JP2002244426A - 現像剤担持体及びそれを用いた現像装置 - Google Patents

現像剤担持体及びそれを用いた現像装置

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JP2002244426A JP2001042705A JP2001042705A JP2002244426A JP 2002244426 A JP2002244426 A JP 2002244426A JP 2001042705 A JP2001042705 A JP 2001042705A JP 2001042705 A JP2001042705 A JP 2001042705A JP 2002244426 A JP2002244426 A JP 2002244426A
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Kazunori Saiki
一紀 齊木
Satoshi Otake
智 大竹
Naoki Okamoto
直樹 岡本
Masayoshi Shimamura
正良 嶋村
Kenji Fujishima
健司 藤島
Yasuhide Goseki
康秀 後関
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 常温常湿下、高温高湿下、低温低湿下におい
ても良好な画像が得られる現像剤担持体及びそれを用い
た現像装置を提供する。また、長期耐久においても安定
な画像が得られる現像剤担持体及びそれを用いた現像装
置を提供する。 【解決手段】 現像容器9内に収容されたトナー10を
現像剤担持体14上に担持し、該現像剤担持体上に現像
剤層厚規制部材8によりトナーの薄層を形成しながら、
潜像担持体7と対向する現像領域Dへと搬送し、該潜像
担持体上の潜像をトナーにより現像し、可視像化する現
像装置に用いられる現像剤担持体において、該現像剤担
持体は、基体12及び該基体上に設けられた被覆層13
を有し、該被覆層は少なくとも、架橋前重量平均分子量
が500〜3,000の範囲のレゾール系フェノール樹
脂及び、体積平均粒径が6.5μm以下で、且つ、30
μm以上の粒子が0.5%以下のグラファイトを含有す
る樹脂組成物により形成されていることを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術】本発明は、電子写真感光体、或い
は静電記録誘導体等の像担持体上に形成された潜像を現
像して顕像化するための現像装置に用いられる現像剤担
持体、及び該現像剤担持体を用いる現像装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】電子写真において現像する方法として
は、大別して少量のトナーとキャリアとを混合した二成
分系現像剤を用いる方法と、キャリアを用いることなく
トナー単独で現像に供する、いわゆる一成分系現像剤を
用いる方法とがある。いずれの場合にも現像剤は現像剤
担持体により担持搬送され、潜像担持体と対向する現像
領域へと移動する。
【0003】上述の現像に用いられる現像剤担持体とし
ては、従来より例えば金属、その合金又はその化合物を
円筒状に成型し、その表面を電解・ブラスト・ヤスリ等
で所定の表面粗度になるように処理したものが用いられ
る。
【0004】一成分系現像剤においてこのような現像剤
担持体を用いる場合、規制部材によって現像剤担持体表
面に形成される現像剤層中の現像剤担持体表面近傍に存
在する現像剤は非常に高い電荷を有することとなり、担
持体表面に鏡映力により強烈に引きつけられてしまい、
これによりトナーと担持体との摩擦機会が持てなくなる
ため、現像剤は好適な電荷を持てなくなる。このような
状況下では、十分な現像及び転写は行われず、画像濃度
ムラや文字飛び散り等の多い画像となってしまう。
【0005】また、近年では省エネのための現像剤の低
温定着化及び高精細画像形成のための小粒径化が望まれ
ているため、このような機種においては上記方法では不
十分である。例えば現像剤の低温定着化のため、現像剤
のTgをより低目に設定したり、ワックスなどの低融点
物質を多目に添加したりする傾向にあるため、本体の昇
温等に影響され、現像剤が現像剤担持体上に融着しやす
くなり、その結果、画像濃度低下・白筋・ブロッチ等が
発生する。また、特開平1−112253号公報や特開
平2−284158号公報等には、高画質化・高精細化
のために粒径の小さいトナーを用いることが提案されて
いる。このような粒径の小さいトナーでは単位質量当り
の表面積が大きくなるため、表面電荷が大きくなりやす
く、所謂チャージアップ現象によりトナーが現像剤担持
体に固着し、その結果新たに現像剤担持体上に供給され
た現像剤が帯電されにくくなり、現像剤の帯電量が不均
一となりやすく、画像上にスリーブゴーストが発生しや
すくベタやハーフトーンなどの画像がスジ状画像、モヤ
状画像など不均一になりやすい。
【0006】このような過剰な電荷を有する現像剤の発
生や現像剤の強固な付着を防止するため、樹脂中にカー
ボン、グラファイトの如き導電性物質や固体潤滑剤を分
散させた被膜を上記現像剤担持体上に形成する方法が特
開平2−105181号公報や特開平3−36570号
公報等に提案されている。
【0007】また二成分系現像剤を用いる場合において
も、トナー・キャリア間の摩擦帯電以外に現像剤担持体
からも摩擦帯電が生じることから、現像剤担持体の表面
近傍に存在する現像剤層中のトナーが非常に高い電荷を
有することになり、キャリア及び現像剤担持体表面にト
ナーが強烈に引きつけられてしまい、トナーとキャリ
ア、及びトナーと現像剤担持体との摩擦機会が持てなく
なる。さらに現像剤担持体上の現像剤のコートが不均一
となるいわゆるブロッチが生じる。このような状況下で
画像を形成すると、充分な現像が行われず、画像濃度低
下、文字飛び散り、カブリ等の多い画像となってしま
う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】近年では、トナーの転
写性を向上させ、感光体のクリーナーレスを実現するた
めにトナーの球形化が望まれているが、このような球形
トナーはその表面がより平滑なため過剰帯電し易く、上
記のような一成分系・二成分系を問わず現像剤として用
いた場合、前述のようなトナーのチャージアップ現象が
さらに起こりやすくなる。
【0009】このような過剰な電荷を有する現像剤を低
減するには、特開平2−105181号公報に記載され
ているような技術を用い、更に現像剤担持体表面被覆層
中の固体潤滑材及び導電材として用いられているグラフ
ァイトを小粒径化して用い被覆層の導電性を向上させる
と共に、現像剤との接触機会を増やすことでチャージを
リークさせる必要がある。
【0010】さらに導電材としてカーボンブラックを用
いる場合には、DBP吸油量が100ml/100g以
上あるような小粒径で高導電性のカーボンブラックを該
被膜中に用い、現像剤担持体表面層に均一な高導電性を
持たせることで過剰帯電した現像剤を良好にリークさせ
てやる必要がある。
【0011】更に、これらの物質を添加してただ導電性
を上げるだけでは、導電材との摩擦となりトリボが低下
する可能性もある。従って、トナーに対して高トリボ付
与しながらチャージアップ防止するためには、被覆層中
に荷電制御剤が好ましく用いられる。これらの荷電制御
剤は現像剤担持体表面層内で均一に分散されていること
が好ましい。そのためには該現像剤担持体被覆層を形成
するための樹脂組成物に可溶性の樹脂荷電制御剤を用い
る必要がある。
【0012】一方、現像剤担持体表面には均一な表面粗
さを付与する必要があり、凹凸を形成するための粗し材
粒子を添加する必要がある。また更に現像剤担持体被覆
層の耐久性を向上させるために各種の補強用フィラーを
添加することもある。
【0013】しかし、ここに挙げた小粒径のグラファイ
ト・小粒径で高導電性のカーボンブラック・荷電制御性
樹脂・粗し材粒子・補強用フィラー等は塗料に添加する
と樹脂溶液の粘度が上昇し易い。そのため、例えばスプ
レーにより樹脂組成物を塗布する場合、現像剤担持体表
面層の形成に不具合が生じやすい。即ち現像剤担持体表
面に不均一な被覆層が形成されてしまう。例えば、現像
剤担持体表面被覆層が非常にポーラスで荒れた表面に形
成された場合、画像濃度低下、カブリ、飛び散り、とい
った画像不良が発生しやすくなる。更には被覆層の耐久
性も著しく低下する。
【0014】そこで本発明の目的は、現像装置中のトナ
ーの過剰帯電を防止し、かつトナーの帯電安定に保持さ
せ、また現像剤担持体上への融着が発生しにくく、それ
らの結果から生じる画像濃度低下・カブリ・飛び散り等
が起こりにくい現像剤担持体及びそれを用いた現像装置
を提供することである。
【0015】本発明の目的は、常温常湿下は勿論、高温
高湿下・低温低湿下においても良好な画像が得られる現
像剤担持体及びそれを用いた現像装置を提供することで
ある。
【0016】本発明の目的は、長期耐久においても安定
な画像が得られる現像剤担持体及びそれを用いた現像装
置を提供することである。本発明の他の目的は、スリー
ブゴーストをなくすことのできる現像剤担持体及びそれ
を用いた現像装置を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
手段により達成される。
【0018】即ち、 (I)基体及び該基体表面に形成された被覆層を少なく
とも有し、該被覆層は、少なくとも架橋前重量平均分
子量が500〜3,000の範囲のレゾール系フェノー
ル樹脂及び、体積平均粒径が6.5μm以下で、且
つ、30μm以上の粒子が0.5%以下のグラファイト
を含有する樹脂組成物により形成されていることを特徴
とする現像剤担持体。 (II)該樹脂組成物中には、DBP吸油量が100m
l/100g以上であるカーボンブラックが含有される
ことを特徴とする(I)記載の現像剤担持体。 (III)該樹脂組成物中には、被覆層の表面に凹凸を
形成するための固体粒子を含有することを特徴とする
(I)又は(II)記載の現像剤担持体。 (IV)該樹脂組成物中には、荷電制御性の樹脂を含有
することを特徴とする(I)、(II)、(III)記
載の現像剤担持体。 (V)上記荷電制御性の樹脂が、メチルメタクリレート
モノマー単位及び含窒素ビニルモノマー単位を含有する
共重合体であることを特徴とする(IV)記載の現像剤
担持体。 (VI)一成分磁性トナーからなる一成分現像剤を収容
する容器を有しており、該現像剤容器中に収容される該
現像剤を現像剤担持体により静電潜像保持体と対向する
現像領域へ担持搬送し、該潜像保持体に形成された潜像
を可視像化する現像装置において、該現像剤担持体は
(I)〜(V)記載の現像剤担持体であり、該一成分磁
性トナーの重量平均粒子径が5〜12μmであり、かつ
該一成分磁性トナーの3μm以上の粒子において、下記
式(1)より求められる円形度aが0.900以上の粒
子を個数基準の累積値で90%以上有し、 円形度a=L0/L──────(1) 〔式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長
を示し、Lは粒子像の周囲長を示す。〕 且つ a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が下記式
(2)を満足し、 カット率 Z≦5.3×X──────(2) [但し、カット率Zは、東亜医用電子製フロー式粒子像
分析装置FPIA−1000で測定される全測定粒子の
粒子濃度A(個数/μl)、円相当径3μm以上の測定
粒子濃度B(個数/μl)とした時、式(3)で表され
る Z=(1−B/A)×100──────(3)] 且つ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y
