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Description

【０００７】
本発明者らの検討によれば、以上のようにして算出したトナーの空隙率が約６０％以下となると、前記した問題が顕著になる傾向があることがわかった。そして、この空隙率は、トナー粒子の粒径が小さい程、又、トナー粒子の形状が球形に近い程、更に、トナーの流動性が高い程、低くなる傾向にある。特に、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲にあるような球形トナーに対して、高流動性を得るべく外添処理を行った場合には、空隙率は６０％を下回り、前記した問題の発生が著しくなることがわかった。
【０００８】
ここで、上記の球形トナーの球形度合について説明する。
トナー粒子の形状の球形度合は、下記のようにして算出される形状係数ＳＦ−１とＳＦ−２を用いて示すことが可能である。即ち、トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行って、下記式より算出される値で定義している。

【０００９】
上記トナーの形状係数のうち、ＳＦ−１は球形度合を示し、ＳＦ−１が１００の場合は真球状であり、１４０よりも大きいと球形から徐々に不定形になる。又、形状係数ＳＦ−２はトナー粒子表面の凹凸度合を示し、ＳＦ−２が１００の場合は表面が円滑であることを示し、１２０よりも大きいとトナーの表面の凹凸が顕著になる。
本来、トナー粒子の球形化度合を示すＳＦ−１が１００〜１４０、球形トナーの表面状態を示すＳＦ−２が１００〜１２０の範囲内にあれば、トナーの球形化に伴って、良好な転写性を得ることが可能になるはずである。そして、トナーの流動性が高ければ、ガサツキ、飛散り等が低減し、転写性の向上と合せて、良好な画像性を得ることが可能になるはずであるが、前記した空隙率が低いトナーを使用した従来例においては、前記した濃度低下、反転カブリの増加等の問題が発生する。本発明者らの検討によれば、これは、以下に示す理由によって生じるものと考えられる。
【００１０】
トナーの空隙率が低くなると濃度低下、反転カブリの増加等の問題が発生する原因は、現像ブレード１０３と現像スリーブ１０２との当接ニップ領域内におけるトナーの挙動が大きく関係していると考えられる。以下、これについて、図６に加え、図７、図８及び図９を用いて説明する。
先ず、濃度低下、反転カブリ等の現象が顕著に生じる前記した球形トナーの場合を例にとって説明する。
空隙率の低い球形トナーを用いた場合は、現像スリーブ１０２と供給ローラ１０４の当接領域近辺において、トナーＴが回動する結果、現像スリーブ１０２表面との摩擦帯電により、トナーは帯電量を得る。供給ローラ１０４によって供給され、上記のようにして帯電量を得たトナーＴの一部は、その結果生じる鏡映力によって現像スリーブ１０２表面に担持され、図７に示すように、現像ブレード１０３と現像スリーブ１０２表面との当接ニップ領域Ｎに搬送されてくる。この際、トナーＴの空隙率が低いため、図７に示すように、現像スリーブ１０２表面に比較的密な状態で担持され、搬送されてくる。現像スリーブ１０２表面のトナーコート層の第１層が密になると、現像スリーブ１０２表面との摩擦帯電により生じた鏡映力に加えて、トナーコート層第１層からの摩擦力により、供給ローラ１０４によって供給されて第１層目に供給されなかったトナーＴも、第２層目として、比較的密に搬送される。同様な理由によって、第３層、第４層…と、第１層の上に多層積載され、多層構成のトナーコート層が形成される。
【００１１】
理想的には、このトナーコート層中のトナーＴは全て同様な帯電量を得ていることが最適であるが、実際には、帯電量分布を持っており、このトナーコート層中には、反転トナーや未帯電トナーもある割合で存在する。そこで、図７に示したニップＮ中において、トナーコート層の最適化とトナーＴの帯電量分布の最適化が図られるわけであるが、この過程について以下に詳しく説明する。
図７中、第２層目にコートされたトナーをＴ２として示した。図７では、ニップＮにて、多層トナーコートとして３層にトナーを規制する場合を示している。図７に示した例では、ニップＮ内では、第１層目のトナーコート層が密であるため、現像スリーブ１０２の回転方向Ｙと同方向にトナーＴ２に対して力Ｆ１が働く。一方、第３層目のトナーには、現像ブレード１０３からの摩擦力Ｆ２が働く。このＦ１及びＦ２の働きにより、トナーＴ２と第３層目のトナー間には、力Ｆ３が働くことによって回動が生じ、第２層目、第３層目のトナー共に、現像ブレード１０３と接触する機会が生じる。ニップＮ中では、現像ブレード１０３には、当接圧が働いているので、第１層目は現像スリーブ１０２表面と、第２層目、第３層目は現像ブレード１０３と摩擦帯電し、トナーコート層中の帯電量分布の最適化が行われ、トナーコート層中の反転トナー及び未帯電トナーが大幅に減少し、良好な画像形成が可能となる。この様な状況下では、前記した濃度低下、反転カブリ等の問題は生じない。
【００１２】
しかしながら、トナーＴの帯電性が低下すると問題が生じる。即ち、トナーＴの帯電性が低下し、現像スリーブ１０２と供給ローラ１０４との当接近辺におけるトナーＴと現像スリーブ１０２表面との摩擦帯電性が低下すると、十分な帯電量を持ったトナーＴが減少し、図８に示すように、第１層のトナーコートが疎になる。その結果、図７における力Ｆ１は大幅に減少し、図８に示したＦ１’のようになる。その結果、トナーＴの帯電量が不十分なことと相まって、第２層のトナーコートも疎になる。同様に第３層、第４層、…も疎になる。しかしながら、部分的には密なコート領域も存在するので、図８に示したように、ニップＮ中のトナーコート層数は図７に示した場合と同様に３層となる。現像ブレード１０３の通常の当接圧下では、コート層が疎になってきても、ニップＮ中のコート層数は変わらない。つまり、ニップＮ中のトナーコート層数は不変であるので、コート層中のトナーＴが疎になることは、ニップＮ中のトナー密度の低下を意味する。
このようなトナー密度の低下は、トナー同士の摩擦力の減少をもたらし、その結果、トナーＴ２と第３層目トナーＴとの間の回動は生じにくくなる。結果として、トナーＴ２の帯電量付与の機会が失われ、トナーコート層中の帯電量分布の最適化が図れなくなる。このようにしてトナーコート層中に、反転トナーや未帯電トナーが増加すると、前記した濃度低下、反転カブリ等の問題が生じてしまうことになる。
【００１３】
トナーＴの帯電性が低下する場合としては、いく通りかの原因が考えられるが、代表的な３つの場合を以下に示す。
１つ目は、トナー自身の帯電性が始めから比較的低い場合である。トナー自身の滑り性が良い球形トナーは摩擦力が低下するため、この傾向が強い。更に、例えば、現像装置の耐久性を向上させることを目的として、耐久によるトナー自身のチャージアップを防止するために、意識的に帯電量を低下させるために外添剤処理を行う場合もある。これは、トナーがチャージアップすると、ゴーストが悪化し、又、画像上にガサツキ、飛散りが生じ、更には現像性が低下することが生じるからである。
【００１４】
２つ目は、従来例に示したような非磁性１成分現像装置の場合に、耐久によるトナー劣化が生じ、トナーの帯電性が低下してしまう場合がある。
３つ目としては、トナーに添加させた外添剤や、微粉トナーがチャージアップして、現像スリーブ１０２表面に固着し、新たなトナーと現像スリーブ１０２表面との摩擦帯電性を阻害する結果、トナーの帯電性が低下してしまう場合である。
【００１５】
以上説明したように、空隙率の低いトナーを用いた場合に、従来の現像装置においては、反転トナーや、特に未帯電トナーが増加する結果、前記した濃度低下、反転カブリ等の種々の問題を引き起こしていた。
一方、従来から用いられている粉砕トナー（重量平均粒径で約７μｍ以上のトナー）等の空隙率の高いトナーは、図９に示すように、ニップＮ中のトナー密度が低くても、トナー自身の摩擦力が高いので、現像スリーブ１０２表面の摩擦力Ｆ１”が上昇し、更に、第２層、第３層のトナーに対してもトナー間に摩擦力が働くので、図９に示したトナーＴ２’と第３層目トナー間に力Ｆ３’が生じてトナーの回動が生じるので、先に説明した空隙率の低い球形トナー等の場合と比べて、現像ブレード１０３のトナーへの帯電量付与性が高くなる結果、前記問題点に対するマージンが広くなり、前記した濃度低下、反転カブリ等の不具合が生じにくくなる。しかし、粉砕トナーの場合には、流動性が劣ったり、高精細画像を得るために要求される粒度分布がシャープな小粒径トナーが得られにくいという別の問題がある。
【００１６】
以上、説明したように、従来の現像装置においては、転写性の向上や高画質を得るために、流動性の高い球形トナーを使用することや、更なる高精細画像を目指して、重量平均粒径が５μｍ以下となるような微粒子トナーを用いることが困難であった。上記説明では、非磁性１成分トナーに対して述べたが、上記の現象は、基本的には磁性１成分トナーにおいても生じることであり、程度の差はあるが、磁性１成分トナーにおいても同様な問題が生じている。
これに対し、既に、本願出願人らによって、上記問題を解決することができる発明が提案されている。即ち、本願出願人は、現像スリーブや現像ローラ等の現像剤担持体を改良し、現像剤担持体の表面粗さ（Ｒｚ）を、使用するトナーの重量平均粒径をＤとしたときに、Ｒｚ≧１／２Ｄとなるように加工、処理すること等によって、上記問題の解決を図っている。つまり、現像剤担持体の表面積を増加させることによって、トナーに対する帯電量付与性能を向上させ、上記問題点の解決を図ったのである。
【００１７】
しかしながら、本発明者らがその後に検討した結果、上記したような現像剤担持体の改良は、上記問題を解決する一方で、新たな問題を生じさせることがわかった。即ち、上記提案では、現像剤担持体の表面積を増加させることによって、トナーに対する帯電量付与性を向上させているため、現像剤担持体表面とトナーとの摩擦帯電機会が増加し、その分、摩擦熱の発生量が増加することが生じる。この様な状況下で、現像剤担持体表面に現像に供されなかった残留トナーが生じると、例えば、従来のようにアルミニウム等の離型性の低い材料から成る現像剤担持体を用いている場合には、供給ローラ１０４等によって、現像剤担持体表面から残留トナーを十分に除去することができず、これらの残留トナーが現像剤担持体表面に固着することが生じる。
【００１８】
すると、上述したように、現像剤担持体表面とトナーとの間の摩擦熱の発生量が多いので、現像剤担持体表面に固着したトナーが融着するという新たな問題が生じてしまう。現像剤担持体表面に固着したトナーを、供給ローラ１０４等によって現像剤担持体表面から１００％除去することは極めて困難であり、トナーが現像剤担持体表面に一度溶融し、固着してしまうと、現状では現像剤担持体表面のトナーに対する離型性が上記したように低いため、固着したトナーが容易には除去されず、逆に大きく成長してしまうことが生じる。この結果、上記したトナーに対する帯電量付与性能を向上させた現像剤担持体を使用しているにもかかわらず、現像剤担持体表面におけるトナーへの帯電量付与性能が再び低下し、再度、従来の濃度低下、反転カブリ等の問題が発生してしまい、その効果を十分に発揮させることができなかった。
以上説明したように、従来技術では先に述べた問題を解決することが非常に困難であった。
【００１９】
