JPH08305076A - 現像装置及びそれに用いる非磁性1成分現像剤 - Google Patents

現像装置及びそれに用いる非磁性1成分現像剤

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JPH08305076A
JPH08305076A JP4018696A JP4018696A JPH08305076A JP H08305076 A JPH08305076 A JP H08305076A JP 4018696 A JP4018696 A JP 4018696A JP 4018696 A JP4018696 A JP 4018696A JP H08305076 A JPH08305076 A JP H08305076A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラ51やそのまわりの部材へのトナ
ーの融着を低減し、低温定着を可能にする。地肌かぶり
を極めて小さくする。鮮明な高品位の画質を得る。 【解決手段】 現像槽50の下方部で現像剤層厚規制部
材52付近の壁面が多角形ローラ53に向かって延設さ
れており、その壁面の先端部に上記掻きとり板54が配
されている。多角形ローラ53は、上記掻きとり板54
の先端部にほぼ接触して配置されると共に、多角形ロー
ラ53と現像ローラ51との間の領域におけるトナーの
圧力が所望の圧力、すなわち、現像ローラ51表面に一
定の厚みでトナーを付着させる圧力になるように配置さ
れている。また上記トナーは比誘電率εが2.0≦ε<
2.9、且つ誘電体損tanδが4.52×10-3≦t
anδ≦8.57×10-3の非磁性1成分トナーであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子写真
方式を採用した小型の複写機、光プリンタ、及びファッ
クス等に用いられ、非磁性1成分現像剤を用いて静電潜
像を現像する現像剤担持体と静電潜像担持体とが接触し
た現像装置、及びその現像装置に用いるのに好適な非磁
性1成分現像剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プリンタ装置としては、いわゆる電子写
真方式の光プリンタ装置が知られている。光プリンタ装
置は、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像し
て可視像化し、転写部材に可視像化された像を転写する
装置である。上記静電潜像は、コンピュータから入力さ
れた情報に基づいて変調されたレーザビームによって感
光体を露光走査することにより、上記感光体上に形成さ
れる。また、上記トナーは現像装置により予め帯電され
ている。
【0003】上記光プリンタ装置のようなレーザプリン
タにおける現像方式は、2成分現像方式と1成分現像方
式とに大別できる。2成分現像方式は、非磁性トナー及
びキャリアを主体とする2成分現像剤を用いる方式であ
る。一方、1成分現像方式は、非磁性トナーあるいは磁
性トナーのみからなる1成分現像剤を用いる方式であ
る。
【0004】一般に、2成分現像方式は1成分現像方式
と比較して次のような不利な点がある。即ち、 トナーとキャリアとの混合比をコントロールするため
のトナー濃度センサが必要である。それゆえ、部品点数
が多くなり大型になる。
【0005】現像剤に寿命があるために、トナーの追
加だけでなく、定期的に現像剤の交換作業が必要であ
る。つまりユーザフレンドリーでない。
【0006】トナーとキャリアとを混合する攪拌機構
が必要であり、現像器が大型になりやすい。つまり、部
品点数が多くなり大型になる。
【0007】という問題点がある。
【0008】また、1成分現像方式において磁性トナー
を用いる、いわゆる、磁性1成分現像方式では、以下の
不利な点が挙げられる。即ち、 帯電部材が現像ローラあるいはブレードであり、キャ
リアを帯電部材として用いる場合に比較して帯電の安定
性に欠け、帯電能力も低い。それゆえ、画質が悪くな
る。
【0009】磁気ブラシを均一に形成するための現像
装置の精度が必要であるため、小型向きでない。
【0010】非磁性トナーを用いる場合と比較して、
転写性、定着性、及び対環境特性が劣ると共に、感光体
へのダメージが大きい。
【0011】という問題点がある。
【0012】以上の問題点を総合的に判断し、且つ装置
の小型化等を考えると、現像装置は、1成分現像方式に
おいて非磁性トナーを用いる、いわゆる、非磁性1成分
現像方式が非常に有効であり、近年、いくつかの上記非
磁性1成分現像方式が実用化されている。
【0013】近年実用化された非磁性1成分現像方式に
おいて、ほとんどの画像形成装置は、トナーを担持した
現像ローラと感光体上の静電潜像とが接触している構成
となっている。また、現像装置においては現像剤層厚規
制部材が現像ローラに圧接され、現像剤供給部材(例え
ば、トナー供給ローラ)が現像ローラに接触して配置さ
れる構成となっている。
【0014】図5に非磁性1成分現像方式を用いた一般
的な小型レーザプリンタの全体構成を示す。上記レーザ
プリンタは、給紙部101、画像形成装置102、レー
ザ走査部103、及び定着装置104を有している。給
紙部101はプリンタ内部にある画像形成装置102に
用紙105を搬送する。画像形成装置102は、レーザ
走査部103にそって形成される静電潜像に応じたトナ
ー像を搬送された用紙105上に転写する。定着装置1
04はさらに送り込まれた用紙105上にトナーを定着
させる。その後、用紙搬送ローラ106・107により
用紙105はプリンタ外部に排出される。即ち、用紙1
05は図中の太線で示される矢印A’の経路を辿る。
【0015】即ち、給紙部101に装着された用紙10
5は、プリント命令を受け、給紙ローラ112、用紙分
離摩擦板113、加圧バネ114の作用により、一枚ず
つ給紙され、プリンタ内部に給送される。送り込まれた
用紙105が用紙検知アクチュエータ115を倒すと、
