JP4600531B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
トナーとキャリアを含み、トナーとキャリアの相互の摩擦接触によってトナーが第1の極性に帯電されると共にキャリアが第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤;
該現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第1の搬送部材;
第1の領域を介して該第1の搬送部材に対向し、第2の領域を介して静電潜像担持体に対向する第2の搬送部材;
第1の搬送部材と第2の搬送部材との間に第1の電界を形成して、第1の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを第2の搬送部材に移動させる第1の電界形成手段;
第2の搬送部材と静電潜像担持体との間に第2の電界を形成して、第2の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第2の電界形成手段を備えており、
第1の搬送部材と第2の搬送部材との間に形成される第1の電界が少なくとも交流電界を含み、
第2の搬送部材が、キャリアとの摩擦接触によって、前記トナーの帯電極性と同極性に帯電される表面を有し、かつ体積抵抗値1×103〜1×109(Ω)を有する。
また、本発明の画像形成装置は、上記現像装置を含む。
図1は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像坦持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
現像装置34は、トナーとキャリアを含む2成分現像剤2および以下に説明する種々の部材を収容する現像槽(ハウジング)42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、現像槽42の一部は削除してある。現像槽42は感光体12に向けて開放された一連の開口部(44、52)を備えており、この開口部44の近傍に形成された空間46にトナー搬送部材(第2の搬送部材)である現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円筒状の部材(第2の回転円筒体)であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して、回転可能に配置されている。
(負帯電性表面層−キャリア−負帯電性トナー)
(フッ素樹脂−アクリル樹脂−スチレンアクリル樹脂)
(高分子ポリエチレン樹脂−アクリル樹脂−スチレンアクリル樹脂)
(フッ素樹脂−シリコーン樹脂−スチレンアクリル樹脂)
R4は炭素数1〜3のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基である。
R5は炭素数1〜3のアルキル基である。好ましいアルキル基の具体例として、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−プロピル基が挙げられる。
nは40〜180である。
(正帯電性表面層−キャリア−正帯電性トナー)
(ポリアミド樹脂−アクリル樹脂−スチレンアクリル樹脂)
無機層は所定の無機物質を用いて真空蒸着法等を実施することにより製造可能である。
供給領域90で搬送ローラ54から現像ローラ48にトナー6を効率的に移動させ、かつ回収領域92で現像ローラ48から搬送ローラ54にトナー6を効率的に移動させるため、現像ローラ48と搬送ローラ54との間に第1の電界を、第1の電界形成手段110としての現像ローラ用の第1の電源および搬送ローラ用の第2の電源により形成する。
本発明において使用される現像剤はトナーとキャリアを主成分とする2成分現像剤であり、好ましくはさらに第3の成分としてトナーに対して逆の極性に帯電される荷電粒子(インプラント粒子)を含むものである。キャリアの表面にトナーが付着してできる汚れ(スペント)が発生しても、当該スペント部に当該荷電粒子が付着し、キャリアの寿命を延ばすことができる。
(負帯電性トナー−正帯電性荷電粒子)
ポリエステル−SrTiO3
スチレン−メタクリレート樹脂−SrTiO3
ポリエステル−CaTiO3
スチレン−メタクリレート樹脂−CaTiO3
(正帯電性トナーバインダー樹脂−負帯電性荷電粒子)
スチレンアクリル樹脂−シリカ
ポリアミノアクリル酸エステル−ポリフッ化アクリルビーズ
ポリアミノアクリル酸エステル−PTFEビーズ
スチレンアクリル樹脂−ポリフッ化アクリルビーズ
スチレンアクリル樹脂−PTFEビーズ
湿式造粒法により作成された体積平均粒径6.5μmのトナー粒子100重量部に対し、第1の疎水性シリカ0.2重量部と第2の疎水性シリカ0.5重量部と疎水性酸化チタン0.5重量部と逆極性粒子として個数平均粒径350nmのチタン酸ストロンチウム2重量部をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて外添処理し、負帯電性トナーを得た。バインダー樹脂はスチレン−アクリル樹脂であった。
第2の疎水性シリカは、個数平均一次粒径20nmのシリカ(#90:日本アエロジル社製)をHMDSにより表面処理したものである)。
疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである)。
湿式造粒法により作成された体積平均粒径5μmのトナー粒子100重量部に対し、第1の疎水性シリカ0.3重量部と第2の疎水性シリカ0.75重量部と疎水性酸化チタン0.75重量部と逆極性粒子として個数平均粒径350nmのチタン酸ストロンチウム3重量部をヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて外添処理し、負帯電性トナーを得た。バインダー樹脂はスチレン−アクリル樹脂であった。
磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル樹脂コートがなされてなるコート型キャリアで、平均粒径約25μmのキャリアを用いた。
