JP2005037878A - 現像装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を担持して現像領域まで搬送する現像スリーブ43と、現像スリーブ上の現像剤の層厚を規制するドクタブレード44とを備えた現像装置において、ドクタブレード通過直前の現像剤層厚Tupと、ドクタブレードと現像スリーブとの間隙Gdとの関係が、7<Tup/Gd<20を満たすようにする。
【選択図】 図3
Description
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像剤担持体の磁界発生手段が、上記現像剤規制部材に対向する位置に、法線方向の磁束密度が最大となるような規制部磁極を有することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の現像装置において、上記現像剤規制部材の一部もしくは全体に磁性材料を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2又は3の現像装置において、上記トナーが、有機溶媒中に少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と離形剤としてのワックスを含むトナー組成物とを溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られたものであることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3又は4の現像装置において、上記トナーの体積平均粒径が4μm以上8μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4又は5の現像装置において、上記トナーの体積平均粒径/個数平均粒径の値が1.20以下であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置において、上記トナー粒子の円形度が0.95以上1.00未満であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1、2、3、4、5、6又は7の現像装置において、上記キャリアの重量平均粒径が20μm以上60μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、静電潜像を担持する像担持体と、該静電潜像を現像する複数の現像装置を備えたカラー画像形成装置において、上記現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、上記現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、複数の固定磁界発生手段を内包した回転可能な非磁性のスリーブからなり、該磁界発生手段により該現像剤収容部内の二成分現像剤を表面に担持させて像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置を用いて、該像担持体上の静電潜像を該二成分現像材により現像を行う現像方法において、上記現像剤規制部材通過直前の現像剤層厚Tupと、該現像剤規制部材と該現像剤担持体との間隙Gdとの関係が、7<Tup/Gd<20を満たした状態で、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項11の現像方法において、上記現像剤担持体の磁界発生手段として、上記現像剤規制部材に対向する位置に、法線方向の磁束密度が最大となるような規制部磁極を有するものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項11又は12の現像方法において、上記現像剤規制部材として、一部もしくは全体に磁性材料を用いたものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項11、12又は13の現像方法において、上記トナーとして、有機溶媒中に少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と離形剤としてのワックスを含むトナー組成物とを溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られたものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項11、12、13又は14の現像方法において、上記トナーとして、体積平均粒径が4μm以上8μm以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項11、12、13、14又は15の現像方法において、上記トナーとして、体積平均粒径/個数平均粒径の値が1.20以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、請求項11、12、13、14、15又は16の現像方法において、上記トナーとして、粒子の円形度が0.95以上1.00未満であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、請求項11、12、13、14、15、16又は17の現像方法において、上記キャリアとして、重量平均粒径が20μm以上60μm以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とするものである。
まず、現像剤規制部材がトナーの帯電に与える影響については、現像剤規制部材とスリーブとの間隙(以下、ドクタギャップGdという)が狭いほど、現像剤規制部での現像剤中のトナーの帯電の立ち上がりが急峻であり、充分帯電したトナーを現像領域に搬送できる。
