JP2008015076A - 現像剤担持体及び現像装置 - Google Patents

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Kazunori Saiki
一紀 齊木
Masayoshi Shimamura
正良 嶋村
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智 大竹
Minoru Ito
稔 伊藤
Takuma Matsuda
拓真 松田
Yasuhisa Akashi
恭尚 明石
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Abstract

【課題】帯電性及び耐磨耗性に優れ、長期に亘って安定したトナーの均一帯電性及び搬送性を有し、高品位の画像を形成することができる現像剤担持体の提供。
【解決手段】基体と、該基体上に被覆層を有する現像剤担持体であって、該被覆層が下記一般式:
Figure 2008015076

(式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子、置換基を有しても良いアルキル基または置換基を有しても良いアリール基を表し、Xはハロゲン原子を表す)で示される化合物と結着樹脂とを反応させて得られる樹脂を含み、該結着樹脂がフェノール樹脂またはポリアミド樹脂であることを特徴とする現像担持体。
【選択図】図1

Description

本発明は現像剤を用いて現像を行う現像装置が具備する現像剤担持体に関し、特に電子写真記録方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置が具備する現像剤担持体、及びこれを用いた現像装置に関するものである。
従来、電子写真法としては多数の方法が知られている。電子写真法は一般的に、光導電性物質を利用し、種々の手段により静電潜像担持体(感光体)上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像を現像剤(トナー)で現像を行って可視像化する。さらに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。
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。
1成分トナーを用いた現像方式としては、例えば次のようなものが知られている。像担持体としての感光ドラム表面に静電潜像を形成し、現像剤担持体としての現像スリーブとトナー粒子との摩擦及び/又は現像スリーブ上のトナー塗布量を規制する現像剤規制部材とトナー粒子との摩擦によりトナー粒子に正または負の電荷を与える。こ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前記感光ドラム表面の静電潜像に飛翔・付着させて現像し、静電潜像をトナー像として顕像化する。また、プリンタ装置はLED、LBPプリンタが最近の市場の主流になっており、技術開発はより高解像度へと向けられている。即ち、従来300、400dpiであったものが600、800、1200dpiとなってきている。従って現像方式もこれにともなってより高精細が要求されてきている。また、複写機に於いても高機能化が進んでおり、そのためデジタル化が促進されている。このデジタル化においては、静電荷像をレーザー光で形成する方法が主である為、やはり高解像度の方向に進んでいる。したがって、複写機においてもプリンタと同様に高解像・高精細の現像方式が要求されてきており、トナー粒径は更に小さい方向へと進みつつある。
現像工程で感光体上に形成されたトナー像は転写工程で転写材に転写されるが、感光体上に残った転写残トナーはクリーニング工程でクリーニングされ、廃トナー容器に回収される。このクリーニング工程については、従来ブレードクリーニング,ファーブラシクリーニング,ローラークリーニング等が用いられていた。装置面からみると、かかるクリーニング装置を具備するために装置が必然的に大きくなり装置のコンパクト化を目指すときの障害になっていた。さらには、エコロジーの観点より、トナーの有効活用と言う意味で廃トナーの少ないシステムが望まれており、転写効率の良いトナーが求められている。
上記転写効率向上のため、さらには製造時の省エネルギー化のため、機械的衝撃力により球形化した磁性トナー、或いは重合法により製造されたトナーが提案されている。この様な球形化したトナーを用いる場合、トナー帯電の調整が難しく、現像剤による工夫が種々行なわれているものの、トナー帯電の不均一性やスリーブ表面への融着の発生など耐久安定性に関わる問題は、完全には解決されていない。
特に、現像スリーブが繰り返し回転を行っていくうちに、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過ぎる。そのために、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、現像スリーブから静電潜像保持体(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発生する。このとき上層のトナーは帯電しにくくなって現像におけるトナー量が低下するため、ライン画像の細りやベタ画像の画像濃度低下の如き問題を生じる。
更にチャージアップにより十分に帯電されないトナー粒子が規制不良となってスリーブ上に流出し、斑点状、波状のムラとなる、いわゆるブロッチ現象も発生する。加えて、画像部(トナー消費部)と非画像部とのトナー層形成状態が変わり、帯電状態が異なってしまう。そのため、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現象、所謂、スリーブゴースト現象が生じ易い。特にこのような現象は、機械的衝撃力により球形化したトナーを用いると顕著に発生しやすい。
従って、現像剤担持体の現像剤への帯電付与性をさらに適正化し、また、現像剤担持体上での現像剤の融着を起こりにくくする必要がある。
この様な現象を解決する方法として、樹脂中に、結晶性グラファイト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基体上に設けられている現像スリーブを用いる方法が提案されている。(例えば、特許文献1及び2参照。)
この方法を用いることにより、チャージアップ現象の防止と帯電の均一性の向上に効果は認められるものの、前記したトナーに対しては十分満足な結果は得られない。
また、樹脂中に、鉄粉に対して正帯電性である第四級アンモニウム塩化合物を含有させることによって(例えば、特許文献3及び特許文献4参照)、またはベンジル酸の金属化合物等を含有させることによって(例えば、特許文献5参照)、球形化処理されたトナーや重合法によって製造されたネガトナーに対しチャージアップなどの過剰な帯電を防ぐ現像スリーブを用いる方法が提案されている。
これら方法を用いることにより、チャージアップ現象の防止と帯電の均一性の向上に効果は認められるものの、現像剤担持体としての耐久性及びトナーに対する帯電安定性と搬送安定性は未だ不十分である。
また、第四級アンモニウム塩化合物をイオン導電剤としてエラストマー及びウレタン樹脂に含有させる方法(例えば、特許文献6及び特許文献7参照。)が記載されているが、いずれも現像剤担持体として用いた場合の耐久性が不十分である。
一方、現像剤担持体の表面被覆層の耐磨耗性を向上させるため、繊維状粒子を該被覆層に含有させる方法(例えば、特許文献8参照)、およびモース硬度6以上の高硬度粒状物を該被覆層に含有させる方法(例えば、特許文献9参照)が記載されているが、現像器構成によっては不十分の場合がある。
特開平02−105181号公報 特開平03−036570号公報 特開2002−311636号公報 特開2005−077870号公報 特開2003−057951号公報 特開2004−258277号公報 特開2005−120158号公報 特開平10−186839号公報 特開2002−189339号公報
しかしながら、前述したこれらの方法では、さらなる高耐久性が求められる現像装置においては、現像剤担持体表面の磨耗により長期に亘って安定した現像性を実現することが困難である。
本発明の目的は、上記問題点を解決した現像剤担持体、及び該現像剤担持体を用いた現像装置を提供することにある。
即ち、本発明の目的は、現像剤担持体の表面に均一な表面形状を有する樹脂被覆層を形成し、長期に亘り繰り返し使用しても、樹脂被覆層が良好な耐久性を有し、表面粗さの変化が抑制されることのできる現像剤担持体、及び該現像剤担持体を用いた現像装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、現像方式及びプロセススピードにかかわらず現像剤による汚染が発生し難く、帯電量分布が均一で、高品位な画像を形成することができる現像剤担持体、及び該現像剤担持体を用いた現像装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明は、基体と、該基体上に被覆層を有する現像剤担持体であって、該被覆層が下記一般式(1):
Figure 2008015076
(式中、R、R、Rはそれぞれ独立して水素原子、置換基を有しても良いアルキル基または置換基を有しても良いアリール基を表し、Xはハロゲン原子を表す)
で示される化合物と結着樹脂とを反応させて得られる樹脂を含み、該結着樹脂がフェノール樹脂或いはポリアミド樹脂であることを特徴とする現像剤担持体である。
また、本発明は、潜像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤と、該潜像担持体に対向する現像領域へ該現像剤を担持搬送するための現像剤担持体とを少なくとも有する現像装置において、
前記現像剤が、結着樹脂を主成分とするトナー粒子及び該トナー粒子に外添混合した複合金属酸化物を少なくとも有しており、
前記現像剤担持体は、請求項1に記載の現像剤担持体であることを特徴とする現像装置である。
本出願によれば、帯電性及び耐磨耗性に優れ、長期に亘って安定したトナーの均一帯電性及び搬送性を有し、従って、濃度低下、カブリ、現像剤担持体表面のトナーによる汚染等を有効に防止し、高品位の画像を形成する現像剤担持体を提供することができる。
また、二成分現像剤を用いた場合にも、長期に亘ってトナーの帯電を良好に制御すると共にスリーブ上のトナー層を安定して形成することができる現像剤担持体を提供することができる。
本発明の現像剤担持体を構成する基体の表面に被覆された被覆層は、少なくとも下記一般式(1)で示される化合物とフェノール樹脂またはポリアミド樹脂とを反応させて得られた結着樹脂を含有する。
Figure 2008015076
(式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子、置換基を有しても良いアルキル基、置換基を有しても良いアリール基、アラルキル基を表し、Xはハロゲン原子を表す。)
上記アルキル基の炭素数は1〜24であることが好ましい。上記アリール基の炭素数は6〜24であることが好ましい。上記アラルキル基の炭素数は7〜24であることが好ましい。アルキル基、アリール基、アラルキル基としては、例えば、以下のものが挙げられる:メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、ベンジル基、2−メタンスルホンアミドエチル基、3−メタンスルホンアミドプロピル基、2−メタンスルホニルエチル基、2−メトキシエチル基、シクロペンチル基、2−アセトアミドエチル基、2−カルボキシエチル基、2−カルバモイルエチル基、3−カルバモイルプロピル基、2,3−ジヒドロキシプロピル基、3,4−ジヒドロキシブチル基、n−ヘキシル基、2−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基、2−カルバモイルアミノエチル基、3−カルバモイルアミノプロピル基、4−カルバモイルアミノブチル基、4−カルバモイルブチル基、2−カルバモイル−1−メチルエチル基、4−ニトロブチル基、フェニル基、ナフチル基、p−メトキシフェニル基。