とトナー重量平均径Xの関係が下記式(4)を満足す
る、 円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X-0.645 ──────(4) [但し、トナー重量平均粒子径X:5.0〜12.0μ
m] 或いは、 b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が、下記式
(5)を満足し、 カット率Z>5.3×X──────(5) 且つ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y
とトナー重量平均径Xの関係が下記式(6)を満足す
る、ことを特徴とする現像装置。 円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X-0.545 ──────(6) [但し、トナー重量平均粒子径X:5.0〜12.0μ
m] (VII)磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分
現像剤を収容する容器を有しており、該現像剤容器中に
収容される該現像剤を現像剤担持体により静電潜像保持
体と対向する現像領域へ担持搬送し、該潜像保持体に形
成された潜像を可視像化するために、現像装置におい
て、該現像剤担持体は(I)〜(V)記載の現像剤担持
体であることを特徴とする現像装置。
【0019】
【発明の実施の形態】次に本発明の現像剤担持体の一例
を図6に示しながら作用を説明する。被膜層201は、
フェノール樹脂204、グラファイト205を少なくと
も含有し、場合によってはカーボン203、粗し材粒子
202、荷電制御性樹脂(具体的図示は不可能)を含有
し、Al円筒状基体206上に被覆されている。
【0020】本発明に用いられるフェノール樹脂として
は、レゾール系のフェノール樹脂が比較的低粘度で被覆
層形成用の塗料が作製でき、且つ硬化後の機械強度が大
きいので好適に用いられる。
【0021】本発明に用いられる「レゾール系フェノー
ル樹脂」とは、フェノール或いはフェノール類と、ホル
ムアルデヒドとをアルカリ性触媒の存在で反応させた生
成物を、加熱して架橋させた樹脂を言う。
【0022】このとき用いられるアルカリ性触媒として
は、アンモニア;或いは水酸化カリウム、水酸化ナトリ
ウム、水酸化銀、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、
水酸化テトラアルキルアンモニウム、水酸化テトラブチ
ルアンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等の
水酸化物;或いは炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等
の炭酸塩;或いは、リン酸ナトリウム;或いは、ジメチ
ルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ
イソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミン、トリn−ブチルアミン、トリア
ミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジ
ルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、N,
N−ジn−ブチルアニリン、N,N−ジアミルアニリ
ン、N,N−ジt−アミルアニリン、N−メチルエタノ
ールアミン、N−エチルエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノール
アミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノー
ルアミン、n−ブチルジエタノールアミン、ジn−ブチ
ルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エ
チレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ
化合物;ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−
ピコリン、2,4−ルチジン、2,6−ルチジン等のピ
リジン及びその誘導体;キノリン化合物;イミダゾー
ル、2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダ
ゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フ
ェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダ
ゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾー
ル及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げら
れる。これ以外にも塩基性を示す物質であれば特に上記
アルカリ性触媒には限定されない。またこれらアルカリ
性触媒は1種類だけでなく複数種類用いてもよい。特に
この中でもアンモニア及び水酸化ナトリウムが好ましく
用いることができる。
【0023】このレゾール系フェノール樹脂の硬化前、
即ち架橋前重量平均分子量Mwとしては500〜3,0
00が好ましい。架橋前重量平均分子量Mwが500よ
り少ないと、硬化後の被覆層の機械的強度が得られず、
現像装置に用いた場合、画像形成装置として要求される
画出し枚数に耐えることができない。また、架橋前重量
平均分子量Mwが3,000を超えると、後述する小粒
径グラファイトや、高DBP吸油量カーボン等の顔料を
分散させたとき、塗料粘度が増大し、現像スリーブ上に
好適な導電性被覆層を形成することができなくなる。
【0024】本発明中のフェノール樹脂の架橋前重量平
均分子量測定は、THFを展開溶媒としたGPCにて以
下の条件で測定した。 測定装置 HLC8120GPC 測定条件 測定温度40℃、流量0.6ml/分、サンプル注入量20μ l、サンプル濃度0.5% 検出器 屈折率計 カラム条件 TSKgel Super2000 TSKgel Super3000 TSKgel Super4000 TSKgel Super5000 TSKgel Super6000 TSK Guard Colum H−Hを連結した。
【0025】本発明に用いるグラファイトには天然もの
と人工ものがあるが、例えば、天然グラファイトは地中
から塊状で産出されるため、粉体として利用するために
は、公知の粉砕装置によって粉砕・分級して用いられ
る。また人工のグラファイトに関してもコークス等を原
料として高温で焼成して作られるため、同様の粉砕・分
級操作が必要となる。いずれにせよ、粉砕物は凝集性が
高いため、充分には分級されずに粗粉が残りやすい。
【0026】一方、樹脂被覆層を形成するための結着樹
脂と固体粒子とからなる塗工液の作製には、サンドミ
ル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等の
ビーズを利用した従来公知の分散装置が使用されて、結
着樹脂中に各種の固体粒子が分散される。この際、塗工
液中に分級されずに残った粗粉が、現像スリーブの基体
に塗工した場合に、剥がれやすくなって耐磨耗性が悪化
したり、また粗い粒子等が現像スリーブ表面に突起物と
して存在してしまうために、特に、トナーへの帯電付与
性能を改善した樹脂表面層を設けた弾性ブレードを使用
した場合に、現像スリーブ表面の突起物によって規制ブ
レード表面が削れてキズ状となって、規制ブレードの耐
久性が損なわれるのみならず、スリーブ/ブレード間の
規制力が変わってくるために、ベタ画像上にスジが発生
してしまう。また、低温定着成分を多く含有するような
トナーや、特により球形に近いトナーを使用した場合に
は、そのキズ部分を元にして融着が発生し、白抜け画像
となってしまう。また、ウレタンゴムのような弾性が大
きく傷のつきにくい材質の場合は、粗粉による突起のと
ころにトナーがブレードによって押し付けられ融着が発
生しやすくなる。
【0027】本発明者らの検討によれば、これらの粗大
粒子を除去することが重要であり、特に体積平均粒径が
6.5μm以下で、且つ、30μm以上の粒子が0.5
%以下のグラファイトを用いると、上記したような問題
はほとんど起こらず、良好な画像が得られることがわか
った。
【0028】グラファイト粗粉や凝集体といった粗い粒
子を除去する方法としては、これらの粒子をエルボジェ
ットなどの気流分級機を用いてあらかじめ粗大粒子を除
去して用いれば良い。
【0029】このようにして粗粉カットしたグラファイ
トの粒度分布は、レーザー回折型粒度分布計のコールタ
ーLS−230型粒度分布計(コールター社製)を用い
て測定する。測定方法としては、少量モジュールを用
い、測定溶媒としてはIPAを使用する。IPAにて粒
度分布計の測定系内を約5分間洗浄し、バックグラウン
ドファンクションを実行する。次にIPA10ml中に
粗粉カットしたグラファイトを5〜25mg加える。グ
ラファイトを添加したIPA溶液は超音波分散機で約1
〜3分間分散処理を行ない試料液を得て、前記測定装置
の測定系内に試料液を徐々に加えて、装置の画面上のP
IDSが45〜55%になるように測定系内の試料濃度
を調整して測定を行い、体積分布から算術した体積平均
粒径を求める。
【0030】本発明に用いるカーボンブラックは、例え
ば、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブ
ラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックが挙
げられる。このうちDBP吸油量が100ml/100
g以上のカーボンブラックを被覆層中に添加すること
で、高導電性樹脂層を得ることができる。DBP吸油量
が100ml/100g未満だと、被覆層中でカーボン
ブラックがまばらに存在しがちになり、導電性が低下
し、現像装置としてはトナーの過剰帯電を引き起こしや
すくなる。
【0031】本発明に用いるカーボンブラックのDBP
吸油量測定方法は、JIS K 6221に準じて次の
ように行った。即ち、DBP吸油量測定器(フロンテッ
クス、S−410)を用い、ローター回転数を125r
pm、トルク用リミットスイッチの目盛を5、トルク目
盛が10から0になるまでの所要時間が3秒になるよう
にダンパーバルブを調節し、ジブチルフタレートの滴下
速度を4ml/minに設定し、アブソープトメーター
混合室に乾燥したカーボン20gを入れ、ビュレットカ
ウンターを0点に合わせ滴下を開始した。トルクが5に
なり滴下が停止した時のビュレットカウンターの目盛り
(V)を読み、次式で吸油量を算出した。 OA=V/WD×100 OA:吸油量(ml/100g) V :終点までに用いたDBPの使用量(ml) WD :カーボンの質量(g)
【0032】本発明に用いる被覆層の表面に凹凸を形成
するための固体粒子としては、無機粒子、樹脂粒子の何
れも用いることができるが、とりわけ球状粒子が好適に
用いることができる。
【0033】この球状粒子の粒径としては、体積平均粒
径が2〜30μm、好ましくは3〜20μmであること
が好ましい。球状粒子の体積平均粒径が2μm未満で
は、表面に均一且つ十分な粗さを付与する効果に乏し
く、被覆層の磨耗によるトナーのチャージアップ、トナ
ー汚染及びトナー融着を発生し、ゴーストの悪化や画像
濃度低下を引き起こす。体積平均粒径が30μmを超え
ると導電性被覆層表面の粗さが大きくなり過ぎてしま
い、トナーの帯電が十分に行なわれにくくなってしまう
と共に被覆層の機械的強度が低下してしまう。本発明に
おける球状とは、粒子の長径/短径の比が1.0〜1.
