JP3780068B2 - Image forming method - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、或いは複写機等に用いられる電子写真法を用いた画像形成方法に関し、特に、非磁性一成分系現像剤を用いる場合に有用な画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いた現像装置は、用いる現像剤の種類によって若干構成が異なるが、非磁性一成分系現像剤を用いる場合と、磁性一成分系現像剤を用いる場合とでは、磁性一成分現像剤を用いる場合には、現像剤担持体（以下、現像ローラとも呼ぶ）内に現像剤を引きつけるマグネットが必要となるだけで、ほぼ同様な構成をとる。図５に非磁性一成分系現像剤を用いた場合の画像形成装置の従来例を示す。
【０００３】
図５に示したように、非磁性一成分系現像剤を用いた場合の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラム１００の表面を均一に帯電させるための帯電装置１０６、そして均一に帯電された感光体ドラム１００を露光し、該感光体ドラム１００上に静電潜像を形成するための発光素子１０７、感光体ドラム１００上の静電潜像を、非磁性一成分系現像剤Ｔ’（以下、トナーとも呼ぶ）で可視化するための現像装置１０１、可視化されたトナー画像を被転写体１０９上に転写するための転写装置１０８、被転写体上のトナー画像を溶融して固着させる定着装置１１１、そして、感光体ドラム１００上から被転写体上に転写されずに残ったトナーＴ’を一旦回収し、現像装置１０１内に戻すクリーニングローラ１１０からなる。
【０００４】
そして、上記のような画像形成装置における現像装置１０１は、図５に示したように、図中のＸ方向に回転する感光体ドラム１００に接触して、Ｙ方向に回転しながら現像を行う現像ローラ１０２と、Ｚ方向に回転することによって現像ローラ１０２に非磁性トナーＴ’を供給する現像剤供給手段である供給ローラ１０４、現像ローラ１０２上のトナーＴ’の層厚（塗布量）を制御すると共に、帯電量を規制する現像剤層厚規制手段である現像ブレード１０３、トナーＴ’を供給ローラ１０４に供給すると共に非磁性一成分トナーＴ’を撹拌する撹拌部材１０５等からなっている。
【０００５】
上記のような現像ローラ１０２と感光体ドラム１００とが接触して現像を行う装置においては、感光体ドラム１００として剛体のドラムを用いる場合は、現像ローラ１０２としては表面に弾性体を有する現像ローラを用いることが望ましく、又、現像ローラ１０２は、感光体ドラム１００に対して周速差を有して回転するように構成される。この際に使用する弾性体の材料としては、従来よりシリコーンゴム、及びＮＢＲゴム（ニトリルゴム）が好適に用いられている。そして、このような弾性体を有する現像ローラ１０２が用いられている現像装置においては、トナーＴ’への電荷付与のために金属製の現像ブレード１０３が用いられている。又、金属製の現像ブレード１０３としては、ステンレスやリン青銅等の薄板が好適に用いられている。
【０００６】
一方、このような現像装置１０１では、現像ローラ１０２の回転に伴って現像ローラ１０２上に担持されたトナーＴ’が、感光体ドラム１００と現像ローラ１０２との接触部に到達すると、該接触部において、トナーＴ’が、感光体ドラム１００との摺擦により再度電荷付与される。
【０００７】
そして、上記の接触部通過直後に、不図示の電源から現像ローラ１０２に現像バイアスを印加することによって、感光体ドラム１００表面に不図示の手段にて形成された静電潜像を、現像ローラ１０２の表面に鏡映力にて担持されているトナーＴ’で現像して可視化する。現像に寄与せず、現像ローラ１０２表面に残留したトナーは、供給ローラ１０４を介して現像装置１０１内に回収される。
【０００８】
この現像装置１０１は、基本的には絶縁性の非磁性一成分系現像剤を用いるものであり、又、供給ローラ１０４から現像ローラ１０２へのトナーＴ’の供給は、供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との摺擦領域においてトナーＴ’が摩擦帯電することにより生ずる鏡映力にて行われる。又、トナーＴ’の現像ローラ１０２への供給量の調整は、現像ローラ１０２と供給ローラ１０４との周速差で行われる。
又、上記形式の現像装置１０１では、トナーＴ’の搬送に磁気力を必要としないので、色の黒い磁性粒子を含有することのない非磁性の一成分系トナーを用いることができ、特に彩色トナーを使用するカラー画像形成には有利である。
【０００９】
上記した感光体ドラム１００上に残ったトナー（以下、転写残トナーとも呼ぶ）を現像装置１０１内に回収する、所謂クリーナレス方式を用いた画像形成装置においては、次に現像される画像のためにも転写残トナーを極力低減させなければならない。又、図５に示したクリーニングローラ１１０の代わりに、弾性ブレード等を感光体ドラム等に当接させて、感光体ドラム上の転写残トナーを回収するクリーニング装置を有する画像形成装置においても、出力画像に寄与せず廃棄されるトナー、所謂廃トナーを少なくすることは重要である。
【００１０】
これに対し、こうした転写時に感光体ドラムから被転写体に転写されず、感光体ドラム上に残るトナーを減らす（転写効率を向上させる）方法として、感光体ドラムの最表層にフッ素樹脂等を分散させ、感光体ドラム表面とトナーとの離型性を向上させることで、転写効率を上げる方法が開発されている。
感光体ドラムの表面層にフッ素樹脂が分散された感光体ドラムを用い、表面に弾性体としてシリコーンゴムを有する従来の現像ローラを使用した画像形成装置の場合について、電荷付与の過程を説明する。
【００１１】
図５において、シリコーンゴムを最表層に有する現像ローラ１０２にはトナーＴ’が担持されており、該トナーＴ’は、現像ブレード１０３と現像ローラ１０２とにより摩擦されて所定の負電荷を付与されれる。この際、現像ブレード１０３によってトナーＴ’の厚みが規制されて、現像ローラ１０２上には、ほぼトナーが一層分のみコーティングされる。
このように、現像ローラ１０２の回転に伴なって所定の負電荷を付与されたトナーは、最表層にフッ素樹脂を有する感光体ドラム１００と、表面にシリコーンゴムを有する現像ローラ１０２との接触部に到達し、再度摩擦帯電される。この時、現像ブレード１０３との摩擦により所定の負電荷が帯電された状態のトナーＴ’は、感光体ドラム１００の最表層内に分散されているフッ素樹脂と摩擦して正電荷が付与される。一方、これと同時に、現像ローラ１０２の表面のシリコーンゴムと摩擦帯電して負電荷が付与される。トナーは上記接触部を通過した後、印加される現像バイアスに応じて感光体ドラム１００上に形成されている静電潜像を現像して可視化する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、転写効率の向上を目的として、最表層にフッ素樹脂が分散された感光体ドラムを適用し、当該ドラムと、表面にシリコーンゴムを有する現像ローラを使用し、これらが接触している画像領域で現像してトナー画像を出力した場合には、転写効率は向上するものの、出力画像の非画像部にトナーが付着する所謂「カブリ」と、線画等の周辺領域にトナーが付着する「飛び散り」が増加することがわかった。
従って、本発明の目的は、転写効率が向上すると共に、カブリや飛び散りのない高画質画像を出力することのできる画像形成方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、静電潜像を担持するための像担持体に静電潜像を形成する工程と、その表面に弾性体を有する一成分系現像剤を担持するための現像剤担持体と像担持体とが接触する現像領域において、上記静電潜像を、現像剤担持体上の一成分系現像剤により現像する現像工程とを少なくとも有する画像形成方法において、
上記現像剤担持体は、表面粗さが十点平均粗さ（Ｒｚ）で３〜１５μｍであり、
上記現像工程において、現像剤層厚規制部材が、現像剤担持体上に担持された一成分系現像剤の層厚を規制すると共に、現像剤層厚規制部材との摩擦によって一成分系現像剤に電荷を付与し、且つ、現像領域における像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる帯電極性と逆極性となるようにするための樹脂が最表層に分散された像担持体を用い、更に、該現像領域通過後の反転トナー量から現像領域通過前の反転トナー量を差し引いて得られる上記現像領域における反転トナーの増加量が、５％未満であるようにして像担持体上の静電潜像の現像を行なうことを特徴とする画像形成方法である。
【００１４】
上記した従来技術の課題について、本発明者らが詳細に検討した結果、上記した「カブリ」や「飛び散り」の現象は、現像ローラと感光体ドラムとの接触部での摩擦帯電において、トナーが現像ローラ表面のシリコーン樹脂との摩擦によって付与される電荷の大きさよりも、感光体ドラムの最表層中に分散されているフッ素樹脂との摩擦によって付与される上記と逆極性の電荷のほうが大きい場合に生じることがわかった。そして、これは、先に述べた例に従って説明すると、以下のような理由によるものと考えられる。現像剤規制部材との摩擦によって現像ローラ上に担持されている負に帯電されたトナーには、現像ローラと感光体ドラムとの接触部（現像領域）の通過の際に、これとは逆の正極性の電荷が付与されるが、その際に生じる接触部通過前のトナーの単位面積当たりの総電荷量に対する接触部を通過することにより生じる電荷量の低下は、現像に対しては問題にならない程度のものである。しかし、この際に、逆極性に帯電されたトナー、所謂反転トナー量が増加する。そして、この反転トナーによって非画像部が現像される結果、画像にカブリや飛び散りが増加するので、フッ素樹脂を表層に分散させた感光体ドラムを用いることによって転写効率の向上が図られるにもかかわらず、反転トナーの増加に伴う画像劣化が生じて高画質画像を達成することが困難となっていた。
【００１５】
そこで、像担持体の最表層に、上記したフッ素樹脂のような、像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性と逆極性となるようにするための樹脂が分散された最表層を採用する一方、像担持体と現像剤担持体とが接触している現像領域において、現像剤担持体が一成分系現像剤に付与する摩擦電荷量が、像担持体が一成分系現像剤に付与する摩擦電荷量以上となるように構成すれば、転写効率を向上させることができると共に、カブリや飛び散りのない高画質画像を安定して出力することが可能となることを知見して本発明に至った。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
本発明の画像形成方法を実施した構成の画像形成装置においては、先ず、像担持体として、その最表層に、像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性とは逆極性となるようにするための樹脂が分散されたものを使用し、転写効率の向上を図る。本発明においては、この際に、樹脂として、フッ素系樹脂を使用することが好ましく、特に、像担持体の最表層を形成するための形成材料の総固形分に対するフッ素樹脂の分散量が３〜５０％である場合に、転写効率をより向上させることができる。この際に使用するフッ素系樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等が好適である。
【００１７】
更に、本発明の画像形成装置においては、上記したように構成されている像担持体と接触して現像剤担持体が配置されるが、像担持体と現像剤担持体とが接触した現像領域において、現像剤担持体が一成分系現像剤に付与する摩擦電荷量が、像担持体が一成分系現像剤に付与する摩擦電荷量以上となるように構成する。このようにすれば、上記したフッ素樹脂等が最表層に分散されている像担持体を使用することによって生じる反転トナーの発生を有効に防止することが可能となるため、転写効率を向上させると共に、トナーのカブリや飛び散りのない安定して高画質画像の出力が可能となる。更に、本発明の画像形成装置においては、現像剤担持体を、少なくとも弾性体からなる弾性層と正帯電性の樹脂層とを有する複数層から形成して、機能分離された現像剤担持体とすれば、より有効である。例えば、現像剤担持体の最表面に、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂を有する構成とすれば、一成分系現像剤が像担持体及び現像剤担持体との摺擦による反転トナーの発生の防止がより確実になされ、得られる画像のカブリ及び飛び散りを更に有効に防止できる。
【００１８】
又、本発明の画像形成装置においては、現像剤として、略球形である一成分系現像剤を用いることによって、現像剤担持体と像担持体との接触部における現像剤の転がりを容易とし、更に現像ローラからの電荷付与量を増大させることができるため、画像の均一性を向上させると共に、転写時の転写効率を更に向上させることができる。このため、本発明に用いる一成分系現像剤は、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０及び形状係数ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲の略球形のトナーを用いることが好ましい。
このような形状係数を有する略球形のトナーは、一成分系現像剤に使用するトナーの一部又は全体を重合法により形成することによって容易に得られる。又、本発明においては、同時に略球形トナー粒子の製造の容易化及び省エネルギー化の達成を目的としてトナー粒子を低溶融点化するため、一成分系現像剤がコア／シェル構造を有し、更には、該コア／シェル構造のコア部の主成分が低軟化点物質からなり、該低軟化点物質の融点が４０〜９０℃であるものを使用することが好ましい。
又、本発明の画像形成装置に適用する一成分系現像剤は、特に、クリーナレス方式の画像形成装置に使用する場合には、非磁性一成分系現像剤であることが好ましい。又、感光体ドラムの帯電部材による影響をある部分外添剤に逃がしてやるような構成をとるために、一成分系現像剤表面の外添剤被覆率が５〜９９％であるものを使用することが好ましい。以上の本発明において好適なトナーについての詳細は、後述する。
【００１９】
以下に、本発明の画像形成装置の構成を、図面に示した一例の装置に則して更に詳しく述べる。本発明の画像形成装置の特徴とするところは、像担持体（感光体ドラム）と現像剤担持体（現像ローラ）とが接触及び摺擦して現像を行う所謂接触現像装置であって、像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性と逆極性となり、更に、接触部における一成分系現像剤への電荷付与を、感光体表層からの電荷付与量よりも、現像ローラからの電荷付与量を大きくするように構成することによって、高転写効率を維持しつつ、反転トナーを低減して、カブリや飛び散りの少ない高画質画像を出力を可能とする。
【００２０】
図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。図１で示したような、電子写真画像形成装置では、像担持体である感光体ドラム０を回転自在に設け、該感光体ドラム０を一次帯電器１５で一様に帯電し、次に、例えば、レーザのような発光素子１６によって画像情報信号を露光して静電潜像を形成し、現像装置１で可視像化する。次に、該可視像を転写帯電器１７により被転写体１８に転写し、更に定着装置１９で定着させて永久画像を得る。感光体ドラム０上に残った転写残トナーはクリーニング装置２０により除去される。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１の画像形成装置において、感光体ドラム０は矢印Ｘ方向に回転速度ＶXで回転し、発光素子１６にてその表面にイメージ露光により静電潜像を形成する。非磁性一成分現像装置１は、感光体ドラム０と接触し、矢印Ｙ方向に回転速度ＶYで回転する現像ローラ２、現像剤規制手段としての現像ブレード３、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ４、吹出し防止シート７、負帯電性の非磁性の一成分系現像剤Ｔ（以下、トナー）を撹拌する撹拌部材５を備えており、ここで感光体ドラム０と現像ローラ２との回転速度の関係は、ＶY＞ＶXである。現像ローラ２には、負極性ＤＣ電圧器６が接続されており、一方、感光体ドラム０は接地されている。
【００２２】
本発明では、使用可能なトナーの形状について別段の制約はないが、クリーニング装置を省いた所謂クリーナレス方式の画像形成装置においては、転写性向上が達成されるトナーが望まれる。又、クリーニング装置を付した画像形成装置においても、転写性向上は廃トナーを少なくするという意味で重要である。そのため、本実施形態においては、転写性が向上する非磁性一成分の略球形トナーＴを用いた。更に、略球形トナーを用いることでトナーが転がり易くなり、現像ローラからの電荷付与量が増大するという利点も有する。
【００２３】
ここで、トナーの球形度合は、トナーの形状係数ＳＦ−１及びＳＦ−２を用いて示すことが可能である。本発明で使用するＳＦ−１及びＳＦ−２とは、日立製作所製のＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いてトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より算出して得られた値を定義する。
【００２４】
【数１】
この形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合を示し、１４０より大きいと球形から徐々に不定形となる。一方、ＳＦ−２はトナーの凹凸度合を示し、１２０より大きいとトナーの表面の凹凸が顕著になる。
