JP4058961B2

JP4058961B2 - 現像装置

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Publication number: JP4058961B2
Application number: JP2002041876A
Authority: JP
Inventors: 純二町田; 英稔宮本; 哲丸藤田; 昌彦松浦
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2002-02-19
Filing date: 2002-02-19
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-02-19
Also published as: JP2003241504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置において、像担持体に形成された潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特に、トナーを表面に保持して像担持体と所要間隔を介して対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、このトナー担持体の表面に圧接させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制する規制部材と、現像領域においてトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う現像バイアス電源とを備えた現像装置を用いて現像を行った場合に、濃度むら等の発生が少ない良好な画像が得られるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンター等の画像形成装置においては、像担持体に形成された潜像を現像するのに様々な現像装置が使用されていた。
【０００３】
そして、このような現像装置としては、キャリアとトナーとを含む現像剤を用いた２成分現像方式の現像装置の他に、キャリアを用いずにトナーだけを使用した１成分現像方式の現像装置が知られている。
【０００４】
ここで、このような１成分現像方式の現像装置としては、例えば、図１に示すような現像装置が用いられており、この現像装置においては、装置本体１内におけるトナーｔを送り部材２によりトナー担持体３に送り、トナーｔをこのトナー担持体３の表面に保持させて、このトナー担持体３を回転させ、トナー担持体３の表面に保持されたトナーｔを像担持体１０と所要間隔ｄを介して対向する現像領域に導く途中において、このトナー担持体３の表面に規制部材４を圧接させ、この規制部材４によりトナー担持体３の表面に保持されたトナーｔの量を規制すると共にこのトナーｔを摩擦帯電させるようにしている。
【０００５】
そして、このように規制されて摩擦帯電されたトナーｔを像担持体１０と所要間隔ｄを介して対向する現像領域に導き、現像バイアス電源５から交番電圧を印加させて、トナー担持体３と像担持体１０との間に交番電界を作用させ、トナーｔをトナー担持体３から像担持体１０に形成された静電潜像からなる画像部に供給して現像を行うようにしている。
【０００６】
しかし、上記のようにトナー担持体３の表面に規制部材４を圧接させて現像領域に搬送されるトナーｔの量を規制するようにした場合、この規制部材４による圧接力によってトナーｔに多大な負荷が加わり、これによってトナー担持体３の表面におけるトナーｔが割れて微粉が発生し、この微粉が次第に増加してトナー担持体３の表面等に融着し、形成される画像に濃度むら等が発生するという問題があった。
【０００７】
このため、従来においては、図１に示すように、上記のトナー担持体３として、金属ローラからなる導電性基体３ａの表面にゴム等の弾性材料中にカーボンブラック等の導電剤を添加させた弾性層３ｂを形成したものを用い、規制部材４の圧接によってトナーｔに加わる負荷を低減させて、トナーｔが割れたりするのを防止することが行われている。
【０００８】
しかし、このようにトナー担持体３の表面に上記のような弾性層３ｂを設けた場合、弾性材料中にカーボンブラック等の導電剤がうまく分散されず、この弾性層３ｂの抵抗にばらつきが生じ、トナー担持体３と像担持体１０との間における交番電界にむらが発生して、形成される画像に濃度むら等が発生するという問題があった。
【０００９】
このため、近年においては、特許第２９６４８２１号公報に示されるように、上記のような弾性層の上にさらに高抵抗の抵抗調整層を設けたものが提案されている。
【００１０】
しかし、このように弾性層の上に高抵抗の抵抗調整層を設けたトナー担持体を用いた場合においても、トナー担持体と像担持体との間に作用する交番電界にむらが発生するのを充分に抑制することができす、特に、精細で高品位な画像が得られるようにするために、粒径が小さなトナーを用いた場合には、依然として形成される画像に濃度むら等が発生するという問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、トナーを表面に保持して像担持体と所要間隔を介して対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、このトナー担持体の表面に圧接させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制する規制部材と、現像領域においてトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う現像バイアス電源とを備えた現像装置における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。