5(好ましくは1.0〜1.2)が好ましい。特に、真
球状の粒子が好ましい。
【0034】更に本発明に使用する球状粒子は、真密度
が3g/cm3以下、好ましくは2.7g/cm3以下で
ある。球状粒子の真密度が3g/cm3を超えると、導
電性被覆層中での球状粒子の分散性が不十分となるため
被覆層表面に均一な粗さを付与しにくくなり、トナーの
均一な帯電化及び被覆層の強度が不十分となりやすい。
【0035】本発明に用いられる球状粒子は公知の球状
粒子が使用可能である。例えば、球状の樹脂粒子、球状
の金属酸化物粒子、球状の炭素化物粒子などがあり、ト
ナーの現像性や現像システムに合わせて適宜用いられ
る。
【0036】球状の樹脂粒子としては、例えば、懸濁重
合法、分散重合法等による球状の樹脂粒子などが用いら
れる。球状の樹脂粒子はより少ない添加量で好適な表面
粗さが得られ、さらに均一な表面形状が得られやすい。
このような球状の樹脂粒子としては、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート等のアクリル系樹脂粒子、ナイ
ロン等のポリアミド系樹脂粒子、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン系樹脂粒子、シリコーン系
樹脂粒子、フェノール系樹脂粒子、ポリウレタン系樹脂
粒子、スチレン系樹脂粒子、ベンゾグアナミン粒子、等
々が挙げられる。粉砕法により得られた樹脂粒子を熱的
にあるいは物理的な球形化処理を行ってから用いても良
い。
【0037】球状の樹脂粒子の表面に無機微粉末を付着
させる、あるいは固着させて用いてもよい。このような
無機微粉末としては、SiO2、SrTiO3、Ce
2、CrO、Al23、ZnO、MgOの如き酸化
物、Si34の如き窒化物、SiCの如き炭化物、Ca
SO4、BaSO4、CaCO3の如き硫酸塩、炭酸塩、
等々が挙げられる。
【0038】このような無機微粉末は、カップリング剤
により処理して用いても良い。特に結着樹脂との密着性
を向上させる目的、あるいは粒子に疎水性を与える、等
々の目的では好ましく用いることが可能である。このよ
うなカップリング剤としては、例えば、シランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤、ジルコアルミネートカ
ップリング剤等がある。より具体的には、例えばシラン
カップリング剤としては、ヘキサメチルジシラザン、ト
リメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチル
エトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリ
クロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフ
ェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラ
ン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエ
チルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシ
ラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガ
ノシリルメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタ
ン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチル
アセトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチ
ルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘ
キサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチ
ルジシロキサン、1,3−ジフェニルテトラメチルジシ
ロキサン、及び、1分子当たり2から12個のシロキサ
ン単位を有し末端に位置する単位にそれぞれ1個宛の硅
素原子に結合した水酸基を含有したジメチルポリシロキ
サン等が挙げられる。
【0039】このように球状樹脂粒子表面に対して無機
微粉末で処理することにより、塗料中への分散性、塗工
表面の均一性、被膜の耐汚染性、トナーへの帯電付与
性、被覆層の耐磨耗性等を向上させることができる。
【0040】また、球状粒子に導電性を持たせることに
よって、その導電性のゆえに粒子表面にチャージが蓄積
しにくく、トナー付着の軽減やトナーの帯電付与性を向
上させることができる。このような導電性球状粒子を得
る方法としては、以下に示す様な方法が好ましいが、必
ずしもこれらの方法に限定されるものではない。
【0041】本発明に使用される特に好ましい導電性球
状粒子を得る方法としては、フェノール樹脂、ナフタレ
ン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン
重合体、スチレン―ジビニルベンゼン共重合体、ポリア
クリロニトリル等の樹脂系球状粒子やメソカーボンマイ
クロビーズを焼成して炭素化及び/又は黒鉛化して得た
低密度且つ良導電性の球状炭素粒子であり、より好まし
くは、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、
キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン―ジ
ビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル等の球
状粒子表面にメカノケミカル法によってバルクメソフェ
ーズピッチを被覆し、それを酸化性雰囲気化で熱処理し
た後に焼成して炭素化及び/または黒鉛化して得た導電
性球状炭素粒子である。これらの方法で得られた球状炭
素粒子は、いずれの方法も焼成条件等を変化させること
で導電性をある程度制御することが可能である。また、
これらの方法で得られた球状炭素粒子は、場合によって
更に導電性を高めるために真密度が3g/cm3を超え
ない程度に導電性の金属及び/または金属酸化物等のメ
ッキを施していても良い。
【0042】また、本発明に好ましく使用される導電性
球状粒子を得る他の方法としては、球状樹脂粒子からな
る芯粒子表面に芯粒子の粒径より小さい導電性微粒子を
適当な配合比で機械的に混合し、ファンデルワールス力
及び静電気力の作用により、樹脂粒子の周囲に均一に導
電性微粒子を付着した後、例えば機械的衝撃力などによ
り生ずる局部的温度上昇により樹脂粒子表面を軟化さ
せ、導電性微粒子を成膜した導電性処理球状樹脂粒子等
が挙げられる。前記の母粒子の構成材料としては、芯密
度の小さい球形の有機化合物である樹脂を使用すること
が好ましく、例えばPMMA、アクリル樹脂、ポリブタ
ジエン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブタジエン、又はこれらの共重合体、ベ
ンゾグアナミン樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹
脂、ナイロン、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキ
シ系樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂粒子を用いること
ができる。また、小粒子である導電性微粒子としては、
導電性微粒子の被膜を均一に行なうため、小粒子の粒径
が母粒子の粒径より1/8以下であることが好ましい。
【0043】また、本発明に好ましく使用される導電性
球状粒子を得る他の方法としては、球状樹脂粒子中に導
電性微粒子が均一に分散されたもので、例えば、結着樹
脂中に導電性微粒子を分散、混練した後、所定の粒径に
粉砕し、機械的処理及び熱的処理により球形化した導電
性球状粒子や、重合性単量体中に重合開始剤・導電性微
粒子及びその他の添加剤を加え、分散機等によって均一
に分散せしめた単量体組成物を、分散安定剤を含有する
水相中に攪拌機等により所定の粒子径になるように懸濁
し、重合を行なって得た導電性微粒子分散の球状粒子等
が挙げられる。
【0044】これらの方法で得た導電性微粒子分散球状
粒子は前記した芯粒子より小さい粒径の導電性微粒子と
適当な配合比で機械的に混合し、ファンデルワールス力
及び静電気力の作用により、導電性微粒子分散球状粒子
の周囲に均一に導電性微粒子を付着した後、例えば機械
的衝撃力などにより生ずる局部的温度上昇により導電性
微粒子分散樹脂粒子表面を軟化させ、導電性微粒子を成
膜し、更に導電性を高めて使用してもよい。
【0045】本発明で好適に使用される上記のような構
成を有する現像剤担持体表面の被覆層の表面粗さは、使
用する現像装置の現像剤及び現像剤規制部材によって異
なる。例えば 一成分現像剤・磁気カット系現像剤規制部材の場合
は、JIS中心線平均粗さ(Ra)で0.1〜2.0μ
mの範囲にあることが好ましい。更に好ましくは0.2
〜1.5μmである。 一成分現像剤・弾性ブレード系現像剤規制部材の場合
は、JIS中心線平均粗さ(Ra)で0.4〜3.0μ
mの範囲にあることが好ましい。更に好ましくは0.5
〜2.5μmである。 二成分現像剤の場合は、JIS中心線平均粗さ(R
a)で0.8〜3.5μmの範囲にあることが好まし
い。更に好ましくは1.0〜3.0μmである。
【0046】即ち、Raが上記未満では、現像剤担持体
上におけるトナーの帯電量が高くなり過ぎ現像性が不充
分となるし、また、現像領域への現像剤の搬送性に劣
り、充分な画像濃度が得られにくくなる。一方、Raが
上記を超えると、現像剤担持体上に形成されるトナーコ
ート層にムラが生じ、画像上での濃度ムラの原因とな
る。
【0047】本発明に用いる荷電制御性樹脂としては、
有機ふっ素系単量体とビニル系単量体との共重合体から
なる荷電制御剤、イソボルニル基含有単量体とビニルエ
ーテル系単量体との共重合体からなる成分をブロックA
とするABA型ブロック共重合体からなる荷電制御剤、
イミダゾリウム塩骨格を持つ共重合体からなる荷電制御
剤、メチルメタクリレートモノマー単位及び含チッ素ビ
ニルモノマー単位を含有する共重合体からなる荷電制御
剤等が挙げられる。これらのうち特にメチルメタクリレ
ートモノマー単位及び含チッ素ビニルモノマー単位を含
有する共重合体からなる荷電制御剤が好適に用いること
ができる。
【0048】メチルメタクリレートモノマー(M)及び
含チッ素ビニルモノマー(N)を有する共重合体の共重
合モル比率は、下記条件 M:N=4〜999:1 を満たすことが良く、好ましくは、下記条件 M:N=4〜99:1 を満たすことが良い。
【0049】Mが999を超える場合には、含窒素ビニ
ルモノマーの添加効果がほとんどない、すなわち摩擦帯
電付与性アップが極めて少なく、共重合させる効果がほ
とんどみられない。Mが4未満の場合には、例えばガラ
ス転移温度(Tg)が下がることにより樹脂層が安定せ
ず、例えば電子写真装置本体の昇温により樹脂層の帯電
付与、耐摩耗性の特性が損なわれたり、トナーが固着し
やすくなったりする。メチルメタクリレート成分比率の
減少により機械的強度の低下を招く。
【0050】さらに、本発明においては、上記共重合体
が他のビニル系モノマー単位を含有することが可能であ
るが、メチルメタクリレートモノマー(M)は、共重合
体を構成する全モノマーを基準として、好ましくは70
〜99.9モル%未満、より好ましくは70〜99.0
モル%含有されていることが良く、含チッ素モノマー
(N)は、共重合体を構成する全モノマーを基準とし
て、好ましくは0.1〜20モル%未満、より好ましく
は1〜20モル%未満含有されていることが、樹脂被覆
層の耐摩耗性と現像剤への摩擦帯電付与特性の点で良
い。
【0051】メチルメタクリレートモノマー(M)が7
0モル%未満の場合には、樹脂被覆層の機械的強度が低
下し易く、耐摩耗性が損なわれることがあり、99.9
モル%以上の場合には、上記のM:Nが4〜999:1
の関係を満たすことができず、現像剤に対する摩擦帯電
付与特性が充分に得られない。
【0052】含チッ素モノマー(N)が0.1モル%未
満の場合には、現像剤に対する摩擦帯電付与特性が充分
に得られず、20モル%以上の場合には、上記のM:N
が4〜999:1の関係を満たすことができず、樹脂被
覆層の機械的強度が低下し易い。
【0053】本発明の現像装置に用いられるトナーに
は、粉砕法または重合法によって製造されたトナー粒子
のどちらも用いることができる。重合法においては、一
旦得られた重合粒子に更に単量体を吸着せしめた後、重
合開始剤を用い重合せしめるシード重合方法も本発明に
好適に利用することができる。
【0054】粉砕法によるトナー粒子の製造では、結着
樹脂、着色剤、荷電制御剤等の構成材料をボールミルそ
の他の混合機により十分混合した後、熱ロールニーダ
ー、エクストルーダーの如き熱混練機を用いてよく混練
し、冷却固化後、機械的に粉砕、分級することによって
トナー粒子を得る。また分級後、熱風処理や機械的衝撃
を与えることによる球形化処理を施したトナー粒子がよ
り好ましい。
【0055】従来より、トナー形状がトナーの諸特性に
影響を与えることが知られているが、本発明者らは、種
々の検討によって3μm以上のトナーの形状と遊離した
磁性酸化鉄量が転写性や現像性に大きく影響を与えてい
ることを見出した。また、本発明者らは3μm未満の円
相当径の粒子群がある一定量を超えると転写性や現像性
等の性能を悪化させる要因となることも見出した。即
ち、トナーの微紛や外部添加剤等の3μm未満の微紛が
ある量以上になった場合、3μm以上のトナーの円形度
をより高くしないと所望の性能を得にくいことが明らか
となった。
【0056】従って、本発明では3μm以上の円相当径
の粒子群についての円形度が本発明の効果を発現するた
めに重要であるが、本発明において転写性や現像性に大
きく影響を与える3μm以上のトナー粒子の円形度の作
用をより効果的に発揮するためには、以下のように3μ
m以下の微紛の存在量により3μm以上のトナー粒子の
円形度を制御する必要がある。
【0057】即ち、3μm以下の微紛の存在量により3
μm以上のトナー粒子の円形度を制御することで、転写
性,現像性の優れたトナーを得ることができる。
【0058】本発明では3μm以下の微紛の存在量を、
下記式により計算されたように全測定粒子の粒子濃度
に対する3μm以上の円相当径の粒子群の粒子濃度の割
合を100%から差し引くことにより求めることで(以
下カット率Zで表す)表している。 カット率Z=(1−B/A)×100 [式中、Aは全測定粒子の粒子濃度を示し、Bは3μm
以上の円相当径の粒子群の粒子濃度を示す。]
【0059】即ち、本発明のトナーは、該トナーの3μ
m以上の粒子における円形度aが0.900以上の粒子
を個数基準の累積値で90%以上含有し、且つ円形度a
が0.950以上の粒子が個数基準の累積値で、 a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係がZ≦5.
