JP2023143749A - 電子写真画像形成用キャリア、電子写真画像形成用現像剤、電子写真画像形成方法、電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】エッジ効果が生じにくく、長期に渡る使用においても非画像部へのキャリア付着を抑制しつつ、色汚れの発生を防止可能な電子写真画像形成用キャリアを提供する。【解決手段】芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する被覆層とを有する電子写真画像形成用キャリアにおいて、前記被覆層中に、少なくとも五酸化二アンチモン含有粒子を含むことを特徴とする、電子写真画像形成用キャリアによって上記課題を解決した。【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真画像形成用キャリア、電子写真画像形成用現像剤、電子写真画像形成方法、電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジに関する。
一般に電子写真法、静電写真法等の画像形成方法においては、潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するために、トナーとキャリアとを撹拌混合することによって得られる現像剤が使用される。この現像剤は、適当に帯電された混合物であることが要求される。一般に静電潜像を現像する方法としては、トナーとキャリアとを混合して得られる二成分系現像剤を使用する方法と、キャリアを含まない一成分系現像剤を使用する方法が公知である。二成分現像方式は、キャリアを使用することからトナーに対する摩擦帯電面積が広く、一成分方式に比較して帯電特性が安定しており、長期に渡って高画質を維持する上で有利である。また、現像領域へのトナー量供給能力が高いことから、特に高速機に多く採用されている。また、レーザービームなどで感光体上に静電潜像を形成し、この潜像を顕像化するデジタル方式電子写真システムにおいても、前述の特徴が有用であることから二成分現像方式が広く採用されている。
このような二成分系現像方式に使用されるキャリアは、キャリア表面へのトナーのスペント防止、キャリア均一表面の形成、表面酸化防止、感湿性低下の防止、現像剤の寿命の延長、感光体のキャリアによるキズあるいは摩耗からの保護、帯電極性の制御または帯電量の調節等を目的として、適当な樹脂材料で被覆等を施すことにより、高耐久性化を図る検討が成されている。例えば特定の樹脂材料で被覆されたもの(特許文献1)、さらにその被覆層に種々の添加剤を添加するもの(特許文献2~8)、さらに、キャリア表面に添加剤を付着させたものを用いるもの(特許文献9)などが開示されている。また、特許文献10にはグアナミン樹脂と該グアナミン樹脂と架橋可能な熱硬化樹脂でキャリア被覆材を構成するものが開示され、特許文献11には、メラミン樹脂とアクリル樹脂の架橋物をキャリア被覆材として用いることが開示されている。
樹脂被覆キャリアは、樹脂被覆に伴って絶縁化され、現像電極として働かなくなるので、特にベタ画像部でエッジ効果が生じやすくなるといった欠点がある。エッジ効果は、静電潜像の電気束密度が静電潜像の端で強められることにより、大量のトナーが画像の中心部と比較して画像の端に付着する現象である。また、トナー離脱時のカウンターチャージも過大となるので、静電現像による非画像部へのキャリア付着が発生しやすくなる。そこで、この問題を解決するために、例えば、キャリアの被覆層中に導電剤として導電性カーボンや導電性フィラーを分散した樹脂被覆キャリアが提案されている(例えば、特許文献12~15)。また、特許文献16には、導電性材料(カーボンブラック)を芯材表面に存在させて、被覆層中に導電性材料を存在させないキャリアが提案されている。また、特許文献17には、被覆層がその厚み方向にカーボンブラックの濃度勾配を持ち、該被覆層は表面に向かうほどカーボンブラック濃度が低くなり、しかも、該被覆層の表面にはカーボンブラックが存在しないキャリアが提案されている。また、特許文献18には、芯材粒子表面に導電性カーボンを含有した内部被覆層を設け、更に、その上に白色系導電性材料を含有した表面被覆層を設けてなる2層コート型キャリアが提案されている。また特許文献13~15では、キャリア被覆層中に導電性フィラーを含有させたキャリアが示されている。これらのキャリアでは、カーボンに限定せずに導電性フィラーを導電性微粒子として使用することが可能であることから、キャリアから脱離した有色物のトナーへの影響を少なくするために着色量の少ない材料を選択することが可能である。また特許文献19には、キャリア被覆層中にアンチモンを含むスズの酸化物を含有したキャリアが提案されている。アンチモンをドープした酸化スズは導電性が高く、高い抵抗調整能力を有し、且つ、色味も薄いため色汚れ抑制にも有効である。
本発明の目的は、エッジ効果が生じにくく、長期に渡る使用においても非画像部へのキャリア付着を抑制しつつ、色汚れの発生を防止可能な電子写真画像形成用キャリアを提供することにある。
上記課題は、下記構成1)により解決される。
1)芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する被覆層とを有する電子写真画像形成用キャリアにおいて、
前記被覆層中に、少なくとも五酸化二アンチモン含有粒子を含むことを特徴とする、電子写真画像形成用キャリア。
1)芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する被覆層とを有する電子写真画像形成用キャリアにおいて、
前記被覆層中に、少なくとも五酸化二アンチモン含有粒子を含むことを特徴とする、電子写真画像形成用キャリア。
本発明によれば、エッジ効果が生じにくく、長期に渡る使用においても非画像部へのキャリア付着を抑制しつつ、色汚れの発生を防止可能な電子写真画像形成用キャリアを提供することができる。
以下本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。
本発明の電子写真画像形成用キャリアは、上記構成1)に示す通りであるが、本発明は、下記2)~12)の形態も好適に含むものである。
本発明の電子写真画像形成用キャリアは、上記構成1)に示す通りであるが、本発明は、下記2)~12)の形態も好適に含むものである。
2)前記五酸化二アンチモン含有粒子が、五酸化二アンチモンをドープした酸化スズを含有していることを特徴とする、上記1)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
3)前記五酸化二アンチモン含有粒子が、無機微粒子を基体粒子としていることを特徴とする、上記1)または2)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
4)前記基体粒子が、酸化アルミニウムであることを特徴とする、上記3)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
5)前記被覆層中に、前記五酸化二アンチモン含有粒子以外に、無機微粒子を含有することを特徴とする、上記1)~4)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリア。
6)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、白色であることを特徴とする、上記5)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
7)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウムを含有していることを特徴とする、上記5)または6)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
8)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウム単体であることを特徴とする、上記7)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
9)上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアを含むことを特徴とする、電子写真画像形成用現像剤。
10)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を含むことを特徴とする、電子写真画像形成装置。
11)潜像担持体と、現像装置とを備えた電子写真画像形成装置であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成装置。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
12)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を用いて画像形成することを特徴とする、電子写真画像形成方法。
13)潜像担持体を備えた電子写真画像形成装置、現像装置および電子写真画像形成用現像剤を用いる電子写真画像形成方法であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成方法。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
14)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
3)前記五酸化二アンチモン含有粒子が、無機微粒子を基体粒子としていることを特徴とする、上記1)または2)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
4)前記基体粒子が、酸化アルミニウムであることを特徴とする、上記3)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
5)前記被覆層中に、前記五酸化二アンチモン含有粒子以外に、無機微粒子を含有することを特徴とする、上記1)~4)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリア。
6)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、白色であることを特徴とする、上記5)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
7)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウムを含有していることを特徴とする、上記5)または6)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
8)前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウム単体であることを特徴とする、上記7)に記載の電子写真画像形成用キャリア。
9)上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアを含むことを特徴とする、電子写真画像形成用現像剤。
10)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を含むことを特徴とする、電子写真画像形成装置。
11)潜像担持体と、現像装置とを備えた電子写真画像形成装置であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成装置。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
12)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を用いて画像形成することを特徴とする、電子写真画像形成方法。
13)潜像担持体を備えた電子写真画像形成装置、現像装置および電子写真画像形成用現像剤を用いる電子写真画像形成方法であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、上記1)~8)のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成方法。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
14)上記9)に記載の電子写真画像形成用現像剤を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
上記従来技術には次のような問題点がある。
特許文献12~15に開示されたキャリアは、現像剤として使用する際のキャリア同士あるいはトナーとの摩擦や衝突等により、キャリア被覆層からカーボン、もしくはカーボンを含む樹脂片が脱離し、トナー粒子に付着したり、そのまま現像されたりする。黒トナーを使用した黒文字等の複写画像を形成するときは、この現象はそれほど大きな問題にならないが、カラートナー、特にイエロートナー、もしくは白色トナー、透明トナーと組み合わせた現像剤においては色の濁り(色汚れ)の問題として顕著に現れる。
特許文献12~15に開示されたキャリアは、現像剤として使用する際のキャリア同士あるいはトナーとの摩擦や衝突等により、キャリア被覆層からカーボン、もしくはカーボンを含む樹脂片が脱離し、トナー粒子に付着したり、そのまま現像されたりする。黒トナーを使用した黒文字等の複写画像を形成するときは、この現象はそれほど大きな問題にならないが、カラートナー、特にイエロートナー、もしくは白色トナー、透明トナーと組み合わせた現像剤においては色の濁り(色汚れ)の問題として顕著に現れる。
一方、近年では、需要者からの要望を受けて、上記電子写真方式の画像形成装置において高速化の傾向が著しく、これに伴って、現像剤が受けるストレスも飛躍的に増大している。そのため、キャリア被覆層の削れがカーボン含有層にまで及ぶことがあり、特許文献16~18の提案においても、カーボンブラックが画像中に移行することによって発生する色汚れを、完全に防止することは困難である。
また、特許文献13~15で提案された技術は、導電性フィラーの電気的安定性に起因する画質の向上を目的としており、なおかつ、導電性フィラーの色についての言及がされていないため、上記色汚れの問題を解決する手段としては不完全である。
また、特許文献19に開示された三酸化二アンチモンは、人体に対する有害性が指摘されており、好ましく用いられる材料ではない。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行なった。その結果、芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する被覆層とを有する電子写真画像形成用キャリアにおいて、被覆層中に、五酸化二アンチモン含有粒子を含むことで、エッジ効果が生じにくく、非画像部へのキャリア付着を抑制しつつ、色汚れの発生を防止可能な電子写真画像形成用キャリア、電子写真画像形成用現像剤、電子写真画像形成方法、電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供できることを見出した。