また、負帯電性現像剤に使用される現像剤担持体の被覆層は、良好な負帯電付与性を有するために、それ自身が高い正帯電性を示す必要がある。したがって、上記一般式(1)で示される化合物において、陰イオンであるXの分子量は小さい方が好ましい。この観点から、Xはハロゲン原子であることが好ましい。
一般式(1)で示される化合物(以下、化合物CAとも称する)としては、具体的には以下のようなものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 2008015076
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Figure 2008015076
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本発明者は、鋭意検討の結果、上記一般式(1)で示される化合物を含有させたフェノール樹脂或いはポリアミド樹脂を現像剤担持体の被覆層に用いることで、耐磨耗性が向上することを見出した。この明確な理由は定かではないが、以下のように推測される。
まず、フェノール樹脂中に上記一般式(1)で示される化合物を含有させた場合を説明する。一般式(1)のグリシジル基とフェノール樹脂のメチロール基が下記式(16)に示すように反応する。
Figure 2008015076
そして式(16)で生成された化合物の水酸基が、下記式(17)に示すようにフェノール樹脂のメチロール基と反応し、フェノール樹脂の架橋反応が行われる。通常のフェノール樹脂のメチロール基同士でも架橋反応が行われる。従って、架橋度がより高度化される。
Figure 2008015076
また、ポリアミド樹脂中に上記一般式(1)の化合物を含有させた場合は、一般式(1)のグリシジル基とポリアミド樹脂のアミド基が下記式(18)に示すように反応する。
Figure 2008015076
そして式(18)で生成された水酸基同士が下記式(19)に示すように反応し、ポリアミド樹脂の架橋反応が行われる。
Figure 2008015076
或いは、式(18)で生成された水酸基と、ポリアミド樹脂のアミド基が下記式(20)に示すように反応し、ポリアミド樹脂の架橋反応が行われる。
このように式(19)および/または式(20)によりポリアミド樹脂が一般式(1)の化合物によって硬度に架橋されるため、現像剤担持体の被覆層の耐久性が向上すると考えられる。
また、このように架橋された樹脂は、樹脂自体が正帯電性に優れている。そのため、上記架橋物を現像剤担持体の被覆層に用いた場合、ネガトナーに対して好適な帯電付与特性を示す。
Figure 2008015076
本発明の現像剤担持体の被覆層を形成するための結着樹脂としては、フェノール樹脂及びポリアミド樹脂が耐久性及び現像剤への摩擦帯電付与性の観点から好ましい。
本発明に用いられるフェノール樹脂としては特に限定は無い。しかし中でもレゾール系のフェノール樹脂が比較的低粘度で被覆層形成用の塗料が作製でき、且つ硬化後の機械強度が大きいので好適に用いられる。
本発明に用いられる「レゾール系フェノール樹脂」とは、フェノールまたはフェノール系化合物とホルムアルデヒドとをアルカリ性触媒の存在で反応させた生成物を加熱して架橋させた樹脂を言う。
このとき用いられるアルカリ性触媒としては、アンモニア;或いは水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化銀、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩;リン酸ナトリウム;ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、N,N−ジn−ブチルアニリン、N,N−ジアミルアニリン、N,N−ジt−アミルアニリン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、n−ブチルジエタノールアミン、ジn−ブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ化合物;ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、2,4−ルチジン、2,6−ルチジン等のピリジン及びその誘導体;キノリン化合物;イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げられる。これ以外にも塩基性を示す物質であれば上記アルカリ性触媒として使用可能である。またこれらアルカリ性触媒は1種類だけでなく複数種類用いてもよい。特にこの中でもアンモニア及び水酸化ナトリウムを好ましく用いることができる。
本発明に用いられるポリアミド樹脂としては、例えば、ナイロン6、66、610、11、12、9、13、Q2ナイロン等、これらを主成分とするナイロンの共重合体等、およびN−アルキル変性ナイロン、N−アルコキシルアルキル変性ナイロン等、のいずれも好適に用いることができる。更にはポリアミド変性フェノール樹脂のようにポリアミドにて変性された各種樹脂、或いは、硬化剤としてポリアミド樹脂を用いたエポキシ樹脂、のようなポリアミド樹脂分を含有している樹脂であれば好適に用いることができる。
結着樹脂のユニバーサル硬度が10N/mm以上であることが好ましい。結着樹脂のユニバーサル硬度が10N/mm以上であれば、本発明の一般式(1)の化合物を添加することで、現像剤担持体の被覆層に用いた場合、より優れた耐磨耗性を得ることができる。
本発明では、一般式(1)で示される化合物の使用量は、被覆層形成用の結着樹脂100.0質量部に対して1.0質量部〜100.0質量部とすることが好ましく、5.0質量部〜50.0質量部とすることがより好ましい。被覆層形成用の結着樹脂100.0質量部に対して1.0質量〜100.0質量部であれば、被覆層の好適な耐磨耗性を得ることができ、且つ現像剤担持体の表面被覆層の結着樹脂中への混合が良好に行われる。
本発明においては、トナーへの帯電付与性の観点から、被覆層中に導電性物質を含有することがより好ましい。
使用し得る導電性物質としては、例えば、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、チャンネルブラックの如きカーボンブラック;酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化モリブデン、チタン酸カリ、酸化アンチモン及び酸化インジウムの如き金属酸化物;アルミニウム、銅、銀、ニッケルの如き金属;金属繊維、炭素繊維の如き無機系充填剤;が挙げられる。被覆層中におけるこれらの導電性物質の添加量は、結着樹脂100質量部に対して100質量部以下の量であることが好ましい。添加量が100質量部以下であれば、被膜強度及びトナーへの適切な帯電付与性が維持される。また、導電性物質の添加量は、結着樹脂100質量部に対して1質量部以上の量であることが好ましい。添加量が1質量部以上であれば、トナーへの好適な帯電付与性が維持でき、ゴースト・ブロッチ・画像濃度低下の無い高品質の画像を得ることが出来る。
本発明においては、上記のような材料で現像剤担持体表面に形成する被覆層の体積抵抗を10Ω・cm以下、更には10−2〜10Ω・cmに調整することが好ましい。被覆層の体積抵抗が10Ω・cm以下であればトナーへの好適な帯電付与性が維持でき、ゴースト・ブロッチ・画像濃度低下の無い高品質の画像を得ることが出来る。本発明では、現像剤担持体表面の被覆層の体積抵抗を上記のような好ましい範囲に調整するために、被覆層用結着樹脂中に上記のような導電性物質を粒子の状態で分散含有させることが好ましい。使用する導電性物質の粒子としては、その体積平均粒径が20.0μm以下のものが好ましく、10.0μm以下のものがより好ましい。また、被覆樹脂と共に分散させて得られる塗工液の粘度を適度な範囲とする観点から、使用する導電性物質の粒子の体積平均粒径は1.0×10−2μm以上であることが好ましい。
更に、本発明の現像担持体において、その表面に設けられている被覆層中に潤滑性物質が分散されていると、より本発明の効果が高められるので好ましい。使用できる潤滑性物質としては、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−セレン化ニオブ、塩化カルシウム−グラファイト、滑石、ステアリン酸亜鉛の如き脂肪酸金属塩、が挙げられる。これらのなかでも特にグラファイトは、導電性樹脂被覆層の導電性を損なわせないので好ましく用いられる。また、これらの潤滑性物質としては、粒子状のものを使用することが好ましく、その体積平均粒径は、好ましくは0.2〜20.0μm程度、より好ましくは0.3〜15.0μmである。
潤滑性物質の添加量は、被覆層用結着樹脂100質量部に対して5〜120質量部、更には10〜100質量部の範囲とした場合に、特に好ましい結果を与える。被覆層用結着樹脂100質量部に対して5〜120質量部であれば、被膜強度及びトナーへの適切な帯電付与性が維持され、且つ長期間に亘って現像装置を使用した場合等において、被覆層表面にトナー汚染が発生することが無い。
本発明における現像剤担持体を構成する被覆層には、前記導電性物質、前記潤滑性物質と共に凹凸付与粒子が被覆層中に分散されていてもよい。
前記凹凸付与粒子は、現像剤担持体の被覆層表面に適度な表面粗度を与えてトナーの搬送性を向上し、トナーと被覆層との接触機会を増やすと共に、被覆層の耐摩耗性を向上する。更に、現像剤層厚規制部材として弾性ブレードを用いたとき、弾性ブレードからトナー粒子に加わる圧力を和らげてトナー融着を発生しにくくする効果がある。
本発明に使用される凹凸付与粒子は、体積平均粒径が1μm〜25μmであることが好ましく、2μm〜20μmであることがより好ましい。凹凸付与粒子の体積平均粒径を1μm以上とすると、樹脂被覆層表面に均一な凹凸が形成され、トナーの搬送性が向上し、被覆層表面にトナーが融着し難くなると共に耐摩耗性が向上する。
凹凸付与粒子の体積平均粒径を25μm以下とすると、被覆層表面の粗さが均一になると共に、粗さが適度なものとなりトナーの帯電が十分に行われ、カブリや濃度薄、掃き寄せ等の画質悪化を防止することができる。更に現像剤層厚規制部材として弾性ブレードを用いた場合、被覆層表面上の突出によりブレード傷が発生したり、突出を起点として現像バイアスのリークが発生することもない。
本発明で使用する凹凸付与粒子の真密度は、3g/cm3以下であることが好ましく、2.7g/cm3以下であることがより好ましく、0.9g/cm3〜2.3g/cm3であることがさらに好ましい。凹凸付与粒子の真密度を3g/cm3以下とすると、樹脂被覆層中での凹凸付与粒子の分散性が向上し、樹脂被覆層表面に均一な粗さを付与することができる。これによりトナーの帯電を均一化することができると共に樹脂被覆層の強度が十分なものとなる。また、凹凸付与粒子の真密度を0.9g/cm3以上とすると、樹脂被覆層中での凹凸付与粒子の分散性が向上する。
本発明で用いられる凹凸付与粒子の形状は、球状であることが好ましい。
本発明で用いられる凹凸付与粒子における球状とは、凹凸付与粒子の投影像における長径/短径の比が1.0〜1.5であることを意味している。本発明においては長径/短径の比が1.0〜1.2の粒子を使用することがより好ましい。凹凸付与粒子の長径/短径の比を1.5以下とすると、樹脂被覆層中への凹凸付与粒子の分散性が向上し、樹脂被覆層の表面粗さの均一化をもたらす。
