control agent, a release agent, and other additives are uniformly dissolved or dispersed to form a single monomer. After the body composition, the monomer composition is dispersed in a continuous layer containing a dispersion stabilizer to an appropriate particle size using a suitable stirrer in an aqueous phase, for example, and further subjected to a polymerization reaction. This is a method for obtaining a developer having a desired particle size.
[0080]
The toner can be mixed with a carrier and used as a two-component developer.
[0081]
Examples of the carrier material include magnetic metals such as iron, nickel and cobalt, and alloys thereof, or alloys containing rare earth elements, hematite, magnetite, manganese-zinc ferrite, nickel-zinc ferrite, and manganese-magnesium ferrite. Soft ferrites such as ferrites and lithium-based ferrites, iron-based oxides such as copper-zinc-based ferrites, and mixtures thereof, as well as ceramic particles such as glass and silicon carbide, resin powders, and resin powders containing magnetic substances And the like, and are usually used as granules having an average particle size of about 20 to 300 μm.
[0082]
Such a carrier may use the above-mentioned particulate matter directly as carrier particles, but in order to adjust the triboelectric charge of the toner or prevent toner spent on the carrier, a silicone resin, a fluororesin, The particle surface may be appropriately coated with a resin such as an acrylic resin or a phenol resin.
[0083]
The method for measuring other physical properties according to the present invention will be described below.
[0084]
[Measuring method]
(1) Measurement of volume resistance of irregularity forming particles (spherical particles)
The granular sample was placed in an aluminum ring having a diameter of 40 mm, molded under pressure at 2500 N, and the volume resistance was measured with a resistivity meter Loresta AP or Hiresta IP (both manufactured by Mitsubishi Yuka) using a four-terminal probe. The measurement environment was 20 to 25 ° C. and 50 to 60% RH.
[0085]
(2) Measurement of true density of irregularities forming particles (spherical particles)
The true density of the spherical particles used in the present invention was measured using a dry type densimeter Acupic 1330 (manufactured by Shimadzu Corporation).
[0086]
(3) Particle size measurement of irregularity forming particles (spherical particles)
It was measured using a Coulter LS230 type particle size distribution meter (manufactured by Coulter Co., Ltd.) of a laser diffraction type particle size distribution meter, and the number average particle size calculated from the number distribution was obtained.
[0087]
(4) Ratio of major axis / minor axis of irregularities forming particles (spherical particles)
The particles were photographed at about 6000 times using an electron microscope, and the major axis and minor axis of the particles were measured on the photograph. This was measured for 100 samples, and the average value was defined as the ratio of major axis / minor axis.
[0088]
(5) Measurement of toner particle size
It was measured using a Coulter Counter Multisizer II (manufactured by Coulter Corporation), and the weight-based weight average diameter calculated from the volume distribution was determined.
[0089]
(6) Volume resistance measurement of resin coating layer
A resin coating layer is formed at a thickness of 7 to 20 μm on a PET sheet having a thickness of 100 μm, and a volume resistance value is measured using a four-terminal probe with a resistivity meter Loresta AP or Hiresta IP (both manufactured by Mitsubishi Yuka). did. The measurement environment was 20 to 25 ° C. and 50 to 60% RH.
[0090]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.
[0091]
<Production example 1 of irregularity forming particles>
Irregularities forming particles used for a resin coating layer formed on the surface of the developing sleeve were produced. As the unevenness forming particles, coal-based bulk mesophase pitch powder having a number average particle size of 3.0 μm or less was used for 100 parts by mass of a spherical phenol resin having a number average particle size of 7.5 μm using a raikai machine (automatic mortar, manufactured by Ishikawa Plant). Fourteen parts by mass were uniformly coated, heat-stabilized in an oxidizing atmosphere, and then calcined at 2,000 ° C. to produce conductive spherical carbon particles obtained by graphitization. The spherical carbon particles had a number average particle size of 7.2 μm and a true density of 1.51 g / cm. ³ , Volume resistance 7.5 × 10 ^-2 Ω · cm, the major axis / minor axis ratio was 1.15, and the indentation hardness value was larger than the hardness value of the matrix portion of the coating layer. The spherical carbon particles were used as irregularity forming particles a.