前述のように、電気抵抗の調整を目的として被覆層中に含有させる抵抗調整剤として、アンチモンは効率の良い材料であり、且つ、色味も薄いため、色汚れ抑制に対しても有効である。しかし、一般に、抵抗調整を目的として用いられるアンチモンである三酸化二アンチモンは、人体に対する有害性が指摘されており、好ましく用いられる材料ではない。そこで、本発明者らは鋭意検討を重ね、三酸化二アンチモンではなく、五酸化二アンチモンを含有させた粒子を用いることで、人体への有害性が低く、且つ、効率のよい抵抗調整能力と色汚れ抑制効果も得られることを見出した。
五酸化二アンチモンは、五酸化二アンチモン以外の粒子に含有させる形態、もしくは五酸化二アンチモン自体を粒子として使用することが可能であるが、特に、五酸化二アンチモンを酸化スズにドープして使用することで、非常に高い抵抗調整剤とすることができる。
五酸化二アンチモン含有粒子は、無機微粒子を基体としてその表面に存在させることが好ましい。無機微粒子を基体とすることで、五酸化二アンチモン含有粒子が被覆層中で崩れて破片となり被覆層から離脱して抵抗調整能力が失われることを防ぐことができる。基体とする無機微粒子は公知の材料を用いることが可能であるが、特に酸化アルミニウムを用いると抵抗調整能力が顕著となるため好ましい。これは、基体粒子表面の導電処理との相性が良く、処理効果が効率的に機能するためと考えられる。
本発明において、五酸化二アンチモンは、被覆層中に0.1~40.0質量%含まれるのが好ましく、0.4~15.0質量%含まれるのがさらに好ましい。
本発明において、五酸化二アンチモン含有粒子の体積平均粒径は、0.2μm~0.9μmが好ましく、0.3μm~0.7μmがさらに好ましい。
被覆層は五酸化二アンチモン含有粒子を含み、前記五酸化二アンチモン含有粒子は好ましくは前記被覆層中に分散されている。被覆層は、前記五酸化二アンチモン含有粒子以外に無機微粒子を含有することが好ましい。該無機微粒子を含有することで、被覆層の摺擦に対する耐久性が向上し、摩耗や削れによる劣化を抑制することができる。五酸化二アンチモン含有粒子の存在によっても被覆層の耐久性は向上するが、五酸化二アンチモン含有粒子の量によってキャリアの電気抵抗値が変化してしまうため、耐久性を向上させることを目的として被覆層中の量を調整することはできない。そのため、この無機微粒子によって被覆層の耐久性を担保させることが好ましい。この無機微粒子は従来既存もしくは新規の材料を用いることが可能である。
また、この五酸化二アンチモン以外の無機微粒子は、白色であることが好ましい。五酸化二アンチモンは色味の薄い材料であるが、全くの白色ではなく、また、酸化スズにドープして使用する場合は、白色に近くなるものの、ドーパント量によって色味が変化する。五酸化二アンチモン含有粒子以外に含有させる無機微粒子の色を白色のものにすることで、被覆層中の微粒子の色を全体的に薄めることができるため、色汚れの抑制に有効となる。
前記五酸化二アンチモン以外の無機微粒子は、好適なものとして、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウムなどが挙げられる。それらの中でも酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウムを用いると、トナーに負帯電を付与する効果が向上するため好ましく、特に、硫酸バリウムは、その効果が顕著であるため好適である。
前記五酸化二アンチモン以外の無機微粒子として硫酸バリウムを用いる場合、硫酸バリウムは単体であることが好ましい。硫酸バリウムは被覆層表面に存在してトナーと接触することで帯電付与効果を発揮するが、硫酸バリウムが単体でない場合、トナーとの接触確率が低下し、帯電付与効果を最大限に発揮できなくなる。なお硫酸バリウム単体とは、前記の「五酸化二アンチモン以外の無機微粒子」として使用する粒子が、硫酸バリウムのみによって構成されていることを指す。
本発明において、前記五酸化二アンチモン以外の無機微粒子は、被覆層中に1~55質量%含まれるのが好ましく、4~50質量%含まれるのがさらに好ましい。
五酸化二アンチモン以外の無機微粒子の粒径に特に制限はないが、被覆層合計の平均厚さをTとしたとき、粒径hは以下の式を満たすことが好ましい。
T≦h
五酸化二アンチモン以外の無機微粒子の粒径を被覆層の厚さよりも大きくすることで粒子が被覆層表面から突出する確率が高くなる。被覆層から粒子の頭頂部が突出していると、キャリア同士、もしくは収容容器壁面、搬送冶具とキャリアが摺擦される際に摺擦対象と被覆層の樹脂との間のスペーサーとして機能し、被覆層の寿命を延ばすことができる。また、粒子のトナーに対する接触確率が高まるため、帯電付与機能の観点からも好ましい。
T≦h
五酸化二アンチモン以外の無機微粒子の粒径を被覆層の厚さよりも大きくすることで粒子が被覆層表面から突出する確率が高くなる。被覆層から粒子の頭頂部が突出していると、キャリア同士、もしくは収容容器壁面、搬送冶具とキャリアが摺擦される際に摺擦対象と被覆層の樹脂との間のスペーサーとして機能し、被覆層の寿命を延ばすことができる。また、粒子のトナーに対する接触確率が高まるため、帯電付与機能の観点からも好ましい。
無機微粒子の粒径は従来公知の手法で確認することができ、例えば、キャリア化前であれば、例えばナノトラックUPAシリーズ(日機装社製)を用いて測定することができる。キャリア化後であれば、例えば、FIBにてキャリア表面の被覆層を切断し、断面をSEM、EDXにて観察することで確認をすることができる。以下に例を挙げる。
キャリアを包埋樹脂(Devcon 社、2 液混合、30 分硬化型エポキシ樹脂)に混ぜ込み、一晩以上置いて硬化させ、機械研磨により大まかな断面試料を作製する。これにクロスセクションポリッシャー(JEOL 製 SM-09010)を用い、加速電圧5.0kV、ビーム電流120μAの条件で断面の仕上げを行った。これを、走査型電子顕微鏡(Carl Zeiss製Merlin)を用いて、加速電圧0.8kV、倍率30000倍の条件で撮影する。撮影した画像をTIFF画像に取り込み、Media Cybernetics社製のImage-Pro Plusを用いて、粒子100粒子の円相当径を測定し、その平均値を使用した。
なお、確認方法はこれに限られるものではない。また、被覆層の厚さについても同様に撮影した画像から計測することが可能である。ただし、粒子には粒子毎の個体差、被覆層厚には場所による厚さのばらつきが存在することから、1粒/1箇所だけの測定に留まらず、統計的に問題のないn数の計測を行なう。
キャリアを包埋樹脂(Devcon 社、2 液混合、30 分硬化型エポキシ樹脂)に混ぜ込み、一晩以上置いて硬化させ、機械研磨により大まかな断面試料を作製する。これにクロスセクションポリッシャー(JEOL 製 SM-09010)を用い、加速電圧5.0kV、ビーム電流120μAの条件で断面の仕上げを行った。これを、走査型電子顕微鏡(Carl Zeiss製Merlin)を用いて、加速電圧0.8kV、倍率30000倍の条件で撮影する。撮影した画像をTIFF画像に取り込み、Media Cybernetics社製のImage-Pro Plusを用いて、粒子100粒子の円相当径を測定し、その平均値を使用した。
なお、確認方法はこれに限られるものではない。また、被覆層の厚さについても同様に撮影した画像から計測することが可能である。ただし、粒子には粒子毎の個体差、被覆層厚には場所による厚さのばらつきが存在することから、1粒/1箇所だけの測定に留まらず、統計的に問題のないn数の計測を行なう。
なお本発明において平均粒径とは特記しない限り体積平均粒径を指し、体積平均粒径は、例えば上記方法にて測定することができる。
本発明において、被覆層は、樹脂および必要に応じてその他の成分を含有することができる。このような樹脂としてはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、またはこれらを併用して使用することができる。これは、アクリル樹脂は接着性が強く脆性が低いので耐磨耗性に非常に優れた性質を持つが、その反面、表面エネルギーが高いため、スペントし易いトナーとの組み合わせでは、トナー成分スペントが蓄積することによる帯電量低下など不具合が生じる場合がある。スペントとは、トナーがキャリア粒子の表面で融着し、キャリア粒子を汚染する現象である。その場合、表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるシリコーン樹脂を併用することで、この問題を解消することができる。しかし、シリコーン樹脂は接着性が弱く脆性が高いので、耐磨耗性が悪いという弱点も有するため、この2種の樹脂の性質をバランス良く得ることが重要であり、これによりスペントがし難く耐摩耗性も有する被覆膜を得ることが可能となる。これは、シリコーン樹脂は表面エネルギーが低いためトナー成分のスペントがし難く、膜削れが生じるためのスペント成分の蓄積が進み難い効果が得られるためである。
本明細書でいうシリコーン樹脂とは、一般的に知られているシリコーン樹脂全てを指し、オルガノシロサン結合のみからなるストレートシリコンや、アルキド、ポリエステル、エポキシ、アクリル、ウレタンなどで変性したシリコーン樹脂などが挙げられるが、これに限るものではない。例えば、市販品としてストレートシリコン樹脂としては、信越化学製のKR271、KR255、KR152、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2400、SR2406、SR2410等が挙げられる。この場合、シリコーン樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分、帯電量調整成分等を同時に用いることも可能である。さらに、変性シリコーン樹脂としては、信越化学製のKR206(アルキド変性)、KR5208(アクリル変性)、ES1001N(エポキシ変性)、KR305(ウレタン変性)、東レ・ダウコーニング・シリコン社製のSR2115(エポキシ変性)、SR2110(アルキド変性)などが挙げられる。
縮重合触媒としては、チタン系触媒、スズ系触媒、ジルコニウム系触媒、アルミニウム系触媒が揚げられるが、本発明では、これら各種触媒のうち、優れた結果を齎らすチタン系触媒の中でも、特にチタンジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)が触媒として最も好ましい。これは、シラノール基の縮合反応を促進する効果が大きく、且つ触媒が失活しにくいためであると考えられる。
本明細書でいうアクリル樹脂とは、アクリル成分を有する樹脂全てを指し、特に限定するものではない。また、アクリル樹脂単体で用いることも可能であるが、架橋反応する他成分を少なくとも1つ以上同時に用いることも可能である。ここでいう架橋反応する他成分とは、例えばアミノ樹脂、酸性触媒などが挙げられるが、これに限るものではない。ここでいうアミノ樹脂とはグアナミン、メラミン樹脂等を指すが、これらに限るものではない。また、ここでいう酸性触媒とは、触媒作用を持つもの全てを用いることができる。例えば、完全アルキル化型、メチロール基型、イミノ基型、メチロール/イミノ基型等の反応性基を有するものであるが、これらに限るものではない。
また、被覆層は、アクリル樹脂とアミノ樹脂の架橋物を含有することがさらに好ましい。これにより、適度な弾性を維持したまま、被覆層同士の融着を抑制することができる。
アミノ樹脂としては、特に限定されないが、キャリアの帯電付与能力を向上させることができるため、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。また、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、メラミン樹脂及び/又はベンゾグアナミン樹脂と、他のアミノ樹脂を併用してもよい。
アミノ樹脂と架橋し得るアクリル樹脂としては、ヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を有するものが好ましく、ヒドロキシル基を有するものがさらに好ましい。これにより、芯材粒子や導電性微粒子との密着性をさらに向上させることができ、導電性微粒子の分散安定性も向上させることができる。このとき、アクリル樹脂は、水酸基価が10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。
アミノ樹脂としては、特に限定されないが、キャリアの帯電付与能力を向上させることができるため、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。また、適度にキャリアの帯電付与能力を制御する必要がある場合には、メラミン樹脂及び/又はベンゾグアナミン樹脂と、他のアミノ樹脂を併用してもよい。
アミノ樹脂と架橋し得るアクリル樹脂としては、ヒドロキシル基及び/又はカルボキシル基を有するものが好ましく、ヒドロキシル基を有するものがさらに好ましい。これにより、芯材粒子や導電性微粒子との密着性をさらに向上させることができ、導電性微粒子の分散安定性も向上させることができる。このとき、アクリル樹脂は、水酸基価が10mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましい。
本発明において、被覆層を形成するための組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、導電性微粒子を安定に分散させることができる。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ-クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3-ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3-トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
シランカップリング剤としては、特に限定されないが、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-β-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ-クロルプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ-アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、γ-クロルプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロルシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、アリルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、1,3-ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル(3-トリメトキシシリルプロピル)アンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
シランカップリング剤の市販品としては、AY43-059、SR6020、SZ6023、SH6026、SZ6032、SZ6050、AY43-310M、SZ6030、SH6040、AY43-026、AY43-031、sh6062、Z-6911、sz6300、sz6075、sz6079、sz6083、sz6070、sz6072、Z-6721、AY43-004、Z-6187、AY43-021、AY43-043、AY43-040、AY43-047、Z-6265、AY43-204M、AY43-048、Z-6403、AY43-206M、AY43-206E、Z6341、AY43-210MC、AY43-083、AY43-101、AY43-013、AY43-158E、Z-6920、Z-6940(東レ・シリコーン社製)等が挙げられる。