【００１２】
すなわち、この発明においては、上記のような現像装置において、トナー担持体の表面に規制部材を圧接させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制する際に、トナーが割れて微粉が発生するのを抑制すると共に、トナー担持体と像担持体との間における交番電界を作用させて現像を行う際に、トナー担持体と像担持体との間に作用する交番電界にむらが発生するのを抑制し、濃度むら等のない良好な画像が得られるようにすることを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、トナーを表面に保持して像担持体と所要間隔を介して対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、このトナー担持体の表面に圧接させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制する規制部材と、現像領域においてトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う現像バイアス電源とを備えた現像装置において、上記のトナー担持体として、導電性基体の表面に弾性層と中間層と表面層とが設けられてなり、上記の弾性層の体積抵抗値ρ１と中間層の体積抵抗値ρ２と表面層の体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たし、表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になったものを用いると共に、上記のトナーとして、その体積平均粒径が３〜８μｍの範囲のものを用いるようにしたのである。
【００１４】
そして、この発明における現像装置のように、トナー担持体として、導電性基体の表面に弾性層と中間層と表面層とが設けられてなり、弾性層の体積抵抗値ρ１と中間層の体積抵抗値ρ２と表面層の体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たすものを用いると、上記の弾性層の体積抵抗値ρ１にばらつきが存在していても、体積抵抗値の低い中間層によってこのばらつきが緩和され、さらに体積抵抗値が大きな表面層によって、トナー担持体全体として適当な体積抵抗値を持つようになり、トナー担持体と像担持体との間に作用する交番電界にむらが発生するのが抑制され、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になった小粒径のトナーを用いた場合においても、濃度むら等の発生が少ない良好な画像が得られるようになる。
【００１５】
また、この発明における現像装置のように、トナー担持体の表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になるようにすると、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になった小粒径のトナーを用いた場合において、トナー担持体により現像領域にトナーが過剰に搬送されて形成される画像にかぶりが生じたり、現像領域に搬送されるトナーの量が少なくなって形成される画像に濃度むら等が発生するのが抑制され、良好な画像が得られるようになる。
【００１６】
また、この発明における現像装置に用いるトナー担持体において、導電性基体の表面に上記のような弾性層を設けるにあたり、ゴム等の弾性材料中に添加させるカーボンブラック等の導電剤の量を多くして、弾性層の体積抵抗値ρ１を小さくすると、この弾性層の成形性が悪くなる一方、添加させる導電剤の量を少なくすると、この弾性層における体積抵抗値ρ１のむらが大きくなるため、この弾性層の体積抵抗値ρ１を１×１０⁴〜１×１０⁶Ω・ｍの範囲にすることが好ましい。
【００１７】
また、このように弾性層の体積抵抗値ρ１を１×１０⁴〜１×１０⁶Ω・ｍの範囲にするため、上記の中間層の体積抵抗値ρ２が１×１０⁴Ω・ｍ以下になるようにする。
【００１８】
また、上記の表面層の体積抵抗値ρ３が小さいと、上記のようにトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う際にリークが発生しやすくなる一方、この表面層の体積抵抗値ρ３が大きくなり過ぎると、トナー担持体と像担持体との間に作用する交番電界の強度が弱くなって、トナーが像担持体の画像部分に充分に供給されなくなるため、この表面層の体積抵抗値ρ３を１×１０⁶〜１×１０¹²Ω・ｍの範囲にすることが好ましい。
【００１９】
また、この発明における現像装置において、上記のようにトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うにあたり、上記の像担持体における画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向の回収電界を作用させるにあたり、その電界強さが強くなり過ぎると、像担持体の画像部とトナー担持体との間でリークが発生する一方、この電界強さが弱くなり過ぎたり、この回収電界の作用時間が短くなり過ぎると、トナー担持体と像担持体との間におけるトナーの飛翔が適切に行われなくなり、特に、小粒径のトナーの場合にはトナーの飛翔がばらつき、筋状の濃度むらが発生しやすくなる。このため、トナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うにあたって、像担持体における画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界として、その電界強さが２．５×１０^-6〜１４×１０^-6Ｖ／ｍの範囲で、１周期中における作用時間が３．０×１０^-4秒以上になった回収電界を作用させることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２１】