本発明に用いられる凹凸付与粒子としては、公知のものが使用可能である。例えば、球状の樹脂粒子などの高抵抗な材質からなるものが耐リーク性を向上するため好ましく用いられる。
球状の樹脂粒子としては、例えば、懸濁重合、分散重合法等により得られるものを用いることができる。球状の樹脂粒子は、より少ない添加量で好適な表面粗さを樹脂被覆層に付与することができる。更に、樹脂被覆層の表面形状を均一にしやすい。球状の樹脂粒子の具体例としては、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。また、粉砕法により得られた樹脂粒子に熱的なあるいは物理的な球形化処理を施したものを凹凸付与粒子として用いてもよい。
また、上記球状の樹脂粒子の表面に無機物を付着させたり、固着させて凹凸付与粒子として用いてもよい。この様な無機物としては、SiO2、SrTiO、CeO、CrO、Ai、ZnO、MgO等の酸化物;Si等の窒化物;SiC等の炭化物;CaSO、BaSO、CaCO等の硫酸塩または炭酸塩等の塩類が挙げられる。このような無機物は、カップリング剤により処理して用いても良い。
カップリング剤により処理された無機物は、特に球状粒子と被覆樹脂との密着性を向上させる目的で、あるいは球状粒子に疎水性を与える等の目的で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のそれぞれが1個宛の硅素原子に結合した水酸基を有するジメチルポリシロキサン等が挙げられる。
このように球状の樹脂粒子表面に無機物を付着または固着させた凹凸付与粒子を使用することにより、樹脂被覆層中への分散性、樹脂被覆層表面の均一性、樹脂被覆層の耐汚染性、トナーへの帯電付与性、樹脂被覆層の耐摩耗性等を向上させることができる。
上記材料の被覆層用結着樹脂中への分散には一般的に公知の分散装置、例えば、ペイントシェーカー、サンドミル、アトライター、ダイノミル、パールミル等のビーズを用いた分散機が好ましく用いられる。
本発明の現像剤担持体は、少なくとも、基体及びその上に形成した上記で説明した材料からなる導電性樹脂被覆層から構成される。基体としては、金属円筒管が一般的に使用される。金属円筒管としては、例えば、ステンレススチール又はアルミニウム製の円筒管が好適に用いられる。
本発明においては、上記のような構成材料によって被覆層を形成する場合に、その表面粗度を中心線平均粗さ(以下「Ra」と称す)で表した場合に、Raの値が好ましくは0.30〜3.50μm、より好ましくは0.50〜3.00μmとなるように調整する。Raの値が0.30〜3.50μmであれば、トナーの搬送性が適切に維持され、トナーに対し好適な帯電付与が行われ、その結果、高品質の画像を得ることができる。
被覆層の形成は、次のような方法で行うことができる。まず、基体となる導電性支持体をスプレーガンの移動方向に平行に垂直に立てて、導電性支持体を回転させつつ、導電性支持体とスプレーガンのノズル先端との距離を一定に保つ。そして、スプレーガンを一定速度で上昇させながら上記材料を分散した塗料をエアスプレー法により基体に塗布する。一般にエアスプレー法によれば、塗料を安定して微粒子液滴化させることにより分散の良好な被覆層を得ることができる。これを高温乾燥機にて乾燥硬化させることにより樹脂被覆層を表面に有する現像剤担持体を得ることができる。
次に本発明における現像剤について説明する。
本発明の現像装置に用いられる現像剤には、現像剤担持体上での現像剤の帯電量を均一にするため、複合金属酸化物が混合されていることがより好ましい。これは、トナーに添加された複合金属酸化物がマイクロキャリアとして作用し、帯電量の低いトナー粒子に対しては帯電付与の作用を示すからである。更に、前記の複合金属酸化物は現像剤担持体表面を摺擦する作用が大きく、本発明の現像剤担持体被覆層に汚染したトナーを除去しやすくなり、安定してトナーを均一に帯電する効果が向上する。
このような複合金属酸化物としては、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等が挙げられる。中でもチタン酸ストロンチウム微粉体が、ネガトナーのマイクロキャリアとして好ましい。
本発明の現像装置に用いられる現像剤に含有させる上記したような複合金属酸化物粉体としては、例えば、燒結法によって生成し、機械粉砕した後、風力分級したものを用いればよい。これら複合金属酸化物の重量平均粒径はクリーニング性、帯電付与性、コピー画質の観点から、0.4〜5.5μmのものが好ましい。
また、これらの複合金属酸化物粉体の含有量は、トナーの帯電性及び感光ドラム表面の研磨性の観点から、トナー粒子100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.1〜7.0質量部程度が好ましい。
さらに現像剤の流動性を向上させるために無機微粉体等のような流動性向上剤を外添して用いることができる。このような流動性向上剤としては、例えばフッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末の如きフッ素系樹脂粉末;湿式製法シリカ、乾式製法シリカの如き微粉末シリカ、微粉末酸化チタン及び微粉末アルミナ、ならびにこれらにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等により表面処理を施した処理シリカ、処理酸化チタン、処理アルミナ等が挙げられる。
流動性向上剤は、BET法で測定した窒素吸着による比表面積が30m/g以上であることが好ましく、50m/g以上であることがより好ましい。流動性向上剤は、流動性向上剤の種類によって異なるが、例えば現像剤100質量部に対して0.01〜8質量部を配合することが好ましく、0.1〜4質量部を配合することがより好ましい。
本発明の現像装置に用いられる現像剤には、本発明の効果を阻害しない範囲で、その帯電性を安定化させるために、荷電制御剤を用いることができる。
荷電制御剤としては、現像剤を負帯電性に制御するものと、正帯電性に制御するものとが知られており、現像剤の種類や用途に応じて種々のものの中から選ばれる一種又は二種以上を用いることができる。
現像剤を負帯電性に制御するものとしては、例えば有機金属錯体、キレート化合物が挙げられる。その具体例としては、モノアゾ金属錯体;アセチルアセトン金属錯体;芳香族ヒドロキシカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸の金属錯体又は金属塩が挙げられる。その他にも、現像剤を負帯電性に制御するものとしては、例えば、芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩や無水物、ならびにエステル類やビスフェノール等のフェノール誘導体等が挙げられる。
現像剤を正帯電性に制御するものとしては、例えば、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−ナフトスルホン酸塩、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;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リン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、フェリシアン酸、フェロシアン化合物等);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等が挙げられる。本発明ではこれらの一種又は二種以上を組み合わせて用いることができる。磁性現像剤を正帯電性に制御するものとしては、これらの中でもニグロシン系化合物、四級アンモニウム塩等の荷電制御剤が特に好ましく用いられる。
本発明の現像装置に用いられる現像剤を構成するトナー粒子は、より良好な帯電制御の点で含イオウ樹脂を含有することが好ましい。さらには含イオウ樹脂は、スルホン酸基含有モノマーを構成成分としていることがより好ましい。
含イオウ樹脂は、より好ましくはスルホン酸基含有アクリルアミドモノマーを構成成分とする含イオウ重合体又は共重合体である。
スルホン酸基含有アクリルアミドモノマーとしては、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−ブタンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−ヘキサンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−オクタンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−ドデカンスルホン酸、2−アクリルアミド−n−テトラデカンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−フェニルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2,2,4−トリメチルペンタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルフェニルエタンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−(4−クロロフェニル)プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−カルボキシメチルプロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−(2−ピリジル)プロパンスルホン酸、2−アクリルアミド−1−メチルプロパンスルホン酸、3−アクリルアミド−3−メチルブタンスルホン酸、2−メタクリルアミド−n−デカンスルホン酸、2−メタクリルアミド−n−テトラデカンスルホン酸等が挙げられる。好ましくは2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸が挙げられる。
本発明の現像装置に用いられるトナーに用いられる含イオウ樹脂は、上記のスルホン酸基含有アクリルアミドモノマーと、スチレン系モノマー及びアクリル系モノマーの少なくともいずれか一方とを構成成分とする共重合体であることが、帯電性及び分子量調整の点で好ましい。スチレン系モノマー及びアクリル系モノマーとしては、上述のスチレン−アクリル系樹脂を生成するためのモノマーの中から適宜選択される。好ましくはスチレンとアクリル酸エステル又はメタアクリル酸エステルとの組み合わせが挙げられる。
含イオウ樹脂の合成方法としては、特に制限はなく、溶液重合、懸濁重合、塊状重合等いずれの方法も使用可能であるが、低級アルコールを含む有機溶剤中で重合させる溶液重合が好ましい。含イオウ樹脂を合成する際に使用される重合開始剤としては、上述のスチレン−アクリル系樹脂を生成する際に使用される重合開始剤の中から適宜選択される。好ましくは過酸化物系の重合開始剤が使用される。
本発明に用いられる含イオウ樹脂は、帯電制御に有効な成分である含イオウ成分をトナー粒子表面に適度に存在させるために、低分子量成分中に含イオウモノマー単位を多く含有していることが好ましい。このような含イオウモノマーを構成成分として使用すると、前述した溶液重合を採用した場合に、含イオウモノマーの低級アルコールに対する溶解性が比較的高められ、重合溶媒や他の重合性組成物や重合条件を適宜調整することで、トナー粒子表面付近に含イオウ成分を適度に存在させることが可能となる。
本発明の現像装置に用いられるトナーにおいて含イオウ樹脂は、帯電制御及び環境安定性の観点から、結着樹脂100質量部に対して好ましくは0.01乃至20質量部、より好ましくは0.5乃至5質量部、更に好ましくは0.7乃至2質量部含有される。