従って、本発明の目的は、現像剤担持体表面の粗さを所定の値以上に粗すことによって表面積を増加させ、現像剤担持体表面のトナーへの帯電量付与性能を向上させる一方、現像剤担持体表面において、トナー融着や固化、或いはこれらの成長を有効に防止することを可能とし、現像剤担持体表面におけるトナーへの帯電量付与性を向上させ、且つ長期間に渡ってこれを維持することができるようにすることによって、流動性の高い球形トナーや、重量平均粒径が５μｍ以下となるような粒度分布がシャープな微粒子トナーに対して、長期間に渡って安定した現像工程が行える現像システムを提供し、トナー飛散、現像スリーブからのトナー脱落、画像濃度低下、反転カブリ等の生じない高品位な画像を長期間に渡って形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と、該像担持体に対向して配置され、且つその表面粗さＲｚが、その表面に担持する現像剤の重量平均粒径Ｄの１／２以上である現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤供給手段と、上記現像剤担持体表面の現像剤量を規制するための現像剤量規制手段とを有し、
該現像剤量規制手段は、該現像剤担持体に当接しており、
上記像担持体と上記現像剤担持体とが対向している現像領域で、該像担持体の静電潜像を該現像剤担持体上の現像剤にて現像する現像装置を備えた画像形成装置であり、
該現像剤担持体の表面が、導電体を分散させた主成分がシリコーン樹脂或いはフッ素樹脂である耐熱性樹脂を含む、１００℃以上の耐熱特性を有する現像剤離型層で形成されており、
該耐熱性樹脂がシリコーン樹脂を主成分とするものである場合は、現像剤の帯電極性が負極性であり、該耐熱性樹脂がフッ素樹脂を主成分とするものである場合は、現像剤の帯電極性が正極性であって、
該現像剤は、非磁性一成分現像剤であり、且つ該現像剤を構成するトナー粒子の形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲にあることを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。以下、図面に則して詳しく説明する。尚、次に説明する実施例においては、例えば、図５に示されるような電子写真画像形成装置に具現化されるものとして説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
図５に示した電子写真画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラム０を回転自在に設け、該感光体ドラム０を一次帯電器１５で一様に帯電し、次に、例えば、レーザのような発光素子１６によって情報信号を露光して感光体ドラム０上に静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置１で可視像化する。次に、得られた可視像を、転写帯電器１７により転写紙１８に転写し、更に、定着装置１９で定着して永久画像を得る。又、転写されずに残った感光体ドラム上の転写残トナーは、クリーニング装置２０により除去される。
【００２２】
実施例１及び比較例１
図１において、感光体ドラム０は、矢印Ｘ方向に回転速度Ｖ_Ｘで回転し、不図示の手段にて、その表面にイメージ露光により静電潜像が形成される。該静電潜像を現像する際に使用する非磁性１成分現像装置１は、矢印Ｙ方向に、回転速度Ｖ_Ｙで回転する現像スリーブ２と、現像ブレード３、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ４、吹出し防止シート７、非磁性１成分トナーＴを収容するホッパー８を備えている。ここで感光体ドラム０の回転速度と、該感光体ドラム０と対向する位置にある感光体ドラム０と共に現像領域を形成する現像スリーブ２の回転速度との関係は、Ｖ_Ｙ＞Ｖ_Ｘである。又、現像スリーブ２には、負極性ＤＣ電圧６と、ＡＣ電圧５との重量電圧を発生可能な現像バイアス電源９が接続されている。一方、感光体ドラム０は、接地されている。尚、本実施例では、上記の現像スリーブ２に、本発明の特徴であるその表面に導電体を分散させた現像剤離型層を有するものを使用する。その詳細については、後述する。
【００２３】
以下、本発明の画像形成装置に好適な現像剤について説明しつつ、本実施例で用いた非磁性１成分トナーＴについて説明する。
本実施例では、転写性向上を主たる目的として、負極性の非磁性一成分系の球形トナーＴを用いた。球形トナーＴは、重量平均粒径６μｍであり、前述したトナー粒子の形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲にあるものを使用した。本実施例で使用した球形トナーＴは、より球形に近いトナーＴを得ることができる重合法により形成した。
本発明においては、特に、分散媒体中にプレトナー（モノマー組成物）粒子として存在させ、必要な部分を重合反応により生成することによって得られた、表面部分を重合法により形成したトナーは、その表面性について、かなり平滑化されたものが得られるため、好適である。
【００２４】
本実施例では、球形トナーＴの製造の容易化と、同時に、使用する画像形成装置の省エネルギー化を達成するために、球形トナーＴの低溶融点化を目的として、球形トナーＴにコア／シェル構造をもたせ、且つ、その表面となるシェル部分を重合法により形成した。コア／シェルの構造の作用は、トナーの優れた定着性を損なうことなく耐ブロッキング性を付与できることはいうまでもなく、コアを有しないような、バルクとしての重合トナーに比較して、シェル部分のみを重合するほうが、重合工程の後の後処理工程において、残存モノマーの除去が容易に行なわれるので好適である。
又、コア／シェル構造を有するトナーのコア部の主たる成分としては、低軟化点物質を使用することが好ましく、特に、本発明の画像形成装置に好適なトナーとしては、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８に準拠して測定された主体極大ピーク値が、４０〜９０℃を示す化合物を使用することが好ましい。即ち、極大ピークが４０℃未満であると、低軟化点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として高温オフセット性が弱くなるので好ましくない。一方、極大ピークが９０℃を超えると、定着温度が高くなってしまうので好ましくない。更に、直接重合法によりトナーを得る場合においては、水系で造粒・重合を行なうため、極大ピーク値の温度が高いと、主に造粒中に低軟化点物質が析出してきて懸濁系を阻害するため好ましくない。
【００２５】
上記の極大ピーク値の温度測定には、例えば、パーキンエレマー社製ＤＳＣ−７を用いる。この際、装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正については、インジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎ．で測定を行なった。
具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス、及びこれらの誘導体、又はこれらのグラフト／ブロック化合物等を利用できる。
又、これらの低軟化点物質は、トナー中へ５〜３０重量％添加することが好ましい。仮に５重量％未満の添加では、先に述べた残存モノマーの除去に負担がかかり、又、３０重量％を超える場合は、重合法による製造においても造粒時にトナー粒子同士の合一が起き易く、粒度分布の広いものが生成し易い。
【００２６】
更に、本発明においては、トナー表面を外添剤により被覆することによって、感光体帯電部材による影響をある部分外添剤に逃がしてやるような構成をとることが望ましい。その意味で、本発明で使用するトナーは、トナー表面への外添剤被覆率が５〜９９％、更に好ましくは１０〜９９％のものを用いることが好ましい。トナー表面の外添剤被覆率は、日立製作所製のＦＲ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報を、インターフェースを介してニレコ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行なって算出した。
【００２７】
本発明において使用し得る外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下の粒径のものを使用することが好ましい。ここで、添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。
又、本発明において使用し得る外添剤としては、例えば、以下のようなものが挙げられる。例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。
本発明においては、これら外添剤を、トナー粒子１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部、好ましくは、０．０５〜５重量部が用いるとよい。これらの外添剤は、単独で用いても、又、複数併用してもよい。夫々、疎水化処理を行なったものを使用することがより好ましい。
以上のようにして作製した非磁性１成分トナーＴの空隙率を測定すると、外添条件によってやや変動するが、およそ５６〜６０％程度であり、従来技術において、種々の問題が発生すとされる空隙率６０％以下の範囲に分布したものになっていることを確認した。
【００２８】
本実施例で使用した負極性の非磁性一成分系の球形トナーＴは、先に述べたように重量平均粒径６μｍであり、又、そのトナー粒子の形状係数ＳＦ−１が１１０、ＳＦ−２が１１０であった。このような本実施例で使用した球形トナーＴは、製造の際に、先に述べたコア部に、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８に準拠して測定した主体極大ピーク値が、６５℃を示す低軟化点物質であるパラフィンワックスを用い、その上に形成するシェル部を、スチレンブチルアクリレーとを含む単量体組成物を重合させることによって得られたコア／シェル構造を有するものである。又、このようにして得られた球形トナーに、疎水化処理したシリカを、外添したものを現像剤として用いた。得られた現像剤の空隙率を測定したところ、約６０％であった。
【００２９】
次に、本実施例の画像形成装置の特徴である現像スリーブ２について説明する。
本実施例で使用する現像スリーブ２は、円筒状又は棒状のアルミニウム等の金属部材表面に、導電体が分散された耐熱性樹脂をコーティングしたものを使用した。この際、現像スリーブ２の表面に設けるコート層に導電体を分散させる理由は、耐熱性樹脂層が絶縁性であると、スリーブ表面がチャージアップしてしまい、トナー供給疎外が生じてしまうからである。更に、この場合に使用する耐熱性樹脂は、トナーＴに対して高離型性を示す材料であることが望ましい。ここで、現像スリーブ２の表面に設けるコート層の耐熱性は、連続使用可能温度（℃）で評価し、離型性は、水に対する接触角θ（度）、及びぬれの尺度Ｗｉ（ｄｙｎｅ／ｃｍ）で評価した。
【００３０】
以下、接触角θ及びぬれの尺度Ｗｉの求め方を説明する。γ_Ｓを耐熱性樹脂の表面張力、γ_ＳＬを耐熱性樹脂と水との間の界面張力、γ_Ｌを水の表面張力とすると、図２に示す様な関係となり、次式▲１▼が得られる。