この実施形態における現像装置においては、図２に示すように、トナー担持体２１を像担持体１０と所要間隔ｄを介して対向するように装置本体２０に設け、このトナー担持体２１を回転させると共に、装置本体１０内に収容されたトナーｔを送り部材２２によって上記のトナー担持体２１に送って、トナーｔをトナー担持体２１に供給し、このトナーｔをトナー担持体２１の表面に保持させて搬送させるようにしている。
【００２２】
そして、このようにトナーｔを保持して搬送するトナー担持体２１の表面に規制部材２３を圧接させ、この規制部材２３によりトナー担持体２１の表面に保持されて搬送されるトナーｔの量を規制すると共にこのトナーｔを摩擦帯電させるようにしている。
【００２３】
次いで、このように規制されて摩擦帯電されたトナーｔをトナー担持体２１により像担持体１０と所要間隔ｄを介して対向する現像領域に導き、現像バイアス電源２４から交番電圧を印加させて、トナー担持体３と像担持体１０との間に交番電界を作用させ、トナー担持体２１の表面に保持されたトナーｔを像担持体１との間で飛翔させて、トナーｔを像担持体１０に形成された静電潜像からなる画像部に供給して現像を行うようにしている。
【００２４】
また、このようにして現像を行った後は、トナー担持体２１の表面に残留しているトナーｔを、このトナー担持体２１により装置本体２０に導くと共に、このトナーｔを装置本体２０に設けられた除電部材２５に接触させて除電させ、このように除電されたトナーｔをトナー担持体２１の表面から離脱させて、装置本体２０内に戻すようにしている。
【００２５】
そして、この実施形態における現像装置においては、上記のトナー担持体２１として、金属ローラからなる導電性基体２１ａの表面に弾性層２１ｂと中間層２１ｃと表面層２１ｄとが積層されたものを用い、上記の弾性層２１ｂの体積抵抗値ρ１と中間層２１ｃの体積抵抗値ρ２と表面層２１ｄの体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たすようにすると共に、その表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になるようにしている。
【００２６】
ここで、上記の弾性層２１ｂとしては、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジェンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジェンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジェンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマー等からなる弾性材料に、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チタンブラック、金属酸化物の微粒子等の導電剤を付与させたものを用いることができ、この弾性層の体積抵抗値ρ１が１×１０⁴〜１×１０⁶Ω・ｍの範囲になるようにすることが好ましい。また、この弾性層においては、その硬度がＪＩＳ−Ａ硬度で５〜６０°、好ましくは１０〜５０°であり、また厚みが０．３〜１．５ｍｍ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍになるようにする。
【００２７】
また、上記の中間層としては、例えば、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジェンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジェンゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂等に、上記の弾性層の場合と同様の導電剤を付与させたものを用いることができ、この中間層の体積抵抗値ρ２が１×１０⁴Ω・ｍ以下になるようにすることが好ましい。また、この中間層においては、その厚みが５〜３０μｍ、好ましくは１０〜２５μｍになるようにする。
【００２８】
また、上記の表面層としては、例えば、シリコーンゴム、ブタジェンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂等に、上記の弾性層の場合と同様の導電剤を付与させたものを用いることができ、この表面層の体積抵抗値ρ３が１×１０⁶〜１×１０¹²Ω・ｍの範囲になるようにすることが好ましい。また、この表面層においては、その厚みが５〜４０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍになるようにする。
【００２９】
一方、この実施形態における現像装置においては、上記のトナーｔとして、その体積平均粒径が３〜８μｍの範囲のものを用いるようにする。
【００３０】
ここで、このトナーｔとしては、上記のように体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になったものであれば特に限定されず、従来より一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、一般に、バインダー樹脂中に着色剤の他に、荷電制御剤やオフセット防止剤や流動化剤等を含有させたものが用いられる。
【００３１】
また、上記のトナーｔを製造するにあたっても、従来より一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いることができる。