3×X(好ましくは 0<Z≦5.3×X)の式を満た
す場合、個数基準累積値Y≧exp5.51×X-0.645
を満足することが好ましい。
【0060】或いは、本発明のトナーは該トナーの3μ
m以上の粒子における円形度aが0.900以上の粒子
を個数基準の累積値で90%以上含有し、且つ円形度a
が0.950以上の粒子が個数基準の累積値で、 b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係がZ>5.
3×X(好ましくは 95≧Z>5.3×X)の式を満
たす場合、個数基準累積値Y≧exp5.37×X
-0.545を満足することが好ましい。[但し、カット率Z
は、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置FPIA−
1000で測定される全測定粒子の粒子濃度A(個数/
μl)、円相当径3μm以上の測定粒子濃度B(個数/
μl)とした時、式Z=(1−B/A)×100で表さ
れ、トナー重量平均粒子径Xは5.0〜12.0μmで
ある。]
【0061】このような円形度を有する場合、トナーと
定着器部材との付着の抑制、及び帯電コントロールが容
易で帯電の均一化と帯電の耐久安定性のあるトナーを得
ることができる。さらに、上記のような円形度を有する
場合、転写効率が高くなることが判明した。これは、上
述されたような円形度を有するトナーの場合、トナー粒
子と感光体との接触面積が小さくなりファンデルワール
ス力等に起因するトナー粒子の感光体への付着力が低下
するためであると考えられる。さらに、従来の衝突式気
流粉砕機によって粉砕されたトナーと比較して、トナー
粒子の比表面積が低減されているため、トナー粒子間の
接触面積が減少し、トナー粉体の嵩密度は密となり、定
着時の熱伝導を良くすることができ定着性向上の効果も
得ることができる。
【0062】さらに該トナーの3μm以上の粒子におけ
る円形度aが0.900以上の粒子の存在が個数基準の
累積値で90%未満となる場合には、トナーのチャージ
のリークが遊離した磁性酸化鉄をとおして起こり易くな
り、遊離磁性酸化鉄の量を制御しても結果としてトナー
の帯電量が低下してしまうことがある。さらにトナー粒
子と現像剤担持体、定着部材等との接触面積が大きくな
るため、現像剤担持体、定着部材等への付着が起こる。
また、トナー粒子と感光体との接触面積が大きくなり、
トナー粒子の感光体への付着力が増すため、十分な転写
効率を得にくくなる。
【0063】また、該トナーの3μm以上の粒子におけ
る円形度aが0.950以上の粒子が個数基準の累積値
で、 a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係がZ≦5.
3×X(好ましくは 0<Z≦5.3×X)の式を満た
し、個数基準累積値Y≧exp5.51×X-0.645を満
足しない場合、即ち、個数基準累積値Y<exp5.5
1×X-0.645を満足するような場合、或いは、該トナー
の3μm以上の粒子における円形度aが0.950以上
の粒子が個数基準の累積値で、 b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係がZ>5.
3×X(好ましくは 95≧Z>5.3×X)の式を満
たし、個数基準累積値Y≧exp5.37×X-0.545
満足しない場合、即ち、個数基準累積値Y<exp5.
37×X-0.545を満足するような場合には、現像剤担持
体や定着部材等への付着を促進しやすくなり、十分な転
写効率が得られないだけでなくトナーの流動性も悪化傾
向であり、さらには所望の定着性能も得にくいものであ
る。
【0064】また、特定の円形度を有するトナーを製造
する場合、重量平均径が5〜12μmであることが好ま
しい。更に好ましくは、重量平均径が5〜10μmであ
り、粒径4.0μm以下の粒子が40個数%以下であ
り、粒径10.1μm以上の粒子が25体積%以下であ
るトナーであることがよい。
【0065】重量平均径が12μmを上回るトナーを得
る場合には、粉砕機内での負荷を極力減らすか、処理量
を多くすることで粒径的には対応可能であるが、形状は
角張ったものとなり、所望の円形度にすることは難し
く、更に所望の円形度分布にすることは難しくなる。
【0066】重量平均径が5μmを下回るトナーを得る
場合には、粉砕機内での負荷を増大させるか、処理量を
極端に少なくすることで対応は可能であるが、形状は球
形に近似し所望の円形度にすることは難しく、更に所望
の円形度分布にすることは難しくなるばかりでなく、微
粉、超微粉の発生を押さえ切れなくなる。
【0067】粒径4.0μm以下の粒子が40個数%を
超えるトナーを得る場合も、粉砕機内での負荷を増大さ
せるか、処理量を極端に少なくすることで対応は可能で
あるが、形状は球形に近似し所望の円形度にすることは
難しく、更に所望の円形度分布にすることは難しくな
る。
【0068】粒径10.1μm以上の粒子が25体積%
を超えるトナーを得る場合、粉砕機内での負荷を極力減
らすか、処理量を多くすることで粒径的には対応可能で
あるが、形状は角張ったものとなり、所望の円形度にす
ることは難しく、更に所望の円形度分布にすることは難
しくなる。
【0069】具体的な測定方法としては、予め容器中の
不純物を除去した水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フォン
酸塩を0.1〜0.5ml加え、更に測定試料を0.1
〜0.5g程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波
(50kHz,120W)を1〜3分間照射し、分散液
濃度を1.2〜2.0万個/μlとして、上記フロー式
粒子像測定装置を用い、0.60μm以上159.21
μm未満の円相当径を有する粒子の円形度分布を測定す
る。尚、分散液濃度を1.2〜2.0万個/μlとする
ことで、カット率が大きくなった場合でも装置の精度が
保てるだけの粒子濃度を維持することができる。
【0070】測定の概略は、東亜医用電子社(株)発行
のFPIA−1000のカタログ(1995年6月
版)、測定装置の操作マニュアル及び特開平8−136
439号公報に記載されているが、以下の通りである。
【0071】試料分散液は、フラットで扁平なフローセ
ル(厚み約200μm)の流路(流れ方向に沿って広が
っている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交
差して通過する光路を形成するように、ストロボとCC
Dカメラが、フローセルに対して、相互に反対側に位置
するように装着される。試料分散液が流れている間に、
ストロボ光がフローセルを流れている粒子の画像を得る
ために1/30秒間隔で照射され、その結果、それぞれ
の粒子は、フローセルに平行な一定範囲を有する2次元
画像として撮影される。それぞれの粒子の2次元画像の
面積から、同一の面積を有する円の直径を円相当径とし
て算出する。それぞれの粒子の2次元画像の投影面積及
び投影像の周囲長から上記の円形度算出式を用いて各粒
子の円形度を算出する。
【0072】本発明で二成分現像剤として用いるキャリ
アは、例えば表面酸化又は未酸化の鉄、ニッケル、コバ
ルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの
合金又は酸化物等が使用できる。或いは結着樹脂中にこ
れら磁性粒子を分散して得られる磁性体分散型キャリア
も使用できる。特に低湿下でのトナーへの過剰帯電付
与、いわゆるチャージアップ現象を引き起こさないよう
に、キャリアの比抵抗を適度に制御できるといった点で
磁性体分散型キャリアが好ましい。
【0073】またトナーへの好適な帯電付与を行うた
め、これらキャリアの表面を処理しても良い。処理方法
としては、一般に、キャリアコアとしての磁性粒子表面
に樹脂又は染顔料又は荷電制御剤又は流動性制御剤等を
単独或は複数で固着せしめる方法が取られる。固着方法
としては、粉末で混合し、熱で溶融もしくは軟化せしめ
て磁性粒子に付着せしめる方法;溶剤に溶解もしくは懸
濁せしめて塗布しキャリアコアに付着せしめる方法;単
に粉体で混合する方法等、従来公知の方法がいずれも適
用できる。
【0074】キャリアコア表面への固着物質としてはト
ナー材料により異なるが、例えばポリテトラフルオロエ
チレン重合体、モノクロロトリフルオロエチレン重合
体、ポリフッ化ビニリデン樹脂、シリコーン樹脂、ポリ
エステル樹脂、ジターシャリーブチルサリチル酸の金属
錯体、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド、
ポリビニルブチラール、ニグロシン、アミノアクリレー
ト樹脂等の樹脂が挙げられる。
【0075】次に本発明の現像剤担持体が組み込まれる
現像装置について説明・例示する。
【0076】図1は、本発明の現像剤担持体を有する一
実施形態の現像装置の模式図を示す。図1において、公
知のプロセスにより形成された静電潜像を保持する静電
潜像保持体潜像保持体、例えば、電子写真感光ドラム7
は、矢印B方向に回転される。現像剤担持体としての現
像スリーブ14は、現像剤容器としてのホッパー9によ
って供給された磁性トナーを有する一成分系現像剤10
を担持して、矢印A方向に回転することによって、現像
スリーブ14と感光ドラム7とが対向している現像領域
Dに現像剤10を搬送する。図1に示すように、現像ス
リーブ14内には、現像剤10を現像スリーブ14上に
磁気的に吸引且つ保持する為に、磁石が内接されている
マグネットローラー11が配置されている。
【0077】本発明の現像装置で用いられる現像スリー
