JP2006301165A - Development device for image formation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式又は静電記録方式等に使用されるローラ状トナー坦持体からなる画像形成用現像装置に関する。 The present invention relates to an image forming developing device comprising a roller-shaped toner carrier used in an electrophotographic system or an electrostatic recording system.
電子写真方式にあっては、例えば静電潜像が形成されている感光体にトナー坦持体(現像ローラ)よりトナーが供給された後、転写工程において中間転写媒体を介するかまたは介さないで感光体上のトナー像が転写紙に転写され、定着工程において紙面に熱圧定着される。一成分現像方式においては、トナー坦持体は現像装置内においてその表面にトナーが供給され、また、供給されたトナーは層規制部材により薄く均一なトナー層とされて現像位置までトナーを搬送するもので、現像位置では、感光体と接触または非接触状態で、かつ、現像バイアスの存在下で感光体上の静電潜像を顕像化する。 In the electrophotographic system, for example, after the toner is supplied from the toner carrier (developing roller) to the photosensitive member on which the electrostatic latent image is formed, the intermediate transfer medium may or may not be used in the transfer process. The toner image on the photoconductor is transferred to a transfer paper and fixed with heat and pressure on the paper surface in a fixing process. In the one-component development system, toner is supplied to the surface of the toner carrier in the developing device, and the supplied toner is made into a thin and uniform toner layer by the layer regulating member and transports the toner to the development position. In the development position, the electrostatic latent image on the photoconductor is visualized in a contact or non-contact state with the photoconductor and in the presence of a development bias.
このような一成分現像方式におけるトナー坦持体としては、その表面の材質は金属やゴム弾性体等とされているが、いずれにあってもトナー搬送性を良好にするために、その表面は故意に凸凹形状とされ、特にRz等の粗さ指標で管理されている。しかしながら、現像時にトナー坦持体にバイアス電圧を印加すると、このようなトナー坦持体表面の凸部に電界が集中し、トナー中に存在する反対極性トナーやトナー母粒子から遊離した反対極性の外添剤粒子が静電吸着し、短期的にはトナーの帯電性を低下させるばかりでなく、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象を生じ、画像均一性を低下させるという問題がある。このような現象を避けるために、トナー坦持体表面に高抵抗層や高誘電塗膜を設けることが考えられるが、静電集中の問題を解決できたとしても、トナー搬送性の確保に問題を生じたり、また、トナー搬送性の確保のために表面を粗面化するためには一定以上の膜厚とする必要があり、現像ローラ表面での電圧降下が問題となり、所望の現像バイアスを得るためにはより高い出力の電源を用いる必要があるという問題がある。 As a toner carrier in such a one-component development system, the material of the surface is a metal or a rubber elastic body, but in any case, the surface of the toner carrier is The shape is intentionally uneven, and is managed by a roughness index such as Rz. However, when a bias voltage is applied to the toner carrier during development, the electric field concentrates on the convex portion of the surface of the toner carrier, and the opposite polarity is released from the opposite polarity toner or toner base particles present in the toner. The external additive particles are electrostatically adsorbed, which not only lowers the chargeability of the toner in the short term, but also causes filming on the surface of the toner carrier in the long term, thereby reducing image uniformity. is there. In order to avoid such a phenomenon, it is conceivable to provide a high-resistance layer or a high-dielectric coating on the surface of the toner carrier. However, even if the electrostatic concentration problem can be solved, there is a problem in ensuring toner transportability. In addition, in order to ensure the toner transportability, the surface needs to be roughened to have a film thickness of a certain level or more, and a voltage drop on the surface of the developing roller becomes a problem. In order to obtain, there is a problem that it is necessary to use a higher output power source.
そのため、従来、トナー坦持体の芯体表面にプラズマ溶射により比抵抗が104 〜1012Ω・cmで、層厚100〜1000μmの半導体セラミックス被覆層を設けてトナー坦持体とすることが提案(特許文献1)され、半導体層の表面を粗面化するにあたっては、セラミックス被覆層をダイアモンド研磨してRaを0.1〜0.5μm、凹凸のピッチを10μm程度とし、粒径が10μm前後のトナーの搬送性に都合のよい凸凹を形成するとされているが、セラミックスとして炭化ケイ素等の高誘電体を平滑なトナー坦持体上に被覆すると、表面を粗面化するためには一定以上の膜厚とする必要があり、現像ローラ表面での電圧降下が問題となり、所望の現像バイアスを得るためにはより高い出力の電源を用いる必要があるという問題がある。また、セラミックスが低誘電体である場合には、表面凸凹に起因する電界集中の問題は十分には改善されず、依然として短期的にはトナーの帯電性を低下させるばかりでなく、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象を生じ、画像均一性を低下させるという問題がある。 Therefore, conventionally, a semiconductor ceramic coating layer having a specific resistance of 10 4 to 10 12 Ω · cm and a layer thickness of 100 to 1000 μm is provided on the surface of the core of the toner carrier by plasma spraying to form a toner carrier. When the surface of the semiconductor layer is roughened as proposed (Patent Document 1), the ceramic coating layer is diamond-polished so that the Ra is 0.1 to 0.5 μm, the uneven pitch is about 10 μm, and the particle size is 10 μm. It is said that irregularities that are convenient for the transportability of the front and rear toners are formed. However, if a high-dielectric material such as silicon carbide is coated as a ceramic on a smooth toner carrier, it will be constant to roughen the surface. There is a problem that a voltage drop on the surface of the developing roller becomes a problem, and it is necessary to use a higher output power source in order to obtain a desired developing bias. In addition, when the ceramic is a low dielectric material, the problem of electric field concentration due to surface irregularities is not sufficiently improved, and not only does the toner chargeability deteriorate in the short term, but also in the long term. There is a problem that a filming phenomenon occurs on the surface of the toner carrying member and image uniformity is lowered.
また、トナー坦持体の芯体表面に、表面に金属メッキされていないホウ化金属、炭化金属、窒化金属、酸化金属、カーボンブラック等の導電性無機粉体を含有し、かつ、被覆層の表面には細かい凸凹を有する被覆層を電着塗装により形成し、体積抵抗率が10-3〜104 Ω・cmの現像スリーブとすることが提案(特許文献2)されているが、被覆層における凸凹は含有させる無機粉体の粒径により形成するものであり、また、表面凸凹を形成する無機粉体は導電性とされ高抵抗体ではないため、表面凸凹に起因する電界集中の問題は十分には改善されず、依然として短期的にはトナーの帯電性を低下させるばかりでなく、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象を生じ、画像均一性を低下させるという問題がある。
本発明は、表面凸凹に起因する電界集中の発生を防止することにより、トナーの帯電性を低下させず、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象がなく、画像均一性に優れると共にトナー搬送性に優れ、現像ローラ表面での電圧降下を抑制しうる画像形成用現像装置の提供を課題とする。 The present invention prevents the occurrence of electric field concentration due to unevenness of the surface, so that the chargeability of the toner is not lowered, the filming phenomenon on the surface of the toner carrier is not long-term, and the image uniformity is excellent. An object of the present invention is to provide an image forming developing device that has excellent toner transportability and can suppress a voltage drop on the surface of the developing roller.
本発明の画像形成用現像装置は、トナー坦持体からなる画像形成用現像装置であって、該トナー坦持体が、電圧印加可能な芯体と、該芯体表面が凸凹に粗面化処理されると共に該凸凹形状の芯体表面に設けられた高誘電性または高抵抗性のセラミックス被覆層とからなり、前記芯体表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )を凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )より厚くしたことを特徴とする。 The image forming developing device of the present invention is an image forming developing device comprising a toner carrier, wherein the toner carrier comprises a core to which a voltage can be applied, and the surface of the core is roughened to be uneven. And a ceramic coating layer having a high dielectric or high resistance provided on the surface of the irregular core body, and having a film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the core surface. It is characterized by being thicker than the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the recess.
トナー坦持体における芯体が金属ローラであり、かつ、セラミックス被覆層が、比誘電率が100以上の高誘電体層であるローラ状トナー坦持体であることを特徴とする。 The core of the toner carrier is a metal roller, and the ceramic coating layer is a roller-like toner carrier that is a high dielectric layer having a relative dielectric constant of 100 or more.
トナー坦持体における芯体が導電性弾性体ローラであり、かつ、セラミックス被覆層が、比抵抗が50μΩ・cm以上の高抵抗体層であるローラ状トナー坦持体であることを特徴とする。 The core of the toner carrier is a conductive elastic roller, and the ceramic coating layer is a roller-like toner carrier that is a high resistance layer having a specific resistance of 50 μΩ · cm or more. .
芯体表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )が3μm〜10μm、該凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )が1μm〜5μmとされ、t1 がt2 より2μm以上厚くされたことを特徴とする。 The thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core body is 3 μm to 10 μm, the thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion is 1 μm to 5 μm, and t 1 is from t 2 . The thickness is 2 μm or more.
芯体における表面粗度(Rz)が5μm〜15μmであることを特徴とする。 The surface roughness (Rz) in the core is 5 μm to 15 μm.