[0092]
<Examples 2 to 4 for producing irregularity-formed particles>
Spherical carbon particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that a spherical phenol resin having a number average particle size of 5.0 μm, 10 μm, and 20 μm was used. By adding, the number average particle diameter was 3.0 μm, 12.8 μm, and 19.9 μm, respectively. Table 1 shows the physical properties of the obtained spherical carbon particles. These spherical carbon particles were referred to as irregularity forming particles b to d, respectively.
[0093]
<Production example 5 of irregularity-formed particles>
Irregularities forming particles used for a resin coating layer formed on the surface of the developing sleeve were produced. As the unevenness forming particles, 100 parts by mass of PMMA resin and 25 parts by mass of carbon black were melt-mixed, kneaded, pulverized, and classified to obtain carbon black-dispersed PMMA resin particles having a number average particle size of 7.0 μm. Spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles were produced by performing a spheroidization treatment using a hybridizer (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.). The spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles had a number average particle size of 6.9 μm and a true density of 1.23 g / cm. ³ , Volume resistance 1.7 × 10 ¹ Ω · cm, the major axis / minor axis ratio was 1.16, and the indentation hardness value was smaller than the hardness value of the matrix portion of the coating layer. The spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles were used as irregularity-formed particles e.
[0094]
<Examples 6 to 8 of producing irregularity-formed particles>
In the same manner as in Production Example 5 of unevenness-formed particles, carbon black-dispersed PMMA resin particles having a number average particle size of 5.0 μm, 10 μm, and 20 μm were prepared, and a classification process was further added, so that the number average particle size was 3.2 μm. 12.7 μm and 19.6 μm spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles were obtained. Table 1 shows the physical properties of the obtained spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles. These spherical carbon black-dispersed PMMA resin particles were referred to as irregularity-forming particles f to h, respectively.
[0095]
<Development sleeve manufacturing example 1>
A paint for applying a resin coating layer on the surface of the developing sleeve was prepared.
・ Phenolic resin intermediate (solid content 50%): 200 parts by mass
-Irregularity forming particles a: 50 parts by mass
-Irregularity forming particles e: 10 parts by mass
・ Isopropanol: 240 parts by mass
The above materials were dispersed using a sand mill. Particles a and e having irregularities were added to a methanol solution of a phenol resin intermediate, and the dispersion of the sand mill was advanced using glass beads as a media to obtain a paint having a solid content of 32%. This paint was spray-formed to form a resin coating layer of about 15 μm on the surface of an aluminum cylindrical substrate having an outer diameter of 20 mmφ, and this was dried and cured at 150 ° C. for 30 minutes with a hot-air drier, and then a magnet roller and a flange were formed. To form a developing sleeve A. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0096]
<Developing sleeve manufacturing example 2>
A paint for applying a resin coating layer on the surface of the developing sleeve was prepared.
・ Phenolic resin intermediate (solid content 50%): 200 parts by mass
・ Crystalline graphite fine powder: 40 parts by mass
-Irregularity forming particles a: 10 parts by mass
-Irregularity forming particles e: 10 parts by mass
・ Isopropanol: 240 parts by mass