用紙検知光学センサ116はその情報に基づいた電気信
号を出力し、画像印刷の開始を指示する。用紙検知アク
チュエータ115の動作により起動された制御回路11
7は、画像信号をレーザ走査部103のレーザダイオー
ド発光ユニット131に送り、発光ダイオードの点灯/
非点灯を制御する。
【0016】走査ミラー132は、走査ミラーモータ1
33により高速かつ定速に回転する。即ち、図5におい
て、レーザ光134は後述の感光体121の軸方向に走
査することになる。レーザダイオード発光ユニット13
1から照射されたレーザ光134は、反射ミラー135
・136・137を介して、画像形成装置102におけ
る感光体121に照射される。このとき、レーザ光13
4は、上記制御回路117からの点灯/非点灯の情報を
基に、感光体121上に選択的に露光する。
【0017】従って、上記レーザ光134により、予め
帯電部材123により帯電された感光体表面電荷を選択
的に放電させ、感光体121上に静電潜像が形成され
る。一方、現像に供されるトナーは現像装置124にお
ける現像ユニット150に蓄積されている。現像ユニッ
ト150内で適度な攪拌により電荷付与されたトナーは
現像ローラ151表面に付着する。そして、現像ローラ
151に与えられた現像バイアス電圧及び感光体表面電
位の作り出す電界の作用により、静電潜像に応じたトナ
ー像が感光体121上に形成される。
【0018】従って、前記給紙部101より画像形成装
置102に搬送された用紙105は、感光体121と転
写ローラ122とに挟まれ送られる。そして、転写ロー
ラ122に印加された転写電圧の与える電界の作用によ
り、感光体121上のトナーは電気的に吸引され用紙1
05に転写される。このとき、感光体121上のトナー
は転写ローラ122により用紙105に転写されると共
に、未転写トナーはクリーニングユニット126により
回収される。
【0019】その後、用紙105は定着装置104に搬
送される。そこで、加圧ローラ141及び百数十度に保
たれたヒートローラ142により適度な温度と加圧力と
が与えられる。そして、トナーは溶解し用紙105に定
着され安定した画像となる。用紙105は用紙搬送ロー
ラ106・107により搬送され機外に排出される。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
磁性1成分現像方式によれば、比較的容易にトナーを帯
電させることが可能であるが、現像剤層厚規制部材やト
ナー供給ローラ等の、現像ローラと接触した部分にトナ
ーが融着しやすくなっている。この融着の発生をなくす
ために、トナーの主材料として、ガラス転移点Tgの高
いスチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体やゲ
ル成分の多いポリエステル樹脂が使用されている。これ
により、トナーに高い圧力がかかったり、摩擦による温
度上昇があっても融着が発生しにくくなる。
【0021】ところが、上記トナーを用いるためには、
定着温度を比較的高めに設定する必要がある。つまり、
エネルギー必要量から考えると、近年の節電力型の装置
には適さないという問題を有している。
【0022】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、非磁性1成分現像剤を用
い、現像剤担持体と静電潜像担持体とが接触する現像方
法において、現像剤の現像剤担持体又は現像剤層厚規制
部材への融着が極めて少なく、且つ低温定着を可能とす
る現像装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る現
像装置は、上記の課題を解決するために、非磁性1成分
現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材
により供給された上記現像剤を担持して搬送する現像剤
担持体と、該現像剤担持体に圧接されて設けられた現像
剤層厚規制部材とを有する現像装置において、上記現像
剤供給部材と現像剤担持体とは、該現像剤供給部材と現
像剤担持体との間の領域における上記非磁性1成分現像
剤の圧力が、現像剤担持体表面に一定の厚みで非磁性1
成分現像剤を付着させる圧力になるような間隔で配置さ
れると共に、上記現像剤は比誘電率εが2.0≦ε<
2.9、且つ誘電体損tanδが4.52×10-3≦t
anδ≦8.57×10-3であることを特徴としてい
る。
【0024】上記の構成によれば、現像剤供給部材付近
の非磁性1成分現像剤(以下、トナーと略称する)は、
現像剤供給部材により現像剤供給部材と現像剤担持体と
の間の領域に搬送される。ここで、現像剤供給部材と現
像剤担持体とが、上記領域でのトナー圧が現像剤担持体
表面に一定の厚みでトナーを付着させる圧力になるよう
な間隔で配置されているので、現像剤担持体表面に一定
の厚みのトナーが塗布される。そして、一定の厚みに塗
布されたトナーは、現像剤層厚規制部材により、さらに
薄いトナー層厚に規制され均一なトナー層厚となる。ま
た、現像剤供給部材と現像剤担持体とが上記間隔で配置
されている、即ち、現像剤供給部材と現像剤担持体とが
非接触に配置されているので、現像剤供給部材及び現像
剤担持体へのトナー融着を抑えることができる。
【0025】また、トナーとしては比誘電率εが2.0
≦ε<2.9、且つ誘電体損tanδが4.52×10
-3≦tanδ≦8.57×10-3であるトナーを使用す
る。比誘電率εが2.9以上で、且つ誘電体損tanδ
が8.57×10-3より大きい場合、トナーの電荷減衰
が生じる。従って、帯電電荷の分布にばらつきが生じ、
逆極性に帯電するトナーが生じ、非画像部へのトナー付
着、いわゆる地肌かぶりが多くなる。また、上記の場
合、トナーの帯電電荷分布が広がるだけでなく帯電電荷
量の絶対値が低下するため、現像剤担持体上に薄いトナ
ー層が均一に形成されにくくなる。その結果、静電潜像
担持体上にトナーが不均一に現像され、印字画像の画像
濃度が低下する。