ブ14は、基体としての金属円筒管12上に被覆された
導電性被覆層13を有する。ホッパー9中には、現像剤
10を撹拌するための攪拌翼16が設けられている。
【0078】現像剤10は、磁性トナー相互間及び現像
スリーブ14上の導電性被覆層13との摩擦により、感
光ドラム7上の静電潜像を現像することが可能な摩擦帯
電電荷を得る。図1の例では、現像領域Dに搬送される
現像剤10の層厚を規制するために、現像剤層厚規制部
材としての強磁性金属製の磁性規制ブレード8が、現像
スリーブ14の表面から約50〜500μmのギャップ
幅を持って現像スリーブ14に臨む様に、ホッパー8か
ら垂下されている。マグネットローラー11の磁極N1
からの磁力線が磁性規制ブレード8に集中することによ
り、現像スリーブ14上に現像剤10の薄層が形成され
る。本発明においては、この磁性規制ブレード8にかえ
て非磁性ブレードを使用することもできる。
【0079】この様にして、現像スリーブ14上に形成
される現像剤10の薄層の厚みは、現像領域Dにおける
現像スリーブ14と感光ドラム7との間の最小間隙より
も更に薄いものであることが好ましい。
【0080】本発明の現像剤担持体は、以上の様な現像
剤の薄層により静電潜像を現像する方式の現像装置、即
ち、非接触型現像装置に組み込むのが特に有効である
が、現像領域Dにおいて、現像剤層の厚みが現像スリー
ブ14と感光ドラム7との間の最小間隙以上の厚みであ
る現像装置、即ち接触型現像装置にも本発明の現像剤担
持体を適用することができる。
【0081】説明の煩雑を避けるため、以下の説明で
は、上記したような非接触型現像装置を例に採って行
う。
【0082】上記現像スリーブ14に担持された磁性ト
ナーを有する一成分系現像剤10を飛翔させる為、上記
現像スリーブ14にはバイアス手段としての現像バイア
ス電源15により現像バイアス電圧が印加される。この
現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときに、静
電潜像の画像部(現像剤10が付着して可視化される領
域)の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリ
ーブ14に印加するのが好ましい。
【0083】現像された画像の濃度を高め、或は階調性
を向上するためには、現像スリーブ14に交番バイアス
電圧を印加し、現像領域Dに向きが交互に反転する振動
電界を形成してもよい。この場合には、上記した現像画
像部の電位と背景部の電位の中間の値を有する直流電圧
成分を重畳した交番バイアス電圧を、現像スリーブ14
に印加するのが好ましい。
【0084】高電位部と低電位部を有する静電潜像の高
電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、正規現
像の場合には、静電潜像の極性と逆極性に帯電するトナ
ーを使用する。
【0085】高電位部と低電位部を有する静電潜像の低
電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、反転現
像の場合には、静電潜像の極性と同極性に帯電するトナ
ーを使用する。
【0086】高電位、低電位というのは、絶対値による
表現である。これらいずれの場合にも、現像剤10は少
なくとも現像スリーブ14との摩擦により帯電する。
【0087】図2は、本発明の現像装置の他の実施形態
を示す構成模式図である。
【0088】図2に示した現像装置では、現像スリーブ
28上の現像剤24の層厚を規制する現像剤層厚規制部
材として、ウレタンゴム、シリコーンゴムの如きゴム弾
性を有する材料、或いはリン青銅、ステンレス鋼の如き
金属弾性を有する材料の弾性板からなる弾性規制ブレー
ド31を使用し、この弾性規制ブレード31を図2の現
像装置では現像スリーブ28の回転方向と逆方向の向き
で圧接させている。
【0089】この現像装置では、現像スリーブ28に対
して、現像剤層を介して現像剤層厚規制部材を弾性的に
圧接することによって、現像スリーブ上に現像剤の薄層
を形成することから、現像スリーブ28上に、上記した
図1の引用例の場合よりも更に薄い現像剤層を形成する
ことができる。
【0090】図1〜2はあくまでも本発明の現像装置を
模式的に例示したものであり、現像剤容器(ホッパー
9、23)の形状、撹拌翼16、30の有無、磁極の配
置に様々な形態があることは言うまでもない。
【0091】勿論、これらの装置では、トナーとキャリ
アを含む二成分系現像剤を用いる現像に使用することも
できる。
【0092】次に本発明の現像剤担持体が組み込まれる
二成分現像装置について説明例示する。図3において、
現像容器425の現像室445内に、矢印B方向に回転
される静電潜像保持体424に対向して現像剤担持体と
しての非磁性現像スリーブ(現像剤担持体)421を備
えており、本発明においてはここには図示しきれない樹
脂被覆層が設けられている。この現像スリーブ421内
には磁界発生手段としての磁性ローラー422が不動に
設置されており、磁性ローラー422は略頂部の位置か
ら矢印Aの回転方向に順にS1、N1、S2、N2、N3
着磁されている。現像室445内には、トナー440と
磁性キャリア443とを混合した二成分現像剤441が
収容されている。この現像剤441は、現像室445の
一端で上端開放の隔壁448の図示しない一方の開口を
通って現像容器425の撹拌室442内に送られると、
トナー室447から撹拌室442内に供給されたトナー
440が補給され、撹拌室442内の第1現像剤撹拌・
搬送手段450によって混合しながら、撹拌室442の
他端まで搬送される。撹拌室442の他端に搬送された
現像剤441は、隔壁448の図示しない他方の開口を
通って現像室445内に戻され、そこで現像室445内
の第2現像剤撹拌・搬送手段451と、現像室445内
上部で搬送手段451による搬送方向と逆方向に現像剤
を搬送する第3現像剤撹拌・搬送手段により、撹拌・搬
送されながら現像スリーブ421に搬送される。
【0093】現像スリーブ421に供給された現像剤4
41は、上記の磁石ローラ422の磁力の作用により磁
気的に拘束され、現像スリーブ421上に担持され、現
像スリーブ421の略頂部上に設けた現像剤規制部材ブ
レード423での規制によって、現像スリーブ421上
で現像剤441の薄層に形成されながら、現像スリーブ
421の矢印A方向への回転に伴い潜像保持体424と
対向した現像部Cへと搬送され、そこで潜像保持体42
4上の静電潜像の現像に供される。現像に消費されなか
った残余の現像剤441は、現像スリーブ421の回転
により現像容器425内に回収される。
【0094】現像容器425内では、同極のN2、N3
での反発磁界により、現像スリーブ421上に磁気的に
拘束されている現像残りの残余の現像剤441が剥ぎ取
られるようになっている。また、磁極N2により現像剤
441が磁力線に沿って穂立ちしたときのトナー飛散を
防止するために、現像容器425の下部には弾性シール
部材431がその一端を現像剤441を接触するように
して固定、設置されている。図3はあくまでも模式的な
例であり、容器の形状、撹拌部材の有無、磁極の配置等
に様々な形態があることは言うまでもない。
【0095】
【実施例】以下の実施例において、「実施例A」と「実
施例B」のシリーズは現像剤として一成分系現像剤を用
いた場合、「実施例C」のシリーズは現像剤として二成
分系現像剤を用いた場合である。また、「実施例B」と
「実施例C」のシリーズでは現像剤担持体の被覆層中に
荷電制御樹脂を含有させている。
【0096】 <実施例A1> (現像剤担持体の製造) ・カーボン(DBP吸油量495ml/100g) 20質量部 ・グラファイト(体積平均粒径3.0μm、30μm以上の粒子が0.01%) 80質量部 ・レゾール系フェノール樹脂(アンモニアを触媒として製造。架橋前重量平均分 子量500、固形分50%) 600質量部 ・球状炭素粒子(体積平均粒径5.0μm) 50質量部 ・IPA(イソプロピルアルコール) 150質量部 上記材料をφ2mmのジルコニア粒子にて3時間サンド
ミルを行い、その後ジルコニア粒子を篩いで分離し、I
PAで固形分を30%に調整し、塗料A1〔c(カーボ
ン)/GF(グラファイト)/B(フェノール樹脂)/
R(粗し材粒子)=0.2/0.8/3.0/0.5〕
を得た。この塗料の粘度を測定したところ、30mPa
・sであった。
【0097】この塗料をスプレー法にてφ20mmのA
l円筒体上に10μmの被膜を形成させ、次いで熱風乾
燥器により150℃/30分間加熱・硬化させ現像剤担
持体を作製した。この現像剤担持体上の導電性被覆層表
面のRaをサーフコーダーSE−3400(小坂研究所
製)で測定したところ、Ra=0.92μmであった。
【0098】 (現像剤の製造) ・ポリエステル系樹脂 100質量部 ・マグネタイト 85質量部 ・負電荷制御剤(サリチル酸系金属塩系) 2質量部 ・低分子量ポリプロピレン 3質量部 上記材料を予め均一に混合し、これを加熱された二軸エ
クストルーダーで溶融混練した。得られた混練物を冷却
し、ハンマーミルにて粗粉砕して、トナー製造用粉体原
料である粉体原料A(粗粉砕物)を得た。
【0099】粉体原料Aを、図4に示す装置システムで
粉砕及び分級を行った。粉砕工程は図5に示す通りであ
り、機械式粉砕機301には、ターボ工業(株)製ター
ボミルT−250型を用いた。
【0100】本実施例では、テーブル式の第1定量供給
機315にて粗粉砕物からなる粉体原料を機械式粉砕機
301に供給し、粉砕した。機械式粉砕機301で粉砕
された粉体原料は、排気ファン224からの吸引エアー
に同伴されながらサイクロン229にて補集され、第2
