JP5578398B2

JP5578398B2 - トナー担持体、現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP5578398B2
Application number: JP2009132832A
Authority: JP
Inventors: 康之山下; 景子尾阪; 良一北嶋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: US20100303509A1; JP2010281859A; US8396399B2

Description

本発明は、トナー担持体、トナー担持体を備えた現像装置及び、現像装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、電子写真プロセスによる現像装置が用いられている。このような現像装置のうち、静電潜像の形成された感光体に対して、現像剤（トナー）を搬送するトナー担持体を接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されている。非接触方式の例としては、パウダーラウンド法・ジャンピング法、電界カーテンを利用した方法等が知られている。

前記ジャンピング現像方式（感光体とトナー担持体との間でトナー粒子をジャンピングさせる方式）は、トナー粒子とトナー担持体との付着力以上の印加電圧が必要となる。
また電界カーテン法は、内部に一定の間隔で並べられた複数の電極を有するトナー担持体の前記電極に交番電界を印加して、該トナー担持体表面に生じる交番不平等電界によって形成される電界カーテンにより、予め帯電させたトナーをホッピングさせ、静電潜像にトナー粒子を供給するものであり、トナー担持体表面でトナー粒子がホッピングするため、トナー粒子とトナー担持体表面との付着力が略零になり、現像のためにトナー粒子をから剥離する力が不要であるため、低電圧で十分にトナーを潜像担持体側に搬送することが可能なものである。
特許文献１に開示される前記電界カーテン方式の現像装置は、複数の電極の上に絶縁性材料などからなる表面保護層が被覆された現像剤担持搬送体を用いているので、トナーの電荷が電極にリークし、トナーの電荷が失われてホッピング不良を引き起こすことがない。
しかし、この現像装置は、予めトナー粒子を摩擦帯電させるものであり、ホッピングに伴ってするトナー粒子が現像剤担持搬送体と摺擦し帯電するものではない。

特許文献２、３には、トナー粒子を予め摩擦帯電させずに、トナー担持体の表面上に供給し、トナー粒子を交番電界によりホッピングさせてトナー粒子を帯電させるために、現像剤担持搬送体表面をトナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促す材料で形成することが開示されている。

特開平３−２１９６７号公報特開２００７−３１０３５５号公報特開２００７−１３３３８８号公報

しかし、前記トナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促す材料で表面層を形成しても、トナー粒子と表面層との帯電が強くなりすぎると、トナー粒子と表面層とに強い静電的な付着力が生じ、この力は担持体内部の電極からの電界をうけてトナーがホッピングしようとする力をも上回るため、トナーは担持体表面に張り付き続け、トナーホッピングは生じなくなってしまい、トナー粒子が充分ポッピングしなければトナー粒子を帯電させることができず、トナークラウドも形成されないため、異常画像が生じる。
また、初期ではトナークラウドが形成され、正常な画像を出力できても、ローラの磨耗による担持体内部の電極からの電界の変化、ローラの表面状態（粗さ等）変化によるトナーが担持体上へ移動する量が変化することによるトナー帯電量の変化や、担持体のトナーとのタック性（担持体の対トナーとの付着力）の変化等、トナー担持体への付着力とホッピングとのバランスが崩れ易く、トナー粒子がトナー担持体に張り付き、担持体内部の電極からの電界をうけても充分ホッピングせず、出力画像濃度が薄くなる等、通紙後は正常な画像を出力することが非常に困難である。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナー粒子を正規帯電極性側に帯電させ、かつトナー粒子を充分ホッピングさせて、長期間トナーのクラウドを安定的に形成し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給して静電潜像を現像化可能である現像装置、現像装置に搭載されるトナー担持体、現像装置を搭載する画像形成装置の提供することである。

上記課題は本発明の（１）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置であって、前記トナー担持体の前記表面層が下記一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする現像装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」、
（２）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有し、電極と導電性支持体との間に、電界が周期的に反転するように電圧が印加されたときに、トナーホッピング用（トナークラウド用）の電界を生じさせるトナー担持体であって、表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とするトナー担持体。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」、
（３）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置を搭載する画像形成装置であって、前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」、
（４）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置を搭載する画像形成装置であって、前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」、
（５）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有し、電極と導電性支持体との間に、電界が周期的に反転するように電圧が印加されたときに、ワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する電界を生じさせる、ワックス成分を含むトナー用トナー担持体であって、前記表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする、ワックス成分を含むトナー用トナー担持体。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」、
（６）「導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する、ワックス成分を含むトナー用現像装置であって、
前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする、ワックス成分を含むトナー用現像装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）」により解決される。