上記で使用する略球形トナーＴとしては、重量平均粒径３〜１０μｍで、前述のＳＦ−１が１００〜１４０及びＳＦ−２が１００〜１２０の範囲のものを用いることが望ましい。ＳＦ−１が１４０を超える場合には、トナー形状が球形から不定形となり、又、ＳＦ−２が１２０を超える場合には、トナー表面の凹凸が顕著となるために、いずれも転写特性が低下する。
【００２６】
上記のトナーの重量平均粒径は、種々の方法によって測定できるが、本発明においては、コールターカウンターのマルチサイザーを用いて行った。即ち、測定装置としてはコールターカウンターのマルチサイザーII型（コールター社製）を用い、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）、及びＣＸ−１パーソナルコンピューター（キヤノン製）を接続し、測定に使用する電解液は、特級又は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。
測定法としては前記電解水溶液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０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間の分散処理を行い、前記コールターカウンターのマルチサイザーII型により、アパーチャーとして、トナー粒径を測定するときは、１００μｍアパーチャーを用いて測定する。このようにして、本発明に用いられるトナー粒子の体積及び個数を測定して体積分布と個数分布とを算出し、それから本発明に係わる体積分布から重量基準の重量平均粒径を求める。
【００２７】
このような略球形トナー粒子は、一部及び／又は全部が重合法により形成するとよい。即ち、重合法によりトナーを形成することにより、より球形に近いトナー粒子を得ることができる。特に、トナー粒子表面部分を重合法により形成したトナー粒子については、分散媒体中にプレトナー（モノマー組成物）粒子として存在させて、必要な部分を重合反応により生成するため、表面性については、かなり平滑化されたものを得ることができる。
【００２８】
本発明では、同時に略球形トナー粒子の製造の容易化及び省エネルギー化を目的として、トナー粒子を低溶融点化するために、略球形トナー粒子にコア／シェル構造をもたせ、シェル部分を重合法により形成したトナーを用いることも好ましい。コア／シェル構造を有するトナーとすれば、トナー粒子の優れた定着性を損なうことなく耐ブロッキング性を付与できることはいうまでもなく、コアを有しないようなバルクとしての重合トナー粒子に比較して、シェル部分のみを重合する方が、重合工程後の後処理工程において、残存モノマーの除去が容易に行える。
【００２９】
又、コア部の主たる成分としては低軟化点物質を用いることが好ましく、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８に準拠して測定した主体極大ピーク値が、４０〜９０℃を示す化合物を使用することが好ましい。極大ピークが４０℃未満のものを使用すると、低軟化点物質の自己凝集力が弱くなり、結果として得られるトナーの耐高温オフセット性が弱くなり好ましくない。一方、極大ピークが９０℃を超えるものを使用すると、トナーの定着温度が高くなり好ましくない。更に、直接重合法によりトナーを得る場合においては、水系で造粒及び重合を行うために、極大ピーク値の温度が高いと、主に造粒中に低軟化点物質が析出してきて懸濁系を阻害するという弊害もある。
【００３０】
上記極大ピーク値の温度測定には、例えば、パーキンエレマー社製のＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎ．で測定を行った。
【００３１】
上記低軟化点物質としては、具体的にはパラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物等が利用できる。
又、低軟化点物質はトナー粒子中へ５〜３０重量％添加することが好ましい。仮に５重量％未満の添加では先に述べた残存モノマーの除去に負担がかかり、一方、３０重量％を超える場合は、重合法による製造においても造粒時にトナー粒子同士の合一が起きやすく、粒度分布の広いものが生成しやすく、不適当である。
【００３２】
更には、本発明で使用する一成分系現像剤としては、トナー粒子表面が外添剤で被覆されたものを用い、感光体ドラムの帯電部材による影響をある部分、外添剤に逃がしてやるような構成をとることが望ましい。その意味で、トナー粒子表面の外添剤被覆率が５〜９９％、より好ましくは１０〜９９％とするとよい。
尚、トナー粒子表面の外添剤被覆率は、下記のような方法で測定した。先ず、日立製作所社製のＦＲ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いてトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニレコ社製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分の面積ＳGとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積も含む）ＳTに分けて求め、下記式により算出する。
【００３３】
【数２】
本実施形態にて使用するトナーの外添剤としては、トナー粒子に添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均粒径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。又、外添剤としては、例えば、金属酸化物（酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫、酸化亜鉛等）、窒化物（窒化ケイ素等）、炭化物（炭化ケイ素等）、金属塩（硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等）、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等）、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。
【００３５】
これらの外添剤は、トナー粒子１００重量部に対し、好ましくは０．０１〜１０重量部の範囲で用いられ、より好ましくは０．０５〜５重量部が用いられる。これらの外添剤は、単独で用いても、又、複数併用してもよい。夫々、疎水化処理されたものを使用することが、より好ましい。
外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写及び現像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部の周辺に現像剤が飛び散ってしまう、所謂飛び散りが発生する。一方、外添剤の量が１０重量部を超える場合には、過多な外添剤が感光体ドラムや現像ローラに付着して現像剤への帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【００３６】
以下、先に挙げた本発明の第１の実施の形態の画像形成装置の各構成部材について説明する。現像ローラ２としては、図２に示したように、例えば、アルミニウムやステンレスの如き金属円筒状の芯金２６の外周上に、弾性層２５が設けられているものを使用する。弾性層２５の形成材料としては、ウレタンゴム、アクリルゴム等のトナーに対しての負帯電性が大きく、且つゴム弾性を有している材料を使用する。この際、弾性層中に、トナーに対して負帯電性が大きい材料を分散させるようにしてもよい。
【００３７】
弾性層２５を、ウレタンゴムを形成材料として使用して形成する場合の一例について説明する。例えば、ポリオールに予めイオン化可能な金属化合物を混合しておき、このポリオールをワン・ショット方式にてイソシアネートと反応させることで、金属化合物の混合量により体積抵抗値が制御された半導電性の軟質ウレタンからなる弾性層２５が容易に得られる。
【００３８】
この際に用いるポリオールとしては、種々のポリオールを用いることができるが、官能基数２〜６でＥＯ付加率の高いポリエステルポリオールが好ましい。そして、ポリエステルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタングリコール、ヘキセングリコール等の脂肪族グリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール等のグリコール類と、例えば、トリメチロールプロパンのような三官能以上の多価アルコールとの混合物をアルコール成分とし、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ブラシリン酸、コハク酸等の脂肪族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等の多塩基酸成分とを反応させて得られる縮合型ポリエステルポリオール等を挙げることができる。
【００３９】
これらのポリオールに予め混合させるイオン化可能な金属化合物としては、アルカリ金属を含むチオシアン酸塩、過塩素酸塩及びハロゲン化鉄が好適であり、特に、チオシアン酸ナトリウム、チオシアン酸カリウム、過塩素酸リチウム、塩化第１鉄、塩化第２鉄、フッ化鉄、臭化鉄等が好適である。
これらイオン化可能な金属化合物をポリオールに溶解させる量としては、ポリオール１００重量部に対して、金属化合物を０．１重量部から該イオン化可能な金属化合物の溶解度まで溶解・混練させることが可能である。イオン化可能な金属化合物の溶解量をこのように調整することにより、体積抵抗値１×１０6〜１×１０11（Ωｃｍ）までの抵抗値調整が可能である。
このように現像ローラの弾性層を構成すれば、使用するイオン化可能な金属化合物は、電子伝導がカーボンブラックの電子伝導と異なりイオン伝導性であるため、弾性層の抵抗値ムラを生じることが少ない。
【００４０】
上記したように構成されているポリオールと反応させるイソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、例えば、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、これらの混合物、ｍ−テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート等が用いられる。
又、本発明においては、ポリオールとイソシアネートの割合を、ポリオールに含まれている活性水素基とイソシアネートのイソシアネート基の化学当量比が０．５５〜１．１０、好ましくは０．６９〜１．０８の範囲になるようにすることが好ましい。又、反応時に、難燃剤、充填剤、酸化防止剤、着色剤等、任意の添加剤を用いることができ、又、必要に応じて触媒も用いることができる。
【００４１】
更に、上記した方法によれば、予めポリオール中にイオン化可能な金属化合物を混合させているので、その過程では粘度上昇が小さくてすみ、しかも、イオン化可能な金属化合物の配合量を任意に変更することができる。又、水溶性の液体中にイオン化可能な金属化合物が均一に溶解されるため、抵抗値のムラが少なく、均一な帯電特性を有する弾性層が得られる。更に、弾性層の硬度の調整も容易である。
従って、半導電性と硬度の程度を任意に設定することができ、しかも、注型及び脱型作業が円滑・容易に行え、低硬度と、半導電性特性とを同時に有する均一な弾性層２５を得ることができる。
【００４２】
上記のようにして作製される弾性層を有する現像ローラ２の表面は、現像装置１内のトナーＴを担持・搬送し易いように、適度な粗さを有していることが好ましい。即ち、現像ローラ２の表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）で３〜１５μｍが好適である。Ｒｚが３μｍ以下であるとトナー搬送量が少な過ぎて、所定の画像濃度が得られにくくなり、一方、１５μｍ以上であると、出力画像に現像ローラ２の表面粗さに相当した濃度ムラが発生してしまう。尚、本発明における十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１に示されている定義を用い、測定には小坂研究所製の表面粗さ試験器「ＳＥ−３０Ｈ」を使用して測定した。
【００４３】
又、現像ローラ２を構成する弾性層２５のゴム硬度は、ＪＩＳ Ａ ゴム硬度計により測定できる。本発明においては、６５度以下のゴム硬度のものが使用可能である。６５度を超えると、ゴム弾性が少なくなるために感光体ドラム０と現像ローラ２との接触圧力を一定にすることが難しくなり、僅かな精度のずれにより、該接触圧力が増加すると、感光体ドラム０と現像ローラ２との間に狭まれたトナーＴは強い力で摺擦されることになるために、接触圧力によりトナーが変形したり、感光体ドラム０や現像ローラ２に固着したりする。
ゴム硬度は低ければ低いほどよいが、ゴム硬度を低くするために発泡セル径の大きい発泡弾性ゴムを使用すると、表面粗さが大きくなってしまい、好適な表面粗さが得られなくなってしまう。そのため、本発明においてはゴム硬度２０度から６５度の範囲のものを用いることが好ましい。
【００４４】
更に、本発明における現像ローラ２の抵抗値は、体積抵抗値で１×１０3〜１×１０9Ωｃｍのものが好ましい。１×１０3Ωｃｍ未満であると、感光体ドラム表面にピンホールがあったとき、ピンホールに電流が集中し、現像電圧が降下して現像ができなくなる。一方、１×１０9Ωｃｍを超えると、現像ローラ２に担持されたトナーＴが局所的に過帯電されるために、逆に反転トナーが増加してしまう。
本発明においては、現像ローラ２の表面に形成される弾性層２５の対トナーへの電荷付与特性が、感光体ドラム０からトナーＴへの正電荷付与量を上回る電荷付与量となるような物質で現像ローラを形成することが好ましい。
【００４５】
又、上記のようにして形成される現像ローラは、その上に現像剤を担持し、現像領域まで現像剤を搬送するが、本発明の画像形成装置においては、その際に、現像剤ローラ表面の一成分系現像剤の層厚を規制し、且つ一成分系現像剤に電荷付与するための現像剤層厚規制部材（現像ブレード３）が設けられている。現像ブレード３の形成材料としては、厚さ０．１〜０．５ｍｍのリン青銅やステンレス等の薄板を用いることができる。
【００４６】
次に、本実施形態で用いる感光体ドラム０の一例について説明する。
図２に示した感光体ドラム０は、負帯電のＯＰＣ感光体であり、φ３０ｍｍのアルミニウム製のドラム支持体９上に、下記に述べる第１〜第５の５層の機能層が設けられたものである。ここでは、これらの層が下から順に設けられたものを使用する。
先ず、第１層は、下引き層（ＣＰ層）１０であり、アルミニウムドラム９の表面欠陥等をならすため、又、レーザー露光の反射によるモアレの発生を防止するために設けられる厚さ約２０μｍの導電層であり、デッピング法やスプレーコート法等で形成される。
【００４７】
第２層は、正電荷注入防止層（ＵＣ層）１１であり、アルミ支持体から注入された正電荷が、感光体表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たす。該層は、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって形成された１０6Ωｃｍ程度に抵抗調整された厚さ約１μｍの中抵抗層である。
第３層は、電荷発生層（ＣＧ層）１２であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散させた厚さ約０．１〜０．５μｍの層であり、レーザ露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。
第４層は、電荷輸送層（ＣＴ層）１３であり、ポリカーボネート樹脂中に、トリアリールアミン化合物やヒドラゾンを分散して形成したＰ型半導体であり、その膜厚は２０〜２５μｍ程度である。従って、感光体表面に帯電された負電荷は、この層を移動することができず、第３層の電荷発生層で発生した正電荷のみが感光体表面に輸送される。
【００４８】
第５層は感光体ドラム表層となる表面層１４であるが、本発明においては、像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる摩擦帯電極性と逆極性となるようにするための樹脂が分散されていることを要する。このような樹脂として、例えば、テフロン（デュポン社の商標でフッ素樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）である）等のフッ素樹脂を用い、光硬化性のアクリル樹脂に、該樹脂と超微粒子のＳｎＯ2とを分散させた材料から形成される。
【００４９】
具体的には、下記のような形成方法で第５層を形成する。先ず、光硬化型のアクリル系モノマー６０重量部、平均粒径０．１８μｍのポリテトラフルオロエチレン微粒子を３〜５０重量部、アンチモンをドーピングして低抵抗化した平均粒径約４００Åの分散前の酸化スズ超微粒子を６０重量部、光開始剤として２−メチルチオキサントン２０重量部、メタノール４００重量部をサンドミルにて４８時間分散を行い塗工液を作製する。このようにして調合した塗工液を、ディッピング塗工法にて厚さ約２〜５μｍに塗工し、チャージアップ防止層とする。
【００５０】
図２に示したように、上記したようにして形成される第５層中のフッ素樹脂８であるポリテトラフルオロエチレンは、感光体ドラム０の最表層に位置するため、感光体ドラムと現像剤との離型性が増し転写効率が向上する。
