| 【発明の名称】 |
現像方法および現像装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】望月 賢
【氏名】八木 慎一郎
【氏名】中井 洋志
【氏名】増井 稔
【氏名】山口 公利
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| 【要約】 |
【課題】小粒径キャリアを用いる場合であっても、安定して現像剤担持体上に現像剤を供給し、安定した画像を供給できる現像方法及び現像装置を提供すること。
【解決手段】内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像方法において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が２０〜６０μｍであるとともに、該現像スリーブの表面粗さＲｚが、１０〜３０μｍであることを特徴とする現像方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像方法において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が２０〜６０μｍであるとともに、該現像スリーブの表面粗さＲｚが、１０〜３０μｍであることを特徴とする現像方法。
【請求項２】 現像スリーブがサンドブラスト加工により、表面加工されたものであることを特徴とする請求項１に記載の現像方法。
【請求項３】 現像剤用キャリアの重量平均粒径（Ｄ）と表面粗さ（Ｒｚ）との比（Ｄ／Ｒｚ）が２≦Ｄ／Ｒｚ≦３であることを特徴とする請求項１に記載の現像方法。
【請求項４】 内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備え、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像装置において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が２０〜６０μｍであるとともに、該現像スリーブの表面粗さＲｚが、１０〜３０μｍであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】 現像スリーブがサンドブラスト加工により、表面加工されたものであることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方法及び電子写真装置、詳しくは乾式２成分現像剤を用いる現像方法及び現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子写真複写装置等においては、磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式などが採用されている。この方式による現像装置は、通常、内部に複数の磁極を有する磁石体からなるマグネットローラを備え、回転可能に支持された円筒状の現像剤担持体である現像スリーブを有し、この現像スリーブ表面にトナーを付着させた磁性キャリアを保持し現像領域に搬送して現像を行なうものである。一方、磁性キャリアを用いることなく磁性トナーもしくは非磁性トナーのみを用いて現像を行なう１成分現像方式も採用されており、細部の構造、トナーの帯電手段等が２成分現像方式と異なるものの、現像スリーブ表面にトナーを保持し現像領域に搬送して現像を行なう点は共通している。
【０００３】前記のような現像装置において、１成分現像方式では例えば特公昭６４−１２３８６号公報などに見られるように、現像スリーブの表面粗さを粗くすることにより、トナーの搬送性を改善して画像品質を向上させるという提案がなされている。また、２成分現像方式でも、特開平５−１９６３２号公報に記載の如く、現像スリーブの表面粗さを粗くすることにより、トナーの搬送性を改善する方法が提案されている。
【０００４】しかしながら、上記の方法は、非接触現像を前提としており、棒状の現像剤量規制体を用いることによって、現像剤担持体に現像剤を一定に規制する方法であり、剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体を用いる接触現像方式においては、現像剤担持体上へ十分な現像剤を供給するには問題がある。特に、最近の高画質化、小型化においてキャリアは自ずと小粒径化する必要がある。しかし、キャリアは小粒径化されるほど流動性が悪くなる傾向があり、このような現像剤を用いる場合に上記方法では、現像剤を安定して現像領域へ搬送することに問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き事情に基づいてなされたものであり、その目的は、小粒径キャリアを用いる場合であっても、安定して現像剤担持体上に現像剤を供給し、安定した画像を供給できる現像方法及び現像装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課題を解決すべく、現像剤の粒径や現像スリーブの表面粗さＲｚと現像剤の搬送性の関係を鋭意検討した結果、キャリア粒径と現像スリーブが特定の関係にある場合に、安定して現像剤担持体上に現像剤を供給できることを見出し、本発明を完成するにいたった。