定量供給機102へと導入される。なお、この時に機械
式粉砕機301で粉砕されて得られた微粉砕品は、重量
平均径が7.6μmであり、粒径4.0μm以下の粒子
が39.7個数%、且つ粒径10.1μm以上の粒子を
3.1体積%含有するシャープな粒度分布を有してい
た。
【0101】次に、上記の機械式粉砕機301で粉砕さ
れて得られた微粉砕品を、気流式分級機101にて粗粉
体、微粉体を除去し分級品(中粉体)を得た。この分級
品100質量部に対して、疎水性シリカ微粉体(BET
200m2/g)1.0質量部をヘンシェルミキサー
(FM−75型、三井三池化工機(株)製)にて外添添
加して評価用トナーE−1とした。
【0102】トナーE−1の円形度をFPIA−100
0(東亜医用電子社製)を用いて測定したところ、トナ
ーE−1は円相当径3μm以上の粒子において、円形度
が0.900以上の粒子を個数基準の累積値で92.7
%、円形度が0.950以上の粒子を個数基準の累積値
で63.9%含有しており、このときのカット率Zは3
1.0%であった。
【0103】(画出し評価)上記現像剤担持体及び上記
現像剤をGP405(キヤノン製複写機)に組み込み、
23℃,5%RHの常温低湿(N/L)、24℃,65
%RHの常温常湿(N/N)、32.5℃,85%RH
の高温高湿(H/H)の環境にて、画像比率5.5%の
テストチャートの画出しを行った。以下に示す評価は、
10枚、1千枚、1万枚画出し後に行った。
【0104】−画像濃度の評価− 画像比率5.5%のテストチャート上のφ5mm黒丸の
画像濃度を、反射濃度RD918(マクベス社製)で測
定して、画像濃度の耐久について調べた。結果を表1に
示す。良好な結果であった。
【0105】−トリボ測定− 現像剤担持体上の吸引法トリボ値の測定については、円
筒濾紙を有する測定容器を用い、現像剤担持体表面の形
状に沿った金属製の吸引口を取付け、画像形成直後(5
分以内が好ましい)の現像剤担持体表面上の現像剤層を
過不足無く一様に吸引できるように吸引圧を調整し現像
剤を吸引する。この時吸引された現像剤の電荷Qを、6
16ディジタルエレクトロメーター(KEITHLEY
製)で測定し、質量をMとして、Q/M(mC/kg)
により計算した。その結果、表1に示した様に、良好な
結果が得られた。
【0106】−ゴースト評価− 画出し試験によって得られたゴーストチャートのハーフ
トーン画像を目視にて観察し、ゴーストを以下の基準で
評価した。その結果、表1に示した様に、良好な結果が
得られた。 ◎:濃淡差が全く見られない。 ○:見る角度によってわずかな濃淡差が確認できる程
度。 △:エッジがはっきりしない程度の濃淡差が確認でき
る。実用レベル下限。 ×:濃淡差がはっきり確認できる。実用不可
【0107】−カブリ評価− ベタ白画像の反射率を測定し、更に未使用の転写紙の反
射率を測定し、これらの値の差である(ベタ白画像の反
射率の最悪−未使用転写紙の反射率の最高値)の値をカ
ブリ濃度とし、その数値を以下の基準で評価した。但
し、反射率の測定は、ランダムに10回の測定を行っ
た。反射率はTC−6DS(東京電色製)で測定した。
その結果、表1に示した様に、良好な結果が得られた。 ◎:殆どわからない(1.5%以下) ○:注意深く見ないとわからない(1.5〜2.5%) △:次第にカブリが認識できるようになる(2.5〜
3.5%) ×:一見してカブリが確認できる(3.5%超える)
【0108】<実施例A2>実施例A1において、DB
P吸油量420ml/100gのカーボンを用いたこと
以外は実施例A1と同様の処方・操作にて塗料A2を得
た。この塗料A2の粘度は32mPa・sであった。こ
の塗料A2を用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作
製したところRa=0.89μmであった。また実施例
A1と同様に評価を行った。表1に示した様に、良好な
結果が得られた。
【0109】<実施例A3>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量39
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料A3を得た。この塗料
A3の粘度は34mPa・sであった。この塗料A3を
用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=0.94μmであった。また実施例A1と同様に
評価を行った。表1に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0110】<実施例A4>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料A4を得た。この塗料
A4の粘度は29mPa・sであった。この塗料A4を
用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=0.96μmであった。また実施例A1と同様に
評価を行った。表1に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0111】<実施例A5>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料A5を得た。この塗料
A5の粘度は36mPa・sであった。この塗料A5を
用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=0.95μmであった。また実施例A1と同様に
評価を行った。表1に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0112】<実施例A6>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量20
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料A6を得た。この塗料
A6の粘度は35mPa・sであった。この塗料A6を
用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=0.93μmであった。また実施例A1と同様に
評価を行った。表1に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0113】<比較例a1>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
200のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料a1を得た。この塗料
a1の粘度は110mPa・sと高粘度であった。この
塗料a1を用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=1.84μmもあり、被膜はポーラス
気味であった。また実施例A1と同様に評価を行った。
表1に示した様に、N/Lカブリ・H/H画像濃度が悪
く、トリボが低めで、またH/Hではネガゴーストが発
生した。
【0114】<比較例a2>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
900のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量20
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
A1と同様の処方・操作にて塗料a2を得た。この塗料
a2の粘度は120mPa・sと高粘度であった。この
塗料a2を用い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=2.04μmもあり、被膜はポーラス
気味であった。また実施例A1と同様に評価を行った。
表1に示した様に、N/Lカブリ・H/H画像濃度が悪
く、トリボが低めで、またH/Hではネガゴーストが発
生した。
【0115】<比較例a3>実施例A1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量5,
500のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量50
ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例A
1と同様の処方・操作にて塗料a3を得た。この塗料a
3の粘度は57mPa・sであった。この塗料a3を用
い実施例A1と同様に現像剤担持体を作製したところR
a=0.99μmであり、被膜は特にポーラスではなっ
た。また実施例A1と同様に評価を行った。表1に示し
た様に、トリボが高めで、ポジゴーストが発生し、また
耐久後半で画像濃度が低下した。
【0116】
【表1】
【0117】 <実施例B1> (現像剤担持体の製造) ・カーボン(DBP吸油量495ml/100g) 20質量部 ・グラファイト(体積平均粒径4.0μm、30μm以上の粒子が0.05%) 80質量部 ・レゾール系フェノール樹脂(アンモニアを触媒として製造。架橋前重量平均分 子量500、固形分50%) 500質量部 ・球状炭素粒子(体積平均粒径10.0μm) 25質量部 ・イミダゾール化合物 20質量部 ・IPA 145質量部 上記材料をφ2mmのジルコニア粒子にて3時間サンド
ミルを行い、その後ジルコニア粒子を篩いで分離し、I
PAで固形分を30%に調整し塗料B1〔c(カーボ
ン)/GF(グラファイト)/B(フェノール樹脂)/
R(粗し材粒子)/CA(荷電制御剤)=0.2/0.