ところで、ぬれの尺度Ｗｉは、下記の▲２▼式のようであるから、よって、▲１▼、▲２▼式より、ぬれの尺度Ｗｉとして、▲３▼式が得られる。

【００３１】
本実施例では、トナーＴとして負極性トナーを用いているので、耐熱性樹脂として、負極性トナーＴに対して摩擦帯電系列的に正極性であるシリコーン樹脂を用いた。
ここで、使用する樹脂の相違による本発明の効果の相違を比較するために、シリコーン樹脂と同じ正極性であるが、シリコーン樹脂よりも耐熱性に劣るポリアミドを用い、これを比較例１とし、両樹脂を使用して同様の方法で現像スリーブのコート層を形成した。これらの現像スリーブについて、連続使用可能温度（℃）を測定して、各現像スリーブの表面に設けるコート層の耐熱性を評価し、又、先に述べたような方法で、水に対する接触角θ（度）、及びぬれの尺度Ｗｉ（ｄｙｎｅ／ｃｍ）を測定することによって、上記コート層の離型性を評価した。この結果を、下記の表１に示した。
【００３２】
表１ 実施例１及び比較例１の現像スリーブ表面層の耐熱性と離型性の相違

【００３３】
表１から、被覆樹脂にポリアミドを使用した比較例１で用いる現像スリーブにおいては、連続使用可能温度が８０℃であるのに対して、被覆樹脂にシリコーンを用いた本実施例で使用する現像スリーブは、連続使用可能温度が２５０℃と格段に高いことがわかる。又、本実施例で使用した現像スリーブの方が、比較例１で使用したものよりも優れた離型性を有していることがわかる。
【００３４】
次に、現像スリーブ表面層の耐熱性について、以下の方法によって評価を行なった。
耐熱特性の測定方法
先ず、１００ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍの正方形の支持体表面に、耐熱特性を評価するための試料をコートする。本実施例では、図１１に示すように、導電性を付与するためのカーボンを１２．５重量部配合したシリコーン樹脂、及び、同様にして導電性を付与したポリアミド樹脂を用い、これらの樹脂を上記の正方形のアルミニウム基板上に夫々厚さ１０μｍコーティングし、板状の耐熱特性を評価するための評価試料を作製した。
次に、得られた評価試料の表面上に、図１２に示したような、横５つ、縦６つの合計３０個の直径８ｍｍ、深さ２ｍｍの穴を有するアルミニウム等で作成されたトナー支持体を重ね、上記したトナー支持体の夫々の穴に本発明で使用するトナーを入れる。そして、トナー支持体の全ての穴がトナーで埋め尽くされたら、トナー支持体を評価試料表面から除去する。この結果、図１３に示したように、評価試料の表面に、高さ２ｍｍ、直径８ｍｍのトナー円柱が３０個形成された測定用試料を得る。本発明においては、先ず、このような方法によって、シリコーン樹脂コート品について３０枚、ポリアミド樹脂コート品について３０枚の測定用試料を夫々作成した。
【００３５】
次に、上記で得られた表面に３０個のトナー円柱を有する測定用試料を、所定温度に設定したオーブンに所定時間放置して、試料表面にトナー円柱を加熱定着させた。この際、加熱する所定温度を８０℃及び１００℃、所定時間を３６時間及び９６時間とし、これらの条件を組み合わせた４条件で、トナー円柱を試料表面に夫々定着させた。この際、１条件について、各々５個ずつの測定用試料を加熱した。
【００３６】
次に、上記で得られた測定用試料を使用した現像スリーブ表面層の耐熱特性の評価方法について説明する。
本発明における現像スリーブ表面層の耐熱特性は、試料表面に形成したトナー円柱に対する離型性で評価した。この際の離型性は、試料表面に定着したトナー円柱の試料表面からの剥離率で評価した。剥離率の測定は、具体的には、以下のように行った。
先ず、以上のようにして作成した測定用試料の表面にポリイミドテープを張り付けた後、ポリイミドテープを試料表面に対して直角に剥離する。次に、このようにしてポリイミドテープを剥離した後、試料表面に残留したトナー円柱の個数を計測し、その残留数を出す。そして、この残留数を、試料の表面に形成したトナー円柱全数で割った後、１００を掛けて剥離率を算出し、これを各試料間で比較して離型性の評価とした。この際、剥離率は、各所定温度と所定時間毎に算出した。そして、各々５個の試料があるので、５個の平均値を、その試料の所定温度及び時間における剥離率とした。得られた結果を表２に示した。
【００３７】
表２ 離型性の評価結果

【００３８】
表２から明らかなように、離型性の面から評価した耐熱特性は、ポリアミド樹脂よりもシリコーン樹脂の方が優れており、１００℃での連続使用においても離型性が低下する傾向は見られなかった。
本発明において、１００℃以上での耐熱特性が良好であるとは、上記した測定方法に基づき、トナー円柱が試料表面に形成された測定用試料を、１００℃で３６時間、及び１００℃で９６時間加熱した場合におけるトナー円柱の剥離率が、いずれの場合においても８０％以上の場合を意味する。
【００３９】
以下、本実施例で使用した上記の現像スリーブの形成方法について説明する。本実施例では、シリコーン樹脂中に、導電体としてカーボンを１２．５重量部、硬化剤としてシランカップリング剤を５ｗｔ％添加し、２４時間、約２０℃の室温下で分散撹拌し、導電性耐熱性樹脂剤Ａを作成した。このように、カーボンを１２．５重量部分散させることで、得られる現像スリーブの表面抵抗は１ｋΩ以下となっており、十分な導電性を有していた。
【００４０】
この際、基体としては、アルミニウム製のスリーブを用い、その表面を、Ｒｚ≒３０μｍ、Ｓｍ≒８０μｍ及びθａ≒２５°となるように加工処理した。以下、Ｒｚ、Ｓｍ及びθａについて説明する。
上記のＲｚ、Ｓｍ、θａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に示されている定義を用い、測定には、小坂研究所製の表面粗さ試験器「ＳＥ−３ＯＨ」を使用した。
現像スリーブの表面粗さＲｚは、十点平均粗さ（μｍ）である。これについて図３を用いて説明すると、現像スリーブ表面にある５個の凹凸を、図３に示したようにして測定して、下記の式によって表面粗さを求めた。

【００４１】
又、Ｓｍは、図３に示すように、現像スリーブ表面の凸凹の平均間隔（μｍ）であり、下記の式で求められる。ここで、Ｌは、現像スリーブ表面の凸凹を測定するための基準長さであり、Ｘは、その間にある凸部の数である。

又、θａは、平均傾斜角（°）であり、上記の基準長さＬと、現像スリーブ表面の凸凹の高さｈ_ｎとから、下記式によって求める。

【００４２】
上記のような表面粗さを有するアルミニウム製スリーブに、上記で得た導電性耐熱性樹脂剤Ａをディッピングコートして、表面にコート層を形成した。この時のディッピング時のコートスピードは、１０ｍ／ｍｉｎに設定して行なった。
上記のようにして得られた導電性耐熱性樹脂Ａが表面にコートされたスリーブを、１８０℃に設定した恒温槽に入れ、約２時間に亘って乾燥処理した。このようにして作成した現像スリーブの表面には、耐熱性を有するコート層が形成されていた。得られた現像スリーブの表面性について、現像スリーブの基体の場合に述べたと同様にして、Ｒｚ、Ｓｍ、θａを夫々求めたところ、Ｒｚ≒１７μｍ、Ｓｍ≒９０μｍ、θａ≒０°であった。
【００４３】
上記と同時に、ポリアミドに、実施例１の場合と同様に、カーボン１２．５重量部を分散させて比較用のコート剤を作成した。そして、上記した実施例１の場合と同様の現像スリーブ基体に、この比較用コート剤を用い、実施例１と同様の条件でディッピングコートした。更に、この場合には、比較用コート剤が表面にコートされた現像スリーブの乾燥条件を、８０℃に設定された恒温槽で２０分間として、比較例１で使用する現像スリーブを得た。得られた比較例１で使用する現像スリーブの表面特性について、実施例１の場合と同様に測定したところ、Ｒｚ≒１７μｍ、Ｓｍ≒８０μｍ、θａ≒１０°であり、実施例１で使用する現像スリーブの表面特性とほぼ同様の値になっていた。
【００４４】
以上のようにして作成した実施例１及び比較例１で夫々使用する現像スリーブを、以下に示す条件で耐久試験した。その際、先に述べた非磁性一成分トナーＴである重量平均粒径Ｄが６μｍの黒色トナーを使用した。実施例１及び比較例１で夫々使用する現像スリーブの表面性と、使用したトナーの重量平均粒径Ｄとの関係を求めると、いずれも以下の関係を有していた。