セラミックス被覆層における表面粗度(Rz)が2μm〜12μmであることを特徴とする。 The ceramic coating layer has a surface roughness (Rz) of 2 μm to 12 μm.
トナーの体積平均粒径が4.5μm〜9μmであり、平均円形度が0.95〜0.99であることを特徴とする。 The toner has a volume average particle diameter of 4.5 μm to 9 μm and an average circularity of 0.95 to 0.99.
トナーが、負帯電性トナーであって、トナー母粒子と少なくとも正極性外添粒子とからなる非磁性一成分トナーであることを特徴とする。 The toner is a negatively chargeable toner, and is a non-magnetic one-component toner comprising toner mother particles and at least positive-polarity added particles.
本発明の画像形成用現像装置は、ローラ状芯体表面が凸凹に粗面化処理され、さらに、粗面化表面に高誘電性または高抵抗性のセラミックス被覆層を設けてトナー坦持体とするものであり、セラミックス被覆層を高誘電性または高抵抗性とすることにより、電界の集中を防止することができ、トナー中に存在する反対極性トナーやトナー母粒子から遊離した反対極性の外添剤粒子の静電吸着を防止できるので、短期的にもトナーの帯電性の低下がなく、また、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象を防止でき、画像均一性に優れるものとできる。また、画像均一性に優れるので、各色トナーの重ねに際して、色再現性に優れ、カラー画像形成用現像装置として適したものとできる。 The developing device for image formation according to the present invention has a roller-like core surface that is roughened and further has a high dielectric or high-resistance ceramic coating layer on the roughened surface. By making the ceramic coating layer highly dielectric or highly resistive, it is possible to prevent concentration of the electric field, and to remove the opposite polarity from the opposite polarity toner and toner mother particles present in the toner. Since electrostatic adsorption of additive particles can be prevented, there is no decrease in toner chargeability in the short term, and filming phenomenon on the surface of the toner carrier can be prevented in the long term, resulting in excellent image uniformity. And can. Further, since the image uniformity is excellent, when the toners of the respective colors are superimposed, the color reproducibility is excellent, and it can be made suitable as a color image forming developing device.
また、芯体表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )を凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )より厚くすることにより、研磨等の粗面化処理を施すことなく、トナー坦持体表面をトナー搬送性に適した凸凹形状とすることができる。また、セラミックス被覆層の膜厚を薄膜化できるため、現像ローラ表面での電圧降下を抑制でき、高い出力の電源を用いることなく、所望の現像バイアスを得ることができる。 Further, a roughening treatment such as polishing is performed by making the film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the core surface larger than the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion. In other words, the surface of the toner carrying member can be formed into an uneven shape suitable for toner transportability. Further, since the thickness of the ceramic coating layer can be reduced, a voltage drop on the surface of the developing roller can be suppressed, and a desired developing bias can be obtained without using a high output power source.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1(a)は、本発明の画像形成用現像装置におけるトナー坦持体(現像ローラ)において、芯体を金属ローラ201とする場合の断面図であり、金属ローラ201上にセラミックス被覆層202が被覆されている。金属ローラ201は、アルミニウム、SUS、真鍮等の金属からなる厚みが0.5mm〜2mmで、外径が1cm〜5cmの円筒形状を有するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view of the toner carrier (developing roller) in the image forming developing apparatus according to the present invention when the core is the
図1(b)は、図1(a)のA部の拡大断面図であり、金属ローラ201の外表面は、サンドブラスト加工、ローレット加工等の粗面化処理されることにより、その表面粗さ(Rz)が5μm〜15μm、好ましくは7μm〜10μmとされる。Rzが5μmより小さいと、セラミックス被覆層を被覆した際にセラミックス被覆層表面の凸凹が十分に形成されず、また、15μmより大きいとセラミックス被覆層を被覆した際に形成されるセラミックス被覆層表面を所望の粗さとできず、トナー搬送性に問題が生じる。
FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 1A, and the outer surface of the
粗面化処理を施された金属ローラ201表面には、多電極型のプラズマCVD法、HCD型イオンプレーティング法を使用してセラミックス被覆層を形成することにより、金属ローラ表面の凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )を凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )より厚く(t1 >t2 )成膜することができる。多電極型のプラズマCVD法、HCD型イオンプレーティング法は電界の存在下での成膜であり、金属ローラ表面の凸部先端に電界が集中し、静電吸着により凸部には凹部に比してより厚く成膜でき、t1 >t2 の関係に成膜できる。
On the surface of the
高誘電率セラミックスとしては、窒化チタン、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム等が例示される。 Examples of the high dielectric constant ceramics include titanium nitride, titanium carbide, zirconium carbide, vanadium carbide and the like.
多電極型のプラズマCVD法により炭化珪素膜を成膜するには、Si(CH3 )4 を合成ガスとし、また、窒化チタン、炭化チタン膜を成膜するにはTiCl4 を合成ガスとする等の公知の成膜条件により成膜できる。 In order to form a silicon carbide film by a multi-electrode type plasma CVD method, Si (CH 3 ) 4 is used as a synthesis gas, and in order to form a titanium nitride or titanium carbide film, TiCl 4 is used as a synthesis gas. The film can be formed under known film forming conditions such as.
また、HCD型イオンプレーティング法により窒化チタン膜を成膜するには、チタンを蒸発源とし、合成ガスとして窒素を使用し、また、炭化クロム膜を成膜するには、Crを蒸発源とし、C2 H2 を合成ガスとする等の公知の成膜条件により成膜できる。 To form a titanium nitride film by the HCD ion plating method, titanium is used as an evaporation source, nitrogen is used as a synthesis gas, and to form a chromium carbide film, Cr is used as an evaporation source. The film can be formed under known film formation conditions such as using C 2 H 2 as a synthesis gas.
金属ローラ表面の凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は3μm〜10μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は1μm〜5μmと膜厚とでき、また、t1 をt2 より2μm以上厚く形成するとよい。 The film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion of the metal roller surface can be 3 μm to 10 μm, the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion can be 1 μm to 5 μm, and t 1 Is preferably thicker than t 2 by 2 μm or more.
成膜されるセラミックス被覆層の表面粗度(Rz)は2μm〜12μm、好ましくは5μm〜10μm、凸凹のピッチが10μm〜50μmとするとよい。これにより、体積平均粒径が4.5μm〜9μmのトナー粒子の搬送性に優れるものとできる。 The surface roughness (Rz) of the ceramic coating layer to be formed is 2 μm to 12 μm, preferably 5 μm to 10 μm, and the uneven pitch is 10 μm to 50 μm. As a result, the toner particles having a volume average particle diameter of 4.5 μm to 9 μm can be excellently conveyed.
また、セラミックス被覆層は比誘電率が100以上の高誘電率セラミックス被覆層とするとよく、これにより、凸部に電荷が集中することのない被覆層とできる。プラズマCVD法やイオンプレーティング法によると、セラミックス被覆層を薄膜化できるので、現像ローラ表面に高誘電体層を設けても、現像ローラ表面の電圧降下を抑制することができる。 Further, the ceramic coating layer may be a high dielectric constant ceramic coating layer having a relative dielectric constant of 100 or more, whereby a coating layer in which charges are not concentrated on the convex portions can be obtained. According to the plasma CVD method or the ion plating method, since the ceramic coating layer can be made thin, even if a high dielectric layer is provided on the surface of the developing roller, a voltage drop on the surface of the developing roller can be suppressed.
次に、図2(a)は、芯体を支持体203上に被覆された導電性弾性ローラ204とする場合の断面図であり、導電性弾性ローラ204上にはセラミックス被覆層202が被覆される。
Next, FIG. 2A is a cross-sectional view when the core body is a conductive
導電性弾性ローラ204は、ニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、エチレン−プロピレンジエンゴム(EPDM)、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ハイスチレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、天然ゴム(NR)等に導電性物質が混練され、体積抵抗が10-10 Ω・cm以下で厚みが0.5mm〜10mm、外径が1cm〜5cmの円筒形状を有するものである。
The conductive
図2(b)は、図2(a)のA部の拡大断面図であり、導電性弾性ローラ204の外表面は、サンドブラスト加工、ローレット加工等により粗面化処理され、その表面粗さ(Rz)が5μm〜15μm、好ましくは7μm〜10μmとされる。Rzが5μmより小さいと、セラミックス被覆層202を被覆した際にセラミックス被覆層表面の凸凹が十分に形成されず、また、15μmより大きいとセラミックス被覆層を被覆した際に形成されるセラミックス被覆層表面を所望の粗さとできず、トナー搬送性に問題が生じるものとなる。
2B is an enlarged cross-sectional view of part A of FIG. 2A. The outer surface of the conductive
粗面化された導電性弾性ローラ204表面には、電着塗装によりセラミックス被覆層を形成するとよく、導電性弾性ローラ表面の凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )を凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )より厚く(t1 >t2 )成膜することができる。電着塗装は電界の存在下での成膜であり、導電性弾性ローラ表面の凸部先端に電界が集中し、静電吸着により凸部には凹部に比してより厚く成膜でき、t1 >t2 の関係に成膜できる。
A ceramic coating layer may be formed by electrodeposition coating on the surface of the roughened conductive
電着塗料は、体積平均粒径が0.05μm〜1μmに調整された窒化硼素(BN)、炭化珪素、炭化チタン、窒化アルミニウム等の高抵抗のセラミックス粒子とカーボンブラック粒子とを、ナイロン等の電着樹脂と共にイソプロピルアルコール(IPA)中に溶解・懸濁させたもので、電着塗料中に分散されたセラミックス粒子等を電気泳動作用により電着樹脂と共に導電性弾性ローラ表面に共析させるものである。 Electrodeposition paint is made of high resistance ceramic particles such as boron nitride (BN), silicon carbide, titanium carbide, aluminum nitride, etc., whose volume average particle size is adjusted to 0.05 μm to 1 μm, and carbon black particles, such as nylon. Dissolved and suspended in isopropyl alcohol (IPA) together with the electrodeposition resin, and co-deposited on the surface of the conductive elastic roller together with the electrodeposition resin by electrophoretic action, etc. It is.