以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明により導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と前記複数の電極を覆う表面層とを有し、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成するトナー担持体の表面層が下記一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有することで、長期間トナーのクラウドを安定的に形成可能で、異常画像が防止される。
これにより感光体表面の静電潜像にトナーを供給して静電潜像を長期間、現像化可能である現像装置、現像装置に搭載されるトナー担持体、現像装置を搭載する画像形成装置の提供が可能となる。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）、

本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。現像装置のトナーのクラウド状態を説明する模式図である。トナー担持体の構成を示す図である。他のトナー担持体の構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施形態の画像形成装置の概略構成を示す図である。図１において、（１）は矢印（Ａ）方向に回転するドラム状の感光体、（２）は感光体（１）の表面を一様に帯電する帯電ローラ、（３）は画像情報に対応するレーザー光等を感光体（１）の表面に照射する露光装置、（４）は感光体（１）の表面に形成された静電潜像にトナーを供給する現像装置である。（５）は感光体（１）の表面に現像装置（３）で形成されたトナー像を転写用紙等の転写材（Ｐ）上に転写する転写ローラ、（６）は転写材（Ｐ）にトナー像を転写した後に感光体（１）の表面に残存するトナーを感光体（１）の表面から除去するクリーニング装置である。（７）は、転写材（Ｐ）上に転写された未定着トナー像を加熱、加圧して転写材（Ｐ）上に定着させる定着装置である。

この画像形成装置によって転写材（Ｐ）上にトナー画像を形成する方法について説明する。矢印（Ａ）方向に回転する感光体（１）の表面を、帯電ローラ（２）によって所定の電圧を印加して一様に帯電させる。このように一様に帯電された感光体（１）の表面に所望の画像情報に対応するレーザー光を露光装置（３）から照射して感光体（１）の表面に静電潜像を形成する。続いてこのようにして形成された静電潜像に対して、現像装置（４）からトナーを供給して静電的に付着させて静電潜像をトナー像化させる。このようにして形成されたトナー像は、転写ローラ（５）によって感光体（１）の表面と転写材（Ｐ）を圧接させて矢印（Ｂ）方向に転写材（Ｐ）を搬送させながらバイアス電圧を印加して感光体（１）の表面から転写材（Ｐ）の表面に転写される。その後転写材（Ｐ）上に転写されたトナー像は、定着装置（７）の加熱ローラ（７ａ）及び加圧ローラ（７ｂ）によって加熱加圧されて転写材（Ｐ）上に定着される。このようにして転写材Ｐ上にトナー像を転写した感光体（１）は、感光体（１）の表面に残存するトナーをクリーニング装置（６）で除去して感光体（１）の表面をクリーニングし、再び、帯電ローラ（２）によって一様に帯電される。以後、前述のように、露光装置（３）によって静電潜像が形成され、現像装置（４）で静電潜像がトナー像化され、転写ローラ（５）で転写材（Ｐ）上にトナー像が転写され、クリーニング装置（６）で感光体（１）の表面がクリーニングされる動作が繰り返される。

本発明においては、感光体（１）の表面に形成された静電潜像をトナーでトナー像化する現像装置（４）に特徴を有する。本実施形態における現像装置（４）は、図１に示すように、トナー（Ｔ）を収納する容器（８）内に、トナーを感光体（１）に開口部（８ａ）から供給するトナー担持体（９）が回転可能に取り付けられ、図示しない駆動手段によって矢印（Ｃ）方向に回転されるようになっている。そして、循環パドル（１０）によってトナー（Ｔ）を攪拌しながら循環させてトナー（Ｔ）を帯電させると共にトナー（Ｔ）をトナー担持体（９）の表面に供給する。このようにしてトナー（Ｔ）が供給されたトナー担持体（９）は、その表面にトナー（Ｔ）を静電力によって保持しながら汲み上げ、トナー担持体（９）と所定間隔を有して容器（８）に取り付けられたブレード状のトナー規制部材（１１）によって汲み上げるトナー量が規制されている。トナー担持体（９）は、後述するように、開口部（８ａ）で交番電界が印加されてトナー（Ｔ）のクラウドが形成される。その結果、このクラウドからトナー（Ｔ）が静電気的に感光体（１）の表面の静電潜像に供給されてトナー像が形成されるようになっている。なお、図１の符号（１２）は、補給トナーを供給するトナー供給口である。

