JP2013218271A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像剤担持体における所定の凹部パターンが形成された無端移動する表面に担持したトナーをにより、潜像担持体の表面上の潜像を現像する現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いるプロセスユニットや画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device that develops a latent image on a surface of a latent image carrier with toner carried on an endlessly moving surface on which a predetermined concave pattern is formed on the developer carrier. The present invention also relates to a process unit and an image forming apparatus using such a developing device.
従来、トナー担持体たる現像ローラとして、表面に担持したトナーを確実に表面移動に追従させて搬送する狙いで、表面にサンドブラスト処理などの粗面化処理を施したものを用いる現像装置が知られている。しかしながら、この種の現像装置においては、トナーのフィルミングによる画像劣化を引き起こし易いという不具合があった。具体的には、粗面化処理を施した現像ローラを用いる構成では、現像ローラの表面上に形成したトナーの薄層の層厚を一定に維持することで、現像ローラと潜像担持体たる感光体とが対向する現像位置に対するトナー搬送量の安定化を図っている。そして、そのために、トナーの薄層の層厚を一定に規制するための規制ブレードを、現像位置に進入する直前の現像ローラ表面に圧接させている。かかる構成では、現像ローラと規制ブレードとの間で大きな圧力をかけたトナーを、現像ローラ表面や規制ブレード表面に固着させて固着トナーによる膜を形成してしまうフィルミングと呼ばれる現象を引き起こし易い。フィルミングが発生すると、トナーの層厚や帯電量にバラツキが生じて、地汚れや白抜けなどの画像劣化を引き起こしてしまうのである。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a developing roller as a toner carrying member, a developing device using a surface subjected to a surface roughening process such as a sand blasting process for the purpose of transporting the toner carried on the surface reliably following the surface movement is known. ing. However, this type of developing device has a problem that it easily causes image deterioration due to toner filming. Specifically, in the configuration using the developing roller subjected to the roughening treatment, the developing roller and the latent image carrier can be formed by maintaining a constant thickness of the thin toner layer formed on the surface of the developing roller. The toner conveyance amount with respect to the development position facing the photoconductor is stabilized. For this purpose, a regulating blade for regulating the thickness of the thin toner layer is pressed against the surface of the developing roller immediately before entering the developing position. In such a configuration, it is easy to cause a phenomenon called filming in which a toner applied with a large pressure between the developing roller and the regulating blade is fixed to the surface of the developing roller or the regulating blade to form a film of the fixed toner. When filming occurs, the thickness of the toner and the amount of charge vary, and image deterioration such as background smudges and white spots is caused.
一方、特許文献１に記載のように、現像ローラとして、表面に所定の凹部パターンが形成されたものを用い、ローラ表面に当接させている規制ブレードによってローラ表面上でトナーをすり切る現像装置が知られている。この種の現像装置においては、トナーをローラ表面の凹部に充填し、凹部の上端よりも突出しているトナーを規制ブレードによってすり切りながら、ローラ表面の非凹部である表面部に付着しているトナーを表面部からすり切る。これにより、凹部の容量とほぼ同じ量のトナーを現像位置に搬送して、現像位置へのトナー搬送量を安定させることができる。また、現像ローラ表面上に担持したトナーのうち、凹部内に存在しているものだけ、規制部材との対向位置を通過させ、且つ、通過の際に大きな圧力をかけることがないので、フィルミングの発生を抑えることができる。
On the other hand, as described in
しかしながら、かかる構成においては、現像ローラの表面における表面部と、潜像担持体たる感光体との間の放電による異常画像を引き起こし易くなる。具体的には、表面に凹部パターンが形成されていない一般的な現像ローラを用いる場合には、現像ローラの平滑な表面に付着しているトナーを感光体の静電潜像に転移させる。このため、現像ローラの平滑な表面と、感光体の静電潜像との間に、トナーの転移に必要な強度の電界を形成する。これに対し、凹部パターンが形成された現像ローラを用いる場合には、凹部の底面に付着しているトナーを感光体の静電潜像に転移させる必要がある。このため、現像ローラの凹部の底面と、感光体の静電潜像との間に、トナーの転移に必要な強度の電界を形成する。凹部の底面と感光体との距離は、凹部パターンが形成されていない現像ローラの平滑な表面と感光体との距離よりも大きいことから、凹部のない一般的な現像ローラを用いる場合に比べて、現像バイアスの値を大きくする必要がある。すると、現像ローラの凹部の底面よりも感光体の近くに位置している表面部と、感光体との電位差が、両者間での放電開始電圧よりも大きくなってしまい易い。このため、現像ローラの表面部と感光体との間で放電が発生して、異常画像を引き起こしてしまい易くなるのである。 However, in such a configuration, it is easy to cause an abnormal image due to discharge between the surface portion of the surface of the developing roller and the photosensitive member as the latent image carrier. Specifically, when a general developing roller having no concave pattern formed on the surface is used, the toner adhering to the smooth surface of the developing roller is transferred to the electrostatic latent image on the photoreceptor. For this reason, an electric field having a strength required for toner transfer is formed between the smooth surface of the developing roller and the electrostatic latent image on the photosensitive member. On the other hand, when a developing roller having a concave pattern is used, it is necessary to transfer the toner adhering to the bottom surface of the concave to the electrostatic latent image on the photoreceptor. For this reason, an electric field having a strength required for toner transfer is formed between the bottom surface of the concave portion of the developing roller and the electrostatic latent image on the photosensitive member. Since the distance between the bottom surface of the recess and the photoconductor is larger than the distance between the smooth surface of the developing roller on which the recess pattern is not formed and the photoconductor, compared to the case of using a general developing roller without a recess. Therefore, it is necessary to increase the value of the developing bias. Then, the potential difference between the photosensitive member and the surface portion located closer to the photosensitive member than the bottom surface of the concave portion of the developing roller tends to be larger than the discharge start voltage between them. For this reason, a discharge occurs between the surface portion of the developing roller and the photosensitive member, and an abnormal image is likely to be caused.
そこで、引用文献１に記載の現像装置においては、トナーとして、絶縁性トナーを用いるとともに、規制ブレードとの当接部を通過した後の現像ローラの表面部に対して絶縁性トナーの薄層を形成するようになっている。具体的には、現像ローラの表面部に付着している絶縁性トナーは、現像ローラと規制ブレードとの当接部の入口で、規制ブレードによって表面部から掻き落とされる。そして、当接部では、現像ローラの凹部に対して、現像ローラに当接している規制ブレードが蓋をすることから、凹部内に保持されている絶縁性トナーが凹部内に拘束される。このとき、凹部においては、内部に保持されている絶縁性のトナー粒子のうち、凹部の内壁に直接付着しているトナー粒子が鏡像力によって内壁に強く吸着している。これに対し、凹部の内壁に直接接触していないトナー粒子の内壁に対する吸着力は比較的弱い。この状態で、現像ローラと規制ブレードとの当接部の出口において、規制ブレードが現像ローラから離間することによって凹部の蓋が外れると、凹部内で凹部の内壁に直接接触していなかったトナー粒子が表面部の無垢の表面に静電的に引かれて表面部の表面に転移する。これにより、規制ブレードを通過した後の現像ローラの表面における表面部に絶縁性トナーの薄層が形成される。特許文献１によれば、現像ローラの表面部における無垢の表面と、感光体との間に、絶縁性トナーの薄層による絶縁層を介在させることで、表面部と感光体との間の放電を抑えることができるとしている。
Therefore, in the developing device described in the cited
ところが、絶縁性トナーのトナー粒子には、帯電量や流動性にバラツキがあることから、現像ローラにおける凹部内から表面部へのトナー粒子の静電転移という現象だけで、表面部の上に絶縁性トナーの薄層を安定して形成することは極めて困難である。特許文献１に記載の現像装置では、環境変動によってトナー粒子の帯電量や流動性が低下すると、現像ローラの表面部上に絶縁性トナーの薄層に抜けが生じて、その抜けの箇所で放電を引き起こしてしまうおそれがある。
However, since the toner particles of the insulating toner vary in charge amount and fluidity, the toner particles are insulated on the surface only by the phenomenon of electrostatic transfer of the toner particles from the inside of the recess to the surface of the developing roller. It is extremely difficult to stably form a thin layer of conductive toner. In the developing device described in
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することである。即ち、フィルミングの発生を抑えつつ、環境変動にかかわらず、現像剤担持体の表面部と潜像担持体との間の放電による異常画像の発生を安定して抑えることができる現像装置等である。 The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to provide the following developing device, process cartridge, and image forming apparatus. That is, with a developing device or the like that can stably suppress the occurrence of abnormal images due to the discharge between the surface portion of the developer carrier and the latent image carrier, regardless of environmental fluctuations, while suppressing the occurrence of filming. is there.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面部と、これよりも窪んでいる凹部とを自らの表面に具備し、前記表面に現像剤を担持し、且つ現像バイアスが印加される現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材とを有する現像装置において、前記表面部及び前記凹部を具備する導電性基材における前記表面部の領域に絶縁性表面層を設けたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
本発明では、現像剤担持体として、表面に凹部が形成されたものを用いることで、現像剤担持体に担持されたトナーを規制部材との対向位置に通す際のトナーに対する圧力を低減して、フィルミングの発生を抑えることができる。 In the present invention, the developer carrying member having a concave portion formed on the surface is used to reduce the pressure on the toner when passing the toner carried on the developer carrying member through the position facing the regulating member. The occurrence of filming can be suppressed.
また、本発明では、環境変動にかかわらず、現像位置において、潜像担持体と、現像剤担持体の表面部における無垢の導電性基材との間に、絶縁性表面層を介在させる。これにより、環境変動にかかわらず、表面部の導電性基材と潜像担持体との間の放電を抑えて、放電に起因する異常画像の発生を安定して抑えることができる。 In the present invention, an insulating surface layer is interposed between the latent image carrier and the solid conductive substrate on the surface of the developer carrier at the development position regardless of environmental fluctuations. Thereby, irrespective of environmental fluctuations, it is possible to suppress the discharge between the conductive substrate on the surface portion and the latent image carrier and to stably suppress the occurrence of abnormal images due to the discharge.
以下、本発明を画像形成装置としての電子写真複写機（以下、複写機５００という）に適用した実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る複写機５００を示す概略構成図である。複写機５００は、複写装置本体（以下、プリンタ部１００という）、給紙テーブル（以下、給紙部２００という）及びプリンタ部１００上に取り付けるスキャナ（以下、スキャナ部３００という）から構成される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic copying machine (hereinafter referred to as a copying machine 500) as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a copying
プリンタ部１００は、プロセスユニットとしての４つのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写ベルト７、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等を備えている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラに張架されて図２中の矢印Ａ方向に移動する中間転写体である。
The
４つのプロセスカートリッジ１における１という符号の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字は、イエロー，マゼンタ，シアン，黒用の仕様であることを示している。４つのプロセスカートリッジ１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃという添字を省略して説明する。
The subscripts Y, M, C, and K added after the
プロセスカートリッジ１は、潜像担持体である感光体２、帯電手段である帯電部材３、現像手段である現像装置４、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置５を共通の保持体によって一体的に保持してユニット状とした構成となっている。そして、画像形成装置本体である複写機本体に対して一体的に着脱される。各プロセスカートリッジ１は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機５００本体に対して着脱可能となっている。
In the
感光体２は、図中の矢印で示されるように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。実施形態に係るプロセスカートリッジ１は、帯電手段として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材３を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。
The
露光装置６は、スキャナ部３００で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体２の表面に対して露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部１００が備える露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
感光体クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。
The
The
４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。そして、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
The four
図１において、各感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には、一次転写手段としての一次転写ローラ８が配置されている。一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印Ａ方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
In FIG. 1, a
４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、二次転写ローラ９が配置されている。この二次転写ローラ９は、自らと、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａとの間に中間転写ベルト７を挟み込んで二次転写ニップを形成している。二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部２００から給紙された記録紙Ｐは、図１中の矢印Ｓ方向に搬送されながら二次転写ニップを通過する。この際、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に形成された二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト７の表面上のフルカラー画像が記録紙Ｐに転写される。
A secondary transfer roller 9 is disposed on the downstream side of the surface direction of the
二次転写ニップに対して記録紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって記録紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Ｐは複写機５００から機外へと排出される。
A fixing
一方、二次転写ニップで記録紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
On the other hand, the toner remaining on the surface of the
図１に示されるように、中間転写ベルト７の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル４００（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が複写機５００本体に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル４００に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置４に供給される。
As shown in FIG. 1, above the
従来から一般的に知られている現像方式は、二成分現像方式と一成分現像方式とに大別される。二成分現像方式は、高速現像に適しており、現在の中速や高速出力機の多くで採用されている方式である。二成分現像方式において、高画質を実現するためには、感光体の静電潜像に対して二成分現像剤を密に接触させる必要がある。そのために、トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤の磁性キャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０［μｍ］程度の粒径の磁性キャリアも使用され始めている。しかし、高画質化に対する要求は益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズが現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい、といったケースもある。孤立ドットを良好に再現するためには、磁性キャリア粒子の粒径を更に小さくすることが求められる。磁性キャリア粒子の粒径を小さくしていくと、キャリア粒子１つあたりの透磁率を低下させることから、現像剤担持体としての現像スリーブ表面からのキャリア離脱を引き起こし易くなる。現像スリーブ表面から離脱した磁性キャリア粒子が感光体に付着すると、画像中に磁性キャリア粒子を存在させることによる画質劣化だけでなく、感光体の傷付きなどといった様々な不具合が発生する。このキャリア離脱の発生を抑えるために、磁性キャリア粒子の透磁率を向上させるキャリア材料の開発や、現像スリーブ内に配設するマグネットの磁力を強くする試みがなされている。しかし、低コスト化と高画質化とを両立させるキャリア材料やマグネットが現像では存在しない。また、装置小型化が進められる近年においては、現像スリーブの小径化が進められていることから、キャリア離脱を有効に抑え得る磁場の形成が困難になってきている。 Conventionally known development methods are roughly classified into a two-component development method and a one-component development method. The two-component development method is suitable for high-speed development, and is used in many of current medium-speed and high-speed output machines. In the two-component development method, in order to achieve high image quality, it is necessary to bring the two-component developer into close contact with the electrostatic latent image on the photoreceptor. Therefore, the diameter of the magnetic carrier particles of the two-component developer containing the toner and the magnetic carrier has been reduced, and a magnetic carrier having a particle size of about 30 [μm] has begun to be used at a commercial level. However, there is an increasing demand for higher image quality, and there are cases where the required pixel dot size is equal to or smaller than the current carrier particle diameter. In order to reproduce the isolated dots satisfactorily, it is required to further reduce the particle size of the magnetic carrier particles. As the particle size of the magnetic carrier particles is reduced, the magnetic permeability per carrier particle is lowered, and therefore, carrier detachment from the surface of the developing sleeve as the developer carrying member is likely to occur. When the magnetic carrier particles separated from the surface of the developing sleeve adhere to the photoconductor, various problems such as not only image quality deterioration due to the presence of the magnetic carrier particles in the image but also damage to the photoconductor occur. In order to suppress the occurrence of this carrier detachment, attempts have been made to develop a carrier material that improves the magnetic permeability of the magnetic carrier particles and to increase the magnetic force of the magnet disposed in the developing sleeve. However, there is no carrier material or magnet for development that achieves both low cost and high image quality. In recent years, when the size of the apparatus has been reduced, the development sleeve has been reduced in diameter, and it has become difficult to form a magnetic field capable of effectively suppressing carrier detachment.
また、二成分現像方式では、磁気ブラシと呼ばれる二成分現像剤の穂を感光体の静電潜像に擦り付けながら二成分現像剤中のトナーを静電潜像に転移させることから、穂が均一に形成されないと、孤立ドットの濃度にムラが生じ易い。現像スリーブと感光体との間に交番電界を形成して静電潜像と穂との間でトナーを往復移動させることで、濃度ムラをある程度までは抑制することは可能であるが、穂の不均一による現像濃度ムラを解消することはできない。 In the two-component development system, the toner in the two-component developer is transferred to the electrostatic latent image while rubbing the ears of the two-component developer called a magnetic brush against the electrostatic latent image on the photoconductor. Otherwise, the density of isolated dots tends to be uneven. It is possible to suppress density unevenness to some extent by forming an alternating electric field between the developing sleeve and the photosensitive member to reciprocate the toner between the electrostatic latent image and the spike. Uneven development density unevenness due to non-uniformity cannot be eliminated.
また、感光体から転写体へのトナー像の転写効率や、感光体からの転写残トナーのクリーニング効率を上げる狙いから、感光体とトナーとの非静電的付着力を極力下げることが望ましい。その方法として、感光体の表面層として、できるだけ摩擦係数の小さい材料からなるものを用いることが従来から行われているが、この方法では、二成分現像剤の穂を滑らかに感光体に擦り付けることから、現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。 Further, it is desirable to reduce the non-electrostatic adhesion force between the photosensitive member and the toner as much as possible in order to increase the transfer efficiency of the toner image from the photosensitive member to the transfer member and the cleaning efficiency of the transfer residual toner from the photosensitive member. As a method for this, a surface layer of a photoconductor made of a material having a friction coefficient as small as possible has been conventionally used. In this method, the two-component developer ears are smoothly rubbed against the photoconductor. Therefore, development efficiency and dot reproducibility become very poor.
一方、一成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速出力機で多く採用されている方式である。実施形態に係る複写機では、一成分現像方式を採用している。 On the other hand, the one-component development method is a method that is widely used in current low-speed output machines because the mechanism is small and light. The copying machine according to the embodiment employs a one-component development system.