更に、各現像スリーブ表面の凸凹の平均間隔Ｓｍ（μｍ）、及び平均傾斜角θ（°）についてみると、下記の関係を有していた。

【００４５】
上記した以外の画像形成プロセス条件としては、上記のような構成を夫々有する現像スリーブの外径はφ１０ｍｍであり、該現像スリーブにトナーを供給するための供給ローラ４はウレタンスポンジ製であり、その硬度は２０°（ＡｓｋｅｒＣ）であり、その外径φ１４ｍｍであり、又、現像ブレード３としては、ウレタンブレードを使用した。上記のような構成の供給ローラ４及び現像ブレード３は、共に所定の当接圧（例として、約１００ｇ／ｃｍ^２ に設定）で、先に述べた夫々の構成の現像スリーブに当接させた。又、いずれの現像スリーブも、その回転速度Ｖ_Ｙを１７５ｍｍ／ｓｅｃとし、図１中のＹ方向に回転させた。更に、供給ローラ４の回転速度は１００ｍｍ／ｓｅｃであり、図１中のＺ方向に回転させた。
【００４６】
又、感光体ドラム０はＯＰＣドラムとし、外径φ６０ｍｍのものを用いた。この感光体ドラム０は、図１中のＸ方向に、１２０ｍｍ／ｓｅｃの回転速度Ｖ_Ｘで回転させた。即ち、現像スリーブの回転速度Ｖ_Ｙとの関係が、Ｖ_Ｙ＞Ｖ_Ｘとなるように感光体ドラム０の回転速度を設定した。更に、感光体ドラム０を−７００Ｖに一様に帯電させた後、レーザ露光によって感光体ドラム０上に静電潜像を形成した。この際、露光部の電位が、−１００Ｖになるようにレーザの光量を設定した。又、現像バイアス９は、−４５０ＶのＤＣ電圧と、２ｋＶ_ｐｐ、２ｋＨｚのＡＣ電圧の重量電圧とした。
【００４７】
以上の様な条件下で、現像装置１のみの回転耐久を６０分間行った。この間、所定時間毎に、上記条件で、感光体ドラム０上にトナーＴを現像し、感光体ドラム０上の現像後の露光域の濃度、及び非露光域の濃度（所謂“カブリ”）を測定した。ここで、回転耐久時は感光体ドラム０は除去し、又、現像バイアス９はアースとした。最後に、６０分回転後に、実施例１及び比較例１の夫々の現像スリーブを取り出して、表面のトナーをエアー清浄することによってで除去し、スリーブ表面のトナー融着状況を評価した。
【００４８】
以下に、上記の評価テストの結果を示す。評価項目は、（１）現像スリーブ表面のトナーＴのコート状況（安定性）、（２）画像濃度変化及びカブリ変化、（３）スリーブ表面トナー融着状況の３つとした。
【００４９】
（１）現像スリーブ表面のトナーＴのコート状況（安定性）
コート状況は、実施例１及び比較例１のいずれの現像スリーブにおいても共に問題なく、良好な状況であった。これは、トナーの重量平均粒径Ｄと現像スリーブ表面の表面粗さＲｚの関係がＲｚ≧１／２Ｄを満たしていることによると考えられる。その理由について、図４を用いて説明する。
現像スリーブ２と供給ローラ４との当接ニップ領域Ｎ近傍において生じるトナーＴの回動の結果、トナーＴと現像スリーブ２との摩擦帯電が十分に行われて、トナーＴの現像スリーブ２の表面へのトナーコート（第１層）が密に行われれば、従来例として、図７を用いて説明した時のように、現像スリーブ３と現像スリーブ２との当接ニップ領域Ｎで、第２層、第３層への帯電量及びトナーコート層中の帯電量分布の最適化が十分に行われるので問題は生じない。実施例１においては、従来例として、図８を用いて説明した時と同様な状況になっても問題は生じない。つまり、帯電性の低いトナーを用いても耐久によりトナー劣化が生じ、トナーの帯電性が低下しても、更に、現像スリーブ２表面にチャージアップした外添剤や微粉トナーが固着し、現像スリーブ２とトナーＴとの摩擦帯電性が低下しても、従来例で生じていた問題は、下記に挙げる理由によって生じることはない。
【００５０】
その理由は、図４に示すように、例え、現像スリーブ２表面の第１層トナーコートが疎になったとしても、実施例１及び比較例１で使用した現像スリーブの場合には、現像スリーブ２の表面を、第２層トナーコートに接触し影響を与える程度に粗してあるので、第２層トナーＴ２は従来と異なり、現像スリーブ２の表面からの帯電量付与の機会が生じる。更に、現像スリーブ２表面を実施例１のように粗すことによって、第２層トナーＴ２に対し、力Ｆ１が、図７で示した第１層トナーコートで生じる力Ｆ１と同様の程度に生じるので、第２層、第３層間に力Ｆ３が働き、図４で示すように、トナーＴ２と第３層トナー間に回動が生じる。その結果、ニップＮ中において、第２層、第３層トナーコート層への現像ブレード３からの帯電量付与性が向上し、トナーコート層中の帯電量分布の最適化が行われる。その結果、反転トナーや、特に未帯電トナーが従来に比べ著しく減少し、従来生じていた現像スリーブ表面へのトナーの固着に関する問題の発生を有効に防止することが可能となる。
ここで、現像スリーブ２の表面性は、その表面粗さが、使用するトナーの重量平均粒径Ｄの１／２以上である場合、即ち、重量平均粒径が６μｍのトナーを用いる場合には、Ｒｚが約３μｍ以上であれば上記効果が生じる。しかし、Ｒｚの値の増加に共い、現像スリーブ２表面のトナーコート量が増加することになるので、重量平均粒径が６μｍ程度のトナーを用いる場合には、Ｒｚが１０μｍ〜５０μｍの範囲になるようにすることが好ましい。
【００５１】
（２）画像濃度変化及びカブリ変化
実施例１及び比較例１の画像形成装置を用いて形成した画像の画像濃度及びカブリの測定は、上記した条件で現像スリーブ及び感光体ドラム等の回転を開始する前、回転開始後の１０分後、３０分後、６０分後の所定時間毎に行った。得られた結果を、図１０のグラフ１及びグラフ２に示した。この際、画像濃度は、マクベス濃度計シリーズ１２００を用い、カブリは東京電色（株）製デンシトメータ ＴＣ−６ＤＳを用い、非現像時の反射率に対する現像時の非画像域の反射率の低下を％表示で示した。
この結果、グラフ１及びグラフ２に示されているように、比較例１の場合は、回転耐久によって、濃度低下及びカブリ増加の傾向があったのに対し、実施例１で使用した現像スリーブ２では、画像濃度、カブリの発生が共に回転耐久を通して安定している。つまり、回転耐久により、比較例１の場合には現像性の低下が生じていたのに対し、実施例１では現像性の安定化が図られていた。この理由を示しているのが次に述べる（３）スリーブ表面へのトナー融着状況である。
【００５２】
（３）スリーブ表面トナー融着状況
６０分間回転耐久した後に、現像スリーブ２及び比較例１共にスリーブ表面をエアー清浄、トナー融着状況を確認した。トナー融着状況は、光学顕微鏡にてスリーブ表面を約２００倍に拡大して確認した。その結果、実施例１で使用した現像スリーブの表面にはトナー融着は確認されなかったが、比較例１で使用した現像スリーブの表面にはトナー融着が確認された。
このことが、耐久における画像濃度変化及びカブリ変化の結果が、図１０のグラフ１及びグラフ２に示したように、実施例１の場合と、比較例１の場合で相違があった原因であると考えられる。即ち、比較例１で使用した現像スリーブの場合は、上記したように、耐久においてスリーブ表面にトナーの融着が発生したので、次第に現像スリーブ表面におけるトナーへの帯電量付与性能が低下し、この結果、比較例１の現像性が低下してしまったものと考えられる。
【００５３】
実施例１で使用した現像スリーブ表面にはトナー融着が発生せず、比較例１で使用した現像スリーブ表面にはトナー融着が発生してしまった理由は明らかではないが、本発明者らは以下のように考えている。即ち、本発明においては、スリーブ表面からトナーへの帯電量付与性を向上させるために、スリーブ表面の粗さ（Ｒｚ）を大きくすることによって、スリーブとトナー間の接触面積を増加させ、これによって両者間の摩擦帯電の機会を増加させ、現像スリーブのトナーに対する帯電量付与性能を向上させている。このための弊害として、摩擦熱の発生の増加がある。この摩擦熱の発生が増加すると、スリーブ表面は摩擦熱で、６０〜７０℃程度（室温２５℃の場合）の温度にまで上昇してしまう可能性がある。これに対し、比較例１で使用した現像スリーブの場合ように、被覆樹脂として耐熱性がやや劣る樹脂を使用し、これによってコート層を形成している場合には、コート層の劣化が生じてしまうものと考えられる。同時にトナーＴも劣化してしまうので、スリーブ表面にトナーが固着し、更にこの状態が続くとトナー固着が成長してトナー融着が生じてしまったものと考えられる。
更に、比較例１で使用した現像スリーブ表面に設けられたコート層は、離型性も低いので、上記のようにして発生したトナー固着が供給ローラ４によってスリーブ表面から除去しにくく、更にトナー融着の成長を促進しているものと考えられる。
【００５４】
一方、これに対して本実施例で使用した現像スリーブは、耐熱性、離型性共に優れているので、比較例１で使用した現像スリーブ表面で生じていたコート層劣化は生じず、又、仮にトナー固着が生じたとしても離型性がよいので供給ローラ４によって容易にスリーブ表面から除去することができる。この結果、本実施例で使用した現像スリーブにおいては、トナー融着が発生しないものと考えられる。
以上説明したように、本発明の構成を有する現像装置を用いることによって、従来技術にて発生していた現像スリーブ表面におけるトナー融着等の問題を解決でき、この結果、先に述べた本発明の目的を達成することが可能となる。
【００５５】
実施例２及び比較例２
実施例１の場合は、負極性の非磁性一成分系の球形トナーＴを用いたが、本発明の画像形成装置は、正極性のトナーを用いる場合についても適用できるので、本実施例では、正極性の非磁性一成分系の球形トナーを用いた。
この場合に適した現像スリーブ表面のコート層を形成するための耐熱性樹脂としては、正極性トナーに対し、帯電系列的に逆の負極性であり、且つ耐熱性、離型性に優れる樹脂、例えば、フッ素樹脂等が適している。本実施例では、４フッ化エチレン樹脂（ＰＦＡ）を使用し、導電体としてカーボンブラックを用いて、実施例１の場合と同様の方法で現像スリーブを作製した。
【００５６】
又、現像スリーブ表面の耐熱性の違いによる硬化を比較するために、融点が約５０℃程度のパラフィンを使用し、実施例１と同様にカーボンを分散して混ぜたものを現像スリーブ表面にコートして、コート層を有する現像スリーブを作製して比較例２の現像スリーブとした。パラフィンを用いた場合に形成されるコート層の離型性は、実施例１で使用したシリコーンや、実施例２で使用したＰＦＡとほぼ同等であるが、溶融温度が低い。
上記した材料を使用して得られた実施例２で使用する現像スリーブと比較例２で使用する現像スリーブについて、実施例１の場合と同様に、連続使用可能温度、ぬれ尺度及び接触角を測定して表３に示した。
【００５７】
表３ 実施例２及び比較例２の現像スリーブ表面層の耐熱性と離型性の相違

【００５８】
上記した現像スリーブを夫々用いた現像装置を有する画像形成装置によって、実施例１と同様の試験を行なったところ、実施例２で使用した現像スリーブの場合には、正極性トナーに対しても、実施例１と同様の効果を上げることができた。これに対し、比較例２の融点の低いパラフィンを用いてコート層を形成した現像スリーブの場合には、現像スリーブ表面に溶融が生じて、コートムラが発生してしまった。
以上の結果、負極性トナー及び正極性トナーのいずれを用いる場合においても、現像スリーブ表面に設ける特定の粗さを有するコート層は、耐熱温度が高いものの方が、特に耐久において有利となることが確認された。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像スリーブ表面に導電化されたコート層を設けることによって、現像スリーブ表面の状態を所定の粗さにし、現像スリーブとトナーとの摩擦帯電の機会を増加させて現像スリーブの摩擦帯電性能を向上させた場合にも、現像スリーブ表面における摩擦熱によるトナー融着の発生を有効に防止することが可能となる結果、現像スリーブ表面のトナーへの帯電量付与性を向上させるとことができると共に、耐久性が著しく向上し、空隙率が低く、流動性の高い、且つ低温定着可能な球形トナーを用いた場合にも、長期間に渡って安定して、画像濃度の高いカブリのない高品位画像を形成し得る画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で使用した現像装置の概略図である。
【図２】現像スリーブ表面のコート層の離型性を説明する図である。
【図３】本発明で使用する現像装置に用いる現像スリーブ表面付近の状態を説明する概略拡大断面図である。
【図４】本発明で使用する現像装置における作用を説明するための図である。
【図５】本発明を適用した電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】従来例の電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】従来例で使用する現像装置における作用を説明するための図である。
【図８】従来例で使用する現像装置における作用を説明するための図である。
【図９】従来例で使用する現像装置における作用を説明するための図である。
【図１０】実施例１と比較例１の場合の耐久における画像特性の変化を示すグラフである。
【図１１】実施例１及び比較例１の耐熱特性の測定方法を説明するための図である。
【図１２】実施例１及び比較例１の耐熱特性の測定方法を説明するための図である。
【図１３】実施例１及び比較例１の耐熱特性の測定方法を説明するための図である。
【符号の説明】
０：感光体ドラム
１：現像装置
２：現像スリーブ
３：現像ブレード
４：現像スリーブと現像ブレードとの当接ニップＮ近傍
５：交流電圧
６：直流電圧
７：吹出し防止シート
８：ホッパー
９：現像バイアス電源
Ｔ：非磁性１成分トナ
Ｔ２：第２層コート層中のトナー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method used for, for example, a printer or a copying machine, and more particularly to an image forming apparatus having a developing device using a non-magnetic one-component developer.
[0002]
[Prior art]
Although the developing device using the electrophotographic method has a slightly different configuration depending on the type of a developer (hereinafter, referred to as a toner) to be used, even when a magnetic one-component developer (hereinafter, referred to as a magnetic one-component toner) is used, Even when a non-magnetic one-component developer (hereinafter, referred to as a non-magnetic one-component toner) is used, substantially the same configuration is adopted. That is, the magnetic one-component toner has the same configuration except that a magnet is required in a developer carrier (hereinafter referred to as a developing sleeve). FIG. 6 shows a conventional example of a developing device using a non-magnetic one-component toner.
As shown in FIG. 6, a developing device 101 of this type, which is conventionally known, is arranged opposite to a photosensitive member 100 which is an image carrier which rotates in the X direction in the figure, A developing sleeve 102, which is a developer carrier that forms a developing area while rotating in the Y direction in the drawing in the opposite area, and a non-magnetic toner T on the developing sleeve 102 are rotated in the Z direction in the drawing. A supply roller 104 serving as a developer supply unit to be supplied, a developing blade 103 serving as a developer regulating unit for regulating an application amount and a charge amount of the toner T on the developing sleeve 102, and a hopper 106 for storing the toner T And a blowout prevention sheet 105 for preventing the toner T in the hopper 106 from scattering from the lower side of the developing sleeve 102 to the outside.
[0003]
On the other hand, when magnetic toner is used, in addition to the above, a magnet is required in the developing sleeve 102 (not shown), but in this case, the supply roller 104 for supplying the magnetic toner T to the developing sleeve 102 is not necessary. Often required. In this case, in order to prevent scattering of the toner T, a magnetic member may be disposed in the same area in place of the blowout prevention sheet 105 for collecting the toner or preventing the toner from scattering. Become.
[0004]
In the developing device 101 having the above members, a developing electric field is formed in a developing area by applying a developing bias to the developing sleeve 102 from a power supply (not shown), and a developing device (not shown) is provided on the surface of the photoconductor 100. The electrostatic latent image formed by the above is developed with the toner T carried on the surface of the developing sleeve 102 with a mirror image and is visualized. During this development, the residual toner T ′ remaining on the surface of the developing sleeve 102 is collected into the hopper 106 via the supply roller 104.
The developing device 101 basically uses an insulating non-magnetic one-component toner, and the supply of the toner T from the supply roller 104 to the developing sleeve 102 is performed between the supply roller 104 and the developing sleeve 102. In the rubbing area, the reflection is performed by the reflection force generated by the frictional charging of the toner T. In the case of a magnetic toner, as is well known, a magnetic force is applied to the supply and conveyance of the toner. Adjustment of the supply amount of the toner T to the developing sleeve 102 is performed based on a peripheral speed difference between the developing sleeve 102 and the supply roller 104.
Further, in the developing device 101 of the above-described type, since no magnetic force is required for transporting the toner T, the toner may be a non-magnetic material, and since a black or brown magnetic material is not used, it is particularly advantageous for forming a color image. It is.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, depending on the physical properties of the toner used, a problem occurs in the contact nip area between the developing blade 103 and the developing sleeve 102, and a large amount of uncharged toner is generated on the surface of the developing sleeve 102. When the non-magnetic toner is used, problems such as a decrease in density and an increase in reversal fog occur. When a non-magnetic toner is used, in addition to the above-described problems, toner scattering increases, uncharged toner from the surface of the developing sleeve 102 is added. , And the like, which makes it difficult to form a good image.
[0006]
More specifically, according to the study of the present inventors, it has become clear that this tendency becomes remarkable when the porosity of the toner decreases.
Here, a method for measuring the porosity of the toner will be described. First, using a container attached to a powder tester manufactured by Hosokawa Micron Corporation, the loose apparent density of the developer is measured according to the procedure of the instruction manual of the powder tester. Next, using Acupic 1330 of Shimadzu Corporation, the toner was³The cell for measurement was filled up to the 8th minute of the container while tapping it very lightly, dried for 24 hours with a vacuum dryer set at 40 ° C., weighed and then inserted into the main body, and helium gas was added. After purging at a filling pressure of 134.45 kPa ten times, the measurement was performed five times at a filling pressure of 134.45 kPa and an equilibrium pressure of 0.0345 kPa, and the average value was determined to determine the true density. Then, the porosity was calculated by the following equation.