導電性弾性ローラ表面の凸部上におけるセラミックス被覆層の膜厚(t1 )としては3μm〜10μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は1μm〜5μmに成膜し、t1 をt2 より2μm以上厚く形成するとよい。 The film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the conductive elastic roller is 3 μm to 10 μm, the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion is 1 μm to 5 μm, and t 1 Is preferably thicker than t 2 by 2 μm or more.
また、成膜されるセラミックス被覆層の表面粗度(Rz)は2μm〜12μm、好ましくは5μm〜10μm、凸凹のピッチが10μm〜50μmとするとよい。これにより、体積平均粒径が4.5μm〜9μmのトナー粒子の搬送性に優れるものとできる。 The surface roughness (Rz) of the ceramic coating layer to be formed is 2 μm to 12 μm, preferably 5 μm to 10 μm, and the uneven pitch is 10 μm to 50 μm. As a result, the toner particles having a volume average particle diameter of 4.5 μm to 9 μm can be excellently conveyed.
また、セラミックス被覆層としては、比抵抗が50μΩ・cm以上、好ましくは70μΩ・cm以上の高抵抗体層とするとよく、これにより、凸部に電界が集中することのない被覆層とでき、また、セラミックス被覆層を薄膜化でき、現像ローラ表面に高抵抗体層を設けても現像ローラ表面の電圧降下を抑制することができる。 Further, the ceramic coating layer may be a high resistance layer having a specific resistance of 50 μΩ · cm or more, preferably 70 μΩ · cm or more, whereby a coating layer in which the electric field does not concentrate on the convex portion can be obtained. The ceramic coating layer can be made thin, and even if a high resistance layer is provided on the surface of the developing roller, the voltage drop on the surface of the developing roller can be suppressed.
次に、本発明で使用するトナーについて説明する。本発明におけるトナーは、非磁性一成分球形トナーとするとよく、トナー粒子は、トナー母粒子に外添剤を外添させて形成される。 Next, the toner used in the present invention will be described. The toner in the present invention is preferably a non-magnetic single component spherical toner, and the toner particles are formed by externally adding an external additive to the toner base particles.
トナー母粒子は、粉砕法、重合法、溶解懸濁法のいずれによるものでもよい。粉砕法による方法としては、バインダー樹脂に少なくとも顔料を含有し、離型剤、荷電制御剤等を添加し、ヘンシェルミキサー等で均一混合した後、2軸押し出し機で溶融混練され、冷却後、粗粉砕−微粉砕工程を経て、分級処理されてトナー母粒子とされる。 The toner base particles may be obtained by any one of a pulverization method, a polymerization method, and a dissolution suspension method. As a method by the pulverization method, at least a pigment is contained in a binder resin, a release agent, a charge control agent and the like are added, mixed uniformly with a Henschel mixer, etc., melt-kneaded with a twin screw extruder, cooled, Through a pulverization-fine pulverization step, classification is performed to form toner base particles.
バインダー樹脂としては、スチレン又はスチレン置換体を含む単重合体又は共重合体、ポリエステル樹脂等が例示され、着色剤、離型剤、荷電制御剤等が添加される。フルカラー用着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6G、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド184、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ソルベント・イエロー162、C.I.ピグメント・ブルー5:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等の染料および顔料を単独あるいは混合して使用できる。 Examples of the binder resin include styrene or a homopolymer or copolymer containing a styrene-substituted product, a polyester resin, and the like, and a colorant, a release agent, a charge control agent, and the like are added. Colorants for full color include carbon black, lamp black, magnetite, titanium black, chrome yellow, ultramarine, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G, rhodamine 6G, calco oil blue, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal Malachite Green Lake, Quinoline Yellow, C.I. I. Pigment red 48: 1, C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 184, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 97, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Solvent Yellow 162, C.I. I. Pigment blue 5: 1, C.I. I. Dye and pigment such as CI Pigment Blue 15: 3 can be used alone or in combination.
トナー母粒子における成分比としては、バインダー樹脂100質量部に対して、着色剤は0.5〜15質量部、好ましくは1〜10質量部であり、また、離型剤は1〜10質量部、好ましくは2.5〜8質量部であり、また、荷電制御剤は0.1〜7質量部、好ましくは0.5〜5質量部である。 The component ratio in the toner base particles is 0.5 to 15 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight, and 1 to 10 parts by weight of the release agent with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The charge control agent is 0.1 to 7 parts by mass, preferably 0.5 to 5 parts by mass.
粉砕法トナーにあっては、転写効率の向上のために球形化処理されるとよく、粉砕工程で、比較的丸い球状で粉砕可能な装置、例えば機械式粉砕機として知られるターボミル(ターボ工業製)を使用すれば円形度を0.93まで高めることができ、また、粉砕したトナーを熱風球形化装置(日本ニューマチック工業製)を使用することによって円形度を1.00まで高めることができる。 The pulverized toner is preferably spheroidized in order to improve transfer efficiency. In the pulverization process, a relatively round spherical device capable of being pulverized, for example, a turbo mill known as a mechanical pulverizer (manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd.). ) Can be used to increase the degree of circularity to 0.93, and the degree of circularity can be increased to 1.00 by using a hot air spheronizing device (manufactured by Nippon Pneumatic Industry) for the pulverized toner. .
次に、重合法トナーは、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等により得られるものであり、フルカラートナーに適したものとできる。懸濁重合法においては、重合性単量体、着色顔料、離型剤と、更に、必要により染料、重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤を添加した複合物を溶解又は分散させた単量体組成物を、懸濁安定剤(水溶性高分子、難水溶性無機物質)を含む水相中に攪拌しながら添加して造粒し、重合させて所望の粒子サイズを有する着色重合トナー粒子を形成するものである。重合法トナー作製に用いられる材料において、着色剤に関しては、上述した粉砕トナーと同様の材料が使用できる。乳化重合法においては、単量体と離型剤、必要により更に重合開始剤、乳化剤(界面活性剤)などを水中に分散させて重合を行い、次いで凝集過程で着色剤、荷電制御剤と凝集剤(電解質)等を添加することによって所望の粒子サイズを有する着色トナー粒子を形成する。 Next, the polymerization toner is obtained by a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dispersion polymerization method, or the like, and can be made suitable for a full color toner. In the suspension polymerization method, a polymerizable monomer, a color pigment, a release agent, and a complex added with a dye, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives as necessary are dissolved or dissolved. The dispersed monomer composition is added to an aqueous phase containing a suspension stabilizer (water-soluble polymer, poorly water-soluble inorganic substance) with stirring, granulated, and polymerized to obtain a desired particle size. The colored polymer toner particles are formed. In the material used for the production of the polymerization toner, as the colorant, the same material as that of the pulverized toner described above can be used. In the emulsion polymerization method, polymerization is performed by dispersing a monomer and a mold release agent, and if necessary, a polymerization initiator and an emulsifier (surfactant) in water, and then aggregating with a colorant, a charge control agent, and the like. Colored toner particles having a desired particle size are formed by adding an agent (electrolyte) or the like.
重合性単量体成分としては、例えばスチレン、またはその誘導体、ジビニルベンゼン、アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル酸エステル誘導体等が挙げられ、乳化剤(界面活性剤)としては、ドデシルベンゼン硫酸ナトリウム等、また、重合開始剤としては、過硫酸カリウム等、また、凝集剤(電解質)としては、例えば、塩化ナトリウム等が挙げられる。 Examples of the polymerizable monomer component include styrene or derivatives thereof, (meth) acrylic acid ester derivatives such as divinylbenzene and methyl acrylate, and the emulsifier (surfactant) includes sodium dodecylbenzene sulfate and the like. In addition, examples of the polymerization initiator include potassium persulfate, and examples of the flocculant (electrolyte) include sodium chloride.