図２は、実施形態に係る複写機の現像装置４を示す概略構成図であり、図１におけるの紙面奥側からの眺めを示している。また、図３、図４はそれぞれ、現像装置４を示す斜視図であり、互いに異なる方向からの眺めを示している。これらの図において、現像装置４の外形を形成する現像ケーシング４１は、上ケース４１１、中ケース４１２及び下ケース４１３が組み合わさることで形成される。中ケース４１２はトナー収容部４３を形成し、上ケース４１１にはトナー収容部４３と外部とを連通する現像剤補給部であるトナー補給口５５が形成されている。また、上ケース４１１には、現像ローラ４２と上ケース４１１との隙間をシールする入口シール４７が設けられている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the developing
図５は、現像装置４を図２と同じ方向から示す断面図である。また、図６は、現像装置４の長手方向の一端部を示す斜視図である。これらの図において、中ケース４１２には、現像ローラ４２、供給ローラ４４、ドクタブレード４５、パドル４６、供給スクリュー４８及びトナー残量センサ４９等が設けられている。
FIG. 5 is a sectional view showing the developing
現像装置４には、内部と外部とを連通する開口部５６が長手方向（図中Ｙ軸方向）に沿って設けられている。この開口部５６は、現像ローラ４２の周面の一部を現像装置４の外部に露出させて、感光体２に直接対向させるためのものである。感光体２と現像ローラ４２とが微小ギャップを介して対向している位置が、現像位置αである。
The developing
図７は、現像装置４の長手方向の一端部（図１中の奥側端部）を示す分解斜視図である。図７に示される現像装置４は、下ケース（４１３）が取り外されている。また、図８は、現像ローラを取り外した状態の現像装置４における長手方向の一端部を示す分解斜視図である。また、図９は、下ケースを取り外した状態の現像装置４における長手方向の他端部（図１中の手前側端部）を示す分解斜視図である。また、図１０は、現像ローラを取り外した状態の現像装置４における長手方向の他端部を示す分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing one end portion (the rear end portion in FIG. 1) of the developing
これらの図において、現像装置４では、供給ローラ４４が図２中の矢印Ｃ方向（図２中の時計回り方向）に回転して表面移動することにより、トナー収容部４３内のトナーＴを現像ローラ４２に対向する領域である供給ニップβに搬送する。そして、現像ローラ４２の表面にトナーを供給する。現像ローラ４２は、供給されたトナーを表面上に担持して、図２中の矢印Ｂ方向（図２中の時計回り方向）に回転して表面移動することにより、現像ローラ４２上のトナーを所定量に規制するドクタブレード４５との対向部までトナーを搬送する。ドクタブレード４５は現像ローラ４２との対向部では、トナーは、現像ローラ４２の表面移動方向に対してカウンター方向（ドクタブレード４５の先端がドクタブレード４５の基部よりも現像ローラ４２の回転方向上流側になるように）に当接する。そして、ドクタブレード４５との対向部で所定量に規制された後、現像ローラ４２の回転に伴って感光体２に対して微小ギャップを介して対向する現像位置αに到達する。
In these drawings, in the developing
供給ニップβでは、供給ローラ４４の表面は下方から上方に向かって移動し、現像ローラ４２の表面は上方から下方に向かって移動する。なお、供給ローラ４４と現像ローラ４２とは、供給ニップβにおいて互いに接触している。
In the supply nip β, the surface of the
現像位置αでは、現像バイアス電源１４２から現像ローラ４２に印加された現像バイアスと感光体２表面上の潜像との電位差によって形成される現像電界に応じて、現像ローラ４２の表面上のトナーＴが感光体２の表面に移動する。そして、感光体２の表面上の静電潜像部分にトナーが付着することで、現像が行われる。感光体２は、現像ローラ４２に対して非接触で、図２中の矢印Ｄ方向に回転する。このため、現像位置αにおいて、現像ローラ４２の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とは同方向となる。
At the developing position α, the toner T on the surface of the developing
現像バイアス電源１４２は、現像位置αに搬送されたトナーによる潜像の現像を実現するための電圧を出力する。現像ローラ４２から感光体２へトナーを向かわせるための第一電圧と、感光体２から現像ローラ４２へトナーを向かわせるための第二電圧とを備えた交番電圧である。この交番電圧が現像ローラ４２に印加される。
The development bias
詳細は後述するが、現像ローラ４２の表面には表面部としての平面部４２ａの高さや凹部４２ｂの深さが実質的に一定の規則的な凹凸形状を外周面の全周に渡って有している。現像位置αで現像に寄与せず、現像位置αを通過した現像ローラ４２の表面上のトナーＴは、供給ニップβにおける現像ローラ４２の回転方向上流側の部分で供給ローラ４４によって回収され、現像ローラ４２表面のリセットがなされる。つまり、供給ローラ４４は、回収ローラとしての役割も有している。なお、表面部は、具体的には、凹部の天端と同じレベルに存在していて規制部材に接触する面、及び前記レベルよりも上に存在していて規制部材に接触する面である。凸部と称することもできる。
As will be described in detail later, the surface of the developing
現像ローラ４２の表面上に規則的に形成された凹部４２ｂに担持されたトナーＴは回収され難い。そして、現像位置αを通過したトナーＴが供給ニップβを通過し、現像ローラ４２に担持されたままとなると、トナーＴが現像ローラ４２に固着してトナーフィルミングが発生する。トナーフィルミングが発生すると、現像ローラ４２上のトナーＴの単位重量当たりの帯電量や現像ローラ４２の単位面積当たりのトナー量が不安定になり、現像時の濃度ムラの発生原因となる。
The toner T carried in the
現像ローラ４２と供給ローラ４４とが対向する供給ニップβでは、現像ローラ４２の表面移動方向と供給ローラ４４の表面移動方向とが逆方向となっている。これにより、供給ニップβにおける現像ローラ４２の表面と供給ローラ４４の表面との線速差が大きくなり、供給ニップβでの供給ローラ４４による回収性能の向上を図ることが出来る。よって、トナーが現像ローラ４２に担持されたままとなることを抑制し、現像ローラ４２の表面にトナーが固着することを抑制でき、現像剤担持体の表面に現像剤が固着することに起因する現像時の濃度ムラの発生を抑制することが出来る。
In the supply nip β where the developing
現像ローラ４２と供給ローラ４４との線速比は、現像ローラ４２の表面移動速度：供給ローラ４４の表面移動速度＝１：０．８５となっているが、線速比としてはこの値に限るものではない。
The linear speed ratio between the developing
図２に示されるように、供給ローラ４４は、トナー収容部４３の上部に配設され、その少なくとも一部がパドル４６の回転を停止した状態のトナー収容部４３内のトナーＴの剤面よりも上方に位置している。そして、供給ニップβに対して供給ローラ４４の表面移動方向下流側の領域（以下、供給ニップ下流側領域と呼ぶ。）がトナーＴの剤面よりも上方に位置している。特許文献１の図４に記載の構成のように、供給ニップ下流側領域にトナーが充填されていると、供給ニップ下流側領域に充填された状態のトナーが新たなトナーが供給ニップ下流側領域に入ってくることを阻害し、供給ニップβにおける現像ローラ４２からのトナーの回収効率を低下させるおそれがある。これに対し、実施形態に係る現像装置４は、図２に示されるように、供給ニップ下流側領域がトナーＴの剤面よりも上方に位置している。このため、供給ニップ下流側領域にはトナーが充填されておらず、供給ニップ下流側領域に存在するトナーによって、供給ニップβにおける現像ローラ４２からのトナーの回収を阻害されることがない。このため、効率的にトナーの回収を行うことができ、トナーのリセット性を向上させることができる。
As shown in FIG. 2, the
次に、現像ローラ４２について説明する。図１１は、現像ローラ４２を示す斜視図である。また、図１２は、現像ローラ４２を示す正面図である。また、図１３は、現像ローラ４２の表面形状を説明するための図である。詳しくは、図１３（ａ）は、現像ローラ４２の全体を示す全体模式図である。また、図１３（ｂ）は、現像ローラ４２の表面の一部を拡大して示す拡大模式図である。また、図１３（ｃ）は、現像ローラ４２を図１３（ｂ）中のＬ１１又はＬ１３の位置で破断した断面図である。また、図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）中のＬ１２又はＬ１４の位置で破断した断面図である。
Next, the developing
これらの図において、現像ローラ４２は、現像ローラ軸４２１に表面にトナーを担持する現像ローラ円筒部４２０を設けた構成になっている。現像ローラ円筒部４２０に対して軸方向外側である軸方向両端部近傍の現像ローラ軸４２１には、スペーサー４２２が設けられている。現像ローラ４２は、現像ローラ軸４２１を中心に回転可能に設けられており、現像ローラ軸４２１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。現像ローラ４２の現像ローラ軸４２１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。現像ローラ４２の表面の一部は開口部５６から現像装置４の外部に露出し、この露出した表面が下方から上方に表面移動してトナーを搬送するように、現像ローラ４２は図２中の矢印Ｂ方向に回転する。
In these drawings, the developing
また、現像ローラ４２は、軸方向両端部近傍に設けられたスペーサー４２２が感光体２の表面に接触することにより、現像位置αにおける現像ローラ円筒部４２０の表面と感光体２の表面との距離（現像ギャップ）を一定に保っている。現像ローラ４２の基材４２ｇは、５０５６アルミニウム合金や６０６３アルミニウム合金等のアルミニウム系やＳＴＫＭ等の鉄系等の金属材料スリーブからなる。この基材４２ｇの外周面には、表面層４２ｆが形成されている（図４５参照）。現像ローラ４２は、基材４２ｇである金属材料スリーブの表面に凹凸加工を施し、凹凸加工を施した金属材料スリーブに対して、ニッケル鍍金を施することで、現像ローラ４２の腐食の防止や、トナーの帯電性補助を行う表面層４２ｆを形成している。
Further, in the developing
現像ローラ４２の現像ローラ円筒部４２０は、図１３（ａ）に示されるように、その表面の構造の相違に基づき、主として、２つの部分（溝形成部４２０ａ、非溝形成部４２０ｂ）に分けられる。溝形成部４２０ａは、現像ローラ４２の軸方向において中央部を含む部分であり、トナーを適切に担持させるために凹凸加工がその表面に施されている。凹凸加工としては、いわゆる転造加工が採用されており、平面部４２ａは互いに巻き方向の異なる螺旋状の第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２に囲まれて形成されている。巻き方向の異なる螺旋状の溝を形成することで、現像ローラ４２の表面には網目上の凹凸が形成される。転造加工としては、従来公知の加工方法を採用することができる。また、第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２は、それぞれ現像ローラ４２の軸方向に対して所定角度（実施形態では、Ｌ１およびＬ２ともに４５［°］であるが、これに限定されるものではない）で傾斜している。
As shown in FIG. 13A, the developing roller
第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２は、いずれもそれらの傾斜方向に所定の周期幅で周期的に形成されることで、平面部４２ａが軸方向のピッチ幅Ｗ１で形成される。また、第一溝Ｌ１および第二溝Ｌ２は、の各傾斜角および周期幅は、いずれも互いに異ならせることもできる。また、平面部４２ａの頂面４２ｔの軸方向長さＷ２はピッチ幅Ｗ１の１／２以上の大きさとなるように形成する。
Both the first groove L1 and the second groove L2 are periodically formed with a predetermined periodic width in the inclined direction, so that the
現像ローラ４２における平面部４２ａの軸方向のピッチ幅Ｗ１は８０［μｍ］であり、平面部４２ａの頂面４２ｔの軸方向長さＷ２は４０［μｍ］である。また、凹部４２ｂから平面部４２ａの頂面４２ｔまでの高さである凹部深さＷ３は１０［μｍ］である。ピッチ幅Ｗ１、頂面４２ｔの軸方向長さＷ２及び凹部深さＷ３の値は一例であり、この値に限られるものではない。
The pitch width W1 in the axial direction of the
現像ローラ４２の表面層４２ｆの材料は、トナーを正規帯電させる材料であることことが望ましい。フィルミングによって低帯電トナーが生まれた場合においても、ジャンピングしたトナーＴによってたたき出された低帯電トナーが、平面部４２ａや凹部４２ｂのフィルミングがおきていない部分で帯電できる。このため、低帯電トナーを減少させることができ、画像濃度が安定化する。実施形態の現像ローラ４２では、ニッケル鍍金を施すことにより、その表面層４２ｆがトナーを正規帯電させる材料となっている。
The material of the
また、現像ローラ４２の表面層４２ｆの材料は、ドクタブレード４５（ブレード部材４５０）よりも硬いものであることが望ましい。これにより、現像ローラ４２の表面の平面部４２ａがドクタブレード４５によって削れ難くなるため、平面部４２ａとドクタブレード４５で囲まれる凹部４２ｂの体積が変わりにくくなり、Ｍ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）が安定する。
The material of the
現像ローラ４２の平面部４２ａの高さについては、使用するトナーＴの重量平均粒径よりも大きくすることが望ましい。平均的な大きさのトナーＴが凹部４２ｂ内に収まるため、粒径の選択が起こりにくくなり、経時でのＭ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）が安定する。
The height of the
次に、供給ローラ４４について説明する。図１４は、供給ローラ４４を示す斜視図である。また、図１５は、供給ローラ４４を示す側面図である。これらの図において、現像装置４の内部では、トナー収容部４３の上方の現像ローラ４２側に、円筒状の供給ローラ４４が設けられている。供給ローラ４４は、その軸部である供給ローラ軸４４１を中心に円筒状の発泡材による発泡弾性層が巻きついた構成であり、この円筒状の発泡材が表面にトナーを担持する供給ローラ円筒部４４０となる。
Next, the
供給ローラ４４は、供給ローラ軸４４１を中心に回転可能に構成され、中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。供給ローラ４４は、供給ローラ円筒部４４０の外周面の一部が、現像ローラ４２の現像ローラ円筒部４２０の外周面と供給ニップβで接触するように配置されている。そして、図２及び図５に示されるように、供給ローラ軸４４１は、現像ローラ軸４２１よりも上方に配置されている。
The
供給ローラ４４は、現像ローラ４２と対向する箇所である供給ニップβで現像ローラ４２の表面移動方向に対して逆方向に表面が移動するように回転する。また、現像装置４は、図２に示されるように、供給ニップβの位置が、現像ローラ４２に対するドクタブレード４５の当接位置に対して、上方に位置する配置となっている。
The
供給ローラ４４の供給ローラ円筒部４４０は、発泡材料からなる。そして、供給ローラ円筒部４４０において、現像ローラ４２に接触する表面層は、表面に多数の微小孔が分散しているスポンジ層となっている。供給ローラ４４の表面層をスポンジ状にすることで、凹部４２ｂの底まで供給ローラ４４が届きやすくなるため、現像ローラ４２上トナーのリセット性が向上する。
The supply roller
供給ローラ４４の現像ローラ４２に対する食い込み量（「現像ローラ４２の半径」＋「供給ローラ４４の半径」−「現像ローラ４２と供給ローラ４４との軸間距離」）は、現像ローラ４２の平面部４２ａの高さよりも大きくなっている。平面部４２ａの高さよりも供給ローラ４４の食い込み量を大きくすることで、凹部４２ｂにおけるトナーのリセット性を向上できる。なお、供給ローラ４４の現像ローラ４２に対する食い込み量が平面部４２ａの高さに対して大きすぎると、トナーが凹部４２ｂに押し込まれてしまい、凝集の原因となるため、食い込み量が大きくなりすぎないように設定する必要がある。
The amount of biting of the
供給ローラ４４の供給ローラ円筒部４４０に用いる発泡材料は、電気抵抗が１０３〜１０１４［Ω］の範囲に調整されている。供給ローラ４４には、回収バイアス電源５２によって回収バイアスが印加されるが、この回収バイアスについては後に詳述する。現像ローラ４２と供給ローラ４４とが当接する供給ニップβでは、供給ローラ４４の発泡セル内に保持されているトナーが現像ローラ４２の表面に供給されるとともに、現像ローラ４２の凹部内に残留している残留トナーが供給ローラ４４の発泡セル内に回収される。
The foaming material used for the supply roller
現像ローラ４２に印加される交番電圧からなる現像バイアスは、その中心値（単位時間あたりの平均値）が、トナーの正規帯電極性と同極性になっている（本例ではマイナス極性）。供給ローラ４４は、表面に存在している複数の空泡の中に保持したトナーを、供給ニップβにおいて、現像ローラ４２に供給する。供給ニップβでは、現像ローラ４２の表面と、供給ローラ４４の方面とが互いにカウンター方向に移動する。供給ニップβにおいて、供給ローラ４４の表面の空泡内から現像ローラ４２の凹部４２ｂに移動したトナーが両ローラの摺擦によってすり切られる。そして、供給ニップβの出口において、凹部４２ｂ内のトナーがそのまま現像ローラ４２の表面移動に追従して現像ローラ４２とともに移動する。
The developing bias composed of an alternating voltage applied to the developing
次に、ドクタブレード４５について説明する。図５〜図１０に示されるように、現像ローラ４２の下方で下ケース４１３の内側となる中ケース４１２には、ドクタブレード４５が設けられている。図１６は、ドクタブレード４５を示す斜視図である。また、図１７は、ドクタブレード４５を示す正面図である。これらの図において、ドクタブレード４５は、規制部材を構成する薄い板状の金属部材であるブレード部材４５０と、ブレード部材４５０の一端が固定されている金属製の台座部４５２とを有する。そして、ブレード部材４５０の他端側が現像ローラ４２に接触するように構成されている。ブレード部材４５０の現像ローラ４２に対する接触状態は、先端が接触する先端当て状態（後述するエッジ当て）、及び、先端よりも根元側の面部が接触する腹当て状態、の何れでもよい。しかし、先端当て状態の方が、平面部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーをすり切ることができ、凹部４２ｂに存在するトナーのみを現像位置αに搬送することで、現像位置αに搬送するトナー量が安定するため、より好ましい。
Next, the
エッジ当てとは、図３０に示されるように、ドクタブレード４５において、現像ローラ４２の対向面と、ブレード先端面との間の稜線を形成している先端エッジを、現像ローラ４２の表面に接触させる状態である。稜線を形成している先端エッジにおいて、稜線は丸みを帯びていても良いし、面取りされていてもよい。ドクタブレード４５における現像ローラ４２との対向面をブレード先端に向けて延長した仮想線と、ブレード先端面を現像ローラ４２に向けて延長した仮想線との交点や、その近傍に一するブレード箇所が、先端エッジである。より詳しくは、平板状のドクタブレード４５の自由端側の先端における現像ローラ４２側の角部（丸みがあってもよいし、面取りされていてもよい）が、現像ローラ４２の表面部たる平面部（４２ａ）に接触する箇所である。
As shown in FIG. 30, the edge contact makes contact with the surface of the developing
エッジ当て方向としては、カウンター方向と順方向とのうち、カウンター方向を採用している。カウンター方向は、図４４に示されるように、片持ち支持されているドクタブレード４５における固定端側の固定部分を、ドクタブレード４５における現像ローラ４２との接触部分よりも、現像ローラ４２の回転方向の下流側に位置させるブレードの向きである。この向きでは、回転に伴ってドクタブレード４５との当接位置に進入する直前の現像ローラ４２の表面が、ドクタブレード４５の自由端側の先端エッジに向けて移動する。加えて、ドクタブレード４５の全域のうち、自由端側の先端エッジに対して始めに接触する。
As the edge contact direction, the counter direction is adopted among the counter direction and the forward direction. As shown in FIG. 44, the counter direction is such that the fixed portion on the fixed end side of the
一方、順方向は、図４５に示されるように、片持ち支持されているドクタブレード４５における固定端側の固定部分を、ドクタブレード４５における現像ローラ４２との接触部分よりも、現像ローラ４２の回転方向の上流側に位置させるブレードの向きである。この向きでは、回転に伴ってドクタブレード４５との当接位置に進入する直前の現像ローラ４２の表面が、ドクタブレード４５の全域のうち、自由端側の先端エッジよりも固定端側の箇所（ブレードの腹の部分）に始めに接触することになる。
On the other hand, in the forward direction, as shown in FIG. 45, the fixed portion on the fixed end side of the
ドクタブレード４５のブレード部材４５０は台座部４５２に対して複数のリベット４５１によって固定されている。台座部４５２はブレード部材４５０よりも厚い金属で構成されており、ブレード部材４５０を現像装置４の本体（中ケース４１２の側面部）に固定するための基板として機能している。台座部４５２の長手方向端部にはピン穴４５４が設けられており、一方は真円形状の主基準穴４５４ａであり、もう一方は主基準穴４５４ａ方向に長径を有する楕円形状の従基準穴４５４ｂである。主基準穴４５４ａに不図示のピンが入ることで台座部４５２の現像装置４本体に対する位置が決定し、従基準穴４５４ｂで支えられる。ブレード部材４５０が固定された台座部４５２が、現像装置４本体（中ケース４１２）にドクタ固定ネジ４５５で固定されることによってブレード部材４５０が現像装置４に固定されることになる。
The
ドクタブレード４５のブレード部材４５０は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰ、またはリン青銅等の金属板バネ材料からなるものである。ブレード部材４５０は、自由端側を、現像ローラ４２表面に対して１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させており、その押圧力下を通過したトナーを所定量に規制すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。なお、ブレード部材４５０には、摩擦帯電を補助するために、ドクタバイアス電源１４５からバイアスを印加してもよい。
The
また、ドクタブレード４５のブレード部材４５０としては、導電性を有するものを用いることが望ましい。ブレード部材４５０が導電性であることにより、Ｑ／Ｍ値（単位体積当りの帯電量）が大きなトナーＴの帯電量を下げることが出来、トナーＴのＱ／Ｍ値の均一化を図ることができる。これにより、トナーＴの現像ローラ４２に対する張り付きを防ぐことが出来る。
In addition, it is desirable to use a conductive member as the
ドクタバイアス電源１４５によってブレード部材４５０に印加する電圧としては、現像ローラ４２に印加された交番電圧の中心値（デューティ５０％である場合には時間平均値）に対して、±２００［Ｖ］の範囲でシフトさせた値の直流電圧を例示することができる。使用環境に応じて、直流電圧の値を制御するようにしてもよい。これにより、環境変動によるＭ／Ａ値（現像ローラ表面上の単位面積当りのトナーの担持量）の変動を抑制することができる。
The voltage applied to the
次に、パドル４６について説明する。現像装置４内には、トナーが収容される空間としてトナー収容部４３が設けられており、このトナー収容部４３内にはパドル４６が現像ケーシング４１に対して回転可能に取り付けられている。図１８は、パドル４６を示す斜視図である。また、図１９は、パドル４６を示す正面図である。これらの図において、パドル４６は、その軸部であるパドル軸４６１と、マイラー等の弾性シート材からなる薄い羽部材としてのパドル羽４６０とを備える。パドル軸４６１は、向かい合う二つの平面部を有し、この二つの平面部にパドル羽４６０がそれぞれ取り付けられている。二枚のパドル羽４６０は、パドル軸４６１を中心に互いに反対方向に突出するように、パドル軸４６１の平面部に固定されている。
Next, the
パドル羽４６０の付け根部分には、複数の穴がパドル軸４６１の軸方向に平行になるように並べて設けられている。パドル軸４６１の周面には、パドル軸４６１に対してパドル羽４６０を固定するための複数のヘラ部が突設せしめられている。一方、パドル羽４６０には、それらヘラ部を貫通させるための複数の穴が設けられている。ヘラ部がその穴に貫通した状態で熱曲げ処理されることで、パドル軸４６１に対してパドル羽４６０が固定されている。
A plurality of holes are arranged in the base portion of the
パドル４６は、パドル軸４６１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。パドル軸４６１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
The
パドル４６は、パドル軸４６１から伸びるパドル羽４６０の先端がトナー収容部４３の内壁面に接触する程度の長さになるように、パドル羽４６０の突出量が設定されている。図２及び図５等に示されるように、トナー収容部４３の底面部４３ｂはパドル４６の回転方向に沿った円弧状であり、パドル４６の回転に伴う摺擦動作でパドル羽４６０がトナー収容部４３の底面部４３ｂに引っかからないようになっている。
トナー収容部４３の現像ローラ４２側には底面部４３ｂから垂直に立ち上がる側壁面部４３ｓが形成されている。この側壁面部４３ｓはパドル軸４６１の中心と同等若しくは若干低い程度のところでＸ軸に平行なローラに向かう方向に水平になり、段部５０を形成している。
The amount of protrusion of the
On the developing
側壁面部４３ｓとパドル軸４６１との距離は、底面部４３ｂとパドル軸４６１との距離よりも短く設定されている。そのため、底面部４３ｂを摺擦してきたパドル羽４６０は側壁面部４３ｓに突き当たり、より大きくたわむことになる。その後、段部５０にパドル羽４６０の先端部が差し掛かるとパドル羽４６０を押さえるものが無くなり、パドル羽４６０の先端部は開放されることで上方に跳ね上がる。このようなパドル羽４６０の動きによってトナーは上方へと跳ね上げられ攪拌、搬送、供給される。
The distance between the side wall surface portion 43s and the
段部５０は、Ｘ−Ｙ平面に平行な水平面で、現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）に延在するように形成されている。実施形態の現像装置４では、段部５０が幅方向の全域に設けられているが、パドル羽４６０が跳ね上がるようになっていれば、現像装置４内の一部分に設けられていても良い。
The
供給スクリュー４８は、供給スクリュー軸４８１と、この供給スクリュー軸４８１に固定された螺旋状の羽部である供給スクリュー羽部４８０となるスクリュー部材である。供給スクリュー軸４８１を中心に回転可能に設けられており、供給スクリュー軸４８１の軸方向が現像装置４の長手方向（図中Ｙ軸方向）と平行になるように配置されている。供給スクリュー軸４８１の軸方向両端は中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
The