8/2.5/0.25/0.2〕を得た。この塗料の粘
度を測定したところ、40mPa・sであった。この塗
料をスプレー法にてφ20mmのAl円筒体上に10μ
mの被膜を形成させ、次いで熱風乾燥器により150℃
/30分間加熱・硬化させ現像剤担持体を作製した。こ
の現像剤担持体上の導電性被覆層表面のRaをサーフコ
ーダーSE−3400(小坂研究所製)で測定したとこ
ろ、Ra=1.40μmであった。
【0118】 (現像剤の製造) ・スチレン−アクリル系樹脂 100質量部 ・マグネタイト 90質量部 ・負荷電制御剤(モノアゾ金属錯体) 3質量部 ・低分子量ポリプロピレン 3質量部 上記材料を実施例A1と同様の操作で微粉砕品を得た。
この微粉砕品は重量平均径が6.6μmであり、粒径
4.0μm以下の粒子が40.3個数%、且つ粒径1
0.1μm以上の粒子を2.9体積%含有するシャープ
な粒度分布を有していた。
【0119】次に、この微粉砕品を、実施例A1と同様
の操作で分級品(中粉体)を得、この分級品100部に
対して、疎水性シリカ微粉体(BET120m2/g)
1.0質量部を実施例A1と同様の操作で外添添加して
評価用トナーE−2とした。トナーE−2の円形度は円
相当径3μm以上の粒子において、円形度が0.900
以上の粒子を個数基準の累積値で96.0%、円形度が
0.950以上の粒子を個数基準の累積値で76.5%
含有しており、このときのカット率Zは13.7%であ
った。
【0120】(画出し評価)現像剤担持体の評価にあた
っては、市販のレーザービームプリンターLBP−93
0EX(キヤノン製)を以下の構成に改造し、下記条件
でプリントアウト試験を実施した。一次帯電を−670
Vとして静電潜像を形成し、感光ドラムと現像剤担持体
(磁石内包)上の現像剤層とが非接触となるように間隙
(290μm)を設定し、交流バイアス(f=2000
Hz;Vpp=1600V)及び直流バイアス(Vdc
=−500V)として現像ドラムに印加した。プリント
アウトの速度は、毎分32枚(A4横)となるように改
造した。弾性規制ブレードはウレタンゴムを使用した。
【0121】上記現像剤担持体及び現像剤をこの改造機
に組み込み、15℃,10%RHの低温低湿(L/
L)、24℃,65%RHの常温常湿(N/N)、3
2.5℃,85%RHの高温高湿(H/H)の環境に
て、画像比率5.5%のテストパターンの画出しを行っ
た。以下に示す評価は、10枚、1千枚、1万枚画出し
後に行った。
【0122】−画像濃度の評価− 画像濃度は、反射濃度計RD918(マクベス社製)を
使用し、ベタ印字した際のベタ黒部の濃度を5点測定
し、その平均値を画像濃度とした。
【0123】−ゴースト評価− ベタ白とベタ黒部が隣り合う画像を画像先端部(スリー
ブ回転1周目)で現像し、2周目以下のハーフトーン上
に現れるベタ白跡とベタ黒跡の濃度差を主として目視で
比較し、画像濃度測定の参考にした。評価結果は、実施
例A1と同じの指標で表示した。
【0124】−カブリ評価− 実施例A1に同じ。
【0125】<実施例B2>実施例B1において、DB
P吸油量420ml/100gのカーボンを用いたこと
以外は実施例B1と同様の処方・操作にて塗料B2を得
た。この塗料B2の粘度は42mPa・sであった。こ
の塗料B2を用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作
製したところRa=1.43μmであった。また実施例
B1と同様に評価を行った。表2に示した様に、良好な
結果が得られた。
【0126】<実施例B3>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量39
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料B3を得た。この塗料
B3の粘度は44mPa・sであった。この塗料B3を
用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=1.38μmであった。また実施例B1と同様に
評価を行った。表2に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0127】<実施例B4>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料B4を得た。この塗料
B4の粘度は45mPa・sであった。この塗料B4を
用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=1.45μmであった。また実施例B1と同様に
評価を行った。表2に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0128】<実施例B5>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料B5を得た。この塗料
B5の粘度は46mPa・sであった。この塗料B5を
用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=1.47μmであった。また実施例B1と同様に
評価を行った。表2に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0129】<実施例B6>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量20
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料B6を得た。この塗料
B6の粘度は45mPa・sであった。この塗料B6を
用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=1.42μmであった。また実施例B1と同様に
評価を行った。表2に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0130】<比較例b1>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
200のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量36
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料b1を得た。この塗料
b1の粘度は220mPa・sと高粘度であった。この
塗料b1を用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=3.54μmもあり、被膜はポーラス
気味であった。また実施例B1と同様に評価を行った。
表2に示した様に、N/Lカブリ・H/H画像濃度が悪
く、トリボが低めで、またH/Hではネガゴーストが発
生した。
【0131】<比較例b2>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
900のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量20
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
B1と同様の処方・操作にて塗料b2を得た。この塗料
b2の粘度は250mPa・sと高粘度であった。この
塗料b2を用い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=3.67μmもあり、被膜はポーラス
気味であった。また実施例B1と同様に評価を行った。
表2に示した様に、N/Lカブリ・H/H画像濃度が悪
く、トリボが低めで、またH/Hではネガゴーストが発
生した。
【0132】<比較例b3>実施例B1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量5,
500のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量50
ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例B
1と同様の処方・操作にて塗料b3を得た。この塗料b
3の粘度は72mPa・sであった。この塗料b3を用
い実施例B1と同様に現像剤担持体を作製したところR
a=1.57μmであり、被膜は特にポーラスではなっ
た。また実施例B1と同様に評価を行った。表2に示し
た様に、L/Lでネガゴーストが発生し、また耐久後半
で画像濃度が低下した。
【0133】
【表2】
【0134】 <実施例C1> (現像剤担持体の製造) ・カーボン(DBP吸油量250ml/100g) 20質量部 ・グラファイト(体積平均粒径5.0μm、30μm以上の粒子が0.1%) 80質量部 ・レゾール系フェノール樹脂(アンモニアを触媒として製造。架橋前重量平均分 子量500、固形分50%) 300質量部 ・荷電制御性樹脂(モル比90:10のメチルメタクリレート−ジメチルアミノ エチルメタクリレート共重合体、固形分50%) 100質量部 ・球状炭素粒子(体積平均粒径15.0μm) 80質量部 ・IPA 180質量部 上記材料をφ2mmのジルコニア粒子にて3時間サンド
ミルを行い、その後ジルコニア粒子を篩いで分離し、I
PAで固形分を30%に調整し塗料C1〔c(カーボ
ン)/GF(グラファイト)/B(フェノール樹脂)/
RCA(荷電制御性樹脂)/R(粗し材粒子)=0.2
/0.8/1.5/0.5/0.8〕を得た。この塗料
の粘度を測定したところ、50mPa・sであった。こ
の塗料をスプレー法にてφ20mmのAl円筒体上に1
0μmの被膜を形成させ、次いで熱風乾燥器により15
0℃/30分間加熱・硬化させ現像剤担持体を作製し
た。この現像剤担持体上の導電性被覆層表面のRaをサ
ーフコーダーSE−3400(小坂研究所製)で測定し
たところ、Ra=2.30μmであった。
【0135】(磁性体分散型キャリアの製造)水媒体中
にフェノール/ホルムアルデヒドモノマー(50:5
0)を混合分散した後、モノマー質量に対して、チタン
カップリング剤で表面処理した0.25μmのマグネタ
イト粒子600質量部、0.6μmのヘマタイト粒子4
00質量部を均一に分散させ、アンモニアを適宜添加し
つつモノマーを重合させ、磁性粒子内包球状磁性樹脂キ
ャリア芯材(平均粒径33μm,飽和磁化38Am2
kg)を得た。
【0136】一方、トルエン20質量部、ブタノール2
0質量部、水20質量部、氷40質量部を四つ口フラス
コにとり、撹拌しながらCH3SiCl2 15モルと
(CH 32SiCl2 10モルとの混合物40質量部
を加え、更に30分間撹拌した後、60℃で1時間縮合
反応を行った。その後シロキサンを水で十分に洗浄し、
トルエン−メチルエチルケトン−ブタノール混合溶媒に
溶解して固形分10%のシリコーンワニスを調製した。
【0137】このシリコーンワニスに、シロキサン固形
分100質量部に対して2.0質量部のイオン交換水お
よび2.0質量部の下記硬化剤(イ)、1.0質量部の
下記アミノシランカップリング剤(ロ)および、5.0
質量部の下部シランカップリング剤(ハ)を同時添加
し、キャリア被覆溶液Iを作製した。この溶液Iを塗布
機(岡田精工社製:スピラコータ)により、前述のキャ
リア芯材100質量部に、樹脂コート量が1質量部とな
るように塗布し、コートキャリアIを得た。このキャリ
アは50%粒径が33μmであり体積抵抗値が、4×1
13Ω・cmであり、インピーダンスが2×1010Ω・
cmであった。
【0138】
【化1】
【0139】(重合トナーの製造)イオン交換水709
質量部に0.1M−Na3PO4水溶液451質量部を投
入し、60℃に加温した後、TK式ホモミキサー(特殊
機化工業製)を用いて12,000rpmにて撹拌し
た。これに1.0M−CaCl2水溶液67.7質量部
を徐々に添加し、Ca3(PO42を含む分散媒体を得
た。
【0140】一方、 ・スチレン 170質量部 ・2エチルヘキシルアクリレート 30質量部 ・パラフィンワックス(m.p.70℃) 60質量部 ・C.I.ピグメントブルー15:3 10質量部 ・スチレン−メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体 5質量部 ・ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物 3質量部 上記処方のうち、C.I.ピグメントブルー15:3と
ジ−tert−ブチルサリチル酸金属化合物とスチレン
だけをエバラマイルダー(荏原製作所製)を用いて予備
混合を行った。次に上記処方すべてを60℃に加温し、
溶解・分散して単量体混合物とした。さらに60℃に保
持しながら、開始剤ジメチル2,2’−アゾビスイソブ
チレート10質量部を加えて溶解し、単量体組成物を調
製した。
【0141】前記ホモミキサーの2リットルフラスコ中
で調製した分散媒に、上記単量体組成物を投入した。6
0℃で、窒素雰囲気としたTKホモミキサーを用いて1
0000rpmで20分間撹拌し、単量体組成物を造粒
した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ60℃で3時間
反応させた後、80℃で10時間重合させた。重合反応
終了後、反応生成物を冷却し、塩酸を加えて、Ca
3(PO42を溶解し、濾過・水洗・乾燥することによ
り、重合トナーを得た。
【0142】得られたトナーの粒径をコールターカウン
ターで測定したところ、重量平均径8.2μmでシャー
プな粒度分布を有していた。さらに、粒子の断面を染色
超薄切片法により透過型電子顕微鏡で観察したところ、
スチレン−アクリル樹脂を主体とする表層部とワックス
を主体とする中心部に分かれており、カプセル構造が確
認できた。
【0143】得られたトナー100質量部に対して、B
ET法による比表面積が200m2/gである疎水性シ
リカ0.7質量部を外添した。
【0144】(画出し評価)こうして製造した磁性体分
散型キャリアとシアントナーとをトナー濃度8%で混合
してシアン二成分系現像剤を作製した。
【0145】次に、市販の複写機GP55(キヤノン
製)の現像装置を、図7に示す如く改造し、現像剤担持
体51として前記現像スリーブを使用し、帯電部材とし
ては磁気ブラシ帯電器を用いて磁性粒子62を使用し、
感光体41に対してカウンター方向に120%で回転さ
せ、直流/交流電界(−700V,1kHz/1.2k
Vpp)を重畳印加し、感光体41を帯電させ、クリー
ニングユニットを取り外し、現像コントラスト250
V、カブリとの反転コントラスト−150Vに設定し、
非連続の交流電界を有する現像バイアスを印加し前述の
シアン二成分系現像剤を使用し、23℃,5%RHの常
温低湿(N/L)、24℃,65%RHの常温常湿(N
/N)、32.5℃,85%RHの高温高湿(H/H)
の環境にて、画像比率5.5%のテストチャートの画出
しを行った。評価は実施例A1と同様に行った。結果を
表3に示す。良好な結果であった。
【0146】<実施例C2>実施例C1において、DB
P吸油量200ml/100gのカーボンを用いたこと
以外は実施例C1と同様の処方・操作にて塗料C2を得
た。この塗料C2の粘度は52mPa・sであった。こ