トナー担持体（９）について説明する。
トナー担持体（９）は図２に示すように、下層から導電性支持体、絶縁層、電極パターン、表面層の順に積層構造となっている。

図３はトナー担持体（９）を説明する図である。
トナー担持体（９）は、図３（ａ）、（ｂ）（なお、図３（ａ）は図３（ｂ）の上面図におけるＡ−Ａ’における断面図である。）に示すように、第１の電極と第２の電極とを有し、一方の電極の機能を導電性支持体（９１Ａ）に担わせ、導電性支持体（９１Ａ）をＡ相、絶縁層（９５）上に形成された複数の線状の電極（９１Ｂｂ）を有する電極パターン（９１Ｂ）をＢ相とし、導電性支持体（９１Ａ）と電極（９１Ｂｂ）との間の電位差によりトナー粒子をホッピングさせトナークラウドを形成するものである。
なお、電極パターン（９１Ｂ）の形成は、円筒状に成形された支持体（９１Ａ）の周面に蒸着での銅薄膜が形成されたものからフォトレジスト法によって所望の形状に加工することにより可能である、形成方法について特に限定はなく、フォトレジスト法を用いたパターニング以外に、例えばインクジェット装置等を用いた描画により形成しても構わない。導電性支持体（９１Ａ）としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性の優れた材料からなる支持体を用いることができる。また、導電性支持体（９１Ａ）の大きさについて特に限定はなく、発明の実施者が適宜選択したものを用いればよい。また、電極（９１Ｂｂ）の幅（ｄ）、及び電極（９１Ｂｂ）間の間隔（Ｄ）についても特に限定はなく、発明の実施者が適宜定めればよい。

トナークラウドの形成は、電極パターン（９１Ｂｂ）の幅（ｄ）、間隔（Ｄ）及び交番電圧等によって影響される。良好なクラウドを形成するには、電極パターン（９１Ｂｂ）の電極の幅（ｄ）、間隔（Ｄ）をそれぞれ４０μｍ〜２５０μｍの幅、８５μｍ〜５００μｍの間隔とすれば良い。また、交番電圧としては、周波数１００Ｈｚ〜５ＫＨｚ、１００Ｖ〜３ＫＶが好適である。
電極（９１Ｂｂ）を構成する材料は、高い導電性を有する材料であれば使用することができるが、ペースト状であると電極パターンを描画することによりこれを達成でき好ましい。

なお、本実施形態におけるトナー担持体（９）においては、交番電圧電源として単相の交番電圧を使用するようにしているが、周期の異なる複数相の交番電圧電源も使用することが可能である。担持体に設けられた２つの電極に周期的に正負の方向が入れ替わるように電圧を印加することにより、担持体表面の電界が周期的に逆方向へと入れ替わる、時間的に変化する電界により、トナー粒子が、感光体（１）の表面とトナー担持体（９）の表面層（９８）との間でホッピングしてトナーのクラウドを形成し、このクラウドのトナー（Ｔ）が感光体（１）の表面に形成された静電潜像に向かって静電気的に吸引、付着してトナー像を形成できる。

（導電性支持体）
導電性支持体として、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｕなどの金属、もしくはそれらの合金の他、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ガラス等の絶縁性基体上にＡｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属あるいはＩｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂等の導電材料の薄膜を形成したもの、樹脂中にカーボンブラック、グラファイト、アルミニウム，銅，ニッケル等の金属粉、導電性ガラス粉などを均一に分散させ、樹脂に導電性を付与した樹脂基体、導電処理をした紙等から形成された円筒状の支持体、が使用できる。
絶縁層としてはポリエステル、ポリイミド、ナイロン、フッ素系樹脂、ポリアセタール、フェノール、ポリスチレン等の合成樹脂を用いることができる。