供給スクリュー４８の軸方向端部は、現像装置４の長手方向端部に形成されたトナー補給口５５の下方に位置している。そして、供給スクリュー４８が回転することによって螺旋状の供給スクリュー羽部４８０がトナー補給口５５から補給されたトナーを長手方向における現像装置４の中央部方向に搬送する。
The axial end of the
上ケース４１１の開口部５６を形成する縁部分には、マイラー等のシート部材からなる入口シール４７が長手方向に沿って貼着されている。入口シール４７は略矩形のシートであってその短手の一端が上ケース４１１の縁部分に貼着され、他端は自由端とされている。入口シール４７の自由端側は現像装置４の内部方向に突出されており、さらに、現像ローラ４２に接触するように設けられている。入口シール４７は、現像ローラ４２の回転方向上流側が上ケース４１１に固定されており、現像ローラ４２の回転方向下流側が自由端とされ、現像ローラ４２に対して、入口シール４７の面部分が接触するように配置している。また、上ケース４１１の現像装置４の内部側は供給ローラ４４の上部形状に沿うように湾曲形状をしており、上ケース４１１の湾曲形状の表面と供給ローラ４４の表面との隙間は、１．０［ｍｍ］である。
An
図７〜図１０に示されるように、現像装置４の開口部５６の長手方向両端部にあたる中ケース４１２の一部にはサイドシール５９が貼着されている。サイドシール５９は、現像ローラ４２の軸方向両端近傍に設けられたスペーサー４２２よりも軸方向における内側で、且つ、現像ローラ４２にドクタブレード４５が接触する軸方向の端部が重なる領域に設けられている。このようなサイドシール５９によって現像ケーシング４１における開口部５６の長手方向端部からトナーが漏れ出ることを防止している。また、後述のように、現像ローラ４２の現像ローラ軸の軸方向両端は、中ケース４１２の側壁部４１２ｓに対して回転可能に取り付けられている。
As shown in FIGS. 7 to 10, side seals 59 are attached to a part of the
次に、現像装置４内でのトナーの動きについて説明する。トナー補給口５５から現像装置４内に補給されたトナーは、供給スクリュー４８によってトナー収容部４３に供給され、パドル４６によって攪拌される。また、パドル４６の跳ね上げによって現像ローラ４２及び供給ローラ４４の方向に跳ね上げ、搬送される。供給ローラ４４に供給されたトナーは、供給ローラ４４が現像ローラ４２と接触する供給ニップβで現像ローラ４２の表面に受け渡される。現像ローラ４２の表面に受け渡されたトナーのうち現像位置αに搬送する所定量を超えた分のトナーは、ドクタブレード４５によって現像ローラ４２の表面から掻き落とされる。
Next, the movement of toner in the developing
ドクタブレード４５との対向部を通過した現像ローラ４２の表面に残ったトナーは、そのまま現像ローラ４２の回転による表面移動方によって搬送され、感光体２と対向する現像位置αに到達する。現像に用いられることなく現像位置αを通過したトナーは、入口シール４７が接触する位置を通過し、供給ローラ４４との対向位置である供給ニップβにまで搬送される。現像ローラ４２によって供給ニップβに到達したトナーは、供給ローラ４４によって現像ローラ４２の表面から掻き取られ、供給ローラ４４によって搬送される。
The toner remaining on the surface of the developing
トナー収容室１０１に収容されるトナーは、重合法で製造されたものであって、その平均粒径は６．５［μｍ］程度である。また、円形度は０．９８程度であり、安息角は３３［°］程度である。外添剤としてチタン酸ストロンチウムを含有している。本発明に係る現像装置に用いられるトナーは、これに限るものではない。
The toner stored in the
複写機５００においては、高速のトナー搬送に対応できるよう流動性の高いトナーを用いている。具体的には、加速凝集度が４０［％］以下のトナーを用いている。この加速凝集度とは、トナーの流動性を示す指数である。
In the copying
トナーの加速凝集度の測定方法は、以下に説明する通りである。
＜測定装置＞
・ホソカワミクロン製 パウダテスター
＜測定方法＞
・測定対象サンプルを恒温槽に放置（３５±２［℃］，２４±１［ｈ］）
・パウダテスターを用いて測定
・目開きの異なる三種の篩を使用（例えば、７５［μｍ］，４４［μｍ］，２２［μｍ］）
・篩ったときのトナー残量から算出、以下の計算により、凝集度を求める。
｛（上段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００
｛（中段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００×３／５
｛（下段の篩に残ったトナー重量）／（試料採取量）｝×１００×１／５
上記三つの計算値の合計をもって加熱凝集度［％］とする。
The method for measuring the accelerated aggregation degree of the toner is as described below.
<Measurement device>
・ Powder tester made by Hosokawa Micron <Measurement method>
・ Leave the sample to be measured in a thermostat (35 ± 2 [° C], 24 ± 1 [h])
・ Measured with a powder tester ・ Uses three types of sieves with different openings (for example, 75 [μm], 44 [μm], 22 [μm])
-Calculate from the remaining amount of toner when sieving, and obtain the degree of aggregation by the following calculation.
{(Weight of toner remaining on upper screen) / (sample amount)} × 100
{(Weight of toner remaining on middle screen) / (sample amount)} × 100 × 3/5
{(Weight of toner remaining on lower screen) / (sample amount)} × 100 × 1/5
The total of the above three calculated values is defined as the heat aggregation degree [%].
トナーの加速凝集度は上述のように目開きの異なる三種類のメッシュを目開きの大きい順に積み重ね、最上段に粒子をおき、一定の振動でふるい、各メッシュ上のトナー重量から求める指数である。 As described above, the accelerated aggregation degree of the toner is an index obtained by stacking three types of meshes having different openings in the order of increasing openings, placing particles on the uppermost stage, sieving with constant vibration, and calculating from the toner weight on each mesh. .
また、複写機５００においては、平均円形度が０．９０以上のトナー（０．９０〜１．００のトナー）を用いている。円形度ａについては、「円形度ａ＝Ｌ０／Ｌ」という式によって得られた値とする。なお、Ｌ０は、粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長である。また、Ｌは粒子の投影像の周囲長である。この円形度はトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、トナーが完全な球形の場合には１．００になり、表面形状が複雑になるほど値が小さくなる。
In the copying
平均円形度が０．９０〜１．００の範囲では、トナー粒子の表面は滑らかであり、トナー粒子同士、トナー粒子と感光体２との接触面積が小さいために転写性に優れる。また、平均円形度が０．９０〜１．００の範囲では、トナー粒子に角がないため、現像装置４内での現像剤（トナー）の攪拌トルクが小さく、攪拌の駆動が安定するために異常画像の発生を防止できる。また、ドットを形成するトナーの中に、角張ったトナー粒子がいないため、転写で転写媒体に圧接する際に、その圧がドットを形成するトナー全体に均一にかかり、転写中抜けが生じ難い。更に、トナー粒子が角張っていないことから、トナー粒子そのものの研磨力が小さく、感光体２や、帯電部材３等の表面を傷つけたり、摩耗させたりすることを防止できる。
When the average circularity is in the range of 0.90 to 1.00, the surface of the toner particles is smooth, and the contact area between the toner particles and between the toner particles and the
円形度については、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００を用いて測定することができる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５［ｍｌ］加え、更に測定試料を０．１〜０．５［ｇ］程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、分散液濃度を３０００〜１００００［個／μｌ］として前記装置によりトナーの形状、粒度を測定する。 The circularity can be measured using a flow type particle image analyzer FPIA-1000 manufactured by Toa Medical Electronics. As a specific measuring method, a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added in an amount of 0.1 to 0.5 [100] as a dispersant in 100 to 150 [ml] of water from which impure solids have been removed in advance. ml] and about 0.1 to 0.5 [g] of a measurement sample is further added. The suspension in which the sample is dispersed is subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the shape and particle size of the toner are measured with the above apparatus with the dispersion concentration being 3000 to 10,000 [pieces / μl].
６００［ｄｐｉ］以上の微少ドットを再現するためには、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）を３〜８［μｍ］の範囲にすることが好ましい。この範囲では、微小な潜像ドットに対して、十分に小さい粒径のトナー粒子を有していることから、ドット再現性に優れる。重量平均粒径（Ｄ４）が３［μｍ］未満では、転写効率の低下、ブレードクリーニング性の低下といった現象が発生し易い。重量平均粒径（Ｄ４）が８［μｍ］を超えると、文字やラインの飛び散りを抑えることが難しい。また、重量平均粒径（Ｄ４）と個数平均粒径（Ｄ１）との比（Ｄ４／Ｄ１）は１．００〜１．４０の範囲にあることが好ましい。（Ｄ４／Ｄ１）が１．００に近いほど粒径分布がシャープであることを示す。このような小粒径で粒径分布の狭いトナーでは、トナーの帯電量分布が均一になり、地肌かぶりの少ない高品位な画像を得ることができ、また、静電転写方式では転写率を高くすることができる。 In order to reproduce minute dots of 600 [dpi] or more, it is preferable that the weight average particle diameter (D4) of the toner is in the range of 3 to 8 [μm]. In this range, since the toner particles have a sufficiently small particle size with respect to the minute latent image dots, the dot reproducibility is excellent. When the weight average particle diameter (D4) is less than 3 [μm], phenomena such as a decrease in transfer efficiency and a decrease in blade cleaning properties tend to occur. When the weight average particle diameter (D4) exceeds 8 [μm], it is difficult to suppress scattering of characters and lines. Moreover, it is preferable that ratio (D4 / D1) of a weight average particle diameter (D4) and a number average particle diameter (D1) exists in the range of 1.00-1.40. The closer (D4 / D1) is to 1.00, the sharper the particle size distribution. With such a toner having a small particle size and a narrow particle size distribution, the toner charge amount distribution is uniform, a high-quality image with little background fogging can be obtained, and the electrostatic transfer method has a high transfer rate. can do.
トナー粒子の粒度分布については、次のようにして測定することが可能である。コールターカウンター法によるトナー粒子の粒度分布の測定装置としては、コールターカウンターＴＡ−ＩＩやコールターマルチサイザーＩＩ（いずれもコールター社製）が挙げられる。まず、電解水溶液１００〜１５０［ｍｌ］中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５［ｍｌ］加える。ここで、電解液とは１級塩化ナトリウムを用いて約１［％］ＮａＣｌ水溶液を調製したもので、例えばＩＳＯＴＯＮ−ＩＩ（コールター社製）が使用できる。ここで、更に測定試料を２〜２０［ｍｇ］加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行ない、前記測定装置により、アパーチャーとして１００［μｍ］アパーチャーを用いて、トナー粒子又はトナーの重量、個数を測定して、重量分布と個数分布を算出する。得られた分布から、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）、個数平均粒径（Ｄ１）を求めることができる。 The particle size distribution of the toner particles can be measured as follows. Examples of the measuring device for the particle size distribution of toner particles by the Coulter counter method include Coulter Counter TA-II and Coulter Multisizer II (both manufactured by Coulter). First, 0.1 to 5 [ml] of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 [ml] of the electrolytic aqueous solution. Here, the electrolytic solution is prepared by preparing a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride, and for example, ISOTON-II (manufactured by Coulter) can be used. Here, 2 to 20 [mg] of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the measurement device is used to measure the weight and number of toner particles or toner using a 100 [μm] aperture as the aperture. Then, the weight distribution and the number distribution are calculated. From the obtained distribution, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) of the toner can be obtained.
チャンネルとしては、２．００〜２．５２［μｍ］未満；２．５２〜３．１７［μｍ］未満；３．１７〜４．００［μｍ］未満；４．００〜５．０４［μｍ］未満；５．０４〜６．３５［μｍ］未満；６．３５〜８．００［μｍ］未満；８．００〜１０．０８［μｍ］未満；１０．０８〜１２．７０［μｍ］未満；１２．７０〜１６．００［μｍ］未満；１６．００〜２０．２０［μｍ］未満；２０．２０〜２５．４０［μｍ］未満；２５．４０〜３２．００［μｍ］未満；３２．００〜４０．３０［μｍ］未満の１３チャンネルを使用し、粒径２．００［μｍ］以上乃至４０．３０［μｍ］未満の粒子を対象とする。 As a channel, it is less than 2.00-2.52 [micrometer]; 2.52-less than 3.17 [micrometer]; 3.17-less than 4.00 [micrometer]; 4.00-5.04 [micrometer] Less than 5.04 to 6.35 [μm]; 6.35 to less than 8.00 [μm]; 8.00 to less than 10.08 [μm]; 10.08 to less than 12.70 [μm]; 12.70 to less than 16.00 [μm]; 16.00 to less than 20.20 [μm]; 20.20 to less than 25.40 [μm]; 25.40 to less than 32.00 [μm]; Using 13 channels of 00 to less than 40.30 [μm], particles having a particle size of 2.00 [μm] or more to less than 40.30 [μm] are targeted.
複写機５００で用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤とを有機溶媒中に分散させたトナー材料液を用いて製造されたものである。このトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーであり、重合トナーと呼ばれる。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
The toner used in the copying
＜ポリエステル＞
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
<Polyester>
The polyester is obtained by a polycondensation reaction between a polyhydric alcohol compound and a polycarboxylic acid compound. Examples of the polyhydric alcohol compound (PO) include dihydric alcohol (DIO) and trihydric or higher polyhydric alcohol (TO). (DIO) alone or a mixture of (DIO) and a small amount of (TO) preferable. Examples of the dihydric alcohol (DIO) include alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, etc.); alkylene ether glycol (diethylene glycol) , Triethylene glycol, dipropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc.); alicyclic diols (1,4-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol A, etc.); bisphenols (bisphenol A, bisphenol) F, bisphenol S, etc.); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.) adduct of the above alicyclic diol; Alkylene oxide bisphenol (ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, etc.), etc. adducts. Among them, preferred are alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms and alkylene oxide adducts of bisphenols, and particularly preferred are alkylene oxide adducts of bisphenols and alkylene glycols having 2 to 12 carbon atoms. It is a combined use. The trihydric or higher polyhydric alcohol (TO) includes 3 to 8 or higher polyhydric aliphatic alcohols (glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol, etc.); trihydric or higher phenols (Trisphenol PA, phenol novolak, cresol novolak, etc.); and alkylene oxide adducts of the above trivalent or higher polyphenols.
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。 Examples of the polyvalent carboxylic acid (PC) include divalent carboxylic acid (DIC) and trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC). (DIC) alone and (DIC) with a small amount of (TC) Mixtures are preferred. Divalent carboxylic acids (DIC) include alkylene dicarboxylic acids (succinic acid, adipic acid, sebacic acid, etc.); alkenylene dicarboxylic acids (maleic acid, fumaric acid, etc.); aromatic dicarboxylic acids (phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid) And naphthalenedicarboxylic acid). Of these, preferred are alkenylene dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms and aromatic dicarboxylic acids having 8 to 20 carbon atoms. Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid (TC) include aromatic polycarboxylic acids having 9 to 20 carbon atoms (such as trimellitic acid and pyromellitic acid). In addition, as polyhydric carboxylic acid (PC), you may make it react with polyhydric alcohol (PO) using the above-mentioned acid anhydride or lower alkyl ester (Methyl ester, ethyl ester, isopropyl ester, etc.).
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０［℃］に加熱する。そして、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
The ratio of the polyhydric alcohol (PO) to the polycarboxylic acid (PC) is usually 2/1 to 1/1, preferably as the equivalent ratio [OH] / [COOH] of the hydroxyl group [OH] and the carboxyl group [COOH]. Is 1.5 / 1 to 1/1, more preferably 1.3 / 1 to 1.02 / 1.
The polycondensation reaction of polyhydric alcohol (PO) and polycarboxylic acid (PC) is heated to 150 to 280 [° C.] in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate or dibutyltin oxide. And the water produced | generated while reducing pressure if necessary is distilled off, and the polyester which has a hydroxyl group is obtained. The hydroxyl value of the polyester is preferably 5 or more, and the acid value of the polyester is usually 1 to 30, preferably 5 to 20. By giving an acid value, it tends to be negatively charged, and furthermore, when fixing to a recording paper, the affinity between the recording paper and the toner is good and the low-temperature fixability is improved. However, when the acid value exceeds 30, there is a tendency to deteriorate with respect to the stability of charging, particularly environmental fluctuation.