最表層中におけるフッ素樹脂８の分散量を５〜５０重量部としたのは、５重量部より少ないと転写効率向上の効果が少なく、一方、５０重量部よりも多いと、発光素子１６からの光がフッ素樹脂により散乱してしまい画像ボケが発生するので好ましくない。又、酸化スズは、フッ素樹脂８の分散助剤としての役割と共に、表面層１４の抵抗調整のために用いられる。上記のようにして形成される第５層の体積抵抗は、１×１０9〜１×１０14Ωｃｍが好適である。
【００５１】
上記で用いるフッ素原子含有樹脂粒子としては、四フッ化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化エチレンプロピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体のなかから１種或いは２種以上を適宜選択するのが好ましいが、特に、四フッ化エチレン樹脂及びフッ化ビニリデン樹脂が好ましい。樹脂の分子量は、適宜選択することができ、特に制限されるものではない。本発明においては、平均粒径０．１〜０．３μｍ程度の樹脂を用いることが好ましい。この際の粒径が小さくなればなる程、光の散乱が少なくなって好ましいが、０．１μｍよりも小さくなると、製造上困難となる。
更に、上記した例においては、負帯電用感光体ドラムについて説明したが、上記した第３層の電荷発生層と第４層の電荷輸送層とを逆に積層し、正帯電用感光体ドラムとすることも可能である。
又、本発明においては、上記した第５層である表面層１４を設けずに、第４層の電荷輸送層１３中にフッ素樹脂８を分散させて、表面層とすることも可能である。
【００５２】
本発明においては、以上説明した構成の感光体ドラム０と現像ローラ２とを用いて画像形成動作を行うことにより、従来発生していた問題点を解決できる。その理由を、図１及び図２を用いて説明する。尚、潜像形成手段は、前述したので省略する。
図１に示したように、現像ローラ２と供給ローラ４との当接ニップ領域近傍において、トナーＴは現像ローラ２上に多量に担持され、現像ブレード３により現像ローラ２上に担持されるトナー層厚が規制される。同時に、現像ブレード３と現像ローラ２との摺擦により、トナーＴに所定量の負電荷が付与され、トナーＴは、付与された電荷による鏡映力によって現像ローラ２上に担持される。
【００５３】
現像ローラ上に担持されて現像ブレード３を通過したトナーＴは更に搬送されて、感光体ドラム０と現像ローラ２との摺擦ニップ（現像領域）に到達する。図２に示すように、該ニップ内で、トナーＴは、感光体ドラム０の最表層中のフッ素樹脂８と摩擦帯電され、正電荷が付与される。それと同時に、現像ローラ２のウレタン樹脂等の弾性層２５とも摩擦帯電し、負電荷が付与される。その結果、トナーＴには、ここで正電荷と負電荷とが付与される。
従って、現像ローラ２と感光体ドラム０との接触部（現像領域）において、感光体ドラム０からトナーＴへの正電荷の付与が、現像ローラ２からトナーＴへの負電荷の付与量より大きい場合には、該接触部通過後の反転トナー量は、接触部通過前の反転トナー量より増えることになる。逆に、感光体ドラム０からトナーＴへの正電荷の付与が、現像ローラ２からトナーＴへの負電荷の付与より小さいか同等の場合には、接触部通過前後で反転トナー量は同等か減少することになる。即ち、接触部通過前後の反転トナー量を測定すれば、上記接触部におけるこれらの電荷付与量の大小が判断できる。
【００５４】
従来例で示したように、現像ローラの表層がシリコーン樹脂の場合は、現像ローラ２からトナーＴへ付与される負電荷量が、感光体ドラム０からトナーＴへ付与される正電荷量以下であるために、反転トナーが増加し、飛び散りやカブリを発生させていた。
本実施形態においては、現像ローラ２の弾性層２５が軟質ウレタン樹脂で形成されており、ここでウレタン樹脂はシリコーン樹脂よりも負電荷付与性が高いので、ウレタン樹脂を表面に有する現像ローラ２からトナーＴへ付与する負電荷量が、感光体ドラム０から付与される正電荷量より相対的に大きくなる。この結果、反転トナーが増加することがないので、飛び散りやカブリの発生を抑制できる。
【００５５】
上記した接触部を通過したトナーＴは、所定の帯電量を有したまま、現像バイアスにより感光体ドラム０上に現像される。現像されずに現像ローラ２上に残ったトナーＴは、供給ローラ４によって現像ローラ２上から除去される。
更に、感光体ドラム０表面層中にはフッ素樹脂が分散されているため、最表層面に撥水性を有するフッ素樹脂が一部顔を出すので、水に対する接触角が小さくなる結果、感光体ドラム０表面の離型性が向上する。そのため、転写時において、トナー像を感光体ドラム０上から紙等の被転写材へと電界によって容易に転移させることができ、転写性の向上にも寄与することになる。
更に、本発明においては、現像剤に略球形トナーを使用することにより、現像ローラ２と感光体ドラム０との接触部において、トナーが転がり易くなるので、トナーが容易に現像ローラと摩擦することができ、上記した効果がより向上する。
【００５６】
以上説明したように、第一の実施形態によれば、現像ブレードを通過して、現像ブレードとの摩擦によって所定量の電荷を有したトナーが、現像ローラと感光体ドラムとの接触部に搬送されると、該接触部において、現像ローラ側からの電荷付与が有位となるので、反転トナーの発生を有効に低減できるため、従来の様な種々の問題点が生じない。その結果、画像形成装置の安定化が図れ、高画質画像を長期に渡って出力することが可能となる。
更に、低軟化点物質を有するトナーも使用可能となると共に、転写性の向上も図れるため、画像形成装置の省エネルギー化、高画質化が可能となる。
【００５７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、現像ローラとして、芯金の周りを、弾性を有し、更にトナーに対して電荷を付与し易い材料で芯金を被覆する構成としていた。
本実施形態では、図３に示したように、現像ローラの芯金２２の周りに、弾性体からなる弾性層２３と、トナーに対して電荷を付与し易い材料を表面にコーティングした、例えば、正帯電性の樹脂層等の機能層２４とを有する複数層から現像ローラ２１を構成する。
このように、現像ローラ２１を弾性層２３と機能層２４とに分離することで、各層の材料の選択肢を広げることが可能となる。例えば、従来例で用いていたシリコーンゴムを弾性層２３の材料とすることもできる。弾性層２３の材料としては、充分に柔らかいゴム硬度を有し、且つ好適な抵抗層としての役割を有することを必要とする。一方、機能層２４の材料としては、トナーに対して電荷を付与し易い材料であって、好適な体積抵抗値、表面粗さ等を有することが必要である。
【００５８】
本実施形態で使用する現像ローラとしては、具体的には、ステンレスやアルミニウム製の芯金２２の周りに、弾性層２３、最表層に機能層２４を積層して形成する。この際、弾性層２３としては、上記したように充分に柔らかいゴム硬度を有すること、好適な体積抵抗を有することが望まれる。本発明において使用できる弾性層の材料としては、例えば、前述した第１の実施形態で示したウレタンゴム及びアクリルゴムに加えて、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、イソプレンゴム、ヒドリンゴム等に、抵抗調整剤としてカーボンブラック等を分散させたものが挙げられる。又、成型法としては、液状材料を使用した場合等における射出成型や、押出し成型、プレス成型等により成型した後、好適な表面粗さを研磨により得ることが可能である。
【００５９】
機能層２４の形成材料としては、例えば、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられ、中でもポリアミド樹脂、ウレタン樹脂が本発明においては好適に用いられる。これらの樹脂を弾性層２３の表面にコーティングすることにより、トナーに対して有効に負電荷を付与すること可能となる。機能層２４の塗工法としては、例えば、ディッピング塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等が挙げられ、これらの方法を適宜に用いることができる。
【００６０】
更に、上記したように、現像ローラ２１が複数層を有するように構成することによって、弾性層２３から、オイル等がしみ出して感光体ドラム０を汚染する、所謂ドラム汚染を有効に防止できる。又、弾性層２３と機能層２４との接着性を向上させるために、両層の間に接着性を増す溶剤を塗工して、両者の間に接着層を形成してもよい。更に、機能層２４を薄層のフィルムで形成し、フィルム状の機能層２４と芯金２２の間に弾性層２３を形成して、現像ローラ２１とすることも可能である。
このように、現像ローラを弾性層と機能層とに分離することで、各層の材料の選択肢を広げることが可能であり、且つ、このように構成することによっても前記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。しかし、以下の実施例は本発明の好ましい一例であり、本発明は以下の実施例に限定されない。尚、文中、「部」及び「％」とあるのは、特に断りのない限り重量基準である。
【００６２】
（一成分系現像剤Ａの製造）
先ず、イオン交換水７１０ｇに、０．１Ｍ−Ｎａ3ＰＯ4水溶液４５０ｇを投入し、その後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。次に、これに１．０Ｍ−ＣａＣｌ2水溶液６８ｇを徐々に添加し、Ｃａ3(ＰＯ4)2を含む水系媒体を得た。
【００６３】
一方、下記の処方のものを６０℃に加温し、ＴＫ式ホモミキサー（特殊機化工業製）を用いて１２，０００ｒｐｍにて均一に溶解、分散した後、更に、重合開始剤２，２´−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１０ｇを溶解して重合性単量体組成物を調製した。
そして、先に得たＣａ3(ＰＯ4)2を含む水系媒体中に、この重合性単量体組成物を投入し、６０℃でＮ2雰囲気下、ＴＫ式ホモミキサーにて１０，０００ｒｐｍで１０分間撹拌して、重合性単量体組成物を造粒した。その後、該組成物をパドル撹拌翼で撹拌しつつ８０℃に昇温して、１０時間反応させて着色懸濁粒子を得た。重合反応終了後、減圧下で残存モノマーを除去し、冷却した後、塩酸を加えてリン酸カルシウムを溶解させた。その後、ろ過、水洗、乾燥をしてトナー粒子を得た。得られたトナー粒子は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナーの断層面測定法でワックスを主体とするコア部と、このコア部を覆う樹脂（重合性モノマーの重合によって合成された樹脂）を主体とするシェル部を有するコア／シェル構造を有していた。
【００６５】
このようにして得られたトナー粒子１００重量部と、ＢＥＴ法による比表面積が２００ｍ2／ｇである疎水化処理されたシリカ微粉末１．５重量部とを混合して一成分系現像剤Ａを調製した。得られた一成分系現像剤Ａの外添剤被覆率は８０％であり、更に、電子顕微鏡（拡大倍率：１０万倍）によるトナー粒子の表面観察の結果、外添されたシリカ微粉末の粒径は、約５０ｎｍであった。
又、得られた一成分系現像剤Ａは、重量平均粒径が６．３μｍであって、形状係数ＳＦ−１が１１７、形状係数ＳＦ−２が１１２の略球形形状をしていた。
【００６６】
（一成分系現像剤Ｂの製造）
・スチレン−アクリル系樹脂 １００重量部
・カーボンブラック ５重量部
・低分子量エチレン−プロピレン共重合体 ４重量部
・負荷電制御剤（アゾ染料系金属錯体） １重量部
上記組成を、１４０℃に加熱された２軸エクストルーダーで溶融混練し、混合物を冷却した後、ハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕して微粉砕物（トナー粒子）を得た。
得られたトナー粒子１００重量部と、ＢＥＴ法による比表面積が２００ｍ2／ｇである疎水化処理されたシリカ微粉末１．７重量部とを混合して一成分系現像剤Ｂを調製した。一成分系現像剤Ｂの外添剤被覆率は７３％であった。
又、得られた一成分系現像剤Ｂは、重量平均粒径が５．９μｍであって、形状係数ＳＦ−１が１４７、形状係数ＳＦ−２が１３８であり、不定形をしていた。
【００６７】
（現像ローラａの製造）
直径１２ｍｍのステンレス製の芯金上に、以下のような製造方法でウレタンゴムにより弾性層を形成し、先に述べた第１の実施形態で示したような構成の現像ローラを作製した。
先ず、ポリオールとして、軟質ウレタン用ポリオールである日本ポリウレタン（株）製のＮＥ−４１Ｂを用い、このポリオール１００重量部を２５℃に保ちながらチオシアン酸カリウム９．６重量部を加え、混合機で予備混合し、チオシアン酸カリウムをポリオールに溶解させてポリオール組成物を得た。次に、得られたポリオール組成物１００重量部に対して、ポリイソシアネート（日本ポリウレタン（株）製、ＭＣ−１０３）５７重量部を加え、高速撹拌機で１０秒間激しく撹拌させた後、芯金を含む６０℃に加熱した金型に注型し、１５分間反応硬化させた後、脱型して表面に軟質ポリウレタン層が形成された現像ローラａを得た。得られた現像ローラａの表面硬度は、ＪＩＳ Ａ 硬度計で２５度であった。又、抵抗値は体積抵抗値で３×１０7Ωｃｍ、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、１２．４μｍであった。
【００６８】
（現像ローラｂの製造）
先に説明した第２の実施形態で説明したと同様の構成の現像ローラを、下記に方法で製造して現像ローラｂとした。
直径１２ｍｍのステンレス製の芯金上に、下記のような方法でＥＰＤＭの弾性層を形成した。先ず、導電性のカーボンブラックが２０重量部添加されている組成物を用い、このＥＰＤＭゴム用組成物を押し出し成型によってチューブ状に成型した。該チュ−ブを水蒸気加硫方式によって一次加硫し、更に二次加硫を行ってチュ−ブ状のゴム製品とした後、チュ−ブ内へ芯金を圧入し、芯金の外周にゴム状弾性層を有する現像ローラｂを得た。
このようにしてできたチューブは、表面が不均一なので、表面の粗さを整えるために研磨を行い、直径１６ｍｍの弾性ローラを得た。得られた弾性ローラのゴム硬度をＪＩＳ Ａ 硬度計により測定したところ、硬度は４２度であった。
【００６９】
更に、次のようにして上記の弾性層の上に機能層を設けた。先ず、上記で得られた弾性ローラ表面にシランカップリング剤でプライマー処理を行った。次に、機能層の形成材料としてポリアミド樹脂を用い、その上にコートした。機能層の製造方法としては、機能層を形成する前に接着層として、弾性ローラ上に、第一工業製薬製の商品名レオレックスＡＳ−７２０をロールコート法でコーティングして、厚さ３０μｍの接着層を形成した。該接着層を設ける目的は、得られる現像ローラの体積抵抗値を調整すると共に、機能層をコーティングし易くするためである。これを熱風乾燥にて１２０℃で１時間乾燥を行った。
【００７０】
この後、この接着層の上に導電性微粒子が分散されたメトキシメチル化ナイロン（帝国化学製、商品名：トレジン）を、乾燥膜厚が５μｍ程度となるように下記の方法でコーティングして機能層を形成した。
本例では、機能層を適当な体積抵抗値に調整するために、メトキシメチル化ナイロン中に導電性の微粒子を分散したが、導電性の微粒子としてアンチモンドープして導電化処理を施した酸化スズ微粒子を用いた。そして、この導電性微粒子が機能層の形成材（以下、コート液とも呼ぶ）中に均一に分散されるようにするために、分散機としてペイントシェーカーを用い、１２時間分散を行なった。本例では、コート液に対する酸化スズの分散量を、重量比で６０％とした。
このようにして得られたコート液中に先の接着層が設けられた弾性ローラを浸漬させ、弾性ローラ表面にコート液をディッピング塗工した。ディッピング塗工の条件は、コート液中で弾性ローラを１０ｍｍ／ｓｅｃの速さで引き上げ、塗工膜厚が１０μｍ程度となるように形成した。以上のようにして表面が塗工された現像ローラを、８０℃の熱風乾燥炉内に入れ、３０分間乾燥を行って機能層を形成した。
こうして得られた現像ローラｂの表面粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚ）が６．２μｍ、体積抵抗値は９．６×１０8Ωｃｍであった。
【００７１】
（感光体ドラムの製造）
ここでは、さきに説明した第１の実施形態で説明したような５層の層構成を有するように感光体ドラムを作製した。
先ず、アルコール可溶性ポリアミド樹脂である共重合ナイロン樹脂（アミランＣＭ−８０００、東レ（株）社製）１０部と、メトキシメチル化６ナイロン樹脂（トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学（株）社製）３０部とを、メタノール１５０部とブタノール１５０部との混合溶媒中に溶解した調合液を、アルミニウムシリンダー上に浸漬塗工し、９０℃で１０分間乾燥させて、第１層目の、膜厚２０μｍの下引層を形成した。
【００７２】
次に、上記で使用したと同様の共重合ナイロン樹脂（アミランＣＭ−８０００、東レ（株）社製）１０重量部を、メタノール６０重量部とブタノール４０重量部との混合液に溶解させた溶液を用い、前記下引層の上に浸漬塗工し、その後、９０℃で１０分間加熱乾燥して、第２層として厚み１μｍの正荷電注入防止層を形成した。
【００７３】
次に、下記構造式で示されるジスアゾ顔料４部、ブチラール樹脂（エスレックＢＬ−Ｓ、積水化学（株）社製）２部及びシクロヘキサノン１００部をサンドミル装置にて４８時間分散した後、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１００部を加えて電荷発生層用の分散液を調合した。この分散液を用い、上記で得られた正荷電注入防止層上に浸漬塗工し、その後、８０℃で１５分間乾燥させて、第３層の膜厚０．１５μｍの電荷発生層を形成した。
【化１】