【００３２】
ここで、このトナーｔに使用する上記のバインダー樹脂としても、従来より一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、エポキシ樹脂、合成テルペン樹脂、合成ロジンエステル樹脂等を単独あるいは二種類以上を混合して使用することができる。
【００３３】
なお、上記のバインダー樹脂としては、そのガラス転移点Ｔｇが５０℃より低いと、トナーｔの保存安定性が悪くなる一方、ガラス転移点Ｔｇが７０℃より高くなると、転写紙等への定着性が低下するため、ガラス転移点Ｔｇが５０〜７０℃、好ましくは５５〜６８℃の樹脂を用いるようにする。また、その軟化点が８０℃より低いと、トナーｔの保存安定性が悪くなる一方、軟化点が１６０℃より高くなると、転写紙等への定着性が低下するため、軟化点が８０〜１６０℃、好ましくは８５〜１５０℃の樹脂を用いるようにする。
【００３４】
また、上記の着色剤としても、従来より一般に使用されている公知のものを用いることができる。ここで、黒色着色剤としては、例えば、カーボンブラック、鉄黒、酸化鉄、アニリンブラック等を用いることができ、また黄色着色剤としては、例えば、ベンジシンイエローＧ、ナフトールイエローＳ、パーマネントイエローＮＣＧ、バンザーイエローＧ、ナフトールイエローＳ等を使用することができ、また赤色着色剤としては、例えば、パーマネントオレンジＧＴＲ、ヒドラゾンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジシンオレンジ、パーマネントレッド４Ｒ、レーキレッドＤ等を使用することができ、また青色着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、ビクトリアブルーレーキ、紺青等を使用することができる。
【００３５】
また、上記の荷電制御剤としては、例えば、クロム錯塩型アゾ染料、亜鉛錯塩、アルミニウム錯塩、カレックスアレン系化合物等を使用することができ、上記のバインダー樹脂１００重量部に対して、荷電制御剤を０．５〜８重量部、好ましくは、１〜５重量部の範囲で添加させるようにする。
【００３６】
また、上記のオフセット防止剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィンワックス、低分子量酸化型ポリオレフィンワックス、カルナバワックス、サゾールワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油ワックス、エステルワックス等を使用することができ、上記のバインダー樹脂１００重量部に対して、このオフセット防止剤を０．１〜８重量部、好ましくは２〜６重量部の範囲で加えるようにする。
【００３７】
また、上記の流動化剤としては、例えば、シリカ微粒子、二酸化チタン微粒子、アルミナ微粒子、チタン酸ストロンチウム微粒子等の無機微粒子を使用することができ、またこれらの無機微粒子をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で疎水化処理したものを用いることができる。
【００３８】
また、この実施形態における現像装置において、上記のように現像バイアス電源２４から交番電圧を印加させて、トナー担持体３と像担持体１０との間に交番電界を作用させ、トナー担持体２１の表面に保持されたトナーｔを像担持体１０における画像部に供給して現像を行う場合、トナー担持体２１と像担持体１０の画像部との間でトナーｔが適切に飛翔されるようにするため、像担持体１０における画像部においてトナーｔを像担持体１０からトナー担持体２１に回収する方向に作用する回収電界の電界強さが２．５×１０^-6〜１４×１０^-6Ｖ／ｍの範囲で、１周期中における作用時間が３．０×１０^-4秒以上になった回収電界を作用させることが好ましい。
【００３９】
（実験例）
この実験例においては、上記の図２に示す現像装置において、上記のトナー担持体２１に設ける弾性層２１ｂ、中間層２１ｃ、表面層２１ｄの種類や、その表面の算術平均粗さＲａを変更させた９種類のトナー担持体Ａ１〜Ａ９を用いると共に、３種類のトナーＴ１〜Ｔ３を使用し、さらにトナー担持体３と像担持体１０との間に作用させる交番電界を変更させて、それぞれ現像を行い、得られた画像の評価を行った。
【００４０】
（トナー担持体Ａ１）
トナー担持体Ａ１においては、導電性基体として、外径が１４ｍｍのアルミニウム製ローラを用いた。
【００４１】
ここで、この導電性基体の外周に弾性層を形成するにあたっては、液状シリコーンゴム（信越化学工業社製：ＫＥ−１９３５）のＡ液とＢ液とをそれぞれ５０重量部、導電性カーボンブラック（三菱化学社製：＃３０３０）を８重量部の割合にして、これらを撹拌・脱泡装置（キーエンス社製：ハイブリットミキサーＨＭ）により３分間混合して脱泡し、弾性層用塗液を調製した。
【００４２】
そして、上記の導電性基体を金型にセットし、この導電性基体の外周に上記の弾性層用塗液を供給し、１２０℃で５分間加熱して弾性層用塗液を硬化させ、さらに金型を外して１５０℃で１時間加熱し、導電性基体の外周に弾性層を設けた後、この弾性層をドラバース型円筒研磨機を用いて研磨し、導電性基体の外周に厚みが１ｍｍになった弾性層を形成した。
【００４３】
次いで、溶剤のトルエン１００重量部に、スチレン−ブタジェンエラストマー（アロン化成社製：ＡＲ−Ｓ−３９４８Ａ）を５重量部溶解させた溶液に、導電性カーボンブラック（ライオンアクゾ社製：ケッチェンブラック）を０．２重量部、導電性カーボン・ブラック（デグサ社製：ＰｒｉｎｔｅＸＥ２）を０．３重量部の割合で加え、これらを撹拌・脱泡装置（キーエンス社製：ハイブリットミキサーＨＭ）で均一に分散させて中間層用塗液を調製した。