The above materials were dispersed using a sand mill. Fine graphite powder was added to a part of the methanol solution of the phenol resin intermediate, and the mixture was dispersed in a sand mill using glass beads as a medium. Paint. This paint was spray-formed to form a resin coating layer of about 15 μm on the surface of an aluminum cylindrical substrate having an outer diameter of 20 mmφ, and this was dried and cured at 150 ° C. for 30 minutes with a hot-air drier, and then a magnet roller and a flange were formed. To form a developing sleeve B. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0097]
<Developing sleeve production examples 3 to 9>
Developing sleeves C to I were prepared in the same manner as in the developing sleeve manufacturing example 2, except that the coating materials were prepared according to the material configurations and the compounding ratios shown in Table 2. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0098]
<Developing sleeve production examples 10 to 13>
Developing sleeves J to M were prepared in the same manner as in the developing sleeve manufacturing example 1 except that the coating materials were prepared according to the material configurations and the compounding ratios shown in Table 2. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0099]
<Development sleeve production example 14>
Same as developing sleeve production example 1 except that a coating material was prepared according to the material composition and compounding ratio shown in Table 2 and a resin coating layer of about 15 μm was formed on the surface of an aluminum cylindrical substrate having an outer diameter of 32.5 mmφ. Thus, a developing sleeve N was manufactured. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0100]
<Development sleeve manufacturing example 15>
Same as developing sleeve production example 2 except that a coating material was prepared according to the material composition and the compounding ratio shown in Table 2 and a resin coating layer of about 15 μm was formed on the surface of an aluminum cylindrical base having an outer diameter of 32.5 mmφ. Thus, a developing sleeve O was prepared. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0101]
<Developing sleeve production examples 16 to 22>
Developing sleeves P to V were manufactured in the same manner as in the developing sleeve manufacturing example 15 except that the coating materials were manufactured according to the material configurations and the compounding ratios shown in Table 2. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0102]
<Developing sleeve production examples 23 to 26>
Developing sleeves W to Z were manufactured in the same manner as in the developing sleeve manufacturing example 14 except that the coating materials were manufactured according to the material configurations and the compounding ratios shown in Table 2. Table 2 shows the structure and physical properties of the obtained resin coating layer.
[0103]
<Toner Production Example 1>
Next, a magnetic negative toner as a one-component developer was prepared.
・ Styrene-acrylic resin: 100 parts by mass
・ Magnetite: 90 parts by mass
・ Negative charge control agent (chromium complex of salicylic acid): 2 parts by mass
・ Hydrocarbon wax: 3 parts by mass
The above materials were mixed by a Henschel mixer, and melt-kneaded and dispersed by a biaxial extruder. After cooling the kneaded material, the mixture was finely pulverized with a pulverizer using a jet stream, and further classified using a pneumatic classifier, and the number ratio of particles having a weight average particle size of 7.5 μm and 4 μm or less was 12.0. %, A mass fraction of particles of 10.1 μm or more having a distribution of 5.0% was obtained. Next, 1.0 part by mass of hydrophobic colloidal silica was externally added and mixed with 100 parts by mass of the classified product using a Henschel mixer to obtain a magnetic toner α as a one-component developer.
[0104]
<Toner production example 2>
Next, a magnetic positive toner as a one-component developer was prepared.
・ Styrene-acrylic resin: 100 parts by mass
・ Magnetite: 90 parts by mass
・ Positive charge control agent (triphenylmethane compound): 2 parts by mass
・ Hydrocarbon wax: 3 parts by mass