シランカップリング剤の添加量は、シリコーン樹脂に対して、0.1~10質量%であることが好ましい。シランカップリング剤の添加量が0.1質量%以上であることにより、芯材粒子や導電性微粒子とシリコーン樹脂の接着性が向上し、長期間の使用中での被覆層の脱落を防止でき、10質量%以下であることにより、長期間の使用中でのトナーのフィルミングを防止できる。
本発明において使用されるキャリアの芯材の体積平均粒径は特に制限するものではないが、キャリア付着、キャリア飛散防止の点から、体積平均粒径が20μm以上であるものが好ましく、キャリアスジ等の異常画像発生を防止して、画像品質の低下を防止する観点から、100μm以下のものが好ましく、特に、20~60μmのものを用いることで、近年の高画質化に対して、より好適に応えることができる。なお、体積平均粒径は、例えば、マイクロトラック粒度分布計モデルHRA9320-X100(日機装社製)を用いて測定することができる。
本発明のキャリアに用いる芯材粒子は、電子写真画像形成用二成分キャリアとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができる。
例えば、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等が挙げられる。中でも、環境面への配慮から、Mn系フェライト、Mn-Mg系フェライト、Mn-Mg-Srフェライトが好ましい。具体的には、LDC-200(パウダーテック社製)、DFC-400M(DOWAエレクトロニクス社製)が好適な例として挙げられる。
例えば、鉄、コバルト等の強磁性金属;マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄;各種合金や化合物;これらの磁性体を樹脂中に分散させた樹脂粒子等が挙げられる。中でも、環境面への配慮から、Mn系フェライト、Mn-Mg系フェライト、Mn-Mg-Srフェライトが好ましい。具体的には、LDC-200(パウダーテック社製)、DFC-400M(DOWAエレクトロニクス社製)が好適な例として挙げられる。
本発明のキャリアは、例えば、前記樹脂等を溶剤に溶解させて塗布溶液を調製した後、該塗布溶液を前記芯材粒子の表面に公知の塗布方法により均一に塗布し、乾燥した後、焼付を行うことにより製造することができる。前記塗布方法としては、例えば、浸漬法、スプレー法、ハケ塗り法などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、合成イソパラフィン系炭化水素などが挙げられる。
前記焼付の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよい。
前記焼付の装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉、マイクロウエーブを備えた装置などが挙げられる。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、セルソルブ、ブチルアセテート、合成イソパラフィン系炭化水素などが挙げられる。
前記焼付の方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外部加熱方式であってもよいし、内部加熱方式であってもよい。
前記焼付の装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、固定式電気炉、流動式電気炉、ロータリー式電気炉、バーナー炉、マイクロウエーブを備えた装置などが挙げられる。
前記被覆層の平均厚みは、0.1μm以上1.0μm以下が好ましく、0.1μm以上0.9μm以下がさらに好ましい。
ここで、前記被覆層の平均厚みは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察して測定することができる。
ここで、前記被覆層の平均厚みは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、キャリア断面を観察して測定することができる。
本発明の現像剤は、本発明のキャリアを含み、さらにトナーを含有することができる。
トナーは結着樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤、外添剤等を含有することができ、モノクロトナー、カラートナー、白色トナー、透明トナー、金属的な光沢を有するトナーのいずれであってもよく、その製法も、粉砕法、重合法等の従来既知のものであっても、それ以外の製法であってもよい。
トナーは結着樹脂、着色剤、離型剤、帯電制御剤、外添剤等を含有することができ、モノクロトナー、カラートナー、白色トナー、透明トナー、金属的な光沢を有するトナーのいずれであってもよく、その製法も、粉砕法、重合法等の従来既知のものであっても、それ以外の製法であってもよい。
本発明のキャリアは、カーボンブラックによるトナーの汚染を抑制することも目的の一つとしているが、その効果は、カラートナー、特にイエロートナー、もしくは白色トナー、透明トナーと組み合わせた現像剤として利用する際に特に顕著である。
トナーは、粉砕法、重合法等の公知の方法を用いて製造することができる。例えば、粉砕法を用いてトナーを製造する場合、まず、トナー材料を混練することにより得られる溶融混練物を冷却した後、粉砕し、分級して、母体粒子を作製する。次に、転写性、耐久性をさらに向上させるために、母体粒子に外添剤を添加し、トナーを作製する。
このとき、トナー材料を混練する装置としては、特に限定されないが、バッチ式の2本ロール;バンバリーミキサー;KTK型2軸押出し機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出し機(東芝機械社製)、2軸押出し機(KCK社製)、PCM型2軸押出し機(池貝鉄工社製)、KEX型2軸押出し機(栗本鉄工所社製)等の連続式の2軸押出し機;コ・ニーダ(ブッス社製)等の連続式の1軸混練機等が挙げられる。
このとき、トナー材料を混練する装置としては、特に限定されないが、バッチ式の2本ロール;バンバリーミキサー;KTK型2軸押出し機(神戸製鋼所社製)、TEM型2軸押出し機(東芝機械社製)、2軸押出し機(KCK社製)、PCM型2軸押出し機(池貝鉄工社製)、KEX型2軸押出し機(栗本鉄工所社製)等の連続式の2軸押出し機;コ・ニーダ(ブッス社製)等の連続式の1軸混練機等が挙げられる。
また、冷却した溶融混練物を粉砕する際には、ハンマーミル、ロートプレックス等を用いて粗粉砕した後、ジェット気流を用いた微粉砕機、機械式の微粉砕機等を用いて微粉砕することができる。なお、平均粒径が3~15μmとなるように粉砕することが好ましい。
さらに、粉砕された溶融混練物を分級する際には、風力式分級機等を用いることができる。なお、母体粒子の平均粒径が5~20μmとなるように分級することが好ましい。
また、母体粒子に外添剤を添加する際には、ミキサー類を用いて混合攪拌することにより、外添剤が解砕されながら母体粒子の表面に付着する。
さらに、粉砕された溶融混練物を分級する際には、風力式分級機等を用いることができる。なお、母体粒子の平均粒径が5~20μmとなるように分級することが好ましい。
また、母体粒子に外添剤を添加する際には、ミキサー類を用いて混合攪拌することにより、外添剤が解砕されながら母体粒子の表面に付着する。
結着樹脂としては、特に限定されないが、ポリスチレン、ポリp-スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単独重合体;スチレン-p-クロロスチレン共重合体、スチレン-プロピレン共重合体、スチレン-ビニルトルエン共重合体、スチレン-アクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-メタクリル酸エチル共重合体、スチレン-メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン-α-クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン-ビニルメチルケトン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-イソプレン共重合体、スチレン-マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は芳香族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
圧力定着用の結着樹脂としては、特に限定されないが、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等のポリオレフィン;エチレン-アクリル酸共重合体、エチレン-アクリル酸エステル共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、エチレン-メタクリル酸エステル共重合体、エチレン-塩化ビニル共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、アイオノマー樹脂等のオレフィン共重合体;エポキシ樹脂、ポリエステル、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリビニルピロリドン、メチルビニルエーテル-無水マレイン酸共重合体、マレイン酸変性フェノール樹脂、フェノール変性テルペン樹脂等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
着色剤(顔料又は染料)としては、特に限定されないが、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキ等の黄色顔料;モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGK等の橙色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3B等の赤色顔料;ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等の紫色顔料;コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBC等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ等の緑色顔料;カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物等の黒色顔料、酸化チタン等の白色顔料等が挙げられ、二種以上を併用してもよく、透明トナーの場合は使用しなくてもよい。
離型剤としては、特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステル、パラフィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールワックス、シリコーンワニス、カルナウバワックス、エステルワックス等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
また、トナーは、帯電制御剤をさらに含有してもよい。帯電制御剤としては、特に限定されないが、ニグロシン;炭素数が2~16のアルキル基を有するアジン系染料;C.I.Basic Yello 2(C.I.41000)、C.I.Basic Yello 3、C.I.Basic Red 1(C.I.45160)、C.I.Basic Red 9(C.I.42500)、C.I.Basic Violet 1(C.I.42535)、C.I.Basic Violet 3(C.I.42555)、C.I.Basic Violet 10(C.I.45170)、C.I.Basic Violet 14(C.I.42510)、C.I.Basic Blue 1(C.I.42025)、C.I.Basic Blue 3(C.I.51005)、C.I.Basic Blue 5(C.I.42140)、C.I.Basic Blue 7(C.I.42595)、C.I.Basic Blue 9(C.I.52015)、C.I.Basic Blue 24(C.I.52030)、C.I.Basic Blue25(C.I.52025)、C.I.Basic Blue 26(C.I.44045)、C.I.Basic Green 1(C.I.42040)、C.I.Basic Green 4(C.I.42000)等の塩基性染料;これらの塩基性染料のレーキ顔料;C.I.Solvent Black 8(C.I.26150)、ベンゾイルメチルヘキサデシルアンモニウムクロライド、デシルトリメチルクロライド等の4級アンモニウム塩;ジブチル、ジオクチル等のジアルキルスズ化合物;ジアルキルスズボレート化合物;グアニジン誘導体;アミノ基を有するビニル系ポリマー、アミノ基を有する縮合系ポリマー等のポリアミン樹脂;サルチル酸;ジアルキルサルチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のZn、Al、Co、Cr、Fe等の金属錯体;スルホン化した銅フタロシアニン顔料;有機ホウ素塩類;含フッ素4級アンモニウム塩;カリックスアレン系化合物等が挙げられるが、二種以上併用してもよい。なお、ブラック以外のカラートナーにおいては、白色のサリチル酸誘導体の金属塩等が好ましい。
外添剤としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素等の無機粒子;ソープフリー乳化重合法により得られる平均粒径が0.05~1μmのポリメタクリル酸メチル粒子、ポリスチレン粒子等の樹脂粒子が挙げられ、二種以上併用してもよい。中でも、表面が疎水化処理されているシリカ、酸化チタン等の金属酸化物粒子が好ましい。さらに、疎水化処理されているシリカ及び疎水化処理されている酸化チタンを併用し、疎水化処理されているシリカよりも疎水化処理されている酸化チタンの添加量を多くすることにより、湿度に対する帯電安定性に優れるトナーが得られる。
本発明の電子写真画像形成方法は上記本発明の現像剤を用いて画像形成することを特徴とし、本発明の電子写真画像形成装置は上記本発明の現像剤を含むことを特徴とする。
具体的には、本発明の電子写真画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程(静電潜像担持体を帯電させる帯電工程と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光工程とを含む)と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、該静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを有しており、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなるものであり、現像剤として本発明の現像剤を用いるものである。