【００４４】
そして、導電性基体の外周に形成された上記の弾性層をシランカップリング剤で表面処理した後、この弾性層の上に上記の中間層用塗液をスプレーで塗布し、これを乾燥させて、上記の弾性層の上に厚みが１０μｍになった中間層を形成した。
【００４５】
次いで、固形分が３５重量％のポリウレタン樹脂エマルジョン（日本エヌ・エス・シー社製：ＹＯＤＯＳＯＬＲＸ−７）を１００重量部、導電性カーボンブラック（キャボット社製：ＶａｌｃａｎＸＣ−７）を０．３５重量部、粗さ付与粒子（富士シリシア化学社製：シリカサイロフェア４７０）を３．５重量部の割合にして、これらを撹拌・脱泡装置（キーエンス社製：ハイブリットミキサーＨＭ）により３分間混合して脱泡し、表面層用塗液を調製した。
【００４６】
そして、この表面層用塗液を上記の中間層の上にスプレーで塗布し、これを乾燥させて、上記の中間層の上に厚みが１８μｍになった表面層を形成して、トナー担持体Ａ１を得た。
【００４７】
（トナー担持体Ａ２）
トナー担持体Ａ２においては、上記のトナー担持体Ａ１における表面層の形成において加える粗さ付与粒子だけを変更し、粗さ付与粒子（富士シリシア化学社製：シリカサイロフェア３８０）を３．５重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ２を得た。
【００４８】
（トナー担持体Ａ３）
トナー担持体Ａ３においても、上記のトナー担持体Ａ１における表面層の形成において加える粗さ付与粒子だけを変更し、粗さ付与粒子（日興ファインプロダクツ社製：メチルシリコーンＭＳＰ−１５０）を５．０重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ３を得た。
【００４９】
（トナー担持体Ａ４）
トナー担持体Ａ４においても、上記のトナー担持体Ａ１における表面層の形成において使用する粗さ付与粒子だけを変更し、粗さ付与粒子（富士シリシア化学社製：シリカサイロスフェア＃４４０）を４．０重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ４を得た。
【００５０】
（トナー担持体Ａ５）
トナー担持体Ａ５においても、上記のトナー担持体Ａ１における表面層の形成において使用する粗さ付与粒子だけを変更し、粗さ付与粒子（積水化成品工業社製：アクリル微粒子ＥＡＸ−２０）を６重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ５を得た。
【００５１】
（トナー担持体Ａ６）
トナー担持体Ａ６においては、上記のトナー担持体Ａ１における弾性層の形成において使用する導電性カーボンブラックだけを変更し、導電性カーボンブラック（キャボット社製：ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ３５００）を５重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ６を得た。
【００５２】
（トナー担持体Ａ７）
トナー担持体Ａ７においては、上記のトナー担持体Ａ１における中間層の形成において使用する導電性カーボンブラックだけを変更し、上記の２種類の導電性カーボンブラックに代えて、導電性カーボンブラック（キャボット社製：ＶａｌｃａｎＸＣ−７）を０．３重量部の割合で加え、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ７を得た。
【００５３】
（トナー担持体Ａ８）
トナー担持体Ａ８においては、上記のトナー担持体Ａ１における弾性層の形成において使用する導電性カーボンブラックを変更し、導電性カーボンブラック（ライオンアクゾ社製：ケッチェン・ブラック）を５重量部と、導電性カーボンブラック（三菱化学社製：＃３０３０）を７重量部の割合で加えて弾性層を形成すると共に、上記のトナー担持体Ａ１における中間層の形成において使用する導電性カーボンブラックを変更し、トナー担持体Ａ７の場合と同様に、導電性カーボンブラック（キャボット社製：ＶａｌｃａｎＸＣ−７）を０．３重量部の割合で加えて中間層を形成し、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ８を得た。
【００５４】
（トナー担持体Ａ９）
トナー担持体Ａ９においては、上記のトナー担持体Ａ１における弾性層の形成において使用する導電性カーボンブラックを変更し、トナー担持体Ａ６の場合と同様に、導電性カーボンブラック（キャボット社製：ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ３５００）を５重量部の割合で加えて弾性層を形成すると共に、上記のトナー担持体Ａ１における表面層の形成において使用する導電性カーボンブラックを変更し、導電性カーボンブラック（ライオンアクゾ社製：ケッチェンブラック）を０．４重量部の割合で加えて表面層を形成し、それ以外は、上記のトナー担持体Ａ１の場合と同様にして、トナー担持体Ａ９を得た。
【００５５】
次に、上記のようにして得たトナー担持体Ａ１〜Ａ９において、それぞれ１００Ｖの電圧を印加させた場合における各弾性層の体積抵抗値ρ１（Ω・ｍ）と、各中間層の体積抵抗値ρ２（Ω・ｍ）と、各表面層の体積抵抗値ρ３（Ω・ｍ）とを求めると共に、各トナー担持体Ａ１〜Ａ９の表面における算術平均粗さＲａ（μｍ）を求め、これらの結果を下記の表１に示した。
【００５６】
ここで、上記の各トナー担持体Ａ１〜Ａ９における弾性層の体積抵抗値ρ１（Ω・ｍ）及び表面層の体積抵抗値ρ３（Ω・ｍ）については、アルミニウム製のローラの表面にそれぞれ上記の弾性層や表面層を形成し、これらをそれぞれローラ状になった金属電極に押し付け、１００Ｖの電圧を印加させて測定し、また上記の各トナー担持体Ａ１〜Ａ９における中間層の体積抵抗値ρ２（Ω・ｍ）については、１００Ｖの電圧を印加させるとリークするおそれがあるため、１０Ｖの電圧を印加させて測定した。