（絶縁層）
絶縁層は、表面層構成材料と異なる材料を用いることが好ましい。同じ材料を用いた場合、浸漬塗工、スプレー塗工方法による表面層形成時に表面層塗工液に含まれる溶媒により絶縁層が侵されてしまうことがある。これにより、絶縁層と表面層間の電極の構成が乱れてしまい、電極間距離が変化し、トナーへの電界の強さが弱まることで、トナーホッピングが生じなくなったり、電極が絶縁層内に埋まり導電性支持体に接触し短絡することでトナーをホッピングさせる機能を失うおそれがある。とくにポリカーボネート等、樹脂膜形成時に架橋反応を起こさない材料については、表面層形成時に絶縁層が大きく侵されることがある。
絶縁層を構成する樹脂としては、表面層塗工液に含まれる溶媒に溶解しないものであれば、どのようなものでも使用することができる。
有機溶剤に対して耐溶解性の高い樹脂としては、ポリビニルアルコール、カゼイン、ポリアクリル酸ナトリウム等の水溶性樹脂、共重合ナイロン、メトキシメチル化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、エポキシ樹脂等、三次元網目構造を形成する硬化型樹脂などが挙げられる。
中でも特にアルキッド-メラミン樹脂を良好に用いることができる。
絶縁層の形成には適当な溶媒を用いて、慣用される塗工法によって形成することができる。

絶縁層膜厚は材料にもよるが１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
１μｍ以下では電極とトナー間に電荷リークが生じないよう絶縁するのが困難であるため１μｍ以上とするのが好ましい。１００μｍより厚くては内部電極からの電界が弱くなり、トナーが表面層から遊離してホッピング可能である静電気力を生じることが困難であり、５０μｍ以下がさらに好ましい。

（表面層）
トナー粒子を安定して負帯電させるためには、トナー粒子を摺擦するトナー担持体表面をアミノ基含有材料で構成するのが通常であるが、本発明において、発明者は長期間トナーのクラウドを安定的に形成可能とするトナー担持体表面層構成材料を鋭意探索した結果、アミノ基を含まない一般式（１）で表される構造単位を有する重合化合物を表面層に含有させ、摩擦帯電能とトナーホッピングとを両立させ、長期間トナーのクラウドを安定的に形成可能であり、耐摩耗性をも向上させることができる。
表面層は最表層に上記一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物が含まれていれば、複数の層を成していてもよい。

一般式（１）中においてＲ¹、Ｒ²は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ¹とＲ²で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ³、Ｒ⁴は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。またａ、ｂは１または２の正数であり、各々ベンゼン環に置換しているＲ³、Ｒ⁴の個数を表し、ａ＝２のときＲ³は同一でも異なっていてもよく、ｂ＝２のときＲ⁴は同一でも異なっていてもよい。ここで、前記のアルキル基、アリール基は置換機を有していてもかまわない。

一般式（１）に含まれる構造の具体例を示すが、本発明に用いることのできる材料はこれらに限定されるものではない。

重合化合物の分子量は３００００〜６００００であることが溶媒への溶解時の扱いやすさから好ましい。

表面層にはポリカーボネート樹脂に添加剤としてレベリング剤が含有されていても良い。
レベリング剤としては、公知の材料を用いることができるが、微量で高い平滑性を付与することができるシリコーンオイル系のレベリング剤がとくに好ましい。シリコーンオイルの例としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、高級脂肪酸含有シリコーンオイル等が挙げられる。
表面層にはそのほか、可塑剤、酸化防止剤、などの添加剤を適量添加することもできる。
表面層の形成にはテトラヒドロフラン等のポリカーボネート樹脂を可溶な１種類以上の溶媒を用いて、浸漬塗工法、スプレー塗工法等の慣用される塗工法によって形成することができる。

本発明では、表面層塗工時に表面層塗工液に含まれる溶媒が絶縁層を溶解してはならないため、絶縁層と表面層とは異なる樹脂を用いることが好ましい。
本発明では、絶縁層材料と表面層材料の組み合わせとして絶縁層にアルキッド-メラミン、表面層にポリカーボネートを用いると、絶縁層を溶解することなく、トナー粒子を良好にホッピングさせ、かつ充分帯電させることができ好ましい。

表面層の膜厚はトナー担持体の表面にトナーの電界カーテンを形成でき、また、電極（９１ｂ）のトナー担持体表面への露出を防ぐことができればいずれでもかまわないが、０．５μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。
０．５μｍ以下では電極とトナー間に電荷リークが生じないよう絶縁するのが困難であるため０．５μｍ以上とするのが好ましい。
５０μｍ以上では内部電極からの電界が弱くなる為、トナーが表面層から遊離してホッピング可能である静電気力を生じることが困難であるため５０μｍ以下とするのが好ましい。
さらに、５〜５０μｍであるとトナーホッピングはより安定的に行われる。

