JP5755032B2 - 現像ローラ、電子写真現像装置及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
接触現像方式では、現像剤であるトナーが摩擦により電荷を帯びると考えられている。電荷を帯びたトナーは現像ローラ上から感光体上の静電潜像に現像されることによりトナー像を形成し、このトナー像が複写紙上に転写定着されることにより画像形成が行なわれる。
また、近年の電子写真画像形成装置のプロセススピードの高速化に伴って、トナーの消費量が増加し、必要な電荷をトナーに与えるため現像ローラを高速で回転しトナーと周擦させて摩擦帯電をおこなうプロセスが増加しており、今後もさらに高速化が進むと考えられる。しかし、印字率が少ない場合は現像ローラ上のトナーは帯電量が過剰となり、静電潜像以外にトナーが移行してしまう、いわゆるかぶりと呼ばれる画質低下を引き起こす場合がある。
また、過剰に帯電したトナーはローラ表面に静電的に強く付着し、現像ローラ上に留まったままストレスを受け続け融着を引き起こし、印字枚数増加に伴いかぶりを促進する原因となる。
更に、本発明によれば、感光ドラムと、該感光ドラムに接触して配置されている現像ローラとを備えている電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、上記の現像ローラである電子写真画像形成装置が提供される。
また、本発明によれば、高品位の画像を安定して形成することができる電子写真現像装置および電子写真画像形成装置を得ることができる。
本発明の現像ローラは、軸芯体と特定の材料を含有する表面層により構成されるものである。図1に、導電性材料で形成される軸芯体2の外周面上に弾性層3を有し、さらにその外周面上に表面層4を積層したものを示す。
表面層は、下記化学式(1)で表される化合物、および下記化学式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる、少なくとも1つのアセン化合物と電子導電性フィラーとを含有する。
表面層に含まれる電子導電性フィラーとしては、カーボンブラック、天然グラファイトおよび人造グラファイトの如き導電性としたグラファイトや、導電性を持たせた金属酸化物や、ニッケル、銅、銀およびゲルマニウムの如き金属を用いることもできる。なかでも、ベンゼン環を2次元平面に敷き詰めた縮合芳香族環シート状の構造をもつカーボンブラックやグラファイトが好ましく用いられる。これはアセン化合物がカーボンブラックやグラファイトの縮合芳香族環構造の影響でアセン分子の配向性をより一層強め、それによって導電性を引き出しているものと推察される。
また、表面層4にはローラ表面の粗さ制御のために微粒子を添加してもよい。粗さ制御用微粒子としては、体積平均粒径が8〜30μmであることが好ましい。また、樹脂層に添加する粒子添加量が、樹脂層の樹脂固形分100.0質量部に対し、1.0〜50.0質量部であることが好ましい。
本発明に用いる軸芯体について説明する。
軸芯体2は、本図では円柱状であるが、前記軸芯体は中空円筒状であってもよい。 現像ローラ1は、一般的に、電気的なバイアスを印加又は接地されて使用される。そこで、軸芯体2は、支持部材であると共に、導電材として少なくとも表面が導電性であるものが用いられる。
本発明において弾性層3は必須の構成ではないが、現像ローラとして機能を付加する場合には好適に用いられる。ゴム又は樹脂による高分子化合物を主成分として、導電性材料や添加剤などを含有したもので構成されている。原料主成分のゴムや樹脂としては、表面層を構成するゴムや樹脂として例示したものが挙げられる。
弾性層の厚みは0.5mm 〜4mm程度であることが現像ローラとして好ましく用いられる。
弾性層3には、導電性を付与するために導電性付与剤が含有されることが好ましい。導電性付与剤としては、種々のものを用いることが出来るが、とくにカーボンブラックを好ましく用いることができる。カーボンブラックの弾性層中の含有量は、導電性弾性層を形成する基体ゴム100.0質量部に対して、0.5〜50.0質量部であることが、現像ローラとしての導電性を好ましい範囲にすることができるため好ましい。また、弾性層3には所望の機械特性を損なわない範囲で可塑剤や充填剤を添加してもよい。