重合法トナーの円形度の調節法としては、乳化重合法は2次粒子の凝集過程で温度と時間を制御することで、円形度を自由に変えることができ、その範囲は0.94〜1.00とできる。懸濁重合法では、真球のトナーの作成が可能であり、円形度は0.98〜1.00の範囲とできる。平均円形度を0.95〜0.99とするには、トナーのTg温度以上で加熱変形させることで適宜調節できる。 As a method for adjusting the circularity of the polymerization toner, the emulsion polymerization method can freely change the circularity by controlling the temperature and time during the aggregation process of the secondary particles, and its range is from 0.94 to 1. .00. In the suspension polymerization method, a true spherical toner can be produced, and the circularity can be in the range of 0.98 to 1.00. In order to set the average circularity to 0.95 to 0.99, it can be adjusted as appropriate by heat-deforming at or above the Tg temperature of the toner.
次に、溶解懸濁法トナーについて説明する。バインダー樹脂としては、上記粉砕トナーの項で説明したバインダー樹脂を用いることができるが、カラー発色性等の観点からポリエステル樹脂が好ましい。ポリエステル樹脂としては、特開2003−140380に記載のものが例示される。 Next, the dissolution suspension method toner will be described. As the binder resin, the binder resin described in the above section of the pulverized toner can be used, but a polyester resin is preferable from the viewpoint of color developing properties. As a polyester resin, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-140380 is illustrated.
溶解懸濁法トナー母粒子は、バインダー樹脂と粉砕トナーの項で記載した着色剤、必要により離型剤や電荷制御剤とを有機溶媒中に溶解・分散した後、得られる有機溶媒への溶解・分散液に水性媒体を徐々に投入して転相乳化させることにより、混合物の微粒子を形成することができる。得られた微粒子を凝集させて所望の大きさの着色剤含有樹脂微粒子に造粒した後、分離・洗浄・乾燥の各工程を経てトナー母粒子とすることとができる。溶解懸濁法においては、乳化と会合を制御しながらトナー母粒子を製造することが可能である。 Dissolving suspension method toner mother particles are prepared by dissolving and dispersing the colorant described in the section of binder resin and pulverized toner, and if necessary, a release agent and a charge control agent in an organic solvent, and then dissolving in the organic solvent obtained. -Fine particles of the mixture can be formed by gradually introducing an aqueous medium into the dispersion and emulsifying it by phase inversion emulsification. The obtained fine particles are agglomerated and granulated into colorant-containing resin fine particles having a desired size, and can be converted into toner mother particles through separation, washing and drying steps. In the dissolution suspension method, toner mother particles can be produced while controlling emulsification and association.
本発明におけるトナー母粒子やトナー粒子の体積平均粒径は、粉砕法トナー母粒子、重合法トナー母粒子、溶解懸濁法トナー母粒子共に9μm以下であることが好ましく、8μm〜4.5μmであることがより好ましい。体積平均粒径が9μmよりも大きいトナー粒子では、1200dpi以上の高解像度で潜像を形成しても、その解像度の再現性が小粒子径のトナーに比べて低下し、また4.5μm以下になると、トナーによる隠蔽性が低下するとともに、流動性を高めるために外添剤の使用量が増大し、その結果、定着性能が低下する傾向がある。 In the present invention, the toner base particles and the volume average particle size of the toner particles are preferably 9 μm or less for the pulverized toner base particles, the polymerized toner base particles, and the dissolution suspension method toner base particles, and are 8 μm to 4.5 μm. More preferably. For toner particles having a volume average particle size larger than 9 μm, even if a latent image is formed at a high resolution of 1200 dpi or higher, the reproducibility of the resolution is lower than that of a small particle size toner, and is 4.5 μm or less. As a result, the concealability by the toner decreases, and the amount of the external additive used to increase the fluidity increases, and as a result, the fixing performance tends to decrease.
また、本発明におけるトナー母粒子やトナー粒子の体積平均粒径、平均円形度は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス製 FPIA2100)で測定した値である。 Further, the volume average particle diameter and average circularity of the toner base particles and toner particles in the present invention are values measured by a flow type particle image analyzer (FPIA2100 manufactured by Sysmex).
トナー母粒子形状としては、真球に近い形状のトナー粒子が好ましい。具体的には、トナー母粒子は下記式
R=L0 /L1
{但し、式中、L1(μm)は、測定対象のトナー粒子の投影像の周囲長、L0(μm)は、測定対象のトナー粒子の投影像の面積に等しい面積の真円(完全な幾何学的円)の周囲長を表す。}
で表される平均円形度(R)が0.95〜0.99、好ましくは0.972〜0.983とするとよい。これにより、転写効率が高く、連続印字しても転写効率の変動が少なく、帯電量の安定すると共に、クリーニング性にも優れるトナーとできる。
As the toner base particle shape, toner particles having a shape close to a true sphere are preferable. Specifically, the toner base particles are represented by the following formula:
R = L 0 / L 1
{However, in the formula, L 1 (μm) is the perimeter of the projected image of the toner particles to be measured, and L 0 (μm) is a perfect circle having an area equal to the area of the projected image of the toner particles to be measured (completely The perimeter of a geometric circle). }
The average circularity (R) represented by the formula is 0.95 to 0.99, preferably 0.972 to 0.983. As a result, the transfer efficiency is high, and even when continuous printing is performed, there is little fluctuation in the transfer efficiency, the charge amount is stabilized, and the toner has excellent cleaning properties.
次に、外添粒子としては、環境安定性に優れる疎水化処理された外添粒子が例示される。なお、外添剤粒子の粒径は電子顕微鏡法により測定されるものであり、外添剤粒子の平均粒径は一次平均粒径である。 Next, examples of the external additive particles include hydrophobized external additive particles that are excellent in environmental stability. The particle diameter of the external additive particles is measured by electron microscopy, and the average particle diameter of the external additive particles is the primary average particle diameter.
外添剤粒子としては、負帯電性のシリカ微粒子や帯電調整を目的として正帯電性シリカ微粒子が例示されるが、シリカ微粒子はトナーの流動性向上を目的として、トナー母粒子100質量部に対して0.5〜2.0質量部、好ましくは0.5〜1.5質量部添加される。シリカ微粒子は疎水化処理されていることが好ましい。疎水性シリカ微粒子としては、市販の日本アエロジル(株)製のRX200(平均粒径12nm)、同RX50(40nm)などが例示される。 Examples of the external additive particles include negatively-charged silica fine particles and positively-charged silica fine particles for the purpose of charge adjustment. The silica fine particles are used with respect to 100 parts by mass of the toner base particles for the purpose of improving the fluidity of the toner. 0.5 to 2.0 parts by mass, preferably 0.5 to 1.5 parts by mass. The silica fine particles are preferably hydrophobized. Examples of the hydrophobic silica fine particles include commercially available RX200 (average particle size 12 nm), RX50 (40 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., and the like.
また、外添粒子として、比較的電気抵抗率の小さい酸化チタンの微粒子が例示される。酸化チタンは、粒径あるいは長軸の大きさが10nm〜50nm、好ましくは10nm〜40nmであり、トナー母粒子100質量部に対して0.2〜1.0質量部添加される。酸化チタンの微粒子の表面は疎水性であることが、トナーの外部環境の変化に対する帯電性の変化を小さくし(すなわち、安定な帯電性を維持し)、かつトナーの流動性を良好にするために好ましい。酸化チタン微粒子の疎水化は、上記負帯電性シリカ微粒子の疎水化と同じ方法で行われる。疎水性酸化チタン微粒子としては、チタン工業(株)製のSTT−30S(平均粒径30nm)などが例示される。酸化チタン粒子は例えば負帯電性トナーから遊離すると正極性外添粒子として挙動する。 Further, as the externally added particles, fine particles of titanium oxide having a relatively small electric resistivity are exemplified. Titanium oxide has a particle size or major axis size of 10 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 40 nm, and is added in an amount of 0.2 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of toner base particles. The surface of the titanium oxide fine particles is hydrophobic in order to reduce the change in chargeability with respect to the change in the external environment of the toner (that is, maintain stable chargeability) and improve the fluidity of the toner. Is preferable. Hydrophobization of the titanium oxide fine particles is carried out by the same method as that of the negatively chargeable silica fine particles. Examples of the hydrophobic titanium oxide fine particles include STT-30S (average particle size 30 nm) manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. For example, when the titanium oxide particles are released from the negatively chargeable toner, they behave as positive external additive particles.
酸化チタン微粒子以外の無機微粒子も、帯電性の制御、流動性の向上を目的として外添され得る。例えば、無機微粒子としては、酸化アルミニウム、酸化ストロンチウム、酸化錫、酸化ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化インジウム等の金属酸化物の微粒子、窒化珪素等窒化物の微粒子、炭化珪素等の炭化物の微粒子、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩の微粒子、並びにこれらの複合物等の無機微粒子が挙げられる。電気抵抗が109 Ωcm以下の、比較的電気抵抗の小さい金属酸化物の微粒子が好ましく用いられる。添加する無機微粒子の大きさとしては、粒径が10〜30nmの大きさであることが好ましい。これらの無機微粒子は、帯電特性の安定化を目的として、その表面を疎水化処理することが好ましい。 Inorganic fine particles other than titanium oxide fine particles can also be externally added for the purpose of controlling the chargeability and improving the fluidity. For example, inorganic fine particles include aluminum oxide, strontium oxide, tin oxide, zirconia, magnesium oxide, indium oxide and other metal oxide fine particles, silicon nitride and other nitride fine particles, silicon carbide and other carbide fine particles, calcium sulfate , Fine particles of metal salts such as barium sulfate and calcium carbonate, and inorganic fine particles such as a composite thereof. Metal oxide fine particles having an electric resistance of 10 9 Ωcm or less and a relatively small electric resistance are preferably used. The size of the inorganic fine particles to be added is preferably a particle size of 10 to 30 nm. These inorganic fine particles are preferably subjected to a hydrophobic treatment on the surface for the purpose of stabilizing charging characteristics.