以上のように本発明は、上記のように、図３に示す上下電極方式のトナー担持体の表面層に、一般式（１）で表される重合化合物を含有させることにより、長期間トナーのクラウドを安定的に形成可能という特に優れた効果を奏するものであるが、図４に示す櫛歯電極方式のトナー担持体に適用することも可能である。

櫛歯電極方式について説明する。
トナー担持体（９）は、図４（ａ）、（ｂ）（なお、図４（ａ）は図４（ｂ）の上面図におけるＡ−Ａ’における断面図である。）に示すように、線状の複数の電極（９０Ａａ）を有する第１の電極パターン（９０Ａ）と線状の複数電極（９０Ｂｂ）を有する第２の電極パターン（９０Ｂ）とが、電極（９０Ａａ）と電極（９０Ｂｂ）とが交互にトナー担持体の軸方向に平行に形成され、この電極パターン（９０Ａ）、（９０Ｂ）上にこれらの電極（９０Ａａ）、（９０Ｂｂ）を被覆して保護するための表面層（９８）が形成されている。
支持体（９３）としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ナイロン、フッ素系樹脂、ポリアセタール、フェノール、ポリスチレン等の合成樹脂から形成された円筒状の絶縁性支持体、あるいは、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、チタン、ステンレスなどを切削、研摩などの金属加工をした円筒状の金属の導電性支持体に前記合成樹脂を被覆したものを使用することができる。

本発明にて用いられるトナーとしては、粉砕法、もしくは重合法にて形成されたトナーをもちいることができる。
フルカラー複写機、フルカラープリンターにおいては、その画像の光沢性及び混色性が必要なことから、トナーはより低溶融粘度であることが必要であり、シャープメルト性のポリエステル系のトナーバインダが用いられている。このようなトナーでは、ホットオフセットの発生が起こりやすいことから、従来からフルカラー用の機器では、定着部材にシリコーンオイルなどを塗布することが行われている。
しかしながら、定着部材にシリコーンオイルを塗布するためには、オイルタンク、オイル塗布装置が必要であり、装置が複雑、大型となる。また、定着部材の劣化をも引き起こし、一定期間毎のメンテナンスが必要とされる。さらに、コピー用紙、ＯＨＰ（オーバーヘッドプロジェクター）用フィルム等にオイルが付着することが不可避であり、とりわけＯＨＰにおいては付着オイルによる色調の悪化の問題があり、定着部材にオイル塗布することなくトナーの融着を防ぐため、ワックスを含有することが好ましい。

含有するワックス成分としては、カルナウバワックス、ライスワックス及びエステルワックスの少なくとも一つを含有することが好ましい。
カルナウバワックスはカルナウバヤシの葉から得られる天然のワックスである。
ライスワックスは米糠から抽出される米糠油を精製する際に、脱ろうまたはウィンタリング工程で製出される粗ろうを精製して得られる天然ワックスである。エステルワックスは単官能直鎖脂肪酸と単官能直鎖アルコールからエステル反応で合成される。
これらのワックス成分は単独または併用して使用される。ワックス成分の添加量は０．５〜２０重量部、さらに好ましくは２〜１０重量部である。
本発明では、カルナウバワックス、ライスワックス、合成エステルワックスの他のワックス成分も使用可能である。例えば、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス等のようなポリオレフィンワックスなどである。
これらワックス成分を含んだ既知のトナーを用いることができる。

ワックス成分は画像形成装置により出力された画像に適度な光沢感を持たせて好感を持たせる画像とするために必要とされる。ワックス成分をトナーに含有させない場合は同様の効果を持たせる手段としてはトナー定着プロセス後に出力用紙にワックス塗布を行う方法があるが、用紙へ水性ペンの記入がやや困難となることや、製造コストの上昇といった弊害があるためトナーへワックス成分を含有させるのが好ましい。

絶縁層用塗工液
アルキッド樹脂（ベッコライトＭ６４０１−５０（大日本インキ化学工業社製））１１０重量部、メラミン樹脂(スーパーベッカミンＧ−８２１−６０（大日本インキ化学工業社製）)６０重量部をメチルエチルケトン１１０重量部に溶解し、絶縁層用塗工液を作製した。