【０００７】すなわち本発明の目的は、本発明の（１）「内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備えた現像装置を用い、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像方法において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が２０〜６０μｍであるとともに、該現像スリーブの表面粗さＲｚが、１０〜３０μｍであることを特徴とする現像方法」、（２）「現像スリーブがサンドブラスト加工により、表面加工されたものであることを特徴とする前記（１）項に記載の現像方法」、（３）「現像剤用キャリアの重量平均粒径（Ｄ）と表面粗さ（Ｒｚ）との比（Ｄ／Ｒｚ）が２≦Ｄ／Ｒｚ≦３であることを特徴とする前記第（１）項に記載の現像方法」、（４）「内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備え、磁性キャリアとトナーよりなる二成分系現像剤で静電潜像の現像を行なう現像装置において、現像剤用キャリアの重量平均粒径が２０〜６０μｍであるとともに、該現像スリーブの表面粗さＲｚが、１０〜３０μｍであることを特徴とする現像装置」、（５）「現像スリーブがサンドブラスト加工により、表面加工されたものであることを特徴とする前記第（４）項に記載の現像装置」によって達成される。
【０００８】本発明の現像方法は、内部に固定された磁石体を有し、表面上に現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体と、前記磁石体に対向して該現像剤担持体に担持された現像剤の量を規制する剛性または剛性かつ磁性を有する材料からなる現像剤量規制体とを備えた現像装置を用いて行なう二成分接触現像方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】まず、本発明に用いられる現像装置について説明する。図１は、本発明に用いられる現像装置の一例の断面図を示すものである。ここで、（１）は矢印方向に回転し、表面に有機光導電体等の感光層を有し、図示していないが、帯電器、露光装置によって表面に静電潜像を形成させる感光体ドラムである。（４）は現像剤担持体である現像スリーブである。（５）は、現像スリーブ（４）の内部に固定して設けられ、複数の（Ｎ），（Ｓ）磁極を周方向に有するマグネットローラ（磁気ローラ）であり、この現像スリーブ（４）とマグネットローラ（５）により現像剤を担持し、現像スリーブ（４）は固定したマグネットローラ（５）に対して感光体と同一方向に回転し、現像剤を搬送する。また、マグネットローラ（５）の（Ｎ），（Ｓ）磁極は、適当な磁束密度に磁化されており、その磁力によって現像剤よりなる磁気ブラシを形成する。（６）は磁気ブラシの高さ、量を規制するための規制体である。図中、符号（１）は感光体ドラム、（２）は現像スリーブ収納部、（３）は現像剤、（３ａ）はトナー、（４）は現像スリーブ、（５）はマグネットローラ、（６）は規制体、（７）はドクタ前ヒサシ、（７ａ）は仕切板、（８）はトナーホッパ、（８ａ）はトナー補給開口部、（９）は供給ローラ、（１２）は現像領域、Ａは現像剤供給室を表わす。
【００１０】装置内に補給されたトナーは矢印方向に回転する供給ローラ（９）により、キャリアと十分攪拌混合されて摩擦帯電が行なわれると共に、現像スリーブ収納部（２）に送られる。現像スリーブ（４）と感光体ドラム（１）の表面距離を所定の間隔（例えば０．７ｍｍ）に設定し、感光体ドラム（１）の静電潜像を現像する場合、現像スリーブ（４）の表面に形成された磁気ブラシは、現像スリーブ（４）の回転に伴って磁束密度の変化により振動しながら現像スリーブ（４）と共に移動し、現像領域（１２）の間隙を円滑に通過しながら、トナーにより静電潜像を現像する。このとき、現像を好適に行なうべく、現像スリーブ（４）と感光体ドラム（１）の基体との間にバイアス電圧を印加してもよい。
【００１１】本発明の現像方法は、上図のような二成分現像装置において、重量平均粒径が２０〜６０μｍの磁性キャリアを用いると共に、現像スリーブの表面粗さ（Ｒｚ）が１０〜３０μｍの条件を満たすものであり、好ましくは表面粗さＲｚが１０〜２０μｍを満たすものである。表面粗さＲｚが１０μｍ未満であると、現像剤の現像領域への搬送不良が発生する。また、３０μｍ以上であると現像剤の供給性には問題はないが、キャリア割れ又は樹脂コートキャリアの場合は、被覆樹脂の剥がれ等が発生しやすくなり現像剤の寿命の低下につながり好ましくない。
【００１２】表面粗さＲｚは、十点平均粗さを意味し、例えば小坂研究所製、サーフコーダーＳＥ−３０Ｈにより測定できる。なおこの十点平均粗さは、固体表面の微細な凹凸の深さをよく反映するものである。また、用いられる現像スリーブの材質としては、通常の現像装置に用いられるものであれば特に限定されることなく、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックス等の非磁性材料や、更にこれらにコーティング等したものなどが用いられる。また、現像スリーブの形状も特に限定されることはない。
