JP5517582B2 - 現像剤担持体、現像装置、画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、非磁性トナーを用いた従来の現像装置の一般的な構成を示す。非磁性トナーが現像剤容器内に収容されており、この非磁性トナーが回転する現像剤担持体(以下、「現像スリーブ」と記す)と弾性ブレードとによって、現像剤スリーブ上に均一に薄層に塗布される。像担持体と現像スリーブとは、現像領域で、0.02〜0.3mmの間隔になっており、この現像領域において像担持体上に形成された静電潜像が非磁性トナーで可視化される。
図1(a)は、本発明の画像形成装置の1実施態様を示す、クリーナレスモノクロ画像形成装置の概略構成図である。1は像担持体、2は帯電装置、3は露光装置、4は1成分現像剤、5は転写装置、6は現像剤担持体、10は現像装置、201は現像剤規制部材である。像担持体としては、感光体を用いている。本実施態様では、像担持体上のトナー等をクリーニングするための専用のクリーニング装置をもたないいわゆるクリーナレスの画像形成装置である。図1(b)は、本発明の画像形成装置の別の実施態様であるインライン型のクリーナレスフルカラー画像形成装置である。50は二次転写装置、60は定着装置である。イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成部分をインラインに配置している。感光体に形成されたトナー像(現像剤像)は、中間転写体である中間転写体ベルト7上で4色の色重ねをされた後に、2次転写装置50にて、給送されてきた紙(被転写体)へ一括転写される。その後に、トナーは、定着装置60によって紙へ溶融固着され、フルカラー印字画像を得る。なお、図1(b)において、画像形成部分における像担持体等の構成要素は、像担持体1Yのように、数字の後にY,M,C,Kの符号をつけて説明をしている。
ず、本実施例に使用した現像剤担持体の詳細について説明する。
樹脂・・・・・ フェノール樹脂 50重量部
カーボン・・・ カーボン ブラック 45重量部
溶媒・・・・・ メチルアルコール
及びメチルセルソルブ 200重量部
尚、ここで使用したカーボンブラックは、コロンビアカーボン社のRAVEN1035であり、1次粒子の大きさがサブミクロン以下となっているものを使用している。
体積抵抗値は、四端子法の抵抗率測定器(例えば三菱油化製 LORESTA AP INTERIGENT)で測定することにより得られ、体積抵抗率は、約102Ωcmであった。
◎:濃淡差が見られない
○:軽微な濃淡差が見られる
△:濃淡差がやや見られるが実用可
×:目立つ濃淡差が許容外
本実施例の一態様においては、スリーブゴーストが耐久試験10Kまで発生は認められず、25Kにおいても実用上問題の無い程度であった。これに対し、比較例では、初期から発生しており、しかも、耐久を続けるに従って、濃度が低下し、ページ内濃度もかなりの不均一性を示した。特に、このページ内不均一性は、スリーブの一周分が薄くなる現象が発生していた。
図5を見ても明らかな様に、比較例においては、比電荷量分布がブロードであり、反転トナー成分(正極性に帯電したトナー)が多く、中心値もあまり高くない状態にある。これは、アランダム#400にてサンドブラストしたスリーブは、面形状が不均一である為に、トナーと現像スリーブ表面との接触確率が不均一になり、結果として、比電荷量分布をシャープにする事が不可能である事による。一方、実施例の一態様においては、反転トナー成分が殆ど認められず(本実施例の一態様では、10%未満と見て取れる)、比電荷量分布がシャープであり、中心値も従来例よりも比較的高い状態に改善されている事がわかる。
本実施例の他の実施態様として、図2(a)および図2(c)の凹部深さdをパラメータとして、検討した結果を表2に示す。その他の条件については、実施態様1と同じにした。
図7(a)は、本発明の第2の実施例の特徴を良く表す図である。図7は、本実施例の現像スリーブ16の拡大断面図である。本現像装置の構成において、第1の実施例或いは従来例の現像装置と同じ作用をする部材は、煩雑を避けるために、同じ部材には同じ符号を付して、必要のない限りその説明を省略する。
図10(a)は、本発明の第3の実施例の特徴を良く表す図であり、同図は、本実施例の現像スリーブ16の拡大断面図である。本現像装置の構成において、第1の実施例或いは従来例の現像装置と同じ作用をする部材は、煩雑を避けるために、同じ部材には同じ符号を付して、必要のない限りその説明を省略する。
微細構造Pの長さdPを0.2μm〜1.0μm、高さhdPを0.1μm〜0.6μmまで変化させて検討を行ったが、図11と同様な現像濃度の上昇を得た。また、実施例1,2と同様にスリーブゴーストに対しても効果が見られた。
図12(a)は、本発明の第4の実施例の特徴を良く表す図であり、同図は、本実施例の現像スリーブ16の拡大断面図である。本現像装置の構成において、第1の実施例或いは従来例の現像装置と同じ作用をする部材は、煩雑を避けるために、同じ部材には同じ符号を付して、必要の無い限りその説明を省略する。
本実施例は、今までの実施例に対して、シスメックス株式会社製FPIA3000で測定した円形度Cが1.00〜0.970で有り且つ低軟化点物質を5〜30重量%含有しているトナーを用いることを特徴としている。なお、実施例1乃至4においては、円形度が0.96のトナーを用いている。円形度Cは、図14に示した様に求められ、具体的には、下記の通りである。
フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000」(シスメックス社製)の測定原理は、流れている粒子を静止画像として撮像し、画像解析を行うというものである。試料チャンバーへ加えられた試料は、試料吸引シリンジによって、フラットシースフローセルに送り込まれる。フラットシースフローに送り込まれた試料は、シース液に挟まれて扁平な流れを形成する。フラットシースフローセル内を通過する試料に対しては、1/60秒間隔でストロボ光が照射されており、流れている粒子を静止画像として撮影することが可能である。また、扁平な流れであるため、焦点の合った状態で撮像される。粒子像はCCDカメラで撮像され、撮像された画像は512×512の画像処理解像度(一画素あたり0.37×0.37μm)で画像処理され、各粒子像の輪郭抽出を行い、粒子像の投影面積Sや周囲長L等が計測される。
円形度C=2×(π×S)1/2/L
粒子像が円形の時に円形度は1になり、粒子像の外周の凹凸の程度が大きくなればなるほど円形度は小さい値になる。各粒子の円形度を算出後、円形度0.200〜1.000の範囲を800分割し、得られた円形度の相加平均値を算出し、その値を平均円形度とする。
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行なう。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行なう。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispension System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行ない、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)である。また、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。本発明でのトナー粒子径は、上記重量平均径(D4)を用いた。
本実施例は、露光手段が複数個の発光部を一方向に沿って配列した長尺状のプリントヘッドを備えている。さらに、本実施例では、像担持体の専用のクリーニング手段を持たず、現像装置で現像と同時に残留したトナーを回収するいわゆるクリーナレスの画像形成装置である。
転写残トナー濃度を0.02以下を許容限界と定めて、同図に見るような結果を導出した。
3 露光装置
4 1成分現像剤
6 現像剤スリーブ
9 現像バイアス電源
10 現像装置
20 弾性ブレード
Claims (9)
- 像担持体上に形成された潜像を現像する一成分現像剤を担持する現像剤担持体において、前記現像剤担持体の表面は抵抗値が102〜108Ω・cmであり、前記現像剤担持体は表面に複数の凹部を備え、前記凹部は、単位面積当たりに2250個/mm2〜12254個/mm2、存在しており、
前記凹部の開口の長径は8〜20μmで、前記凹部の深さは、2〜5μmで、前記長径の寸法公差が0.5μm以内で、前記深さの寸法公差が0.5μm以内であって、
前記複数の凹部は、凸形状を有する型を前記現像剤担持体に加圧して前記凸形状を前記現像剤担持体の表面に転写させるナノイン加工で形成され、
前記複数の凹部は間隔を空けて規則的に配列されており、隣り合った凹部の間には曲面状の凸部が設けられることを特徴とする現像剤担持体。 - 前記凹部は三次元的に角が無いことを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
- 前記凹部の内部には、凸状の微細構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の現像剤担持体。
- 前記現像剤担持体の硬度がSRIS0101硬度(アスカーC硬度)5以上、JIS・K−6301で測定した硬度30以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の現像剤担持体。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の現像剤担持体と、前記現像剤担持体の上の現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備えることを特徴とする現像装置。
- 平均粒径が4〜6μmのトナーを用いることを特徴とする請求項5に記載の現像装置。
- 円形度が1.00〜0.970のトナーを用いることを特徴とする請求項5又は6に記載の現像装置。
- 帯電された後に露光されることで潜像を形成される感光体と、前記感光体を露光する露光装置と、前記感光体の潜像を現像剤で現像する現像装置を備える画像形成装置であって、前記露光装置と静電潜像保持体との最近接距離が10〜5000μmであり、前記現像装置が請求項5乃至7のいずれか1項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
- 帯電された後に露光されることで潜像を形成される感光体と、複数の発光部を前記感光体の長手方向に沿って配列し感光体を露光する露光装置と、前記感光体の潜像を現像剤で現像すると同時に前記感光体の上に残留した現像剤を回収する現像装置と、現像された現像剤像を被転写体に転写する転写装置と、を備える画像形成装置において、
温度27℃、湿度70%RHの環境下での該感光体に現像剤像が形成された後の現像剤の電荷量の絶対値は50μC/g〜90μC/gであり、前記感光体の純水に対する接触角が90°〜150°であり、前記現像装置は請求項5乃至7のいずれか1項に記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
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