本発明における現像剤で使用される結着樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂成分とスチレン−アクリル系樹脂成分を含むハイブリッド樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられるが、特に限定されず従来公知の樹脂を用いることができる。
本発明の現像装置に用いられる現像剤には、定着性向上のためにワックスを添加することができる。このワックスとして、例えば、次のようなものを挙げることができる:ポリオレフィンワックス、ポリエチレンワックス、マイクロクリスタリンワックス、カルナバワックス、フィッシャートロプシュワックス、パラフィンワックス、高級アルコール系ワックス、エステルワックス等、及びこれらの酸化物やグラフト変性物。
好ましく用いられるワックスとしては、オレフィンを高圧化でラジカル重合して得られるポリオレフィンワックス;高分子量ポリオレフィン重合時に得られる低分子量副生成物を精製して得られるポリオレフィンワックス;低圧下でチーグラー触媒、メタロセン触媒等の触媒を用いて重合して得られるポリオレフィンワックス;放射線、電磁波、光等を利用して重合して得られるポリオレフィンワックス;高分子量ポリオレフィンを熱分解して得られる低分子量ポリオレフィンワックス;パラフィンワックス;マイクロクリスタリンワックス;フィッシャートロプシュワックス;ジントール法、ヒドロコール法、アーゲ法等により合成される合成炭化水素ワックス;炭素数1個の化合物をモノマーとする合成ワックス;水酸基、カルボキシル基などの官能基を有する炭化水素系ワックス;炭化水素系ワックスと官能基を有する炭化水素系ワックスとの混合物などがある。
また、これらのワックスを、プレス発汗法、溶剤法、再結晶法、真空蒸留法、超臨界ガス抽出法、融液晶析法等を用いて分子量分布をシャープにしたものや低分子量固形脂肪酸、低分子量固形アルコール、低分子量固形化合物、その他の不純物を除去したものが好ましく用いられる。
特に好ましく用いられるワックスは、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、メタロセン触媒を用いて合成されたポリエチレン、ポリエチレン重合時に得られる低分子量副生物の蒸留生成物等である。
本発明の現像装置に用いられる現像剤においては、これらのワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して0.1〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。
また、本発明の現像装置に用いられる現像剤を、磁性現像剤とする場合、磁性材料としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライト等の酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む酸化鉄;Fe、Co、Niのような金属、あるいは、これらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Se、Ti、W、Vのような金属との合金、およびこれらの混合物等を用いることができる。
磁性体としては、従来、四三酸化鉄(Fe3O4)、三二酸化鉄(γ−Fe2O3)、酸化鉄亜鉛(ZnFe2O4)、酸化鉄イットリウム(Y3Fe5O12)、酸化鉄カドミニウム(CdFe2O4)、酸化鉄ガドリニウム(Gd3Fe5O12)、酸化鉄銅(CuFe2O4)、酸化鉄鉛(PbFe12O19)、酸化鉄ニッケル(NiFe2O4)、酸化鉄ネオジム(NdFe2O3)、酸化鉄バリウム(BaFe12O19)、酸化鉄マグネシウム(MgFe2O4)、酸化鉄マンガン(MnFe2O4)、酸化鉄ランタン(LaFeO3)、鉄粉(Fe)、コバルト粉(Co)、ニッケル粉(Ni)等が知られているが、本発明においては上述した磁性体の一種又は二種以上を任意に選択して使用することが可能である。
これらの磁性体は、平均粒径が0.1〜2μm程度で、795.8kA/m(10kエルステッド)印加での磁気特性は、抗磁力(Hc)が1.5kA/m〜12kA/m、飽和磁化(σs)が50〜200Am/kg(好ましくは50〜100Am/kg)、残留磁化(σr)が2〜20Am/kgであることが好ましい。磁性体の磁気特性は、25℃、外部磁場769kA/mの条件下において振動型磁力計、例えばVSM P−1−10(東英工業社製;商品名)を用いて測定することができる。
本発明において、前記磁性体は着色剤としても機能させることができる。着色剤としての観点では、前記磁性体は磁性酸化鉄であることが好ましい。このような磁性酸化鉄としては、例えば、四三酸化鉄やγ−三二酸化鉄の微粉末が挙げられる。またこの磁性酸化鉄は、結着樹脂100質量部に対して20〜150質量部含まれることが、流動性を維持しつつ磁性現像剤の飛散を防止し、良好な磁性を示し、かつ十分な着色力を発現する上で好ましい。
なお本発明において、前記磁性体は、磁性現像剤の所期の物性や磁性現像剤の製造条件等に応じて、シランカップリング剤やシリコーンオイル等の適切な表面疎水化処理剤を用いて適切に表面疎水化処理されたものであっても良い。
本発明の現像装置に用いられる現像剤は、その製造方法については特に限定されないが、例えば次の方法によって製造することが出来る。前述した結着樹脂及び着色剤、磁性現像剤とする場合には磁性体、必要に応じてさらに添加される他の添加剤を、ヘンシェルミキサー、ボールミルの如き混合機により十分混合し、ニーダー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いて溶融、捏和及び練肉して樹脂類を互いに相溶させる。得られた溶融混練物を冷却固化し、その後、固化物を粉砕し、粉砕物を分級することにより現像剤粒子を得、この現像剤粒子と流動性向上剤等の外添剤をヘンシェルミキサーの如き混合機により必要に応じて十分混合することにより得ることができる。または重合法により製造することもできる。
また、本発明の現像装置に用いられる現像剤を、キャリアを用いた2成分現像剤とする場合、キャリアとしては、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、クロム、カルシウム、マグネシウム、希土類等の金属及びそれらの合金又は酸化物及び磁性フェライト等の磁性キャリアが使用出来る。
また、キャリアとして、結着樹脂中に磁性体微粒子を分散させてなる磁性体分散型キャリアを使用することも可能である。
また、上記磁性キャリアの表面を樹脂等で被覆した樹脂コートキャリアも好適に用いることができる。樹脂コートキャリアの製造方法としては、従来公知の方法を採用することができ特に限定されないが、例えば、磁性キャリアを浮遊流動させながら樹脂溶液をスプレーし、キャリア表面にコート膜を形成させる方法、スプレードライ法、樹脂等の被覆材を溶剤中に溶解又は懸濁させて磁性キャリアと混合し、剪断応力を加えながら溶剤を徐々に揮発させる方法、単に粉体と磁性キャリアを混合する方法等が挙げられる。
磁性キャリアの被覆材料としては、トナー融着等の磁性キャリアのスペント化を防ぐ為に有用と考えられる表面エネルギーの小さい樹脂、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられ、その他にもポリエステル樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、アミノアクリレート樹脂等が例示され、これらは単独又は組み合わせて用いられる。
また、磁性キャリアに対する接着性を高めるために、種々の添加物を併用し被膜の強靭性を高めることが好ましい。特にシリコーン樹脂を被覆する際は、使用する被覆樹脂希釈溶剤中に水を添加する事で、得られる被覆キャリアの耐久性及び帯電特性が更に改良される。これは、硬化型シリコーン樹脂の架橋点及びシランカップリング剤の加水分解が促進され、硬化反応がより進行する事、及び短時間ではあるがシリコーン樹脂の表面エネルギーが増加し、磁性キャリアとの密着性が向上することによるものである。
被膜樹脂の磁性キャリアに対する塗布量は、磁性キャリア100質量部あたり樹脂固形分が0.05〜10質量部であることが、トナーへの帯電付与性や耐久性の面で好ましく、0.1〜5質量部であることがより好ましい。
また、磁性キャリアの重量平均粒径は、25〜80μmであることがトナーの帯電性の点で好ましく、30〜65μmであることがより好ましい。
また、トナーとキャリアとの混合比率は、現像剤中のトナー濃度として2〜15質量%が現像性の点で好ましく、4〜13質量%がより好ましい。
次に図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に用いられる一般式(1)で示される化合物4(図示せず)を結着樹脂3中に分散した表面樹脂被覆層2が基体上に形成された現像剤担持体の断面の模式図である。5は樹脂被覆層に導電性を与えるために添加された導電性微粉末である。6はスリーブヘのトナー付着防止等の目的で添加された固体潤滑剤である。図1(b)中の7は、弾性ブレードからトナー粒子に加わる圧力を和らげるために添加された凹凸付与粒子である。
次に、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置について例を挙げて説明する。図3は、本発明の現像剤担持体を有する現像装置の一実施形態の模式断面図を示す。図3において、公知のプロセスにより形成された静電潜像を保持する静電潜像保持体、例えば、電子写真感光ドラム501は、矢印B方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ508は、現像剤容器としてのホッパー503によって供給された磁性トナーを有する一成分系の現像剤504を担持して、矢印A方向に回転する。そして、現像スリーブ508と感光ドラム501とが対向している現像領域Dに現像剤504を搬送する。図3に示すように、現像スリーブ508内には、現像剤504を現像スリーブ508上に磁気的に引き付け且つ保持するために、磁石が内接されているマグネットローラー505が配置されている。
本発明の現像装置で用いられる現像スリーブ508は、基体としての金属円筒管506上に被覆された導電性樹脂被覆層507を有する。ホッパー503中には、現像剤504を攪拌するための攪拌翼510が設けられている。513は、現像スリーブ508とマグネットローラー505とが非接触状態にあることを示す間隙である。現像剤504は、現像剤を構成する磁性トナー相互間及び現像スリーブ508上の導電性樹脂被覆層507との摩擦により、感光ドラム501上の静電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504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502が設けられている。磁性規制ブレード502は、現像スリーブ508の表面から約50〜500μmのギャップ幅を持って現像スリーブ508に臨むように、ホッパー503から垂下されている。マグネットローラー505の磁極N1からの磁力線が磁性規制ブレード502に集中することにより、現像スリーブ508上に現像剤504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502に代えて非磁性ブレードを使用することもできる。
