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画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−174825
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−351984
出願日 平成9年(1997)12月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 野々村 真
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 回転体状の現像剤担持体と、現像剤担持体の外周面上に担持された現像剤の担持量を規制するための担持量規制体とが設けられている現像手段を備える画像形成装置であって、現像剤担持体は、静電潜像担持のために潜像担持体に形成された無端状の外周面に摺接自在に支持されて、潜像担持体と現像剤担持体との間に摺接領域を形成し、担持量規制体は、該摺接領域から現像剤担持体の回転方向に対して上流方向の位置に支持され、上記現像剤は、担持量規制体から上記担持量の規制を受けるようになっている画像形成装置において、上記摺接領域へ搬送された現像剤が、潜像担持体ないしは現像剤担持体との摺接によって摩擦帯電し、これに伴う電荷付与によって、少なくとも潜像担持体ないしは現像剤担持体の一方から、規定極性とは逆極性の電荷付与が行われることで、上記現像剤の極性の程度を逆極性方向に遷移せしめることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 潜像担持体の外周面の移動方向と、現像剤担持体の外周面の移動方向とが相反するよう設定されていることとする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】 現像剤は、非磁性体を内包するトナーであり、現像手段は、現像処理後に現像剤担持体の外周面に残留している非磁性トナーを除去するための除去手段が設けられていることとする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】 現像剤は負帯電性を有し、潜像担持体の外周面はフッ素化合物が含まれていることとする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項5】 現像剤は、磁性体を内包するトナーであり、現像手段は、磁気力により、現像剤担持体の外周面に対するトナーの吸着及び脱着を行うための磁気発生体が設けられていることとする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項6】 現像剤は、トナー及び磁性を有するキャリアから成り、現像手段は、磁気力により、現像剤担持体の外周面に対するトナー又はキャリアの吸着及び脱着を行うための磁気発生体が設けられていることとする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項7】 現像剤に使用するトナーの体積平均径が7μm以下であることとする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置又は静電記録装置に代表される画像形成装置であって、静電潜像担持のための無端状の外周面を有する潜像担持体と、回転体状の現像剤担持体とが、互いに摺接自在に支持されている画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】かかる画像形成装置として、従来にあっては、図13に示すレーザビームプリンタ100(以下、プリンタ100と略称する。)が知られており、実用に供されている。尚、図13は、プリンタ100の概略構成を示す模式的断面図である。
【0003】プリンタ100は、外部から与えられた画像情報に応じた画像形成を公知の静電記録方式に則って行う形態の画像形成装置であって、図13に示すように、潜像担持体たる回転自在な感光体ドラム101と、規定電位に帯電せしめられた感光体ドラム101の外周面に露光して静電潜像を形成する露光手段102と、現像手段たる現像装置103と、現像装置103の現像処理により上記外周面に形成された可視像(以下、顕像と称する。)を転写材の一方の面上に転写するための回転自在な転写ローラ104と、顕像を転写された転写材に定着処理を施すための定着装置105とを備えている。