具体的には、本発明の電子写真画像形成方法は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する工程(静電潜像担持体を帯電させる帯電工程と、前記静電潜像担持体上に静電潜像を形成する露光工程とを含む)と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、本発明の現像剤を用いて現像してトナー像を形成する工程と、前記静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する工程と、前記記録媒体に転写されたトナー像を定着させる工程と、を含み、更に必要に応じてその他の工程を含む。
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、該潜像担持体を帯電させる帯電手段と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像担持体上に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像してトナー像を形成する現像手段と、該静電潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、該記録媒体に転写されたトナー像を定着させる定着手段とを有しており、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、除電手段、クリーニング手段、リサイクル手段、制御手段等を有してなるものであり、現像剤として本発明の現像剤を用いるものである。
図1に、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す。このプロセスカートリッジは、感光体20と、近接型のブラシ状の帯電手段32、本発明の現像剤を収納する現像装置40、クリーニングブレード61を少なくとも有するクリーニング装置を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在である。本発明においては、上述の各構成要素をプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機、プリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱自在に構成することができる。
本発明の電子写真画像形成装置は、所定の現像手段(現像装置)を備えていることが好ましく、本発明の電子写真画像形成方法は、所定の現像手段(現像装置)を用いることが好ましい。
好ましい構成における前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たす。
この構成において、前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行う。
この構成において、前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成される。
この構成において、前記電子写真画像形成用キャリアは、本発明の電子写真画像形成用キャリアである。
このような現像装置と本発明の電子写真画像形成用キャリアを用いることにより、長期に渡る使用における非画像部へのキャリア付着を更に抑制することができる。
好ましい構成における前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たす。
この構成において、前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行う。
この構成において、前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成される。
この構成において、前記電子写真画像形成用キャリアは、本発明の電子写真画像形成用キャリアである。
このような現像装置と本発明の電子写真画像形成用キャリアを用いることにより、長期に渡る使用における非画像部へのキャリア付着を更に抑制することができる。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。
図2に示す現像装置4は、本発明の現像剤を収納する現像装置の一例である。現像装置4は、現像剤担持体である現像ローラ5に現像剤を供給する搬送路と、現像剤を攪拌する搬送路とを分けて設けており、2つの搬送路で現像剤を逆方向に搬送することにより現像剤を循環させている。
図2に示す現像装置4は、現像ローラ5、第1のオーガ401、第2のオーガ11、仕切り部材403を有している。また、第2のオーガ11と仕切り部材403により、攪拌搬送路10が形成される。また、第1のオーガ401と仕切り部材403により、供給搬送路が形成される。第1のオーガ401と第2のオーガ11は、例えばスクリュ形状をしており、回転することで現像剤を搬送する。
図2に示す現像装置4は、現像ローラ5に現像剤を供給する搬送路と、現像ローラ5に供給され現像領域を通過した現像剤を回収する搬送路とが共通である。すなわち、第1のオーガ401により形成される搬送路では、現像剤の供給と回収を行う。第2のオーガ11により形成される攪拌搬送路10では、現像剤の攪拌を行い、供給搬送路に現像剤を供給する。すなわち、攪拌搬送路10では現像剤の回収は行わない。このため、図2に示す現像装置4は、上記の要件(1)および上記の要件(2)を満たさず、好ましい構成の現像装置には該当しない。
このように、図2に示す現像装置4では、現像ローラ5に現像剤を供給する搬送路と、現像ローラ5に供給され現像領域を通過した現像剤を回収する搬送路とが共通である。そのため、現像ローラ5に供給する搬送路の搬送方向下流側ほど、現像ローラ5に供給する現像剤のトナー濃度が低下する傾向がある。
現像ローラ5に供給するトナー濃度が低下すると、現像時の画像濃度が低下する場合がある。また、トナー濃度が低いと、キャリア粒子間にトナーが介在する確率が低下するため、キャリア粒子同士の衝突や摩擦により、樹脂被覆層(被覆層)が剥がれる速度が速くなる。特に、五酸化二アンチモン含有粒子を抵抗調整剤として使用している場合、非画像部へのキャリア付着が比較的早期に発生することがある。五酸化二アンチモン含有粒子は、単位体積あたりの抵抗調整能力が高いため、被覆層の削れに伴って抵抗調整剤がキャリアから離脱した際に、キャリアの電気抵抗の上昇率が高くなりやすい。このため、キャリアがトナーを帯電させた際のカウンターチャージがキャリアに蓄積されやすくなり、非画像部へのキャリア付着が比較的早期に発生することがある。
本発明の電子写真画像形成方法で用いる画像形成装置は、図2に示す現像装置も用いることができるが、図3、図4に示す現像装置を用いることが好ましい。図3、図4に示す現像装置を用いると、トナー濃度の低い状態で、キャリアが現像領域にて摺擦されることを防止できる。このため、五酸化二アンチモン含有粒子の脱離による、キャリアの急激な電気抵抗の上昇を抑制できる。これにより、長期に渡る使用においても非画像部へのキャリア付着を抑制することができる。
図3は、本例における現像装置4及び感光体1を示す拡大構成図であり、好ましい装置例を示す図である。図4は、本例における現像剤搬送路内の現像剤の流れを説明するための図であり、現像装置4の斜視断面概略図である。図中の各矢印は、現像剤の移動方向を模式的に示している。図5は、現像装置4内の現像剤の流れを模式的に説明するための図である。図5において、図4と同様に、図中の各矢印は、現像剤の移動方向を模式的に示している。
図3~図5に示す例は、上記の要件(2)を満たす場合の例であり、好ましい構成の現像装置に該当する場合の例である。本例の現像装置4は、現像ローラ5と、供給スクリュ8(現像剤供給搬送部材)とを備える。現像ローラ5は、現像剤を表面上に担持して回転し、感光体1と対向する箇所で感光体1にトナーを供給して現像を行う。供給スクリュ8は、現像ローラ5の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、かつ現像ローラ5に現像剤を供給する。供給スクリュ8により供給搬送路9(現像剤供給搬送路)が形成される。
本例の現像装置4は、要件(2)を満たす。
[要件(2)]
本例の現像装置4は、回収スクリュ6(現像剤回収搬送部材)と、攪拌スクリュ11(現像剤攪拌搬送部材)と、第一仕切り壁133及び第二仕切り壁134(仕切部材)とを備える。
回収スクリュ6は、現像ローラ5に担持されて感光体1と対向する箇所を通過した現像剤を回収し、現像ローラ5の軸線方向に沿って、回収した現像剤を供給スクリュ8と同方向に搬送する。回収スクリュ6により回収搬送路7(現像剤回収搬送路)が形成される。
前記現像に用いられずに供給搬送路9の搬送方向の最下流側まで搬送された現像剤を余剰現像剤とし、回収スクリュ6により回収され、回収搬送路7の搬送方向の最下流側まで搬送された現像剤を回収現像剤とする。
攪拌スクリュ11は、余剰現像剤と回収現像剤の供給を受け、現像ローラ5の軸線方向に沿って、余剰現像剤と回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュ8とは逆方向に搬送する。攪拌スクリュ11により攪拌搬送路10(現像剤攪拌搬送路)が形成される。
供給搬送路9、回収搬送路7及び攪拌搬送路10は、それぞれ第一仕切り壁133又は第二仕切り壁134により仕切られている。
[要件(2)]
本例の現像装置4は、回収スクリュ6(現像剤回収搬送部材)と、攪拌スクリュ11(現像剤攪拌搬送部材)と、第一仕切り壁133及び第二仕切り壁134(仕切部材)とを備える。
回収スクリュ6は、現像ローラ5に担持されて感光体1と対向する箇所を通過した現像剤を回収し、現像ローラ5の軸線方向に沿って、回収した現像剤を供給スクリュ8と同方向に搬送する。回収スクリュ6により回収搬送路7(現像剤回収搬送路)が形成される。
前記現像に用いられずに供給搬送路9の搬送方向の最下流側まで搬送された現像剤を余剰現像剤とし、回収スクリュ6により回収され、回収搬送路7の搬送方向の最下流側まで搬送された現像剤を回収現像剤とする。
攪拌スクリュ11は、余剰現像剤と回収現像剤の供給を受け、現像ローラ5の軸線方向に沿って、余剰現像剤と回収現像剤を攪拌しながら供給スクリュ8とは逆方向に搬送する。攪拌スクリュ11により攪拌搬送路10(現像剤攪拌搬送路)が形成される。
供給搬送路9、回収搬送路7及び攪拌搬送路10は、それぞれ第一仕切り壁133又は第二仕切り壁134により仕切られている。
図3に示すように、感光体1は図中矢印G方向に回転しながら、その表面を帯電装置により帯電される。帯電された感光体1の表面は、露光装置より照射されたレーザ光により静電潜像が形成される。この静電潜像に現像装置4からトナーが供給され、トナー像が形成される。なお、ここでは帯電装置と露光装置の図示を省略している。
現像装置4は、現像剤担持体としての現像ローラ5を有する。現像ローラ5は、図中矢印I方向に表面移動しながら感光体1の表面の潜像に現像剤を供給し、現像する。
現像装置4は、現像剤供給搬送部材としての供給スクリュ8を有する。供給スクリュ8は、現像ローラ5に現像剤を供給しながら、例えば図3の手前方向に現像剤を搬送する。
現像装置4は、現像剤規制部材としての現像ドクタ12を有する。現像ドクタ12は、現像ローラ5と供給スクリュ8が対向する位置から表面移動方向(矢印I方向)の下流側に設けられる。現像ドクタ12は、現像ローラ5に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する。現像ドクタ12は、例えばステンレスのものを用いることができる。
現像装置4は、現像剤回収搬送部材としての回収スクリュ6を有する。回収スクリュ6は、現像ローラ5の感光体1が対向する位置(現像部などとも称する)から表面移動方向(矢印I方向)の下流側に設けられる。回収スクリュ6は、現像部を通過した現像済みの現像剤を回収し、回収した回収現像剤を供給スクリュ8と同方向(例えば図3の手前方向)に搬送する。
現像装置4は、供給搬送路9と回収搬送路7を有する。供給搬送路9は、供給スクリュ8を備えた現像剤供給搬送路であり、例えば、現像ローラ5の横方向に位置する。回収搬送路7は、回収スクリュ6を備えた現像剤回収搬送路であり、例えば、現像ローラ5の下方に位置する。図示するように、供給搬送路9と回収搬送路7は、並設されている。
現像装置4は、現像剤攪拌搬送路である攪拌搬送路10を有する。攪拌搬送路10は、例えば、供給搬送路9の下方に位置し、回収搬送路7に並列する。攪拌搬送路10は、現像剤攪拌搬送部材としての攪拌スクリュ11を有する。攪拌スクリュ11は、現像剤を攪拌しながら図中奥方向に現像剤を搬送する。攪拌スクリュ11が現像剤を搬送する方向は、供給スクリュ8が現像剤を搬送する方向(図中手前方向)と逆方向である。
供給搬送路9と攪拌搬送路10は、仕切り部材としての第一仕切り壁133によって仕切られている。第一仕切り壁133は、供給搬送路9と攪拌搬送路10を仕切る箇所において、図中手前側と奥側との両端が開口部となっている。このため、供給搬送路9と攪拌搬送路10は、図中手前側と奥側との両端で連通している。
なお、供給搬送路9と回収搬送路7も第一仕切り部材133によって仕切られているが、第一仕切り壁133は、供給搬送路9と回収搬送路7を仕切る箇所においては開口部を設けていない。
攪拌搬送路10と回収搬送路7は、仕切り部材としての第二仕切り壁134によって仕切られている。第二仕切り壁134は、攪拌搬送路10と回収搬送路7を仕切る箇所において、図中手前側が開口部となっている。このため、攪拌搬送路10と回収搬送路7は、図中手前側で連通している。
現像剤搬送部材である供給スクリュ8、回収スクリュ6及び攪拌スクリュ11は、例えば樹脂のスクリュを用いることができる。一例として、各スクリュ径を全てφ18[mm]、スクリュピッチを25[mm]、回転数を約600[rpm]としたものが挙げられる。
現像ローラ5は、現像ドクタ12によって薄層化された現像剤を現像領域まで搬送し、現像を行う。現像領域は、現像ローラ5と感光体1が対向する領域である。現像ローラ5における感光体1と対向する箇所を対向部などとも称する。また、現像ローラ5において、対向部以外の箇所を非画像領域部などと称することがある。
現像ローラ5の表面は、例えば、V溝あるいはサンドブラスト処理がされている。現像ローラ5は、一例として、φ25[mm]のAl(アルミニウム)素管を用い、現像ドクタ12及び感光体1とのギャップを0.3[mm]程度にするものが挙げられる。
現像後の現像剤は、回収搬送路7で回収され、図中の手前方向に搬送される。回収搬送路7により搬送された現像剤は、第二仕切り壁134の開口部で攪拌搬送路10へ移送される。
なお、攪拌搬送路10は、現像剤の搬送方向の上流側(例えば図中の手前側)にトナー補給口を有する。トナー補給口は、例えば、攪拌搬送路10における第一仕切り壁133の開口部の付近に設けられる。トナー補給口から攪拌搬送路10にトナーが供給される。供給は補給と称してもよい。
次に、3つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について、主に図5を用いて説明する。
現像ローラ5に供給され、現像に用いられなかった現像剤は、余剰現像剤などと称される。余剰現像剤は、供給搬送路9を搬送され、搬送方向の下流端部側で第一仕切り壁133の開口部より攪拌搬送路10に供給される(図中、矢印E)。
現像ローラ5に供給され、現像に用いられなかった現像剤は、余剰現像剤などと称される。余剰現像剤は、供給搬送路9を搬送され、搬送方向の下流端部側で第一仕切り壁133の開口部より攪拌搬送路10に供給される(図中、矢印E)。