【００５７】
また、上記の各トナー担持体Ａ１〜Ａ９における表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）については、表面粗さ測定計（東京精密社製：サーフコム１４００Ａ）を用い、スキャン速度０．３ｍｍ／ｓ、カットオフ０．８ｍｍ、測定長４ｍｍ、測定圧０．７ｍｍ／Ｎの条件で測定した。
【００５８】
【表１】

【００５９】
この結果、トナー担持体Ａ１〜Ａ３は請求項１，２に示す何れの条件も満たしており、トナー担持体Ａ６は請求項１に示す条件だけを満たしていた。これに対して、トナー担持体Ａ４は表面における算術平均粗さＲａが０．７μｍと小さくなっており、トナー担持体Ａ５は表面における算術平均粗さＲａが２．６μｍと大きくなっており、算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲の条件を満たしておらず、またトナー担持体Ａ７〜Ａ９はρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たしていなかった。
【００６０】
（トナーＴ１）
トナーＴ１においては、還流冷却器と窒素ガス導入装置と温度装置と温度計と撹拌装置とをセットした５リットルの４つ口フラスコをマントルヒーターに設置し、この４つ口フラスコ内にビスフェノールプロピレンオキサイド付加物を１２００ｇ、ビスフェノールエチレンオキサイド付加物を１４５ｇ、イソフタル酸３６０ｇ、テレフタル酸９５ｇを加え、この４つ口フラスコ内に窒素ガスを導入しながら２４０℃の温度で脱水重縮合を行い、ガラス転移点Ｔｇが６３．４℃になった低分子量のポリエステル樹脂を得た。
【００６１】
また、上記の場合と同様にセットした５リットルの４つ口フラスコをマントルヒーターに設置し、この４つ口フラスコ内にビスフェノールプロピレンオキサイド付加物を１８００ｇ、イソフタル酸を７９０ｇ、コハク酸を１１０ｇ、ジエチレングリコールを１２８ｇ、グリセリンを８３ｇ加え、この４つ口フラスコ内に窒素ガスを導入しながら２４０℃の温度で脱水重縮合を行い、ガラス転移点Ｔｇが４０℃になった高分子量のポリエステル樹脂を得た。
【００６２】
そして、上記の低分子量のポリエステル樹脂を３８００ｇ、高分子量のポリエステル樹脂を１２００ｇの割合でヘンシェルミキサーに投入し、これを均一になるまで撹拌した後、加熱ニーダーに入れてジフェニルメタン−４，４−ジイソシアネートを１００ｇ加え、この加熱ニーダーにより１２０℃で１時間反応させて、残留している遊離のイソシアネート基が殆どなくなったことを確認した後、これを冷却して、ウレタン結合を有するポリエステル樹脂を得た。なお、このようにして得たポリエステル樹脂は、ガラス転移点Ｔｇが６４．３℃、軟化点が１２８℃、酸価が２０ＫＯＨｍｇ／ｇであった。
【００６３】
次いで、上記のようにして得たポリエステル樹脂を１００重量部、着色剤のカーボンブラック（コロンビアカーボン社製：Ｒａｖｅｎ１２５５）を８重量部、荷電制御剤（オリエント化学社製：ボントロンＳ−３４）を２．５重量部、オフセット防止剤として、酸化型低分子量ポリプロピレン（三洋化成社製：ユーメックスＳＴ−５００）を２重量部とカルナバワックス（株式会社加藤洋行社製）を１．０重量部の割合にして、これらをヘンシェルミキサーにより充分に混合した後、これを２軸押出混練機で混練し、混練物を冷却した後、これを粗粉砕し、次いでクリプトン（川崎重工社製）により中粉砕し、さらに超音波ジェット粉砕機（日本ニューマチック社製）により微粉砕した後、これを分級機（松坂貿易社製：エルボージェット）により分級して、体積平均粒径が６．５μｍになったトナー粒子を得た。
【００６４】
そして、このトナー粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ（キャボット・スペシャリテイ・ケミカル社製：キャボジルＴＳ−５００）を０．６重量部の割合で加え、ホモジナイザー（特殊機化工業社製）により１５００ｒｐｍで３分間撹拌して、体積平均粒径が６．５μｍになったトナーＴ１を得た。
【００６５】
（トナーＴ２）
トナーＴ２においては、上記のトナーＴ１において、上記の分級機（松坂貿易社製：エルボージェット）による分級条件を変更させて、体積平均粒径が９．２μｍになったトナー粒子を得た。
【００６６】
そして、このトナー粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ（キャボット・スペシャリテイ・ケミカル社製：キャボジルＴＳ−５００）を０．４重量部の割合で加え、ホモジナイザー（特殊機化工業社製）により１５００ｒｐｍで３分間撹拌して、体積平均粒径が９．２μｍになったトナーＴ２を得た。
【００６７】
（トナーＴ３）
トナーＴ３においては、青色顔料（山陽色素社製：ＳＡＮＹＯＣＹＡＮＩＮＥＢＵＵＥＫＲＯ）を２５０重量部と、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製：＃２００）を５重量部の割合にして１リットルのブレンダー（西山製作所社製：オスターブレンダー）に加え、このブレンダーにより１５０００ｒｐｍで５分間撹拌した後、シランカップリング剤（東レ・シリコーン社製：ビニールトリメキシシシランＳＺ−６３００）１５重量部をエタノール４０重量部に溶解させ、１００００ｒｐｍで撹拌しながら３回に分けけて添加し、更に１１５０００ｒｐｍで５分間撹拌した後、８０℃で５時間熱処理し、表面処理された青色顔料を得た。
【００６８】