【0004】プリンタ100に備えられた現像装置103は、図14に示すように、非磁性体を主成分とするトナー(以下、非磁性トナーと称する。)を所定量収容可能な収容部106と、現像剤担持体たる回転自在な円柱状の現像スリーブ107と、収容部106の非磁性トナーを攪拌して適度に解すための回転自在な攪拌パドル108と、除去手段たる回転自在なローラ109と、担持量規制体たるブレード110と、現像スリーブ107の外周面上に担持されている非磁性トナーが紙面下方向に飛散するのを妨げるためのシート111とが設けられている。尚、図14は、現像装置103の概略構成を示す模式的断面図である。
【0005】現像装置103に設けられた現像スリーブ107は、感光体ドラム101に摺擦自在な位置に回転自在に軸支されて、感光体ドラム101との間に摺接領域Szを形成していると共に、感光体ドラム101の外周面と現像スリーブ107の外周面との間に、現像スリーブ107の外周面に担持された非磁性トナーを感光体ドラム101の外周面に形成された静電潜像に付着せしめるための電場(以下、現像電場と称する。)が形成されるよう、外部電源(図示せず)から現像スリーブ107にバイアスが印加されるようになっている。
【0006】現像装置103に設けられたローラ109は、除去手段であると共に、収容部106の非磁性トナーを現像スリーブ107の外周面へと供給するための手段を兼ねている。すなわち、ローラ109は、攪拌パドル108方向から現像スリーブ107方向へと非磁性トナーを供給すると共に、現像処理後に現像スリーブ107の外周面に残留した非磁性トナーを摩擦して除去するようになっている。
【0007】プリンタ100における画像形成は以下に示す過程により行われる。
【0008】先ず、感光体ドラム101の外周面が規定電位に帯電せしめられたのち、露光手段102が外部からの画像情報に応じて上記外周面を露光することにより、画像情報に応じた静電潜像が上記外周面上に形成される。
【0009】一方、収容部106の非磁性トナーは、攪拌パドル108により攪拌されて適度に解されたのち、ローラ109により攪拌パドル108方向から現像スリーブ107方向へと供給され、このとき、供給に供された非磁性トナーは、現像スリーブ11及びローラ13の少なくとも一方の外周面に摩擦されて規定の極性に帯電化される。
【0010】故に、規定の極性に帯電化された非磁性トナーは、現像スリーブ107からの鏡映力を受けることにより、現像スリーブ107の外周面に吸着して担持される。尚、ローラ109による非磁性トナーの供給量の制御は、現像スリーブ107とローラ109との周速差を調整して行われるよう設定されている。
【0011】次に、現像スリーブ107の外周面上に担持された非磁性トナーは、現像スリーブ107の外周面に当接するよう支持されたブレード110より、上記外周面上への担持量の規制を受けると共に、摩擦されて規定の極性への十分な帯電化が図られる。
【0012】故に、感光体ドラム101の外周面上に形成された静電潜像は、感光ドラム101と現像スリーブ107との間に生じている現像電場の作用の下で、現像スリーブ107の外周面上に担持された非磁性トナーが吸着され、以て、顕像へと可視像化される。
【0013】次に、感光体ドラム101の外周面上に形成された顕像は、転写ローラ104から受ける電気的相互作用の下で、感光体ドラム101と転写ローラ104との間に形成される転写領域に搬送されてきた転写材に転写され、更に、転写処理済みの転写材が、定着装置105から定着処理を施されたのちプリンタ100の外部に排紙されることにより、一連の過程が終了する。
【0014】一方、現像処理後に現像スリーブ107の外周面に残留した非磁性トナーは、ローラ109から摩擦されて除去されることにより、プリンタ100は次なる画像形成に備えることとなる。
【0015】プリンタ100は、現像スリーブ107が、感光体ドラム101に摺接自在に支持されて、感光体ドラム101との間に摺接領域Szを形成する構成となっている。
【0016】よって、かかる構成は、現像スリーブ107が、感光体ドラム101の外周面に形成された静電潜像に対する対向電極として機能して、実質的な静電潜像のコントラストを増幅するため、潜像再現性に優れ、特に、外部からの画像情報をデジタル的に再現する形態にあっては、微小且つ高密度な静電潜像を二値的に再現する必要があることから、より優れた潜像再現性を発揮するという最たる特徴があった。