The above materials were mixed by a Henschel mixer, and melt-kneaded and dispersed by a biaxial extruder. After cooling the kneaded product, the mixture was finely pulverized by a pulverizer using a jet stream, and further classified by a pneumatic classifier, and the number ratio of particles having a weight average particle diameter of 7.3 μm and 4 μm or less was 15.6. %, A mass fraction of particles of 10.1 μm or more having a distribution of 3.2% was obtained. Next, 1.0 part by mass of hydrophobic colloidal silica was externally added to and mixed with 100 parts by mass of the classified product using a Henschel mixer to obtain a magnetic toner β as a one-component developer.
[0105]
<Example 1>
Next, the developing sleeve A and the toner α were incorporated into a developing device as shown in FIG. The image was evaluated using a modified copy machine GP405 manufactured by Canon Inc., applying a predetermined developing bias. Image formation was performed at room temperature and normal humidity (N / N) at 23 ° C. and 60% RH, at room temperature and low humidity (N / L) at 23 ° C. and 5% RH, and at high temperature and high humidity (H / H) at 30 ° C. and 80% RH. H) Up to 250,000 sheets were printed under the environment. Table 3 shows the evaluation results by the following evaluation methods.
[0106]
[Evaluation method]
(1) Toner transport amount on sleeve (M / S)
The toner carried on the developing sleeve is sucked and collected by a metal cylindrical tube and a cylindrical filter, and based on the collected toner mass M and the area S where the toner is sucked, the toner mass per unit area M / S (mg) / Cm ² ) Was calculated and used as the toner transport amount (M / S).
[0107]
(2) Image density
The density of the solid black image was measured by using a reflection densitometer RD918 (manufactured by Macbeth) to measure the reflection density, and the average value of five points was taken as the image density.
[0108]
(3) Fog and inverted fog
The reflectance of the solid white image was measured, and the reflectance of the unused transfer paper was measured. The worst value of the reflectance of the solid white image-the maximum value of the reflectance of the unused transfer paper was defined as the fog density. . The reflectance was measured with TC-6DS (manufactured by Tokyo Denshoku). However, when the measured value is judged by visual inspection, 1.5 or less is a level that can hardly be confirmed by visual inspection, 2.0 to 3.0 is a level that can be confirmed by observing well, and if it exceeds 4.0, fog appears at first glance. It is a level that can be confirmed.
[0109]
(4) Character scattering
Using a character chart with an image ratio of about 6.0%, the characters on the obtained image were magnified to about 100 times with an optical microscope, the degree of scattering was observed, and the evaluation results were indicated by A to E rank indices.
[0110]
(5) Solid image streaks and unevenness
A solid black image and a halftone (HT) image were developed, and streaks and unevenness were visually observed in each image, and the evaluation results were indicated by A to E rank indices.
[0111]
(6) Sleeve contamination and fusion by toner (contamination resistance and fusion resistance)
After performing image evaluation under each environment, the developing sleeve was removed, and the surface of the sleeve was observed with a field emission-scanning microscope (FE-SEM). The evaluation results were indicated by A to E rank indices.
[0112]
<Examples 2 to 9, Comparative Examples 1 to 4>
Image formation evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that developing sleeves B to M were used instead of developing sleeve A used in Example 1. The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.
[0113]
<Example 10>
Next, the developing sleeve N and the toner β were incorporated into a developing device as shown in FIG. The image was evaluated using a modified copy machine GP605 manufactured by Canon Inc., applying a predetermined developing bias. Image formation was performed at room temperature and normal humidity (N / N) at 23 ° C. and 60% RH, at room temperature and low humidity (N / L) at 23 ° C. and 5% RH, and at high temperature and high humidity (H / H) at 30 ° C. and 80% RH. H) Up to 500,000 sheets were printed under the environment. The evaluation method was the same as in Example 1, and the obtained evaluation results are shown in Table 5.
[0114]
<Examples 11 to 18, Comparative Examples 5 to 8>
Image formation was evaluated in the same manner as in Example 10 except that developing sleeves O to Z were used instead of the developing sleeve N used in Example 10. The evaluation results are shown in Tables 5 and 6.
[0115]
[Table 1]