現像ローラ5から回収された現像剤は、回収現像剤などと称される。回収現像剤は、現像ローラ5から回収搬送路7に送られた後、回収搬送路7を搬送され、搬送方向の下流端部側で第二仕切り壁134の開口部より攪拌搬送路10に供給される(図中、矢印F)。
攪拌搬送路10では、供給された余剰現像剤と回収現像剤とが攪拌される。攪拌搬送路10中の現像剤は、攪拌搬送路10の搬送方向の下流側、すなわち供給搬送路9の上流側に搬送され、第一仕切り壁133の開口部より供給搬送路9に供給される(図中、矢印D)。
攪拌搬送路10では、攪拌スクリュ11により、回収現像剤と、余剰現像剤と、トナー補給口から必要に応じて補給されるトナーとを攪拌搬送する。攪拌搬送路10が搬送する方向は、回収搬送路7と供給搬送路9の搬送方向と逆の方向である。そして、攪拌搬送された現像剤は、攪拌搬送路10の下流側で連通している供給搬送路9の上流側に移送される。
なお、攪拌搬送路10の下流側にはトナー濃度センサが設けられており、センサの出力に基づいてトナー補給制御装置が作動する。トナー補給制御装置は、トナー収容部のトナー補給を制御し、トナー収容部からトナーが補給される。ここでは、トナー濃度センサ、トナー補給制御装置、トナー収容部の図示を省略している。
上記説明したように、本例の現像装置4は、供給搬送路9と回収搬送路7とを備え、現像剤の供給と回収を異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路9に混入することがない。このため、供給搬送路9の搬送方向の下流側でも、現像ローラ5に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止できる。
また上記説明したように、本例の現像装置4は、回収搬送路7と攪拌搬送路10とを備え、現像剤の回収と攪拌を異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌の途中に落ちることがない。よって、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路9に供給されるため、供給搬送路9に供給される現像剤が攪拌不足になることを防止できる。
このように、本例では、供給搬送路9内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止でき、供給搬送路9内の現像剤が攪拌不足になることを防止できるため、現像時の画像濃度を一定にすることができる。また、長期に渡る使用においても所期の効果が得られる。
図6~図8に示す例は、上記の要件(1)を満たす場合の例であり、好ましい構成の現像装置に該当する場合の例である。本例の現像装置3は、現像ローラ302と、現像剤供給搬送部材304とを備える。現像ローラ302は、現像剤を表面上に担持して回転し、感光体1と対向する箇所で感光体1にトナーを供給して現像を行う。現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302の軸線方向に沿って現像剤を搬送し、かつ現像ローラ302に現像剤を供給する。現像剤供給搬送部材304により現像剤供給搬送路が形成される。
本例の現像装置3は、要件(1)を満たす。
[要件(1)]
本例の現像装置3は、現像剤攪拌搬送部材305と、仕切板306(仕切部材)とを備える。
現像剤攪拌搬送部材305は、前記現像に用いられずに現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、現像ローラ302の軸線方向に沿って、余剰現像剤を攪拌しながら現像剤供給搬送部材304とは逆方向に搬送する。現像剤攪拌搬送部材305により現像剤攪拌搬送路が形成される。
現像剤供給搬送路と現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で仕切板306によって仕切られている。
現像ローラ302に担持されて感光体1と対向する箇所を通過した現像剤は、現像剤攪拌搬送路に回収され、現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた余剰現像剤と混合された後に、現像剤攪拌搬送路の最下流側から現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(1)]
本例の現像装置3は、現像剤攪拌搬送部材305と、仕切板306(仕切部材)とを備える。
現像剤攪拌搬送部材305は、前記現像に用いられずに現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、現像ローラ302の軸線方向に沿って、余剰現像剤を攪拌しながら現像剤供給搬送部材304とは逆方向に搬送する。現像剤攪拌搬送部材305により現像剤攪拌搬送路が形成される。
現像剤供給搬送路と現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で仕切板306によって仕切られている。
現像ローラ302に担持されて感光体1と対向する箇所を通過した現像剤は、現像剤攪拌搬送路に回収され、現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた余剰現像剤と混合された後に、現像剤攪拌搬送路の最下流側から現像剤供給搬送路へ供給される。
図6は、本例における、感光体1まわりの概略を示した配置構成概略図である。図示される現像装置3は、例えば、ケーシング301内に、現像剤供給搬送部材304、現像剤撹拌搬送部材305、現像ローラ302、その他の部材を具備している。現像剤供給搬送部材304、現像剤撹拌搬送部材305及び現像ローラ302は、回転部材である。現像剤供給搬送部材304は、現像剤320を現像剤供給搬送路で撹拌搬送する。現像剤撹拌搬送部材305は、現像剤320を現像剤攪拌搬送路で撹拌搬送する。
現像装置3は、ケーシング301の内部に、現像ローラ302、現像剤供給搬送部材304、現像剤撹拌搬送部材305、現像剤規制部材303を有し、現像剤320を撹拌搬送して循環させている。
現像ローラ302は、その長手方向の寸法が感光体1の長手方向と略同じ長さを有している。現像ローラ302は、感光体1に近接して対向しており、現像ニップ領域Aを構成するように近接配置している。感光体1との対向部位に相当するケーシング301の部位は、現像ローラ302を露出させるため開口している。
現像ローラ302によりケーシング301内の現像剤320は、現像ニップ領域Aへ搬送されるようになっている。現像剤320中のトナーは、現像ニップ領域Aで感光体1の表面に形成されている静電潜像に付着する。これにより、トナー像として顕像化される。
現像ローラ302は、例えば、スリーブ302c、内部に設けられたマグネットローラを有する。マグネットローラの符号は、図示を省略している。スリーブ302cは、例えば、円筒状であり、アルミニウム等の非磁性の金属で形成されている。マグネットローラは、例えばその円周方向に複数の磁石が配置される。マグネットローラは、各磁石が所定の方向を向くように不動部材(例えばケーシング301)に固定されている。スリーブ302cが回転することにより、複数の磁石によって引き付けた現像剤320が搬送される。
現像ローラ302と感光体1は、現像ニップ領域Aで直接には接触せずに、現像に適する一定の間隔、現像ギャップGP1を保持して対向している。現像装置3は、現像ローラ302上において現像剤320を穂立ちさせ、現像剤320を感光体1に接触させることで、感光体1表面の静電潜像にトナーを付着させて顕像化する。
現像ローラ302の内側に、固定軸302aが設けられている。固定軸302aには、接地されたバイアス用の電源VP(図示せず)が接続されている。固定軸302aに接続された電源VPの電圧は、スリーブ302cに印加される。一方、感光体1を構成する最下層の導電性支持体(図示せず)は接地されている。
このようにして、現像ニップ領域Aには、キャリアから離脱したトナーを感光体1側へ移動させる電界が形成される。トナーは、スリーブ302cと感光体1の表面に形成された静電潜像との電位差により、感光体1側に向けて移動する。
なお、本例の現像装置3は、露光用の光で書き込む方式の画像形成装置と組み合わせている。帯電装置により感光体1上に一様に負極性の電荷を乗せ、書き込み量を少なくするために文字部を露光用の光で露光することで、低下した電位の文字部(静電潜像)に負極性のトナーで現像する、いわゆる反転現像方式を採用している。これは一例であり、本発明の現像方式の中で、感光体1に乗せる帯電電荷の極性は適宜選択することができる。
現像後、現像ローラ302上に担持された現像後の現像剤320は、現像ローラ302の回転と共に下流側に搬送され、ケーシング301内に引き入れられる。ケーシング301の一部は、スリーブ302cの周面に近接して沿う湾曲形状をしており、シール効果により、いわゆるトナー飛散防止機能を果たしている。
引き入れられた現像剤には、それまで現像ローラ302周囲に引き寄せていた現像剤320を現像ローラ302から引き離す「剤離し」の作用が働く。このため、剤離し領域9が形成されている。
感光体1にトナーを付着させた現像剤320では、現像剤中のトナー濃度が下がっている。このため、このトナー濃度が低下した現像剤が現像ローラ302から離れずに、再度、現像ニップ領域Aに搬送され現像に供給されると、狙いの画像濃度を得ることができないという不具合が生じてしまう。
これを防止するため、本例では、現像後の剤離し領域9で、現像ローラ302から現像剤を離す。現像ローラ302から離れた現像剤はその後、狙いのトナー濃度、トナー帯電量になるように、ケーシング301内で十分に撹拌混合される。
こうして、狙いのトナー濃度、帯電量にされた現像剤は、現像ローラ302上の剤汲み上げ領域10で、現像ローラ302に汲み上げられる。汲み上げられるとあるのは、引き付けられると称してもよい。現像ローラ302に汲み上げられた現像剤は、現像剤規制部材303を通過することにより、所定の厚さに整えられて、磁気ブラシを形成しながら現像ニップ領域Aに搬送される。
以下、必要に応じて、現像装置の内部の構成を組み立て状態で示した図7及び分解状態で示した図8等をも参照しつつ、各部材の配置構成などを説明する。
図6に示すように、現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302のまわりの位置で、剤汲み上げ領域10の近傍に配置されている。現像剤供給搬送部材304の位置は、現像ローラ302の回転方向において、現像剤規制部材303の上流側でもある。
図7、図8に示すように、現像剤供給搬送部材304は、例えば、回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュ形状をしている。現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302の中心O-302を通る中心線O-302aと平行な中心線O-304aを中心に回転する。現像剤供給搬送部材304は、中心線O-304aの長手方向奥側から手前側に向けて、白矢印11で示す方向に現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、現像剤供給搬送部材304は、回転軸の回転により現像剤をその軸方向に搬送する。
図6に示すように、現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302のまわりの位置で、剤離し領域9の近傍に配置されている。図7、図8に示すように、現像剤撹拌搬送部材305は、回転軸の回りにスパイラルを設けたスクリュ形状をしている。現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302の中心O-302を通る中心線O-302aと平行な中心線O-305aを中心に回転する。現像剤撹拌搬送部材305は、中心線O-305aの長手方向手前側から奥側側に向けて、白矢印12で示す方向に現像剤を撹拌しながら搬送する。つまり、現像剤撹拌搬送部材305は、回転軸の回転により現像剤を現像剤供給搬送部材304の搬送方向と逆向きに搬送する。
図示するように、現像剤撹拌搬送部材305は、現像剤供給搬送部材304に対して斜め上方に位置する配置関係となっているのが好ましい。また図示するように、ケーシング301内で、現像剤供給搬送部材304周囲の空間と、現像剤撹拌搬送部材305周囲の空間とが隣接していることが好ましい。
現像剤供給搬送部材304及び現像剤撹拌搬送部材305の奥側端部は、現像ローラ302の奥側端部よりも若干奥側に位置するように設定している。これにより、現像ローラ302の奥側端部の現像剤の供給を確保しやすくなる。
また、現像剤供給搬送部材304及び現像剤撹拌搬送部材305の手前側端部は、現像ローラ302の手前側端部よりも手前側に位置するように設定している。つまり、現像剤供給搬送部材304及び現像剤撹拌搬送部材305の手前側端部は、現像ローラ302の手前側端部よりも長くなっている。これにより、トナー補給のためのスペースを確保しやすくなる。
また、現像剤規制部材303は、現像ローラ302の長さに合わせて設置されている。
また、現像剤規制部材303は、現像ローラ302の長さに合わせて設置されている。
現像装置3は、仕切板306を有する。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304周囲の空間と現像剤撹拌搬送部材305周囲の空間とを遮蔽する。仕切板306は、ケーシング301の現像ローラ302から離れる側の内壁と一体に片持ち支持状に形成されている。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304周囲の空間と現像剤撹拌搬送部材305周囲の空間とを遮蔽する。仕切板306は、ケーシング301の現像ローラ302から離れる側の内壁と一体に片持ち支持状に形成されている。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304と現像剤撹拌搬送部材305の間であって、現像ローラ302の長手方向の両端部を除く中央部に設けられている。つまり、仕切板306は、その長手方向について、現像ローラ302の長手方向の両端部を除く中央部に位置し、現像ローラ302の長手方向の両端部に対応する位置には無い。
一方、現像剤供給搬送部材304及び現像剤撹拌搬送部材305の各長手方向端部は、現像ローラ302の長手方向の両端部まで及んでいる。
現像剤撹拌搬送部材305により白矢印12の向きに搬送された現像剤は、その搬送方向端部でケーシング301の側壁で進路を絶たれる。これにより、白矢印13に示すように、ケーシング301の側壁に沿って、現像剤供給搬送部材304のある現像剤供給搬送路側に移動する。
同様に、現像剤供給搬送部材304により白矢印11の向きに搬送された現像剤は、その搬送方向端部でケーシング301の側壁で進路を絶たれる。これにより、白矢印14に示すように、ケーシング301の側壁に沿って、現像剤撹拌搬送部材305のある現像剤撹拌搬送路側に移動する。
仕切板306を、その長手方向について、現像ローラ302の長手方向両端部を除く中央部に位置するようにしたのは、その長手方向の端部での白矢印13、14の現像剤の流れを可能にするためである。このようにすることで、全体として白矢印11、14、12、13に沿う循環搬送路を形成することができる。