【0017】尚、現像スリーブ107の外周面上の非磁性トナーの担持量を規制する方法としては、上述した方法の他に、特公平2−13792号、特公平2−15068号及び特開昭60−42776号等に記載の方法が開示されている。
【0018】また、かかる画像形成装置に備えられる現像手段として、従来にあっては、現像剤として、磁性体を内包するトナー(以下、磁性トナーと称する。)を現像処理に供する形態の現像装置であって、磁性トナーを所定量収容可能な収容部と、円筒状の回転自在な現像剤担持体と、ブレード状の担持量規制体と、円柱状の磁気発生体とが設けられ、磁気発生体は、現像剤担持体の中空部に同軸に固定されている現像装置が知られており、実用に供されている。
【0019】すなわち、かかる現像装置にあっては、磁気発生体が、磁気力により、現像剤担持体の外周面に対する磁性トナーの吸着及び脱着を行うことから、除去手段を設ける必要が無いので、現像装置103より構成の簡略化及び小型化が図ることができると共に、除去手段の当接に伴って生じる、現像剤担持体の外周面に対するトナー融着が生じず、以て、かかるトナー融着による現像剤担持体の性能劣化を抑制することができるという特徴があった。
【0020】更に、かかる画像形成装置に備えられる現像手段として、従来にあっては、現像剤として、非磁性体を主成分とするトナー(以下、非磁性トナーと称する。)及び磁性体を主成分とするキャリア(以下、磁性キャリアと称する。)から成る二成分現像剤を現像処理に供するようになっている形態の現像装置であって、円筒状の回転自在な現像剤担持体と、円筒状の回転自在な担持量規制体と、円柱状の二つの磁気発生体とを備え、一方の磁気発生体が、現像剤担持体の中空部に同軸に固定され、他方の磁気発生体が、担持量規制体の中空部に同軸に固定されている現像装置が、本発明者等から提案されている。
【0021】すなわち、かかる現像装置にあっては、二つの磁気発生体が、現像剤担持体の外周面上の磁性キャリアの担持量を規制しながら、潜像担持体と現像剤担持体との間に形成される規制領域に磁性キャリアが搬送されるのを防止していることから、摺接領域において非磁性トナーのみを潜像担持体の外周面に形成された静電潜像の可視像化に供することができると共に、除去手段の当接に伴って生じる、現像剤担持体の外周面に対するトナー融着が生じず、以て、かかるトナー融着による現像剤担持体の性能劣化を抑制することができるという特徴があった。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】さて、近年にあっては、外部からの画像情報に応じた画像形成の高画質化の進行に伴い、微小且つ高密度な静電潜像の可視像化の向上等を図るべく、小粒径化された現像剤が供される機会が多くなってきている。
【0023】しかしながら、現像剤は、現像剤担持体の外周面に層状に塗布されて担持されることから、担持量規制体の摩擦による現像剤の帯電量は上記外周面に近づくにつれて少なくなり、以て、正負いずれか一方の規定極性に十分に帯電化されていない現像剤が、潜像担持体の外周面に形成されている静電潜像から受ける鏡映力に拘束されることなく、潜像担持体外周面のうちの潜像が形成されていない領域に機械的に吸着するという現象、所謂、「カブリ」が発生することがあり、特に、小粒径化された現像剤にあっては、現像剤担持体の外周面に数層に亘って担持されることから、帯電量の差が大きくなるために、「カブリ」の発生が顕著であるという問題があった。
【0024】そこで、近年にあっては、担持量規制体から現像剤を介して現像剤担持体の外周面に付与される加圧値を上げることによって、更に薄層化し、摩擦帯電の機会を増加させたり、或いは、規定極性に十分に帯電化された現像剤のみを選択して現像処理に供する等により、「カブリ」の発生の防止を図っていた。
【0025】しかしながら、更なる薄層化を行ったり、或いは、規定極性に十分に帯電化された現像剤のみを選択して現像処理に供する等により、規定極性に過剰に帯電化された現像剤が現像処理に供される機会が生じてくる。