トナー母粒子を外添粒子により外添処理するには、三井鉱山(株)製のヘンシェルミキサー、Q型ミキサー等を使用して外添処理するとよい。 In order to externally add the toner base particles with the externally added particles, it is preferable to externally add the toner mother particles using a Henschel mixer, Q-type mixer or the like manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.
次に、本発明における現像装置を組み込んだカラー画像形成装置について説明する。 Next, a color image forming apparatus incorporating the developing device according to the present invention will be described.
図3はタンデムタイプを例とした画像形成装置の全体構成を示す断面図であり、画像形成装置1は、ハウジング3と、ハウジング3の上部に形成された排紙トレイ5と、ハウジング前面に開閉可能に設けられた扉体7とを備え、ハウジング3内には、露光ユニット9、画像形成ユニット11、送風ファン13、転写ベルトユニット15及び給紙ユニット17が設けられ、扉体7内には用紙搬送ユニット19が設けられている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an image forming apparatus taking a tandem type as an example. The image forming apparatus 1 includes a housing 3, a
画像形成ユニット11は、異なる色のトナーを収納する4つの現像装置をセットすることができる4つの画像形成ステーション21を備えている。4つの画像形成ステーション21は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像装置用であり、図中、符号21Y、21M、21C及び21Kで示している。各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kには、感光ドラム23と、感光ドラム23の周囲に設けられた、コロナ帯電手段25と、本発明の現像装置100とが配設されている。
The image forming unit 11 includes four image forming stations 21 in which four developing devices that store different color toners can be set. The four image forming stations 21 are for yellow, magenta, cyan, and black developing devices, and are denoted by
転写ベルトユニット15は、図示しない駆動源に回転駆動される駆動ローラ27と、駆動ローラ27の斜め上方に設けられる従動ローラ29と、テンションローラ31と、これら各ローラ間に張架され、図3の反時計方向Xへ循環駆動される中間転写ベルト33と、中間転写ベルト33の表面に当接するクリーニング手段34とを備えている。従動ローラ29、テンションローラ31および中間転写ベルト33は、駆動ローラ27に対して傾斜するように並んで配設されており、これにより中間転写ベルト33が駆動されるとき、ベルト搬送方向Xが下向きになるベルト面35が下側に位置し、搬送方向が上向きとなるベルト面37が上側に位置するようになっている。
The
感光ドラム23は、アーチ状のラインに沿ってベルト面35に圧接され、図3中、矢印で示す方向に回転駆動される。テンションローラ31の位置を調節することにより、中間転写ベルト33の張力、アーチの曲率等を制御することができる。
The
駆動ローラ27は、2次転写ローラ39のバックアップローラを兼ねている。
また駆動ローラ27の周面には、例えば厚さ3mm程度、体積抵抗率105Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、2次転写ローラ39を介して供給される2次転写バイアスの導電経路を構成している。また駆動ローラ27の径は従動ローラ29及びテンションローラ31の径より小さく、これにより2次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。従動ローラ29はクリーニング手段34のバックアップローラとしても機能している。
The
Further, on the peripheral surface of the
クリーニング手段34は、搬送方向下向きのベルト面35側に設けられ、2次転写後に中間転写ベルト33の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード41と、回収したトナーを搬送するトナー搬送経路42とを備えている。クリーニングブレード41は、従動ローラ29に中間転写ベルト33が巻回している箇所に当接している。また中間転写ベルト33の裏面には、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kの感光ドラム23に対向する位置に1次転写部材43が当接し、1次転写部材43には転写バイアスが印加されるようになっている。
The
露光ユニット9は、画像形成ユニット11の斜め下方の空間に設けられており、その斜め上方には送風ファン13が設けられている。露光ユニット9の下方には給紙ユニット17が設けられている。露光ユニット9は、底部にポリゴンミラーモータ45及びポリゴンミラー47からなるスキャナ手段49を垂直に配設している。また光路Bには、単一のf−θレンズ51及び反射ミラー53が設けられ、反射ミラー53の上方には各色の走査光路が感光ドラム23にそれぞれ非平行となって折り返すように複数の折り返しミラー55が設けられている。
The
露光ユニット9では、ポリゴンミラー47から各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、f−θレンズ51、反射ミラー53、折り返しミラー55を経て、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kの感光ドラム23に照射され、潜像が形成される。各画像形成ユニット11に対する露光ユニット9のポリゴンミラー47から感光ドラム23までの光路長がほぼ同一の長さになるように構成されており、そのため各光路で走査された光ビームの走査幅もほぼ同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。従ってレーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なる色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるために副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成することができる。
In the
送風ファン13は、冷却手段として機能し、矢印の方向へ空気を導き、露光ユニット9やその他の発熱部からの熱を放出する機能を果たす。これによりポリゴンミラーモータ45の温度上昇を抑制し、画質劣化の防止とポリゴンミラーモータ45の寿命の長期化を図ることができる。
The
給紙ユニット17は、記録媒体Pが積層されている給紙カセット57と、給紙カセット57から記録媒体Pを1枚ずつ給送するピックアップローラ59とを備えている。用紙搬送ユニット19は、2次転写部への記録媒体Pの給紙タイミングを規定するゲートローラ対61と、駆動ローラ27及び中間転写ベルト33に圧接される2次転写ローラ39と、定着手段63と、排紙ローラ対65と、両面プリント用搬送路67とを備えている。
The
定着手段63は、少なくとも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵した回転自在な定着ローラ対69と、定着ローラ対69の少なくとも一方側のローラを他方側へ押圧付勢してシート材に2次転写された2次画像を記録媒体Pに押圧する押圧手段とを有し、記録媒体に2次転写された2次画像は、定着ローラ対69の形成するニップ部において所定温度で記録媒体に定着される。
The fixing
本発明で使用する現像装置100は、トナーを循環して使用するタイプのものであり、各画像形成ステーション21Y、21M、21C及び21Kにセットして使用する。これら現像装置の構成は基本的に同じである。
The developing
図4は現像装置100の断面図である。現像装置100は、内部にほぼ円筒状のトナー収容部101が形成されたハウジング103を備え、ハウジング103に対して供給ローラ105および現像ローラ107が設けられている。現像装置100が画像形成ステーションにセットされた状態(図3参照)では、現像ローラ107は感光ドラム23に対して僅かな間隔(例えば100〜300μm)を開けて隣接しており、感光ドラム23の回転方向(図中の矢印参照)と反対方向へ回転駆動しながら、現像ローラ107の周面に供給されたトナーで感光ドラム23上に形成された潜像を現像する機能を有する。このような現像作用は、現像ローラ107に現像バイアス電源(図示しない)から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加させて、現像ローラと感光ドラムとの間に振動電圧を作用させ、感光ドラム23に形成された静電潜像部分に現像ローラ107からトナーが供給されることにより行われる。尚、現像ローラ107を感光ドラム23の周面に接触させて現像を行うことも可能である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the developing
供給ローラ105は、表面がウレタンスポンジで形成されており、供給ローラ105の周面が現像ローラ107に接触した状態で現像ローラ107と同方向(図4では反時計回り方向)に回転可能である。供給ローラ105にも現像ローラ107に印加される現像バイアス電圧と同等の電圧が印加されるようになっている。
The
現像ローラ107には、規制ブレード109が、板バネ部材111及びその下側に設けられる弾性部材112の作用により、常時現像ローラ107の周面の長手方向に亘って均一となるように圧接されており、現像ローラ107の周面に付着したトナーのうち余分な分を掻き落として、一定量のトナーが現像ローラ107の周面に担持されるようにしている。また規制ブレード109は、トナー113を適切に帯電させる機能をも有する。
A
掻き落とされたトナーは、自然落下してトナー収容部101内のトナー113に混入されるが、この点については後で詳述する。また現像ローラ107周面の上側には、ハウジング103に一端が固定されているシール部材115の他端側が圧接しており、これによりハウジング103内のトナー113が外部へ飛散することを防止している。
The toner that has been scraped off naturally falls and is mixed into the
トナー収容部101内には、回転軸117を中心として図4の時計回り方向に回転するアジテータ119が設けられている。アジテータ119は、回転軸117を中心に互いに反対方向へ延びる2つのアーム部材121を備え、各アーム部材121はトナー収容部101の断面の円の直径よりも若干短い寸法に設定されている。各アーム部材121の先端からはアジテータ119の回転方向と反対方向へ撹拌フィン123が延びている。撹拌フィン123は、可撓性を有するシート部材から構成されており、その先端側は可撓性に起因する弾性力により円筒状のトナー収容部101の内周面に圧接している。このような構成によりアジテータ119が回転するとき、トナー収容部101の内周面と撹拌フィン123との間の領域125に存在するトナー113を撹拌フィン123で掻き上げるようにして、後述するトナーガイド部材上に搬送することができる。
An
トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114は、規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127よりも低い位置となるように設定されている。これはトナー量が規制ブレード109を埋没させる程多いと、規制ブレード109によって掻き落とされたトナーが当該規制ブレードの近くに存在することになる結果、トナー収容部101内へ戻される循環経路が阻害され、また規制ブレード109が現像ローラ107から余分なトナーを掻き落として現像領域に搬送するトナー量を規制する機能およびトナーを適切に帯電させる機能が阻害されるからである。
The
本実施の形態では、トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114の位置は、より具体的には、規制ブレード109の下端より下方であって、板バネ部材111と弾性部材112との交点128の位置を上限として設定されている。トナー収容部101内のトナー113の上面114の位置が、前記交点128より上にまでくると板バネ部材111の動きを拘束する虞があり、これにより適正な規制圧が得られなくなる虞があり、その結果として、「一定量のトナーを現像ローラ107の周面に担持させる機能」や「トナーを適正に帯電させる機能」が阻害される虞がある。しかし、上記の如く、トナー113の上面114位置の上限を前記交点128の位置とすることにより、前記各機能が阻害される虞をなくすことができる。
In the present embodiment, the position of the
規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127と、トナー収容部101内に収容されるトナー113の上面114との間には、トナー113の安息角以上の傾斜角度でトナーの上面114側へ斜めに傾斜しているトナー案内面129がハウジング103の一部として形成されている。トナー案内面129は、規制ブレード109によって現像ローラ107の周面から掻き落とされたトナー113をトナー収容部101側へ案内する機能を有する。
The toner between the
規制ブレード109によって現像ローラ107の周面から掻き落とされたトナー113は、必ずしもトナー案内面129によってトナー収容部101に案内される必要はなく、掻き落とされたトナー113が直接、トナー収容部101に落下するような構成としてもよい。このように規制ブレード109が現像ローラ107の周面に当接している箇所127の下方には、規制ブレード109によって現像ローラ107の周面から掻き落とされたトナー113がトナー収容部101へ導かれるためのトナー案内空間部131が形成されている。
The
トナー収容部101の上方にはトナーガイド部材133が設けられている。トナーガイド部材133は、供給ローラ105から離れた側の端部134に設けられ、撹拌フィン123によって搬送されたトナー113を掻き取るための鋭角的に形成されたスクレーパ135と、該スクレーパ135よりも供給ローラ105側において上面側がトナー113の安息角以上の角度で傾斜し且つ平面的に形成された平坦搬送部137と、該平坦搬送部137の下流側に形成され、上面側が凹曲面を形成するように湾曲している湾曲部141と、該湾曲部141より下流側において供給ローラ105の周面に設定された適切な線圧で接触している当接部143とを備えて成る。前記平坦搬送部137、前記湾曲部141および前記当接部143を含むトナーガイド部材133の表面粗さは、トナー平均粒径未満に形成されている。
A
また、上記の当接部143の存在により、供給ローラ105の下面側に付着しているトナー113が重力により落下し、現像ローラへ供給できるトナーの量が減少することによる画像濃度低下を防止することができる。また湾曲部141と供給ローラ105の周面との間には、断面が楔形に狭まるようなトナーの一時貯留部139が形成されている。ここで断面が楔状とは、入口側が相対的に大きく、トナーの進行方向に向かって狭くなっていき、且つ楔の先端側においてトナーが自然滑落しない程度に十分狭くなっていることを意味する。
Further, the presence of the
このような形状を有するトナーガイド部材133では、撹拌フィン123によって搬送されたトナー113をスクレーパ135で掻き取った後、トナー113は平坦搬送部137に沿って、その幅方向に亘って及びその傾斜方向の任意の地点において均一の速度で重力落下してゆき、一旦、トナーの一時貯留部139に貯留される。楔形に狭まるトナーの一時貯留部139では、トナー113が狭い領域に進行していくのに伴い、供給ローラ105の周面に対する圧接力が徐々に増加するため、供給ローラ105の周面にトナー113が押し付けられて、該周面にトナー113が担持され易くなる。尚、トナー113が当接部143を越えて押し出された場合には、トナー案内空間部131を落下して、直接にまたはトナー案内面129に案内されてトナー収容部101に戻される。
In the
以下に、(1)実施例で使用したトナーの製法、および酸化チタン外添粒子の遊離率、(2)実施例等で得られるトナー坦持体における表面粗さ測定方法、(3)トナー坦持体表面の膜厚測定方法について説明する。 The following are (1) the method for producing the toner used in the examples and the release rate of the titanium oxide externally added particles, (2) the method for measuring the surface roughness of the toner carrier obtained in the examples, and (3) the toner carrier. A method for measuring the film thickness of the holder surface will be described.
(1) トナーの調製
スチレンモノマー80質量部、アクリル酸ブチルモノマー20質量部、アクリル酸モノマー5質量部からなるモノマー混合物を準備した。この混合物を、水105質量部、ノニオン系乳化剤(ニューコール506:日本乳化剤(株)製)1質量部、アニオン系乳化剤(リボタックTE:ライオン(株)製)1.5質量部、および過硫酸カリウム0.55質量部からなる水溶液に加え、分散・乳化して、乳化重合を行い、乳白色の粒径0.25μmの樹脂エマルジョンを得た。
(1) Preparation of toner A monomer mixture comprising 80 parts by mass of styrene monomer, 20 parts by mass of butyl acrylate monomer, and 5 parts by mass of acrylic acid monomer was prepared. This mixture was mixed with 105 parts by weight of water, 1 part by weight of a nonionic emulsifier (New Coal 506: manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), 1.5 parts by weight of an anionic emulsifier (Ribotac TE: manufactured by Lion Corporation), and persulfate. In addition to an aqueous solution consisting of 0.55 parts by mass of potassium, dispersion and emulsification were carried out to carry out emulsion polymerization to obtain a milky white resin emulsion having a particle size of 0.25 μm.
得られた樹脂エマルジョンを200質量部、ポリエチレンワックスエマルジョン(三洋化成工業(株)製)を20重量部およびフタロシアニンブルー7質量部を、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(界面活性剤)を0.2質量部含有する500gの水中に分散した。次に、ジエチルアミンを添加してpHを5.5に調整した後、攪拌しながら電解質である硫酸アルミニウムを0.3質量部加えた。ついで、TKホモミキサーで高速攪拌し、分散を行った。 200 parts by weight of the obtained resin emulsion, 20 parts by weight of polyethylene wax emulsion (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) and 7 parts by weight of phthalocyanine blue, 0.2 parts by weight of sodium dodecylbenzenesulfonate (surfactant) Dispersed in 500 g of contained water. Next, after adding diethylamine and adjusting pH to 5.5, 0.3 mass part of aluminum sulfate which is electrolyte was added, stirring. Subsequently, the mixture was stirred at a high speed with a TK homomixer and dispersed.
さらに、スチレンモノマー40質量部、アクリル酸ブチル10質量部、およびサリチル酸亜鉛5質量部を水40質量部とともに追加し、窒素気流下で攪拌しながら、90℃に加熱し、過酸化水素水を加えて5時間重合させ、粒子を成長させた。重合停止後、会合粒子の結合強度を向上させるためにpHを5以上に調整しながら、95℃に昇温し、95℃で5時間保持した。得られた粒子を水洗し、45℃で真空乾燥を10時間行った。この方法で、体積平均粒径が7.0μmのトナー母粒子を調製した。得られたトナー母粒子の平均円形度は、0.97であった。 Furthermore, 40 parts by mass of styrene monomer, 10 parts by mass of butyl acrylate, and 5 parts by mass of zinc salicylate were added together with 40 parts by mass of water, and the mixture was heated to 90 ° C. with stirring under a nitrogen stream, and hydrogen peroxide was added. For 5 hours to grow particles. After the polymerization was stopped, the temperature was raised to 95 ° C. and maintained at 95 ° C. for 5 hours while adjusting the pH to 5 or more in order to improve the bond strength of the associated particles. The obtained particles were washed with water and vacuum-dried at 45 ° C. for 10 hours. By this method, toner base particles having a volume average particle diameter of 7.0 μm were prepared. The resulting toner base particles had an average circularity of 0.97.
