JP2009069581A - 現像装置、現像方法及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静電潜像形成体10上の静電潜像2を現像する現像ローラ3と、トナー供給ローラ4を有する現像装置において、該現像ローラ3は導電性軸体の外周に、少なくとも導電剤と樹脂を含有する被覆層を直接形成した構成を有し、下記式(1)で表される現像ローラ3からの供給ローラ4による掻き取り率(Tr)が、0.10〜0.50であることを特徴とする現像装置。 式(1) Tr=(A−B)/A A:供給ローラ4近接領域通過前の現像ローラ3上のトナー量(mg/cm2) B:供給ローラ4近接領域通過後の現像ローラ3上のトナー量(mg/cm2)
【選択図】図1
Description
少なくともトナーを担持搬送し静電潜像形成体上の静電潜像を現像する現像ローラと、現像前の現像ローラ面上にトナーを供給すると共に、現像後の現像ローラ面からトナーを掻き取る役割を持つ供給ローラを有する現像装置において、該現像ローラは導電性軸体の外周に、少なくとも導電剤と樹脂を含有する被覆層を直接形成した構成を有し、下記式(1)で表される現像ローラからの供給ローラによる掻き取り率(Tr)が、0.10〜0.50であることを特徴とする現像装置。
A:供給ローラ面に最近接領域通過前の現像ローラ面上のトナー量(mg/cm2)
B:供給ローラ面に最近接領域通過後の現像ローラ面上のトナー量(mg/cm2)
(2)
供給ローラ面の移動方向と現像ローラ面の移動方向とが互いに最近接した領域において逆方向であることを特徴とする(1)記載の現像装置。
(1)又は(2)記載の現像装置を用いて非磁性一成分現像を行うことを特徴とする現像方法。
前記現像方法が非接触現像であることを特徴とする(3)記載の現像方法。
(3)又は(4)記載の現像方法を用いていることを特徴とする画像形成装置。
A:供給ローラ面に最近接領域通過前の現像ローラ面上のトナー量[mg/cm2]
B:供給ローラ面に最近接領域通過後の現像ローラ面上のトナー量[mg/cm2]
現像ローラ面上のトナー量は以下の方法で測定を行った。
次に、供給ローラ面との最近接領域通過前の現像ローラ面上のトナー量Aと、供給ローラ面との最近接領域通過後の現像ローラ面上のトナー量Bの測定について説明する。
本発明の現像ローラは、上記した如く、電子写真方式の画像形成方法における現像用のローラであり、中でも非接触現像法を用いた非磁性一成分現像に適した現像ローラである。
本発明の現像ローラの構成は、例えば、図2(B)に概要断面図を示すように、導電性シャフト(軸芯、軸体ともいう)15と、この軸体15の外周面に沿って形成される通常膜厚100μm以下の被覆層16とを備えたものである(但し、その間に中間層17を有してもよい)。本発明の現像ローラにおいては、現像ローラに弾性層(通常500μm〜6.0mm(6,000μm)程度の膜厚を有する)は設けられていない。請求項1記載の本発明における「現像ローラは導電性軸体の外周に、少なくとも導電剤と樹脂を含有する被覆層を直接形成した構成を有し、」とは、要するに、本発明においては通常の現像ローラには存在する弾性層を有していないことを意味している。
導電性シャフトは、従来より現像ローラの軸芯として用いられてきたものを用いればよい。例えば、直径5.0〜30mm程度の金属製である棒状体あるいは中空円筒体が用いられる。その材質としては、金属ではアルミニウム、ステンレス、表面をメッキ処理してなる鉄等があげられる。そのほか導電性樹脂棒等も用いることが出来る。ステンレス等の金属製棒が代表的なものであるが、材質は特に限定されるものではない。
導電性シャフトの外周面に形成されることがある中間層の形成材料は、特に制限するものではないが、被覆層に用いられる樹脂材料等に導電剤を適量加えたもの等、従来公知のどのような材料を用いても差し支えない。
被覆層の主な構成素材は非導電性の高分子材料(樹脂)であり、従来より現像ローラの被覆層に用いられてきた樹脂を用いることが出来る。例えば、ウレタンとアクリルウレタンとの混合物、アクリルシリコーン共重合体等があげられる。そして、上記ウレタンとアクリルウレタンとの混合物を用いる場合、両者の混合割合は、質量比で、ウレタン/アクリルウレタン=10/90〜90/10の範囲に設定することが好ましい。