The weight average molecular weight is 10,000 to 400,000, preferably 20,000 to 200,000. A weight average molecular weight of less than 10,000 is not preferable because offset resistance deteriorates. On the other hand, if it exceeds 400,000, the low-temperature fixability is deteriorated.
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。このウレア変性のポリエステルについて、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。ウレア変性のポリエステルは、このポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。 In addition to the unmodified polyester obtained by the above polycondensation reaction, the polyester preferably contains a urea-modified polyester. With respect to this urea-modified polyester, the terminal carboxyl group or hydroxyl group of the polyester obtained by the above polycondensation reaction is reacted with a polyvalent isocyanate compound (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. The urea-modified polyester is obtained by crosslinking and / or extending the molecular chain by the reaction between the polyester prepolymer (A) and amines.
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α，α，α’，α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。 Examples of the polyvalent isocyanate compound (PIC) include aliphatic polyisocyanates (tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethylcaproate, etc.); alicyclic polyisocyanates (isophorone diisocyanate, cyclohexylmethane diisocyanate, etc.) ); Aromatic diisocyanates (tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, etc.); araliphatic diisocyanates (α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate, etc.); isocyanates; phenol derivatives, oximes, polyisocyanates; Those blocked with caprolactam or the like; and combinations of two or more of these.
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率について、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］とする。このとき、当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］は、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 The ratio of the polyvalent isocyanate compound (PIC) is the equivalent ratio [NCO] / [OH] of the isocyanate group [NCO] and the hydroxyl group [OH] of the polyester having a hydroxyl group. At this time, the equivalent ratio [NCO] / [OH] is usually 5/1 to 1/1, preferably 4/1 to 1.2 / 1, more preferably 2.5 / 1 to 1.5 / 1. is there. When [NCO] / [OH] exceeds 5, low-temperature fixability deteriorates. When the molar ratio of [NCO] is less than 1, when a urea-modified polyester is used, the urea content in the ester is lowered and hot offset resistance is deteriorated.
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０［ｗｔ％］、好ましくは１〜３０［ｗｔ％］、さらに好ましくは２〜２０［ｗｔ％］である。０．５［ｗｔ％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０［ｗｔ％］を超えると低温定着性が悪化する。 The content of the polyisocyanate compound (PIC) component in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 0.5 to 40 [wt%], preferably 1 to 30 [wt%], more preferably 2 to 20 [wt%]. If it is less than 0.5 [wt%], the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability. On the other hand, if it exceeds 40 [wt%], the low-temperature fixability deteriorates.
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。 The number of isocyanate groups contained per molecule in the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group is usually 1 or more, preferably 1.5 to 3 on average, more preferably 1.8 to 2 on average. Five. If it is less than 1 per molecule, the molecular weight of the urea-modified polyester will be low, and the hot offset resistance will deteriorate.
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）等が挙げられる。さらに、アミン類（Ｂ）としては、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。 Next, examples of the amines (B) to be reacted with the polyester prepolymer (A) include a divalent amine compound (B1), a trivalent or higher polyvalent amine compound (B2), and an amino alcohol (B3). Furthermore, examples of the amines (B) include aminomercaptan (B4), amino acid (B5), and amino acids B1 to B5 blocked (B6).
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）が挙げられる。また、２価アミン化合物（Ｂ１）としては、脂環式ジアミン（４，４’−ジアミノ−３，３’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）も挙げることが出来る。さらに、２価アミン化合物（Ｂ１）としては、脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）も挙げることが出来る。 Examples of the divalent amine compound (B1) include aromatic diamines (phenylenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, etc.). Examples of the divalent amine compound (B1) also include alicyclic diamines (such as 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, diaminecyclohexane, and isophoronediamine). Further, examples of the divalent amine compound (B1) include aliphatic diamines (ethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, etc.).
３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。 Examples of the trivalent or higher polyvalent amine compound (B2) include diethylenetriamine and triethylenetetramine. Examples of amino alcohol (B3) include ethanolamine and hydroxyethylaniline. Examples of amino mercaptan (B4) include aminoethyl mercaptan and aminopropyl mercaptan.
アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。 Examples of the amino acid (B5) include aminopropionic acid and aminocaproic acid. Examples of the compound (B6) obtained by blocking the amino group of B1 to B5 include ketimine compounds and oxazolidine compounds obtained from the amines of B1 to B5 and ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.). Among these amines (B), preferred are B1 and a mixture of B1 and a small amount of B2.
アミン類（Ｂ）の比率について、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］とする。このとき、当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］は、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。 Regarding the ratio of amines (B), the equivalent ratio [NCO] / [NHx] of isocyanate groups [NCO] in the polyester prepolymer (A) having isocyanate groups and amino groups [NHx] in amines (B) And At this time, the equivalent ratio [NCO] / [NHx] is usually 1/2 to 2/1, preferably 1.5 / 1 to 1 / 1.5, more preferably 1.2 / 1 to 1/1. 2.
［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超える場合や１／２未満の場合では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０［％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。 When [NCO] / [NHx] is more than 2 or less than 1/2, the molecular weight of the urea-modified polyester is lowered, and the hot offset resistance is deteriorated. The urea-modified polyester may contain a urethane bond together with a urea bond. The molar ratio of the urea bond content to the urethane bond content is usually 100/0 to 10/90, preferably 80/20 to 20/80, and more preferably 60/40 to 30/70. When the molar ratio of the urea bond is less than 10%, the hot offset resistance is deteriorated.
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０［℃］に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０［℃］にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０［℃］にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。 The urea-modified polyester is produced by a one-shot method or the like. Polyhydric alcohol (PO) and polyhydric carboxylic acid (PC) are produced in the presence of a known esterification catalyst such as tetrabutoxy titanate and dibutyltin oxide at 150 to 280 [° C.] and, if necessary, reduced pressure. Water is distilled off to obtain a polyester having a hydroxyl group. Next, at 40 to 140 [° C.], this is reacted with polyvalent isocyanate (PIC) to obtain a polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. Further, this (A) is reacted with amines (B) at 0 to 140 [° C.] to obtain a urea-modified polyester.
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）や、ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）等が挙げられる。また、上記溶剤としては、エステル類（酢酸エチルなど）や、アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）や、エーテル類（テトラヒドロフランなど）等も挙げられる。上記溶剤としては、これらのように、多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。 When reacting the polyvalent isocyanate compound (PIC) and when reacting (A) and (B), a solvent may be used as necessary. Examples of usable solvents include aromatic solvents (toluene, xylene, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) and the like. Examples of the solvent include esters (such as ethyl acetate), amides (such as dimethylformamide and dimethylacetamide), and ethers (such as tetrahydrofuran). Examples of the solvent include those inert to the polyvalent isocyanate compound (PIC).
また、ポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。 In addition, in the crosslinking and / or extension reaction between the polyester prepolymer (A) and the amines (B), a reaction terminator can be used as necessary to adjust the molecular weight of the resulting urea-modified polyester. Examples of the reaction terminator include monoamines (diethylamine, dibutylamine, butylamine, laurylamine, etc.), and those obtained by blocking them (ketimine compounds).
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。 The weight average molecular weight of the urea-modified polyester is usually 10,000 or more, preferably 20,000 to 10,000,000, and more preferably 30,000 to 1,000,000. If it is less than 10,000, the hot offset resistance deteriorates. The number average molecular weight of the urea-modified polyester or the like is not particularly limited when the above-mentioned unmodified polyester is used, and may be a number average molecular weight that can be easily obtained to obtain the weight average molecular weight. When the urea-modified polyester is used alone, its number average molecular weight is usually 2000-15000, preferably 2000-10000, more preferably 2000-8000. When it exceeds 20000, the low-temperature fixability and the glossiness when used in a full-color apparatus are deteriorated.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性および複写機５００に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。なお、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでも良い。
By using the unmodified polyester and the urea-modified polyester in combination, the low-temperature fixability and the gloss when used in the copying
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。 The unmodified polyester and the urea-modified polyester are preferably at least partially compatible with each other in terms of low-temperature fixability and hot offset resistance. Therefore, it is preferable that the unmodified polyester and the urea-modified polyester have a similar composition.
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が５［％］未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。 The weight ratio of unmodified polyester to urea-modified polyester is usually 20/80 to 95/5, preferably 70/30 to 95/5, more preferably 75/25 to 95/5, and particularly preferably 80 /. 20-93 / 7. When the weight ratio of the urea-modified polyester is less than 5 [%], the hot offset resistance is deteriorated, and it is disadvantageous in terms of both heat-resistant storage stability and low-temperature fixability.
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５［℃］、好ましくは４５〜６０［℃］である。４５［℃］未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５［℃］を超えると低温定着性が不十分となる。 The glass transition point (Tg) of the binder resin containing unmodified polyester and urea-modified polyester is usually 45 to 65 [° C.], preferably 45 to 60 [° C.]. If the temperature is less than 45 [° C.], the heat resistance of the toner deteriorates, and if it exceeds 65 [° C.], the low-temperature fixability becomes insufficient.
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。 In addition, since the urea-modified polyester is likely to be present on the surface of the obtained toner base particles, the heat-resistant storage stability tends to be good even when the glass transition point is low as compared with known polyester-based toners.
＜着色剤＞
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量［％］、好ましくは３〜１０重量［％］である。
<Colorant>
As the colorant, all known dyes and pigments can be used. For example, carbon black, nigrosine dye, iron black, naphthol yellow S, Hansa yellow (10G, 5G, G), cadmium yellow, yellow iron oxide, ocher , Yellow lead, titanium yellow, polyazo yellow, oil yellow, Hansa yellow (GR, A, RN, R), pigment yellow L, benzidine yellow (G, GR), permanent yellow (NCG), Vulcan fast yellow (5G, R), Tartrazine Lake, Quinoline Yellow Lake, Anthrazan Yellow BGL, Isoindolinone Yellow, Bengala, Red Dan, Lead Zhu, Cadmium Red, Cadmium Mercury Red, Antimon Zhu, Permanent Red 4R, Para Red, Phi Sayred, Parachlor Ortonito Aniline Red, Resol Fast Scarlet G, Brilliant Fast Scarlet, Brilliant Carmine B, Permanent Red (F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), Fast Scarlet VD, Belkan Fast Rubin B, Brilliant Scarlet G, Resol Rubin GX, Permanent Red F5R , Brilliant Carmine 6B, Pigment Scarlet 3B, Bordeaux 5B, Toluidine Maroon, Permanent Bordeaux F2K, Helio Bordeaux BL, Bordeaux 10B, Bon Maroon Light, Bon Maroon Medium, Eosin Lake, Rhodamine Lake B, Rhodamine Lake Y, Alizarin Lake, Thio Indigo Red B, Thioindigo Maroon, Oil Red, Quinacridone Red, Pyrazolone Red Polyazo Red, Chrome Vermillion, Benzidine Orange, Perinone Orange, Oil Orange, Cobalt Blue, Cerulean Blue, Alkaline Blue Lake, Peacock Blue Lake, Victoria Blue Lake, Metal Free Phthalocyanine Blue, Phthalocyanine Blue, Fast Sky Blue, Indanthrene Blue (RS, BC), indigo, ultramarine blue, bitumen, anthraquinone blue, fast violet B, methyl violet lake, cobalt purple, manganese purple, dioxane violet, anthraquinone violet, chrome green, zinc green, chromium oxide, pyridian, emerald green, pigment Green B, Naphthol Green B, Green Gold, Acid Green Lake, Malachite Green Lake, Lid Russian nin green, anthraquinone green, titanium oxide, zinc white, litbon and mixtures thereof can be used. The content of the colorant is usually 1 to 15% [%], preferably 3 to 10% [%] based on the toner.
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体が挙げられる。また、上記バインダー樹脂としては、スチレン及びその置換体の重合体とビニル化合物との共重合体を挙げることができる。さらに、上記バインダー樹脂としては、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等を挙げることができる。また、上記バインダー樹脂としては、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等を挙げることができる。これらのバインダー樹脂としては、単独あるいは混合して使用できる。 The colorant can also be used as a master batch combined with a resin. Examples of the binder resin that is kneaded together with the production of the master batch or the master batch include styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene, and polyvinyl toluene, and polymers of substituted products thereof. Examples of the binder resin include a copolymer of styrene and its substituted polymer and a vinyl compound. Furthermore, examples of the binder resin include polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, and polyester. Examples of the binder resin include epoxy resin, epoxy polyol resin, polyurethane, polyamide, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, aliphatic or alicyclic hydrocarbon resin, and aromatic petroleum resin. Chlorinated paraffin, paraffin wax and the like. These binder resins can be used alone or in combination.
＜荷電制御剤＞
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン等が挙げられる。また、上記荷電制御剤としては、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物等が挙げられる。さらに、上記荷電制御剤としては、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等が挙げられる。
<Charge control agent>
Known charge control agents can be used, and examples include nigrosine dyes, triphenylmethane dyes, chromium-containing metal complex dyes, molybdate chelate pigments, rhodamine dyes, and alkoxy amines. Examples of the charge control agent include quaternary ammonium salts (including fluorine-modified quaternary ammonium salts), alkylamides, phosphorus simple substances or compounds, tungsten simple substances or compounds, and the like. Furthermore, examples of the charge control agent include a fluorine-based activator, a salicylic acid metal salt, and a metal salt of a salicylic acid derivative.
具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２等が挙げられる。また、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）等も挙げることができる。さらに、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ（以上、ヘキスト社製）等を挙げることができる。また、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）等も挙げることができる。また、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料等を挙げることが出来る。さらに、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。 Specific examples include bontron 03 of a nigrosine dye, bontron P-51 of a quaternary ammonium salt, bontron S-34 of a metal-containing azo dye, and E-82 of an oxynaphthoic acid metal complex. In addition, E-84 of salicylic acid metal complex, E-89 of phenol-based condensate (above, manufactured by Orient Chemical Industries), TP-302, TP-415 of quaternary ammonium salt molybdenum complex (above, Hodogaya Chemical Co., Ltd.) Etc.). Further, a quaternary ammonium salt copy charge PSY VP2038, a triphenylmethane derivative copy blue PR (manufactured by Hoechst), and the like can be mentioned. In addition, quaternary ammonium salt copy charge NEG VP2036, copy charge NX VP434 (manufactured by Hoechst) and the like can also be mentioned. Moreover, LRA-901, LR-147 (made by Nippon Carlit Co., Ltd.) which is a boron complex, copper phthalocyanine, perylene, quinacridone, an azo pigment, etc. can be mentioned. Furthermore, other high molecular compounds having functional groups such as sulfonic acid groups, carboxyl groups, and quaternary ammonium salts are listed. Of these, substances that control the negative polarity of the toner are particularly preferably used.
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではない。しかし、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大きすぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラ４２との静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
The amount of charge control agent used is determined by the type of binder resin, the presence or absence of additives used as necessary, and the toner production method including the dispersion method, and is not uniquely limited. However, it is preferably used in the range of 0.1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin. The range of 0.2 to 5 parts by weight is preferable. When the amount exceeds 10 parts by weight, the chargeability of the toner is too high, the effect of the charge control agent is reduced, the electrostatic attraction with the developing
＜離型剤＞
離型剤としては、融点が５０〜１２０［℃］の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着装置１２の定着ローラとトナー界面との間で働く。これにより、定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス等が挙げられる。さらに、パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。
<Release agent>
As the release agent, a low melting point wax having a melting point of 50 to 120 [° C.] is more effectively used as a release agent in the dispersion with the binder resin between the fixing roller of the fixing
さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド等が挙げられる。また、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等が挙げられる。これらのポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。 Furthermore, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, and chlorinated hydrocarbons are exemplified. Moreover, poly-n-stearyl methacrylate, poly-n-lauryl methacrylate and the like, which are low molecular weight crystalline polymer resins, can be mentioned. Crystalline polymers having a long alkyl group in the side chain such as homopolymers or copolymers of these polyacrylates (for example, copolymers of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate, etc.) can also be used.
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えても良い。 The charge control agent and the release agent can be melt-kneaded together with the master batch and the binder resin, and of course, they may be added when dissolved and dispersed in the organic solvent.
＜外添剤＞
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０−３〜２［μｍ］であることが好ましく、特に５×１０−３〜０．５［μｍ］であることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００［ｍ２／ｇ］であることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５［ｗｔ％］であることが好ましく、特に０．０１〜２．０［ｗｔ％］であることが好ましい。
<External additive>
Inorganic fine particles are preferably used as an external additive for assisting the fluidity, developability and chargeability of the toner particles. The primary particle diameter of the inorganic fine particles is preferably 5 × 10 −3 to 2 [μm], particularly preferably 5 × 10 −3 to 0.5 [μm]. Moreover, it is preferable that the specific surface area by BET method is 20-500 [m < 2 > / g]. The use ratio of the inorganic fine particles is preferably 0.01 to 5 [wt%] of the toner, and particularly preferably 0.01 to 2.0 [wt%].
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ等を挙げることが出来る。また、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素なども挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０−２［μｍ］以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上する。このことより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置４内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
Specific examples of the inorganic fine particles include silica, alumina, titanium oxide, barium titanate, magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, zinc oxide and tin oxide. Silica sand, clay, mica, wollastonite, diatomaceous earth, chromium oxide, cerium oxide, bengara, antimony trioxide, magnesium oxide, zirconium oxide, barium sulfate, barium carbonate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, etc. Can be mentioned. Among these, as the fluidity imparting agent, it is preferable to use hydrophobic silica fine particles and hydrophobic titanium oxide fine particles in combination. Particularly when both the fine particles have an average particle diameter of 5 × 10 −2 [μm] or less and are stirred and mixed, the electrostatic force and van der Waals force with the toner are remarkably improved. This makes it possible to obtain a good image quality that does not cause firefly and the like without causing the fluidity imparting agent to be detached from the toner even by stirring and mixing inside the developing
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。 Titanium oxide fine particles are excellent in environmental stability and image density stability, but have a tendency to deteriorate the charge rise characteristics. Therefore, if the amount of titanium oxide fine particles added is larger than the amount of silica fine particles added, this side effect is affected. It can be considered large.
しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５［ｗｔ％］の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。 However, when the addition amount of the hydrophobic silica fine particles and the hydrophobic titanium oxide fine particles is in the range of 0.3 to 1.5 [wt%], the charge rising characteristics are not greatly impaired, and the desired charge rising characteristics can be obtained. Stable image quality can be obtained even when copying is repeated.
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。 Next, a toner manufacturing method will be described. Here, although a preferable manufacturing method is shown, it is not limited to this.
＜トナーの製造方法＞
（１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。有機溶媒は、沸点が１００［℃］未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム等を挙げることができる。また、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等も挙げることができる。これらを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
<Toner production method>
(1) A toner material solution is prepared by dispersing a colorant, unmodified polyester, a polyester prepolymer having an isocyanate group, and a release agent in an organic solvent. The organic solvent is preferably volatile with a boiling point of less than 100 [° C.] from the viewpoint of easy removal after toner base particle formation. Specific examples include toluene, xylene, benzene, carbon tetrachloride, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichloroethylene, chloroform, and the like. Further, monochlorobenzene, dichloroethylidene, methyl acetate, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and the like can also be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more. In particular, aromatic solvents such as toluene and xylene and halogenated hydrocarbons such as methylene chloride, 1,2-dichloroethane, chloroform, and carbon tetrachloride are preferable. The usage-amount of an organic solvent is 0-300 weight part normally with respect to 100 weight part of polyester prepolymers, Preferably it is 0-100 weight part, More preferably, it is 25-70 weight part.
（２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒を含むものであってもよい。また、水系媒体に含まれる有機溶媒としては、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）なども挙げることができる。 (2) The toner material liquid is emulsified in an aqueous medium in the presence of a surfactant and resin fine particles. The aqueous medium may be water alone or may contain an organic solvent such as alcohol (methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, etc.) or dimethylformamide. Examples of the organic solvent contained in the aqueous medium include tetrahydrofuran, cellosolves (such as methyl cellosolve), and lower ketones (such as acetone and methyl ethyl ketone).
トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。 The amount of the aqueous medium used relative to 100 parts by weight of the toner material liquid is usually 50 to 2000 parts by weight, preferably 100 to 1000 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the dispersion state of the toner material liquid is poor, and toner particles having a predetermined particle diameter cannot be obtained. If it exceeds 20000 parts by weight, it is not economical.
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤を挙げることができる。また、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型のカチオン性界面活性剤も挙げることができる。アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤も挙げることができる。さらに、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤も挙げることができる。また、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。 Further, in order to improve the dispersion in the aqueous medium, a dispersant such as a surfactant and resin fine particles is appropriately added. Examples of the surfactant include anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonate, α-olefin sulfonate, and phosphate ester. Further, amine salt type cationic surfactants such as alkylamine salts, aminoalcohol fatty acid derivatives, polyamine fatty acid derivatives and imidazolines can also be mentioned. Quaternary ammonium salt type cationic surfactants such as alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, pyridinium salt, alkylisoquinolinium salt and benzethonium chloride can also be mentioned. Furthermore, nonionic surfactants, such as a fatty acid amide derivative and a polyhydric alcohol derivative, can also be mentioned. Examples thereof include amphoteric surfactants such as alanine, dodecyldi (aminoethyl) glycine, di (octylaminoethyl) glycine and N-alkyl-N, N-dimethylammonium betaine.
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム等を挙げられる。また、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム等を挙げられる。また、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及びその金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩等を挙げられる。また、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩等を挙げられる。さらに、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。 Further, by using a surfactant having a fluoroalkyl group, the effect can be obtained in a very small amount. Preferred examples of the anionic surfactant having a fluoroalkyl group include C2-C10 fluoroalkylcarboxylic acids and metal salts thereof, disodium perfluorooctanesulfonyl glutamate, and the like. In addition, sodium 3- [ω-fluoroalkyl (C6-C11) oxy] -1-alkyl (C3-C4) sulfonate, 3- [ω-fluoroalkanoyl (C6-C8) -N-ethylamino] -1- And sodium propanesulfonate. Moreover, fluoroalkyl (C11-C20) carboxylic acid and its metal salt, perfluoroalkyl carboxylic acid (C7-C13) and its metal salt, perfluoroalkyl (C4-C12) sulfonic acid, its metal salt, etc. are mentioned. Moreover, perfluorooctanesulfonic acid diethanolamide, N-propyl-N- (2-hydroxyethyl) perfluorooctanesulfonamide, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt, and the like can be given. Furthermore, perfluoroalkyl (C6-C10) -N-ethylsulfonylglycine salt, monoperfluoroalkyl (C6-C16) ethyl phosphate and the like can be mentioned.
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）等が挙げられる。また、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）等が挙げられる。さらに、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。 Product names include Surflon S-111, S-112, S-113 (Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129 (Sumitomo 3M Co., Ltd.), Unidyne DS-101. DS-102 (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) and the like. In addition, MegaFuck F-110, F-120, F-113, F-191, F-812, F-833 (manufactured by Dainippon Ink Co., Ltd.) and the like can be mentioned. Further, Xtop EF-102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204 (manufactured by Tochem Products), and Fategent F-100, F150 (manufactured by Neos), etc. Can be mentioned.
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を右する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩を挙げることができる。また、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等を挙げることができる。商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）等が挙げられる。さらに、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。 Moreover, as the cationic surfactant, aliphatic quaternary ammonium such as aliphatic primary, secondary or secondary amic acid, perfluoroalkyl (C6-C10) sulfonamidopropyltrimethylammonium salt which has a right fluoroalkyl group is used. Mention may be made of salts. Moreover, benzalkonium salt, benzethonium chloride, pyridinium salt, imidazolinium salt, and the like can be given. Examples of product names include Surflon S-121 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Florard FC-135 (manufactured by Sumitomo 3M Company), Unidyne DS-202 (manufactured by Daikin Industries Co., Ltd.), and the like. Furthermore, MegaFuck F-150, F-824 (manufactured by Dainippon Ink, Inc.), Xtop EF-132 (manufactured by Tochem Products), and Footgent F-300 (manufactured by Neos) are listed.
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０［％］の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１［μｍ］、及び３［μｍ］、ポリスチレン微粒子０．５［μｍ］及び２［μｍ］、ポリ（スチレン―アクリロニトリル）微粒子１［μｍ］等を挙げられる。商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。 The resin fine particles are added to stabilize the toner base particles formed in the aqueous medium. For this reason, it is preferable to add so that the coverage which exists on the surface of a toner base particle becomes the range of 10-90 [%]. Examples thereof include polymethyl methacrylate fine particles 1 [μm] and 3 [μm], polystyrene fine particles 0.5 [μm] and 2 [μm], poly (styrene-acrylonitrile) fine particles 1 [μm], and the like. In terms of product names, PB-200H (manufactured by Kao Corporation), SGP (manufactured by Sokensha), technopolymer SB (manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.), SGP-3G (manufactured by Sokensha), micropearl (manufactured by Sekisui Fine Chemical) There is.
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。 In addition, inorganic compound dispersants such as tricalcium phosphate, calcium carbonate, titanium oxide, colloidal silica, and hydroxyapatite can also be used.
上記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体を挙げることができる。例えば、アクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル等を挙げられる。また、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル等挙げられる。また、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなどを挙げられる。さらに、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなどを挙げられる。または、ビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどを挙げられる。また、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類等を挙げられる。さらに、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体等を挙げられる。また、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド等のポリオキシエチレン系のものが挙げられる。さらに、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系ものも挙げられる。また、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。 As a dispersant that can be used in combination with the above resin fine particles and inorganic compound dispersant, the dispersed droplets may be stabilized by a polymer protective colloid. For example, acrylic acid, methacrylic acid, α-cyanoacrylic acid, α-cyanomethacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride and other (meth) acrylic monomers containing hydroxyl groups The body can be mentioned. For example, acrylic acid-β-hydroxyethyl, methacrylic acid-β-hydroxyethyl, acrylic acid-β-hydroxypropyl, methacrylic acid-β-hydroxypropyl, acrylic acid-γ-hydroxypropyl, methacrylic acid-γ-hydroxypropyl Etc. Moreover, acrylic acid-3-chloro 2-hydroxypropyl, methacrylic acid-3-chloro-2-hydroxypropyl, diethylene glycol monoacrylic acid ester, diethylene glycol monomethacrylic acid ester, glycerin monoacrylic acid ester and the like can be mentioned. Moreover, glycerol monomethacrylic acid ester, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, etc. are mentioned. Furthermore, vinyl alcohol or ethers with vinyl alcohol such as vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether and the like can be mentioned. Or the ester of the compound containing a vinyl alcohol and a carboxyl group, for example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, etc. are mentioned. Moreover, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide, or these methylol compounds, acid chlorides, such as acrylic acid chloride and methacrylic acid chloride, etc. are mentioned. Furthermore, nitrogen-containing compounds such as vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, vinyl imidazole, and ethyleneimine, or homopolymers or copolymers such as those having a heterocyclic ring thereof may be mentioned. In addition, polyoxyethylene-based compounds such as polyoxyethylene, polyoxypropylene, polyoxyethylene alkylamine, polyoxypropylene alkylamine, polyoxyethylene alkylamide, polyoxypropylene alkylamide and the like can be mentioned. Further, polyoxyethylene-based compounds such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene lauryl phenyl ether, polyoxyethylene stearyl phenyl ester, polyoxyethylene nonyl phenyl ester, and the like are also included. In addition, celluloses such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose and the like can be used.
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０［μｍ］にするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００［ｒｐｍ］、好ましくは５０００〜２００００［ｒｐｍ］である。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５［分］である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０［℃］（加圧下）、好ましくは４０〜９８［℃］である。
The dispersion method is not particularly limited, and known equipment such as a low-speed shear method, a high-speed shear method, a friction method, a high-pressure jet method, and an ultrasonic wave can be applied. Among these, in order to make the particle size of the
（３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０［℃］、好ましくは４０〜９８［℃］である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。 (3) At the same time as the preparation of the emulsion, the amines (B) are added to cause a reaction with the polyester prepolymer (A) having an isocyanate group. This reaction involves molecular chain crosslinking and / or elongation. The reaction time is selected depending on the reactivity between the isocyanate group structure of the polyester prepolymer (A) and the amines (B), but is usually 10 minutes to 40 hours, preferably 2 to 24 hours. The reaction temperature is generally 0 to 150 [° C.], preferably 40 to 98 [° C.]. Moreover, a well-known catalyst can be used as needed. Specific examples include dibutyltin laurate and dioctyltin laurate.
（４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。 (4) After completion of the reaction, the organic solvent is removed from the emulsified dispersion (reactant), washed and dried to obtain toner base particles. In order to remove the organic solvent, the temperature of the entire system is gradually raised in a laminar stirring state, and after giving strong stirring in a certain temperature range, the solvent base is removed to produce spindle-shaped toner base particles. . Further, when an acid such as calcium phosphate salt or an alkali-soluble material is used as the dispersion stabilizer, the calcium phosphate salt is dissolved from the toner base particles by a method such as dissolving the calcium phosphate salt with an acid such as hydrochloric acid and washing with water. Remove. It can also be removed by operations such as enzymatic degradation.
（５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。 (5) A charge control agent is injected into the toner base particles obtained above, and then inorganic fine particles such as silica fine particles and titanium oxide fine particles are externally added to obtain a toner. The injection of the charge control agent and the external addition of the inorganic fine particles are performed by a known method using a mixer or the like. Thereby, a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution can be easily obtained. Furthermore, by giving strong agitation in the process of removing the organic solvent, the shape between the true spherical shape and the rugby ball shape can be controlled, and the surface morphology is also controlled between the smooth shape and the umeboshi shape. be able to.
上述したように、現像装置４の現像ローラ４２の表面上には、凸部の高さや凹部の深さ（Ｗ３）が一定で規則的なパターンからなる凹凸が形成されている。従来の一成分現像装置としては、現像ローラの表面にサウンドブラスト処理等の粗面処理を施して表面に凹凸形状を形成したものがある。このように、現像ローラの表面に粗面処理を施すことにより、現像ローラがトナーを担持し、搬送する性能を向上させていた。しかしながら、粗面処理によって現像ローラの表面上に形成される凹凸は、凸部の高さ、凹部の深さ及び凹凸のパターンが不規則となる。凹部のパターンや深さが不規則であると、現像ローラ表面上のトナー担持量が安定せず、感光体上の潜像を現像したときに濃度ムラとなることがあった。一方、実施形態１の現像装置４では、凹部の深さ（Ｗ３）が一定で、その形成パターンが規則的であるため、現像ローラ４２表面上のトナー担持量が安定し、現像時の濃度ムラの発生を抑制することができる。
As described above, the surface of the developing
規則的な凹凸とはトナーの付着量が偏らずに、濃度ムラが抑えられている程度に凹凸が連続していれば良い。また、例えば感光体２上の潜像に注目して、潜像が格子状に区画された領域に形成されたドット状潜像を有し、格子は軸方向において、複数種類のピッチで形成可能である。そして、奥部の軸方向におけるピッチが前記格子における複数種類のピッチのうち最長ピッチより短いものが連続しているようなものでも良い。また、現像ローラ４２の表面上の凹凸形状が、規則的な凹凸以外のものでも、効果を奏することが可能であるが、規則的な凹凸を有するものが画像品質の面から好ましい。
With regular irregularities, it is only necessary that irregularities are continuous to such an extent that density unevenness is suppressed without unevenness of the toner adhesion amount. Further, for example, paying attention to the latent image on the
現像装置４の現像ローラ４２の表面上には、凸部の高さや凹部の深さ（Ｗ３）が一定で規則的な凹部パターンが形成されている。従来の一成分現像装置としては、現像ローラの表面にサウンドブラスト処理等の粗面処理を施して表面に凹凸形状を形成したものがある。現像ローラの表面に粗面化処理を施すことにより、現像ローラのトナー担持性能やトナー搬送性能を向上させていた。しかしながら、粗面化処理によって現像ローラの表面上に形成される微小凹凸は、凸部の高さ、凹部の深さ及び凹凸のパターンが不規則となる。凹凸のパターンや深さが不規則であると、現像ローラ表面上のトナー担持量が安定せず、感光体上の潜像を現像したときに濃度ムラとなることがあった。一方、実施形態の現像装置４では、凹部の深さ（Ｗ３）が一定で、その形成パターンが規則的であるため、現像ローラ４２表面上のトナー担持量が安定し、現像時の濃度ムラの発生を抑制することができる。
On the surface of the developing
図１及び図２０に示されるように、実施形態に係る現像装置では、図中矢印Ｂ方向に回転する現像ローラ４２がドクタ部において上方から下方に移動する。このような場合には、トナーＴに働く自重によってトナーには下方向の力（Ｆｇ）が加わるため、ドクタブレード４５の応力（Ｆｂ）によるトナーに対する圧縮力を減少させることができる。よって、現像ローラ４２の凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図２０中の４２ｃの部分）にトナーが凝集することを抑制できる。これにより、フィルミングの発生を抑制することができ、現像ローラ４２上でのＱ／Ｍ値やＭ／Ａ値の変動を抑制することができる。
As shown in FIGS. 1 and 20, in the developing device according to the embodiment, the developing
また、複写機５００は、現像装置４で用いる現像剤であるトナーとして、加速凝集度が４０［％］以下となるトナーを用いる。これにより、現像ローラ４２の凸部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図２０中の４２ｃの部分）でのトナーの凝集をより緩和することが可能となる。なお、図２０で示すドクタ部では、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面に対して腹当て状態となっている。ドクタブレード４５の現像ローラ４２の表面に対する当接状態としては、図２１に示されるように、先端当て状態である方が、凸部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーＴをすり切ることができ、より好ましい。
Further, the copying
現像ローラ４２に対しては、現像バイアス電源１４２により、現像バイアスとして、次のような交番電圧が印加されている。即ち、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１．７［ｋＶ］、プラス側ピーク＝＋８．５［ｋＶ］、マイナス側ピーク＝−８．５［ｋＶ］の矩形波からなる交番電圧に対して、−３００［Ｖ］の直流電圧を重畳した交番電圧である。矩形波の周波数は５００［Ｈｚ］である。また、矩形波のデューティは５０［％］である。よって、この交番電圧の単位時間あたりの平均値は−３００［Ｖ］である。また、この交番電圧の中心値（ピークとピークとの中心）も−３００［Ｖ］である。
The following alternating voltage is applied to the developing
一方、回収バイアス電源５２は、回収バイアスとして、次のような交番電圧を出力する。即ち、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐ＝１．７［ｋＶ］、プラス側ピーク＝＋８．５［ｋＶ］、マイナス側ピーク＝−８．５［ｋＶ］の矩形波からなる交番電圧に対して、−２００［Ｖ］の直流電圧を重畳した交番電圧である。矩形波の周波数は５００［Ｈｚ］である。また、矩形波のデューティは５０［％］である。この交番電圧の単位時間あたりの平均値や中心値は何れも−２００［Ｖ］である。このような交番電圧が、供給ローラ４４に対して印加される。
On the other hand, the recovery
トナーの正規帯電極性はマイナスなので、回収バイアスの単位時間たりの平均値（−２００Ｖ）は、現像バイアスの単位時間あたりの平均値（−３００Ｖ）よりもトナーの帯電極性とは逆極性であるプラス側にシフトした値である。このような電位の関係により、現像ローラ４２と供給ローラ４４とが当接する供給ニップβには、現像ローラ４２の凹部内に残留しているマイナス帯電性の残留トナーに対して、現像ローラ４２側から供給ローラ４４側に静電移動させる電界が形成される。供給ニップβにおいて、現像ローラ４２の凹部内に食い込んでいる供給ローラ４４の導電性発泡弾性層によって凹部内から掻き出された残留トナーは、その電界によって供給ローラ４４の導電性発泡弾性層に静電吸着する。これにより、現像ローラ４２の凹部内から供給ローラ４４に残留トナーを積極的に転移させて回収することで、連続プリント時における凹部内での残留トナーの経時的な増加を抑えて、画像濃度不足の発生を抑えることができる。
Since the normal charging polarity of the toner is negative, the average value (−200 V) of the recovery bias per unit time is a polarity opposite to the charging polarity of the toner than the average value (−300 V) of the developing bias per unit time. The value is shifted to the side. Due to such a potential relationship, in the supply nip β where the developing
従来の一成分現像装置においては、供給部材に印加する供給バイアスとして、単位時間ありの平均値が、現像バイアスの単位時間あたりの平均値よりもトナーの帯電極性と同極性側にシフトした値であるものを出力するように構成されていた。このような供給バイアスにより、供給部材と現像ローラとの間にトナーを供給部材側から現像ローラ側に静電移動させる電界を形成して、供給部材から現像ローラへのトナーの転移を助長するためである。 In a conventional one-component developing device, the supply bias applied to the supply member is a value in which the average value with unit time is shifted to the same polarity side as the toner charging polarity with respect to the average value of the developing bias per unit time. It was configured to output something. By such a supply bias, an electric field for electrostatically moving the toner from the supply member side to the development roller side is formed between the supply member and the development roller, thereby facilitating transfer of the toner from the supply member to the development roller. It is.