なお、図示する例において、仕切板306は、その奥側の端部近傍に開口307が設けられている。本例では、この開口307を介して、現像剤撹拌搬送路から現像剤供給搬送路への現像剤の移動を行うようにしている。このため、仕切板306の形状は適宜選択することができ、現像ローラ302の長手方向の奥側端部まで仕切板306が及ぶ構成とすることもできる。
上記説明したように、本例の現像装置3は、現像ローラ302と、現像剤供給搬送部材304と、現像剤撹拌搬送部材305と、仕切板306とを有する構成である。
現像ローラ302は、現像剤を担持して回転し感光体1に形成された静電潜像を可視像化する。
現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302に現像剤を汲み上げる剤汲み上げ領域10の近傍に配置されている。また現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302の中心線O-302aと平行な中心線O-304aを中心に回転し、その中心線O-304aの長手方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する。
現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302から現像剤を離す剤離し領域9の近傍に配置されている。また現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302の中心線302aと平行な中心線305aを中心に回転し、現像剤供給搬送部材304が現像剤を搬送する向きの反対の向きに現像剤を撹拌しつつ搬送する。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304と現像剤撹拌搬送部材305の間であって、かかる構成では、現像装置3内、つまりケーシング、現像ローラ302の長手方向両端部を除く中央部で、現像剤供給搬送路と現像剤撹拌搬送路を遮蔽する。
本例の現像装置3では、白矢印11、14、12、13に沿う循環搬送路を構成するケーシング301内の現像剤供給搬送部材304、現像剤攪拌搬送部材305が現像ローラ302の横に2本並べて配置される。
現像ローラ302は、現像剤を担持して回転し感光体1に形成された静電潜像を可視像化する。
現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302に現像剤を汲み上げる剤汲み上げ領域10の近傍に配置されている。また現像剤供給搬送部材304は、現像ローラ302の中心線O-302aと平行な中心線O-304aを中心に回転し、その中心線O-304aの長手方向に現像剤を撹拌しつつ搬送する。
現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302から現像剤を離す剤離し領域9の近傍に配置されている。また現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302の中心線302aと平行な中心線305aを中心に回転し、現像剤供給搬送部材304が現像剤を搬送する向きの反対の向きに現像剤を撹拌しつつ搬送する。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304と現像剤撹拌搬送部材305の間であって、かかる構成では、現像装置3内、つまりケーシング、現像ローラ302の長手方向両端部を除く中央部で、現像剤供給搬送路と現像剤撹拌搬送路を遮蔽する。
本例の現像装置3では、白矢印11、14、12、13に沿う循環搬送路を構成するケーシング301内の現像剤供給搬送部材304、現像剤攪拌搬送部材305が現像ローラ302の横に2本並べて配置される。
上記の構成にすることにより、本例では、現像ローラから離れる方向(水平方向に)に2つの撹拌搬送部材を配置する図2に示した技術に比べて、現像装置の横(水平方向)の大きさを小さくすることができる。
さらに、こうして、水平方向のコンパクト化を図った現像装置3においても、仕切板306により現像ローラ302の長手方向両端部を除く中央部で現像剤供給搬送部材304周囲と現像剤撹拌搬送部材305周囲の空間が仕切られている。このため、現像ローラ302に対しては現像剤供給搬送部材304により、トナーとキャリアを十分に撹拌混合された現像剤320のみが供給される。またこのため、現像直後のトナー濃度の下がった現像剤は専ら現像剤撹拌搬送部材305により撹拌搬送されるだけで、直ぐに現像ローラ302に供給されることがない。これにより、現像ローラ302へは狙いの帯電量を持ったトナーだけが現像に用いられることとなり、高画質を得ることができる。
仕切板306は、現像剤供給搬送部材304が撹拌搬送する現像剤320を支えて現像剤搬送経路を形成する。また仕切板306は、剤離し領域9で仕切部材306上流側にて現像ローラ302から離され、現像剤撹拌搬送部材305により撹拌搬送される現像剤が、再度現像ローラ302に引き付けられて、現像剤供給搬送部材304により撹拌される空間へ移動することを防止する。
この機能をより確実にするため、現像ローラ302の外周部と仕切板306との間隔、すなわち仕切板ギャップGP2を0.2~1mmにすることが好ましい。0.2mm未満では、現像ローラ302の回転時の偏心により仕切板306が現像ローラ302にぶつかるおそれがあり、1mmを超えると穂切り性能が不完全になる場合がある。上記の範囲にすることで、仕切板306の設定位置を剤離し領域9の任意の位置にしても十分な機能を得ることができる。つまり、仕切板設定位置の自由度が増す。
さらに、剤離し領域9からずれた配置としても、仕切板306としての機能を得ることは可能である。しかし、剤離し領域9からずれた配置とした場合には、仕切板が多量の現像剤を規制するケースも生じ得ることから、現像剤が受けるストレスが大となり、好ましくない。
その場合、以下のようにすることが好ましい。現像ローラ302を間にして感光体1と反対側の現像ローラ302の周りに剤離れ領域9が位置し、現像ローラの回転方向上で剤離れ領域9の下流側に隣接して剤汲み上げ位置10が位置する。また、剤離し領域9と剤汲み上げ位置10との間で、現像ローラ302の周囲に現像剤が付着する量が最も少ない位置に、現像剤供給搬送路の空間と、現像剤撹拌搬送路の空間とを遮蔽するようにして、仕切板306を設ける。かつ、仕切板306の現像ローラ302側の端部を現像ローラ302に対向させる。
このような構成であれば、仕切板ギャップGP2について0.2~1mmの設定をしなくても、仕切板306が設けられる部位では現像ローラ302の周囲に現像剤が付着する量が最も少ない位置であるので、仕切板306の機能を発揮できる。また、仕切板306により現像剤320の移動が所定の領域に規制されることで、現像剤320が受けるストレスを最小限にすることができる。つまり、仕切板設定時のギャップ管理を緩和できる。もっとも、その上で仕切板ギャップGP2を0.2~1mmの設定にする条件をさらに付加した構成とすれば、現像剤に与えるストレスをより少なくすることが可能となる。
図7、図8に示したように、現像剤撹拌搬送部材305は、現像ローラ302から離された現像剤320を撹拌しながら現像装置3の奥側に白矢印12の向きに搬送する。現像剤撹拌搬送路の搬送方向下流側、現像装置3の奥側の端部では、図7、図8に示すように、仕切板306の一部に開口307が設けられている。このため、現像剤撹拌搬送部材305により搬送された現像剤320が、現像剤供給搬送路へ白矢印13の向きに移動していく。
図8に示すように、現像剤撹拌搬送部材305による現像剤の搬送方向下流部では、開口307に対応する範囲で、スクリュ部に代えて羽根車308の構成としても良い。羽根車308は、現像剤撹拌搬送部材305の軸部305Jについて軸心(中心線O-305a)から法線方向に板状に延びる複数枚の羽根状部材を設けた構成である。羽根車308は、その回転に伴って現像剤320を跳ねる機能を有する。
現像剤供給搬送部材304の中心O-304と現像剤撹拌搬送部材305の中心O-305とは、略同一鉛直線上にあり、羽根車308が回転することで、ケーシング301の内壁に沿って現像剤320を跳ねる。開口307は、この跳ねによる現像剤の進路を妨げないように、中心O-304と中心O-305とを結ぶ略鉛直線よりも僅かにケーシング301の内壁寄りの位置からケーシング301の内壁部に及ぶように形成することが好ましい。
現像剤供給搬送部材304の回転方向は、現像ローラ302と逆向きにすることが好ましい。一般に、スクリュは、被搬送物を軸方向に送りながら、回転方向に寄せる作用がある。そのため、現像剤供給搬送部材304は、現像剤320を現像剤供給搬送路で現像ローラ302に寄せながら搬送することになる。従って、現像ローラ302への連続した現像剤供給が可能になる。
一方、現像剤撹拌搬送部材305の回転方向は、現像ローラ302と同じ向きにすることが好ましい。現像剤撹拌搬送部材305を現像ローラ302と同じ向きに回転させる場合、現像剤320を現像ローラ302から離れた方向に寄せながら搬送することになる。そのため、剤離し領域9で磁気力や仕切板306などにより一度現像ローラ302から離された現像剤が、現像ローラ302に再度付着することが防止される。よって、現像後のトナー濃度が低下した現像剤が、現像剤供給搬送部材304の領域に搬送されることを防ぐことができる。
現像装置3内の現像剤320は、現像動作を繰り返す内にトナーが消費されていくので、現像装置外部から装置内の現像剤に対して必要に応じてトナーを補給する。例えば、剤離し領域9の近傍に配置した現像剤撹拌搬送路の上流側端部部、即ち、現像装置の手前側の端部近傍に設けた現像剤の補給部より、外部などからトナーの補給を行なう。このようにすることで、補給されたトナーが直ちに現像に供されることがなく、現像剤撹拌搬送部材305で撹拌され、安定した所定のトナー濃度で現像に供される。
現像剤撹拌搬送路は、現像ローラ302に対して、離れた現像剤320を回収するのみであり、現像ローラ302へのトナー供給は行なわない。そのため、補給用開口310から新しく補給されたトナーにより十分に撹拌されていない、トナー濃度が不均一な状態の現像剤が現像に供されることがない。
補給トナーは、現像ローラ302から離れた、トナー濃度の低下した現像剤320と共に撹拌混合されながら、現像装置3の奥側まで搬送される。それまでにトナー濃度は正常化され、現像剤供給搬送部材304により手前側に搬送されながら現像ローラ302に供給され現像に使用される。
本例に係る現像装置3において、現像剤供給搬送部材304で搬送される現像剤320は、手前側に向けて搬送されながら、現像ローラ302に汲み上げられる。現像ローラ302に汲み上げられた現像剤320は、磁気ブラシを介して感光体1に接触して現像に供される。その後、現像剤320は、現像装置3内の剤離し領域9で現像ローラ302から離され、現像剤撹拌搬送部材305により、奥側へ向けて搬送される。
このような現像剤循環系路は、図7、図8の白矢印11、14、12、13で説明したとおりである。このような現像剤循環系路において、現像剤320は、現像剤供給搬送部材304により手前側まで搬送される前に現像に使用されることから、現像剤撹拌搬送部材305により奥側へ戻される現像剤が多くなり、現像剤320が奥側に溜まる傾向にある。これを放置すると、現像剤の円滑な循環が阻害される可能性がある。
これを考慮すると、現像剤供給搬送部材304の現像剤搬送能力を現像剤撹拌搬送部材305よりも大きくし、現像剤供給搬送部材304による単位時間あたりの現像剤搬送量を現像剤撹拌搬送部材305による単位時間あたりの現像剤搬送量よりも大きくすることが好ましい。これにより、奥行方向における現像剤の搬送バランスをとることができ、円滑な現像剤の循環が長期にわたり維持できる。
上記のようにするには、例えば、現像剤撹拌搬送部材305に対して、現像剤供給搬送部材304のスクリュの外径を大きくすることで、現像剤撹拌搬送部材305の現像剤搬送能力を上げることができる。この他にも、現像剤供給搬送部材304のスクリュのスパイラルピッチを大きくすること、回転数を大きくすること、現像剤供給搬送部材304による現像剤搬送経路の空間を大きくすることによっても、上記のようにすることができ、同様の効果を得ることができる。
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。なお、本発明はここに例示される実施例に限定されるものではない。また、以下において「部」は質量部を、「%」は質量%を表す。
[トナーの作製]
(結着樹脂合成例1)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下230℃で8時間反応し、さらに10~15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。
次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行ないイソシアネート含有プレポリマー(P1)を得た。
次いでプレポリマー(P1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(U1)を得た。
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10~15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(E1)を得た。
ウレア変性ポリエステル(U1)200部と変性されていないポリエステル(E1)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、結着樹脂(B1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。
一部減圧乾燥し、結着樹脂(B1)を単離した。
(結着樹脂合成例1)
冷却管、攪拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、イソフタル酸276部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下230℃で8時間反応し、さらに10~15mmHgの減圧で5時間反応した後、160℃まで冷却して、これに32部の無水フタル酸を加えて2時間反応した。
次いで、80℃まで冷却し、酢酸エチル中にてイソフォロンジイソシアネート188部と2時間反応を行ないイソシアネート含有プレポリマー(P1)を得た。
次いでプレポリマー(P1)267部とイソホロンジアミン14部を50℃で2時間反応させ、重量平均分子量64000のウレア変性ポリエステル(U1)を得た。
上記と同様にビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物724部、テレフタル酸276部を常圧下、230℃で8時間重縮合し、次いで10~15mmHgの減圧で5時間反応して、ピーク分子量5000の変性されていないポリエステル(E1)を得た。
ウレア変性ポリエステル(U1)200部と変性されていないポリエステル(E1)800部を酢酸エチル/MEK(1/1)混合溶剤2000部に溶解、混合し、結着樹脂(B1)の酢酸エチル/MEK溶液を得た。
一部減圧乾燥し、結着樹脂(B1)を単離した。
(マスターバッチ作成例1)
顔料:C.I.Pigment Yellow 155:40部
結着樹脂:ポリエステル樹脂A:60部
水:30部
顔料:C.I.Pigment Yellow 155:40部
結着樹脂:ポリエステル樹脂A:60部
水:30部
(ポリエステル樹脂A合成例)
テレフタル酸:60部
ドデセニル無水コハク酸:25部