供給ローラ4は、その周面が現像ローラ3の周面に接触するように設けられ、例えば図1の矢符方向に回転自在に支持される。
供給ローラ4を構成する連単泡性ゴム発泡体の材料になるゴム材としては特に制限されないけれども、たとえば、エチレンプロピレンゴム(エチレン−プロピレン−ジエン共重合系合成ゴム、EPDM)、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、イソブチレン−イソプレンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、EPDMが好ましい。
本発明のトナーを使用して非磁性一成分現像方法の一例を説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。
各色トナーを用いてフルカラーの画像形成を行うフルカラー画像形成装置の一例を図4に基づいて具体的に説明する。
本発明に係わるトナーはその製造方法、組成等において、特に限定されるものではない。ここにはその代表例としての一例を示す。
(導電性シャフト)
現像ローラの軸体として、SUS303製の外径16mm中空筒状の導電性軸体を準備した。これをシャフト1とする。
また、比較用サンプル用にSUS303製の外径15mm中空筒状の導電性軸体を準備した。これをシャフト2とする。
(被膜層形成用塗布液1)
メチルエチルケトン500部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン5199」(日本ポリウレタン社製)100部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックEC300J」(ライオン社製)20部、平均粒子径5μmの架橋アクリル樹脂からなる粒子10部とをサンドミルを用いて2時間分散させ、被膜層形成用塗布液を調製した。これを被膜層形成用塗布液1とする。
被覆層形成用塗布液1をシャフト1の外周面にスプレー塗布した後、120℃で1時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が15μmの被覆層を形成し、現像ローラ1を作製した。
(被膜層形成用塗布液2)
特開2002−220431号公報に記載されている方法で得た、Si含有量が、シリカ質量換算で6.0質量%のアルコキシ基含有シラン変性ポリウレタン樹脂100部をメチルエチルケトン400部、イソプロピルアルコール300部の混合溶媒に溶解した。この溶液にカーボンブラック「ケッチェンブラックEC300J」30部、数平均一次粒子径10μmの架橋ウレタン樹脂からなる粒子20部を混合分散させ、被覆層形成用のコーティング液2を調製した。
被覆層形成用塗布液2をシャフト1の外周面にスプレー塗布した後、130℃で1時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が10μmの被覆層を形成し、現像ローラ2を作製した。
(中間層形成用塗布液1)
ポリアミド樹脂アミランCM−8000(東レ社製)150部をメタノール700部、1−ブタノール100部の混合溶媒に溶解した。この溶液にカーボンブラック「ケッチェンブラックEC300J」70部を混合分散させ、中間層形成用のコーティング液1を調製した。
撹拌機、温度計、窒素ガス導入管、及び還流冷却器を備えた反応器にε−カプロラクトン300部及びアルコール変性シリコーンオイルX−22−160AS(信越化学社製)140部及びテトラブチルチタネート0.04部を装入し、窒素気流下で180℃の温度で12時間反応させ、水酸基価37、酸価0.40、数平均分子量2,920のポリシロキサン−ポリエステル共重合体を得た。
中間層形成用塗布液1をシャフト1の外周面にスプレー塗布した後、90℃で30分乾燥を行い、乾燥後の膜厚が5μmの中間層1を形成した。次いで被覆層形成用塗布液3を中間層1の外周面浸漬塗布した後130℃で1時間乾燥し、被覆層膜厚が10μmの現像ローラ3を作製した。
(ベースゴム層形成材料1)
X−34−424:A/B(シリコーンゴム、信越化学工業社製)100部、X−34−387:A/B(シリコーンゴム、信越化学工業社製)100部を混合分散し、さらにケッチェンブラック80部を添加し、ベースゴム層形成材料1を調製した。
《供給ローラ1》