【0026】一方、比誘電率εが2.0より小さく、且
つ誘電体損tanδが4.52×10-3より小さい場
合、トナーの電荷が放出され難く、トナーに電荷が蓄積
される。その結果、静電潜像担持体上の画像部へのトナ
ー付着量が低下し、画像濃度が低下する。また、トナー
に電荷がさらに蓄積されると、現像剤担持体上のトナー
層表面電位が高くなる。その結果、静電潜像担持体の非
画像部にトナーが現像され、印字画像の非画像部がトナ
ーで汚染される。
【0027】従って、比誘電率ε及び誘電体損tanδ
が上記範囲のトナーを用いることにより、地肌かぶりが
極めて少なく、且つ鮮明な高品位の画質を得ることがで
きる。
【0028】請求項2の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項1の構成において、上記
現像剤層厚規制部材は、剛体を有する金属で形成されて
おり、上記現像剤担持体と現像剤層厚規制部材との圧接
力が15〜45g/cmであることを特徴としている。
【0029】上記の構成によれば、現像剤担持体と現像
剤層厚規制部材とが、圧接力15〜45g/cmで圧接
されている。圧接力が15g/cmより小さいときには
現像剤層厚規制部材のトナーに対する規制能力がなくな
るので、トナーが現像剤担持体の下流側に吹き出してし
まう。逆に、圧接力が45g/cmより大きいときに
は、トナーが現像剤担持体に融着しやすくなる。
【0030】これにより、圧接力が上記範囲の場合に
は、現像剤層厚規制部材及び現像剤担持体へのトナー融
着を起こすことなく、必要量のトナーを現像剤担持体に
付着させることができる。また、現像剤層厚規制部材
が、例えばSUS(Stainless Steel )材、Al材、あ
るいはそれらに類似した合金等により形成されているの
で、容易に上記範囲の圧接力を得ることができる。
【0031】請求項3の発明に係る現像装置は、上記の
課題を解決するために、請求項1または2の構成に加え
て、上記現像剤担持体の移動方向に対して現像剤層厚規
制部材の上流側近傍の現像槽の壁面を現像剤供給部材に
向かって延設したその先端部に、上記現像剤の移動を抑
制する抑制部材を有し、上記現像剤供給部材は、上記抑
制部材の先端部にほぼ接触して配置された多角柱であ
り、回転により上記領域に現像剤を供給することを特徴
としている。
【0032】上記の構成によれば、現像剤供給部材は多
角柱であるので、その角でトナーを掻きとることによっ
て効率よくトナーを上記領域に搬送することができる。
また、抑制部材の先端部が現像剤供給部材にほぼ接触し
ているので、現像剤供給部材に付着したトナーは抑制部
材により掻きとられ、現像剤供給部材と現像剤担持体と
の間の領域に押し戻される。一方、現像剤供給部材の回
転により、上記領域には次々と新たなトナーが送りこま
れるので、この領域におけるトナーの圧力を上げること
ができる。これにより、請求項1または2の構成による
効果に加えて、効率よく現像剤担持体にトナーを付着さ
せることができる。
【0033】請求項4の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、上記の課題を解決するために、請求項1、2、また
は3に記載の現像装置に用いる非磁性1成分現像剤であ
って、組成の主成分がスチレン・(メタ)アクリル酸エ
ステル共重合体であり、該スチレン・(メタ)アクリル
酸エステル共重合体のアクリル成分量が5%以上25%
未満であることを特徴としている。
【0034】上記の構成によれば、スチレン・(メタ)
アクリル酸エステル共重合体のアクリル成分量を5%以
上25%未満とすることにより、比誘電率εが2.0≦
ε<2.9、且つ誘電体損tanδが4.52×10-3
≦tanδ≦8.57×10-3であるトナーを容易に得
ることができる。
【0035】従って、このトナーを現像装置に利用する
ことにより、地肌かぶりが極めて少なく、且つ鮮明な高
品位の画質を得ることができる。また、特にトナーへの
帯電能力が弱い現像装置を用いた場合に非常に有効であ
る。即ち、従来では現像剤担持体と現像剤供給部材との
接触部分で、トナーにストレスがかかったり、摩擦によ
って温度上昇が生じたりしてトナーの融着が生じたが、
本願では現像剤担持体及び現像剤供給部材へのトナーの
融着を抑えることができる。
【0036】請求項5の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、上記の課題を解決するために、請求項1、2、また
は3に記載の現像装置に用いる非磁性1成分現像剤であ
って、組成の主成分がスチレン・(メタ)アクリル酸エ
ステル共重合体であり、上記組成中にはカーボンが1%
以上10%未満含有されていることを特徴としている。
【0037】上記の構成によれば、カーボンの含有量を
1%以上10%未満とすることにより、比誘電率εが
2.0≦ε<2.9、且つ誘電体損tanδが4.52
×10-3≦tanδ≦8.57×10-3であるトナーを
容易に得ることができる。これにより、請求項4に記載
の構成による効果と同様の効果を得ることができる。
【0038】請求項6の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、上記の課題を解決するために、請求項4または5の
構成において、比誘電率εが2.03≦ε≦2.87、
且つ誘電体損tanδが5.45×10-3≦tanδ≦
8.01×10-3であることを特徴としている。
【0039】上記の構成によれば、比誘電率ε及び誘電
体損tanδが上記範囲のトナーを上記現像装置に用い
ることにより、非画像部へのトナー付着及び画像濃度の
低下を確実に回避することができる。したがって、地肌
かぶりが極めて少なく、且つ鮮明な高品位の画質を確実
に得ることができる。また、現像剤担持体及び現像剤供
給部材へのトナーの融着も確実に抑えることができる。
【0040】請求項7の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、上記の課題を解決するために、請求項4または5の