表面層用塗工液
テトラヒドロフラン７０重量部とシクロヘキサノン２０重量部の混合溶媒に、ポリカーボネート（構造単位Ｍ−１５からなる分子量５００００の重合化合物：パンライト TS−２０５０帝人化成製）を１０重量部、シリコーンオイル（ＫＦ−５０（信越化学工業社製））０．００２重量部を溶解し、表面層用塗工液を作製した。

トナー担持体
直径３０ｍｍ、長さ２３０ｍｍの円柱状のＡｌ製導電性支持体上に前記の絶縁層用塗工液にて浸漬塗工を行い膜厚２０μｍの絶縁層を形成した。これを絶縁層形成済みの支持体（９１Ａ）とした。絶縁層形成済みの支持体（９１Ａ）上にそれぞれ蒸着によって導電性金属箔膜である０．８μｍ厚みの銅箔膜を形成した。さらに、これらの銅箔膜上に５μｍ厚みのレジスト膜を塗布した。銅膜及びレジスト膜に覆われた絶縁層形成済みの支持体（９１Ａ）に幅ｄ＝１００μｍ、長さＬ＝２００ｍｍ、間隔Ｄ＝２００μｍで離間させた格子状のパターンをレーザー描画機で露光して、Ｎａ_２ＣＯ_３水溶液中で現像した後、ＦｅＣｌ_３水溶液に浸漬させてエッチングを行い、前記電極パターンと同一形状の電極パターン（９１Ｂ）を有する電極（９１Ｂｂ）を形成した。
次に、このようにして所定の電極パターン（９１Ｂ）を有する電極を形成した絶縁層形成済みの支持体（９１Ａ）の電極パターン（９１Ｂ）の片側端部をマスキングし、これらの電極を覆う最大膜厚１０μｍの表面層（９８）を表面層形成塗工液にて浸漬塗工を行うことにより形成した。表面層（９８）は絶縁層形成済みの支持体（９１Ａ）の端部で電極が露出した状態で塗布した。このようにして作製したトナー担持体（９）を現像装置（４）に組み込んだ。

電極への電圧印加条件
現像装置（４）の開口部に取り付けた端子と導電性支持体に−４００Ｖと０Ｖのそれぞれをピークに持つ各瞬間における平均電位が−２００Ｖの交流バイアスを５ＫＨｚの周波数で交流電源から印加した。
ワックス成分を含まないトナーとしてimagio Neo C320に搭載されるBK色トナー（ワックス非含有粉砕トナー）を現像装置（４）に供給して使用した。
これらの現像装置およびトナーをimagio Neo C320の黒ステーションに組み込んで画像出力を行った。

トナー担持体上のトナーホッピング状況を、トナー担持体上でホッピングを繰り返しているトナー粒子をブロアでトナー粒子を吹き飛ばし、トナー担持体上にトナー粒子が残留しない状態をトナーホッピング活性度１００％として測定した。
トナー担持体上のトナーがホッピングした割合が25%以下の場合をランク１、25%以上50%以上の場合をランク２、50%以上75%以上の場合をランク３、75%以上をランク４とした。
異常画像の発生の有無を、白地部分のトナー濃度を標本と見比べ、許容できない地肌汚れが生じるかにより確認した。

実施例１の表面層用塗工液のポリカーボネート（構造単位M-15からなる分子量50000の重合化合物）に代えてポリカーボネート（構造単位M-1からなる分子量37500の重合化合物：パンライト C-140帝人化成製）を用いる他は同様のトナー担持体を得た。
このトナー担持体を実施例１と同様に評価した。

実施例１で使用したimagio Neo C320用トナーに代えて、ワックス成分を含むimagio MP C5000用トナー（エステル伸長重合法により製造されたワックス含有トナー）を用いる他は、実施例１と同様にして評価した。

実施例２で使用したimagio Neo C320用トナーに代えて、ワックス成分を含むimagio MP C5000用トナーを用いる他は、実施例１と同様にして評価した。

［比較例１］
実施例１の表面層形成塗工液に代えて、前記絶縁層用塗工液を用いる他は同様のトナー担持体を得た。
このトナー担持体を実施例１と同様に評価した。

［比較例２］
実施例１の表面層形成塗工液に代えて、次の比較例２用表面層形成塗工液をスプレー塗工しトナー担持体を得た。
このトナー担持体を実施例１と同様に評価した。
比較例２用表面層形成塗工液：シリコーン樹脂（RSR213（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）