これに対し、実施形態に係る複写機では、供給部材たる供給ローラ４４に対し、供給バイアスを印加する代わりに、上述した回収バイアスを印加している。そして、この回収バイアスは、供給バイアスとは逆に、供給ローラ４４と現像ローラ４２との間に、マイナス帯電性のトナーを現像ローラ４２側から供給ローラ４４側に静電移動させる電界を形成する。にもかかわらず、供給ローラ４４から現像ローラ４２に対してトナーが供給されるのは、以下に説明する理由からである。
On the other hand, in the copying machine according to the embodiment, instead of applying a supply bias to the
実施形態に係る複写機では、現像ローラ４２の凹部として、粗面化処理による微小凹凸よりもかなり大きな段差を形成する深さの大きなものを形成している。そして、現像ローラ４２の表面部にはトナーを殆ど担持させず（すり切り）、凹部内に充填したトナーを現像に寄与させている。供給ローラ４４は、導電性発泡層の発泡セル内に、比較的多くの量のトナーを保持している。そして、現像ローラ４２との当接部である供給ニップβにおいて、その多量のトナーを現像ローラ４２の凹部に供給する。供給ニップβでは、トナーを現像ローラ４２側から供給ローラ４４側に静電移動させる電界が形成されているものの、この電界によって凹部内のトナーの殆どが供給ローラ４４の発泡セル内に逆戻りすることはない。もともと供給ローラ４４の発泡セル内に保持されていたトナー量が比較的多く、且つ、現像ローラの凹部内にもある程度の残留トナーが残っているため、凹部から空泡に戻るトナーの量はそれほど多くないのである。そして、殆どのトナーは、現像ローラ４２の凹部内に充填された状態で、供給ニップβの出口において、現像ローラ４２の表面とは逆方向に移動する供給ローラ４４の表面によってすり切られる。このため、上述のような電界を形成していても、トナーを供給ローラ４４から現像ローラ４２に供給することができる。
In the copying machine according to the embodiment, the concave portion of the developing
また、現像ローラ４２と供給ローラ４４との間には、交番電界が形成されるため、現像ローラ４２の凹部と供給ローラ４４の発泡セルとの間では、トナーが全体的に両者間を往復移動する。この際、供給ニップβに進入する前に現像ローラ４２の凹部内に残留していた残留トナーが、供給ローラ４４の発泡セル内に存在していた新しいトナーと混ざり合う。このとき、帯電量が多いトナーが優先的に、上述した電界によって現像ローラ４２の凹部から供給ローラ４４の発泡セル内に転移する。このため、供給ニップβでは、現像ローラ４２の凹部内の残留トナーが供給ローラ４４の発泡セル内に良好に回収される。
In addition, since an alternating electric field is formed between the developing
本発明者らは、上述したバイアスの条件で実際に実験を行った。すると、供給ローラ４４から現像ローラ４２に対して必要量のトナーを良好に供給しつつ、現像ローラ４２の凹部内の残留トナーを供給ローラ４４に良好に回収して、連続プリント時における画像濃度不足の発生を有効に抑えることができた。
The present inventors actually conducted an experiment under the bias conditions described above. Then, while supplying the necessary amount of toner from the
図２２に示されるように、現像ローラ４２の凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面との成す角γが９０［°］未満である場合には、凹部４２ｂの全体に供給ローラ４４が当接する確率が減少してしまう。また、図２３に示されるように、一部でも凸部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面との成す角が９０［°］未満である場合にも、凹部４２ｂの全体に供給ローラ４４が当接する確率が減少してしまう。これに対し、図２４に示されるように、実施形態に係る現像装置４では、現像ローラ４２が平面部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面とが成す角γを９０［°］以上にしている。角γが９０［°］以上である場合には、供給ローラ４４が現像ローラ４２上のトナーに当たる確率が増加するため、リセット性が向上する。
As shown in FIG. 22, when the angle γ formed by the side surface of the
図２５は、平面部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面との成す角γについて、平面部４２ａの上流側と下流側とで共に９０［°］にした構成を示す構成図である。平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の角γ（以下、「平面部下流角γ１」と呼ぶ）が９０［°］になっている。さらに、平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向上流側の角γ（以下、「平面部上流角γ２」と呼ぶ）も９０［°］になっている。図２５に示されるように、ドクタブレード４５の応力は図中矢印Ｆｂ方向に作用する。現像ローラ４２が図中矢印Ｂで示す方向に表面移動するため、凹部４２ｂに担持されたトナーＴは、ドクタブレード４５の応力によって図中の矢印Ｆａで示される方向の圧縮力が作用する。このため、平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の壁面に接触するトナーが入れ替わらないと、特定のトナーに対して繰り替えし圧縮力が作用することから、トナーが凝集するおそれがある。
FIG. 25 is a configuration diagram showing a configuration in which the angle γ formed by the side surface of the
これに対し、実施形態に係る現像装置４の現像ローラ４２は、図２６に示されるように、平面部４２ａの側面と凹部４２ｂの底面とが成す角γのうち、少なくとも平面部下流角γ１を鈍角にしている。平面部下流角γ１が鈍角であることにより、平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の壁面に接触するトナーに対して、供給ローラ４４による掻き出しが行われ易くなり、トナーの入れ替わりを促すことができる。この壁面に接触するトナーが入れ替わることで、特定のトナーに対して繰り替えし圧縮力が作用することを防止し、トナーが凝集することを防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 26, the developing
なお、図２６においては、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面に対して腹当て状態となっている。ドクタブレード４５の現像ローラ４２の表面に対する当接状態としては、図２７に示されるように、先端当て状態である方が、平面部４２ａの頂面４２ｔに存在するトナーＴをすり切ることができ、より好ましい。
In FIG. 26, the
図２８は、平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔに具備される二組の平行線（対辺）のうち、どちらか一組を表面移動方向に直交させるようにした現像ローラ４２を示す拡大上面図である。図２８に示される構成では、平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔに具備される二組の平行線（対辺）のうち、どちらか一組が現像ローラ４２の表面移動方向に直交している。かかる構成の場合には、平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図２８中の４２ｃの部分）でトナーが圧縮され易くなる。このため、図２８に示される構成では、フィルミングが増加する傾向にある。
FIG. 28 is an enlarged top view showing the developing
これに対し、実施形態に係る現像装置４の現像ローラ４２は、図１３（ｂ）に示されるように、平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔに具備される二組の平行線（対辺）が何れも、現像ローラ４２の表面移動方向の直交する方向に対して角度をもっている。平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔに具備される二組の平行線（平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔの辺）に当接するドクタブレード４５の摺擦方向とに角度があることになる。このため、平面部４２ａにおける現像ローラ４２の表面移動方向下流側の部分（図１３（ｂ）中の４２ｃの部分）でトナーが圧縮され難くなる。実施形態に係る現像装置４では、平面部４２ａのひし形状の頂面４２ｔの辺と現像ローラ４２の表面移動方向との成す角の角度が４５［°］になっている。
On the other hand, as shown in FIG. 13B, the developing
実施形態に係る現像装置４は、規制部材であるドクタブレード４５（ブレード部材４５０）の材料が金属製である。従来の現像装置では、一定の規則的な凹凸形状が形成された現像ローラに接触する規制部材としてゴム製のものを用いていた。しかしながら、ゴム製の規制部材を用いた構成では、製造時の組み付け公差や経時使用のブレードの削れによって、規制部材の突き出し量が変化すると、現像ローラ上のトナー量がばらつくことがあった。具体的には、現像ローラ上のトナーが極端に少なくなって、画像濃度が薄くなったり、逆に、現像ローラ上トナー量が多くなってしまい、帯電不良が発生して、画像の地肌部が汚れる地汚れが発生したりすることがあった。これに対し、実施形態に係る現像装置４のように、ドクタブレード４５として、金属製のブレードを用いることにより、ドクタブレード４５の突き出し量がある程度の範囲で変化しても、現像ローラ４２上のトナー量を安定させることができる。
In the developing
現像ローラ４２としては、炭素鋼（ＳＴＫＭ等）、Ａｌ（アルミニウム）、ＳＵＳなど、汎用的な材料を用いることができる。また、ドクタブレード４５（規制ブレード）としては、リン青銅（Ｃ５２１０）、銅（Ｃ１２０２）、ベリリウム銅（Ｃ１７２０）、ステンレス（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４）などの材料を用いることができる。
As the developing
〔実験１〕
ドクタブレード４５として、金属製のブレードを用いた場合と、ゴム製のブレードを用いた場合とについて、ドクタブレード４５の突き出し量の変化に対する現像ローラ４２上のトナー量の安定性を比較した実験１について説明する。まず、図２９を用いて、ドクタブレード４５の突き出し量を変化させる方法について説明する。
[Experiment 1]
現像ローラ４２に対して初期接触位置Ｑ１でにおける接線方向（図２９中の上下方向）にドクタブレード４５が延在するように、ドクタブレード４５をエッジ当ての状態で現像ローラ４２に接触させる。エッジ当てとは、ドクタブレード４５の対向面４５ｂと先端面４５ａとの間の稜線を形成するエッジ部が現像ローラ４２の表面（平面部４２ａの表面である頂面４２ｔ）に接触する状態である。エッジ部４５ｅは、ドクタブレード４５の対向面４５ｂと、先端面４５ａとをそれぞれ延長させた二つの仮想平面が交差する仮想直線近傍を示す。そして、仮想直線近傍となる稜線を形成するエッジ部４５ｅとしては、稜線が丸みを帯びていても良いし、面取りされていても良い。具体的には平板状のドクタブレード４５の自由端側の先端の現像ローラ４２側の角部（エッジ部４５ｅ、丸みがあっても良いし、面取りされていても良い）が現像ローラ４２の平面部４２ａに接触するようになっていれば良い。
The
また、エッジ当て方向としては、図２に示されるように、ドクタブレード４５が固定されている部分（ブレードフォルダ４５ｃ）が、ドクタブレード４５における現像ローラ４２との接触部分よりも現像ローラ４２の表面移動方向下流側に位置している。つまり、自由端の先端が現像ローラ４２の回転に対して突き当たるように構成されている。ドクタブレード４５を接触させる方法としては、平板状のブレード部材を折り曲げて、その曲げ部分を接触させる方法が挙げられる。しかし、トナーをすりきる効果については上述のようにブレード部材の自由端側の先端を接触させる方法の方が、効果が高いことから望ましい。ドクタブレード４５は現像ローラ４２の表面移動方向下流側から突出して、エッジ当てとされる。
As for the edge contact direction, as shown in FIG. 2, the portion where the
次に、ドクタブレード４５の根元を支持するブレードフォルダ４５ｃ（台座部４５２）を初期接触位置Ｑ１における現像ローラ４２の法線方向（図２９（ａ）中の矢印Ｘ方向）に沿って現像ローラ４２側に移動させる。これにより、図２９（ｂ）に示すように、ドクタブレード４５における現像ローラ４２に対して接触する位置が根元側に移動しつつ、ドクタブレード４５が撓み、ドクタブレード４５が、腹当てで撓んだ状態で接触する。腹当てとは、ドクタブレード４５における現像ローラ４２と対向する対向面４５ｂが接触し、且つ、エッジ部が接触していない状態である。また、このときの現像ローラ４２の表面上におけるドクタブレード４５の接触位置Ｑは、初期接触位置Ｑ１から図２９中の上方に変位する。
Next, the
図２９（ｂ）に示される状態からブレードフォルダ４５ｃを初期接触位置Ｑ１における法線方向に対して直行する方向（図２９中の上下方向）に沿って現像ローラ４２から離れる方向（図２９中の矢印Ｚ方向）に移動させると、突き出し量が徐々に少なくる。そして、図２９（ｃ）に示されるように、ドクタブレード４５が撓んだままの状態でエッジ当ての状態となる。図２９（ｃ）に示される状態からさらに突き出し量を徐々に少なくするようにＺ方向にブレードフォルダ４５ｃを移動させる。すると、ドクタブレード４５が現像ローラ４２から離間するまでは、ドクタブレード４５の撓み量が小さくなりつつ、エッジ当ての状態は維持される。
From the state shown in FIG. 29B, the
ドクタブレード４５が、金属製（りん青銅）の金属ブレードである場合と、ウレタンゴム製のゴムブレードである場合とについて、図２９を用いて説明した突き出し量を変化させる方法によって突き出し量を変化させた。このときの現像ローラ４２におけるトナー搬送量の変化を測定した実験結果を図３０に示す。
When the
図３０に示すグラフでは、ドクタブレード４５が腹当ての状態からエッジ当ての状態となった、図２９（ｃ）に示す状態におけるドクタブレード４５の位置をゼロとした。そして、このゼロの位置よりもブレードフォルダ４５ｃを図２９中の矢印Ｚ方向に移動させたときの変位を−（マイナス）とし、図２９中の矢印Ｚ方向とは逆方向に移動させたときの変位を＋（プラス）として示している。すなわち、図３０中の図中右側ほど突き出し量が多い条件となる。図３０において、破線で示されるグラフは、ゴムブレードを用いた場合の実験結果であり、実線で示すグラフは、金属ブレードを用いた場合の実験結果である。
In the graph shown in FIG. 30, the position of the
図３０に示されるように、ドクタブレード４５の位置が、＋（プラス）方向にあるときには、金属ブレード、ゴムブレード共に位置がプラスに大きくなるにつれて、トナー搬送量が増加する。これに対し、ドクタブレード４５の位置が、−（マイナス）方向にあるときには、金属ブレードの場合（実線）が、図３０に示されるように安定した搬送量を示す領域がある。一方、従来の現像装置で用いられていたゴムブレードの場合（破線）、−（マイナス）方向の位置のときは、現像ローラ４２上にほとんどトナーが搬送されなかった。
As shown in FIG. 30, when the position of the
図３０を用いて説明した実験１により、表面に規則的な凹凸形状を有する現像ローラ４２に対する突き出し量について、ゴム製よりも金属製のドクタブレード４５の方が現像ローラ４２上のトナー量が所望量となる突き出し量の範囲が広いことがわかった。よって、実施形態に係る現像装置４のようにドクタブレード４５として金属製のブレードを用いることにより、ドクタブレード４５の取り付け時の、図２９中のＺ方向の設計公差の余裕度が上がるため、組み付け性が向上する。さらに、メカ公差の余裕度が上がり、部品を低コスト化できる。
According to
図３１は、エッジ当ての状態におけるドクタブレード４５と現像ローラ４２との接触位置Ｑを示す拡大説明図である。図３０を用いて説明したように、ドクタブレード４５として金属ブレードを用いた場合に、トナー量が安定する領域が得られるのは、ドクタブレード４５の先端であるエッジ部４５ｅが現像ローラ４２に接触するためである。具体的には図３１に示されるように、エッジ部４５ｅが当たる場合は、トナーＴがドクタブレード４５によりすり切られるように薄層化するため、現像ローラ４２の規則的な凹凸形状の凹部４２ｂに埋まったトナーＴのみが搬送されることになる。このため、現像ローラ４２表面のトナー量を凹部４２ｂの体積に応じた所望量とすることができ、現像ローラ４２によるトナーの搬送量を安定させることができる。また、金属ブレードであれば、ある程度の剛性を有している。このため、その弾性によって現像ローラ４２の凹部４２ｂに食い込んで、凹部４２ｂ内のトナーを掻き出す可能性がゴムのような樹脂のものよりも低く、現像ローラ４２によるトナーの搬送量を安定させることができる。
FIG. 31 is an enlarged explanatory view showing a contact position Q between the
〔実験２〕
次に、ドクタブレード４５に金属ブレードを用いて、図２９中の初期接触位置Ｑ１における法線方向の移動距離Ｘ１の値を変化させたときのエッジ当てを維持できるドクタブレード４５の位置の範囲を測定した実験２について説明する。
[Experiment 2]
Next, by using a metal blade as the
図３２は、実験２の実験結果を示すグラフである。図３２のグラフでは、ドクタブレード４５が接触位置Ｑにおいて、現像ローラ４２表面の接線方向にあるときのドクタブレード４５の位置をゼロとして、図２９（ａ）から図２９（ｂ）へのブレードフォルダ４５ｃの移動距離Ｘ１の値を横軸としている。また、図３２のグラフでは、図２９（ｂ）に示す状態からブレードフォルダ４５ｃを図中矢印Ｚ方向に移動させ、図２９（ｃ）の状態になったときを縦軸のゼロとしている。そして、図２９（ｃ）に示す状態からさらにブレードフォルダ４５ｃを図中矢印Ｚ方向に移動させ、ドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面から離間するまでの図中Ｚ方向のブレードフォルダ４５ｃの移動距離を縦軸としている。
FIG. 32 is a graph showing the experimental results of
図３２に示されるグラフより、次のようなことがわかる。即ち、移動距離Ｘ１がゼロ以上のときは、初期接触位置Ｑ１における現像ローラ４２表面の法線方向の移動距離Ｘ１が大きいほど、ドクタブレード４５がエッジ当てを維持する範囲を広げることができる。移動距離Ｘ１がゼロ以上のときはドクタブレード４５は、現像ローラ４２との接触によって撓んだ状態となるように配置される。このように配置されることにより、ドクタブレード４５の取り付けに際し、図２９中の上下方向の設計公差の余裕度が上がるため、組み付け性が向上する。さらに、メカ公差の余裕度が上がり、部品を低コスト化できる。
The following can be seen from the graph shown in FIG. That is, when the moving distance X1 is zero or more, the range in which the
〔実験３〕
次に、ドクタブレード４５に用いる金属ブレードとして、その材料がりん青銅である場合と、ステンレス（ＳＵＳ）である場合とで、スジ画像の発生の有無を確認した。この実験３においては、現像ローラ４２表層（表面層４２ｆ）のビッカース硬度をりん青銅よりも大きく、ステンレスよりも小さく設定している。具体的には表面層がアルミニウムで形成されている現像ローラ４２を使用した。なお、ビッカース硬度の測定方法としては、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に規定の方法を用いることができる。りん青銅のビッカース硬度は８０［Ｈｖ］である。ドクタブレード４５としてこれよりも低い硬度の金属ブレードを用いれば、本実験のりん青銅を用いたドクタブレード４５と同様に固着を抑制する効果があると考えられる。また、硬度に関しては、本実験ではビッカース硬度を採用しているが、材質、形状に応じて、ブリネル硬度、ロックウェル硬度を計測する方法で比較しても良い。
[Experiment 3]
Next, as a metal blade used for the
実験３では、それぞれの材料からなるドクタブレード４５を図２９（ｃ）に示す状態で配置し、実施形態に係る複写機５００を用いてベタ画像の画像形成を行ってスジ画像の発生の有無を確認した。実験３の結果、金属ブレードの材料としてりん青銅を用いた場合はスジ画像が発生せず、ＳＵＳを用いた場合はスジ画像が発生した。実験３で用いたドクタブレード４５を確認したところ、スジ画像が発生したＳＵＳ製のドクタブレード４５にはトナーが固着していた。一方、スジ画像が発生しなかった、りん青銅製のドクタブレード４５にはトナー固着がほとんど確認されなかった。
In
図３３は、実験３で用いた各材料のドクタブレード４５について、現像ローラ４２の回転時間に対するドクタブレード４５の削れ量を測定した結果を示すグラフである。図３３中の破線で示されるグラフはＳＵＳ製のブレードを用いた場合の削れ量を示し、実線で示すグラフはりん青銅製のブレードを用いた場合の削れ量である。図３３より、りん青銅はＳＵＳに比べて削れ易いことがわかる。りん青銅製のドクタブレード４５を用いた場合には、トナーが軽度に固着を起こしても、そのトナーの固着が成長する前に、現像ローラ４２との摺擦によってドクタブレード４５ごと固着したトナーが削られる。このため、固着が成長せず、画像上問題になるスジが発生しないものと考えられる。
FIG. 33 is a graph showing the results of measuring the amount of scraping of the
現像ローラ４２の表層部分（表面層４２ｆ）の硬度がドクタブレード４５の当接部分の硬度よりも硬く設定されていると、ドクタブレード４５を削る作用が生じ、上述したように固着を解消し易くなると言う効果が生じる。現像ローラ４２の表層の硬度を高くするためにニッケル鍍金等を施しても良い。また、現像ローラ４２の表層の硬度を高くした場合においても、ステンレスよりも、りん青銅のほうが削れ易いため、トナー固着に対してはりん青銅を利用することがより望ましいと考えられる。また、りん青銅よりも低い硬度（ビッカース硬度８０［Ｈｖ］以下）の金属であれば固着を抑制する効果があると考えられる。
If the hardness of the surface layer portion (
実験３について説明したように、実施形態に係る現像装置４でスジ画像の発生を防止する構成として、現像ローラ４２との摺擦によってドクタブレード４５ごと軽度の固着状態のトナーが削られる構成である。このため、ドクタブレード４５の幅方向全域で削られる必要がある。現像ローラ４２は、感光体２に供給するトナーを担持する表面である溝形成部４２０ａの表面上において、次のような構成を備える。即ち、溝形成部４２０ａの表面上における幅方向（表面移動方向に直行する方向）についての何れの位置においても、現像ローラ４２の表面移動方向一周分の間に、頂面４２ｔが一箇所以上存在する。この頂面４２ｔは、平面部４２ａの高さ方向についての最上部となる表面である。
As described in
このような条件を満たす構成として、現像ローラ４２の表面移動方向のある位置（Ｌ１１の位置等）における表面上の凹凸形状は、幅方向に平面部４２ａと凹部４２ｂとが周期的な列状に配置されている。また、この位置に対して表面移動方向について隣り合う位置（Ｌ１２の位置等）の凹凸形状は、規則的な列状の配置が半周期分ずれた配置である（図１３参照）。言い換えると、列Ｌ１１及び列Ｌ１３に対して、表面移動方向について隣り合うＬ１２及びＬ１４の列は、幅方向の凹凸の周期を半周期分シフトさせた形状となっている。さらに、頂面４２ｔの軸方向長さＷ２はピッチ幅Ｗ１の１／２以上の大きさとなるように形成している。このような形状を現像ローラ４２の表面移動方向に繰り返すような表面形状となっている。
As a configuration satisfying such a condition, the uneven shape on the surface at a certain position (L11 position, etc.) in the surface movement direction of the developing
このような構成により、ドクタブレード４５において、現像ローラ４２のＬ１１の位置が接触したときに、頂面４２ｔが接触しなかった個所は、Ｌ１２の位置が接触するときに頂面４２ｔが接触する。このような構成により、現像ローラ４２が一周する間に、ドクタブレード４５の幅方向についての全域に渡って一度は現像ローラ４２の頂面４２ｔを接触させる構成を実現できる。そして、ドクタブレード４５の幅方向の位置が何れの位置においても、現像ローラ４２が一周する間に頂面４２ｔが接触することで、効率よくドクタブレード４５を削る事が可能となり、トナー固着に起因するスジ画像の発生をより確実に防止することができる。
With such a configuration, in the
現像ローラ４２の表面を感光体２に接触させて現像を行う構成では、現像ローラ４２と感光体２とが共に、弾性が無いため、現像ローラ４２や感光体２の精度により、感光体２と現像ローラ４２が接触しない部分が発生する。その場合、感光体２と現像ローラ４２が接触していない部分だけトナーが現像せず、画像欠損が起こる。これを防止するために、実施形態１の現像装置４では、感光体２に対して現像ローラ４２がギャップを形成するように配置し、現像バイアス電源１４２によって、現像ローラ４２に直流バイアスに交流バイアスを重畳させた電圧を印加している。これにより、トナーＴを現像ローラ４２から感光体２にジャンピングさせて潜像を現像する構成とし、現像ローラ４２の感光体２に対する位置の精度に関わらず、画像欠損を防止することができる。
In the configuration in which development is performed by bringing the surface of the developing
また、実施形態に係る複写機５００としては、現像装置４の駆動状況に応じて予め設定された寿命を迎えた現像装置４の交換を使用者に報知する報知システムを備えてもよい。
図３４は、現像装置４の交換を報知する報知システムによって実施される処理フローを示すフローチャートである。また、図３５は、交換時期が近づいた現像装置４のドクタブレード４５及び現像ローラ４２を示す拡大説明図である。
In addition, the copying
FIG. 34 is a flowchart showing a processing flow implemented by a notification system that notifies the replacement of the developing
図３４に示されるように、現像装置４の駆動時間をカウントし（Ｓ１）、予め定められた駆動時間を迎えたと判断されると（Ｓ１でＹ）、現像装置４は寿命が来たものとする。そして、使用者に対し交換または、当該現像装置に寿命が来たことをランプ、若しくは液晶画面等の報知機器を介して報知する（Ｓ３）ものである。寿命と判断するパラメータに関しては、現像ローラ４２の駆動時間、通紙枚数、現像装置への通電時間等が考えられる。
As shown in FIG. 34, the driving time of the developing
図３５に示されるように、実施形態１の現像装置４が備える現像ローラ４２にエッジ当てされているドクタブレード４５は現像ローラ４２によって当接部分（図３５中の破線「４５ｄ」で示す部分）が削られてゆく。ドクタブレード４５の厚さに関して、寿命による交換報知が行われたときに先端面４５ａが残っているように設定されていることが望ましい。つまり、寿命と判断するためのパラメータが寿命時期に達しても先端面４５ａが残っていられるようにパラメータに対して余裕を持って厚みが設定されている。削られることで先端面４５ａがなくなってしまうと、それ以降はドクタブレード４５と現像ローラ４２との接触位置が変化してしまうおそれがある。また、鋭角になったドクタブレード４５の先端が現像ローラ４２に食い込むおそれもある。そのため、ドクタブレード４５の先端面４５ａが残っている状態で交換することが望ましい。
As shown in FIG. 35, the
図３６は、従来の現像装置における感光体２及び現像ローラ４２をそれぞれ部分的に示す拡大縦断面図である。従来の現像装置において、現像バイアスにおける交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐを設定したとする。即ち、現像ローラ４２の凹部４２ｂの底面と、感光体２の静電潜像との間に、凹部４２ｂの底面に付着しているトナー粒子を底面から離脱させて感光体２の静電潜像に転移させる強度の電界を形成できるように、設定したとする。すると、凹部４２ｂよりも感光体２に対して近い場所に位置している表面部としての平面部４２ａと、感光体２との電位差が、両者間での放電開始電圧を上回って、図示のように、平面部４２ａと感光体２との間で放電を発生させ易くなってしまう。
FIG. 36 is an enlarged longitudinal sectional view partially showing the
次に、実施形態に係る複写機の特徴的な構成について説明する。
図３７は、実施形態に係る複写機の現像装置における感光体２及び現像ローラ４２をそれぞれ部分的に示す拡大縦断面図である。実施形態に係る複写機においては、現像ローラ４２の導電性基材４０１に、平面部４２ａや凹部４２ｂが形成されている。導電性基材４０１は、アルミ合金や鉄合金などの金属からなる部材である。なお、凹部４２ｂの幅（上端の短手方向長さ）は８０［μｍ］程度である。また、凹部４２ｂの深さは１０［μｍ］程度である。
Next, a characteristic configuration of the copier according to the embodiment will be described.