構成において、比誘電率εが2.10≦ε≦2.50、
且つ誘電体損tanδが6.00×10-3≦tanδ≦
6.80×10-3であることを特徴としている。
【0041】上記の構成によれば、比誘電率ε及び誘電
体損tanδが上記範囲のトナーを上記現像装置に用い
ることにより、非画像部へのトナー付着及び画像濃度の
低下をさらに確実に回避することができる。したがっ
て、地肌かぶりが極めて少なく、且つ鮮明な高品位の画
質をさらに確実に得ることができる。また、現像剤担持
体及び現像剤供給部材へのトナーの融着もさらに確実に
抑えることができる。
【0042】請求項8の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、上記の課題を解決するために、請求項4、5、6、
または7の構成において、帯電性が負帯電性であること
を特徴としている。
【0043】上記の構成によれば、トナーの帯電性が負
であるために、一般的な複写機等に利用しやすいという
効果がある。
【0044】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。本実施形態の現像装置を有する画像形成装置は、図
2に示すように、現像装置24の他に、感光体21、転
写ローラ22、帯電装置23、及びクリーニングユニッ
ト26を備えている。クリーニングユニット26、帯電
装置23、及び現像装置24は、感光体21の回転方向
(矢印E方向)の上流側から順に、感光体21の外周面
上に接触して配置されている。転写ローラ22は搬送さ
れた用紙を挟持するように、感光体21と対向する位置
に配される。
【0045】感光体21は帯電装置23により所定の電
位に帯電され、図示されていない光学系から照射される
レーザ光により露光される。その結果、感光体21上に
は静電潜像が形成される。その後、現像装置24により
可視像化されたトナー像は、転写ローラ22により用紙
に転写される。さらに、用紙は図示されていない定着装
置に搬送され、そこでトナー像は定着されプリントが完
了する。転写の際に、用紙に転写されずに感光体21上
に残ったトナーは、クリーニングユニット26により回
収される。
【0046】上記現像装置24は、図1及び図2に示す
ように、内部にトナー(非磁性1成分現像剤)を有する
現像槽50を備えている。現像槽50内部には、矢印D
方向に回転し、トナーを攪拌しながら後述の多角形ロー
ラ53にトナーを搬送するアジテータ55が備えられて
いる。
【0047】現像槽50の下方部にできる開口部を塞ぐ
ように現像ローラ51(現像剤担持体)が設けられてい
る。このとき、現像ローラ51は感光体21に接して配
される。また、現像ローラ51は矢印B方向に回転し、
現像槽50内のトナーを感光体21と当接する現像領域
に搬送する。現像領域より上流側には現像剤層厚規制部
材52が配されている。上記現像剤層厚規制部材52は
現像ローラ51の軸方向全域にわたって現像ローラ51
に押圧されており、現像ローラ51上に均一な厚みのト
ナー層を作成する。
【0048】上記現像ローラ51の回転方向に対して現
像剤層厚規制部材52の上流側には、トナーの移動を抑
制する掻きとり板54(抑制部材)が配されている。詳
しくは、現像槽50の下方部で現像剤層厚規制部材52
付近の壁面が多角形ローラ53(現像剤供給部材)に向
かって延設されており、その壁面の先端部に上記掻きと
り板54が配されている。多角形ローラ53は、上記掻
きとり板54の先端部にほぼ接触して配置されると共
に、多角形ローラ53と現像ローラ51との間の領域に
おけるトナーの圧力が所望の圧力、すなわち、現像ロー
ラ51表面に一定の厚みでトナーを付着させる圧力にな
るように配置される。多角形ローラ53は6角柱であ
り、図中矢印C方向に回転することにより、現像ローラ
51にトナーを搬送する。また、上記壁面には複数個の
穴56が設けられており、現像剤層厚規制部材52によ
り規制されて現像ローラ51の上流側に押し戻されたト
ナーが、上記穴56を通ってアジテータ55の方向に戻
されるようになっている。
【0049】上記の構成によれば、トナーはアジテータ
55により攪拌され、多角形ローラ53に移動する。多
角形ローラ53に搬送されたトナーは、多角形ローラ5
3の回転により、掻きとり板54と現像ローラ51と多
角形ローラ53との間の領域に搬送される。このとき、
多角形ローラ53は6角形であるので、その角でトナー
を掻きとることにより、効率よくトナーを上記領域に送
ることができる。
【0050】その後、掻きとり板54の先端部が多角形
ローラ53にほぼ接触しているので、多角形ローラ53
に付着したトナーは掻きとり板54により掻きとられ、
上記領域に押し戻される。一方、多角形ローラ53の回
転により上記領域には次々と新たなトナーが送り込まれ
るので、この領域におけるトナーの圧力が上がる。ここ
で、多角形ローラ53が上記領域でのトナー圧を所望の
圧力にする間隔で配置されているので、現像ローラ51
に一定の厚みのトナーが塗布される。
【0051】そして、一定の厚みに塗布されたトナーは
現像剤層厚規制部材52により、さらに薄いトナー層厚
に規制され均一なトナー層厚が確保できる。このとき、
現像剤層厚規制部材52により規制されて現像ローラ5
1の上流側に押し戻されたトナーは、上記壁面に設けら
れた穴56を通りアジテータ55の方向に戻される。
【0052】これにより、現像ローラ51と多角形ロー
ラ53とを接触させなくとも、現像ローラ51にトナー
を付着させることができる。この結果、従来では現像ロ
ーラとトナー供給ローラとの接触部分で、トナーにスト
レスがかかったり、摩擦によって温度上昇が生じたりし
てトナーの融着が生じたが、本願では現像ローラ51及
び多角形ローラ53が非接触であるのでトナーの融着を
抑えることが可能となる。また、特に低温定着を可能と
したトナーを使用した場合にトナー融着を極めて少なく
することができる。