[0007]
According to the study by the present inventors, it has been found that when the porosity of the toner calculated as described above is about 60% or less, the above-described problem tends to become more remarkable. The porosity tends to be lower as the particle size of the toner particles is smaller, as the shape of the toner particles is closer to a sphere, and as the fluidity of the toner is higher. In particular, when the spherical toner having a shape factor SF-1 in the range of 100 to 140 and SF-2 in the range of 100 to 120 is subjected to an external addition treatment to obtain high fluidity, the porosity becomes Below 60%, it was found that the above-mentioned problems occurred significantly.
[0008]
Here, the spherical degree of the spherical toner will be described.
The spherical degree of the shape of the toner particles can be indicated by using shape factors SF-1 and SF-2 calculated as described below. That is, the toner shape factors SF-1 and SF-2 are randomly sampled from 100 toner images using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd. It is introduced into an analyzer (Luzex3) and analyzed, and defined by a value calculated from the following equation.

[0009]
Among the shape factors of the toner, SF-1 indicates a degree of sphere. When SF-1 is 100, the shape is a true sphere, and when it is larger than 140, the shape gradually changes from a sphere to an irregular shape. The shape factor SF-2 indicates the degree of unevenness of the toner particle surface. When SF-2 is 100, it indicates that the surface is smooth. When it is larger than 120, the unevenness of the toner surface becomes remarkable.
Originally, if SF-1 indicating the degree of spheroidization of the toner particles is within the range of 100 to 140 and SF-2 indicating the surface state of the spherical toner is within the range of 100 to 120, good transfer is achieved as the toner spheroidizes. It should be possible to gain sex. If the fluidity of the toner is high, roughening, scattering and the like should be reduced, and in addition to the improvement of the transferability, it should be possible to obtain good image properties. In the conventional example using the method, the above-described problems such as a decrease in density and an increase in reversal fog occur. According to the study of the present inventors, this is considered to be caused by the following reason.
[0010]
It is considered that the cause of the problems such as a decrease in density and an increase in reversal fog when the porosity of the toner is low is largely related to the behavior of the toner in the contact nip region between the developing blade 103 and the developing sleeve 102. . Hereinafter, this will be described with reference to FIGS. 7, 8 and 9 in addition to FIG.
First, the case of the above-mentioned spherical toner, in which phenomena such as density reduction and reversal fog, etc., will be described.
When a spherical toner having a low porosity is used, the toner T rotates around the contact area between the developing sleeve 102 and the supply roller 104, so that the toner obtains a charge amount due to frictional charging with the surface of the developing sleeve 102. . A part of the toner T supplied by the supply roller 104 and having obtained the charge amount as described above is carried on the surface of the developing sleeve 102 by the resulting mirror force, and as shown in FIG. It is transported to a contact nip region N with the surface of the developing sleeve 102. At this time, since the porosity of the toner T is low, as shown in FIG. 7, the toner T is carried and conveyed on the surface of the developing sleeve 102 in a relatively dense state. When the first layer of the toner coat layer on the surface of the developing sleeve 102 becomes dense, the supply roller 104 is formed by the frictional force generated by the first layer of the toner coat layer in addition to the mirror force generated by frictional charging with the surface of the developing sleeve 102. Is not supplied to the first layer, and is transported relatively densely as the second layer. For the same reason, the third layer, the fourth layer,... Are stacked on the first layer in multiple layers to form a toner coat layer having a multilayer structure.
[0011]
Ideally, it is optimal that all the toners T in the toner coat layer have the same charge amount. However, actually, the toner T has a charge amount distribution. Inverted toner and uncharged toner also exist at a certain ratio. Therefore, in the nip N shown in FIG. 7, the optimization of the toner coat layer and the optimization of the charge amount distribution of the toner T can be achieved. This process will be described in detail below.
In FIG. 7, the toner coated on the second layer is shown as T2. FIG. 7 shows a case where the toner is regulated to three layers as a multilayer toner coat at the nip N. In the example shown in FIG. 7, since the first toner coat layer is dense in the nip N, a force F1 acts on the toner T2 in the same direction as the rotation direction Y of the developing sleeve 102. On the other hand, a frictional force F2 from the developing blade 103 acts on the toner of the third layer. Due to the action of F1 and F2, rotation occurs between the toner T2 and the toner of the third layer due to the action of the force F3, and both the toner of the second layer and the toner of the third layer come into contact with the developing blade 103. Opportunities arise. In the nip N, a contact pressure acts on the developing blade 103, so that the first layer is frictionally charged with the surface of the developing sleeve 102, and the second and third layers are triboelectrically charged with the developing blade 103. The distribution of the amount of charge in the coat layer is optimized, and the amount of the reversal toner and the amount of the uncharged toner in the toner coat layer are significantly reduced, so that a good image can be formed. Under such circumstances, the above-mentioned problems such as a decrease in density and reversal fog do not occur.
[0012]
However, a problem arises when the chargeability of the toner T decreases. That is, when the chargeability of the toner T decreases and the frictional chargeability between the toner T and the surface of the development sleeve 102 in the vicinity of the contact between the development sleeve 102 and the supply roller 104 decreases, the toner T having a sufficient charge amount becomes As shown in FIG. 8, the toner coat of the first layer becomes sparse. As a result, the force F1 in FIG. 7 is greatly reduced, and becomes like F1 'shown in FIG. As a result, the amount of charge of the toner T is insufficient, so that the toner coat of the second layer becomes sparse. Similarly, the third layer, the fourth layer,. However, since there is also a partially dense coat area, the number of toner coat layers in the nip N is three as shown in FIG. 7, as shown in FIG. Under the normal contact pressure of the developing blade 103, the number of coat layers in the nip N does not change even if the coat layers become sparse. That is, since the number of toner coat layers in the nip N does not change, a decrease in the toner T in the coat layer means a decrease in the toner density in the nip N.
Such a decrease in the toner density causes a decrease in the frictional force between the toners, and as a result, the rotation between the toner T2 and the third-layer toner T is less likely to occur. As a result, the opportunity to apply the charge amount of the toner T2 is lost, and the charge amount distribution in the toner coat layer cannot be optimized. When the amount of the reversal toner or the uncharged toner increases in the toner coat layer in this way, the above-described problems such as a decrease in density and reversal fog occur.
[0013]
Several causes can be considered as a case where the chargeability of the toner T is reduced, and three typical cases are described below.
The first is a case where the chargeability of the toner itself is relatively low from the beginning. This tendency is strong because a spherical toner having good slipperiness of the toner itself has a reduced frictional force. Further, for example, in order to improve the durability of the developing device, an external additive treatment may be performed to intentionally lower the charge amount in order to prevent the toner itself from being charged up due to the durability. This is because when the toner is charged up, the ghost is deteriorated, and the image is roughened and scattered, and the developability is further reduced.
[0014]
Second, in the case of a non-magnetic one-component developing device as shown in the conventional example, there is a case where toner deterioration due to durability occurs, and the chargeability of the toner is reduced.
Third, an external additive or fine powder toner added to the toner is charged up and adheres to the surface of the developing sleeve 102, thereby inhibiting the triboelectric charging between the new toner and the surface of the developing sleeve 102. This is the case where the chargeability of the toner is reduced.
[0015]
As described above, when a toner having a low porosity is used, in the conventional developing device, as a result of an increase in the amount of the reversal toner and especially the uncharged toner, various problems such as a decrease in the density and the reversal fog described above are caused. Was causing.
On the other hand, a conventionally used toner having a high porosity such as a pulverized toner (toner having a weight average particle diameter of about 7 μm or more), as shown in FIG. Since the frictional force of itself is high, the frictional force F1 ″ on the surface of the developing sleeve 102 increases, and further, a frictional force acts between the toners of the second layer and the third layer, as shown in FIG. Since a force F3 'is generated between the toner T2' and the toner of the third layer, the rotation of the toner is caused. Therefore, compared to the case of the spherical toner having a low porosity described above, the charging of the developing blade 103 to the toner is performed. As a result, the margin for the above-mentioned problems is widened, and the above-mentioned problems such as the decrease in density and the reversal fog are unlikely to occur. Required to get Degree distribution there is another problem that the sharp small particle size toner, it is difficult to obtain.
[0016]
As described above, in the conventional developing device, in order to improve transferability and obtain high image quality, a spherical toner having a high fluidity is used. It was difficult to use a fine particle toner having a diameter of 5 μm or less. In the above description, the description has been made for the non-magnetic one-component toner. However, the above phenomenon basically occurs in the magnetic one-component toner. Problems have arisen.
On the other hand, the present applicants have already proposed an invention capable of solving the above problem. That is, the applicant of the present application has improved a developer carrier such as a developing sleeve and a developing roller, and when the surface roughness (Rz) of the developer carrier is defined as D, the weight average particle diameter of the toner to be used, The above problem is solved by processing and processing so that Rz ≧ ｚD. That is, by increasing the surface area of the developer carrying member, the charge amount imparting performance to the toner is improved, and the above problem is solved.
[0017]
However, as a result of a study conducted by the present inventors, it has been found that the improvement of the developer carrying member as described above solves the above-mentioned problem, but causes a new problem. That is, in the above-described proposal, since the surface area of the developer carrying member is increased, the charge amount imparting property to the toner is improved, so that the frictional charging opportunity between the developer carrying member surface and the toner increases. The amount of generated frictional heat may increase. In such a situation, if residual toner not subjected to development occurs on the surface of the developer carrier, for example, a developer carrier made of a material having low releasability such as aluminum is used as in the related art. In this case, the residual toner cannot be sufficiently removed from the surface of the developer carrier by the supply roller 104 or the like, and the residual toner may adhere to the surface of the developer carrier.
[0018]
Then, as described above, since a large amount of frictional heat is generated between the surface of the developer carrier and the toner, a new problem occurs in that the toner fixed on the surface of the developer carrier fuses. It is extremely difficult to remove 100% of the toner adhered to the surface of the developer carrier from the surface of the developer carrier by the supply roller 104 or the like. If the toner is once melted and adhered to the surface of the developer carrier. However, at present, since the releasability of the toner on the surface of the developer carrying member is low as described above, the fixed toner is not easily removed, and conversely, the toner may grow large. As a result, despite the use of the above-described developer carrier having an improved charge amount imparting performance for the toner, the charge amount imparting performance to the toner on the surface of the developer carrier is reduced again. However, problems such as lowering of the density and reversal fog occurred, and the effects could not be sufficiently exhibited.