FIG. 37 is an enlarged longitudinal sectional view partially showing the
導電性基材４０１における平面部４２ａの領域の無垢表面上には、絶縁性材料からなる絶縁性表面層４０２が被覆されている。この絶縁性表面層４０２は、導電性基材４０１における平面部４２ａの領域に、酸化処理の後に絶縁性の酸化被膜を成膜する方法、あるいは、絶縁性の樹脂のスプレーコートやディッピングによって絶縁性被膜を形成する方法などによって形成されたものである。
An
かかる構成では、環境変動にかかわらず、現像位置（α）において、感光体２と、現像ローラ４２の平面部４２ａにおける無垢の導電性基材４０１との間に、絶縁性表面層４０２を介在させる。これにより、環境変動にかかわらず、平面部４２ａの導電性基材４０１と感光体２との間の放電を抑えて、放電に起因する異常画像の発生を安定して抑えることができる。なお、絶縁性表面層４０２の材料としては、樹脂等の有機化合物や金属酸化物等の無機化合物を例示することができる。
In such a configuration, the insulating
図３８は、現像ローラ４２に印加される交番電圧からなる現像バイアスの波形を示す波形図である。この現像バイアスは、直流電圧に対して、矩形パルス状の交流電圧を重畳したものである。同図において、直流成分電位Ｖｄｃは、それらのうち、直流電圧の値を示している。矩形パルス波は、直流成分電位Ｖｄｃを中心にして、プラス側、マイナス側にそれぞれ等しい高さで振れる。ピークツウピーク電圧Ｖｐｐは、交流電圧のピークツウピーク値である。
FIG. 38 is a waveform diagram showing a waveform of a developing bias composed of an alternating voltage applied to the developing
また、同図において、潜像電位ＶＩは、感光体に担持されている静電潜像の電位である。また、地肌部電位Ｖｄは、感光体における地肌部の電位である。現像バイアスの交流電圧のデューティは５０［％］であるので、現像バイアスの単位時間あたりの平均値は、直流成分電位Ｖｄｃと同じ値になる。図示のように、この直流成分電位Ｖｄｃは、潜像電位ＶＩと地肌部電位Ｖｄとの間の値になっている。このような電位条件により、トナーは、現像位置αにて現像ローラ４２の表面と感光体２との間で往復移動しながら、感光体２の全域のうち、静電潜像だけに転移する。
In the figure, a latent image potential VI is a potential of an electrostatic latent image carried on the photosensitive member. The background portion potential Vd is the potential of the background portion of the photoreceptor. Since the duty of the AC voltage of the developing bias is 50 [%], the average value of the developing bias per unit time is the same value as the DC component potential Vdc. As illustrated, the DC component potential Vdc is a value between the latent image potential VI and the background portion potential Vd. Under such a potential condition, the toner is transferred only to the electrostatic latent image in the entire area of the
本発明者らは、図３６に示される従来の現像ローラ４２と、図３７に示される実施形態に係る現像ローラ４２とを用意した。また、実施形態に係る複写機と同様のプリンタ試験機を用意した。そして、まず、プリンタ試験機に対して従来の現像ローラ４２を搭載して、現像バイアスの交流成分のピークツウピーク電圧Ｖｐｐと、現像濃度との関係を調べる実験を行った。具体的には、直流成分電位Ｖｄｃ、潜像電位ＶＩ、及び地肌部電位Ｖｄをそれぞれ一定の値に固定した条件で、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを変化させながら、それぞれのピークツウピーク電圧の条件でテスト画像を出力した。そして、テスト画像において、現像ローラ４２の平面部４２ａと感光体２との間の放電に起因する異常画像の有無を調べた。また、テスト画像の現像濃度（画像濃度ＩＤ）を調べた。次に、現像ローラ４２を、従来のものから、実施形態に係るものに交換した後、同様の実験を行った。
The present inventors prepared a conventional developing
図３９は、この実験によって得られたピークツウピーク電圧Ｖｐｐと現像濃度と放電開始点との関係を示すグラフである。放電開始点は、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを徐々に大きくしていく過程において、放電による異常画像が発生し始めるピークツウピーク値である。図示のように、従来の現像装置においては、放電開始点が、所望の現像濃度が得られる最低限のピークツウピーク電圧Ｖｐｐよりもわずかに大きな値である。これは、実験室環境下（２３℃、湿度５０％）における値であるため、環境によっては、放電開始点が現像バイアスのピークツウピーク電圧Ｖｐｐを上回って、放電に起因する異常画像が発生してしまう。
FIG. 39 is a graph showing the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp, the development density, and the discharge start point obtained by this experiment. The discharge start point is a peak-to-peak value at which an abnormal image due to discharge starts to occur in the process of gradually increasing the peak-to-peak voltage Vpp. As shown in the figure, in the conventional developing device, the discharge start point is a value slightly larger than the minimum peak-to-peak voltage Vpp at which a desired development density can be obtained. Since this is a value in a laboratory environment (23 ° C.,
これに対し、実施形態に係る現像装置では、放電開始点が従来よりも大幅に大きな値になっている。このため、環境が変動したとしても、現像バイアスのピークツウピーク電圧Ｖｐｐを放電開始点よりも小さくした状態を維持することが可能である。よって、環境変動にかかわらず、放電に起因する異常画像の発生を安定して抑えることができる。 On the other hand, in the developing device according to the embodiment, the discharge start point is a value that is significantly larger than the conventional one. For this reason, even if the environment fluctuates, it is possible to maintain a state where the peak-to-peak voltage Vpp of the developing bias is smaller than the discharge start point. Therefore, it is possible to stably suppress the occurrence of abnormal images due to discharge regardless of environmental fluctuations.
また、図示のように、劣化現像剤は、初期現像剤に比べて、所望の現像濃度を得ることができるピークツウピーク電圧Ｖｐｐの値が大きくなる。実機では、劣化現像剤でも所望の現像濃度が得られる値に、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐを設定することが望ましい。しかし、従来の現像装置では、劣化現像剤で所望の現像濃度が得られるピークツウピーク電圧Ｖｐｐでは、放電開始点を上回ってしまう。これに対し、実施形態に係る現像装置では、劣化現像剤で所望の現像濃度が得られるピークツウピーク電圧Ｖｐｐが、放電開始点を大きく下回る。よって、実施形態に係る現像装置では、劣化現像剤を用いる場合でも、十分な現像濃度を得ることができる。 Further, as shown in the figure, the deteriorated developer has a higher peak-to-peak voltage Vpp value that can obtain a desired development density than the initial developer. In an actual machine, it is desirable to set the peak-to-peak voltage Vpp to a value at which a desired developing density can be obtained even with a deteriorated developer. However, in the conventional developing device, the peak-to-peak voltage Vpp at which a desired developing density is obtained with the deteriorated developer exceeds the discharge start point. On the other hand, in the developing device according to the embodiment, the peak-to-peak voltage Vpp at which a desired developing density is obtained with the deteriorated developer is significantly lower than the discharge start point. Therefore, in the developing device according to the embodiment, a sufficient developing density can be obtained even when a deteriorated developer is used.
なお、現像バイアスとして交番電圧からなるものを用いた例について説明したが、直流電圧だけからなるものを用いても、同様に、環境変動にかかわらず、放電に起因する異常画像の発生を抑えたり、劣化現像剤でも十分な現像濃度を得たりすることが可能である。 Although an example using an alternating voltage as the developing bias has been described, the use of only a DC voltage can similarly suppress the occurrence of abnormal images due to discharge regardless of environmental fluctuations. It is possible to obtain a sufficient development density even with a deteriorated developer.
図３７において、導電性基材４０１における凹部４２ｂの領域では、導電性基材４０１の無垢の表面をそのまま露出させている。これにより、現像位置αにて凹部の内壁に発生する逆電荷（本例ではプラスの電荷）を導電性基材４０１に逃がして、現像ローラ４２のチャージアップを回避する。よって、チャージアップに起因する異常画像の発生を回避することができる。
In FIG. 37, in the area | region of the recessed
凹部４２ｂの内壁を導電性基材４０１の無垢の表面にする方法としては、次のようなものを例示することができる。即ち、平面部４２ａと凹部４２ｂとの両方に絶縁性表面層を形成した後、平面部４２ａだけにレジスト剤などによるマスキングをして、凹部の絶縁性表面層をエッチングや研磨によって除去する方法である。また、転造加工によって凹部４２ｂを形成した後、凹部４２ｂだけにレジスト剤などによるマスキングを施した状態で、平面部４２ａだけに絶縁性表面層を形成する方法でもよい。
Examples of the method for making the inner wall of the
現像ローラ４２とドクタブレード４５（図２参照）との当接部における現像ローラ表面移動方向の長さは、凹部４２ｂの現像ローラ表面移動方向の長さよりも大きく設定されている。かかる構成では、現像ローラ表面移動方向において、ドクタブレード４５が凹部４２ｂの両端に架け渡しされることから、ドクタブレード４５のエッジを凹部４２ｂ内に進入させることがない。このため、ドクタブレード４５のエッジによる凹部４２ｂ内からのトナーの掻き出しを防止して、凹部４２ｂ内に１層以上のトナー層を保持させることができる。
The length of the contact portion between the developing
図２において、供給ローラ４４の発泡弾性層としては、導電性材料からなるものが用いられている。これにより、供給ローラ４４の発泡セル内に保持されているトナー粒子のうち、正規極性とは逆極性に帯電してしまった逆帯電トナー粒子に対し、正規極性の電荷を注入して、トナーの帯電量を安定化させることができる。
In FIG. 2, the foamed elastic layer of the
また、現像ローラ４２の複数の凹部４２ｂは、何れもその底面と平面部４２ａとの段差が互いに同じになっている。かかる構成では、複数の凹部４２ｂにおいて、凹部４２ｂ内に形成される電界強度を互いに同じにして、凹部４２ｂ内から感光体２の静電潜像へのトナー転移性を均一にする。これにより、現像濃度ムラの発生を抑えることができる。
In addition, the plurality of
また、凹部４２ｂの底面と平面部４２ａとの段差である凹部深さについては、トナーの体積平均粒径の２倍以下の値にしている。かかる構成では、現像ローラ４２とドクタブレード４５との当接部において、凹部４２ｂ内のトナー粒子を、凹部４２ｂの底面、あるいはドクタブレード４５の表面の何れか一方に接触させて、トナーの帯電量を安定化させることができる。
Further, the depth of the concave portion, which is a step between the bottom surface of the
次に、実施形態に係る複写機の一部の構成を他の構成に置き換えた変形例に係る複写機について説明する。なお、以下に特筆しない限り、変形例に係る複写機の構成は、実施形態と同様である。 Next, a copying machine according to a modification in which a part of the configuration of the copying machine according to the embodiment is replaced with another configuration will be described. Unless otherwise specified below, the configuration of the copier according to the modification is the same as that of the embodiment.