一方、現像剤規制部材によるストレスとして、図3にしめすように、現像剤が現像剤規制部材を通過する際に現像剤規制部材から摺擦されることによるものと、現像剤担持体上に保持される現像剤が現像剤規制部材前で圧縮状態になることにより受けるものとがある。現像剤が現像剤規制部材を通過する際に規制部材から摺擦されることによるものはドクタギャップGdを広くすることで低減できるが、上述のように現像領域に搬送されるトナーの帯電性の点から広くしすぎることはできない。そこで、現像剤規制部材から受けるストレスを長期に渡って低減するためには、現像剤規制部材前の現像剤余剰分の圧縮状態を軽減すること、すなわち、現像剤規制部材通過直前の現像剤高さTupを低くすることが有効であると考えられる。現像剤高さTupは、現像剤規制部材上流側でスリーブに担持される現像剤の量を減らすことにで可能であり、具体的には現像剤をスリーブ上に汲み上げる汲み上げ磁極及び現像剤規制部材に対向して設置されたドクタ磁極の磁束密度を低減することにより達成できる。
これらの考察から、ドクタギャップGdと現像剤規制部材通過直前の現像剤高さTupに関わるパラメータTup/Gdに注目し、後述する実験に示すように、GdとTupを変化させ、Tup/Gdと帯電性能および現像剤の寿命との関係を検討した。この実験の結果、ドクタギャップGdが大きく、且つ、現像剤規制部材通過直前の現像剤高さTupが低くい場合、具体的には、Tup/Gdが7以下の場合、現像剤が過剰なストレスを受けることなくなり現像剤の寿命が長くなる。しかし、トナーの帯電量が飽和するまでの時間が長く、現像領域に搬送されるトナーが帯電しにくいためにトナー飛散や地汚れに劣ることが解った。一方、ドクタギャップGdが小さく、且つ、現像剤規制部材通過直前の現像剤高さTupが高い場合、具体的には、Tup/Gdが20以上の場合、トナーの帯電量が飽和するまでの時間が短く、現像領域に搬送されるトナーの帯電性は良い。しかし、現像剤がストレスを受けやすく、経時でのトナー飛散及び地汚れが発生してしまい、現像剤の寿命が短いことが解った。そこで、ドクタギャップGdをある程度小さくしてトナーの帯電量が飽和するまでの時間を比較的短くして、かつ、現像剤規制部材通過直前の現像剤高さTupを小さめにした場合、具体的には7<Tup/Gd<20の範囲では、経時でのストレスが低減され、初期に比べると劣化があるものの問題無く使えるレベルであった。すなわち、7<Tup/Gd<20の範囲では、初期、経時ともトナー飛散、地汚れ共に満足できる結果となった。このように、現像剤規制部材通過直前の現像剤層厚TupとドクタギャップGdとの関係が7<Tup/Gd<20を満たすことで、機械的ストレスを減少させて現像剤の長寿命化を図ると共に、充分帯電した現像剤を現像領域に搬送することが可能である。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、像担持体たるドラム状の感光体1の周囲に、帯電装置2、光書込装置3、現像装置4、転写装置5、ドラムクリーニング装置7、図示しない除電装置等を備えている。また、転写装置5の図中左側方に配設された定着手段6も備えている。
トナー表面添加剤状態:画像出力せずに、30分現像装置を駆動させた後に現像剤を取り出し、SEMにてトナーの表面観察を行った際の添加剤の存在状態で、○:初期と変化無くトナー表面を添加剤が被覆している状態、△:初期に比べてトナー表面の添加剤が減少している状態、×:トナー表面に添加剤が全く見られない状態として、評価を行った。
飽和帯電量到達時間:現像装置を単体で駆動させた際のドクタ通過後のトナー帯電量を1秒毎に測定し、飽和帯電量に達するまでの時間を比較するもので、時間の短い条件ほど良いといえる。
トナー飛散及び地汚れ:実験機において、画像面積率5%のチャートを50000枚連続出力した際の機内の汚れ、及び画像背景部の地汚れを、目視にて○:良、△:可、×:不可として評価を行った。
CA低下量:トナー飛散及び地汚れの評価と同様に、実験機において、画像面積率5%のチャートを50000枚連続出力した現像剤からキャリアのみを取り出し、新しいトナーと所定量、所定時間混合した際の帯電量を初期と比較評価したもので、低下が少ない条件ほど良いといえる。
また、現像スリーブ43の磁界発生手段としての磁石ローラ42のドクタブレード44に対向する位置に、法線方向の磁束密度が最大となるようなドクタ磁極を有する。これにより、トナーの帯電立ち上げ性をよくすることができる。
また、ドクタブレード44の一部もしくは全体に磁性材料を用いることで、トナーの帯電立ち上げ性をよくすることができる。
また、上記トナーとして、有機溶媒中に少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と離形剤としてのワックスを含むトナー組成物とを溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られたものを用いる。これにより製造コストが抑えられると共に、粒径分布の狭い球形トナーを使用することができ、粒状性に優れた画像を得ることができる。また、トナーの流動性が良く、現像剤中への分散が良く、帯電立ち上りに優れる。
また、トナーの体積平均粒径が4μm以上8μm以下のものを用いる。この様に粒径の小さいトナーを用いることで、解像度が高く粒状性に優れた画像を得ることができる。
また、上記トナーの体積平均粒径/個数平均粒径の値が1.20以下とする。これによりトナー粒径分布が狭く、均一な粒径のトナーにより、均一な現像が可能となる
また、トナー粒子の円形度が0.95以上1.00未満とする。このような球形トナーを使用することができ、粒状性に優れた画像を得ることができる。
また、キャリアの重量平均粒径が20μm以上60μm以下のものを用いる。このように粒径の小さいキャリアをもちいることにより、トナーに安定した帯電を付与すると同時に緻密な磁気ブラシを形成でき、粒状性に優れた画像を得ることができる。
また、静電潜像を担持する像担持体と、該静電潜像を現像する複数の現像装置を備えたカラー画像形成装置において、この現像装置を用いる。現像剤へのストレス低減とトナー帯電帯電立ち上げ性が両立している現像装置により、長期に渡って地汚れやトナー飛散等の異常画像が発生せず、高画像品質のフルカラー画像を得ることができる。
また、少なくとも感光体とこの現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジとする。これにより、地汚れ、トナー飛散等が発生することなく、高解像かつ粒状性の良い、安定した画像を形成することができるプロセスカートリッジを提供することができる。