このようにして、現像スリーブ508上に形成される現像剤504の薄層の厚みは、現像領域Dにおける現像スリーブ508と感光ドラム501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。本発明の現像剤担持体は、以上のような現像剤の薄層により静電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。ただし、現像領域Dにおいて、現像剤層の厚みが現像スリーブ508と感光ドラム501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。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。
上記現像スリーブ508に担持された磁性トナーを有する一成分系現像剤504を飛翔させるため、上記現像スリーブ508には、バイアス手段としての現像バイアス電源509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、静電潜像の画像部(現像剤504が付着して可視化される領域)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508に印加するのが好ましい。
現像された画像の濃度を高め、或いは階調性を向上するためには、現像スリーブ508に、図2に示したような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508に印加するのが好ましい。高電位部と低電位部を有する静電潜像の高電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、正規現像の場合には、静電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静電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、静電潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用する。ここで、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504は少なくとも現像スリーブ508との摩擦により帯電する。
図4は、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置の他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図5は、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置の更に他の実施形態の構成を模式的に示す断面図である。図4及び図5に示した現像装置では、現像スリーブ508上の現像剤504の層厚を規制する現像剤層厚規制部材として、弾性規制ブレード511を使用している。弾性規制ブレード511は、例えば、ウレタンゴム、シリコーンゴムの如きゴム弾性を有する材料、或いはリン青銅、ステンレス鋼の如き金属弾性を有する材料の弾性板からなる。この弾性規制ブレード511を、図4の現像装置では現像スリーブ508の回転方向と逆方向の向きで圧接させており、図5の現像装置ではこの弾性規制ブレード511を現像スリーブ508の回転方向と順方向の向きで圧接させているのが特徴である。これらの現像装置では、現像スリーブ508に対して、現像剤層を介して現像剤層厚規制部材を弾性的に圧接することによって、現像スリーブ上に現像剤の薄層を形成する。すなわち、現像スリーブ508上に、上記した図3で示す場合よりも更に薄い現像剤層を形成することができる。
図4は、トナー504として非磁性一成分現像剤を用いる場合の現像装置を表わす模式図である。この場合において、トナーは非磁性であるため、現像スリーブ内の磁石は存在せず、スリーブとしては、中実の金属棒514が用いられている。非磁性トナーは層厚規制ブレード511、或いはスリーブコート層517との摩擦により摩擦帯電され、現像スリーブ508の表面上に担持されて搬送される。
図5においては、剥ぎ取り部材512が設置されている。剥ぎ取り部材512としては樹脂、ゴム、スポンジ等のローラー部材や更に、ベルト部材、及びブラシ部材等が用いられる。図5においてローラー状の剥ぎ取り部材512は、現像スリーブ508とは反対方向に回転され、感光体501に現像移行されなかった現像剤を剥ぎ取り部材512により一旦スリーブ表面から剥ぎ取ることにより、スリーブ上の不動トナーの発生を防いだり、現像剤の帯電を均一化する働きを有する。また、図5に示した例では、現像スリーブ508に、金属の円筒管が用いられている。
図4及び図5の現像装置の他の基本的構成は、図3に示した現像装置と同じであり、同符号のものは、基本的には同一の部材を示す。図6及び図7は、磁性トナーを用いる現像装置において、弾性規制部材が備わった構成を示す模式断面図である。図3〜7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(ホッパー503)の形状、攪拌翼510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。
次に、本発明の現像剤担持体が組み込まれる二成分現像装置について例を挙げて説明する。図8において、現像容器225の現像室245内に、矢印B方向に回転される静電潜像保持体224に対向して現像剤担持体としての非磁性現像スリーブ(現像剤担持体)221を備えている。本発明においては、非磁性現像スリーブ221には、樹脂被覆層(不図示)が設けられている。この現像スリーブ221内に、磁界発生手段としての磁性ローラー222が不動に配置されており、磁性ローラー222は、略頂部の位置から矢印Aの回転方向に順にS1、N1、S2、N2、N3の磁極が配列されている。
現像室245内には、トナー240と磁性キャリア243とを混合した二成分現像剤241が収容されている。この二成分現像剤241は、現像室245の一端で上端開放の隔壁248の不図示の一方の開口を通って現像容器225の攪拌室242内に送られる。そこでは、トナー室247から攪拌室242内に供給されたトナー240が補給され、攪拌室242内の第1現像剤攪拌・搬送手段250によって混合されながら、攪拌室242の他端に搬送される。攪拌室242の他端に搬送された二成分現像剤241は、隔壁248の不図示の他方の開口を通って現像室245内に戻される。そこで、現像室245内の第2現像剤攪拌・搬送手段251と、現像室245内上部で第2現像剤攪拌・搬送手段251による搬送方向と逆方向に現像剤を搬送する第3現像剤攪拌・搬送手段252により、攪拌・搬送されながら現像スリーブ221に搬送される。
現像スリーブ221に供給された二成分現像剤241は、上記の磁性ローラー222の磁力の作用により磁気的に拘束され、現像スリーブ221上に担持される。その後、現像スリーブ221の略頂部上に設けた現像剤規制部材ブレード223での規制によって現像スリーブ221上で二成分現像剤241の薄層に形成される。そして、現像スリーブ221の矢印A方向への回転に伴い、潜像保持体224と対向した現像部Cへと搬送され、そこで潜像保持体224上の静電潜像の現像に供される。現像に消費されなかった残余の二成分現像剤241は、現像スリーブ221の回転により現像容器225内に回収される。現像容器225内では同極のN2、N3間での反発磁界により現像スリーブ221上に磁気的に拘束されている現像残りの残余の二成分現像剤241を剥ぎ取るようになっている。
上記の磁極N2により二成分現像剤241が磁力線に沿って穂立ちしたときのトナー飛散を防止するために、現像容器225の下部には弾性シール部材231がその一端を二成分現像剤241に接触するようにして固定されている。図8はあくまでも模式的な例であり、容器の形状、攪拌部材の有無、磁極の配置等に様々な形態があることは言うまでもない。
上述の感光ドラムの如き静電潜像保持体や現像装置、クリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものを装置ユニットとして一体に支持してプロセスカートリッジを構成し、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。例えば、帯電手段及び現像装置を感光ドラムとともに一体に支持してプロセスカートリッジを形成し、装置本体に着脱自在の単一ユニットとし、装置本体に設けられたレール等の案内手段を用いて着脱自在の構成にしてもよい。このとき、上記のプロセスカートリッジのほうにクリーニング手段を組み込んでもよい。
図9は、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置を有するプロセスカートリッジの一例を示している。図9では、現像装置81、ドラム状の静電潜像保持体(感光ドラム)83、クリーナー94、一次帯電器(帯電ローラー)91を一体に支持したプロセスカートリッジ99が例示される。現像装置81には、少なくとも現像スリーブ86及び弾性ブレード88が設けられており、その現像容器82内にトナー93が収納されている。該プロセスカートリッジにおいては、現像装置81のトナー93がなくなった時に新たなカートリッジと交換される。なお、図9では、上記プロセスカートリッジが画像形成装置に設置された状態を示している。図9において、一次帯電手段としては、接触帯電手段として帯電ローラー91を用いているが、帯電ブレード、帯電ブラシの如き接触帯電手段でもよく、更に、非接触のコロナ帯電手段でもよい。しかしながら、帯電によるオゾンの発生が少ない点で、接触帯電手段を用いる方が好ましい。また、転写手段としては、転写ローラー84を用いている。転写手段としては、転写ブレードの如き接触帯電手段でもよく、更に、非接触のコロナ帯電手段でもよい。しかしながら、こちらも転写によるオゾンの発生が少ない点で、接触帯電手段を用いる方が好ましい。感光ドラム83上への潜像形成にはレーザー光85が用いられ、感光ドラム83の除電には除電手段90が使用される。そして、感光ドラム83上に形成されたトナー像は、転写ローラー84によって紙等の被転写体Pに転写され、定着手段97により定着される。
[実施例]
以下に本発明に関わる物性の測定方法について述べる。
(i)現像剤担持体表面の中心線平均粗さ(Ra)の測定方法
JIS B0601(2001)の表面粗さに基づき、小坂研究所製表面粗度計SE−3500(商品名)にて、9点(軸方向に等間隔で取った3点の各点について周方向に3点)について各々測定し、その平均値をとる。測定条件は、カットオフ0.8mm、測定距離4.0mm、送り速度0.5mm/secである。
(ii)被覆層の体積抵抗の測定
100μmの厚さのポリエチレンテレフタレート(PET)シート上に、7μm〜20μmの被覆層を形成し、抵抗率計ロレスタAP(商品名、三菱化学社製)にて4端子プローブを用いて体積抵抗値を測定する。測定環境は、温度20〜25℃、湿度50〜60%RHである。
(iii)結着樹脂のユニバーサル硬度測定方法
厚さ1.5mmのガラス板上に、結着樹脂の層を20μm〜25μmの厚さで形成する。フィッシャースコープH100(ドイツ・フィッシャー社製硬度計)を用い、形状が四角錐で対面角度が136°に規定されているダイヤモンド圧子を使用し、試験荷重20mN、最大押し込み深さ1μmの条件で測定した。
<現像剤担持体製造例A−1>
フェノール樹脂(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ社製)のユニバーサル硬度を測定したところ、384N/mmであった。
・カーボンブラック 20質量部
(商品名:#3230B、三菱化学社製)
・グラファイト 80質量部
(商品名:CSP、日本黒鉛社製)
・フェノール樹脂 300質量部
(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ社製)