【0053】上記現像ローラ51はφ16mmであり、
矢印B方向に周速32.5mm/secで回転する。ま
た、現像ローラ51は、前記感光体21と0.3mmの
一定のニップ幅を持って圧接されている。現像ローラ5
1は感光体21とニップを持たせるために、ゴム弾性を
有する材料で構成されている。現像ローラ51の材料は
例えば、ウレタン系ゴム、シリコン系ゴム、NBR系ゴ
ム等の導電性弾性部材である。また、現像ローラ51の
硬度は、アスカーCで50〜90°が望ましい。さら
に、現像ローラ51は抵抗値が104 〜108 Ωのもの
が好ましく、106 〜107 Ωのものがさらに特性がよ
い。
【0054】現像剤層厚規制部材52は、剛性を有する
SUS(Stainless Steel )、Al、その他類似の合金
等で構成されている。また、現像剤層厚規制部材52
は、現像ローラ51の軸方向に対して単位長さあたり3
0g/cmの圧接力で現像ローラ51に押圧されてい
る。なお、現像剤層厚規制部材52の圧接力が小さすぎ
ると、現像剤層厚規制部材52のトナーに対する規制能
力がなくなり、トナーが現像剤層厚規制部材52から下
流側に吹き出す。逆に、現像剤層厚規制部材52の圧接
力が大きすぎると、トナーが現像ローラ51に融着しや
すくなる。従って、圧接力は15〜45g/cmの範囲
が望ましく、25〜35g/cmの範囲がさらに好まし
い。
【0055】これにより、現像ローラ51の単位長さ当
たりにかかる圧接力を15〜45g/cmと極力低くし
ているので、トナーの現像剤層厚規制部材52への融着
を低減させることができる。従って、従来では現像剤層
厚規制部材と現像ローラとの圧接力が高いことによるト
ナー融着が発生したが、本願では現像剤層厚規制部材5
2へのトナー融着を減らすことができると共に、現像ロ
ーラ51へのトナー融着をさらに低減させることができ
る。また、現像剤層厚規制部材52が、上記のような金
属で構成されているので、容易に上記範囲の圧接力を得
ることができる。
【0056】多角形ローラ53はφ12mmであり、矢
印C方向に周速40mm/secで回転する。なお、本
実施形態では角数を6角としているがこれに限られるこ
とはない。但し、多角形ローラは角数が多いほうがトナ
ーの搬送能力が低く、少ないほうが高いが、角数が少な
すぎると搬送量にムラが生じるため、角数は5角から8
角が望ましい。
【0057】次に、低温定着型非磁性1成分トナーにつ
いて説明する。従来の低温定着型トナーは、低分子量部
および高分子量部それぞれに分子量ピークを持った分子
量分布を有するスチレン・(メタ)アクリル酸エステル
共重合体(以下、樹脂と略称する)を使用している。そ
して、この樹脂の低分子量部と高分子量部とは、樹脂全
体に対し、低分子量部が70%以下、高分子量部が30
%以上の割合で配合されている。また、従来のトナー
は、低分子量部のアクリル成分が、樹脂の低分子量部全
体に対して60〜70%であり、高分子量部のアクリル
成分が、樹脂の高分子量部全体に対して30〜40%と
し、保存性の限界までアクリル成分を多くしている。ま
た、従来のトナーは、低分子量部の分子量をできるだけ
低く(3000〜5000)したり、高分子量部のピー
ク分子量を100万以下としている。これらの手法によ
り、従来のトナーは、低温での定着性を達成している。
【0058】しかしながら、このトナーを非磁性1成分
用に使用すると樹脂の分子量が低くアクリル成分が多い
ために、現像ローラや現像剤層厚規制部材にトナーが融
着しやすい。また、本実施形態の現像システムに上記従
来の低温定着型トナーを適用した場合、ある程度の枚数
の印字には耐えられる(耐刷性がある)ものの、トナー
に加わる圧力がこれまでの現像システムに比較して極め
て弱いので、摩擦帯電能力が低く地肌かぶりを発生しや
すい。
【0059】上記従来型トナーの問題点を解決するため
に、本実施形態では、樹脂全体の成分量(すなわち、ス
チレン成分とアクリル成分との総和を100%としたと
き)に対するアクリル成分の割合を25%未満にする。
また、低分子量部と高分子量部との総和に対する低分子
量部の割合を70〜85%程度とできるだけ高める。こ
れらにより、トナーの定着性が確保される。また、本実
施形態では、高分子量部のピーク分子量を100万以上
(好ましくは200万以上)とできるだけ高く設定する
ことによって、トナーの融着を抑制する。なお、樹脂の
分子量の測定にはGPC(ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー)を使用している。
【0060】ところで、トナー定着性とトナー融着性と
は一般的に相反する関係にある。すなわち、定着性の良
いトナーは融着性が悪く、融着性の優れたトナーは定着
性に劣るという関係がある。しかし、本実施形態では上
述のような手段を採用することにより、トナー定着性と
トナー融着性とのバランスがとられ、定着性と融着性と
が共に良好なトナーとなる。なお、本実施の形態では、
一般的な複写機等によく利用されている負帯電性のトナ
ーを用いている。
【0061】まず、上記現像装置を用い、スチレン・
(メタ)アクリル酸共重合体のアクリルの成分量を5〜
30%に変化させてトナーの評価を行った。なお、画像
濃度の良品レベルは1.2以上とし、1.4以上がさら
に良好であるとする。かぶりの良品レベルは1.0以下
とし、0.7以下がさらに良好であるとする。また、ト
ナーの定着性は定着温度を130℃としたときの定着性
を評価した。この結果を表1に示す。但し、このときの
トナーの樹脂組成は、重量組成比で、 トナー組成 スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体…89.0% ワックス(ハイマー330P三洋化成工業) …4.0% 電荷制御剤(ボントロンE−84オリエント化学工業) …1.5% カーボン(Black Pearls L CABOT) …5.0% 流動化剤 シリカ(R−972日本アエロジル) …0.5% である。