【００１３】本発明において、現像スリーブの表面粗さＲｚを上記の範囲に調整するには、例えばサンドブラスト加工、溝加工、研削加工、サンドペーパー法、インデックスセーバー加工などを用いればよいが、次の点からサンドブラスト加工が好ましい。即ち、サンドブラスト加工は操作が簡易で加工の効率もよく、更にランダムに表面加工（粗化）が行なわれるため、全ての方向に対するトナーと現像スリーブの摩擦抵抗が等しく改善されると考えられる。
【００１４】また、本発明に用いられるキャリアの平均粒径が、２０μｍ以下であると現像剤の流動性が極端に悪化し、現像部への負荷の増大によるトナースペントのため、剤寿命の低下が顕著となる。また、６０μｍ以上のキャリアでは、現像剤の搬送不良のような問題が顕著には生じないので、特に表面粗さを大きくする必要がない。
【００１５】本発明の効果を一層顕著にするために、キャリアの重量平均粒径（Ｄ）と表面粗さ（Ｒｚ）との比（Ｄ／Ｒｚ）が２≦Ｄ／Ｒｚ≦３とすることが有効である。すなわち、Ｄ／Ｒｚが２以下になると搬送性は全く問題ないが、キャリアへのストレスが大きくなり、キャリア被覆樹脂の剥がれ又はキャリアスペントが発生しやすくなる。また、Ｄ／Ｒｚが３を超えるとトナー濃度が高くなりすぎたり、Ｑ／Ｍが大きくなりすぎたときに若干搬送性不良が発生する。
【００１６】以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。本発明の静電潜像現像用キャリアと共に現像剤を構成するトナーとしては、従来公知の方法で製造されたものを使用できる。具体的には、バインダー樹脂、着色剤及び極性制御剤よりなる混合物を熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られる。具体的には、バインダー樹脂、着色剤、荷電制御剤、必要に応じて任意の添加物などから構成される。
【００１７】この場合のバインダー樹脂としては、公知のものがすべて使用できる。例えば、ポリスチレン、ポリ−ｐ−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが、単独あるいは混合して使用できる。
【００１８】また、トナーに用いられる極性制御剤として従来より公知のものでよく、例えばモノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ、Ｆｅ等の金属錯体アミノ化合物、第４級アンモニウム化合物、有機染料等がある。トナーに使用される極性制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜２０重量部の範囲で用いられる。０．１重量部未満では、トナーの帯電量が不足し実用的でない。また、２０重量部を越える場合にはトナーの帯電量が大きすぎ、キャリアとの静電的吸引力の増大のため、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００１９】トナーに含有される黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【００２０】更に、トナーに磁性材料を含有させ、磁性トナーとしても使用し得る。磁性トナー中に含まれる磁性材料としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれらの金属とアルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属の合金及びその混合物などが挙げられる。これらの強磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、トナー中に含有させる量としては樹脂成分１００重量部に対し約２０〜２００重量部、特に好ましくは樹脂成分１００重量部に対し４０〜１５０重量部である。
【００２１】また、トナーに添加する添加剤としては、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化チタン、炭化ケイ素等の無機微粉体がある。この中でも特にコロイダルシリカが好ましい。
【００２２】本発明に使用しうるキャリアとしては、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉の如き磁性を有する粉体及びその表面を樹脂等で処理したものなどがあげられる。本発明に用いられるトナーの摩擦帯電性をより安定化させ、潜像を忠実に現像させるために本発明に用いられるキャリアは樹脂及び／またはシリコーン化合物で被覆してあることが好ましい。これによって、トナーの荷電制御を目的として行なうこともできる。キャリアの被覆層を形成するための樹脂としては、例えばシリコーン系化合物、フッ素系樹脂等を好ましく用いることができる。