トナー母粒子100質量部に対して、日本アエロジル(株)製、疎水性負帯電性シリカ粒子「RX200」(平均粒径12nm)を1質量部、日本アエロジル(株)製、疎水性負帯電性シリカ粒子「RX50」(平均粒径40nm)を1質量部、チタン工業(株)製、疎水性酸化チタン粒子「STT−30S」(平均粒径50nm)を0.5質量部の割合で添加し、三井鉱山社製「FM20B型ヘンシェルミキサー」を使用し、攪拌羽根周速30m/sec、攪拌時間5min.の混合条件で外添処理し、体積平均粒径が7.0μmの負帯電性トナー粒子を得た。
1 part by mass of hydrophobic negatively chargeable silica particles “RX200” (average particle size 12 nm) manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., hydrophobic negatively charged Add 1 part by mass of silica particles “RX50” (average particle size 40 nm), and 0.5% by mass of hydrophobic titanium oxide particles “STT-30S” (average particle size 50 nm) manufactured by Titanium Industry Co., Ltd. Using “FM20B type Henschel mixer” manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd., stirring blade peripheral speed 30 m / sec, stirring
また、得られたトナーにおける酸化チタン微粒子の遊離率は2.42%であった。なお、酸化チタン微粒子の遊離率は、PT1000パーティクルアナライザー(横河電気(株)製)を用いて測定した。この外添剤の遊離率の測定方法の詳細は、特許文献(特開2002−202622号公報等)に記載されている。簡単に述べると、この原理は、トナー粒子をプラズマ中に導入して、トナー粒子を励起・発光させ、その強さと時間を測定することにより、遊離率を求めるものである。即ち、TiO2 の遊離率は、TiO2が外添されたトナー粒子をプラズマ中に導入し、トナー粒子中のTiO2 の発光強度を測定する。その発光強度から、TiO2が外添されたトナー粒子を真球粒子と仮定して、TiO2の粒径(等価粒径)を求める。遊離したTiO2も、トナー粒子の場合と同様に、その発光強度からTiO2の等価粒径が求められる。ただし、遊離したTiO2の発光強度は小さいので、等価粒径は小さくなるので、等価粒径を比較することにより、トナー粒子に外添しているものと遊離している外添剤とが区別される。従って、外添剤TiO2の全検出個数を求め、等価粒径の小さい個体を遊離外添剤粒子数とすると、以下の式(X)により求められる。 Further, the liberation rate of titanium oxide fine particles in the obtained toner was 2.42%. In addition, the liberation rate of the titanium oxide fine particles was measured using a PT1000 particle analyzer (manufactured by Yokogawa Electric Corporation). Details of the method for measuring the liberation rate of the external additive are described in a patent document (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-202622, etc.). Briefly, this principle is to determine the liberation rate by introducing toner particles into plasma, exciting and emitting the toner particles, and measuring the intensity and time. That is, the isolation rate of TiO 2 introduces toner particles TiO 2 was externally added to the plasma, measuring the emission intensity of the TiO 2 in the toner particles. From the emission intensity, the particle size (equivalent particle size) of TiO 2 is obtained assuming that the toner particles to which TiO 2 is externally added are true spherical particles. Liberated TiO 2 also, as in the case of the toner particles, the equivalent diameter of the TiO 2 is determined from the emission intensity. However, since the emission intensity of the free TiO 2 is small, the equivalent particle size is small, and by comparing the equivalent particle size, the external additive added to the toner particles is distinguished from the free external additive. Is done. Therefore, when the total number of detected external additives TiO 2 is determined and an individual having a small equivalent particle diameter is defined as the number of free external additive particles, the following expression (X) is obtained.
遊離率(%)=(遊離TiO2の検出数)/TiO2の全検出数×100
・・・・ (X)
具体的には下記の測定条件とした。
横河電気(株)製「パーティクルアナライザー PT1000」
1回の測定におけるC(母材)検出数:4,000〜6,000個
1サンプルにおけるスキャン数(測定回数):6回
ノイズカットレベル:1.5V以下
ソート時間:30digit
使用ガス: 0.1%O2 を含むHeガス
(2) トナー坦持体における表面粗さ測定方法
表面粗さは(株)キーエンス社製 レーザー顕微鏡「VK−9500」を使用し、観察倍率1000倍で得られるもので、JIS B−0601−1994に準拠し、現像ロールの軸方向と周縁方向の2箇所の線粗さの平均値で求める。
Release rate (%) = (number of detected free TiO 2 ) / total number of detected TiO 2 × 100
.... (X)
Specifically, the following measurement conditions were used.
"Particle analyzer PT1000" manufactured by Yokogawa Electric Corporation
Number of detected C (base material) in one measurement: 4,000 to 6,000 Number of scans in one sample (number of measurements): 6 times Noise cut level: 1.5 V or less Sort time: 30 digits
Gas used: He gas containing 0.1% O 2 (2) Surface roughness measurement method on toner carrier The surface roughness was measured with a laser microscope “VK-9500” manufactured by Keyence Corporation, and an observation magnification of 1000 In accordance with JIS B-0601-1994, the average value of the line roughness at two locations in the axial direction and the peripheral direction of the developing roll is obtained.
(3) トナー坦持体表面の膜厚測定方法
現像ローラ表面の塗膜の膜厚測定は、日立製作所製「FIB(FB2000)」を用い、ビーム径1μm、ビーム電流10nAで、塗膜を表面から研削して計測した。
(3) Method for measuring film thickness on toner carrier surface The film thickness of the coating film on the surface of the developing roller was measured using a “FIB (FB2000)” manufactured by Hitachi, Ltd. with a beam diameter of 1 μm and a beam current of 10 nA. And then ground and measured.
以下、本発明および比較例のトナー坦持体について実施例として示す。
(実施例1)
鉄製ローラ(SUS304、厚み1mm、外径18mm)表面を、ショットブラスト(ブラスト砥粒:100〜200番のアルミナビーズ)処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
Hereinafter, toner carriers of the present invention and comparative examples will be shown as examples.
Example 1
The surface of an iron roller (SUS304, thickness 1 mm, outer diameter 18 mm) was subjected to shot blasting (blast abrasive grains: No. 100 to 200 alumina beads), and the surface roughness (Rz) was 3 μm.
次いで、粗面化した鉄製ローラ表面に、東芝タンガロイ(株)製の多電極型のプラズマCVD装置(合成ガス:Si(CH3 )4 、合成温度を140℃、ガス流量500cm3 /min.炉内ガス圧50torr)で、SiC膜を成膜した。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, a multi-electrode plasma CVD apparatus (synthetic gas: Si (CH 3 ) 4 manufactured by Toshiba Tungaloy Co., Ltd., a synthesis temperature of 140 ° C., a gas flow rate of 500 cm 3 / min. An SiC film was formed at an internal gas pressure of 50 torr. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚(平均値)を測定した。芯体(鉄製ローラ)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は7μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は3μmであった。 After film formation, the film thickness (average value) of the ceramic coating layer was measured. The thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (iron roller) was 7 μm, and the thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 3 μm.
(実施例2)
アルミニウム製ローラ(厚み2mm、外径18mm)表面を、ショットブラスト(ブラスト砥粒:100〜200番のアルミナビーズ)処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
(Example 2)
The surface of an aluminum roller (thickness 2 mm, outer diameter 18 mm) was subjected to shot blasting (blast abrasive grains: No. 100 to 200 alumina beads), and the surface roughness (Rz) was 3 μm.
次いで、粗面化したアルミニウム製ローラ表面にULVAC(株)製のHCD型イオンプレーティング装置(蒸発源:チタン、合成ガス:N2 、反応温度:300℃、ガス流量70cm3 /min.炉内ガス圧1×10-3torr)でTiN膜を成膜した。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, an HCD type ion plating apparatus (evaporation source: titanium, synthesis gas: N 2 , reaction temperature: 300 ° C., gas flow rate: 70 cm 3 / min.) Manufactured by ULVAC Co., Ltd. on the roughened aluminum roller surface. A TiN film was formed at a gas pressure of 1 × 10 −3 torr. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚を測定した。芯体(Al製ローラ)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は8μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は3μmであった。 After film formation, the film thickness of the ceramic coating layer was measured. The thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (Al roller) was 8 μm, and the thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 3 μm.
(実施例3)
鉄製支持体上に、NBRゴムを1mmの膜厚で被覆した導電性NBRゴム製ローラ(表面比抵抗10-5Ω・cm、外径18mm)表面を、研磨加工法により粗面処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
(Example 3)
The surface of a conductive NBR rubber roller (surface resistivity 10 −5 Ω · cm, outer diameter 18 mm) coated with NBR rubber with a thickness of 1 mm on an iron support is roughened by a polishing method, The roughness (Rz) was 3 μm.
次いで、粗面化したNBRゴム製ローラ表面に、電着塗料として、平均粒径1μmに調整されたBN微粒子10質量部、カーボンブラック粒子10質量部、ナイロン樹脂80質量部をイソプロパノールに溶解・懸濁して固形分15%とした溶解・懸濁液を使用し、(株)イセヤマ製の電着塗装装置(印加電圧200V)により、セラミックス被覆層を電着塗装した。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, 10 parts by mass of BN fine particles, 10 parts by mass of carbon black particles, and 80 parts by mass of nylon resin adjusted to an average particle diameter of 1 μm were dissolved and suspended in isopropanol as an electrodeposition coating on the roughened NBR rubber roller surface. The ceramic coating layer was electrodeposited using an electrodeposition coating apparatus (applied voltage: 200 V) manufactured by Iseyama Co., Ltd. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚を測定した。芯体(導電性NBRゴム製ローラ)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は7μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は4μmであった。 After film formation, the film thickness of the ceramic coating layer was measured. The thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (conductive NBR rubber roller) was 7 μm, and the thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 4 μm.