[0116]
[Table 2]

[0117]
[Table 3]

[0118]
[Table 4]

[0119]
[Table 5]

[0120]
[Table 6]

[0121]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent a toner charge-up phenomenon and a blotch that appear when a toner having a small particle size or a toner having a high transfer property is used, and to properly apply the toner to a toner for a long time under different environments. A developer carrier capable of giving a charge amount and a developing device using the same can be provided.
[0122]
Further, according to the present invention, it is possible to stably obtain a high-quality image without causing a problem such as image density reduction and fog over a long period of time even under different environments, Developer carrier which does not cause sleeve contamination and sleeve fusion by the toner on the surface of the developer carrier, which occurs when a toner having the following characteristics is used, and does not generate defective images such as streaks and unevenness, and development using the same. An apparatus can be provided.
[0123]
Further, according to the invention, the amount of toner coating on the developer carrier is controlled to be constant by reducing the change in the surface roughness of the developer carrier over a long period of time even under different environments. And a developing device using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the effect of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the effect of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram of a developing device used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a developing device used in the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of a developing device used in the present invention.
[Explanation of symbols]
301 Photosensitive drum (latent image carrier)
304 developer
306 metal cylindrical tube
307 resin coating layer
308 Development sleeve (developer carrier)

Claims

A resin coating layer is formed on a cylindrical or columnar substrate surface used in a developing device that develops a latent image formed on the latent image carrier with a developer carried on a developer carrier and visualizes the latent image. In the developer carrier having
The resin coating layer contains at least a binder resin, and spherical particles for forming irregularities on two or more types of coating layer surfaces having different hardnesses,
The hardness of at least one type of spherical particles of the spherical particles is greater than the hardness of the resin layer that is a matrix portion, and the hardness of at least one type of spherical particles of the spherical particles is greater than the hardness of the resin layer that is a matrix portion. A developer carrier, characterized in that the developer carrier is also small.

The relationship between the number average particle diameter Dm of the particle having the highest hardness and the number average particle diameter Dn of the particle having the lowest hardness among the spherical particles satisfies the following expression (1). The developer carrier according to claim 1.
0.5 ≦ Dm / Dn ≦ 1.5 (1)

3. The developer carrier according to claim 1, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 1.0 to 30 μm.

3. The developer carrier according to claim 1, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 3.0 to 20 μm.

True density, developer carrying member according to any one of claims 1 to 4, characterized in that 3 g / cm ³ or less of the spherical particles.

The developer carrier according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin coating layer further contains a conductive fine powder.

7. The developer carrier according to claim 1, wherein the resin coating layer further contains a solid lubricant.

The developer carrier according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one kind of the spherical particles is a resin particle.

The developer carrier according to any one of claims 1 to 8, wherein the spherical particles have conductivity.

A developer container, a developer carrier for supporting and transporting the developer contained in the developer container, and a developer on a developer carrier that is disposed close to or in pressure contact with the developer carrier. A developer layer thickness regulating member for forming a thin layer of the developer, the developer carrying member carries and transports the developer to a developing area opposed to the latent image carrier, and forms the developer on the latent image carrier. In a developing device that develops the latent image thus developed into a visible image by developing with
The developer carrier has at least a substrate and a resin coating layer, and the resin coating layer has at least a binder resin, a solid lubricant, and at least two types of different hardnesses for forming irregularities on the surface of the coating layer. It contains spherical particles, and the hardness of at least one type of spherical particles of the spherical particles is greater than the hardness of the resin layer that is the matrix portion, and the hardness of at least one type of spherical particles of the spherical particles in the matrix portion. A developing device characterized in that the hardness is smaller than a certain resin layer.

11. The relationship between the number average particle diameter Dm of the particle having the highest hardness and the number average particle diameter Dn of the particle having the lowest hardness among the spherical particles satisfies the following expression (1). The developing device as described in the above.
0.5 ≦ Dm / Dn ≦ 1.5 (1)

The developing device according to claim 10, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 1.0 to 30 μm.

The developing device according to claim 10, wherein the number average particle diameter of the spherical particles is 3.0 to 20 μm.

14. The developing device according to claim 10, wherein the true density of the spherical particles is 3 g / cm ³ or less.

15. The developing device according to claim 10, wherein the resin coating layer further contains a conductive fine powder.

The developing device according to any one of claims 10 to 15, wherein the resin coating layer further contains a solid lubricant.

17. The developing device according to claim 10, wherein at least one of the spherical particles is a resin particle.

The developing device according to any one of claims 10 to 17, wherein the spherical particles have conductivity.