トナーAまたはトナーBとキャリアを混合して現像剤を得た。現像剤中のトナー濃度は(トナー重量)/(現像剤重量)で8wt%であった。
メチルエチルケトンにフッ素原子含有ポリマー(ポリフッ素化メタクリル酸エステル)を溶解し、得られた溶液にカーボンブラックを分散させて、塗液を得た。この塗液をディッピング法により、現像ローラに用いるアルミ管に塗布し、乾燥させ、厚み10μmの塗膜を形成した。現像ローラの抵抗は、三菱化学製ハイレスターを用いて測定したところ、5×103Ωであった。現像ローラ表面の帯電極性は、図10のように前記キャリア4を載せた回転するスリーブ60に、スリーブ60より周速度が遅くスリーブ60と同方向に回転する現像ローラ48を接触させ一周した後、表面電位を、プローブ181を有する表面電位計180を用いて測定し検出する。本現像ローラの表面電位は−5Vであり、本現像ローラ表面はキャリアに対して負帯電性であることがわかった。なお、以下に示す現像ローラの抵抗、表面電位および厚みの測定方法は、現像ローラA1における方法と同様である。
カーボンブラックの添加量を減量したこと以外、現像ローラA1と同様の方法により、現像ローラA2を製造した。本現像ローラの抵抗は5×105Ω、表面電位は−10Vであり、本現像ローラ表面はキャリアに対して負帯電性であることがわかった。
カーボンブラックの添加量をさらに減量したこと以外、現像ローラA1と同様の方法により、現像ローラA3を製造した。本現像ローラの抵抗は5×108Ω、表面電位は−25Vであり、本現像ローラ表面はキャリアに対して負帯電性であることがわかった。
磁石を内包したこと以外、それぞれ現像ローラA1〜A3と同様の方法により、現像ローラA4〜A6を製造した。磁石は磁束密度500mTであって、搬送ローラ54内の現像ローラ48との対向部磁極とは逆の磁極性を有するものであり、図7に示すように、搬送ローラ54との対向部に固定配置されている。
アルミ素管をそのまま現像ローラB1として用いた。本現像ローラの抵抗は0Ω
カーボンブラックの添加量をA1よりも増量したこと以外、現像ローラA1と同様の方法により、現像ローラB2を製造した。本現像ローラの抵抗は5×102Ω、表面電位は0Vであり、摩擦による電荷の授受は殆ど無かった。
塗液にカーボンブラックを添加しなかったこと以外、現像ローラA1と同様の方法により、現像ローラB3を製造した。本現像ローラの抵抗は5×109Ωの、表面電位は−40Vであり、本現像ローラ表面はキャリアに対して負帯電性であることがわかった。
現像ローラA1のローラ表面にアルマイト処理を施した。本現像ローラの抵抗は5×1013Ω、表面電位は0Vであり、摩擦による電荷の授受は殆ど無かった。
フッ素原子含有ポリマーの代わりにポリアミド系樹脂を用い、カーボンブラックの添加量を変更して、現像ローラA1と同様の方法により、現像ローラB5を製造した。本現像ローラの抵抗は5×105Ω、表面電位は+20Vであり、本現像ローラ表面はキャリアに対して正帯電性であることがわかった。
磁石を内包したこと以外、それぞれ現像ローラB2〜B3と同様の方法により、現像ローラB6〜B7を製造した。磁石は磁束密度500mTであって、搬送ローラ54内の現像ローラ48との対向部磁極とは逆の磁極性を有するものであり、図7に示すように、搬送ローラ54との対向部に固定配置されている。
トナーAまたはトナーBを用いた現像剤および表1または表2に記載の現像ローラを、図1に示す形態の画像形成装置に搭載した。この画像形成装置を用いて、出力用紙面積中の印字部比率5%でのサンプル画像を以下の条件にて20万枚プリントした。
1万枚目のプリント画像を画像メモリーおよび画像濃度について評価した。100枚目のプリント時における現像ローラ上のトナー搬送量を測定した。
ベタ部の後にハーフトーンの続く画像パターンを出力し、ハーフトーン中のメモリー発生部と周辺部とのマクベス社製濃度計測定による透過濃度測定結果の差ΔTDと目視により判断し、評価した。
◎;画像メモリー発生無し(ΔTD=0);
○;画像メモリーは目視で殆ど検出できず、実用上問題なし(0<ΔTD≦0.05);
×;画像メモリーが目視で検出され、実用上問題のあるレベル(ΔTD>0.05)。
画像濃度は、マクベス社濃度計を使用して測定した。
○;TD≧1.1;
△;1.1>TD≧1;
×;TD<1。
目標画像濃度、画像品質を得る為に必要な現像ローラ上のトナー搬送量は4g/m2である
現像ローラは表3に記載の現像ローラを用いたこと、および現像条件を以下の通りに設定したこと以外、実験例1と同様の方法により、評価を行った。
Claims (3)
- トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
トナーとキャリアを含み、トナーとキャリアの相互の摩擦接触によってトナーが第1の極性に帯電されると共にキャリアが第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤;
該現像剤を収容する現像槽の開口部に配置された第1の搬送部材;
第1の領域を介して該第1の搬送部材に対向し、第2の領域を介して静電潜像担持体に対向する第2の搬送部材;
第1の搬送部材と第2の搬送部材との間に第1の電界を形成して、第1の搬送部材が保持している現像剤中のトナーを第2の搬送部材に移動させる第1の電界形成手段;
第2の搬送部材と静電潜像担持体との間に第2の電界を形成して、第2の搬送部材が保持しているトナーを静電潜像担持体の静電潜像に移動させて静電潜像を可視像化する第2の電界形成手段を備えており、
第1の搬送部材と第2の搬送部材との間に形成される第1の電界が少なくとも交流電界を含み、
第2の搬送部材が、キャリアとの摩擦接触によって、前記トナーの帯電極性と同極性に帯電される表面を有し、かつ体積抵抗値1×103〜1×109(Ω)を有することを特徴とする現像装置。 - 第2の搬送部材内における第1の搬送部材との対向部において、第1の搬送部材内における第2の搬送部材との対向部に配置された磁極とは異なる磁極を有する磁石が配置された請求項1に記載の現像装置。
- 請求項1または2に記載の現像装置を含む画像形成装置。
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