更に、下記構造式で示されるトリアリールアミン化合物１０部及びポリカーボネート樹脂（ユピロンＺ−２００、三菱ガス化学（株）社製）１０部をジクロルメタン２０部、モノクロルベンセン６０部の混合溶媒中に溶解して電荷輸送層形成用溶液を調合した。そして、この溶液を上記で形成した電荷発生層上に浸漬塗布し、その後、１２０℃で６０分間乾燥させて、第４層の膜厚２０μｍの電荷輸送層を形成した。
【化２】
最後に、第５層目の最表面層を下記のようにして作製した。先ず、最表面層用の調合液を下記の手順により作成した。結着樹脂としては、下記構造式で示されるアクリル系硬化性モノマー２５部を用い、これに光重合開始剤として２−メチルチオキサントンを０．１部、平均粒径０．０２μｍのアンチモン含有酸化スズ微粒子（Ｔ−１、三菱マテリアル（株）社製）５０部、トルエン３００部を混合し、サンドミル装置で９６時間分散する。更に、この分散液に四フッ化エチレン樹脂粒子（ルブロンＬ−２、ダイキン工業製）を混合してサンドミル装置で更に４時間分散して、最表面層用の調合液とする。尚、この際に、粒径０．１８μｍの四フッ化エチレン樹脂粒子の混合量を、表１に示すように代えて５種類の最表面層用の調合液を製造した。
【化３】
上記で作製した５種類の調合液を用い、先に形成した電荷輸送層上にスプレー塗工して成膜し、乾燥後、高圧水銀灯にて８００ｍＷ／ｃｍ2の光強度で１０秒間紫外線照射して膜厚４μｍの最表面層を形成して、最表面層の異なる５種類の感光体を得た。
【００７７】
（現像ローラｃの製造、比較例用）
比較例用の現像ローラとして、直径１２ｍｍのステンレス製の芯金上に、シリコーンゴムの弾性層を形成した。この際、弾性層を形成するための材料として、中抵抗シリコーンゴムである東レ・ダウ・コーニング社製の商品名ＳＥ−４６３７Ｕを用い、これに加硫剤として同じく東レ・ダウ・コーニング社製の商品名ＲＣ−４ ５０Ｐ ＦＤを１．５重量部を混合し、テストロール機により３０分間混練したものを用いた。
その後、上記の芯金と混練したシリコーンゴムとを金型の中に入れて、１７０℃で１０分間プレス加硫した後、２００℃で４時間オーブン加硫を行った。更に、得られた弾性ローラの表面性を整えるため、表面の研磨を行い、、弾性層が形成された直径１６ｍｍの現像ローラｃを得た。
上記のようにして得られた現像ローラｃの表面のゴム硬度を、ＪＩＳ Ａ 硬度計により測定したところ、４３度であった。又、表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は９．６μｍ、体積抵抗値は３×１０7Ωｃｍであった。
【００７８】
実施例１〜１６
図１に示す画像形成装置に、上記のようにして作製した一成分系現像剤Ａ及びＢ、現像ローラａ及びｂ、フッ素樹脂の混合量を３〜５０％に段階的に変えた４種類の感光体ドラムを用い、表１に示したように組み合わせて、以下の現像条件で５００枚の画出し耐久試験を行った。そして、所定の枚数間隔に、以下の（１）反転トナー量測定、（２）カブリ測定、（３）飛び散り率測定、（４）転写効率測定を行ない、下記の評価方法及び評価基準で各評価を行った。尚、画出し耐久試験は、初期から最多で５００枚まで１００枚間隔で画出し枚数を延長しながら試験を行った。その結果も表１に示した。
【００７９】
比較例１〜４
比較例１〜４では、一成分系現像剤Ａ及びＢ、現像ローラａ及びｂと、最表層にフッ素樹脂が分散されていない以外は実施例で使用したと同様の感光体ドラムを用い、表１に示したように組み合わせて、実施例の場合と同様に以下の現像条件で５００枚の画出し耐久試験を行った。又、実施例と同様の評価を行い、結果を表１に示した。
【００８０】
比較例５〜１４
比較例５〜１４では、一成分系現像剤Ａ及びＢ、従来と同様のシリコーンゴムの弾性層を有する現像ローラｃと、最表層にフッ素樹脂が０〜５０％の範囲で段階的に分散されている、その他は実施例で使用したと同様の構成を有する感光体ドラムを用い、表１に示したように組み合わせて、実施例の場合と同様に以下の現像条件で５００枚の画出し耐久試験を行った。。又、実施例と同様の評価を行い、結果を表１に示した。
【００８１】
＜現像条件＞
・感光体ドラムの回転速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ（図１の矢印Ｘ方向に回転）
・現像ローラの回転速度：８０ｍｍ／ｓｅｃ（図１の矢印Ｙ方向に回転）
・現像バイアス：−３１０Ｖ（直流）
・感光体ドラム上の帯電電位：−７１０Ｖ
・感光体ドラム上の被露光部電位：−６０Ｖ
・転写電流：＋１．９μＡ
・解像度：３００ｄｐｉ
【００８２】
＜評価方法＞
（１）反転トナー量測定
反転トナー量の測定は、ホソカワミクロン社製のＥ−Ｓｐａｒｔアナライザーにより測定した、トナー全個数に対する反転トナーの個数（正極性に帯電したトナー）により求めた（×１００倍にして％表示にした）。
反転トナー量の測定方法は、ベタ白画像を出力（感光体ドラムにトナーを現像させない）し、現像ローラと感光体ドラムとの接触部前後の現像ローラに担持されるトナーの帯電量を、Ｅ−Ｓｐａｒｔアナライザーにより測定した。このように接触部前後の現像ローラに担持されるトナーの帯電量を測定すれば、接触部前の反転トナー量と接触部後の反転トナーの違いから接触部における反転トナーの生成量を求めることが可能となる。
【００８３】
ここでは、反転トナー量の測定は、初期から最長５００枚まで１００枚間隔で行い、接触部後の反転トナー量から接触部前の反転トナー量を差し引いた数値を接触部による反転トナー量として以下の評価基準に基づいて評価した。
○：画出し耐久を通じて接触部による反転トナー量がすべて５％未満。
△：画出し耐久中に接触部による反転トナー量が５％〜１０％未満。
×：画出し耐久を通じて接触部による反転トナー量がすべて１０％以上。
本評価基準として、接触部による反転トナー量を５％及び１０％で区切った理由は、５％未満であれば飛び散り及びカブリが少なく、高画質画像が得られ、一方、１０％以上であると飛び散り及びカブリが増加し画像が劣化するためである。
【００８４】
（２）カブリ測定
カブリの測定は、画像表面の濃度を東京電色社製の反射濃度計ＴＣ−６ＤＳで測定した。同じロットの紙の反射濃度（％）からベタ白画像の反射濃度（％）を差し引くことで画像形成によるカブリが求められる。カブリの測定は、初期から最多５００枚まで１００枚間隔で行った。尚、以下の評価基準に基づいて評価を行った。
○：画出し耐久を通じてカブリがすべて１．５％未満。
×：画出し耐久で１．５％以上。
本評価基準として、１．５％を区切りとしたのは、カブリが１．５％を越えるとカブリトナーによる用紙の変色が目立つようになるからである。
【００８５】
（３）飛び散り率測定
上記の現像条件において、図４に示すように格子状の画像を出力し、その画像をニレコ社製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い算出した。飛び散り率の算出方法は、Ｌｕｚｅｘ測定枠の下記に挙げた各面積から、下式のように定義して求めた。
Ｑ：Ｌｕｚｅｘ測定枠３０の面積
Ｒ：Ｌｕｚｅｘ測定枠３０内の画像部２９の面積
Ｓ：Ｌｕｚｅｘ測定枠３０内の飛び散りトナーの面積
【数３】
○：飛び散り率が３％以下
△：飛び散り率が３％〜５％
×：飛び散り率が５％以上
【００８６】
（４）転写効率測定
トナーの転写効率測定は、初期から最多５００枚まで１００枚間隔で行った。測定方法は、ベタ画像を出力中に本体を停止させ、感光体ドラムに現像されている単位面積あたりのトナー量と、被転写体上に転写されている単位面積あたりのトナー量とを測定する。そして、被転写体上のトナー量を感光体ドラム上のトナー量で除算することで求めた。そして、１００枚間隔毎で結果を平均し、その値で以下の評価基準に基づいて評価した。
○：画出し耐久を通じて転写効率が９５％以上で安定した値が得られた。
△：画出し耐久中に転写効率が９０〜９５％の範囲内で、平均値が９３％以上。
△×：画出し耐久を通じて転写効率が９０％〜９５％の範囲内で、平均値が９３％未満。
×：画出し耐久を通じて転写効率が９０％以上にならない。
【００８７】
表１に示した上記評価により、例えば、その最表層にフッ素樹脂を含有したもののように、感光体ドラムによるトナーへの摩擦帯電付与極性が、現像ローラによるトナーへの摩擦帯電付与極性と逆極性となるような感光体ドラムを使用した場合にも、現像領域において、トナーに対して、感光体ドラムがトナーに付与する帯電量よりも大きい帯電量を付与し得る、例えば、ポリアミド樹脂やウレタン樹脂等を表層に有する現像ローラｂを使用すれば、現像ローラに担持されたトナーが反転トナーとなることがないので、反転トナーによって生じるカブリや飛び散りが有効に防止される結果、高画質画像を安定して出力できる。
更に好ましくは、フッ素樹脂を最表層に含有する感光体ドラムと重合トナーを使用することにより、転写効率も高くすることができ、クリーニング装置を省いたクリーナレス現像器にも容易に対応可能になる。
【００８８】
【００８９】
先ず、表１の比較例５〜１４に示されているように、シリコーンゴム層を用いた従来使用されている現像ローラと、最表層にフッ素樹脂が分散されている感光体ドラムとを組み合わせて使用すると、転写効率が向上するものの、反転トナー量が多くなり、カブリや飛散りの多い画像となってしまうことが分かった。一方、実施例及び比較例１〜４に示されているように、反転トナー量を抑制するためにシリコーンゴム層を有する現像ローラｃに変えて、ウレタンゴム層を有する現像ローラａや、ＥＰＤＭゴム層及びその上に形成された機能層を有する現像ローラｂを使用すると、反転トナーの発生量が抑制される結果、カブリや飛び散りの少ない高画質画像を出力することが可能となるが、この場合に、最表層にフッ素樹脂が分散されていない通常の感光体ドラムを使用すると、転写効率が劣ってしまうことが分かった。
【００９０】
即ち、一成分系現像剤を弾性を有する現像ローラ上に担持させ、該現像ローラを感光体ドラムに接触させて現像を行う一成分接触現像系の現像装置において、転写効率を向上させるため、使用するトナーの摩擦帯電極性と逆極性の摩擦帯電極性の最表層を有する感光体ドラムを使用した場合には、トナーに対してトナーの帯電極性と同極性の大きい帯電量を付与し得るポリアミド樹脂やウレタン樹脂等を表層に有する現像ローラを使用することで、現像ローラに担持されたトナーが反転トナーになることがないので、カブリや飛び散りの少ない高画質画像を出力することが可能となるものと推測される。
更に、使用するトナーの摩擦帯電極性と逆極性の摩擦帯電極性の最表層とするためにフッ素樹脂を用い、且つ重合トナーを使用することによって、転写効率も高くすることができ、クリーニング装置を省いたクリーナレス現像器にも容易に対応可能になる。又、表１に示したように、現像剤Ａのような略球形のトナーを用いることで、前記効果をより向上できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、一成分系現像剤を用い、現像剤担持体と像担持体とが接触する現像領域にて、静電潜像を現像する現像装置を有する画像形成装置において、転写効率を向上させると同時に、カブリや飛び散りの少ない高画質画像を出力することが可能となった。
更に、本発明によれば、クリーニング装置を省いたクリーナレス現像器にも容易に対応可能な、上記した優れた効果を有する画像形成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明における第１の実施形態を説明する図である。
【図３】本発明における第２の実施形態を説明する図である。
【図４】本発明における飛び散り率の測定を説明する図である。
【図５】従来例を説明する図である。
【符号の説明】
０：感光体ドラム
１：現像装置
２：現像ローラ
３：現像ブレード
４：供給ローラ
５：撹拌部材
６：ＤＣ電圧器
７：吹き出し防止シート
８：フッ素樹脂
９：ドラム支持体
１０：下引き層
１１：正電荷注入防止層
１２：電荷発生層
１３：電荷輸送層
１４：表面層
１５：一次帯電器
１６：発光素子
１７：転写帯電器
１８：被転写体
１９：定着装置
２０：クリーニング装置
２１：現像ローラ
２２：芯金
２３：弾性層
２４：機能層
２５：弾性層
２６：芯金
Ｔ：トナー
２７：飛び散り
２８：非画像部
２９：画像部
３０：Ｌｕｚｅｘ測定枠[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses an electrophotographic method used in, for example, a printer, a facsimile, or a copying machine. Painting Concerning image formation method, especially useful when using non-magnetic one-component developer Painting The present invention relates to an image forming method.
[0002]
[Prior art]
The developing apparatus using the electrophotographic method differs slightly depending on the type of developer to be used, but the magnetic one-component development is different between the case of using a non-magnetic one-component developer and the case of using a magnetic one-component developer. In the case of using an agent, the configuration is almost the same except that a magnet for attracting the developer is required in the developer carrying member (hereinafter also referred to as a developing roller). FIG. 5 shows a conventional example of an image forming apparatus using a non-magnetic one-component developer.
[0003]
As shown in FIG. 5, the image forming apparatus using the non-magnetic one-component developer includes a
[0004]
Then, as shown in FIG. 5, the developing
[0005]
In an apparatus that performs development by contacting the developing
[0006]
On the other hand, in such a developing
[0007]
Immediately after passing through the contact portion, a developing bias is applied to the developing
[0008]
The developing
Further, since the developing
[0009]
In the image forming apparatus using the so-called cleanerless system in which the toner remaining on the photosensitive drum 100 (hereinafter also referred to as transfer residual toner) is collected in the developing
[0010]
On the other hand, as a method for reducing the amount of toner remaining on the photosensitive drum that is not transferred from the photosensitive drum to the transfer target during such transfer (improving transfer efficiency), fluorine resin or the like is dispersed on the outermost layer of the photosensitive drum. Thus, a method has been developed for improving the transfer efficiency by improving the releasability between the surface of the photosensitive drum and the toner.
The charge application process will be described in the case of an image forming apparatus that uses a photosensitive drum in which a fluororesin is dispersed on the surface layer of the photosensitive drum and uses a conventional developing roller having silicone rubber as an elastic body on the surface.
[0011]
In FIG. 5, the toner T ′ is carried on the developing