無水トリメリット酸:15部
ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:70部
ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:50部
上記組成物を、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量1Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し、次いで0.05gのジブチルスズオキシドを加えて温度を200℃に保って反応させポリエステル樹脂Aを得た。
テレフタル酸:60部
ドデセニル無水コハク酸:25部
無水トリメリット酸:15部
ビスフェノールA(2,2)プロピレンオキサイド:70部
ビスフェノールA(2,2)エチレンオキサイド:50部
上記組成物を、温度計、攪拌器、コンデンサー及び窒素ガス導入管を備えた容量1Lの4つ口丸底フラスコ内に入れ、このフラスコをマントルヒーターにセットし、窒素ガス導入管より窒素ガスを導入してフラスコ内を不活性雰囲気下に保った状態で昇温し、次いで0.05gのジブチルスズオキシドを加えて温度を200℃に保って反応させポリエステル樹脂Aを得た。
上記原材料をヘンシェルミキサーにて混合し、顔料凝集体中に水が染み込んだ混合物を得た。これをロ-ル表面温度130℃に設定した2本ロールにより45分間混練を行い、パルベライザーで1mmφの大きさに粉砕し、マスターバッチ(M1)を得た。
(トナー製造例A)
ビーカー内に前記の結着樹脂(B1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25cps)20部、マスターバッチ(M1)8部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーにて12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させ、トナー材料液を用意した。
ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。
次いで、60℃に昇温し、TK式ホモミキサーにて12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料液を投入し10分間攪拌した。
ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体トナー粒子Aを得た。
母体トナー粒子A100部に、疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン1.0部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナーAを得た。
トナー粒径を、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTA2」を用い、アパーチャ径100μmで測定したところ、トナーAは体積平均粒径(Dv)=6.2μm、個数平均粒径(Dn)=5.1μmであった。
ビーカー内に前記の結着樹脂(B1)の酢酸エチル/MEK溶液240部、ペンタエリスリトールテトラベヘネート(融点81℃、溶融粘度25cps)20部、マスターバッチ(M1)8部を入れ、60℃にてTK式ホモミキサーにて12000rpmで攪拌し、均一に溶解、分散させ、トナー材料液を用意した。
ビーカー内にイオン交換水706部、ハイドロキシアパタイト10%懸濁液(日本化学工業(株)製スーパタイト10)294部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.2部を入れ均一に溶解した。
次いで、60℃に昇温し、TK式ホモミキサーにて12000rpmに攪拌しながら、上記トナー材料液を投入し10分間攪拌した。
ついでこの混合液を攪拌棒および温度計付のコルベンに移し、98℃まで昇温して溶剤を除去し、濾別、洗浄、乾燥した後、風力分級し、母体トナー粒子Aを得た。
母体トナー粒子A100部に、疎水性シリカ1.0部と、疎水化酸化チタン1.0部をヘンシェルミキサーにて混合して、トナーAを得た。
トナー粒径を、コールターエレクトロニクス社製の粒度測定器「コールターカウンターTA2」を用い、アパーチャ径100μmで測定したところ、トナーAは体積平均粒径(Dv)=6.2μm、個数平均粒径(Dn)=5.1μmであった。
[キャリアの作製]
(キャリア製造例1)
<芯材1>
・Mn-Mg-Srフェライト(平均粒径:36 μm)
<コート液1>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモン 1200質量部
・トルエン 6000質量部
(キャリア製造例1)
<芯材1>
・Mn-Mg-Srフェライト(平均粒径:36 μm)
<コート液1>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモン 1200質量部
・トルエン 6000質量部
コート液1の各材料をホモミキサーにて10分間分散し、被覆層形成液を調合した。
コート液1の被覆層形成液を芯材表面に厚みが0.6μmとなるようにスピラコーター(岡田精工社製)により55℃の雰囲気下で30g/minに割合で芯材1に塗布し、乾燥させた。層厚の調整は液量によって行なった。得られたキャリアを、電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成し、冷却後に目開き100μmの篩を用いて解砕して、キャリア1を得た。
コート液1の被覆層形成液を芯材表面に厚みが0.6μmとなるようにスピラコーター(岡田精工社製)により55℃の雰囲気下で30g/minに割合で芯材1に塗布し、乾燥させた。層厚の調整は液量によって行なった。得られたキャリアを、電気炉中にて150℃で1時間放置して焼成し、冷却後に目開き100μmの篩を用いて解砕して、キャリア1を得た。
(キャリア製造例2)
<コート液2>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:カーボンブラック 50質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液2にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア2を得た。
<コート液2>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:カーボンブラック 50質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液2にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア2を得た。
(キャリア製造例3)
<コート液3>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液3にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア3を得た。
<コート液3>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液3にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア3を得た。
(キャリア製造例4)
<コート液4>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:三酸化二アンチモンドープ酸化スズ 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液4にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア4を得た。
<コート液4>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:三酸化二アンチモンドープ酸化スズ 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液4にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア4を得た。
(キャリア製造例5)
<コート液5>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化チタン 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液5にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア5を得た。
五酸化二アンチモンドープ酸化スズ被覆酸化チタンは、酸化チタン粒子(平均粒径0.4μm)の表面に五酸化二アンチモンドープ酸化スズを、粉体比抵抗がキャリア製造例3に記載の五酸化二アンチモンドープ酸化スズと同等になる膜厚で被覆して得た。
<コート液5>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化チタン 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液5にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア5を得た。
五酸化二アンチモンドープ酸化スズ被覆酸化チタンは、酸化チタン粒子(平均粒径0.4μm)の表面に五酸化二アンチモンドープ酸化スズを、粉体比抵抗がキャリア製造例3に記載の五酸化二アンチモンドープ酸化スズと同等になる膜厚で被覆して得た。
(キャリア製造例6)
<コート液6>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液6にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア6を得た。
五酸化二アンチモンドープ酸化スズ被覆酸化アルミニウムは、酸化アルミニウム粒子(平均粒径0.4μm)の表面に五酸化二アンチモンドープ酸化スズを、粉体比抵抗がキャリア製造例3に記載の五酸化二アンチモンドープ酸化スズと同等になる膜厚で被覆して得た。
<コート液6>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液6にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア6を得た。
五酸化二アンチモンドープ酸化スズ被覆酸化アルミニウムは、酸化アルミニウム粒子(平均粒径0.4μm)の表面に五酸化二アンチモンドープ酸化スズを、粉体比抵抗がキャリア製造例3に記載の五酸化二アンチモンドープ酸化スズと同等になる膜厚で被覆して得た。
(キャリア製造例7)
<コート液7>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・酸化鉄 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液7にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア7を得た。
酸化鉄は平均粒径0.5μmの赤褐色の粒子を用いた。
<コート液7>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・酸化鉄 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液7にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア7を得た。
酸化鉄は平均粒径0.5μmの赤褐色の粒子を用いた。
(キャリア製造例8)
<コート液8>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:酸化チタン 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液8にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア8を得た。
酸化チタンは、平均粒径0.5μmの白色の粒子を用いた。
<コート液8>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:酸化チタン 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液8にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア8を得た。
酸化チタンは、平均粒径0.5μmの白色の粒子を用いた。
(キャリア製造例9)
<コート液9>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:硫酸バリウム/硫化亜鉛混合物 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液9にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア9を得た。
硫酸バリウムと硫化亜鉛の混合物は、平均粒径0.5μmの硫酸バリウムと硫化亜鉛を7:3の比率で混合した白色の粒子であり、平均粒径は0.5μmである。
<コート液9>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:硫酸バリウム/硫化亜鉛混合物 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液9にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア9を得た。
硫酸バリウムと硫化亜鉛の混合物は、平均粒径0.5μmの硫酸バリウムと硫化亜鉛を7:3の比率で混合した白色の粒子であり、平均粒径は0.5μmである。
(キャリア製造例10)
<コート液10>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:硫酸バリウム 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液10にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア10を得た。
硫酸バリウムは、平均粒径0.5μmの白色の粒子を用いた。
<コート液10>
・アクリル樹脂溶液(固形分濃度:20[質量%]) 200質量部
・シリコーン樹脂溶液(固形分40[質量%]) 2000質量部
・アミノシラン(固形分濃度:100[質量%]) 30質量部
・粒子1:五酸化二アンチモンドープ酸化スズ表面処理酸化アルミニウム 1200質量部
・粒子2:硫酸バリウム 650質量部
・トルエン 6000質量部
被覆層形成液をコート液10にしたこと以外はキャリア製造例1と同様にしてキャリア10を得た。
硫酸バリウムは、平均粒径0.5μmの白色の粒子を用いた。
キャリア製造例1~10のキャリアを表1に示す。
なお、上記各粒子1の体積平均粒径は、0.45μm~0.60μmである。
なお、上記各粒子1の体積平均粒径は、0.45μm~0.60μmである。
(実施例1)
トナー製造例で得たトナーAを7質量部と、キャリア製造例1で得たキャリア1を93質量部用い、ミキサーで10分攪拌して現像剤1を作成した。