・式(2)で示される化合物 60質量部
(商品名:カチオマスターG、四日市合成社製)
・メタノール 245質量部
上記材料に直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として加え、サンドミルにて分散し、更にメタノールで分散液の固形分を35質量%に希釈して塗工液を得た。
前記塗工液を用いて、スプレー法により、外径24.5mmのアルミニウム製の円筒管上に樹脂被覆層を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して樹脂被覆層を硬化させ、現像剤担持体A−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例A−2>
フェノール樹脂(商品名:レヂトップPL−4804、群栄化学社製)のユニバーサル硬度を測定したところ、352N/mmであった。
現像剤担持体製造例A−1において、フェノール樹脂をレヂトップPL−4804に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて、現像剤担持体A−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例A−3>
ポリアミド樹脂(商品名:エルバマイド8023、デュポン社製)のユニバーサル硬度を測定したところ、185N/mmであった。
現像剤担持体製造例A−1において、フェノール樹脂をポリアミド樹脂(商品名:エルバマイド8023、デュポン社製)200質量部に、式(2)で示される化合物を40質量部に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて、現像剤担持体A−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例A−4>
ポリアミド樹脂(商品名:プラタボンドM1178、アトフィナ・ジャパン社製)のユニバーサル硬度を測定したところ、177N/mmであった。
現像剤担持体製造例A−3において、ポリアミド樹脂をプラタボンドM1178に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−3と同様の操作にて、現像剤担持体A−4を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例A−5>
ポリアミド樹脂(商品名:アミランCM4000、東レ社製)のユニバーサル硬度を測定したところ、168N/mmであった。
現像剤担持体製造例A−3において、ポリアミド樹脂をアミランCM4000に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−3と同様の操作にて、現像剤担持体A−5を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例a−1>
・カーボンブラック 20質量部
(商品名:#3230B、三菱化学社製)
・グラファイト 80質量部
(商品名:CSP、日本黒鉛社製)
・フェノール樹脂 350質量部
(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ社製)
・メタノール 217質量部
上記材料を現像剤担持体製造例A−1と同様の操作で分散した塗工液を調製し、さらに現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にてスリーブ上にスプレー塗工を行い、現像剤担持体a−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例a−2>
現像剤担持体製造例a−1において、フェノール樹脂をポリアミド樹脂(商品名:エルバマイド8023、デュポン社製)250質量部に替えたこと以外は現像剤担持体製造例a−1と同様の操作にて、現像剤担持体a−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例a−3>
現像剤担持体製造例A−1において、式(2)で示される化合物を、下記式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて、現像剤担持体a−3を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
Figure 2008015076
<現像剤担持体製造例a−4>
現像剤担持体製造例A−3において、式(2)で示される化合物を、式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−3と同様の操作にて、現像剤担持体a−4を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
<現像剤担持体製造例a−5>
ウレタン樹脂(商品名:ニッポランN5033、日本ポリウレタン社製)3質量部及びポリイソシアネート架橋剤(商品名:コロネートL、日本ポリウレタン社製)1質量部の混合物のユニバーサル硬度を測定したところ、2N/mmであった。
現像剤担持体製造例A−1において、フェノール樹脂をニッポランN5033の225重量部及びコロネートLの75重量部に、メタノールをトルエンに替えたこと以外は現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて、現像剤担持体a−5を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Aに示す。
Figure 2008015076
<現像剤担持体製造例B−1>
オートクレーブにエピクロルヒドリン11.62mol及びメチルエチル−n−ブチルアミン塩酸塩0.14molを仕込み、室温で60分攪拌後、0.4MPaまで減圧し、メチルエチル−n−ブチルアミン2.10molを30〜35℃で約2時間かけて供給した後、同じ温度で5時間熟成し、水150gを加えて1時間攪拌した。
得られた反応粗液を分液ロートに移し、静置分離によって上層液を分離回収し、得られた上層液を四つ口フラスコに移し、単蒸留によって固形分80%の式(11)で示される物質を得た。
・カーボンブラック 20質量部
(商品名:#3230B、三菱化学社製)
・グラファイト 80質量部
(商品名:CP、日本黒鉛社製)
・フェノール樹脂 200質量部
(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ社製)
・式(11)で示される化合物 20質量部
・フェノール樹脂粒子 50質量部
(ベルパールR−800(鐘紡社製)の粒度を、風力分級機によって体積平均粒径6.3μmに調整した生成物)
・メタノール 232質量部
上記材料を現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて分散した塗工液を得た。
前記塗工液を用いて、スプレー法により、外径20.0mmのアルミニウム製の円筒管上に樹脂被覆層を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して樹脂被覆層を硬化させ、現像剤担持体B−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例B−2>
現像剤担持体製造例B−1において、フェノール樹脂を群栄化学社製商品名レヂトップPL−4804に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−1と同様の操作にて、現像剤担持体B−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例B−3>
現像剤担持体製造例B−1において、フェノール樹脂をポリアミド樹脂(商品名:エルバマイド8023、デュポン社製)150質量部に、式(11)で示される化合物を15質量部に、フェノール樹脂粒子を30質量部に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−1と同様の操作にて、現像剤担持体B−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例B−4>
現像剤担持体製造例B−3において、ポリアミド樹脂をアトフィナ・ジャパン社製商品名プラタボンドM1178に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−3と同様の操作にて、現像剤担持体B−4を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例B−5>
現像剤担持体製造例B−3において、ポリアミド樹脂を東レ社製商品名アミランCM4000に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−3と同様の操作にて、現像剤担持体B−5を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例b−1>
現像剤担持体製造例B−1において、式(11)で示される化合物を、式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−1と同様の操作にて、現像剤担持体b−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
<現像剤担持体製造例b−2>
現像剤担持体製造例B−3において、式(11)で示される化合物を、式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例B−3と同様の操作にて、現像剤担持体b−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Bに示す。
Figure 2008015076
<現像剤担持体製造例C−1>
現像剤担持体製造例B−1において、メチルエチル−n−ブチルアミン塩酸塩をジメチルベンジルアミン塩酸塩に、メチルエチル−n−ブチルアミンをジメチルベンジルアミンに代えたこと以外は同様の操作で、固形分80%の式(15)で示される物質を得た。
・カーボンブラック 20質量部
(商品名:#3230B、三菱化学社製)
・グラファイト 80質量部
(商品名:UF−G5、昭和電工社製)
・フェノール樹脂 350質量部
(商品名:プライオーフェンJ−325、大日本インキ社製)
・式(15)で示される化合物 140質量部
・フェノール樹脂粒子 30質量部
(ベルパールR−800(鐘紡社製)の粒度を風力分級機によって体積平均粒径8.1μmに調整した生成物)
・メタノール 352質量部
上記材料を現像剤担持体製造例A−1と同様の操作にて分散した塗工液を得た。
前記塗工液を用いて、スプレー法により、外径16.0mmのアルミニウム製の円筒管上に樹脂被覆層を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して樹脂被覆層を硬化させ、現像剤担持体C−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例C−2>
現像剤担持体製造例C−1において、フェノール樹脂を群栄化学社製商品名レヂトップPL−4804に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−1と同様の操作にて、現像剤担持体C−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例C−3>