【0026】よって、規定極性に過剰に帯電化された現像剤は、潜像担持体の外周面に形成されている静電潜像から受ける鏡映力以上の引力を現像剤担持体から受け、以て、現像処理に供されることなく現像剤担持体の外周面に残留した現像剤が次なる現像処理に供されてしまう、つまり、前回の現像処理の履歴が次なる現像処理に現れるという現象、所謂、「ゴースト」を発生させるという虞れがある。
【0027】特に、小粒径化された現像剤にあっては、通常粒径の現像剤に比べ現像剤担持体の外周面に担持される個数が多いことから、摩擦帯電のための実質的な表面積の重量に対する割合(重量比電荷量)が大きくなるので、過剰に帯電化される現像剤の個数が増加して、「ゴースト」の発生が顕著になるという虞れがある。
【0028】更に、かかる問題は、磁性トナーに比べ、大きな重量比電荷を持ちやすい非磁性トナーを用いる場合にあっては、より顕著に発生する。
【0029】そこで、本発明は、あらゆる粒径の現像剤に対して、正負いずれか一方の規定極性への帯電化の不十分な現像剤による画像不良の発生を防止できると共に、上記帯電化の過剰な現像剤による画像不良の発生を防止できる画像形成装置の提供を目的とする。
【0030】
【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目的は、回転体状の現像剤担持体と、現像剤担持体の外周面上に担持された現像剤の担持量を規制するための担持量規制体とが設けられている現像手段を備える画像形成装置であって、現像剤担持体は、静電潜像担持のために潜像担持体に形成された無端状の外周面に摺接自在に支持されて、潜像担持体と現像剤担持体との間に摺接領域を形成し、担持量規制体は、該摺接領域から現像剤担持体の回転方向に対して上流方向の位置に支持され、上記現像剤は、担持量規制体から上記担持量の規制を受けるようになっている画像形成装置において、上記摺接領域へ搬送された現像剤が、潜像担持体ないしは現像剤担持体との摺接によって摩擦帯電し、これに伴う電荷付与によって、少なくとも潜像担持体ないしは現像剤担持体の一方から、規定極性とは逆極性の電荷付与が行われることで、上記現像剤の極性の程度を逆極性方向に遷移せしめるという第一の発明により達成される。
【0031】又、本出願によれば、上記目的は、第一の発明において、潜像担持体の外周面の移動方向と、現像剤担持体の外周面の移動方向とが相反するよう設定されているという第二の発明によっても達成される。
【0032】更に、本出願によれば、上記目的は、第一の発明又は第二の発明において、現像剤は、非磁性体を内包するトナーであり、現像手段は、現像処理後に現像剤担持体の外周面に残留している非磁性トナーを除去するための除去手段が設けられているという第三の発明によっても達成される。
【0033】又、本出願によれば、上記目的は、第一の発明ないし第三の発明のいずれかにおいて、現像剤は負帯電性を有し、潜像担持体の外周面はフッ素化合物が含まれているという第四の発明によっても達成される。
【0034】更に、本出願によれば、上記目的は、第一の発明又は第二の発明において、現像剤は、磁性体を内包するトナーであり、現像手段は、磁気力により、現像剤担持体の外周面に対するトナーの吸着及び脱着を行うための磁気発生体が設けられているという第五の発明によっても達成される。
【0035】又、本出願によれば、上記目的は、第一の発明又は第二の発明において、現像剤は、トナー及び磁性を有するキャリアから成り、現像手段は、磁気力により、現像剤担持体の外周面に対するトナー又はキャリアの吸着及び脱着を行うための磁気発生体が設けられているという第六の発明によっても達成される。
【0036】更に、本出願によれば、上記目的は、第一の発明ないし第六の発明のいずれかにおいて、現像剤に使用するトナーの体積平均径が7μm以下であるという第七の発明によっても達成される。
【0037】すなわち、本出願にかかる第一の発明にあっては、現像剤担持体の外周面上に担持されている現像剤は、担持量規制体から現像剤担持体の外周面への担持量を規制されると共に摩擦されて正負いずれか一方の規定極性に十分に帯電化され、規定極性への帯電化が過剰な現像剤は、摺接領域を通過する間に、潜像担持体ないしは現像剤担持体と摩擦されて、該現像剤の極性の程度が他方の極性方向に遷移せしめられる。
【0038】又、本出願にかかる第二の発明にあっては、潜像担持体と現像剤担持体とが相対して移動するため、摺接領域における現像剤は、潜像担持体ないしは現像剤担持体と、より多くの摩擦帯電機会を有することとなり、潜像担持体ないしは現像剤担持体からの電荷付与が効率よく行われる。