図４０は、変形例に係る複写機のプリンタ部６００の要部を示す要部構成図である。プリンタ部６００は、４つのプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ１を備えている。また、複数の張架ローラに張架されながら図中反時計回り方向に無端移動せしめられる中間転写体としての中間転写ベルト７、露光手段としての露光装置６、定着手段としての定着装置１２等も備えている。
FIG. 40 is a main part configuration diagram showing the main part of the
４つのプロセスカートリッジ１はそれぞれ、潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、帯電手段としての帯電部材３と、現像剤としてのトナーＴを用いて感光体２上の潜像を現像する現像装置４と、感光体クリーニング装置５とを有している。これらを、一体的に支持してユニット状にした構成になっている。プロセスカートリッジ１は、図示しないストッパーを解除することにより、プリンタ部６００本体に対して着脱可能となっている。
Each of the four
感光体２は、図中矢印で示されるように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材３は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体２の表面に圧接されており、感光体２の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材３には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体２の表面を帯電する。変形例のプロセスカートリッジ１は、帯電手段として、感光体２の表面に接触するローラ状の帯電部材３を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。
The
露光装置６は、感光体２の表面に対して画像情報に基づいて露光し、感光体２の表面に静電潜像を形成する。プリンタ１００部の露光装置６は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式のものであるが、露光手段としてはＬＥＤアレイを用いるものなど他の構成でも良い。
The
感光体クリーニング装置５は、中間転写ベルト７と対向する位置を通過した感光体２の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。
The
４つのプロセスカートリッジ１は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色ごとのトナー像を感光体２上に形成する。また、中間転写ベルト７の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト７上に可視像を形成する。
The four
４つの感光体２に対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ８が配置されており、一次転写ローラ８には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体２との間で一次転写電界を形成する。感光体２と一次転写ローラ８との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体２の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト７の表面に転写される。中間転写ベルト７を張架する複数の張架ローラのうちの一つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト７が図中の矢印Ａ方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト７の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト７の表面上にフルカラー画像が形成される。
A
４つのプロセスカートリッジ１が中間転写ベルト７と対向する位置に対して、中間転写ベルト７の表面移動方向下流側には、張架ローラの一つである二次転写対向ローラ９ａに対して中間転写ベルト７を挟んで対向する位置に二次転写ローラ９が配置されている。そして、中間転写ベルト７との間で二次転写ニップを形成している。また、二次転写ローラ９と二次転写対向ローラ９ａとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成している。これにより、図４０中の矢印Ｂ方向に搬送される転写材である記録紙Ｐが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト７の表面上に形成されたフルカラー画像が記録紙Ｐに転写される。
With respect to the position where the four
二次転写ニップに対して記録紙Ｐの搬送方向下流側に、定着装置１２が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Ｐは定着装置１２に到達し、定着装置１２における加熱及び加圧によって記録紙Ｐ上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Ｐはプリンタ部１００の機外に出力される。
A fixing
一方、二次転写ニップで記録紙Ｐに転写されず中間転写ベルト７の表面上に残留したトナーＴは、転写ベルトクリーニング装置１１によって回収される。
On the other hand, the toner T remaining on the surface of the
次に、図４１、図４２、図４３を用いて、プロセスカートリッジ１について説明する。図４１は、４つのプロセスカートリッジ１のうち、１つを、現像ローラ４２の軸方向中央部近傍で破断して示す横断面図である。また、図４２は、４つのプロセスカートリッジ１のうち、１つを、軸方向端部近傍のサイドシール５９の位置で破断して示す横断面図である。また、図４３は、プロセスカートリッジの現像装置のトナー搬送部を示す縦断面図である。
Next, the
現像装置４は、一成分現像剤であるトナーＴを収容するトナー収容室１０１と、トナー収容室１０１の下方に設けられたトナー供給室１０２とを具備しており、トナー収容室１０１とトナー供給室１０２とを仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。仕切り部材１１０には、図４３に示されるように、それら供給室を互いに連通させる複数の開口部が設けられている。この仕切り部材１１０の複数の開口部として、トナー収容室１０１内のトナーＴをトナー供給室１０２へ供給する供給口１１１と、トナー供給室１０２内のトナーＴをトナー収容室１０１に戻す返送口１０７とが設けられている。
The developing
トナー供給室１０２の下部には、現像剤担持体である現像ローラ４２が設けられている。また、トナー供給室１０２には、現像ローラ４２の表面にトナーＴを供給する現像剤供給部材である供給ローラ４４が現像ローラ４２の表面に当接するように設けられている。さらに、トナー供給室１０２には、供給ローラ４４によって現像ローラ４２の表面上に供給され、感光体２と現像ローラ４２との対向部に向かうトナーＴの量（層厚）を規制する規制部材としてのドクタブレード４５が現像ローラ４２の表面に当接している。
Below the
現像ローラ４２は、感光体２に対して非接触で配置されており、図示しない高圧電源から所定のバイアスが印加される。
The developing
トナー収容室１０１内にはトナー収容室１０１内のトナーＴを感光体２の回転軸に平行な方向（図４２中の紙面に直交する方向）に搬送するトナー搬送部材１０６が設けられている。
A
トナー収容室１０１に収容するトナーＴは、重合法で製造されたものである。このトナーＴは、例えば、平均粒径が６．５［μｍ］で、円形度が０．９８、安息角３３［°］、外添剤としてチタン酸ストロンチウムを含有しているトナーＴである。なお、トナーＴは、これに限られるものではない。
The toner T stored in the
トナー収容室１０１内に設けられたトナー搬送部材１０６は、図４３に示されるように搬送スクリュー形状部１０６ａと搬送板形状部１０６ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー搬送部材１０６は、搬送スクリュー形状部１０６ａの回転動作によりトナー収容室１０１内のトナーＴをトナー搬送部材１０６の回転軸に平行な略水平方向（図４３中の矢印Ｈ方向）に搬送できる構成となっている。現像装置４では、トナー搬送部材１０６の回転軸に平行な方向にトナーＴを搬送する搬送スクリュー形状部１０６ａを備えた構成であるが、現像剤搬送部材としてはこれに限られるものではない。搬送ベルトやコイル状の回転体等の搬送機能を有するものを用いることも可能である。さらにこれらの搬送機能を有するものと、羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等のほぐし機能を有するものを組み合わせたものでも良い。
As shown in FIG. 43, the
現像装置４は、トナー収容室１０１から供給ローラ４４に向けて、トナーＴをトナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略鉛直下方にトナーＴを搬送する構成になっている。トナーＴの搬送方向としては、トナー搬送部材１０６の回転軸に直交し、且つ、略水平方向に搬送する構成としてもよい。
The developing
仕切り部材１１０の鉛直下方のトナー供給室１０２内にはトナー撹拌部材１０８が配置されている。トナー撹拌部材１０８は、図示のように撹拌スクリュー形状部１０８ａと撹拌板形状部１０８ｂとを組み合わせた回転軸を有した部材である。トナー撹拌部材１０８は、撹拌スクリュー形状部１０８ａの回転動作によりトナー供給室１０２内のトナーＴをトナー撹拌部材１０８の回転軸に平行な略水平方向（図４３中の矢印ＩまたはＪ方向）に搬送できる構成となっている。
A
トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュー形状部１０８ａは、軸方向について供給口１１１を挟んで外側に向かう方向（図４３中の矢印Ｉ方向）にトナーＴを搬送するように螺旋状の羽部が設けられている。また、トナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュー形状部１０８ａは、軸方向について二つの返送口１０７よりも外側と内側とは螺旋状の羽部が逆巻きになっている。このため、供給口１１１からトナー供給室１０２に供給されたトナーＴはトナー撹拌部材１０８の撹拌スクリュー形状部１０８ａの回転によって軸方向外側（矢印Ｉ方向）に搬送される。そして、返送口１０７よりも外側に到達したトナーＴは羽部が逆巻きの撹拌スクリュー形状部１０８ａによって返送口１０７に向かって（矢印Ｊ方向に）搬送される。返送口１０７を挟んで軸方向の外側と内側とでは、撹拌スクリュー形状部１０８ａによるトナーＴの搬送方向が逆であり、返送口１０７に向かうようにトナーＴに搬送力を付与する。このため、返送口１０７の下方ではトナーＴが軸方向両側から集められ、山状に押し上げられる。これにより、トナー収容室１０１から供給口１１１または返送口１０７を通過してトナー供給室１０２に供給されたトナーＴが過剰であるとする。すると、返送口１０７で押し上げられたトナーＴがトナー供給室１０２から返送口１０７を通ってトナー収容室１０１に戻される。また、トナー撹拌部材１０８は、トナー供給室１０２にあるトナーＴを攪拌し、さらに下部にある供給ローラ４４や現像ローラ４２にトナーＴを供給する役割を持つ。
The agitating screw-shaped
供給ローラ４４の表面には空孔（セル）を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室１０２内に供給されたトナーＴを効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ４２との当接部での圧力集中によるトナーＴの劣化を防止している。なお、この発泡材料は１０３〜１０１４［Ω］の電気抵抗値に設定される。供給ローラ４４には、供給バイアスが印加され、現像ローラ４２との当接部ある供給ニップβで予備帯電されたトナーＴを現像ローラ４２に押し付ける作用を補助する。供給ローラ４４は図４３中の矢印で示されるように図４３中の反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーＴを現像ローラ４２の表面に塗布するように供給する。
The surface of the
供給ニップβに対して現像ローラ４２の表面移動方向下流側の現像ローラ４２の表面に接触するように、規制部材であるドクタブレード４５が配置されている。供給ローラ４４から現像ローラ４２の表面に供給されたトナーＴは、現像ローラ４２の回転によってドクタブレード４５が接触する位置に搬送される。
A
ドクタブレード４５としては、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いることができる。その自由端側を現像ローラ４２の表面に１０〜１００［Ｎ／ｍ］の押圧力で当接させたものである。そして、現像ローラ４２上のトナーＴに対してその押圧力下を通過させることで、トナー層を薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーＴに電荷を付与する。また、ドクタブレード４５には、トナーＴの摩擦帯電を補助するために、図示しないバイアス電源によりバイアスが印加される。
As the
感光体２は現像ローラ４２と非接触であり、図４１中の時計回りの方向に回転している。このため、現像ローラ４２と感光体２とが対向する現像位置αにおいては、現像ローラ４２の表面移動方向と感光体２の表面移動方向とが同方向となる。
The
現像ローラ４２上の薄層化されたトナー層は、現像ローラ４２の回転に伴って現像位置αに搬送される。そして、現像ローラ４２に印加されたバイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動して感光体２の表面上の静電潜像が現像される。
The thinned toner layer on the developing
現像位置αで現像に用いられず、現像ローラ４２上に残されたトナーＴが再びトナー供給室１０２内へと戻る箇所には、入口シール４７が配設されている。この入口シール４７は、現像ローラ４２の周面を外部に向けて部分的に露出させるための開口を有する現像装置筺体に片持ち支持された状態で、自らの自由端側を現像ローラ４２に当接させることで、現像ローラ４２と開口内壁との隙間を塞いでいる。樹脂材料にカーボンブラックなどの導電性材料が分散せしめられた導電性樹脂からなり、非常に薄厚に成型されていることで、柔軟に撓むことができる。その撓み易さ故に、現像ローラ４２の表面との当接部において、現像ローラ４２の表面に対して大きな圧力を付与しない。
An
現像ローラ４２は、実施形態に係る複写機と同様の構成のものであり、導電性基材４０１における平面部４２ｂの領域に、絶縁性表面層４０２が被覆されている。
The developing
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
〔態様Ａ〕
態様Ａは、表面部（例えば平面部４２ａ）と、これよりも窪んでいる凹部（例えば凹部４２ｂ）とを自らの表面に具備し、前記表面に現像剤を担持し、且つ現像バイアスが印加される現像剤担持体（例えば現像ローラ４２）と、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する現像剤規制部材（例えばドクタブレード４５）とを有する現像装置において、前記表面部及び前記凹部を具備する導電性基材（例えば導電性基材４０１）における前記表面部の領域に絶縁性表面層（例えば絶縁性表面層４０２）を設けたことを特徴とするものである。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
[Aspect A]
In the aspect A, the surface portion (for example, the
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記導電性基材における前記凹部の領域にて、前記導電性基材の無垢の表面をそのまま露出させたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、現像剤担持体のチャージアップに起因する異常画像の発生を回避することができる。
[Aspect B]
Aspect B is characterized in that, in aspect A, the solid surface of the conductive base material is exposed as it is in the region of the recess in the conductive base material. With this configuration, as described above, it is possible to avoid the occurrence of an abnormal image due to the charge-up of the developer carrier.
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ａ又はＢにおいて、前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部における現像剤担持体表面移動方向の長さを、前記凹部の現像剤担持体表面移動方向の長さよりも大きくしたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、規制部材のエッジによる凹部内からの現像剤の掻き出しを防止して、凹部内に１層以上のトナー層を保持させることができる。
[Aspect C]
Aspect C is that in aspect A or B, the length of the developer carrier surface movement direction at the contact portion between the developer carrier and the regulating member is greater than the length of the recess in the developer carrier surface movement direction. Is also characterized by a larger size. In this configuration, as already described, it is possible to prevent the developer from being scraped out of the recess by the edge of the regulating member, and to hold one or more toner layers in the recess.
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ａ〜Ｃの何れかにおいて、導電性の現像剤供給部材（例えば供給ローラ４４）の無端移動する表面を前記現像剤担持体に当接させながら、前記表面に保持している現像剤を当接部で前記現像剤担持体の表面に供給する現像剤供給手段を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、現像剤供給部材に保持されているトナー粒子のうち、正規極性とは逆極性に帯電してしまった逆帯電トナー粒子に対し、正規極性の電荷を注入して、トナーの帯電量を安定化させることができる。
[Aspect D]
Aspect D is held in any one of Aspects A to C while the endlessly moving surface of the conductive developer supply member (for example, supply roller 44) is brought into contact with the developer carrying member. Developer supplying means is provided for supplying the developer to the surface of the developer carrying member at the contact portion. In this configuration, as described above, among the toner particles held on the developer supply member, charges of normal polarity are injected into the reversely charged toner particles that have been charged to a polarity opposite to the normal polarity. Thus, the charge amount of the toner can be stabilized.
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、前記現像剤担持体の表面に形成された複数の前記凹部についてそれぞれ、前記凹部の底面と、その周囲の前記表面部との段差を互いに同じにしたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、複数の凹部内から潜像担持体の潜像へのトナー転移性を均一にして、現像濃度ムラの発生を抑えることができる。
[Aspect E]
Aspect E is the aspect A to D, in which the step between the bottom surface of the concave portion and the surrounding surface portion is the same for each of the plurality of concave portions formed on the surface of the developer carrier. It is characterized by that. In this configuration, as described above, the toner transfer property from the plurality of recesses to the latent image on the latent image carrier can be made uniform, and the occurrence of uneven development density can be suppressed.
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ａ〜Ｅの何れかにおいて、前記凹部の深さを、現像剤におけるトナーの体積平均粒径の２倍以下にしたことを特徴とするものである。かかる構成では、既に説明したように、現像剤担持体と規制部材との当接部において、凹部内のトナー粒子を、凹部の底面、あるいは規制部材の表面の何れか一方に接触させて、トナーの帯電量を安定化させることができる。
[Aspect F]
Aspect F is characterized in that, in any one of Aspects A to E, the depth of the concave portion is not more than twice the volume average particle diameter of the toner in the developer. In this configuration, as already described, the toner particles in the recess are brought into contact with either the bottom surface of the recess or the surface of the regulating member at the contact portion between the developer carrying member and the regulating member, and the toner The amount of charge can be stabilized.
［態様Ｇ］
態様Ｇは、態様Ａ〜Ｆの何れかにおいて、前記現像剤担持体に印加するための交番電圧からなる現像バイアスを出力する現像バイアス出力手段（例えば現像バイアス電源１４２）を設けたことを特徴とするものである。かかる構成では、現像剤担持体と潜像担持体との間で現像剤のトナーを繰り返し往復移動させながら、最終的に潜像担持体の全域のうち、潜像だけにトナーを付着させることで、現像濃度ムラのない高品質の画像を得ることができる。
[Aspect G]
Aspect G is characterized in that in any one of Aspects A to F, a development bias output means (for example, a development bias power supply 142) that outputs a development bias having an alternating voltage to be applied to the developer carrier is provided. To do. In such a configuration, the toner of the developer is repeatedly moved back and forth between the developer carrier and the latent image carrier, and finally the toner is attached only to the latent image in the entire area of the latent image carrier. High-quality images without development density unevenness can be obtained.
なお、現像装置は、所定の凹部パターンが形成された自らの無端移動する表面にトナーを担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面にトナーを供給する現像剤供給手段と、前記現像剤担持体の無端移動する表面における全域のうち、前記現像剤担持体の表面における非凹部である表面部に付着しているトナーを前記非凹部から掻き取ることで、前記現像位置に搬送されるトナーの量を規制する規制部材とを有し、前記現像位置にて、前記現像剤担持体の表面の凹部内に保持されているトナーを前記潜像担持体の潜像に付着させて潜像を現像するものであることが望ましい。 The developing device includes a developer carrier that carries toner on its endlessly moving surface on which a predetermined concave pattern is formed, a developer supply unit that supplies toner to the surface of the developer carrier, The toner adhering to the surface portion which is a non-recessed portion on the surface of the developer carrying member out of the entire area of the endlessly moving surface of the developer carrying member is transported to the developing position by scraping the toner from the non-recessed portion. A regulating member that regulates the amount of toner to be adhered, and the toner held in the concave portion of the surface of the developer carrying member is attached to the latent image of the latent image carrying member at the developing position to cause latent latent image. It is desirable to develop an image.
この現像装置については、現像剤を担持する自らの表面を無端移動させ、潜像担持体と対向する現像領域で前記潜像担持体の表面の潜像に現像剤を供給して前記潜像を現像する現像剤担持体と、自らの一端を支持部材によって支持された状態で、自らの自由端側を前記現像剤担持体の表面に接触させて、前記現像領域に向かう現像剤の量を規制する板状部材からなる規制部材とを有し、前記現像剤担持体の表面に凹凸形状を具備するものであって、前記規制部材の少なくとも現像現像剤担持体に接触する箇所の材質が金属であるもの、とすることが望ましい。 With respect to this developing device, the surface carrying the developer is moved endlessly, and the developer is supplied to the latent image on the surface of the latent image carrier in the development region facing the latent image carrier, so that the latent image is formed. With the developer carrier to be developed and one end of the developer supported by the support member, the free end side of the developer is brought into contact with the surface of the developer carrier to regulate the amount of developer toward the development area. A regulating member made of a plate-like member that has a concavo-convex shape on the surface of the developer carrier, and the material of at least a portion of the regulation member that contacts the developer carrier is a metal. It is desirable to have something.
また、この現像装置は、前記規制部材の自由端側の先端部を前記現像剤担持体の表面に接触させているものであることが望ましい。 In the developing device, it is desirable that the free end of the regulating member is in contact with the surface of the developer carrying member.
また、この現像装置は、前記規制部材における前記自由端側の先端部のうち、前記現像剤担持体に対向する対向面の延長面と、前記自由端側の先端麺の延長面とが交差する部分又はその近傍を、前記現像剤担持体の表面に接触させたものであることが望ましい。 Further, in the developing device, the extension surface of the facing surface facing the developer carrying member and the extension surface of the tip end noodle on the free end side of the front end portion on the free end side of the regulating member intersect. It is desirable that the portion or the vicinity thereof is in contact with the surface of the developer carrying member.
また、この現像装置は、前記規制部材における前記自由端側の先端部のうち、角を形成している各部を前記現像剤担持体の表面に接触させたものであることが望ましい。 In addition, in the developing device, it is preferable that each part forming a corner of the free end of the regulating member is in contact with the surface of the developer carrying member.
また、この現像装置は、前記規制部材における前記現像剤担持体に接触する部分の材質として、前記現像剤担持体の表面の材質よりも低い高度の材質を用いたものであることが望ましい。 In addition, in the developing device, it is preferable that a material having a higher level than a material of the surface of the developer carrier is used as a material of a portion of the restriction member that contacts the developer carrier.
１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：プロセスカートリッジ（プロセスユニット）
２：感光体（潜像担持体）
３：帯電部材（一様帯電手段）
４：現像装置
４２：現像ローラ（現像剤担持体）
４２ａ：平面部（表面部）
４２ｂ：凹部
４４：供給ローラ（現像剤供給手段、現像剤供給部材）
４５：ドクタブレード（規制部材）
１４２：現像バイアス電源（現像バイアス出力手段）
４０１：導電性基材
４０２：絶縁性表面層
1Y, M, C, K: Process cartridge (process unit)
2: Photoconductor (latent image carrier)
3: Charging member (uniform charging means)
4: Developing device 42: Developing roller (developer carrier)
42a: plane part (surface part)
42b: recess 44: supply roller (developer supply means, developer supply member)
45: Doctor blade (regulating member)
142: Development bias power supply (development bias output means)
401: Conductive base material 402: Insulating surface layer
Claims (9)
前記表面部及び前記凹部を具備する導電性基材における前記表面部の領域に絶縁性表面層を設けたことを特徴とする現像装置。 A developer carrying member having a surface portion and a concave portion recessed more than the surface portion, carrying a developer on the surface and applying a developing bias, and development on the developer carrying member; In a developing device having a developer regulating member that regulates the amount of agent,
A developing device, wherein an insulating surface layer is provided in a region of the surface portion of the conductive substrate having the surface portion and the recess.
前記導電性基材における前記凹部の領域にて、前記導電性基材の無垢の表面をそのまま露出させたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
A developing apparatus, wherein the solid surface of the conductive base material is exposed as it is in the region of the concave portion of the conductive base material.
前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部における現像剤担持体表面移動方向の長さを、前記凹部の現像剤担持体表面移動方向の長さよりも大きくしたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
The length of the developer carrier surface movement direction at the contact portion between the developer carrier and the regulating member is made larger than the length of the concave portion in the developer carrier surface movement direction. .
導電性の現像剤供給部材の無端移動する表面を前記現像剤担持体に当接させながら、前記表面に保持しているトナーを当接部で前記現像剤担持体の表面に供給する現像剤供給手段を設けたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 3,
A developer supply that supplies the toner held on the surface to the surface of the developer carrier at the contact portion while the endlessly moving surface of the conductive developer supply member is in contact with the developer carrier. A developing device comprising means.
前記現像剤担持体の表面に形成された複数の前記凹部についてそれぞれ、前記凹部の底面と、その周囲の前記表面部との段差を互いに同じにしたことを特徴とする現像装置。 In the developing device according to any one of claims 1 to 4,
A developing device characterized in that, for each of the plurality of concave portions formed on the surface of the developer carrying member, the step between the bottom surface of the concave portion and the surrounding surface portion is the same.
前記凹部の深さを、トナーの体積平均粒径の２倍以下にしたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
The developing device according to claim 1, wherein the depth of the concave portion is set to not more than twice the volume average particle diameter of the toner.
前記現像剤担持体に印加するための交番電圧からなる現像バイアスを出力する現像バイアス出力手段を設けたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 6,
A developing device comprising a developing bias output means for outputting a developing bias having an alternating voltage to be applied to the developer carrying member.
前記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。 A latent image carrier for carrying a latent image; uniform charging means for uniformly charging the surface of the latent image carrier; a developing device for developing the latent image carried on the surface of the latent image carrier; Transfer means for transferring the toner image developed on the surface of the latent image carrier to a transfer body, and a transfer residue adhering to the surface of the latent image carrier after passing through a position facing the transfer means. The image forming apparatus includes a cleaning unit that cleans toner, and holds the developing device and at least one of the latent image carrier, the uniform charging unit, and the cleaning unit with a common holding unit. In the process unit that is integrally attached to and detached from the image forming apparatus main body in the
A process unit using the developing device according to claim 1 as the developing device.
前記現像装置として、請求項１乃至７の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier for carrying a latent image; uniform charging means for uniformly charging the surface of the latent image carrier; a developing device for developing the latent image carried on the surface of the latent image carrier; Transfer means for transferring the toner image developed on the surface of the latent image carrier to a transfer body, and a transfer residue adhering to the surface of the latent image carrier after passing through a position facing the transfer means. In an image forming apparatus comprising a cleaning means for cleaning toner,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing device.
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