【0062】トナー化方法は次の通りである。まず、上
記の組成で原材料を混合する。混合にはヘンシェルミキ
サーを使用し、10分間混合する。次に、混合した原材
料をエクストルーダにて溶融混練し、2本ロールを通し
てシート状に冷却する。このシート状の混練物をハンマ
ーミルにて粗粉砕後、ジェットエアー粉砕式の粉砕機に
て上記混練物を粉砕する。その後、気流式分級機にて体
積平均粒子径を10μmに調整する。最後に、シリカを
ヘンシェルミキサーにて10分間外添混合する。
【0063】
【表1】
【0064】表1の各評価項目の測定方法は下記の通り
である。トナーの比誘電率及び誘電体損の値は以下の測
定によって得られる。即ち、トナーサンプルを200k
g/cm2 の圧力で板状に成形し、SE−70型固体電
極(安藤電気社製)にセットする。その後、2500A
型キャパシタンスブリッジ(ANDEEN-HAGERLING社製) に
てトナーのキャパシタンス及びコンダクタンスを測定す
る。また、比誘電率及び誘電体損の計算は下記の式によ
る。
【0065】
【数1】
【0066】画像濃度は、マクベス反射濃度計RD−9
14により、30mm四方の黒ベタ印字の反射濃度を測
定することにより評価した。なお、以下に述べる項目を
含めて、印字については、シャープ社製JX9600の
現像装置を本発明のものに改造したプリンタを使用し
た。
【0067】かぶりは、日本電色社製測色色差計によ
り、印字前後の非画線部の白色度の差を測定することに
より評価した。
【0068】定着性は、定着温度を130℃に設定し、
30mm/secの定着速度にて印字画像を定着させる
ことにより測定した。なお、定着機は、ローラ径20m
mのテフロンローラ(上ローラ)及びシリコンローラ
(下ローラ)からなる定着機を使用した。
【0069】高温オフセット及び低温オフセット(定着
ローラ表面温度が高温あるいは低温である場合に、トナ
ーが定着不良をおこす現象)は、ドットの印字率が10
〜100%の8段階のグレーパターンを印字後、上記定
着機にて定着させることにより測定した。高温オフセッ
トは、オフセットの発生温度が200℃以上を○印、1
80℃以上を△印、160℃以上を×印として評価し
た。低温オフセットは、オフセット発生温度が120℃
以下を○印、130℃以下を△印、150℃以下を×印
として評価した。
【0070】トナー融着性は、現像剤層厚規制部材への
トナーの融着の有無を目視にて断定した。
【0071】上記の結果より、樹脂中のアクリル成分量
が25%以上になると、現像ローラや現像剤層厚規制部
材へのトナー融着が多くなる。従って、樹脂中のアクリ
ル成分は5%以上25%未満が望ましい。また、好まし
くは5%以上22%以下が望ましい。また、アクリル成
分量が10%より少なくなると定着性が落ちてくるの
で、アクリル成分量は10%以上20%以下がより一層
好ましい。
【0072】この結果、比誘電率εは2.00≦ε<
2.90の範囲が望ましく、2.00≦ε≦2.78の
範囲がさらに好ましいことがわかる。また、比誘電率ε
が2.10≦ε≦2.50の範囲であればより一層好ま
しい。
【0073】一方、このとき誘電体損tanδは4.5
2×10-3≦tanδ<8.70×10-3の範囲が望ま
しく、4.52×10-3≦tanδ≦8.02×10-3
の範囲がさらに好ましいことがわかる。また、誘電体損
tanδが5.45×10-3≦tanδ≦6.80×1
-3の範囲であればより一層好ましい。
【0074】次に、上記現像装置を用い、トナー中のカ
ーボン含有量を1〜10%に変化させたときの画像濃度
及びかぶりの評価を行った。但し、このときのトナーの
樹脂組成は、 トナー組成 スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体(スチレン/ア クリル比率;85/15) …85.0〜94.0% ワックス(ハイマー330P三洋化成工業) …3.0% 電荷制御剤(ボントロンE−84オリエント化学工業) …1.5% カーボン(Black Pearls L CABOT) …1.0〜10.0% 流動化剤 シリカ(R−972日本アエロジル) …0.5% である。また、トナー化方法は上記と同様である。
【0075】この結果を表2に示す。なお、この評価は
2回行い、2回目の値を用いて図3のグラフを作成し
た。
【0076】
【表2】
【0077】上記の結果より、カーボン含有量が9%を
越えるとかぶりがやや増え、10%を越えるとかぶりの
増大がみられる。従って、カーボン含有量は1%以上1
0%未満の範囲が望ましい。また、好ましくは1%以上
9%以下の範囲が望ましい。また、カーボン含有量が2
%以下であると画像濃度が低下してくるので、カーボン
含有量が3%以上8%以下の範囲であればより一層好ま
しい。
【0078】この結果、比誘電率εはε<3.32の範
囲が望ましく、1.72≦ε≦3.12の範囲がさらに
好ましいことがわかる。また、比誘電率εが2.03≦
ε≦2.87の範囲であればより一層好ましい。
【0079】一方、このとき誘電体損tanδはtan
δ<9.05の範囲が望ましく、5.05×10-3≦t
anδ≦8.57×10-3の範囲がさらに好ましいこと
がわかる。また、誘電体損tanδが6.00×10-3
≦tanδ≦8.01×10-3であればより一層好まし
い。
【0080】以上の表1及び表2の結果より、比誘電率
ε及び誘電体損tanδを 比誘電率ε :2.0≦ε<2.9 誘電体損tanδ:4.52×10-3≦tanδ≦8.
57×10-3 の範囲に設定することによって、低温定着性が損なわれ
ない、融着性が少ない、且つ地肌かぶりの少ないトナー
を得ることができる。
【0081】また、さらに好ましい範囲としては、表
1、表2の結果より、 比誘電率ε :2.03≦ε≦2.87 誘電体損tanδ:5.45×10-3≦tanδ≦8.
01×10-3 である。また、より一層好ましい範囲としては、 比誘電率ε :2.10≦ε≦2.50 誘電体損tanδ:6.00×10-3≦tanδ≦6.