【0039】更に、本出願にかかる第三の発明にあっては、正負いずれか一方の規定極性への帯電化が過剰となり易く、非磁性体を主成分とするトナーは、摺接領域を通過する間に、潜像担持体の外周面から摩擦されて、上記トナーの極性の程度が他方の極性方向に遷移せしめられたのち、除去手段により現像剤担持体の外周面から除去される。
【0040】又、本出願にかかる第四の発明にあっては、現像剤担持体の外周面上に担持されている現像剤は、担持量規制体から現像剤担持体の外周面への担持量を規制されると共に摩擦されて負極性に帯電化され、負極性への帯電化が過剰な現像剤は、摺接領域を通過する間に、フッ素化合物を含む潜像担持体の外周面から摩擦されて、上記現像剤の極性の程度が正極性方向に遷移せしめられる。
【0041】更に、本出願にかかる第五の発明にあっては、磁性体を内包するトナーが、磁気発生体から生じた磁気力を受けて、現像剤担持体の外周面に吸着或いは該外周面から脱着する。
【0042】又、本出願にかかる第六の発明にあっては、トナー及び磁性を有するキャリアが、磁気発生体から生じた磁気力を受けて、現像剤担持体の外周面に吸着或いは該外周面から脱着する。
【0043】更に、本出願にかかる第七の発明にあっては、体積平均径が7μm以下に設定された現像剤が、潜像担持体の外周面に形成された静電潜像を吸着により可視像化する。
【0044】
【発明の実施の形態】以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。
【0045】(第一の実施形態)先ず、本発明における第一の実施形態に関して図1ないし図4に基づき説明する。尚、プリンタ100及び現像装置103との共通箇所は図13及び図14と同符号を付与して説明を省略する。
【0046】図1は、本実施形態を好適に示す一例たるレーザビームプリンタ1(以下、プリンタ1と略称する。)の概略構成を示す模式的断面図である。
【0047】プリンタ1は、外部からの画像形成を公知の電子写真方式に則って行う形態の画像形成装置であって、図1に示すように、潜像担持体たる回転自在な感光体ドラム2と、露光手段102と、現像手段たる現像装置3と、転写ローラ104と、定着装置105とを備えており、感光体ドラム2を負極性に帯電し、同じく、負極性に帯電したトナーを用いて反転現像により画像を形成するものである。
【0048】本実施形態にあっては、現像剤として非磁性体を主成分とするトナー(以下、非磁性トナーと称する。)を採用し、加圧ニーダ、エクストルーダ或いはメディア分散機により結着樹脂のスチレンアクリル樹脂に低軟化性の離型剤、着色剤及び荷電制御剤等を規定量分散せしめて混練したのち、得られた混練物を機械的或いはジェット気流下におけるターゲットへの衝突により規定範囲の粒径に粉砕せしめ、次に、分級工程を経たのち、得られた粉砕物を所望の粒度分布に設定するという方式(以下、「粉砕方式」と称する。)に基づき作成された非磁性体トナーが現像処理に供されている。
【0049】尚、本実施形態にあっては、「粉砕方式」に基づき作成された非磁性トナーを用いることとしたが、非磁性トナーの作成方法は、「粉砕方式」に限定されるものではなく、他の有効な非磁性トナーの作成方法として、公知の各種トナー製造方法、例えば、特公昭36−10231号、特開昭59−53856号或いは特開昭59−61842号等に記載の懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方式や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用いて、直接トナーを生成する分散重合方法、又は、水溶性ないしは極性を有する重合開始剤の存在下で直接重合し、トナーを生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合方法等の、各種重合法が利用可能であり、いずれの方式においても、体積平均径が、4〜8μmのシャープな粒度分布の非磁性トナーを容易に得られ、以て、帯電量分布のばらつきを抑制することができる。