導電性エチレンプロピレンゴム発泡体(セル数580個/cm2、平均セル径410μm、発泡率0.7)の直方体ブロックの略中心部分に直径4mmの軸部材を挿入し得る通孔を穿設して所定長さに切断し、通孔に対してホットメルト接着剤を外周面に塗布した軸部材を挿入し、更にこの軸部材を加熱し冷却して接着した後、切削加工を実施して外径11.6mmの供給ローラ1とした。
導電性エチレンプロピレンゴム発泡体(セル数1020個/cm2、平均セル径500μm、発泡率0.8)の直方体ブロックの略中心部分に直径4mmの軸部材を挿入し得る通孔を穿設して所定長さに切断し、通孔に対してホットメルト接着剤を外周面に塗布した軸部材を挿入し、更にこの軸部材を加熱し冷却して接着した後、切削加工を実施して外径11.6mmの供給ローラ2とした。
導電性ウレタンゴム発泡体(セル数420個/cm2、平均セル径340μm、発泡率0.5)の直方体ブロックの略中心部分に直径4mmの軸部材を挿入し得る通孔を穿設して所定長さに切断し、通孔に対してホットメルト接着剤を外周面に塗布した軸部材を挿入し、更にこの軸部材を加熱し冷却して接着した後、切削加工を実施して外径11.6mmの供給ローラ3とした。
評価装置としては、カラーレーザプリンタ「Magicolor2300DL」(5枚/A4縦送り)(コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製)を用いた。本評価装置は、非磁性一成分非接触現像方式を採用した画像形成装置である。
現像装置の性能評価は、画素率20%(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色5%のフルカラーモード)のA4サイズ原稿を、常温常湿(23℃、50%RH)環境で、連続5000枚プリントし、その白紙上へのカブリと評価機内汚れ/こぼれで評価した。
5000枚プリント時に白地原稿をプリントし、カブリについて評価した。カブリはトナーがプリント画像面で集合せず広い領域にわたり散らばって、うっすらと地肌が汚れる現象であり、いくつかの集合したトナーによって点状の画像欠陥となるトナーこぼれと区別できる。尚カブリは、白地部分の相対濃度を画像濃度測定機「RD−918型」(マクベス社製)にて任意の10点を測定して平均値を求めカブリ濃度とした。
◎:カブリ濃度が、0.005未満で良好
○:カブリ濃度が、0.005以上、0.01未満で実用上問題ないレベル
×:カブリ濃度が、0.01以上で実用上問題となるレベル。
5000枚プリント修了後、現像装置周辺を目視観察し、現像装置周辺のトナーによる機内汚れ/こぼれ状態を目視で観察し評価した。
◎:トナーこぼれが、観察されず良好
○:トナーこぼれが、若干観察されるが実用上問題ないレベル
×:トナーこぼれが、明らかに観察され、機内汚れとなり実用上問題となるレベル。
3 現像剤担持体(現像ローラ)
4 供給ローラ
10 静電潜像形成体(感光体)
15 導電性シャフト(回転軸)
16 被覆層
20 レーザ走査光学系
30 フルカラー現像装置
31、31Y、31M、31C、31Bk 現像器
33 支軸
40 中間転写ベルト
50 クリーナ
60 給紙手段
70 定着装置
80 垂直搬送路
S 記録材
Claims (5)
- 少なくともトナーを担持搬送し静電潜像形成体上の静電潜像を現像する現像ローラと、現像前の現像ローラ面上にトナーを供給すると共に、現像後の現像ローラ面からトナーを掻き取る役割を持つ供給ローラを有する現像装置において、該現像ローラは導電性軸体の外周に、少なくとも導電剤と樹脂を含有する被覆層を直接形成した構成を有し、下記式(1)で表される現像ローラからの供給ローラによる掻き取り率(Tr)が、0.10〜0.50であることを特徴とする現像装置。
式(1) Tr=(A−B)/A
A:供給ローラ面に最近接領域通過前の現像ローラ面上のトナー量(mg/cm2)
B:供給ローラ面に最近接領域通過後の現像ローラ面上のトナー量(mg/cm2) - 供給ローラ面の移動方向と現像ローラ面の移動方向とが互いに最近接した領域において逆方向であることを特徴とする請求項1記載の現像装置。
- 請求項1又は2記載の現像装置を用いて非磁性一成分現像を行うことを特徴とする現像方法。
- 前記現像方法が非接触現像であることを特徴とする請求項3記載の現像方法。
- 請求項3又は4記載の現像方法を用いていることを特徴とする画像形成装置。
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