80×10-3 である。
【0082】次に、上記現像装置と本実施形態のトナー
とを用い、連続の印字過程におけるエージングによる画
像の安定性の評価を行った。この結果を表3及び図4に
示す。
【0083】
【表3】
【0084】これにより、本実施形態の現像装置では印
字枚数10000枚まで画像濃度が濃く、地肌かぶりの
ない安定した画像が得られることが確認できた。
【0085】次に、上記現像装置を用いて、従来のトナ
ー及び本実施形態のトナーの性能の比較評価を行った結
果を表4及び表5に示す。なお、ライフ性能は、印字エ
ージングテスト(印字率4%のパターン)を実施した場
合の結果である。また、保存性は50℃環境にて2日間
放置テストを行った場合のトナーの流動率の変化率を示
す。
【0086】
【表4】
【0087】
【表5】
【0088】表5の定着強度は、下記の測定方法に基づ
くものである。擦り残存率(%)の測定は次の通りであ
る。まず、ドットの印字率が10〜100%の範囲で8
段階のグレーパターンを印字し、表1の測定に用いた定
着機にて定着し、消しゴムにて5往復擦る。各印字率パ
ターンの擦り前後のマクベス反射濃度計による画像濃度
を測定し、下記の式 擦り残存率(%)=擦り後の濃度/擦り前の濃度×10
0(%) により擦り残存率(%)を算出した。
【0089】折り曲げ残存率(%)の測定は次の通りで
ある。まず、30mm四方の黒ベタ印字部を上記定着機
にて定着し、十字に折り曲げた後、十字の中心部を指圧
で3往復擦る。十字中心の擦り前後のマクベス反射濃度
計による画像濃度を測定し、下記の式 折り曲げ残存率(%)=擦り後の濃度/擦り前の濃度×
100(%) により折り曲げ残存率(%)を算出した。
【0090】これにより、従来では画像濃度及び地肌か
ぶりを共に良好にすることができなかったが、本願では
共に良好であることが確認された。また、特に、本実施
形態のトナーは地肌かぶりに対して有効であることがわ
かる。
【0091】また、表5の結果より、同じ定着温度での
擦り残存率は、比較例よりも本実施形態の方が少し低下
している。しかし、同じ定着温度での折り曲げ残存率
は、本実施形態の方が大きく向上している。したがっ
て、総合的に判断すると、実用特性としての定着性は向
上していると評価することができる。
【0092】また、比較例のトナーは融着性が高くやわ
らかいため、流動性を確保するための流動化剤(シリカ
等)がトナー中にめり込み、結果として流動性が悪くな
っているものと考えられる。
【0093】
【発明の効果】請求項1の発明に係る現像装置は、以上
のように、現像剤供給部材と現像剤担持体とは、該現像
剤供給部材と現像剤担持体との間の領域における上記非
磁性1成分現像剤の圧力が、現像剤担持体表面に一定の
厚みで非磁性1成分現像剤を付着させる圧力になるよう
な間隔で配置されると共に、上記現像剤は比誘電率εが
2.0≦ε<2.9、且つ誘電体損tanδが4.52
×10-3≦tanδ≦8.57×10-3である構成であ
る。
【0094】それゆえ、現像剤担持体と現像剤供給部材
とが上記間隔で配置されている、即ち現像剤担持体と現
像剤供給部材とが非接触で配置されているので、非磁性
1成分現像剤(以下、トナーと略称する)の現像剤担持
体及び現像剤供給部材への融着を抑えることができると
いう効果を奏する。また、比誘電率ε及び誘電体損ta
nδが上記範囲のトナーを用いることにより、地肌かぶ
りが極めて少なく、且つ鮮明な高品位の画質を得ること
ができるという効果を併せて奏する。
【0095】請求項2の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項1の構成において、現像剤層厚規制部材
は、剛体を有する金属で形成されており、現像剤担持体
と現像剤層厚規制部材との圧接力が15〜45g/cm
である構成である。
【0096】それゆえ、現像剤担持体に対する圧接力を
極力低くしているので、トナーの現像剤層厚規制部材へ
の融着を低減させることができるという効果を奏する。
また、これにより、必要量のトナーを現像剤担持体に付
着させることができるという効果を併せて奏する。
【0097】請求項3の発明に係る現像装置は、以上の
ように、請求項1または2の構成に加えて、現像剤担持
体の移動方向に対して現像剤層厚規制部材の上流側近傍
の現像槽の壁面を現像剤供給部材に向かって延設したそ
の先端部に、上記現像剤の移動を抑制する抑制部材を有
し、上記現像剤供給部材は、上記抑制部材の先端部にほ
ぼ接触して配置された多角柱であり、回転により上記領
域に現像剤を供給する構成である。
【0098】それゆえ、請求項1または2の構成による
効果に加えて、上記現像剤供給部材が多角柱であるの
で、トナーを効率よく上記領域に搬送することができる
という効果を奏する。また、上記構成によれば、上記領
域におけるトナーの圧力を上げることができるので、効
率よく現像剤担持体にトナーを付着させることができる
という効果を併せて奏する。
【0099】請求項4の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、以上のように、請求項1、2、または3に記載の現
像装置に用いる非磁性1成分現像剤であって、組成の主
成分がスチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体
であり、該スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重
合体のアクリル成分量が5%以上25%未満である構成
である。
【0100】それゆえ、比誘電率εが2.0≦ε<2.