【0050】尚、トナーには帯電性、及び流動性等の特性改善の為、シリカ等の添加剤を外添しているが、同様の機能を有するものであれば、別種の添加剤、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化スズ、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物及びカーボンブラック、グラファイト等の炭素同素体、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の金属塩、及び脂肪酸金属塩、及び公知の荷電制御剤等で代替可能である。
【0051】尚、これらの添加剤は、トナー粒子100重量部に対して、0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは、0.05から5重量部が用いられる。これらの添加剤は、単独で用いても、又、複数併用して用いてもよい。又、吸湿等の環境変動による影響を受け難くするため、疎水化処理を行ったものが、より好ましい。
【0052】又、非磁性トナーの体積平均径は、特に限定されるものではないが、近年における外部からの画像情報に対する再現性の向上に鑑みて、7μm以下が望ましい。
【0053】何故ならば、おおよそ、400dpiを上回る画素密度をもって記録された静電潜像を忠実に再現するには、少なくとも10μm以下の粒径のトナーを用いる必要があり、とりわけ、トナーの粒径が7μm以下のものを用いて形成された画像では、粒状性、均一性等のノイズが、人間の視覚特性において低感度な領域へ追いやられ、知覚しづらくなるからである。
【0054】本実施形態における、感光体ドラム2は、時計回りに回転駆動されるように設定されていると共に、摺接領域Szにおける摩擦帯電により、トナーに対して正極性の電荷付与が行われるように構成されている。
【0055】具体的には、アルミニウムを主成分とするドラム状の基体の外周面に対して下引き層(UCL)、電荷発生層(CGL)及び電荷輸送層(CTL)の順に積層された有機感光体により被覆された構造をもつものである。
【0056】感光体ドラム2の最外層を構成する電荷輸送層(CTL)は、4フッ化エチレン(以下、PTFE粒子と称する。)を、ポリカーボネートからなるバインダ樹脂に対して5〜30phr分散させたものを用いる。
【0057】かかるPTFE粒子の分散量が、5phrを下回ると、摺接領域Szでの摩擦帯電において、感光体ドラム2からトナーへの電荷付与量が少なくなるため、十分な効果が期待できず、30phrを上回ると、露光の際の入射光が、分散されたPTFE粒子に散乱されて、潜像形成の支障となり、望ましくない。
【0058】尚、本実施形態にあっては、バインダ樹脂にPTFE粒子を分散することとしたが、バインダ樹脂に分散される物質はPTFE粒子に限定されるものではなく、少なくとも摩擦帯電列において非磁性トナーより負極性方向に序列する物質であれば十分であり、他の有効な物質として、例えば、PFA又は(CF)x等に代表されるフッ素化合物等が挙げられる。
【0059】プリンタ1に備えられた現像装置3は、図2に示すように、収容部106と、現像剤担持体たる回転自在な円柱状の現像スリーブ4と、攪拌パドル108と、除去手段たるローラ109と、担持量規制体たるブレード110と、シート111とが設けられている。尚、図2は、現像装置3の概略構成を示す模式的断面図である。
【0060】現像装置3に設けられた現像スリーブ4は、感光体ドラム2に摺擦自在な位置に回転自在に軸支されて、感光体ドラム2との間に摺接領域Szを形成すると共に、感光体ドラム2の外周面と現像スリーブ4の外周面との間に、現像スリーブ4の外周面に担持された非磁性トナーを感光体ドラム2の外周面に形成された静電潜像に付着せしめるための電場(以下、現像電場と称する。)が形成されるよう、外部電源(図示せず)から現像スリーブ4にバイアスが印加されるようになっている。
【0061】すなわち、本実施形態にあっては、現像スリーブ4の外周面上に担持されている非磁性トナーは、ブレード110から上記外周面への担持量の規制を受けると共に摩擦されて負極性に十分に帯電化されるようになっており、一方、過剰に帯電化された非磁性トナーは、摺接領域Szを通過する間に、感光体ドラム2の外周面から摩擦されて極性の程度を正極性方向に遷移せしめられるようになっている。
【0062】尚、現像スリーブ4は、カーボン等の導電剤を分散させた体積抵抗値102ないし1010Ω・cmのシリコーン、ウレタン等の低硬度のゴム材ないしは発泡体、及びその組み合わせにより構成された外径φ20の半導電性弾性体ローラである。