As described above, the toner to which a predetermined negative charge is applied as the developing
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, for the purpose of improving the transfer efficiency, a photosensitive drum in which a fluororesin is dispersed on the outermost layer is applied, and a developing roller having silicone rubber on the surface is used. If the image is developed in the image area and the toner image is output, the transfer efficiency is improved, but the toner adheres to the non-image portion of the output image, so-called “fogging”, and the toner adheres to the peripheral area such as a line drawing. It was found that the “splattering” increases.
Accordingly, an object of the present invention is to improve transfer efficiency and output a high-quality image free from fogging and scattering. Painting An object is to provide an image forming method.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides a process for forming an electrostatic latent image on an image carrier for carrying an electrostatic latent image, and a developer carrier for carrying a one-component developer having an elastic body on the surface thereof. In an image forming method having at least a development step of developing the electrostatic latent image with a one-component developer on the developer carrier in a development region where the image carrier and the image carrier are in contact with each other.
The developer carrier has a surface roughness of 10 to 15 μm in terms of 10-point average roughness (Rz),
In the developing step, the developer layer thickness regulating member regulates the layer thickness of the one-component developer carried on the developer carrying member, and the one-component developer by friction with the developer layer thickness regulating member The charge polarity generated by the friction between the image carrier and the one-component developer in the developing area is opposite to the charge polarity generated by the friction between the developer carrier and the one-component developer. Using an image carrier in which a resin for making the outermost layer is dispersed in the outermost layer, Obtained by subtracting the reversal toner amount before passing through the development region from the reversal toner amount after passing through the development region. In the development area The amount of reversal toner increase is less than 5%. Thus, the image forming method is characterized in that the electrostatic latent image on the image carrier is developed.
[0014]
As a result of detailed examinations by the present inventors on the above-mentioned problems of the conventional technology, the phenomenon of “fogging” and “scattering” described above is caused by the frictional charging at the contact portion between the developing roller and the photosensitive drum. When the charge of the opposite polarity given by friction with the fluororesin dispersed in the outermost layer of the photosensitive drum is larger than the magnitude of the charge given by friction with the silicone resin on the surface of the developing roller It was found to occur. Then, this will be explained by the following reason when described according to the example described above. The negatively charged toner carried on the developing roller by friction with the developer regulating member is opposite to this when passing through the contact portion (developing area) between the developing roller and the photosensitive drum. Although a positive charge is imparted, a decrease in the charge amount caused by passing through the contact portion relative to the total charge amount per unit area of the toner before passing through the contact portion is a problem for development. It is the thing which is not necessary. However, at this time, the amount of toner charged to the opposite polarity, that is, the so-called reversal toner amount increases. As a result of the development of the non-image portion by the reversal toner, fog and scattering increase in the image. Therefore, the transfer efficiency can be improved by using the photosensitive drum in which the fluororesin is dispersed in the surface layer. In other words, it has been difficult to achieve a high-quality image due to image degradation caused by an increase in reversal toner.
[0015]
Therefore, the triboelectric charge polarity caused by the friction between the image carrier and the one-component developer, such as the above-described fluororesin, on the outermost layer of the image carrier is the friction between the developer carrier and the one-component developer. In the development region where the image carrier and the developer carrier are in contact with each other, the developer carrier is used in the development area where the resin for dispersing the resin to have a polarity opposite to the triboelectric charge polarity caused by If the triboelectric charge applied to the one-component developer is set to be equal to or greater than the triboelectric charge applied to the one-component developer by the image carrier, transfer efficiency can be improved, and fog and scattering can be achieved. As a result, the inventors have found that it is possible to stably output a high-quality image having no image, and have reached the present invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
The present invention Configuration that implements the image forming method In the image forming apparatus, first, as the image carrier, the triboelectric charge polarity generated by the friction between the image carrier and the one-component developer is formed on the outermost layer of the developer carrier and the one-component developer. The transfer efficiency is improved by using a resin in which a resin having a polarity opposite to the frictional charging polarity caused by friction is dispersed. In the present invention, in this case, it is preferable to use a fluorine-based resin as the resin. In particular, the amount of dispersion of the fluororesin relative to the total solid content of the forming material for forming the outermost layer of the image carrier is 3 to 3. When it is 50%, the transfer efficiency can be further improved. For example, polytetrafluoroethylene is suitable as the fluorine-based resin used at this time.
[0017]
Furthermore, in the image forming apparatus of the present invention, the developer carrier is disposed in contact with the image carrier configured as described above, but the development area where the image carrier and the developer carrier are in contact with each other. The triboelectric charge amount imparted to the one-component developer by the developer carrier is greater than or equal to the triboelectric amount imparted to the one-component developer by the image carrier. This makes it possible to effectively prevent the occurrence of reversal toner caused by using the image carrier in which the above-mentioned fluororesin or the like is dispersed in the outermost layer, thereby improving transfer efficiency. In addition, it is possible to stably output a high-quality image without toner fog and scattering. Furthermore, in the image forming apparatus of the present invention, the developer carrier is formed of a plurality of layers having at least an elastic layer made of an elastic body and a positively chargeable resin layer, and the function-separated developer carrier is provided. This is more effective. For example, if the developer carrying member has a polyamide resin, urethane resin, or acrylic resin on the outermost surface, the one-component developer generates reversal toner due to the rubbing between the image carrier and the developer carrying member. It is possible to more reliably prevent the image from being fogged and scattered.