感光ドラム11の表面が帯電装置12により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報が画像露光装置(不図示)から露光光13として、帯電された感光ドラム11の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に本発明の現像ローラを現像ローラ1とする現像装置14から一成分トナーが層状に供給され、感光ドラム11表面上にトナー像が形成され、静電潜像が可視画像化される。このトナー像は感光ドラム11の回転に伴って、画像転写装置16と対向する場所に来たときにその回転と同期して供給されてきた紙等の転写材25に転写される。
トナーの体積平均粒子径は、以下の測定方法により測定した測定値を採用することができる。コールターマルチサイザーII(コールター社製)に、個数分布及び体積分布を出力するインターフェース(日科機製)とパーソナルコンピューターを接続する。電解液としては、一級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製してもよいが、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製)等を使用してもよい。電解液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を1ml加え、更に測定試料を10mg加える。測定試料を懸濁した電解液を、超音波分散器で約1〜3分間分散処理する。超音波処理された電解液を測定サンプルとして、100μmのアパーチャーを採用するコールターマルチサイザーにより、1.59μmから64.00μmの範囲で16チャンネルの体積粒度分布を測定し、測定された50%D径を体積平均粒子径とする。
平均円形度は、トナーの球形度を簡便に定量的に表現する指標として、フロー式粒子像測定装置FPIA−2000型(東亜医用電子社製)を用いて測定を行い、下式(1)及び(2)より求めた値を採用することができる。
円相当径=(粒子投影面積/π)1/2x2・・・(1)
円形度=粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長/粒子投影像の周囲長・・・(2)
軸芯体2として、SUS304製の直径6mmの芯金にプライマ−(商品名:DY35−051;東レダウコーニングシリコーン社製)を塗布、焼付けしたものを用意した。
ついで、軸芯体2を金型に配置し、表3に記載の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
<樹脂バインダーC−1の作製>
表4に記載のバインダー構成成分にMEKを400mL加えたものを別途攪拌モータで30分攪拌し、バインダー混合溶液を作成した。
以下バインダーC−2〜C−4についてもC−1と同様にして、表5〜表7に記載のバインダー構成成分を用いて、バインダー混合溶液を作製した。
表10に記載の材料を秤量後、アセン化合物B−3と電子導電剤D−1を混合溶媒E−1に加え攪拌モータで30分攪拌をおこなった。
実施例1で使用したバインダー樹脂、電子導電剤、イオン導電材、アセン化合物、混合溶媒を表8に示す内容に変更した以外は実施例1と同様にして現像ローラを得た。
尚、実施例で使用したイオン導電材は、トリメチルテトラデシルアンモニウムクロリド(東京化成工業社製)で得られ、アセン化合物は、B−1(東京化成工業社製)、B−2,8(特開2009−120570)、B−4,5,6(シグマアルドリッチ社製)、B−7(特開2008−13552)、B−9(東京化成工業社製)で得ることができる。
上記実施例及び比較例で得られた現像ローラについて下記の評価を行った。評価結果を表13に示す。なお、評価に用いたレーザープリンタ(商品名:HPColourLaserJetCP3525dn
プリンター;日本ヒューレット・パッカード株式会社製)は、A4用紙縦出力用のプリンターである。記録メディアの出力スピードは標準30ppmである。また、現像ローラのトナー量規制ブレードへの当接圧力及び進入量は、現像ローラ上のトナー担持量が0.40mg/cm2となるようにした。
使用したトナーの母体は、ワックス、荷電制御剤、色素、スチレン、ブチルアクリレート及びエステルモノマーを含む重合性単量体系を水系媒体中で懸濁重合して得られた重合粒子である。前記粒子にシリカ微粒子及び酸化チタン微粒子を外添したものが重合トナーとして得られ、その重合トナーのガラス転移温度は63℃、体積平均粒子径は約6μmである。