現像剤担持体製造例C−1において、フェノール樹脂をポリアミド樹脂(商品名:エルバマイド8023、デュポン社製)250質量部に、式(15)で示される化合物を100質量部に、フェノール樹脂粒子を20質量部に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−1と同様の操作にて、現像剤担持体C−3を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例C−4>
現像剤担持体製造例C−3において、ポリアミド樹脂をアトフィナ・ジャパン社製商品名プラタボンドM1178に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−3と同様の操作にて、現像剤担持体C−4を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例C−5>
現像剤担持体製造例C−3において、ポリアミド樹脂を東レ社製商品名アミランCM4000に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−3と同様の操作にて、現像剤担持体C−5を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例c−1>
現像剤担持体製造例C−1において、式(15)で示される化合物を、式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−1と同様の操作にて、現像剤担持体c−1を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
<現像剤担持体製造例c−2>
現像剤担持体製造例C−3において、式(15)で示される化合物を、式(21)で示される化合物(商品名:TMAC−100、ライオン・アクゾ社製)に替えたこと以外は現像剤担持体製造例C−3と同様の操作にて、現像剤担持体c−2を作製した。この現像剤担持体の樹脂被覆層の処方と物性を表1Cに示す。
Figure 2008015076
[現像剤製造例α−1〜α−2]
・ポリエステル樹脂 100質量部
(ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、テレフタル酸、コハク酸誘導体及びトリメリット酸の縮重合体、ガラス転移温度:60℃、軟化点:140℃、酸価:18mgKOH/g)
・磁性酸化鉄 90質量部
(平均粒径:0.18μm、Hc:9.6kA/m、σs:81Am/kg、σr:13Am/kg)
・荷電制御剤 3質量部
(3,5−ジ−tertブチルサリチル酸2モルとアルミニウム原子からなる有機アルミニウム化合物)
・ポリエチレンワックス(融点105℃) 5質量部
上記混合物を、130℃に加熱された二軸エクストルーダーで溶融混練し、溶融混練した混合物を冷却し、冷却した混合物をハンマーミルで粗粉砕した。この粗粉砕物をターボミル(ターボ工業社製)で微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級機で分級し、重量平均径7.7μmの磁性トナーを得た。
このトナー100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET200m/g)1.0質量部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて乾式混合して、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、現像剤α−1を得た。
また、上記トナー100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET200m/g)1.0質量部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径1.8μm)5.0質量部を同様に乾式混合して、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、現像剤α−2を得た。
[現像剤製造例α−3]
・メチルエチルケトン 60質量部
・イソプロピルアルコール 140質量部
・水 100質量部
・スチレン 468質量部
・2−エチルヘキシルアクリレート 96質量部
・2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸 48質量部
・ラウロイルパーオキサイド 3質量部
上記原料をフラスコに仕込み、撹拌装置、温度測定装置、窒素導入装置を前記フラスコに装着して、窒素雰囲気下80℃で溶液重合させた。この後、温度を120℃に上げ、脱溶媒し、減圧乾燥、粉砕して重量平均分子量27,000、ガラス転移温度72℃の含イオウ樹脂1を得た。
現像剤製造例α−1において、荷電制御剤を含イオウ樹脂1に代えたこと以外は同様の操作にて、重量平均径7.8μmの磁性トナーを得た。
得られたトナー100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET200m/g)1.0質量部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径1.8μm)5.0質量部を同様に乾式混合して、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、現像剤α−3を得た。
[現像剤製造例β−1]
・スチレン−アクリル樹脂 100質量部
(スチレン、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリル酸;ガラス転移温度:63℃、軟化点:125℃)
・磁性酸化鉄
(平均粒子径:0.20μm、Hc:9.2kA/m、σs:82Am/kg、σr:11.5Am2/kg) 90質量部
・荷電制御剤 3質量部
(モノアゾ染料の鉄錯体)
・パラフィンワックス(融点95℃) 3質量部
上記材料を現像剤製造例α−1と同様の操作にて、重量平均径6.9μmの磁性トナーを得た。
得られたトナー100質量部に、疎水性乾式シリカ(BET250m/g)1.5質量部、チタン酸ストロンチウム(平均粒径1.5μm)3.0質量部を同様に乾式混合して、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、現像剤製造例β−1を得た。
[現像剤製造例γ−1]
ポリオキシプロピレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン3.65mol、イソフタル酸6.21mol、無水トリメット酸0.14molを測りとった。これら酸・アルコール100質量部及び2エチルヘキサン酸スズ0.2質量部をガラス製4リットルの4つ口フラスコに入れ、温度計,撹拌棒,コンデンサー及び窒素導入管を取りつけマントルヒーター内においた。窒素雰囲気下で、220℃で反応させ、酸価が12になった時点で加熱を停止し、徐々に冷却して極性樹脂1を得た。
スチレン単量体100質量部に対して、カーボンブラックを20質量部、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミニウム化合物を1.8質量部を用意した。これらを、アトライターに導入し、1.25mmのジルコニアビーズを用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
一方、イオン交換水710質量部に0.1M−NaPO水溶液450質量部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl水溶液67.7質量部を徐々に添加してリン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を得た。
次に、下記の配合物:
・マスターバッチ分散液1 53質量部
・スチレン単量体 12質量部
・n−ブチルアクリレート単量体 35質量部
・エステルワックス(融点70℃) 20質量部
・極性樹脂1 5質量部
・ジビニルベンゼン 0.065質量部
を60℃に加温し、撹拌して均一に溶解、分散した。これに重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)3質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
そして、pH6に維持した前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃、N雰囲気下において、ホモミキサーにて10,000rpmで10分間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。その後、反応容器に移し、水系媒体をpH6に維持し、パドル撹拌翼で撹拌しつつ、63℃に昇温し、5時間反応させた。さらに、過リン酸カリウム1質量部を添加して80℃に昇温して5時間反応させた。重合反応終了後、真空乾燥を十分に行った後、冷却し、塩酸を加えリン酸カルシウム化合物を溶解し、次いで、ろ過、水洗、真空下で乾燥をし、多段分割式分級機にて分級して重量平均径6.8μmのブラックトナー粒子を得た。
得られたブラックトナー粒子100質量部に対して、疎水性乾式シリカ(BET300m/g)1.1質量部、比表面積が90m/gである酸化アルミニウムを0.3質量部とをヘンシェルミキサーで乾式混合した後、#400メッシュを具備したターボスクリーナーで粗粒を除去し、トナーγ−1を得た。
MgOを20質量部と、MnOを20質量部と、Feを60質量部とを夫々微粒子化した後、水を添加、混合して造粒し、1,100℃にて焼成して重量平均粒径35.7μmのフェライトキャリア芯材粒子(飽和磁化58Am/kg)を得た。
次にトルエン20質量部、ブタノール20質量部、水20質量部、氷40質量部を4つ口フラスコに取り、撹拌しながらCHSiClの15molと(CHSiClの10molとの混合物40質量部を加え、更に30分間撹拌した後、60℃で1時間縮合反応を行った。その後、シロキサンを水で充分に洗浄し、トルエン−メチルエチルケトン−ブタノール混合溶媒に溶解して固型分10%のシリコーンワニスを調製した。
次に、得られたシリコーンワニスにシロキサン固型分100質量部に対して2.0質量部のイオン交換水、及び、2.0質量部の下記式(22)で表される硬化剤と、3.0質量部の下記式(23)で表されるアミノシランカップリング剤を同時添加し、キャリア被覆溶液Iを調製した。
Figure 2008015076
Figure 2008015076
以上のようにして調製した被覆溶液Iを用い、先に調製した磁性キャリア芯材粒子表面に、塗布機(岡田精工社製、スピラコータ)により、芯材粒子100質量部に対して樹脂コート量が1.0質量部となる量で塗布して、コーティングキャリアを得た。
トナーγ−1の7重量部に対してコーティングキャリア93重量部を混合し、現像剤γ−1を得た。
[実施例A−I−1〜A−I−5]
現像剤担持体製造例A−1〜A−5で得られた現像スリーブ(現像剤担持体A−1〜A−5)の片側にマグネットを装着し、残りの片側にアルミニウム製フランジを嵌合した。そして、これらの現像スリーブをキヤノン社製複写機iR6570(商品名)の現像装置に装着した。現像剤製造例α−1の現像剤を用い、50万枚耐久試験を、23℃/60%RHの常温/常湿環境(N/N)下で行った。耐久試験では、原稿として画像比率5%のチャートを使用した。
<評価>
画像濃度、カブリ、スリーブ汚染について、耐久初期(100枚)及び耐久後(50万枚)に評価を行った。
(a)被覆層の削れ量測定
レーザー測長器(KEYENCE社製:コントローラLS−5500、センサーヘッドLS5040T)で耐久試験前後の外径を60点について測定し、60点の平均値をとって削れ量(μm)とする。
(b)表面粗さ変化(ΔRa)