【００２３】キャリアの被覆層を形成するためのフッ素系樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレン、ポリトリフルオルクロルエチレンのようなパーフルオロポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフルオルプロピレン、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオルクロルエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニルとフッ化ビニリデンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデン及び非フッ素化単量体のターポリマーのようなフルオロターポリマー等が好ましく用いられる。キャリアの被覆層の形成においては、上記の如きフッ素系樹脂をそれぞれ単独で用いてもよいし、あるいはこれらをブレンドしたものを用いてもよい。また、これらにさらにその他の重合体をブレンドしたものを用いてもよい。
【００２４】また、キャリアの被覆層を形成するためのシリコン系化合物としては、ポリシロキサン、例えばジメチルポリシロキサン、フェニルメチルポリシロキサン等が全て用いられ、また、アルキド変性シリコン、エポキシ変性シリコン、ポリエステル変性シリコン、ウレタン変性シリコン、アクリル変性シリコン等の変性樹脂も使用可能である。また、変性形態として、ブロック共重合体、グラフト共重合体、くし形グラフトポリシロキサン等いずれも使用可能である。
【００２５】実際の磁性粒子表面への塗布に際しては、上記樹脂を浸漬法あるいは流動床法等により磁性粒子に噴霧する方法等がとられる。
【００２６】本発明に使用されるキャリアの芯材の材質としては、例えば表面酸化または未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類等の金属及びそれらの合金または酸化物などが使用できるが、好ましくは金属酸化物より好ましくはフェライト粒子が使用できる。またその製造方法としては、特別な制約はない。本発明のキャリア並びにトナーの使用量としては、トナー粒子がキャリア粒子のキャリア表面に付着して、その表面積の３０〜９０％を占める程度に両粒子を混合するのが好ましい。
【００２７】以下、本発明の実施例及び比較例を具体的に挙げて本発明をより詳細に説明する。
（トナーの製造）
スチレン−アクリル樹脂（三洋化成社製、ハイマー７５） ８５部 カーボンブラック（三菱化学社製、＃４４） ８部 含金属アゾ染料（オリエント化学社製、ボントロンＳ−３４） ２部 カルナウバワックス（セラリカ野田社製、ＷＡ−０３） ５部上記処方の混合物を１４０℃の熱ロールで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これをジェットミルで粉砕し、分級して平均粒径８．０μｍのトナーを得た。
【００２８】（キャリアの製造）シリコーン樹脂（東レ・ダウコーニングシリコーン製ＳＲ−２４１１）１００ｇにトルエン１００ｇを加えてコート液とした。この溶液をキャリア芯材（平均粒径６０μｍＣｕ−Ｚｎフェライト）１ｋｇに流動床コーティング法によりスプレー塗布後、約５分間乾燥させ、２００℃にて１時間加熱し、冷却後篩にて篩い、本発明のキャリアを製造した。キャリアの平均粒径を変更してコーティングするときは、膜厚を一定にするために表面積換算してシリコーン樹脂量を調整する。
【００２９】
（現像剤の製造）
上記トナー ４部 上記キャリア ９６部をターブラーミキサーにて１０分混合して現像剤を作成した。
【００３０】（評価）リコー製ｉｍａｇｉｏＭＦ２５０を用いて、実験例１〜９のキャリア及び現像スリーブにて、現像剤の搬送性を評価した。次に、Ａ４、６％チャートを用いて３０枚連続コピーを取った後のキャリアの表面状態をＳＥＭにて観察し、膜剥がれの状態及びスペントの状態を評価した。
【００３１】［搬送性評価方法］
・搬送性：Ａ３黒ベタ画像を連続５枚取り、その５枚めの画像のベタの埋まり具合（均一性）を評価する。現像剤の搬送がうまくいかないと、ベタが薄くなったり穂跡画像が発生したりする。
【００３２】
【表１】
◎：非常によい○：よい△：やや悪い×：悪い【００３３】
【発明の効果】以上、詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明のキャリア粒径を２０μｍ以上、現像スリーブの表面粗さを１０〜３０μｍにすることにより現像剤の搬送性、キャリア膜剥がれ、スペントが良好となり、またサンドブラスト加工することにより一層の効果が得られ、２≦Ｄ／Ｒｚ≦３にすることにより、現像剤の搬送性とキャリアへのダメージの両立が容易になるという極めて優れた効果を奏するものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２４日（２０００．４．２４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０５６８１
【弁理士】
【氏名又は名称】武井 秀彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５８６２（Ｐ２００１−３０５８６２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２３１７９（Ｐ２０００−１２３１７９） |
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