2 帯電装置
3 画像露光装置
4 現像装置
5 転写装置
6 定着装置
7 クリーニング装置
10 中間転写ベルト
18Bk、18Y、18M、18C トナー像形成部
20Bk、20Y、20M、20C 感光体
41 現像容器
42 磁石ローラ
43 現像スリーブ
44 ドクタブレード
45 搬送スクリュウ
50 プロセスカートリッジ
61Bk、61Y、61M、61C 現像装置
144 ドクタローラ
Claims (18)
- トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
複数の固定磁界発生手段を内包した回転可能な非磁性のスリーブからなり、該磁界発生手段により該現像剤収容部内の二成分現像剤を表面に担持させて像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
上記現像剤規制部材通過直前の現像剤層厚Tupと、該現像剤規制部材と該現像剤担持体との間隙Gdとの関係が、7<Tup/Gd<20を満たすことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記現像剤担持体の磁界発生手段が、上記現像剤規制部材に対向する位置に、法線方向の磁束密度が最大となるような規制部磁極を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項1又は2の現像装置において、
上記現像剤規制部材の一部もしくは全体に磁性材料を用いたことを特徴とする現像装置。 - 請求項1、2又は3の現像装置において、
上記トナーが、有機溶媒中に少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と離形剤としてのワックスを含むトナー組成物とを溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られたものであることを特徴とする現像装置。 - 請求項1、2、3又は4の現像装置において、
上記トナーの体積平均粒径が4μm以上8μm以下であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1、2、3、4又は5の現像装置において、
上記トナーの体積平均粒径/個数平均粒径の値が1.20以下であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置において、
上記トナー粒子の円形度が0.95以上1.00未満であることを特徴とする現像装置。 - 請求項1、2、3、4、5、6又は7の現像装置において、
上記キャリアの重量平均粒径が20μm以上60μm以下であることを特徴とする現像装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と、
該静電潜像を現像する複数の現像装置を備えたカラー画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の現像装置を採用することを特徴とするカラー画像形成装置。 - 潜像を担持する像担持体と、
該像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、
上記現像装置として、請求項1、2、3、4、5、6、7又は8の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、複数の固定磁界発生手段を内包した回転可能な非磁性のスリーブからなり、該磁界発生手段により該現像剤収容部内の二成分現像剤を表面に担持させて像担持体と対向する現像領域まで搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置を用いて、該像担持体上の静電潜像を該二成分現像材により現像を行う現像方法において、
上記現像剤規制部材通過直前の現像剤層厚Tupと、該現像剤規制部材と該現像剤担持体との間隙Gdとの関係が、7<Tup/Gd<20を満たした状態で、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11の現像方法において、
上記現像剤担持体の磁界発生手段として、上記現像剤規制部材に対向する位置に、法線方向の磁束密度が最大となるような規制部磁極を有するものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11又は12の現像方法において、
上記現像剤規制部材として、一部もしくは全体に磁性材料を用いたものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11、12又は13の現像方法において、
上記トナーとして、有機溶媒中に少なくともウレア結合し得る変性されたポリエステル系樹脂と離形剤としてのワックスを含むトナー組成物とを溶解または分散させ、該溶解または分散物を水系媒体中に分散し、重付加反応させ、この分散液の溶媒を除去、洗浄して得られたものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11、12、13又は14の現像方法において、
上記トナーとして、体積平均粒径が4μm以上8μm以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11、12、13、14又は15の現像方法において、
上記トナーとして、体積平均粒径/個数平均粒径の値が1.20以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11、12、13、14、15又は16の現像方法において、
上記トナーとして、粒子の円形度が0.95以上1.00未満であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。 - 請求項11、12、13、14、15、16又は17の現像方法において、
上記キャリアとして、重量平均粒径が20μm以上60μm以下であるものを用いて、上記現像を行うことを特徴とする現像方法。
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