の塗料C2を用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作
製したところRa=2.33μmであった。また実施例
C1と同様に評価を行った。表3に示した様に、良好な
結果が得られた。
【0147】<実施例C3>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量19
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料C3を得た。この塗料
C3の粘度は54mPa・sであった。この塗料C3を
用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=2.36μmであった。また実施例C1と同様に
評価を行った。表3に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0148】<実施例C4>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量2,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量17
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料C4を得た。この塗料
C4の粘度は55mPa・sであった。この塗料C4を
用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=2.37μmであった。また実施例C1と同様に
評価を行った。表3に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0149】<実施例C5>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量15
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料C5を得た。この塗料
C5の粘度は56mPa・sであった。この塗料C5を
用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=2.41μmであった。また実施例C1と同様に
評価を行った。表3に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0150】<実施例C6>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量3,
000のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量12
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料C6を得た。この塗料
C6の粘度は55mPa・sであった。この塗料C6を
用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製したところ
Ra=2.43μmであった。また実施例C1と同様に
評価を行った。表3に示した様に、良好な結果が得られ
た。
【0151】<比較例c1>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
200のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量15
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料c1を得た。この塗料
c1の粘度は320mPa・sと高粘度であった。この
塗料c1を用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=3.71μmもあり、被膜はややポー
ラス気味であった。また実施例C1と同様に評価を行っ
た。表3に示した様に、耐久濃度低下が発生し、またN
/L耐久後半でカブリが悪化した。
【0152】<比較例c2>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量4,
900のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量12
0ml/100gのカーボンを用いたこと以外は実施例
C1と同様の処方・操作にて塗料c2を得た。この塗料
c2の粘度は350mPa・sと高粘度であった。この
塗料c2を用い実施例C1と同様に現像剤担持体を作製
したところRa=3.87μmもあり、被膜はややポー
ラス気味であった。また実施例C1と同様に評価を行っ
た。表3に示した様に、耐久濃度低下が発生し、またN
/L耐久後半でカブリが悪化した。
【0153】<比較例c3>実施例C1において、アン
モニアを触媒として製造した架橋前重量平均分子量5,
500のレゾール系フェノール樹脂、DBP吸油量11
0ml/100gのカーボンを用い、更に荷電制御性樹
脂用いなかったこと以外は実施例C1と同様の処方・操
作にて塗料c3を得た。この塗料c3の粘度は92mP
a・sであった。この塗料c3を用い実施例C1と同様
に現像剤担持体を作製したところRa=2.47μmで
あり、被膜は特にポーラスではなった。また実施例C1
と同様に評価を行った。表3に示した様に、トリボが低
くL/Lでカブリが悪く、また耐久後半で画像濃度が低
下した。画出し後に現像剤担持体上の現像剤を取り除い
て担持体表面を観察してみたところ、トナーにより汚染
されていた。
【0154】
【表3】
【0155】
【発明の効果】以上実施例を用いて説明したように、本
発明によれば、架橋前重量平均分子量が500〜3,0
00の範囲のレゾール系フェノール樹脂及び、体積平均
粒径が6.5μm以下で、且つ、30μm以上の粒子が
0.5%以下のグラファイトを含有する樹脂組成物を用
いることにより、現像剤に対し好適な摩擦帯電付与する
現像剤担持体表面被覆層を、好適に形成することができ
る。加えて小粒径で高導電性のカーボンブラック、表面
に凹凸を形成するための固体粒子、或いは荷電制御性樹
脂を該樹脂組成物中に添加しても、同様に現像剤に対し
好適な摩擦帯電付与する現像剤担持体表面被覆層を、好
適に形成することができる。
【0156】従ってこのようにして得られた現像剤担持
体を現像装置に用いることで、現像装置中のトナーの過
剰帯電を防止し、かつトナーの帯電安定に保持させ、ま
た現像剤担持体上への融着が発生しにくく、それらの結
果から生じるスリーブゴースト・画像濃度低下・カブリ
・飛び散り等が起こりにくい高品位の画像を、長期に亘
って得ることができる。
【0157】更には、常温常湿下は勿論、高温高湿下・
低温低湿下においても良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置について、磁性一成分現像剤
を用いる場合を模式的に表わした図である。
【図2】本発明の現像装置について、磁性一成分現像剤
を用いる場合を模式的に表わした図である。
【図3】本発明の現像装置について、二成分現像剤を用
いる場合の概略図を示す。
【図4】本発明のトナーの製造方法を実施するための装
置システムの一具体例を示す概略図である。
【図5】本発明のトナーの粉砕工程において使用される
一例の機械式粉砕機の概略断面図である。
【図6】本発明の現像剤担持体の一部分の断面の概略図
である。
【図7】本発明の実施例において、二成分現像剤を用い
る場合の概略図を示す。
【符号の説明】
7 :感光ドラム 8 :現像剤層厚規制部材 9 :ホッパー 10 :トナー 11 :磁石 12 :円筒状基体 13 :被膜層 14 :現像スリーブ(現像剤担持体) 15 :電源 16 :攪拌器 A: 現像スリーブの回転方向 B: 感光ドラムの回転方向 D: 現像部 21 :感光ドラム 23 :ホッパー(トナー容器) 24 :磁性トナー 25 :磁石 26 :金属製円筒管 27 :樹脂被覆層 28 :現像スリーブ 29 :電源 30 :トナー攪拌翼 31 :現像剤層厚規制部材 41 :潜像担持体(感光ドラム) 51 :現像スリーブ(現像剤担持体) 52 :マグネットローラ 58 :補給用トナー 59 :現像剤 59a :トナー 59b :キャリア 61 :搬送スリーブ 62 :磁性粒子 101 :多分割分級機 102 :第2定量供給機 103 :振動フィーダー 104,105,106 :補集サイクロン 111a,112a,113a :排出導管 114、115 :入気管 116 :原料供給ノズル 120 :第1気体導入調節手段 121 :第2気体導入調節手段 128、129 :静圧計 135 :インジェクションフィーダー 201 :被膜層 202 :粗し材粒子 203 :カーボン 204 :フェノール樹脂 205 :グラファイト 206 :Al円筒状基体 212 :渦巻室 219 :パイプ 220 :ディストリビュータ 222 :バグフィルター 224 :吸引フィルター 229 :補集サイクロン 301 :機械式粉砕機 302 :粉体排出口 310 :固定子 311 :粉体投入口 312 :回転軸 313 :ケーシング 314 :回転子 315 :第1定量供給機 316 :ジャケット 317 :冷却水供給口 318 :冷却水排出口 320 :後室 321 :冷風発生手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 直樹 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 嶋村 正良 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 藤島 健司 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 後関 康秀 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H005 AA15 EA05 FA01 FA06 2H077 AB05 AB14 AD06 AD13 AD23 AD24 AD36 AE04 AE05 EA03 EA13 FA13 FA22 FA27 GA03 3J103 AA02 FA06 FA07 GA54 GA57 GA58 GA60 HA04 HA20 HA41 HA52

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体及び該基体表面に形成された被覆層
    を少なくとも有し、該被覆層は、少なくとも架橋前重
    量平均分子量が500〜3,000の範囲のレゾール系
    フェノール樹脂及び、体積平均粒径が6.5μm以下
    で、且つ、30μm以上の粒子が0.5%以下のグラフ
    ァイトを含有する樹脂組成物により形成されていること
    を特徴とする現像剤担持体。
  2. 【請求項2】 該樹脂組成物中には、DBP吸油量が1
    00ml/100g以上であるカーボンブラックが含有
    されることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持
    体。
  3. 【請求項3】 該樹脂組成物中には、被覆層の表面に凹
    凸を形成するための固体粒子を含有することを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の現像剤担持体。
  4. 【請求項4】 該樹脂組成物中には、荷電制御性の樹脂
    を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
    に記載の現像剤担持体。
  5. 【請求項5】 上記荷電制御性の樹脂が、メチルメタク
    リレートモノマー単位及び含窒素ビニルモノマー単位を
    含有する共重合体であることを特徴とする請求項4に記
    載の現像剤担持体。
  6. 【請求項6】 一成分磁性トナーからなる一成分現像剤
    を収容する容器を有しており、該現像剤容器中に収容さ
    れる該現像剤を現像剤担持体により静電潜像保持体と対
    向する現像領域へ担持搬送し、該潜像保持体に形成され
    た潜像を可視像化する現像装置において、 該現像剤担持体は請求項1〜5のいずれかに記載の現像
    剤担持体であり、 該一成分磁性トナーの重量平均粒子径が5〜12μmで
    あり、かつ該一成分磁性トナーの3μm以上の粒子にお
    いて、下記式(1)より求められる円形度aが0.90
    0以上の粒子を個数基準の累積値で90%以上有し、 円形度a=L0/L ──────(1) 〔式、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を
    示し、Lは粒子像の周囲長を示す。〕 且つ a)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が下記式
    (2)を満足し、 カット率 Z≦5.3×X──────(2) [但し、カット率Zは、東亜医用電子製フロー式粒子像
    分析装置FPIA−1000で測定される全測定粒子の
    粒子濃度A(個数/μl)、円相当径3μm以上の測定
    粒子濃度B(個数/μl)とした時、式(3)で表され
    る Z=(1−B/A)×100──────(3)] 且つ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y
    とトナー重量平均径Xの関係が下記式(4)を満足す
    る、 円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.51×X-0.645 ──────(4) [但し、トナー重量平均粒子径X:5.0〜12.0μ
    m] 或いは、 b)カット率Zとトナー重量平均径Xの関係が、下記式
    (5)を満足し、 カット率Z>5.3×X──────(5) 且つ、円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y
    とトナー重量平均径Xの関係が下記式(6)を満足す
    る、ことを特徴とする現像装置。 円形度0.950以上の粒子の個数基準累積値Y≧exp5.37×X-0.545 ──────(6) [但し、トナー重量平均粒子径X:5.0〜12.0μ
    m]
  7. 【請求項7】磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成
    分現像剤を収容する容器を有しており、該現像剤容器中
    に収容される該現像剤を現像剤担持体により静電潜像保
    持体と対向する現像領域へ担持搬送し、該潜像保持体に
    形成された潜像を可視像化するために、現像装置におい
    て、 該現像剤担持体は請求項1〜5のいずれかに記載の現像
    剤担持体であることを特徴とする現像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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