［比較例３］
実施例１表面層形成塗工液に代えて、次の比較例３用表面層形成塗工液を用いる他は同様のトナー担持体を得た。
このトナー担持体を実施例１と同様に評価した。
比較例３用表面層形成塗工液：ポリエステル樹脂（バイロン20SS（東洋紡社製））８９重量部、メラミン樹脂(サイメル325（三井サイテック社製）)１４３重量部をメチルエチルケトン２３８重量部に溶解し、比較例３用表面層形成塗工液を作製した。

［比較例４］
比較例１で使用したimagio Neo C320用トナーに代えて、ワックス成分を含むimagio MP C5000用トナーを用いる他は、実施例１と同様にして評価した。

［比較例５］
比較例２で使用したimagio Neo C320用トナーに代えて、ワックス成分を含むimagio MP C5000用トナーを用いる他は、実施例１と同様にして評価した。

［比較例６］
比較例３で使用したimagio Neo C320用トナーに代えて、ワックス成分を含むimagio MP C5000用トナーを用いる他は、実施例１と同様にして評価した。

［比較例７］
実施例１の絶縁層形成塗工液に代えて、前記表面層用塗工液を用いる他は同様のトナー担持体を得た。
このトナー担持体を実施例１と同様に評価した。

各実施例及び比較例の測定結果及び観察結果を表１に示す。
実施例１〜４ではトナーのホッピングに異常がおきることがなく、トナーのホッピングに異常が起きた場合においても、わずかにホッピングの程度が弱いといったことであった。そのため出力画像に問題が生じることはなかった。一方、比較例ではトナーホッピングに異常が生じ、出力画像にも異常が生じた。
なお、比較例７では、表面層塗工液を用いて表面層を浸漬塗工にて塗工槽内へ塗工中、電極層が絶縁層から剥離して表面層塗工液中に遊離する現象が見られた。塗工槽から引き上げたトナー担持体は電極層が崩壊していた。実施例１と同様にトナー担持体上にてトナーがホッピングする様子を確認したが、トナーはホッピングしなかった。

１感光体
２帯電ローラ
３露光装置
４現像装置
５転写ローラ
６クリーニング装置
７定着装置
７ａ加熱ローラ
７ｂ加圧ローラ
８容器
８ａ開口部
９トナー担持体
１０循環パドル
１１トナー規制部材
Ａ回転方向
Ｂ搬送方向
Ｃ回転方向
Ｄ間隔
Ｔトナー
ｄ幅
９０Ａ電極パターン
９０Ａａ電極
９０Ｂ電極パターン
９０Ｂｂ電極
９１Ａ導電性支持体
９１Ｂ電極
９１Ｂｂ電極
９３支持体
９５絶縁層
９８表面層

Claims

導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置であって、前記トナー担持体の前記表面層が下記一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする現像装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）
導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有し、電極と導電性支持体との間に、電界が周期的に反転するように電圧が印加されたときに、トナーホッピング用（トナークラウド用）の電界を生じさせるトナー担持体であって、表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とするトナー担持体。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）
導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置を搭載する画像形成装置であって、前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）
導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する現像装置を搭載する画像形成装置であって、前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする画像形成装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）
導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有し、電極と導電性支持体との間に、電界が周期的に反転するように電圧が印加されたときに、ワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する電界を生じさせる、ワックス成分を含むトナー用トナー担持体であって、前記表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする、ワックス成分を含むトナー用トナー担持体。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）
導電性支持体と、導電性支持体上に形成された絶縁層と、絶縁層上に一定の間隔で並べられた複数の電極と、前記絶縁層と前記複数の電極を覆う表面層とを有するトナー担持体、及び、複数の電極と導電性支持体間の電界が周期的に反転するように電極と導電性支持体に電圧を印加する電圧印加手段を備え、電極間の電界によりトナー担持体上のワックス成分を含むトナーをホッピングさせてトナーのクラウドを形成する、ワックス成分を含むトナー用現像装置であって、
前記トナー担持体の表面層が一般式（１）で示される構造単位を含む重合化合物を含有し、前記絶縁層がアルキッド−メラミン樹脂を含有することを特徴とする、ワックス成分を含むトナー用現像装置。

（一般式（１）において、Ｒ^１、Ｒ^２は水素原子、アルキル基、アリール基、Ｒ^１とＲ^２で形成する炭素数５〜８の環状炭化水素残基を表し、Ｒ^３、Ｒ^４は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基を表す。また、ａ、ｂは１又は２の整数を表す。）