[0018]
Further, in the image forming apparatus of the present invention, by using a substantially spherical one-component developer as the developer, the developer can be easily rolled at the contact portion between the developer carrier and the image carrier, Furthermore, since the amount of charge applied from the developing roller can be increased, the uniformity of the image can be improved and the transfer efficiency at the time of transfer can be further improved. Therefore, it is preferable that the one-component developer used in the present invention is a substantially spherical toner having a shape factor SF-1 of 100 to 140 and a shape factor SF-2 of 100 to 120.
The substantially spherical toner having such a shape factor can be easily obtained by forming a part or the whole of the toner used for the one-component developer by a polymerization method. In the present invention, the one-component developer has a core / shell structure in order to lower the melting point of the toner particles for the purpose of simultaneously facilitating the production of substantially spherical toner particles and achieving energy saving. It is preferable to use a material in which the main component of the core part of the core / shell structure is composed of a low softening point material, and the melting point of the low softening point material is 40 to 90 ° C.
Further, the one-component developer applied to the image forming apparatus of the present invention is preferably a non-magnetic one-component developer particularly when used in a cleanerless type image forming apparatus. In addition, in order to take a configuration in which the influence of the charging member of the photosensitive drum is released to the partial external additive, the one where the external additive coverage on the surface of the one-component developer is 5 to 99% is used. It is preferable to do. Details of the toner suitable in the present invention will be described later.
[0019]
In the following, the configuration of the image forming apparatus of the present invention will be described in more detail with reference to the example apparatus shown in the drawings. The image forming apparatus according to the present invention is characterized by a so-called contact developing device in which an image carrier (photosensitive drum) and a developer carrier (developing roller) are contacted and rubbed for development. The triboelectric charge polarity generated by friction between the carrier and the one-component developer is opposite to the triboelectric charge polarity caused by friction between the developer carrier and the one-component developer. By configuring the charge imparting agent to be greater than the charge imparting amount from the photoreceptor surface layer, the amount of charge imparted from the developing roller is increased, while maintaining high transfer efficiency and reducing the reversal toner, Enables output of high-quality images with little fog and scattering.
[0020]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an image forming apparatus of the present invention. In the electrophotographic image forming apparatus as shown in FIG. 1, a
[0021]
(First embodiment)
In the image forming apparatus of FIG. 1, the
[0022]
In the present invention, there is no particular limitation on the shape of usable toner, but in a so-called cleanerless type image forming apparatus in which a cleaning device is omitted, a toner that can achieve improved transferability is desired. Also in an image forming apparatus provided with a cleaning device, improvement in transferability is important in terms of reducing waste toner. Therefore, in this embodiment, the non-magnetic one-component substantially spherical toner T that improves transferability is used. Further, the use of a substantially spherical toner has the advantage that the toner is easy to roll and the amount of charge applied from the developing roller is increased.
[0023]
Here, the degree of sphericity of the toner can be indicated by using toner shape factors SF-1 and SF-2. SF-1 and SF-2 used in the present invention are samples of 100 toner images randomly using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information is sent to Nireco via an interface. An analysis is performed by introducing the image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by the company, and a value obtained by calculation from the following equation is defined.
[0024]
[Expression 1]
The shape factor SF-1 indicates the degree of sphericity of the toner. On the other hand, SF-2 indicates the degree of unevenness of the toner, and if it is greater than 120, the unevenness of the toner surface becomes remarkable.
As the substantially spherical toner T used above, it is desirable to use a toner having a weight average particle diameter of 3 to 10 [mu] m and SF-1 of 100 to 140 and SF-2 of 100 to 120. When SF-1 exceeds 140, the toner shape changes from a spherical shape to an indeterminate shape. When SF-2 exceeds 120, unevenness on the toner surface becomes prominent. To do.
[0026]
The weight average particle diameter of the toner can be measured by various methods. In the present invention, the weight average particle diameter was measured using a multisizer of a Coulter counter. That is, using a Coulter counter Multisizer II type (manufactured by Coulter) as a measuring device, connecting an interface (manufactured by Nikkaki) that outputs number distribution and volume distribution, and a CX-1 personal computer (manufactured by Canon), As the electrolytic solution used for the measurement, a 1% NaCl aqueous solution is prepared using special grade or first grade sodium chloride.
As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment for about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser. When measuring the toner particle size with the multisizer II type of the Coulter counter, a 100 μm aperture is used. To measure. In this way, the volume and number distribution of the toner particles used in the present invention are measured to calculate the volume distribution and the number distribution. Then, the weight-based weight average particle diameter is obtained from the volume distribution according to the present invention.
[0027]
Such substantially spherical toner particles may be partially and / or entirely formed by a polymerization method. That is, toner particles closer to a spherical shape can be obtained by forming the toner by a polymerization method. In particular, toner particles having a toner particle surface portion formed by a polymerization method are present as pre-toner (monomer composition) particles in a dispersion medium, and necessary portions are generated by a polymerization reaction. A smoothed one can be obtained.
[0028]
In the present invention, for the purpose of facilitating the production of substantially spherical toner particles and saving energy at the same time, in order to lower the melting point of the toner particles, the substantially spherical toner particles have a core / shell structure, and the shell portion is formed by a polymerization method. It is also preferable to use the formed toner. Needless to say, if the toner has a core / shell structure, blocking resistance can be imparted without impairing the excellent fixability of the toner particles, as compared with polymerized toner particles as a bulk that does not have a core. When only the shell portion is polymerized, the residual monomer can be easily removed in the post-treatment step after the polymerization step.
[0029]
Moreover, it is preferable to use a low softening point substance as the main component of the core part, and it is preferable to use a compound having a main maximum peak value measured according to ASTM D3418-8 of 40 to 90 ° C. When the peak having a maximum peak of less than 40 ° C. is used, the self-aggregation force of the low softening point material becomes weak, and the resulting high-temperature offset resistance of the toner becomes weak, which is not preferable. On the other hand, use of a toner having a maximum peak exceeding 90 ° C. is not preferable because the toner fixing temperature increases. Further, when the toner is obtained by the direct polymerization method, since granulation and polymerization are carried out in an aqueous system, when the temperature of the maximum peak value is high, a low softening point substance mainly precipitates during the granulation and the suspension system There is also a harmful effect of hindering.
[0030]
For the temperature measurement of the maximum peak value, for example, DSC-7 manufactured by Perkin Elmer is used. The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat quantity uses the heat of fusion of indium. The sample used was an aluminum pan, an empty pan was set as a control, and the heating rate was 10 ° C./min. The measurement was performed.
[0031]
Specific examples of the low softening point material include paraffin wax, polyolefin wax, Fischer tropish wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax and derivatives thereof, or graft / block compounds thereof.
The low softening point material is preferably added to the toner particles in an amount of 5 to 30% by weight. If the addition is less than 5% by weight, it takes a burden on the removal of the residual monomer described above. On the other hand, if it exceeds 30% by weight, the toner particles are likely to coalesce during granulation even in the production by the polymerization method. Those having a wide particle size distribution are easy to produce and are inappropriate.
[0032]
Furthermore, as the one-component developer used in the present invention, a toner particle surface coated with an external additive is used, and the part affected by the charging member of the photosensitive drum is released to the external additive. It is desirable to take such a configuration. In this sense, the external additive coverage on the toner particle surface is 5 to 99%, more preferably 10 to 99%.
The external additive coverage on the toner particle surface was measured by the following method. First, 100 toner images are randomly sampled using an FR-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information is introduced into an image analyzing apparatus (Luxex 3) manufactured by Nireco through an interface. . The obtained image information is binarized because the brightness of the toner particle surface portion and the external additive portion are different, and the area S of the external additive portion G And the area of the toner particle part (including the area of the external additive part) S T It calculates | requires by dividing and calculates by the following formula.
[0033]
[Expression 2]
The toner external additive used in this embodiment preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average particle size of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner particles. The particle diameter of the external additive means the average particle diameter obtained by observing the surface of the toner particles with an electron microscope. Examples of external additives include metal oxides (aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, zinc oxide, etc.), nitrides (silicon nitride, etc.), and carbides. (Silicon carbide, etc.), metal salts (calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, etc.), fatty acid metal salts (zinc stearate, calcium stearate, etc.), carbon black, silica and the like.
[0035]
These external additives are preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner particles. These external additives may be used alone or in combination. It is more preferable to use a hydrophobized one.
If the added amount of the external additive is less than 0.01 parts by weight, the fluidity of the one-component developer is deteriorated, the efficiency of transfer and development is lowered, and the density unevenness of the image and the periphery of the image part In other words, so-called splattering occurs where the developer splatters. On the other hand, when the amount of the external additive exceeds 10 parts by weight, the excessive external additive adheres to the photosensitive drum or the developing roller and deteriorates the chargeability of the developer or disturbs the image. .
[0036]
Hereinafter, each component of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. As the developing
[0037]
An example in the case of forming the
[0038]
As the polyol used in this case, various polyols can be used, and a polyester polyol having 2 to 6 functional groups and a high EO addition rate is preferable. Examples of the polyester polyol include aliphatic glycols such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, pentane glycol, and hexene glycol; glycols such as polyalkylene glycol such as diethylene glycol and dipropylene glycol; and trimethylolpropane, for example. A mixture of polyhydric alcohols with trifunctional or higher functional groups such as alcohol components, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, suberic acid, brassic acid and succinic acid, and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid and isophthalic acid The condensation type polyester polyol obtained by making it react with polybasic acid components, such as these, can be mentioned.
[0039]
As ionizable metal compounds to be premixed with these polyols, thiocyanates, perchlorates and iron halides containing alkali metals are suitable, and in particular, sodium thiocyanate, potassium thiocyanate, lithium perchlorate. Ferrous chloride, ferric chloride, iron fluoride, iron bromide and the like are suitable.
The amount of these ionizable metal compounds dissolved in the polyol is such that the metal compound can be dissolved and kneaded from 0.1 parts by weight to the solubility of the ionizable metal compound with respect to 100 parts by weight of the polyol. . By adjusting the dissolution amount of the ionizable metal compound in this way, the volume resistance value is 1 × 10. 6 ~ 1x10 11 Resistance value adjustment up to (Ωcm) is possible.
If the elastic layer of the developing roller is configured in this way, the ionizable metal compound to be used is ionic conductive, unlike the electronic conduction of carbon black, and therefore the resistance value unevenness of the elastic layer is less likely to occur. .
[0040]
The isocyanate to be reacted with the polyol configured as described above is not particularly limited, and examples thereof include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, a mixture thereof, and m-tetramethylxylylene. Range isocyanate, m-xylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate and the like are used.
In the present invention, the ratio of polyol to isocyanate is such that the chemical equivalent ratio of active hydrogen groups and isocyanate groups in the polyol is 0.55 to 1.10, preferably 0.69 to 1.08. It is preferable to be in the range. Moreover, arbitrary additives, such as a flame retardant, a filler, antioxidant, a coloring agent, can be used at the time of reaction, and a catalyst can also be used as needed.
[0041]
Further, according to the above-described method, since the ionizable metal compound is mixed in the polyol in advance, the viscosity increase is small in the process, and the compounding amount of the ionizable metal compound is arbitrarily changed. be able to. Further, since the ionizable metal compound is uniformly dissolved in the water-soluble liquid, there is little unevenness in the resistance value, and an elastic layer having uniform charging characteristics can be obtained. Furthermore, it is easy to adjust the hardness of the elastic layer.
Accordingly, the degree of semiconductivity and hardness can be set arbitrarily, and the casting and demolding operations can be performed smoothly and easily, and the uniform
[0042]
It is preferable that the surface of the developing
[0043]
The rubber hardness of the
The lower the rubber hardness, the better. However, if a foamed elastic rubber having a large foam cell diameter is used in order to reduce the rubber hardness, the surface roughness becomes large and a suitable surface roughness cannot be obtained. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a rubber having a rubber hardness in the range of 20 to 65 degrees.
[0044]
Furthermore, the resistance value of the developing
In the present invention, the material that gives the charge imparting property to the toner of the
[0045]
Further, the developing roller formed as described above carries the developer thereon and conveys the developer to the developing area. In the image forming apparatus of the present invention, the surface of the developer roller There is provided a developer layer thickness regulating member (developing blade 3) for regulating the layer thickness of the one-component developer and for applying a charge to the one-component developer. As a forming material of the developing blade 3, a thin plate such as phosphor bronze or stainless steel having a thickness of 0.1 to 0.5 mm can be used.
[0046]
Next, an example of the
The
First, the first layer is an undercoat layer (CP layer) 10 and has a thickness of about 20 μm provided to smooth the surface defects of the aluminum drum 9 and to prevent the occurrence of moire due to reflection of laser exposure. The conductive layer is formed by a dipping method, a spray coating method, or the like.
[0047]
The second layer is a positive charge injection preventing layer (UC layer) 11 and plays a role in preventing the positive charge injected from the aluminum support from canceling the negative charge charged on the surface of the photoreceptor. The layer is formed of 10% formed by amylan resin and methoxymethylated nylon. 6 This is a medium resistance layer having a thickness of about 1 μm, the resistance of which is adjusted to about Ωcm.
The third layer is a charge generation layer (CG layer) 12 and is a layer having a thickness of about 0.1 to 0.5 μm in which a disazo pigment is dispersed in a resin. Generate a pair.
The fourth layer is a charge transport layer (CT layer) 13, which is a P-type semiconductor formed by dispersing a triarylamine compound or hydrazone in a polycarbonate resin, and has a thickness of about 20 to 25 μm. Therefore, the negative charge charged on the surface of the photoconductor cannot move through this layer, and only the positive charge generated in the third charge generation layer is transported to the surface of the photoconductor.