トナー製造例で得たトナーAを7質量部と、キャリア製造例1で得たキャリア1を93質量部用い、ミキサーで10分攪拌して現像剤1を作成した。
市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio MP C6004SP)に現像剤1をセットし、初期剤での評価を実施した。また、画像面積率20%の文字チャートを5万枚、画像面積率5%の画像チャートを5万枚の、計10万枚の画像を出力し、経時剤の評価を行なった。該プリンターは、図6の構成に相当する現像装置を有している。
<エッジ効果>
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、エッジ効果による異常画像の評価を行なった。エッジ効果による異常画像は、画像のパターン中央部の画像濃度と比較して画像端部のより高い画像濃度として現れる。
大面積の画像を有するテストパターンを出力し、得た画像パターン中央部の画像濃度の薄さ具合と端部の濃さ具合の差を観察して、ランク評価を行なった。
◎:差が認められない
〇:若干の差が認められる
△:差が認められるが許容できる
×:差が認められ許容できない
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、エッジ効果による異常画像の評価を行なった。エッジ効果による異常画像は、画像のパターン中央部の画像濃度と比較して画像端部のより高い画像濃度として現れる。
大面積の画像を有するテストパターンを出力し、得た画像パターン中央部の画像濃度の薄さ具合と端部の濃さ具合の差を観察して、ランク評価を行なった。
◎:差が認められない
〇:若干の差が認められる
△:差が認められるが許容できる
×:差が認められ許容できない
<キャリア付着>
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、A3紙にてベタ画像及び副走査方向に2ドットライン(100lpi/inch)の画像パターンの画像を出力し、ベタ画像上及び2ドットラインのライン間に付着したキャリアによって発生する白抜けの個数を目視で観察し、ランクにて評価を行なった。
◎:0個
○:1~3個
△:4~10個
×:11個以上
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、A3紙にてベタ画像及び副走査方向に2ドットライン(100lpi/inch)の画像パターンの画像を出力し、ベタ画像上及び2ドットラインのライン間に付着したキャリアによって発生する白抜けの個数を目視で観察し、ランクにて評価を行なった。
◎:0個
○:1~3個
△:4~10個
×:11個以上
<色汚れ>
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、ベタ画像を出力してX-Riteにより測定した。
具体的には、初期剤にて出力したベタ画像をX-Rite(アムテック株式会社製 X-Rite 938 D50)により測定した値(L0*、a0*及びb0*、ID)と、10万枚出力後に出力したベタ画像をX-Riteにより測定した値(L1*、a1*及びb1*、ID’)を用いて、次式によりΔEを求め、以下のようにランク付けをした。
色差ΔE={(L0*-L1*)2+(a0*-a1*)2+(b0*-b1*)2}1/2
L0*、a0*及びb0*:初期剤測定値
L1*、a1*及びb1*:10万枚画像出力後測定値
〇:ΔE≦2
△:2<ΔE≦6
×:6<ΔE
〇および△評価が合格である。
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、ベタ画像を出力してX-Riteにより測定した。
具体的には、初期剤にて出力したベタ画像をX-Rite(アムテック株式会社製 X-Rite 938 D50)により測定した値(L0*、a0*及びb0*、ID)と、10万枚出力後に出力したベタ画像をX-Riteにより測定した値(L1*、a1*及びb1*、ID’)を用いて、次式によりΔEを求め、以下のようにランク付けをした。
色差ΔE={(L0*-L1*)2+(a0*-a1*)2+(b0*-b1*)2}1/2
L0*、a0*及びb0*:初期剤測定値
L1*、a1*及びb1*:10万枚画像出力後測定値
〇:ΔE≦2
△:2<ΔE≦6
×:6<ΔE
〇および△評価が合格である。
<帯電低下量>
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、帯電低下量の評価を行なった。
まず、初期のキャリア93質量%に対しトナー7質量%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB-200)にて測定し、この値を初期帯電量とする。次に、経時剤からトナーを前記ブローオフ装置にて除去し、得られたキャリア93質量%に対し新規にトナーAを7質量%の割合で混合し、初期のキャリアと同様に摩擦帯電させたサンプルを、初期のキャリアと同様に帯電量測定を行い、初期帯電量との差を帯電低下量とする。帯電低下量の目標値は15μC/g未満である。
初期剤と経時剤のそれぞれにおいて、帯電低下量の評価を行なった。
まず、初期のキャリア93質量%に対しトナー7質量%の割合で混合し摩擦帯電させたサンプルを、一般的なブローオフ法(東芝ケミカル株式会社製、TB-200)にて測定し、この値を初期帯電量とする。次に、経時剤からトナーを前記ブローオフ装置にて除去し、得られたキャリア93質量%に対し新規にトナーAを7質量%の割合で混合し、初期のキャリアと同様に摩擦帯電させたサンプルを、初期のキャリアと同様に帯電量測定を行い、初期帯電量との差を帯電低下量とする。帯電低下量の目標値は15μC/g未満である。
<安全性>
粒子1として、単体もしくは基体上に被覆して抵抗調整剤として用いている材料のGHS分類を参照し、以下のようにランク付けをした。
〇:安全である
×:人体に有害である
粒子1として、単体もしくは基体上に被覆して抵抗調整剤として用いている材料のGHS分類を参照し、以下のようにランク付けをした。
〇:安全である
×:人体に有害である
[実施例2~8、比較例1、2]
キャリアとして、キャリア2~10を用い、現像剤2~10としたこと以外は実施例1と同様にして評価を行なった。
キャリアとして、キャリア2~10を用い、現像剤2~10としたこと以外は実施例1と同様にして評価を行なった。
[実施例9]
プリンターとして、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio MP C2504SP)を用いたこと以外は実施例8と同様にして評価を行なった。該プリンターは、図2の構成に相当する現像装置を有している。
プリンターとして、市販のデジタルフルカラープリンター(株式会社リコー製、imagio MP C2504SP)を用いたこと以外は実施例8と同様にして評価を行なった。該プリンターは、図2の構成に相当する現像装置を有している。
各実施例、比較例に用いた現像剤のキャリア及び評価結果を表2に示す。
なお、実施例1~8は、要件(1)を満たす現像装置を用いた例であり、実施例9は、要件(1)及び要件(2)を満たさない現像装置を用いた例である。要件(2)を満たす現像装置を用いた場合、要件(1)を満たす現像装置を用いた場合と同様の効果が得られる。
なお、実施例1~8は、要件(1)を満たす現像装置を用いた例であり、実施例9は、要件(1)及び要件(2)を満たさない現像装置を用いた例である。要件(2)を満たす現像装置を用いた場合、要件(1)を満たす現像装置を用いた場合と同様の効果が得られる。
(図1)
20 感光体
32 帯電手段
40 現像手段
61 クリーニング手段
(図2)
4 現像装置
5 現像ローラ
10 攪拌搬送路
11 第2のオーガ
401 第1のオーガ
403 仕切り部材
(図3~図5)
1 感光体
4 現像装置
5 現像ローラ
6 回収スクリュ
7 回収搬送路
8 供給スクリュ
9 供給搬送路
10 攪拌搬送路
11 攪拌スクリュ
12 現像ドクタ
133 第一仕切り壁
134 第二仕切り壁
G、I 回転方向
(図6~図8)
1 感光体
2 帯電装置
3 現像装置
9 剤離し領域
10 剤汲み上げ領域
11 現像剤循環系路
12 現像剤循環系路
13 現像剤循環系路
14 現像剤循環系路
301 ケーシング
302 現像ローラ
302a 固定軸
302c スリーブ
303 現像剤規制部材
304 現像剤供給搬送部材
305 現像剤撹拌搬送部材
305J 軸部
306 仕切板
307 開口
308 羽根車
320 現像剤
O-302 中心
O-302a 中心線
O-304a 中心線
O-305a 中心線
A 現像ニップ領域A
GP1 現像ギャップ
GP2 仕切板ギャップ
20 感光体
32 帯電手段
40 現像手段
61 クリーニング手段
(図2)
4 現像装置
5 現像ローラ
10 攪拌搬送路
11 第2のオーガ
401 第1のオーガ
403 仕切り部材
(図3~図5)
1 感光体
4 現像装置
5 現像ローラ
6 回収スクリュ
7 回収搬送路
8 供給スクリュ
9 供給搬送路
10 攪拌搬送路
11 攪拌スクリュ
12 現像ドクタ
133 第一仕切り壁
134 第二仕切り壁
G、I 回転方向
(図6~図8)
1 感光体
2 帯電装置
3 現像装置
9 剤離し領域
10 剤汲み上げ領域
11 現像剤循環系路
12 現像剤循環系路
13 現像剤循環系路
14 現像剤循環系路
301 ケーシング
302 現像ローラ
302a 固定軸
302c スリーブ
303 現像剤規制部材
304 現像剤供給搬送部材
305 現像剤撹拌搬送部材
305J 軸部
306 仕切板
307 開口
308 羽根車
320 現像剤
O-302 中心
O-302a 中心線
O-304a 中心線
O-305a 中心線
A 現像ニップ領域A
GP1 現像ギャップ
GP2 仕切板ギャップ
Claims (14)
- 芯材粒子と前記芯材粒子を被覆する被覆層とを有する電子写真画像形成用キャリアにおいて、
前記被覆層中に、少なくとも五酸化二アンチモン含有粒子を含むことを特徴とする、電子写真画像形成用キャリア。 - 前記五酸化二アンチモン含有粒子が、五酸化二アンチモンをドープした酸化スズを含有していることを特徴とする、請求項1に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記五酸化二アンチモン含有粒子が、無機微粒子を基体粒子としていることを特徴とする、請求項1に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記基体粒子が、酸化アルミニウムであることを特徴とする、請求項3に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記被覆層中に、前記五酸化二アンチモン含有粒子以外に、無機微粒子を含有することを特徴とする、請求項1に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、白色であることを特徴とする、請求項5に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウムを含有していることを特徴とする、請求項5に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 前記五酸化二アンチモン含有粒子以外の無機微粒子が、硫酸バリウム単体であることを特徴とする、請求項7に記載の電子写真画像形成用キャリア。
- 請求項1~8のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアを含むことを特徴とする、電子写真画像形成用現像剤。
- 請求項9に記載の電子写真画像形成用現像剤を含むことを特徴とする、電子写真画像形成装置。
- 静電潜像担持体と、現像装置とを備えた電子写真画像形成装置であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、請求項1~8のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成装置。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。 - 請求項9に記載の電子写真画像形成用現像剤を用いて画像形成することを特徴とする、電子写真画像形成方法。
- 静電潜像担持体を備えた電子写真画像形成装置、現像装置および電子写真画像形成用現像剤を用いる電子写真画像形成方法であって、
前記現像装置は、現像剤担持体と、現像剤供給搬送部材とを備えるとともに、下記要件(1)又は下記要件(2)を満たし、
前記現像剤担持体は、電子写真画像形成用キャリアと、トナーとからなる二成分現像剤を表面上に担持して回転し、前記静電潜像担持体と対向する箇所で前記静電潜像担持体に前記トナーを供給して現像を行い、
前記現像剤供給搬送部材は、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って前記二成分現像剤を搬送し、かつ前記現像剤担持体に前記二成分現像剤を供給し、当該現像剤供給搬送部材により現像剤供給搬送路が形成され、
前記電子写真画像形成用キャリアは、請求項1~8のいずれかに記載の電子写真画像形成用キャリアであることを特徴とする、電子写真画像形成方法。
[要件(1)]
現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された余剰現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路と前記現像剤攪拌搬送路は、長手方向の両端部を除く中央部で前記仕切部材によって仕切られており、
前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤は、前記現像剤攪拌搬送路に回収され、前記現像剤攪拌搬送路を搬送されてきた前記余剰現像剤と混合された後に、前記現像剤攪拌搬送路の最下流側から前記現像剤供給搬送路へ供給される。
[要件(2)]
現像剤回収搬送部材と、現像剤攪拌搬送部材と、仕切部材とを備え、
前記現像剤回収搬送部材は、前記現像剤担持体に担持されて前記静電潜像担持体と対向する箇所を通過した前記二成分現像剤を回収し、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、回収した前記二成分現像剤を前記現像剤供給搬送部材と同方向に搬送し、当該現像剤回収搬送部材により現像剤回収搬送路が形成され、
前記現像に用いられずに前記現像剤供給搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を余剰現像剤とし、前記現像剤回収搬送部材により回収され、前記現像剤回収搬送路の搬送方向の最下流側まで搬送された前記二成分現像剤を回収現像剤としたとき、
前記現像剤攪拌搬送部材は、前記余剰現像剤と前記回収現像剤の供給を受け、前記現像剤担持体の軸線方向に沿って、前記余剰現像剤と前記回収現像剤を攪拌しながら前記現像剤供給搬送部材とは逆方向に搬送し、当該現像剤攪拌搬送部材により現像剤攪拌搬送路が形成され、
前記現像剤供給搬送路、前記現像剤回収搬送路及び前記現像剤攪拌搬送路は、それぞれ前記仕切り部材により仕切られている。 - 請求項9に記載の電子写真画像形成用現像剤を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
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