【0063】かかる半導電性弾性体ローラの硬度は、過剰に帯電化された非磁性トナーの極性の程度を正極性方向に遷移せしめるに十分な摺接領域Szを形成するために、JIS−A規格硬度で30°ないしは45°、望ましくは30°ないし40°の範囲内にあるものを用い、特に、発泡体で構成された柔らかいローラに関しては、Asker−C硬度で、40°以下のものが望ましい。
【0064】かかるローラの表面は、トナーに対する電荷付与性と、トナーの搬送性とを両立できるように、所定の表面粗さを有している。かかる表面粗さとしては、JISB0601において定義される十点平均粗さRz及び最大高さRmaxにより規定され、Rzとして5ないし10μmの範囲内にあり、Rmaxが、15μm以下としたものである。尚、上記表面粗さの測定には、表面粗さ試験機「SE−30H」(小坂研究所製)を用いた。
【0065】又、ブレード110は、L字形状を有するSUS製の板ばねであって、図に示されるように、L字形状のエッジ部において現像スリーブ4と当接配置されている。部材の材質及び形状は、現像スリーブ4とのかかる当接状態が再現されるものであれば、別種の材質及び形状のものでも代替可能である。
【0066】更に、感光体ドラム2及び現像スリーブ4の各回転方向は、特に限定されないが、摺接領域Szにおいて、感光体ドラム2の外周面と現像スリーブ4の外周面とが互いに相反する方向に移動するべく感光体ドラム2及び現像スリーブ4の各回転方向を設定することが、過剰に帯電化された非磁性トナーを摺接領域Szの通過中に感光体ドラム2の外周面により積極的に摩擦することができるので、好ましい。
【0067】図3は、体積平均径が7μmに設定された非磁性トナーB(以下、小粒径トナーBと称する。)及び体積平均径が9μmに設定された非磁性トナーC(以下、通常粒径トナーCと称する。)の各々に対する摺接領域Szの通過前後の帯電量分布の測定結果を示している。
【0068】尚、かかる帯電量分布は、帯電量測定装置の一種たるE−spart Analyzer(登録商標;ホソカワミクロン社製)により測定されたものである。
【0069】又、かかる体積平均径の算出には、コールターカウンターTA−II型(登録商標;コールター社製)、データ処理のためのパーソナルコンピュータ、及び、粒度分布の算出のためのインターフェイス(登録商標;日科機製)等を用いることにより、以下の手順に沿って、トナーの粒度分布を測定し、算出した。
【0070】先ず、一級塩化ナトリウムを溶質とするNaCl水溶液(1wt%)を規定量に調整した電解水溶液100〜150mlに、分散剤の界面活性剤、好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩を0.1〜5.0ml加えたのち、測定試料を0.5〜50mg加える。
【0071】次に、測定試料により懸濁された電解水溶液を超音波分散器により約1〜3分に亘り分散処理を施したのち、コールターカウンターTA−II型により測定試料に対する粒度分布を測定し、得られた測定データをインターフェイスを介してパーソナルコンピュータによりデータ処理を施して、測定試料の体積平均径を算出する。
【0072】尚、測定試料の粒度分布の測定にあっては、100μmのアパーチャーを使用し、粒度分布の測定範囲を2.0〜40μmとしている。
【0073】又、本実施形態における、感光体ドラム2の外周面からトナーへの正極性の電荷付与能力は、前述のE−spart Analyzerにおいて測定される現像処理前後のトナーの摩擦帯電量分布の差によって判断される。
【0074】具体的には、温度25℃、湿度50%の環境の同一条件下で画像形成装置を作動させ、帯電量分布を10回測定して平均化処理を行い、かかる分布の平均値及び所望の極性成分(本実施形態においては、負帯電性トナーを用いるため負極性)の総電荷量がいずれも減少した場合に、電荷付与能力があると判断した。
【0075】更に、本実施形態における、感光体ドラム2は、かかる帯電量分布の負極性成分の総電荷量が、摺接領域Szの前後で、10ないし30%減少する性能をなすように、PTFE粒子の分散量を調整して構成されている。
【0076】何故ならば、総電荷量の減少が10%を下回る場合には、トナーに対する正極性の電荷付与が不十分なため、ゴースト抑制に十分な効果が得られず、30%を上回る場合には、正極性の電荷付与が過剰なため、カブリが増加するため望ましくないからである。