前記(i)現像剤担持体表面の中心線平均粗さ(Ra)の測定方法に従い、50万枚耐久試験前後の現像剤担持体の表面粗さ測定し、それらの差を表面粗さの変化ΔRaとする。
(c)画像濃度
画像濃度はマクベス濃度計(マクベス社製)でSPIフィルターを使用して、原稿上1.1濃度のベタ黒丸(直径5mm)の再生画像の反射濃度を測定した。
A:非常に良好 1.40以上
B:良好 1.35以上1.40未満
C:実用上問題なし 1.00以上1.35未満
D:実用上問題あり 1.00未満
(d)カブリ
画像形成後の白地部の反射濃度最悪値(最大値)をDs(%)、画像形成前の転写材の反射平均濃度をDr(%)とし、(Ds)−(Dr)をカブリ量とした。画像形成前の転写材の反射平均濃度及び画像形成後の白地部の反射濃度最悪値は、反射濃度計(リフレクトメーター モデルTC−6DS:商品名、東京電色社製)によって測定した。カブリは以下の基準で評価した。
A:カブリ量が1.0%以下
B:カブリ量が1.0超2.0%以下
C:カブリ量が2.0超3.0%以下
D:カブリ量が3.0超4.0%以下(実用レベル下限)
E:カブリ量が4.0%超(実用不可レベル)
(e)現像スリーブ汚染(耐汚染)
耐久試験後、現像スリーブを取り外し、現像スリーブ表面の磁性現像剤を掃除機及びエアーブロー(エアーガンによる)により除去し、超深度形状測定顕微鏡(VK−8500:商品名、KEYENCE社製)で観察し、下記の基準で評価した。
A:全く現像剤が存在しない。
B:現像剤の微粉が現像スリーブ表面の凹みにわずかに観察される。
C:現像スリーブ上の凹みの所々に現像剤粒子が残存するが現像剤粒子の原形はとどめている。(実用レベル下限)
D:現像スリーブ上に付着した現像剤粒子が所々に存在し、かつ現像剤粒子がやや溶融したようにつぶれている。画像濃度が低下している。(実用不可レベル)
E:現像スリーブ表面に現像剤固着が見られる。画像上に現れる。(実用不可レベル)
(f)現像剤担持体上における逆極性帯電トナーの存在量の測定
耐久試験後の現像器を用い、現像剤担持体上のトナーを、ホソカワミクロン(株)のE−SpartAnalyzer(Model EST−III)により3,000個捕集し、測定した。トナー摩擦帯電量の中の、負及び逆極性に帯電したトナーの質量を、捕集したトナー粒径及び比重より算出し、捕集したトナーの総質量中に占める逆極性のトナー質量の割合を算出して、逆極性成分のトナー量によって摩擦帯電量の分布のシャープ性を評価した。即ち、逆極性成分の割合が少ない方が摩擦帯電量の分布はシャープであると言うことになる。
結果を表2A−1に示す。50万枚耐久試験後の濃度・カブリ・スリーブ汚染が若干悪化したが、いずれも実用レベル以上であった。
Figure 2008015076
[実施例A−II−1〜A−II−5]
実施例A−I−1〜A−I−5において、現像剤製造例α−2の現像剤を用いたこと以外は、実施例A−I−1〜A−I−5と同様にして評価を行った。結果を表2A−2に示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaは実施例A−I−1〜A−I−5より若干劣っていたが、50万枚耐久後の濃度・カブリ・スリーブ汚染は初期と殆ど変わらず、良好であった。
[比較例A−II−1〜A−II−2]
現像剤担持体製造例a−1〜a−2で得られた現像スリーブ(現像剤担持体a−1〜a−2)を用い、現像剤製造例α−2の現像剤を用いたこと以外は、実施例A−I−1〜A−I−5と同様にして評価を行った。結果を表2A−2に示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaはかなり悪く、その上、濃度、カブリ、スリーブ汚染は初期は良好であったが、50万枚耐久試験後に大きく悪化した。
Figure 2008015076
[実施例A−III−1〜A−III−5]
実施例A−I−1〜A−I−5において、現像剤製造例α−3の現像剤を用いたこと以外は、実施例A−I−1〜A−I−5と同様にして評価を行った。結果を表2A−3に示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaは実施例A−I−1〜A−I−5より若干劣っていたが、濃度、カブリ、スリーブ汚染は初期及び50万枚耐久試験後共に実施例A−I−1〜A−I−5以上に良好だった。また反転トナーの割合は、実施例A−I−1〜A−I−5、実施例A−II−1〜A−II−5よりも少なかった。
[比較例A−III−1〜A−III−3]
現像剤担持体製造例a−3〜a−5で得られた現像スリーブ(現像剤担持体a−3〜a−5)を用い、現像剤製造例α−3の現像剤を用いたこと以外は、実施例A−I−1〜A−I−5と同様にして評価を行った。結果を表2A−3に示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaはかなり悪く、その上、濃度、カブリ、スリーブ汚染は初期は良好であったが、50万枚耐久試験後に大きく悪化した。
Figure 2008015076
[実施例B−1〜B−5]
現像剤担持体製造例B−1〜B−5で得られた現像スリーブ(現像剤担持体B−1〜B−5)の片側にマグネットを装着し、残りの片側にアルミニウム製フランジを嵌合した。そして、キヤノン社製複写機iR2000(商品名)のカートリッジの現像装置に装着した。現像装置に用いた弾性ブレードの当接条件を変更し、現像剤担持体長手方向の単位長さ当りの線圧を49N/mに強めて耐久試験を行った。
現像剤としては現像剤β−1を用い、3万枚耐久試験を23℃/60%RHの常温/常湿環境(N/N)下で行った。耐久試験では、原稿として画像比率5%のチャートを使用した。
<評価>
(a)被覆層の削れ量測定、(b)表面粗さ変化(ΔRa)、(c)画像濃度、(d)カブリについて、実施例Aと同様にして測定した。画像濃度、カブリ、スリーブ汚染の評価を、耐久初期(10枚)及び3万枚耐久試験後に行った。
結果を表2−Bに示す。いずれも良好な結果であった。
[比較例b−1〜b−2]
現像剤担持体製造例b−1〜b−2で得られた現像スリーブ(現像剤担持体b−1〜b−2)を用い、現像剤製造例β−1の現像剤を用いたこと以外は、実施例B−1〜B−5と同様にして評価を行った。結果を表2Bに示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaはかなり悪く、その上、濃度、カブリ、スリーブ汚染は初期は良好であったが、3万枚耐久試験後に大きく悪化した。
Figure 2008015076
[実施例C−1〜C−5]
現像剤担持体製造例C−1〜C−5で得られた現像スリーブ(現像剤担持体C−1〜C−5)の片側にマグネットを装着し、残りの片側にアルミニウム製フランジを嵌合した。そして、キヤノン社製複写機iRC3200N(商品名)の現像装置に装着した。
現像剤としては現像剤γ−1を用い、1万枚耐久試験を23℃/60%RHの常温/常湿環境(N/N)下で行った。耐久試験では、原稿として画像比率5.5%のチャートを使用した。
<評価>
(a)被覆層の削れ量測定、(b)表面粗さ変化(ΔRa)、(c)画像濃度、(d)カブリについて、実施例Aと同様にして測定した。画像濃度、カブリ、スリーブ汚染の評価を、耐久初期(10枚)及1万枚耐久試験後に行った。
結果を表2Cに示す。いずれも良好な結果であった。
[比較例c−1〜c−2]
現像剤担持体製造例c−1〜c−2で得られた現像スリーブ(現像剤担持体c−1〜c−2)を用い、現像剤製造例γ−1の現像剤を用いたこと以外は、実施例C−1〜C−5と同様にして評価を行った。結果を表2Cに示す。
現像剤担持体表面の膜削れ及びΔRaはかなり悪く、その上、濃度、カブリ、スリーブ汚染は初期は良好であったが、1万枚耐久後に大きく悪化した。
Figure 2008015076
本発明の現像剤担持体の被覆層の構成の一例を示す模式図である。 実施例で用いた交番バイアス電圧を示す図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる一成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる一成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる一成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる一成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる一成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる二成分現像方式の現像装置の一例の概略断面図である。 本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置を有するプロセスカートリッジの構成の一例を示す模式断面図である。
符号の説明
1 基体
2 表面樹脂被覆層
3 結着樹脂
5 導電性微粉末
6 固体潤滑剤
7 凹凸付与粒子
81 現像装置
82 現像容器
83 静電潜像保持体(感光ドラム)
84 転写ローラー
86 現像スリーブ
88 弾性ブレード
90 除電手段
91 帯電ローラー
93 トナー
94 クリーナー
97 定着手段
99 プロセスカートリッジ
221 現像スリーブ
222 磁性ローラー
223 現像剤規制部材ブレード
224 潜像保持体
225 現像容器
231 弾性シール部材
240 トナー
241 二成分現像剤
242 攪拌室
243 磁性キャリア
245 現像室
247 トナー室
248 隔壁
250 第1現像剤攪拌・搬送手段
251 第2現像剤攪拌・搬送手段
252 第3現像剤攪拌・搬送手段
501 感光ドラム
502 磁性規制ブレード
503 ホッパー
504 現像剤
505 マグネットローラー
506 金属円筒管
507 導電性樹脂被覆層
508 現像スリーブ
509 現像バイアス電源
510 攪拌翼
511 弾性規制ブレード
512 剥ぎ取り部材
513 間隙
514 金属棒
517 スリーブコート層
A 矢印
B 矢印
C 現像部
D 現像領域
P 被転写体

Claims (2)

  1. 基体と、該基体上に被覆層を有する現像剤担持体であって、該被覆層が下記一般式(1):
    Figure 2008015076
    (式中、R1、R2、R3はそれぞれ独立して水素原子、置換基を有しても良いアルキル基または置換基を有しても良いアリール基を表し、Xはハロゲン原子を表す)
    で示される化合物と結着樹脂とを反応させて得られる樹脂を含み、該結着樹脂がフェノール樹脂またはポリアミド樹脂であることを特徴とする現像剤担持体。
  2. 潜像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤と、該潜像担持体に対向する現像領域へ該現像剤を担持搬送するための現像剤担持体とを少なくとも有する現像装置において、
    前記現像剤は、結着樹脂及び着色剤を少なくとも含有するトナー粒子と、該トナー粒子に混合されている複合金属酸化物を少なくとも含有しており、
    前記現像剤担持体は、請求項1に記載の現像剤担持体であることを特徴とする現像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016126329A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 キヤノン株式会社 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置

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