次に、スチレンモノマーとｎ−ブチルメタクリレートモノマーとをそれぞれ２重量％水酸化ナトリウム水溶液で分液ロートを用いて洗浄し、更にイオン交換水で３回水洗した後、無水塩化カルシウムで脱水したスチレンモノマーとｎ−ブチルメタクリレートモノマーとを用た。
【００６９】
そして、５００ｃｃのビーカーに、上記スチレンモノマーを８７．５ｇ、上記ｎ−ブチルアクリレートを１２．５ｇ、カルナバワックス（加藤洋行社製：１号）を３．５ｇ、重合触媒のラウリルパーオキサイドを０．０２ｇを加え、ウォターバスにおいて１００℃で１０分間撹拌した後、２０℃まで急冷却して、プレポリマーを得た。
【００７０】
次に、上記のプレプリマー１００ｇと上記の青色顔料４ｇとをハイブリットミキサー（キーエンス社製：ＨＭ−５００）で均一に分散させたものと、イオン交換水３００ｃｃにポリアクリル酸ナトリウム（重合度：２，７００〜７，５００）を２．５ｇ溶解させたものとを１リットルのビーカーに入れ、さらに重合触媒（和光純薬：Ｖ−６５）を０．３ｇ、連鎖移動剤のドデシルメルカプタンを２．０ｇを加え、ＴＫホモミクサー（日本特殊機化社製：M型）により６５００ｒｐｍで５分間分散させて懸濁液を得た。
【００７１】
そして、還流冷却器と窒素ガス導入装置と温度計と撹拌装置とをセットした４つ口フラスコをこの懸濁液を加え、温度７０℃にし３００ｒｐｍで撹拌しながら７時間重合させ、さらに温度９０℃にして１時間重合を行い、その後、沈殿物をろ過し、純水で３回洗浄した後、４０℃で乾燥させ、さらに３０℃の減圧乾燥器で乾燥させ、その後、分級機（松坂貿易社製：エルボージェット）で分級して、体積平均粒径が５．２μｍ、ガラス転移点が５８℃、軟化点が１２３℃のトナー粒子を得た。
【００７２】
次いで、上記トナー粒子１００重量部に対して、疎水性シリカ（キャボット・スペシャリティー・ケミカル社製：キャボジルＳＴ−５００）を０．５重量部、疎水性酸化チタン（チタン工業社製：ＳＴＴ−３０Ｓ）を１．５重量部の割合で加え、これらをホモジナイザー（特殊機化工業社製）により１５００ｒｐｍで３分間撹拌して、体積平均粒径が５．２μｍになったトナーＴ３を得た。
【００７３】
そして、実施例１〜６及び比較例１〜６の現像装置においては、上記の各トナー担持体Ａ１〜Ａ９と上記の各トナーＴ１〜Ｔ３とを、下記の表２に示すように組み合わせて、上記の図２に示す現像装置に使用し、それぞれ現像を行い、各トナー担持体Ａ１〜Ａ９によって現像領域に搬送されたトナー量（ｇ／ｍ²）及びトナー帯電量（μＣ／ｇ）を測定すると共に、形成された画像について、濃度むら、ハーフトーン濃度むら、かぶり、ドット再現性、筋むらの評価を行い、その結果を下記の表３に示した。なお、濃度むら、ハーフトーン濃度むら、かぶり、ドット再現性、筋むらの評価については、良好な場合を○、実用上問題がないレベルを△、実用上問題となる場合を×で示した。
【００７４】
ここで、上記のように現像を行うにあたっては、上記の像担持体の周速度を１００ｍｍ／ｓ、各トナー担持体Ａ１〜Ａ９の周速度を１５０ｍｍ／ｓ、像担持体における非画像部分の電位を−５５０Ｖ、画像部分の電位を−１００Ｖに設定した。
【００７５】
そして、実施例１〜４及び比較例１〜６の現像装置においては、上記の像担持体とトナー担持体との間隔ｄを１２０μｍにし、上記の現像バイアス電源から、−３５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ピーク値Ｖｐｐが１６００Ｖ，周波数が２０００Ｈｚ，ｄｕｔｙ比が３０％の交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて現像を行うようにした。なお、この場合、像担持体の画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界は、表２に示すように、その電界強さが４．６×１０^-6Ｖ／ｍで、１周期中におけるその作用時間が３．５０×１０^-4秒になっており、請求項３に示す条件を満たしていた。
【００７６】
また、実施例５の現像装置においては、上記の像担持体とトナー担持体との間隔ｄを２５０μｍにし、上記の現像バイアス電源から、−３５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ピーク値Ｖｐｐが１６００Ｖ，周波数が２０００Ｈｚ，ｄｕｔｙ比が３０％の交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて現像を行うようにした。なお、この場合、像担持体の画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界は、表２に示すように、その電界強さが２．２×１０^-6Ｖ／ｍで、１周期中におけるその作用時間が３．５０×１０^-4秒になっており、回収電界の電界強さが、請求項３に示す条件より低くなっていた。
【００７７】
また、実施例６の現像装置においては、上記の像担持体とトナー担持体との間隔ｄを１２０μｍにし、上記の現像バイアス電源から、−３５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ピーク値Ｖｐｐが１６００Ｖ，周波数が３０００Ｈｚ，ｄｕｔｙ比が２０％の交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて現像を行うようにした。なお、この場合、像担持体の画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界は、表２に示すように、その電界強さが４．６×１０^-6Ｖ／ｍで、１周期中におけるその作用時間が２．６７×１０^-4秒になっており、回収電界の作用時間が、請求項３に示す条件より短くなっていた。
【００７８】