As described above, it is very difficult to solve the above-mentioned problem in the related art.
[0019]
Accordingly, an object of the present invention is to increase the surface area by roughening the surface of the developer carrying member to a predetermined value or more, thereby improving the performance of imparting a charge amount to the toner on the surface of the developer carrying member. It is possible to effectively prevent toner fusion and solidification or their growth on the surface of the developer carrier, improve the ability to impart a charge amount to the toner on the surface of the developer carrier, and improve the Can be maintained over a long period of time for a spherical toner having a high fluidity or a fine particle toner having a sharp particle size distribution having a weight average particle size of 5 μm or less. Providing a development system that can perform the process, it is possible to form a high-quality image for a long period of time without causing toner scattering, toner falling off the developing sleeve, image density reduction, reversal fog, etc. It is to provide an image forming apparatus.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a weight average particle diameter of a developer disposed on the image carrier and having a surface roughness Rz of the developer carried on the surface. A developer carrying member that is 以上 of D or more, a developer supply unit for supplying a developer to the developer carrying member, and a developer for regulating a developer amount on the surface of the developer carrying member Volume control means,
The developer amount regulating unit is in contact with the developer carrier,
In a development region where the image carrier and the developer carrier are opposed to each other,TheThe electrostatic latent image on the image carrierTheAn image forming apparatus including a developing device that develops with a developer on a developer carrier,
TheThe surface of the developer carrier has dispersed conductorsMain component is silicone resin or fluorine resinContains heat-resistant resin,Formed with a developer release layer having heat resistance of 100 ° C or moreYes,
When the heat-resistant resin is mainly composed of a silicone resin, the charge polarity of the developer is negative, and when the heat-resistant resin is mainly composed of a fluororesin, the charge of the developer is The charging polarity is positive,
The developer is a non-magnetic one-component developer, and the shape factor SF-1 of the toner particles constituting the developer is in the range of 100 to 140 and SF-2 is in the range of 100 to 120.An image forming apparatus characterized in that:
[0021]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples of the image forming apparatus according to the present invention. The details will be described below with reference to the drawings. In the embodiments described below, for example, the present invention will be described as being embodied in an electrophotographic image forming apparatus as shown in FIG. 5, but the present invention is not limited to this.
In the electrophotographic image forming apparatus shown in FIG. 5, a photosensitive drum 0 as an image carrier is rotatably provided, the photosensitive drum 0 is uniformly charged by a primary charger 15, and then, for example, An information signal is exposed by a light emitting element 16 such as a laser to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 0, and the electrostatic latent image is visualized by the developing device 1. Next, the obtained visible image is transferred to a transfer paper 18 by a transfer charger 17 and further fixed by a fixing device 19 to obtain a permanent image. Further, the transfer residual toner on the photoconductor drum remaining without being transferred is removed by the cleaning device 20.
[0022]
Example 1 and Comparative Example 1
In FIG. 1, the photosensitive drum 0 rotates at a rotational speed V in the X direction._XAnd an electrostatic latent image is formed on the surface by image exposure by means (not shown). The non-magnetic one-component developing device 1 used when developing the electrostatic latent image has a rotation speed V in the direction of arrow Y._YAnd a developing blade 3, a supply roller 4 rotating in the direction of arrow Z, a blowing prevention sheet 7, and a hopper 8 containing a non-magnetic one-component toner T. Here, the relationship between the rotation speed of the photosensitive drum 0 and the rotation speed of the developing sleeve 2 that forms a development area together with the photosensitive drum 0 at a position facing the photosensitive drum 0 is V_Y> V_XIt is. The developing sleeve 2 is connected to a developing bias power supply 9 capable of generating a heavy voltage of the negative DC voltage 6 and the AC voltage 5. On the other hand, the photosensitive drum 0 is grounded. In this embodiment, the developing sleeve 2 having a developer release layer in which a conductor is dispersed on the surface, which is a feature of the present invention, is used. The details will be described later.
[0023]
Hereinafter, the non-magnetic one-component toner T used in the present embodiment will be described while describing a developer suitable for the image forming apparatus of the present invention.
In the present embodiment, a non-magnetic one-component spherical toner T having a negative polarity was used for the main purpose of improving transferability. The spherical toner T used had a weight average particle diameter of 6 μm, and the above-mentioned toner particles had a shape factor SF-1 of 100 to 140 and SF-2 of 100 to 120. The spherical toner T used in this example was formed by a polymerization method capable of obtaining a toner T having a more spherical shape.
In the present invention, in particular, a toner having a surface portion formed by a polymerization method, which is obtained by causing pre-toner (monomer composition) particles to exist in a dispersion medium and forming a necessary portion by a polymerization reaction, This is preferable because a considerably smoothed material can be obtained.
[0024]
In the present embodiment, in order to facilitate the production of the spherical toner T and, at the same time, to reduce the melting point of the spherical toner T in order to achieve energy saving of the image forming apparatus to be used, the spherical toner T has a core / shell structure. A shell portion having a structure and a surface thereof was formed by a polymerization method. The function of the core / shell structure is, of course, to provide the toner with anti-blocking properties without impairing the excellent fixability of the toner. It is preferable to polymerize only the monomer since the residual monomer can be easily removed in the post-treatment step after the polymerization step.
It is preferable to use a substance having a low softening point as a main component of the core portion of the toner having a core / shell structure. In particular, a toner suitable for the image forming apparatus of the present invention conforms to ASTM D3418-8. It is preferable to use a compound having a main maximum peak value measured at 40 to 90 ° C. That is, if the maximum peak is less than 40 ° C., the self-cohesive force of the low softening point substance becomes weak, and as a result, the high-temperature offset property becomes weak, which is not preferable. On the other hand, if the maximum peak exceeds 90 ° C., the fixing temperature is undesirably increased. Furthermore, in the case of obtaining a toner by a direct polymerization method, since the granulation and polymerization are performed in an aqueous system, when the temperature of the maximum peak value is high, a substance having a low softening point mainly precipitates out during the granulation and the suspension system is formed. It is not preferable because it inhibits.
[0025]
For the temperature measurement of the maximum peak value, for example, DSC-7 manufactured by Perkin Elemer Co., Ltd. is used. At this time, the temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the heat quantity correction uses the heat of fusion of indium. For the sample, an aluminum pan was used, an empty pan was set as a control, and the temperature was raised at a rate of 10 ° C./min. Was measured.
Specifically, paraffin wax, polyolefin wax, Fischer-Tropsch wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax, derivatives thereof, or graft / block compounds thereof can be used.
It is preferable that these low softening point substances are added to the toner in an amount of 5 to 30% by weight. If the addition is less than 5% by weight, it takes a burden to remove the residual monomers described above, and if it exceeds 30% by weight, coalescence of toner particles is likely to occur during granulation even in the production by the polymerization method. And those having a wide particle size distribution are easily produced.
[0026]
Further, in the present invention, it is preferable to adopt a configuration in which the surface of the toner is coated with an external additive so that the influence of the photosensitive member charging member is released to a certain external additive. In that sense, it is preferable that the toner used in the present invention has an external additive coverage on the toner surface of 5 to 99%, more preferably 10 to 99%. The coverage of the external additive on the toner surface was determined by randomly sampling 100 toner images using an FR-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and analyzing the image information via an interface by Nireco Image Analysis. It was introduced into an apparatus (Luzex3), analyzed, and calculated.
[0027]
As the external additive that can be used in the present invention, it is preferable to use an external additive having a particle diameter of 1/10 or less of the weight average diameter of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner. Here, the particle size of the additive means the average particle size thereof obtained by observing the surface of the toner particles with an electron microscope.
Examples of the external additives that can be used in the present invention include the following. For example, metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, zinc oxide, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, calcium sulfate, barium sulfate And metal salts such as calcium carbonate, fatty acid metal salts such as zinc stearate and calcium stearate, carbon black, silica and the like.
In the present invention, these external additives may be used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner particles. These external additives may be used alone or in combination of two or more. It is more preferable to use those subjected to a hydrophobic treatment, respectively.
When the porosity of the non-magnetic one-component toner T manufactured as described above is measured, it slightly fluctuates depending on external addition conditions, but it is about 56 to 60%, and various problems are considered to occur in the related art. Porosity of 60% or less.
[0028]
The negative-polarity non-magnetic one-component spherical toner T used in this embodiment has a weight average particle diameter of 6 μm as described above, and has a shape factor SF-1 of 110 and SF- 2 was 110. The spherical toner T used in the present embodiment has a low softening point at the time of manufacture in which the main component maximum peak value measured in accordance with ASTM D3418-8 shows 65 ° C. It has a core / shell structure obtained by polymerizing a monomer composition containing styrene butyl acrylate with a shell formed thereon using paraffin wax as a substance. The spherical toner thus obtained was externally added with hydrophobically treated silica, and used as a developer. When the porosity of the obtained developer was measured, it was about 60%.
[0029]
Next, the developing sleeve 2 which is a feature of the image forming apparatus of this embodiment will be described.
As the developing sleeve 2 used in this embodiment, a cylindrical or rod-shaped metal member such as aluminum coated with a heat-resistant resin in which a conductor is dispersed is used. At this time, the reason why the conductor is dispersed in the coat layer provided on the surface of the developing sleeve 2 is that if the heat-resistant resin layer is insulative, the sleeve surface is charged up and toner supply alienation occurs. is there. Further, it is desirable that the heat-resistant resin used in this case is a material having high releasability from the toner T. Here, the heat resistance of the coat layer provided on the surface of the developing sleeve 2 is evaluated at a continuous usable temperature (° C.), and the releasability is determined by a contact angle θ (degree) with water and a measure of wetting Wi (dyne / cm).
[0030]
Hereinafter, a method of obtaining the contact angle θ and the measure Wi of the wetting will be described. γ_SIs the surface tension of the heat-resistant resin, γ_SLIs the interfacial tension between the heat-resistant resin and water, γ_LIs the surface tension of water, the relationship is as shown in FIG. 2, and the following equation (1) is obtained.

By the way, since the wetting scale Wi is as shown in the following equation (2), the equation (3) is obtained as the wetting scale Wi from the equations (1) and (2).