(実施例4)
鉄製支持体上に、シリコーンゴムを1mmの膜厚で被覆した導電性シリコーンゴム製ローラ(表面比抵抗10-6Ω・cm、外径18mm)表面をトラバース研磨加工により粗面処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
Example 4
Conductive silicone rubber roller (surface specific resistance 10 -6 Ω · cm, outer diameter 18 mm) coated with silicone rubber with a thickness of 1 mm on an iron support is roughened by traverse polishing to produce a rough surface. The degree (Rz) was 3 μm.
次いで、粗面化した導電性シリコーンゴム製ローラ表面に、電着塗料として、平均粒径1μmに調整されたSiC微粒子10質量部、カーボンブラック粒子10質量部、ナイロン樹脂80質量部をイソプロパノールに溶解・懸濁して固形分10%とした溶解・懸濁液を使用し、(株)イセヤマ製の電着塗装装置(印加電圧150V)により、セラミックス被覆層を電着塗装した。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, 10 parts by mass of SiC fine particles, 10 parts by mass of carbon black particles, and 80 parts by mass of nylon resin adjusted to an average particle diameter of 1 μm are dissolved in isopropanol as an electrodeposition coating on the roughened conductive silicone rubber roller surface. -The ceramic coating layer was electrodeposited using an electrodeposition coating apparatus (applied voltage: 150 V) manufactured by Iseyama Co., Ltd. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚を測定した。芯体(導電性シリコーンゴム製)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は5μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は4μmであった。 After film formation, the film thickness of the ceramic coating layer was measured. The film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (made of conductive silicone rubber) was 5 μm, and the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 4 μm.
(比較例1)
鉄製ローラ(SUS304、厚み1mm、外径18mm)表面を、ショットブラスト(ブラスト砥粒:150〜300番のアルミナビーズ)処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
(Comparative Example 1)
The surface of an iron roller (SUS304, thickness 1 mm, outer diameter 18 mm) was subjected to shot blasting (blast abrasive grains: No. 150 to 300 alumina beads), and the surface roughness (Rz) was set to 3 μm.
次いで、粗面化した鉄製ローラ表面にケイ酸を水で3倍に希釈した溶液をスプレーコーティングし、70℃で乾燥した後、2モル%の酢酸アッモニウム水溶液中に浸漬した。これを水洗後、140℃の熱風乾燥機中で乾燥させ、水ガラス被膜を得た。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, a solution obtained by diluting silicic acid three times with water was spray-coated on the roughened iron roller surface, dried at 70 ° C., and then immersed in a 2 mol% aqueous ammonium acetate solution. This was washed with water and then dried in a hot air dryer at 140 ° C. to obtain a water glass film. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚を測定した。芯体(鉄製ローラ)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は6μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は6μmであった。 After film formation, the film thickness of the ceramic coating layer was measured. The thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (iron roller) was 6 μm, and the thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 6 μm.
(比較例2)
鉄製支持体上に、NBRゴムを1mmの膜厚で被覆した導電性NBRゴム製ローラ(表面比抵抗10-6Ω・cm、外径18mm)表面をプランジ研磨加工により粗面処理し、表面粗度(Rz)を3μmとした。
(Comparative Example 2)
A conductive NBR rubber roller (surface specific resistance 10 −6 Ω · cm, outer diameter 18 mm) coated with NBR rubber with a thickness of 1 mm on an iron support is roughened by plunge polishing, and the surface is roughened. The degree (Rz) was 3 μm.
次いで、粗面化したNBRゴム製ローラ表面に、電着塗料として、カーボンブラック粒子10質量部、ナイロン樹脂80質量部をイソプロパノールに溶解・懸濁して固形分10%とした溶解・懸濁液を使用し、(株)イセヤマ製の電着塗装装置(印加電圧150V)により電着塗装した。成膜後の現像ローラ表面粗度(Rz)は7μmであった。 Next, on the roughened NBR rubber roller surface, as an electrodeposition coating material, 10 parts by mass of carbon black particles and 80 parts by mass of nylon resin were dissolved and suspended in isopropanol to obtain a solid solution of 10% solids. The electrodeposition was applied using an electrodeposition coating apparatus (applied voltage: 150 V) manufactured by Iseyama Co., Ltd. The developing roller surface roughness (Rz) after film formation was 7 μm.
成膜後、セラミックス被覆層の膜厚を測定した。芯体(導電性NBRゴム製ローラ)表面における凸部上のセラミックス被覆層の膜厚(t1 )は15μm、凹部上のセラミックス被覆層の膜厚(t2 )は10μmであった。 After film formation, the film thickness of the ceramic coating layer was measured. The film thickness (t 1 ) of the ceramic coating layer on the convex portion on the surface of the core (conductive NBR rubber roller) was 15 μm, and the film thickness (t 2 ) of the ceramic coating layer on the concave portion was 10 μm.
(評価)
セイコーエプソン(株)製「カラーレーザープリンター LP9000C」のブラック現像カートリッジに上記で調製したトナーを投入した後、本発明および比較例のトナー坦持体(現像ローラ)を取り付け、現像ギャップ120μm、直流電圧(DC)の現像バイアス−200V、これに重畳する交流電圧(AC)3kHz、P−P電圧1.5kVとし、反時計方向に回転する現像ローラの周速は、時計方向に回転する潜像坦持体に対して1.6倍の周速比とした。
(Evaluation)
After the toner prepared above is put into the black developing cartridge of “Color Laser Printer LP9000C” manufactured by Seiko Epson Corporation, the toner carrier (developing roller) of the present invention and the comparative example is attached, and the developing gap is 120 μm, the DC voltage The developing bias of (DC) is -200 V, the alternating voltage (AC) is 3 kHz superimposed on this, and the PP voltage is 1.5 kV. The peripheral speed of the developing roller rotating counterclockwise is a latent image carrier rotating clockwise. The peripheral speed ratio was 1.6 times that of the holder.
A3サイズのモノクロベタ画像を印字した後の画像先端と後端の画像濃度差により初期の画像均一性を、また、A4サイズで5%トナー消費パターンを連続3000枚印字した際の画像濃度低下より3000枚印字後の画像均一性の良否を判定した。 Initial image uniformity due to the difference in image density between the leading and trailing edges of an A3 size monochrome solid image, and a decrease in image density when 3000 sheets of 5% toner consumption patterns are printed continuously in A4 size. The image uniformity after printing 3000 sheets was determined.
画像均一性の評価は、X−Rite社製「528型濃度計」を用い、画像濃度(OD値)差が0.1以内を○、0.1より大きい場合は×として表示した。 Image uniformity was evaluated using a “528 type densitometer” manufactured by X-Rite, and the difference in image density (OD value) was within 0.1, and when it was larger than 0.1, it was displayed as x.
現像ローラ表面での初期と3000枚印字後のフィルミングの評価は、現像ローラ表面を光学顕微鏡(100倍程度)で観察し、現像ローラ回転方向での摺擦痕の発生の有無を観察し、摺擦痕の発生が視認されない場合を○、摺擦痕の発生が視認された場合を×とした。結果を下記表1に示す。 Evaluation of filming at the initial stage on the surface of the developing roller and after printing 3000 sheets was made by observing the surface of the developing roller with an optical microscope (about 100 times) and observing the occurrence of rubbing marks in the rotating direction of the developing roller, The case where the generation of the rubbing trace was not visually recognized was rated as “◯”, and the case where the generation of the rubbing trace was visually recognized was marked as “X”. The results are shown in Table 1 below.
表1から明らかなように、本発明の画像形成用現像装置は、トナー中に反対極性外添粒子を含有していても、初期、3000枚印字後における画像均一性、また、現像ローラ上へのフィルミングを生じないものとでき、また、高い出力の電源を用いることなく、所望の現像バイアスを得ることができる。 As can be seen from Table 1, the image forming developing device of the present invention has an initial image uniformity after printing 3000 sheets, and even onto the developing roller, even if the toner contains toner particles of opposite polarity. No filming occurs, and a desired developing bias can be obtained without using a high output power source.
本発明の画像形成用現像装置によれば、表面凸凹に起因する電界集中の発生を防止することにより、トナーの帯電性を低下させず、長期的にもトナー坦持体表面のフィルミング現象がなく、画像均一性に優れると共にトナー搬送性に優れ、また、現像ローラ表面での電圧降下を抑制できるので、産業上の利用価値は大きい。 According to the image forming developing device of the present invention, by preventing the occurrence of electric field concentration due to surface irregularities, the charging property of the toner is not deteriorated, and the filming phenomenon on the surface of the toner carrier can be prevented for a long time. In addition, since the image uniformity is excellent and the toner transportability is excellent, and the voltage drop on the surface of the developing roller can be suppressed, the industrial utility value is great.
23…感光ドラム、100…現像装置、101…トナー収容部、103…ハウジング、105…供給ローラ、107…現像ローラ、109…規制ブレード、111…板バネ部材、112…弾性部材、113…トナー、201…金属ローラ、202…セラミックス被覆層、203…支持体、204…導電性弾性ローラ。
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