[0048]
The fifth layer is the surface layer 14 which is the surface layer of the photosensitive drum. In the present invention, the triboelectric charge polarity generated by the friction between the image carrier and the one-component developer is such that the developer carrier and the one-component developer are used. It is necessary to disperse a resin for making the polarity opposite to the triboelectric charge polarity generated by friction with the agent. As such a resin, for example, a fluororesin such as Teflon (a trademark of DuPont, a fluororesin; polytetrafluoroethylene (PTFE)) is used, and the resin and ultrafine SnO are used as a photocurable acrylic resin. 2 And is formed from a dispersed material.
[0049]
Specifically, the fifth layer is formed by the following forming method. First, 60 parts by weight of a photocurable acrylic monomer, 3 to 50 parts by weight of polytetrafluoroethylene fine particles having an average particle size of 0.18 μm, and an antimony-doped average particle size of about 400 kg before dispersion. 60 parts by weight of tin oxide ultrafine particles, 20 parts by weight of 2-methylthioxanthone as a photoinitiator, and 400 parts by weight of methanol are dispersed in a sand mill for 48 hours to prepare a coating solution. The coating solution thus prepared is applied to a thickness of about 2 to 5 μm by a dipping coating method to form a charge-up prevention layer.
[0050]
As shown in FIG. 2, since the polytetrafluoroethylene, which is the
The dispersion amount of the
[0051]
Examples of the fluorine atom-containing resin particles used above include ethylene tetrafluoride resin, ethylene trifluoride chloride resin, hexafluoroethylene propylene resin, vinyl fluoride resin, vinylidene fluoride resin, ethylene difluoride dichloride resin, and these Among these copolymers, it is preferable to appropriately select one or two or more of them, and particularly preferred are tetrafluoroethylene resin and vinylidene fluoride resin. The molecular weight of the resin can be appropriately selected and is not particularly limited. In the present invention, it is preferable to use a resin having an average particle size of about 0.1 to 0.3 μm. The smaller the particle size at this time, the less light scattering is preferable. However, when the particle size is smaller than 0.1 μm, it is difficult to manufacture.
Further, in the above-described example, the negatively charged photosensitive drum has been described. However, the third charge generating layer and the fourth charge transporting layer are laminated in reverse, and the positively charged photosensitive drum and It is also possible to do.
In the present invention, the surface layer 14 can be formed by dispersing the
[0052]
In the present invention, the conventional problems can be solved by performing the image forming operation using the
As shown in FIG. 1, in the vicinity of the contact nip region between the developing
[0053]
The toner T carried on the developing roller and passed through the developing blade 3 is further transported and reaches a rubbing nip (developing region) between the
Accordingly, in the contact portion (development region) between the developing
[0054]
As shown in the conventional example, when the surface layer of the developing roller is made of silicone resin, the negative charge amount applied from the developing
In the present embodiment, the
[0055]
The toner T that has passed through the contact portion is developed on the
Further, since the fluororesin is dispersed in the surface layer of the
Further, in the present invention, by using a substantially spherical toner as the developer, the toner easily rolls at the contact portion between the developing
[0056]
As described above, according to the first embodiment, the toner having a predetermined amount of charge that passes through the developing blade and is frictioned with the developing blade is conveyed to the contact portion between the developing roller and the photosensitive drum. Then, since the charge application from the developing roller side becomes significant at the contact portion, the occurrence of reversal toner can be effectively reduced, and various problems as in the prior art do not occur. As a result, the image forming apparatus can be stabilized and a high-quality image can be output over a long period of time.
In addition, toner having a low softening point substance can be used, and transferability can be improved, so that energy saving and high image quality of the image forming apparatus can be achieved.
[0057]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the developing roller is configured such that the core metal is covered with a material that has elasticity and easily imparts charge to the toner.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the surface of the
Thus, by separating the developing roller 21 into the
[0058]
Specifically, the developing roller used in this embodiment is formed by laminating an
[0059]
Examples of the material for forming the
[0060]
Further, as described above, by configuring the developing roller 21 to have a plurality of layers, it is possible to effectively prevent so-called drum contamination in which oil or the like exudes from the
As described above, by separating the developing roller into the elastic layer and the functional layer, it is possible to widen the choice of materials of each layer, and also by configuring in this way, the first embodiment Similar effects can be obtained.
[0061]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the following examples are preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples. In the text, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.
[0062]
(Production of one-component developer A)
First, 0.1M Na is added to 710 g of ion-exchanged water. Three PO Four After 450 g of an aqueous solution was added and then heated to 60 ° C., the mixture was stirred at 12,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo). Next, 1.0M-CaCl 2 Gradually add 68 g of aqueous solution and add Ca Three (PO Four ) 2 An aqueous medium containing was obtained.
[0063]
On the other hand, the following formulation was heated to 60 ° C., and uniformly dissolved and dispersed at 12,000 rpm using a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.). A polymerizable monomer composition was prepared by dissolving 10 g of '-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile).
And Ca obtained earlier Three (PO Four ) 2 This polymerizable monomer composition is put into an aqueous medium containing N, and N at 60 ° C. 2 Under an atmosphere, the polymerizable monomer composition was granulated by stirring for 10 minutes at 10,000 rpm with a TK homomixer. Thereafter, the composition was heated to 80 ° C. while stirring with a paddle stirring blade, and reacted for 10 hours to obtain colored suspended particles. After completion of the polymerization reaction, the residual monomer was removed under reduced pressure, and after cooling, hydrochloric acid was added to dissolve calcium phosphate. Thereafter, the toner particles were obtained by filtration, washing with water and drying. The obtained toner particles consist of a core part mainly composed of wax by a tomographic surface measurement method of a toner using a transmission electron microscope (TEM) and a resin covering the core part (a resin synthesized by polymerization of a polymerizable monomer). And a core / shell structure having a shell portion mainly composed of
[0065]
100 parts by weight of the toner particles thus obtained and a specific surface area by the BET method of 200 m 2 A one-component developer A was prepared by mixing 1.5 parts by weight of hydrophobized silica fine powder of / g. The resulting one-component developer A has an external additive coverage of 80%, and further, as a result of observation of the surface of the toner particles with an electron microscope (magnification: 100,000 times), the externally added silica fine powder The particle size was about 50 nm.
The obtained one-component developer A had a weight average particle size of 6.3 μm, a substantially spherical shape having a shape factor SF-1 of 117 and a shape factor SF-2 of 112.
[0066]
(Manufacture of one-component developer B)
・ Styrene-
・ Carbon black 5 parts by weight
・ Low molecular weight ethylene-propylene copolymer 4 parts by weight
-Negative charge control agent (azo dye-based metal complex) 1 part by weight
The above composition is melt-kneaded with a twin screw extruder heated to 140 ° C., the mixture is cooled, coarsely pulverized with a hammer mill, and the coarsely pulverized product is finely pulverized with a jet mill (toner particles). Got.
100 parts by weight of the obtained toner particles and a specific surface area by the BET method of 200 m 2 A one-component developer B was prepared by mixing 1.7 parts by weight of a hydrophobized silica fine powder of / g. The external additive coverage of the one-component developer B was 73%.
In addition, the obtained one-component developer B had a weight average particle diameter of 5.9 μm, a shape factor SF-1 of 147, a shape factor SF-2 of 138, and was indefinite.
[0067]
(Manufacture of developing roller a)
An elastic layer was formed from urethane rubber on a stainless steel core having a diameter of 12 mm by urethane rubber by the following manufacturing method, and a developing roller having a configuration as described in the first embodiment was produced.
First, as a polyol, NE-41B manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd., which is a polyol for soft urethane, was added, and 9.6 parts by weight of potassium thiocyanate was added while maintaining 100 parts by weight of this polyol at 25 ° C. After mixing, potassium thiocyanate was dissolved in the polyol to obtain a polyol composition. Next, 57 parts by weight of polyisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd., MC-103) is added to 100 parts by weight of the obtained polyol composition, and after vigorously stirring for 10 seconds with a high-speed stirrer, the cored bar Was cast into a mold heated to 60 ° C. and reacted and cured for 15 minutes, then demolded to obtain a developing roller a having a soft polyurethane layer formed on the surface. The surface hardness of the obtained developing roller a was 25 degrees according to a JIS A hardness meter. The resistance value is 3 × 10 in volume resistance value. 7 The 10-point average roughness (Rz) of Ωcm and the surface was 12.4 μm.
[0068]
(Manufacture of developing roller b)
A developing roller having the same configuration as that described in the second embodiment described above was manufactured by the following method to obtain a developing roller b.
An EPDM elastic layer was formed on a stainless steel core having a diameter of 12 mm by the following method. First, using a composition to which 20 parts by weight of conductive carbon black was added, this EPDM rubber composition was molded into a tube shape by extrusion molding. The tube is subjected to primary vulcanization by a steam vulcanization method, followed by secondary vulcanization to obtain a tube-shaped rubber product, and then a core metal is press-fitted into the tube, A developing roller b having a rubbery elastic layer was obtained.
Since the tube thus produced has a non-uniform surface, polishing was performed to adjust the surface roughness, and an elastic roller having a diameter of 16 mm was obtained. When the rubber hardness of the obtained elastic roller was measured with a JIS A hardness meter, the hardness was 42 degrees.
[0069]
Furthermore, a functional layer was provided on the elastic layer as follows. First, the surface of the elastic roller obtained above was subjected to primer treatment with a silane coupling agent. Next, a polyamide resin was used as a functional layer forming material, and the functional layer was coated thereon. As a method for producing the functional layer, as an adhesive layer before forming the functional layer, a product name ROLEX AS-720 manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. is coated on the elastic roller by a roll coating method as an adhesive layer, and the thickness is 30 μm. An adhesive layer was formed. The purpose of providing the adhesive layer is to adjust the volume resistance value of the obtained developing roller and to facilitate the coating of the functional layer. This was dried by hot air drying at 120 ° C. for 1 hour.
[0070]
Thereafter, methoxymethylated nylon (product name: Torejin, manufactured by Teikoku Chemical Co., Ltd.) in which conductive fine particles are dispersed on the adhesive layer is coated by the following method so that the dry film thickness is about 5 μm. A layer was formed.
In this example, in order to adjust the functional layer to an appropriate volume resistance value, conductive fine particles are dispersed in methoxymethylated nylon. However, tin oxide subjected to a conductive treatment by doping with antimony as conductive fine particles. Fine particles were used. Then, in order to uniformly disperse the conductive fine particles in the functional layer forming material (hereinafter also referred to as a coating solution), dispersion was performed for 12 hours using a paint shaker as a disperser. In this example, the amount of tin oxide dispersed in the coating solution was 60% by weight.
The elastic roller provided with the previous adhesive layer was immersed in the coating liquid thus obtained, and the coating liquid was dipped on the surface of the elastic roller. The dipping coating conditions were such that the elastic roller was pulled up at a speed of 10 mm / sec in the coating solution and the coating film thickness was about 10 μm. The developing roller having the surface coated as described above was placed in a hot air drying oven at 80 ° C. and dried for 30 minutes to form a functional layer.
As for the surface roughness of the developing roller b thus obtained, the ten-point average roughness (Rz) is 6.2 μm, and the volume resistance value is 9.6 × 10 6. 8 It was Ωcm.
[0071]
(Manufacture of photosensitive drums)
Here, the photosensitive drum was manufactured so as to have the five-layer structure as described in the first embodiment described above.
First, 10 parts of a copolymer nylon resin (Amilan CM-8000, manufactured by Toray Industries, Inc.), which is an alcohol-soluble polyamide resin, and a methoxymethylated 6 nylon resin (Toresin EF-30T, manufactured by Teikoku Chemical Co., Ltd.) 30 A solution prepared by dissolving 150 parts of methanol in a mixed solvent of 150 parts of methanol and 150 parts of butanol is dip-coated on an aluminum cylinder, dried at 90 ° C. for 10 minutes, and the first layer has a thickness of 20 μm. An undercoat layer was formed.
[0072]
Next, a solution obtained by dissolving 10 parts by weight of the same copolymer nylon resin (Amilan CM-8000, manufactured by Toray Industries, Inc.) as used above in a mixed solution of 60 parts by weight of methanol and 40 parts by weight of butanol. Was used for dip coating on the undercoat layer, followed by heat drying at 90 ° C. for 10 minutes to form a positive charge injection preventing layer having a thickness of 1 μm as the second layer.
[0073]
Next, 4 parts of a disazo pigment represented by the following structural formula, 2 parts of butyral resin (ESREC BL-S, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and 100 parts of cyclohexanone were dispersed in a sand mill for 48 hours, and then tetrahydrofuran (THF ) 100 parts was added to prepare a dispersion for the charge generation layer. Using this dispersion, dip coating was performed on the positive charge injection preventing layer obtained above, and then dried at 80 ° C. for 15 minutes to form a third layer charge generation layer having a thickness of 0.15 μm. .
[Chemical 1]
Further, 10 parts of a triarylamine compound represented by the following structural formula and 10 parts of a polycarbonate resin (Iupilon Z-200, manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) were dissolved in a mixed solvent of 20 parts of dichloromethane and 60 parts of monochlorobenzene. Thus, a solution for forming a charge transport layer was prepared. Then, this solution was dip-coated on the charge generation layer formed above, and then dried at 120 ° C. for 60 minutes to form a charge transport layer having a thickness of 20 μm as the fourth layer.