[0031]
In this embodiment, since the negative polarity toner is used as the toner T, a silicone resin having a positive polarity in a triboelectric series with respect to the negative polarity toner T is used as the heat resistant resin.
Here, in order to compare the difference in the effect of the present invention due to the difference in the resin used, a polyamide having the same positive polarity as the silicone resin but having a lower heat resistance than the silicone resin was used, and this was referred to as Comparative Example 1. A coating layer of the developing sleeve was formed in the same manner using both resins. For these developing sleeves, the continuous usable temperature (° C.) was measured to evaluate the heat resistance of the coating layer provided on the surface of each developing sleeve, and the contact angle θ to water was determined by the method described above. (Degree) and the measure of wetting Wi (dyne / cm) were measured to evaluate the releasability of the coat layer. The results are shown in Table 1 below.
[0032]
Table 1 Differences in heat resistance and releasability of the developing sleeve surface layer of Example 1 and Comparative Example 1

[0033]
Table 1 shows that the developing sleeve used in Comparative Example 1 using polyamide as the coating resin has a continuous usable temperature of 80 ° C., whereas the developing sleeve used in this example uses silicone as the coating resin. It can be seen that the continuous usable temperature is significantly higher at 250 ° C. In addition, it can be seen that the developing sleeve used in this example has more excellent releasability than that used in Comparative Example 1.
[0034]
Next, the heat resistance of the surface layer of the developing sleeve was evaluated by the following method.
How to measure heat resistance
First, a sample for evaluating heat resistance is coated on the surface of a square support of 100 mm × 100 mm × 5 mm. In this example, as shown in FIG. 11, a silicone resin containing 12.5 parts by weight of carbon for imparting conductivity, and a polyamide resin imparting conductivity in the same manner were used. Each of the square aluminum substrates was coated with a thickness of 10 μm to prepare a plate-like evaluation sample for evaluating heat resistance.
Next, on the surface of the obtained evaluation sample, as shown in FIG. 12, a toner support made of aluminum or the like having a total of 30 horizontal, 5 horizontal and 6 vertical holes each having a diameter of 8 mm and a depth of 2 mm is provided. The bodies are stacked, and the toner used in the present invention is placed in each hole of the toner support described above. Then, when all the holes of the toner support are filled with the toner, the toner support is removed from the surface of the evaluation sample. As a result, as shown in FIG. 13, a measurement sample in which 30 toner cylinders having a height of 2 mm and a diameter of 8 mm are formed on the surface of the evaluation sample is obtained. In the present invention, first, 30 samples for a silicone resin-coated product and 30 samples for a polyamide resin-coated product were prepared by such a method.
[0035]
Next, the measurement sample having 30 toner columns on the surface obtained above was left in an oven set at a predetermined temperature for a predetermined time, and the toner column was heated and fixed on the sample surface. At this time, the predetermined temperature to be heated was set to 80 ° C. and 100 ° C., the predetermined time was set to 36 hours and 96 hours, and the toner cylinder was fixed on the sample surface under four conditions in which these conditions were combined. At this time, five measurement samples were heated under one condition.
[0036]
Next, a method for evaluating the heat resistance of the surface layer of the developing sleeve using the measurement sample obtained above will be described.
The heat resistance of the developing sleeve surface layer in the present invention was evaluated based on the releasability of the toner cylinder formed on the sample surface. The releasability at this time was evaluated by the peeling rate of the toner cylinder fixed on the sample surface from the sample surface. Specifically, the measurement of the peeling rate was performed as follows.
First, after a polyimide tape is attached to the surface of the measurement sample prepared as described above, the polyimide tape is peeled off at right angles to the sample surface. Next, after the polyimide tape is peeled in this way, the number of toner cylinders remaining on the sample surface is measured, and the number of remaining toner cylinders is obtained. Then, after dividing the residual number by the total number of toner cylinders formed on the surface of the sample, the result was multiplied by 100 to calculate the peeling rate, and this was compared between the samples to evaluate the releasability. At this time, the peeling rate was calculated for each predetermined temperature and each predetermined time. Since there are five samples each, the average value of the five samples was defined as the peeling rate of the sample at a predetermined temperature and time. Table 2 shows the obtained results.
[0037]
Table 2 Evaluation results of releasability

[0038]
As is clear from Table 2, the silicone resin is superior to the polyamide resin in the heat resistance evaluated from the viewpoint of the mold releasability, and the tendency of the mold releasability to decrease even in continuous use at 100 ° C. is seen. I couldn't.
In the present invention, the term “good heat resistance at 100 ° C. or higher” means that a measurement sample having a toner column formed on the sample surface is treated at 100 ° C. for 36 hours and at 100 ° C. for 96 hours based on the above-described measurement method. In any case, the peeling rate of the toner cylinder after heating for 80 hours is 80% or more.
[0039]
Hereinafter, a method for forming the developing sleeve used in the present embodiment will be described. In this example, 12.5 parts by weight of carbon as a conductor and 5 wt% of a silane coupling agent as a curing agent were added to a silicone resin and dispersed and stirred at room temperature of about 20 ° C. for 24 hours. A heat-resistant resin agent A was prepared. As described above, by dispersing 12.5 parts by weight of carbon, the surface resistance of the obtained developing sleeve was 1 kΩ or less, and the developing sleeve had sufficient conductivity.
[0040]
At this time, an aluminum sleeve was used as the base, and the surface was processed so that Rz ≒ 30 μm, Sm ≒ 80 μm, and θa ≒ 25 °. Hereinafter, Rz, Sm, and θa will be described.
The above Rz, Sm, and θa used the definitions shown in JIS B0601, and used a surface roughness tester “SE-3OH” manufactured by Kosaka Laboratory for measurement.
The surface roughness Rz of the developing sleeve is a ten-point average roughness (μm). This will be described with reference to FIG. 3. Five irregularities on the surface of the developing sleeve were measured as shown in FIG. 3, and the surface roughness was determined by the following equation.

[0041]
Further, as shown in FIG. 3, Sm is an average interval (μm) of the irregularities on the surface of the developing sleeve, and is calculated by the following equation. Here, L is a reference length for measuring irregularities on the surface of the developing sleeve, and X is the number of convex portions between them.

Θa is the average inclination angle (°), and the reference length L and the height h of the unevenness on the surface of the developing sleeve_nFrom this, it is obtained by the following equation.

[0042]
An aluminum sleeve having the above surface roughness was dipped and coated with the conductive heat-resistant resin agent A obtained above to form a coat layer on the surface. The coating speed at the time of dipping was set at 10 m / min.
The sleeve having the surface coated with the conductive heat-resistant resin A obtained as described above was placed in a thermostat set at 180 ° C., and dried for about 2 hours. A coating layer having heat resistance was formed on the surface of the developing sleeve thus formed. Regarding the surface properties of the obtained developing sleeve, Rz, Sm, and θa were determined in the same manner as described in the case of the base of the developing sleeve, and Rz ≒ 17 μm, Sm ≒ 90 μm, and θa ≒ 0 °.
[0043]
Simultaneously with the above, 12.5 parts by weight of carbon was dispersed in the polyamide in the same manner as in Example 1 to prepare a comparative coating agent. Then, a dipping coating was performed on the same developing sleeve substrate as in Example 1 using the comparative coating agent under the same conditions as in Example 1. Further, in this case, the developing sleeve used in Comparative Example 1 was obtained by setting the drying condition of the developing sleeve having the surface coated with the comparative coating agent in a constant temperature bath set at 80 ° C. for 20 minutes. The surface characteristics of the obtained developing sleeve used in Comparative Example 1 were measured in the same manner as in Example 1. As a result, Rz ≒ 17 μm, Sm ≒ 80 μm, and θa ≒ 10 °. The values were almost the same as the surface characteristics of the sleeve.
[0044]
The developing sleeves used in Example 1 and Comparative Example 1 prepared as described above were subjected to a durability test under the following conditions. At this time, a black toner having a weight average particle diameter D of 6 μm, which is the above-described nonmagnetic one-component toner T, was used. When the relationship between the surface properties of the developing sleeves used in Example 1 and Comparative Example 1 and the weight average particle diameter D of the used toner was determined, each of them had the following relationship.

Further, the average spacing Sm (μm) of the irregularities on the surface of each developing sleeve and the average inclination angle θ (°) had the following relationship.