9、且つ誘電体損tanδが4.52×10-3≦tan
δ≦8.57×10-3であるトナーを容易に得ることが
できる。従って、このトナーを現像装置に利用すること
により、地肌かぶりが極めて少なく、且つ鮮明な高品位
の画質を得ることができるという効果を奏する。また、
特にトナーへの帯電能力が弱い現像装置を用いた場合に
非常に有効である。即ち、従来では現像剤担持体と現像
剤供給部材との接触部分で、トナーにストレスがかかっ
たり、摩擦によって温度上昇が生じたりしてトナーの融
着が生じたが、本願では現像剤担持体及び現像剤供給部
材へのトナーの融着を抑えることができるという効果を
併せて奏する。
【0101】請求項5の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、以上のように、請求項1、2、または3に記載の現
像装置に用いる非磁性1成分現像剤であって、組成の主
成分がスチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体
であり、上記組成中にはカーボンが1%以上10%未満
含有されている構成である。それゆえ、請求項4に記載
の構成による効果と同様の効果を奏する。
【0102】請求項6の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、以上のように、請求項4または5の構成において、
比誘電率εが2.03≦ε≦2.87、且つ誘電体損t
anδが5.45×10-3≦tanδ≦8.01×10
-3である構成である。
【0103】それゆえ、比誘電率ε及び誘電体損tan
δが上記範囲のトナーを上記現像装置に用いることによ
り、非画像部へのトナー付着及び画像濃度の低下を確実
に回避することができる。したがって、地肌かぶりが極
めて少なく、且つ鮮明な高品位の画質を確実に得ること
ができるという効果を奏する。また、現像剤担持体及び
現像剤供給部材へのトナーの融着も確実に抑えることが
できるという効果を併せて奏する。
【0104】請求項7の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、以上のように、請求項4または5の構成において、
比誘電率εが2.10≦ε≦2.50、且つ誘電体損t
anδが6.00×10-3≦tanδ≦6.80×10
-3である構成である。
【0105】それゆえ、比誘電率εが上記範囲のトナー
を用いることにより、非画像部へのトナー付着及び画像
濃度の低下をさらに確実に回避することができる。した
がって、地肌かぶりが極めて少なく、且つ鮮明な高品位
の画質をさらに確実に得ることができるという効果を奏
する。また、現像剤担持体及び現像剤供給部材へのトナ
ーの融着もさらに確実に抑えることができるという効果
を併せて奏する。
【0106】請求項8の発明に係る非磁性1成分現像剤
は、以上のように、請求項4、5、6、または7の構成
において、帯電性が負帯電性である構成である。それゆ
え、トナーの帯電性が負であるので、上記トナーを一般
的な複写機等に容易に利用することができるという効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態における現像装置の概略
の構成を示す断面図である。
【図2】上記現像装置を適用した画像形成部の概略の構
成を示す断面図である。
【図3】カーボン含有量と、画像濃度及びかぶりとの関
係を示すグラフである。
【図4】エージング枚数と、画像濃度及びかぶりとの関
係を示すグラフである。
【図5】従来の現像装置を適用したレーザプリンタの構
成を示す断面図である。
【符号の説明】
24 現像装置 50 現像槽 51 現像ローラ(現像剤担持体) 52 現像剤層厚規制部材 53 多角形ローラ(現像剤供給部材) 54 掻きとり板(抑制部材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03G 15/08 504 G03G 9/08 346 507 361 (72)発明者 若田 茂之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 太田 敏博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 加藤 圭二 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 奥野 良蔵 静岡県静岡市用宗巴町3番1号 株式会社 巴川製紙所化成品事業部内 (72)発明者 白井 利之 静岡県静岡市用宗巴町3番1号 株式会社 巴川製紙所化成品事業部内 (72)発明者 後藤 盛之 静岡県静岡市用宗巴町3番1号 株式会社 巴川製紙所化成品事業部内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非磁性1成分現像剤を供給する現像剤供給
    部材と、該現像剤供給部材により供給された上記現像剤
    を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に
    圧接されて設けられた現像剤層厚規制部材とを有する現
    像装置において、 上記現像剤供給部材と現像剤担持体とは、該現像剤供給
    部材と現像剤担持体との間の領域における上記非磁性1
    成分現像剤の圧力が、現像剤担持体表面に一定の厚みで
    非磁性1成分現像剤を付着させる圧力になるような間隔
    で配置されると共に、上記現像剤は比誘電率εが2.0
    ≦ε<2.9、且つ誘電体損tanδが4.52×10
    -3≦tanδ≦8.57×10-3であることを特徴とす
    る現像装置。
  2. 【請求項2】上記現像剤層厚規制部材は、剛体を有する
    金属で形成されており、上記現像剤担持体と現像剤層厚
    規制部材との圧接力が15〜45g/cmであることを
    特徴とする請求項1に記載の現像装置。
  3. 【請求項3】上記現像剤担持体の移動方向に対して現像
    剤層厚規制部材の上流側近傍の現像槽の壁面を現像剤供
    給部材に向かって延設したその先端部に、上記現像剤の
    移動を抑制する抑制部材を有し、上記現像剤供給部材
    は、上記抑制部材の先端部にほぼ接触して配置された多
    角柱であり、回転により上記領域に現像剤を供給するこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
  4. 【請求項4】請求項1、2、または3に記載の現像装置
    に用いる非磁性1成分現像剤であって、組成の主成分が
    スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体であ
    り、該スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体
    のアクリル成分量が5%以上25%未満であることを特
    徴とする非磁性1成分現像剤。
  5. 【請求項5】請求項1、2、または3に記載の現像装置
    に用いる非磁性1成分現像剤であって、組成の主成分が
    スチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体であ
    り、上記組成中にはカーボンが1%以上10%未満含有
    されていることを特徴とする非磁性1成分現像剤。
  6. 【請求項6】比誘電率εが2.03≦ε≦2.87、且
    つ誘電体損tanδが5.45×10-3≦tanδ≦
    8.01×10-3であることを特徴とする請求項4また
    は5に記載の非磁性1成分現像剤。
  7. 【請求項7】比誘電率εが2.10≦ε≦2.50、且
    つ誘電体損tanδが6.00×10-3≦tanδ≦
    6.80×10-3であることを特徴とする請求項4また
    は5に記載の非磁性1成分現像剤。
  8. 【請求項8】帯電性が負帯電性であることを特徴とする
    請求項4、5、6、または7に記載の非磁性1成分現像
    剤。
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