[Chemical 2]
Finally, the fifth outermost surface layer was produced as follows. First, a preparation solution for the outermost surface layer was prepared by the following procedure. As the binder resin, 25 parts of an acrylic curable monomer represented by the following structural formula was used, and 0.1 part of 2-methylthioxanthone as a photopolymerization initiator and an antimony-containing tin oxide having an average particle size of 0.02 μm were used. 50 parts of fine particles (T-1, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation) and 300 parts of toluene are mixed and dispersed in a sand mill device for 96 hours. Further, ethylene tetrafluoride resin particles (Lublon L-2, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) are mixed with this dispersion and further dispersed for 4 hours by a sand mill device to obtain a preparation liquid for the outermost surface layer. At this time, the mixed amount of the tetrafluoroethylene resin particles having a particle diameter of 0.18 μm was changed as shown in Table 1 to prepare five types of preparation solutions for the outermost layer.
[Chemical 3]
Using the five types of prepared solutions prepared above, spray coating was performed on the charge transport layer formed earlier, and after drying, 800 mW / cm with a high-pressure mercury lamp. 2 The outermost surface layer having a film thickness of 4 μm was formed by irradiating with ultraviolet light for 10 seconds at a light intensity of 5 to obtain five types of photoreceptors having different outermost surface layers.
[0077]
(Manufacture of developing roller c, for comparative example)
As a developing roller for a comparative example, an elastic layer of silicone rubber was formed on a stainless steel core having a diameter of 12 mm. At this time, as a material for forming the elastic layer, a product name SE-4737U manufactured by Toray Dow Corning, which is a medium resistance silicone rubber, is used, and a vulcanizing agent is also manufactured by Toray Dow Corning. A product name of RC-4 50P FD mixed with 1.5 parts by weight and kneaded with a test roll machine for 30 minutes was used.
Thereafter, the core metal and the kneaded silicone rubber were put in a mold, press vulcanized at 170 ° C. for 10 minutes, and then oven vulcanized at 200 ° C. for 4 hours. Further, in order to adjust the surface property of the obtained elastic roller, the surface was polished to obtain a developing roller c having a diameter of 16 mm on which an elastic layer was formed.
When the rubber hardness of the surface of the developing roller c obtained as described above was measured with a JIS A hardness meter, it was 43 degrees. Further, the ten-point average roughness (Rz) of the surface is 9.6 μm, and the volume resistance value is 3 × 10. 7 It was Ωcm.
[0078]
Examples 1-16
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, four types of the one-component developers A and B, the developing rollers a and b, and the fluororesin mixed amounts produced in the above-described manner are gradually changed to 3 to 50%. Using the photosensitive drums and combining them as shown in Table 1, an image endurance test for 500 sheets was performed under the following development conditions. Then, the following (1) reversal toner amount measurement, (2) fog measurement, (3) scattering rate measurement, and (4) transfer efficiency measurement are performed at predetermined number intervals, and each evaluation is performed according to the following evaluation methods and evaluation standards. Went. The image printing endurance test was performed while extending the number of printed images at intervals of 100 sheets from the initial to a maximum of 500 sheets. The results are also shown in Table 1.
[0079]
Comparative Examples 1-4
In Comparative Examples 1 to 4, a single-component developer A and B, developing rollers a and b, and a photosensitive drum similar to that used in the examples except that the outermost layer is not dispersed with a fluororesin, In the same manner as in the case of the example, the image forming durability test of 500 sheets was performed under the following development conditions in combination as shown in FIG. Further, the same evaluation as in the examples was performed, and the results are shown in Table 1.
[0080]
Comparative Examples 5-14
In Comparative Examples 5 to 14, the one-component developers A and B, the developing roller c having the same elastic layer of silicone rubber as the conventional one, and the fluororesin are dispersed stepwise in the range of 0 to 50% on the outermost layer. In other respects, a photosensitive drum having the same configuration as that used in the example is used and combined as shown in Table 1, and 500 images are printed under the following development conditions as in the example. A durability test was conducted. . Further, the same evaluation as in the examples was performed, and the results are shown in Table 1.
[0081]
<Development conditions>
-Rotational speed of the photosensitive drum: 50 mm / sec (rotated in the direction of arrow X in FIG. 1)
・ Rotating speed of developing roller: 80 mm / sec (rotated in the direction of arrow Y in FIG. 1)
Development bias: -310V (DC)
-Charging potential on the photosensitive drum: -710V
-Potential of exposed area on photoconductor drum: -60V
Transfer current: +1.9 μA
・ Resolution: 300 dpi
[0082]
<Evaluation method>
(1) Reversal toner amount measurement
The amount of the reversal toner was determined by the number of reversal toners (toner charged to positive polarity) with respect to the total number of toners measured by an E-Spart analyzer manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.
The method for measuring the amount of reversal toner is to output a solid white image (without developing the toner on the photosensitive drum), and to determine the charge amount of the toner carried on the developing roller before and after the contact portion between the developing roller and the photosensitive drum. -Measured with a Spat analyzer. If the charge amount of the toner carried on the developing roller before and after the contact portion is measured in this way, the amount of generated reverse toner at the contact portion can be obtained from the difference between the reverse toner amount before the contact portion and the reverse toner after the contact portion. Is possible.
[0083]
Here, the measurement of the reversal toner amount is performed at an interval of 100 sheets from the initial stage to a maximum of 500 sheets, and the numerical value obtained by subtracting the reversal toner amount before the contact portion from the reversal toner amount after the contact portion is defined as the reversal toner amount by the contact portion. Evaluation based on the evaluation criteria.
○: Throughout image endurance, the reversal toner amount at the contact portion is less than 5%.
Δ: Reversal toner amount due to contact portion is less than 5% to 10% during image output durability.
X: The reversal amount of toner at the contact portion is 10% or more throughout the image output durability.
As the evaluation criteria, the reason why the reversal toner amount at the contact portion is divided by 5% and 10% is that if it is less than 5%, there is little scattering and fogging and a high-quality image is obtained, whereas it is 10% or more. This is because scattering and fogging increase and the image deteriorates.
[0084]
(2) Fog measurement
To measure fog, the density of the image surface was measured with a reflection densitometer TC-6DS manufactured by Tokyo Denshoku. The fog due to image formation is obtained by subtracting the reflection density (%) of the solid white image from the reflection density (%) of the paper of the same lot. The fog was measured at an interval of 100 sheets from the initial stage to a maximum of 500 sheets. The evaluation was performed based on the following evaluation criteria.
○: All fog is less than 1.5% through image endurance.
X: Image output durability is 1.5% or more.
The reason why 1.5% is used as the evaluation criterion is that the fogging of the paper becomes conspicuous when the fog exceeds 1.5%.
[0085]
(3) Spatter rate measurement
Under the above development conditions, a grid-like image was output as shown in FIG. 4, and the image was introduced into an image analysis apparatus (Luzex 3) manufactured by Nireco Corporation for analysis and calculation. The calculation method of the scattering rate was obtained by defining the following formula from each area listed below in the Luzex measurement frame.
Q: Area of
R: Area of the image part 29 in the
S: Area of scattered toner in the
[Equation 3]
○: Spattering rate is 3% or less
Δ: Spattering rate is 3% to 5%
×: Spattering rate is 5% or more
[0086]
(4) Transfer efficiency measurement
The toner transfer efficiency was measured from the initial stage to a maximum of 500 sheets at intervals of 100 sheets. In the measurement method, the main body is stopped while outputting a solid image, and the toner amount per unit area developed on the photosensitive drum and the toner amount per unit area transferred onto the transfer body are measured. . Then, the amount of toner on the transfer target was determined by dividing by the amount of toner on the photosensitive drum. Then, the results were averaged every 100 sheets, and the value was evaluated based on the following evaluation criteria.
A: A stable value was obtained at a transfer efficiency of 95% or more through image output durability.
(Triangle | delta): The average value is 93% or more in the range of 90-95% of transfer efficiency during image printing endurance.
Δ ×: Transfer efficiency is in the range of 90% to 95% through image output durability, and the average value is less than 93%.
X: Transfer efficiency does not become 90% or more through image output durability.
[0087]
According to the above evaluation shown in Table 1, for example, the triboelectric charge imparting polarity to the toner by the photosensitive drum is opposite to the triboelectric charge imparting polarity to the toner by the developing roller as in the case where the outermost layer contains a fluororesin. Even in the case where such a photosensitive drum is used, in the development area, a charge amount larger than the charge amount that the photosensitive drum imparts to the toner can be imparted to the toner. For example, a polyamide resin or a urethane resin If the developing roller b having the surface layer is used, the toner carried on the developing roller does not become the reversal toner, so that the fog and scattering caused by the reversal toner are effectively prevented, resulting in stable high-quality images. Can be output.
More preferably, by using a photosensitive drum containing a fluororesin in the outermost layer and a polymerized toner, transfer efficiency can be increased, and a cleanerless developing device without a cleaning device can be easily handled. .
[0088]
[0089]
First, the comparative example of Table 1 5 As shown in FIGS. 14 to 14, the transfer efficiency is improved when a conventional developing roller using a silicone rubber layer is combined with a photosensitive drum in which a fluororesin is dispersed in the outermost layer. However, it was found that the amount of reversal toner increases, resulting in an image with a lot of fogging and scattering. On the other hand, as shown in Examples and Comparative Examples 1 to 4, the developing roller a having a urethane rubber layer and EPDM rubber are used instead of the developing roller c having a silicone rubber layer in order to suppress the amount of reversal toner. When the developing roller b having the layer and the functional layer formed thereon is used, it is possible to output a high-quality image with less fogging and scattering as a result of suppressing the generation amount of the reversal toner. In addition, it was found that the transfer efficiency is inferior when a normal photosensitive drum having no fluororesin dispersed in the outermost layer is used.
[0090]
That is, in order to improve transfer efficiency in a one-component contact developing system developing device in which a one-component developer is carried on a developing roller having elasticity and the developing roller is brought into contact with a photosensitive drum to perform development. When the photosensitive drum having the outermost layer of the triboelectric charge polarity opposite to the triboelectric charge polarity of the toner to be used is used, a polyamide resin that can give the toner a large charge amount having the same polarity as the toner charge polarity, By using a developing roller having urethane resin or the like as a surface layer, the toner carried on the developing roller does not become a reversal toner, so that it becomes possible to output a high-quality image with little fogging and scattering. Guessed.
Further, by using a fluororesin to form the outermost layer of the triboelectric charge polarity opposite to the triboelectric charge polarity of the toner to be used and using a polymerized toner, the transfer efficiency can be increased and the cleaning device can be saved. It can be easily applied to a cleanerless developing device. Further, as shown in Table 1, the use of a substantially spherical toner such as developer A can further improve the effect.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an image forming apparatus that uses a one-component developer and has a developing device that develops an electrostatic latent image in a developing region where the developer carrier and the image carrier are in contact with each other. In the apparatus, it is possible to improve transfer efficiency and output a high-quality image with less fogging and scattering.
Furthermore, according to the present invention, there is provided an image forming method having the above-described excellent effects that can be easily applied to a cleaner-less developing device without a cleaning device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the measurement of the scattering rate in the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional example.
[Explanation of symbols]
0: Photosensitive drum
1: Development device
2: Developing roller
3: Development blade
4: Supply roller
5: Stirring member
6: DC voltage device
7: Balloon prevention sheet
8: Fluorine resin
9: Drum support
10: Undercoat layer
11: Positive charge injection preventing layer
12: Charge generation layer
13: Charge transport layer
14: Surface layer
15: Primary charger
16: Light emitting element
17: Transfer charger
18: Transfer object
19: Fixing device
20: Cleaning device
21: Developing roller
22: Core
23: Elastic layer
24: Functional layer
25: Elastic layer
26: Core
T: Toner
27: Spattering
28: Non-image part
29: Image part
30: Luzex measurement frame
Claims (12)
上記現像剤担持体は、表面粗さが十点平均粗さ（Ｒｚ）で３〜１５μｍであり、
上記現像工程において、現像剤層厚規制部材が、現像剤担持体上に担持された一成分系現像剤の層厚を規制すると共に、現像剤層厚規制部材との摩擦によって一成分系現像剤に電荷を付与し、且つ、現像領域における像担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる帯電極性が、現像剤担持体と一成分系現像剤との摩擦により生じる帯電極性と逆極性となるようにするための樹脂が最表層に分散された像担持体を用い、更に、該現像領域通過後の反転トナー量から現像領域通過前の反転トナー量を差し引いて得られる上記現像領域における反転トナーの増加量が、５％未満であるようにして像担持体上の静電潜像の現像を行なうことを特徴とする画像形成方法。A step of forming an electrostatic latent image on an image carrier for carrying an electrostatic latent image, and a developer carrier and an image carrier for carrying a one-component developer having an elastic body on the surface thereof. In an image forming method having at least a developing step of developing the electrostatic latent image with a one-component developer on a developer carrying member in a developing region in contact with the developer area,
The developer carrier has a surface roughness of 10 to 15 μm in terms of 10-point average roughness (Rz),
In the developing step, the developer layer thickness regulating member regulates the layer thickness of the one-component developer carried on the developer carrying member, and the one-component developer by friction with the developer layer thickness regulating member The charge polarity generated by the friction between the image carrier and the one-component developer in the developing area is opposite to the charge polarity generated by the friction between the developer carrier and the one-component developer. In the development area obtained by subtracting the amount of reversal toner before passing through the development area from the amount of reversal toner after passing through the development area , using an image carrier in which the resin for achieving this is dispersed on the outermost layer. image forming method takes increase in reversal toner, and performing development of an electrostatic latent image on the image bearing member in the so that der less than 5%.
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