[0045]
As image forming process conditions other than those described above, the outer diameter of each of the developing sleeves having the above-described configurations is 10 mm, and the supply roller 4 for supplying toner to the developing sleeve is made of urethane sponge. The hardness was 20 ° (Asker C), the outer diameter was 14 mm, and a urethane blade was used as the developing blade 3. The supply roller 4 and the developing blade 3 having the above-described configurations are both brought into a predetermined contact pressure (for example, about 100 g / cm²  ), Which were in contact with the developing sleeves having the respective configurations described above. In addition, each of the developing sleeves has a rotation speed V_YWas set to 175 mm / sec, and rotated in the Y direction in FIG. Further, the rotation speed of the supply roller 4 was 100 mm / sec, and the supply roller 4 was rotated in the Z direction in FIG.
[0046]
The photoconductor drum 0 was an OPC drum having an outer diameter of 60 mm. The photosensitive drum 0 has a rotational speed V of 120 mm / sec in the X direction in FIG._XRotated. That is, the rotation speed V of the developing sleeve_YIs related to V_Y> V_XThe rotation speed of the photosensitive drum 0 was set so that Further, after the photosensitive drum 0 was uniformly charged to -700 V, an electrostatic latent image was formed on the photosensitive drum 0 by laser exposure. At this time, the light amount of the laser was set so that the potential of the exposed portion became -100V. The developing bias 9 has a DC voltage of -450 V and a voltage of 2 kV._ppThe weight voltage was an AC voltage of 2 kHz.
[0047]
Under the above conditions, the rotation durability of only the developing device 1 was performed for 60 minutes. During this time, the toner T is developed on the photosensitive drum 0 under the above conditions at predetermined intervals, and the density of the exposed area and the density of the non-exposed area (so-called “fog”) on the photosensitive drum 0 are determined. It was measured. Here, the photosensitive drum 0 was removed during the rotation endurance, and the developing bias 9 was grounded. Finally, after 60 minutes of rotation, the developing sleeves of Example 1 and Comparative Example 1 were taken out, and the toner on the surface was removed by air cleaning, and the state of fusion of the toner on the sleeve surface was evaluated.
[0048]
The results of the above evaluation test are shown below. The evaluation items were (1) the coating state (stability) of the toner T on the surface of the developing sleeve, (2) the change in image density and the fog change, and (3) the fusion state of the toner on the sleeve surface.
[0049]
(1) Coating condition of toner T on developing sleeve surface (stability)
Regarding the coating condition, there was no problem in any of the developing sleeves of Example 1 and Comparative Example 1, and the condition was favorable. This is considered because the relationship between the weight average particle diameter D of the toner and the surface roughness Rz of the developing sleeve surface satisfies Rz ≧ 1 / 2D. The reason will be described with reference to FIG.
As a result of the rotation of the toner T generated in the vicinity of the contact nip region N between the developing sleeve 2 and the supply roller 4, the frictional charging between the toner T and the developing sleeve 2 is sufficiently performed, and the surface of the developing sleeve 2 of the toner T is formed. If the toner coating (the first layer) is performed densely, as in the conventional example, as described with reference to FIG. 7, the second nip area N between the developing sleeve 3 and the developing sleeve 2 is used. There is no problem because the charge amount to the layer and the third layer and the charge amount distribution in the toner coat layer are sufficiently optimized. In the first embodiment, as a conventional example, no problem occurs even if the situation becomes the same as that described with reference to FIG. That is, even if a toner having a low chargeability is used, the toner deteriorates due to durability and the chargeability of the toner is reduced. Even if the frictional charging property between the toner 2 and the toner T is reduced, the problem which has occurred in the conventional example does not occur for the following reasons.
[0050]
The reason is that, as shown in FIG. 4, even if the first layer toner coat on the surface of the developing sleeve 2 becomes sparse, in the case of the developing sleeve used in Example 1 and Comparative Example 1, the developing sleeve Since the surface of the second layer T2 is rough enough to contact and affect the second layer toner coat, the second layer toner T2 has an opportunity to apply a charge amount from the surface of the developing sleeve 2 unlike the related art. Further, by roughening the surface of the developing sleeve 2 as in the first embodiment, the force F1 is generated to the second layer toner T2 to the same degree as the force F1 generated in the first layer toner coat shown in FIG. Therefore, a force F3 acts between the second layer and the third layer, and rotation occurs between the toner T2 and the third layer toner as shown in FIG. As a result, in the nip N, the ability of the developing blade 3 to impart the charge amount to the second and third toner coat layers is improved, and the charge amount distribution in the toner coat layer is optimized. As a result, the amount of the reversal toner and especially the amount of the uncharged toner are significantly reduced as compared with the related art, and it is possible to effectively prevent the problem related to the sticking of the toner to the surface of the developing sleeve, which has conventionally occurred.
Here, the surface property of the developing sleeve 2 is determined when the surface roughness is equal to or more than の of the weight average particle diameter D of the toner to be used, that is, when the toner having the weight average particle diameter of 6 μm is used. , Rz is about 3 μm or more, the above-mentioned effect is obtained. However, as the value of Rz increases, the amount of toner coating on the surface of the developing sleeve 2 increases. Therefore, when a toner having a weight average particle size of about 6 μm is used, the Rz falls within the range of 10 μm to 50 μm. Preferably.
[0051]
(2) Image density change and fog change
The measurement of the image density and fog of the images formed using the image forming apparatuses of Example 1 and Comparative Example 1 was performed 10 minutes after the rotation of the developing sleeve and the photosensitive drum was started under the above-described conditions. Thereafter, the measurement was performed at predetermined time intervals after 30 minutes and 60 minutes. The obtained results are shown in graphs 1 and 2 of FIG. At this time, the image density was measured using a Macbeth densitometer series 1200, and the fog was measured using a densitometer TC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd. It is shown in%.
As a result, as shown in the graphs 1 and 2, in the case of the comparative example 1, the density decreased and the fog tended to increase due to the rotation durability, whereas the developing sleeve 2 used in the example 1 In, both image density and fogging are stable throughout rotation durability. That is, in the case of the comparative example 1, the developing property was reduced due to the rotation durability, whereas in the example 1, the developing property was stabilized. The reason for this is shown in (3) the toner fusion state on the sleeve surface described below.
[0052]
(3) Fusion of toner on the sleeve surface
After the rotation durability for 60 minutes, both the developing sleeve 2 and the comparative example 1 were air-cleaned on the sleeve surface and the toner fusion state was confirmed. The state of fusion of the toner was confirmed with an optical microscope by enlarging the sleeve surface about 200 times. As a result, toner fusion was not confirmed on the surface of the developing sleeve used in Example 1, but toner fusion was confirmed on the surface of the developing sleeve used in Comparative Example 1.
This is the reason that the results of the image density change and the fog change in the durability differ between the case of Example 1 and the case of Comparative Example 1 as shown in the graphs 1 and 2 of FIG. it is conceivable that. That is, in the case of the developing sleeve used in Comparative Example 1, as described above, the fusion of the toner to the surface of the sleeve occurred in the endurance, and the ability to impart a charge amount to the toner on the surface of the developing sleeve gradually decreased. As a result, it is considered that the developability of Comparative Example 1 was reduced.
[0053]
It is not clear why toner fusion did not occur on the developing sleeve surface used in Example 1 and toner fusion occurred on the developing sleeve surface used in Comparative Example 1. Thinks as follows. That is, in the present invention, the contact area between the sleeve and the toner is increased by increasing the roughness (Rz) of the sleeve surface in order to improve the charge amount imparting property from the sleeve surface to the toner. The chance of frictional charging between the two is increased, and the performance of the developing sleeve to impart a charge amount to the toner is improved. The disadvantage of this is an increase in the generation of frictional heat. When the generation of the frictional heat increases, the sleeve surface may be heated to a temperature of about 60 to 70 ° C. (at room temperature of 25 ° C.) due to the frictional heat. On the other hand, as in the case of the developing sleeve used in Comparative Example 1, when a resin having a slightly lower heat resistance is used as the coating resin and the coating layer is formed by this, the deterioration of the coating layer occurs. It is considered to be lost. At the same time, the toner T is also deteriorated, so that it is considered that the toner adheres to the sleeve surface, and if this state continues, the toner adhesion grows and toner fusion occurs.
Further, since the coating layer provided on the surface of the developing sleeve used in Comparative Example 1 has low releasability, it is difficult for the toner fixation generated as described above to be removed from the sleeve surface by the supply roller 4, and furthermore, the toner fusion It is thought that it is promoting the growth of clothing.
[0054]
On the other hand, the developing sleeve used in this example is excellent in both heat resistance and releasability, so that the coating layer deterioration that occurred on the developing sleeve surface used in Comparative Example 1 does not occur, and Even if toner sticking occurs, the toner can be easily removed from the sleeve surface by the supply roller 4 because of good releasability. As a result, it is considered that toner fusing does not occur in the developing sleeve used in this embodiment.
As described above, by using the developing device having the configuration of the present invention, it is possible to solve the problems such as toner fusion on the surface of the developing sleeve, which occurred in the prior art. Can be achieved.
[0055]
Example 2 and Comparative Example 2
In the case of the first embodiment, the negative non-magnetic one-component spherical toner T is used. However, the image forming apparatus of the present invention can be applied to the case where the positive toner is used. A nonmagnetic one-component spherical toner having positive polarity was used.
As the heat-resistant resin for forming a coat layer on the surface of the developing sleeve suitable for this case, a resin having a negative polarity opposite to a charging series with respect to a positive toner, and having excellent heat resistance and releasability, For example, a fluororesin is suitable. In this embodiment, a developing sleeve was produced in the same manner as in the first embodiment, using tetrafluoroethylene resin (PFA) and carbon black as a conductor.
[0056]
Further, in order to compare the curing due to the difference in heat resistance of the developing sleeve surface, a paraffin having a melting point of about 50 ° C. was used, and a mixture of carbon dispersed and mixed as in Example 1 was coated on the developing sleeve surface. Then, a developing sleeve having a coat layer was produced to obtain a developing sleeve of Comparative Example 2. The release properties of the coating layer formed when paraffin is used are almost the same as those of the silicone used in Example 1 and PFA used in Example 2, but the melting temperature is low.
For the developing sleeve used in Example 2 and the developing sleeve used in Comparative Example 2 obtained using the above-described materials, the continuous usable temperature, the wetting scale and the contact angle were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3.
[0057]
Table 3 Differences in heat resistance and releasability of the developing sleeve surface layer of Example 2 and Comparative Example 2

[0058]
The same test as in Example 1 was performed using an image forming apparatus having a developing device using each of the developing sleeves described above. In the case of the developing sleeve used in Example 2, even for the positive toner, The same effect as in the first embodiment could be obtained. On the other hand, in the case of the developing sleeve of Comparative Example 2 in which the coating layer was formed using paraffin having a low melting point, melting occurred on the surface of the developing sleeve, resulting in uneven coating.
As a result of the above, in the case of using either the negative polarity toner or the positive polarity toner, the coat layer having a specific roughness provided on the surface of the developing sleeve, the one having a high heat resistance temperature is particularly advantageous in durability. confirmed.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a conductive layer on the surface of the developing sleeve, the state of the surface of the developing sleeve is made to have a predetermined roughness, and the opportunity of frictional charging between the developing sleeve and the toner is reduced. Even when the frictional charging performance of the developing sleeve is improved by increasing the amount, the occurrence of toner fusion due to frictional heat on the surface of the developing sleeve can be effectively prevented. In addition to being able to improve the application property, the durability is remarkably improved, the porosity is low, the flowability is high, and even when using a spherical toner that can be fixed at a low temperature, it is stable over a long period of time. And an image forming apparatus capable of forming a high-quality image with high image density and no fog.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a developing device used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the releasability of a coating layer on the surface of a developing sleeve.
FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view illustrating a state near the surface of a developing sleeve used in a developing device used in the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the developing device used in the present invention.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an electrophotographic image forming apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a conventional electrophotographic image forming apparatus.
FIG. 7 is a diagram for explaining an operation in a developing device used in a conventional example.
FIG. 8 is a diagram for explaining an operation of a developing device used in a conventional example.
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of a developing device used in a conventional example.
FIG. 10 is a graph showing a change in image characteristics in durability in Example 1 and Comparative Example 1.
FIG. 11 is a diagram for explaining a method for measuring heat resistance characteristics of Example 1 and Comparative Example 1.
FIG. 12 is a diagram for explaining a method of measuring heat resistance of Example 1 and Comparative Example 1.
FIG. 13 is a diagram for explaining a method for measuring heat resistance characteristics of Example 1 and Comparative Example 1.
[Explanation of symbols]
0: Photoconductor drum
1: Developing device
2: Developing sleeve
3: developing blade
4: Near the contact nip N between the developing sleeve and the developing blade
5: AC voltage
6: DC voltage
7: blowout prevention sheet
8: Hopper
9: Development bias power supply
T: Non-magnetic one-component toner
T2: Toner in the second coat layer

Claims (6)

An image carrier on which an electrostatic latent image is to be formed, and a surface roughness Rz which is disposed to face the image carrier and has a surface roughness Rz equal to or more than の of a weight average particle diameter D of a developer carried on the surface. A developer carrying member, a developer supplying means for supplying a developer to the developer carrying member, and a developer amount regulating means for regulating a developer amount on the surface of the developer carrying member. And
The developer amount regulating unit is in contact with the developer carrier,
In the developing area where the image carrier and the developer carrying member and is opposed, the image forming including a developing device for developing an electrostatic latent image of said image bearing member in the developing agent on the developer carrying member Device
Surface of the developer carrying member, the main component dispersed conductors comprises a heat-resistant resin is a silicone resin or fluororesin, is formed with a developer release layer having a 100 ° C. or more refractory properties,
When the heat-resistant resin is mainly composed of a silicone resin, the charge polarity of the developer is negative, and when the heat-resistant resin is mainly composed of a fluororesin, the charge of the developer is The charging polarity is positive,
Developer is a non-magnetic one-component developer, and a shape factor SF-1 of toner particles constituting the developer is 100 to 140, SF-2 and the said range near Rukoto 100 to 120 Image forming apparatus. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the conductor is carbon black. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a part or all of the toner particles are formed by a polymerization method. The image forming apparatus according to claim 3 , wherein the toner particles have a core / shell structure. The image forming apparatus according to claim 4 , wherein a main component of the core portion is a low softening point substance, and the melting point of the low softening point substance is 40 to 90 ° C. The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the external additive coverage on the developer surface is 5 to 99%.

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