現像ローラを先のCP3525dn用カートリッジに組み込み、さらにカートリッジをCP3525dn本体に組み込み、23℃、55%RHの環境下に24時間以上放置した。同じ環境下において、従来よりも過酷な印字条件を作り出すために、まずはベタ白画像の3000枚連続印字をおこなった。その後、もう一枚のベタ白画像を通常の1/3のスピードで出力し、出力途中で装置を止めた。装置本体からカートリッジを取り出し感光ドラムの表面に市販のセロハンテープ(CT18:ニチバン製)でシワのないように貼り付けた後、はがして白紙上に貼り付けた。さらに、別のセロファンテープで、感光ドラムに貼り付けずにそのまま白紙上に貼り付けた。白紙上のセロハンテープの上からフォトボルト反射濃度計(商品名:TC−6DS/A;東京電色社製)で反射濃度を測定し、ベタ白印字途中のものと印字に関係のないものとの差を初期カブリ(%)とし、トナー帯電量に起因する画像弊害を表11に記載の基準で評価した。
現像ローラを先のCP3525dn用カートリッジに組み込み、さらにカートリッジをCP3525dn本体に組み込み、15℃、10%RHの環境下に24時間以上放置した。同じ環境下において、従来よりも過酷な印字条件を作り出すために、まずはベタ白画像の3000枚連続印字をおこなった。その後、もう一枚のベタ白画像を通常の1/3のスピードで出力し、出力途中で装置を止めた。装置本体からカートリッジを取り出し感光ドラムの表面に市販のセロハンテープ(CT18:ニチバン製)でシワのないように貼り付けた後、はがして白紙上に貼り付けた。さらに、別のセロファンテープで、感光ドラムに貼り付けずにそのまま白紙上に貼り付けた。白紙上のセロハンテープの上からフォトボルト反射濃度計(商品名:TC−6DS/A;東京電色社製)で反射濃度を測定し、ベタ白印字途中のものと印字に関係のないものとの差を初期カブリ(%)とし、トナー帯電量に起因する画像弊害を表11と同様のA〜Dの基準で評価した。
次いで、初期かぶり評価をおこなったカートリッジを再び本体に組み込んだ。同じ環境下において、5%印字画像を2枚印字ごとに10秒停止し、これを繰り返すことにより10000枚出力した。次いで、通常の1/3のスピードでベタ白画像を出力し、初期かぶり評価と同様にして、反射濃度を測定し、ベタ白印字途中のものと印字に関係のないものとの差を耐久カブリ(%)とし、トナー融着に起因する画像弊害を表12に記載の基準で評価した。
2 軸芯体
3 弾性層
4 表面層
5 非磁性一成分トナー(現像剤)
6 現像容器
7 トナー供給ローラ
8 現像ブレード
10a乃至d 画像形成ユニット
11 感光ドラム(画像形成体)
12 帯電装置(帯電ローラ)
13 露光光
14 現像装置
15 クリーニング装置
16 画像転写装置(転写ローラ)
17 転写搬送ベルト
18 駆動ローラ
19 テンションローラ
20 従動ローラ
21 吸着ローラ
22 供給ローラ
23 剥離装置
24 定着装置
25 転写材
26 バイアス電源(画像転写装置(転写ローラ)16用)
27 バイアス電源(吸着ローラ21用)
Claims (5)
- 軸芯体と、表面層とを有する現像ローラであって、
該表面層が、下記化学式(1)で表される化合物、および下記化学式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも一方の化合物と電子導電性フィラーとを含有していることを特徴とする現像ローラ:
- 前記表面層に含まれる化学式(1)〜(2)から選ばれる1つまたは2つ以上の化合物の合計質量が電子導電性フィラーの2質量%乃至20質量%の範囲にある請求項1に記載の現像ローラ。
- 前記電子導電性フィラーが、カーボンブラックである請求項1または2に記載の現像ローラ。
- 現像ローラ、トナー規制ブレード、および、トナー供給部材が一体化されており、かつ、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている電子写真現像装置において、該現像ローラが請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真現像装置。
- 感光ドラムと、該感光ドラムに接触して配置されている現像ローラとを備えている電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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