【表２】

【００７９】
【表３】

【００８０】
この結果から明らかなように、弾性層の体積抵抗値ρ１と中間層の体積抵抗値ρ２と表面層の体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たすと共に、表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になったトナー担持体Ａ１〜Ａ３，Ａ６を使用すると共に、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になったトナーＴ１，Ｔ３を用いた実施例１〜６の現像装置においては、比較例１〜６の現像装置に比べて、濃度むら、ハーフトーン濃度むら、かぶり、ドット再現性、筋むらの評価が良くなっていた。
【００８１】
なお、弾性層の体積抵抗値ρ１が６．７×１０⁶Ω・ｍで、弾性層の体積抵抗値ρ１が１×１０⁴〜１×１０⁶Ω・ｍという請求項２の条件を満たしていないトナー担持体Ａ５を使用した実施例４の現像装置においては、濃度むら及びハーフトーン濃度むらの評価が少し悪くなっていた。
【００８２】
また、上記のように像担持体とトナー担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うにあたり、像担持体における画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界の電界強さが２．５×１０^-6〜１４×１０^-6Ｖ／ｍの範囲、１周期中における作用時間が３．０×１０^-4秒以上という請求項３の条件を満たしていない実施例５，６の現像装置においては、筋むらの評価が少し悪くなっていた。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における現像装置においては、トナー担持体として、導電性基体の表面に弾性層と中間層と表面層とが設けられ、弾性層の体積抵抗値ρ１と中間層の体積抵抗値ρ２と表面層の体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たすものを用いるようにしたため、弾性層の体積抵抗値ρ１にばらつきが存在していても、体積抵抗値の低い中間層によってこのばらつきが緩和され、さらに体積抵抗値が大きな表面層によって、トナー担持体全体として適当な体積抵抗値を持つようになり、トナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させた場合にむらが発生するのが抑制され、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になった小粒径のトナーを用いた場合においても、濃度むら等の発生が少ない良好な画像が得られるようになった。
【００８４】
また、この発明における現像装置においては、上記のトナー担持体の表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になるようにしたため、体積平均粒径が３〜８μｍの範囲になった小粒径のトナーを用いた場合において、トナー担持体によって現像領域に搬送されるトナーの量が多くなり過ぎたり、少なくなり過ぎるということがなく、現像領域に適当量のトナーが搬送されるようになり、かぶりや濃度むらの発生の少ない良好な画像が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像装置を用いて像担持体に形成された静電潜像を現像する状態を示した概略説明図である。
【図２】この発明の一実施形態における現像装置を用いて像担持体に形成された静電潜像を現像する状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１０像担持体
２１トナー担持体
２１ａ導電性基体
２１ｂ弾性層
２１ｃ中間層
２１ｄ表面層
２３規制部材
２４現像バイアス電源
ｔトナー
ｄ現像領域における像担持体とトナー担持体との間隔

Claims

トナーを表面に保持して像担持体と所要間隔を介して対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、このトナー担持体の表面に圧接させて現像領域に搬送されるトナーの量を規制する規制部材と、現像領域においてトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う現像バイアス電源とを備えた現像装置において、上記のトナー担持体として、導電性基体の表面に弾性層と中間層と表面層とが設けられてなり、上記の弾性層の体積抵抗値ρ１と中間層の体積抵抗値ρ２と表面層の体積抵抗値ρ３とがρ２≦ρ１≦ρ３の条件を満たし、表面の算術平均粗さＲａが０．８〜２．５μｍの範囲になったものを用いると共に、上記のトナーとして、その体積平均粒径が３〜８μｍの範囲のものを用いたことを特徴とする現像装置。
請求項１に記載した現像装置において、上記のトナー担持体における弾性層の体積抵抗値ρ１が１×１０⁴〜１×１０⁶Ω・ｍの範囲、中間層の体積抵抗値ρ２が１×１０⁴Ω・ｍ以下、表面層の体積抵抗値ρ３が１×１０⁶〜１×１０¹²Ω・ｍの範囲であることを特徴とする現像装置。
請求項１又は２に記載した現像装置において、上記の現像バイアス電源によりトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うにあたり、上記の像担持体における画像部においてトナーを像担持体からトナー担持体に回収する方向に作用する回収電界として、その電界強さが２．５×１０^-6〜１４×１０^-6Ｖ／ｍの範囲で、１周期中における作用時間が３．０×１０^-4秒以上になった回収電界が存在する交番電界を作用させることを特徴とする現像装置。