【0077】又、本実施形態においては、感光体ドラム2の電荷付与能力を、前述のE−spart Analyzerによる測定に基づき判断しているが、特にこれに限定されるものではない。
【0078】何故ならば、摩擦帯電における電荷付与能力は、両者間の物性的な序列関係に基づくものであって、測定方法及び測定装置等に依存するものではないため、例えば、傾斜斜面上に設置した測定物に対して、かかる斜面に沿って基準サンプルを転がり落として摩擦帯電させ、帯電量を測定するカスケード法等により電荷付与能力の有無を判断しても良い。
【0079】図3から分かるように、小粒径トナーB及び通常粒径トナーCは、共に、摺擦領域Szの通過中における感光体ドラム2の外周面の摩擦により、極性の程度が正極性方向に遷移しており、小粒径トナーBにあっては、負極性方向から正極性方向への遷移の程度が大きい。
【0080】このような違いは、トナーの粒径に起因するものである。小粒径化されたトナーにおいては、通常粒径のトナーに比べ、同塗布量でも現像スリーブ4上に担持される個数及び、摩擦帯電する際の表面積も大きくなっている。従って、摺接領域Szにおける感光体ドラム2との摩擦の機会が多く、これに伴う正極性の電荷付与が、効果的に行われる。又、重量比電荷が大きくなり易く、過剰に帯電したトナーの割合も多いため、帯電量分布の正極性方向への遷移が顕著となるのである。
【0081】即ち、本発明に伴う効果は、小粒径化されたトナーを用いる際に、より顕著に現れるのである。
【0082】図4は、平均粒径が4μmに設定された非磁性トナーA(以下、小粒径トナーAと称する。)、小粒径トナーB及び通常粒径トナーCにおける「ゴースト」の発生程度の評価を示している。尚、PTFE粒子を分散していないことを除き、感光体ドラム2と同構成の潜像担持体より得られた「ゴースト」の発生程度の評価を比較例として示している。
【0083】尚、本実施形態におけるプリンタ1は、画像形成速度(プロセススピード)が、105mm/sec、現像スリーブ周速が、183mm/secで駆動されている。
【0084】又、図4において、記号「◎」、「○」、及び、「×」の各記号は、「ゴーストが認められない」、「現像スリーブ4における任意の1又は2回転中にゴーストが認められる」、及び「現像スリーブ4における任意の5回転以上に亘りゴーストが認められる」を表している。
【0085】図4から分かるように、体積平均径が7μm以下に設定された小粒径トナーA,Bにあっては、比較例における「ゴースト」の発生程度の顕著な悪化が見られるのに対して、本実施形態における「ゴースト」の発生程度は許容範囲内に維持されている。
【0086】このような違いは、トナーの粒径に起因するものである。小粒径化されたトナーにおいては、通常粒径のトナーに比べ、重量比電荷が大きくなり易く、過剰に帯電したトナーの割合も多いため、大きな付着力をもって現像スリーブ4上に付着している。従って、よりゴーストが生じ易くなっているのである。
【0087】これに対して、本実施形態においては、摺接領域Szにおける摩擦帯電により、トナーに対して感光体ドラム2から正極性の電荷付与が行われることで、過剰に帯電したトナーが低減され、ゴーストを抑制している。
【0088】よって、本実施形態にあっては、現像スリーブ4の外周面に担持されている非磁性トナーは、ブレード110から上記外周面への担持量の規制を受けると共に摩擦されて負極性に十分に帯電化されるので、十分に負極性化された非磁性トナーのみを現像処理に供することができ、以て、負極性化の不十分な非磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「カブリ」の発生を防止することができる。
【0089】又、本実施形態にあっては、過剰に負極性化された非磁性トナーは、摺接領域Szを通過する間に、感光体ドラム2の外周面から摩擦されて極性の程度を正極性方向に遷移せしめられるので、過剰に負極性化され、現像処理後に現像スリーブ4の外周面に残留している非磁性トナーをローラ109により容易に除去することができ、以て、過剰に負極性化された非磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「ゴースト」の発生を防止することができる。
【0090】更に、本実施形態にあっては、現像処理に供される非磁性トナーの体積平均径を7μm以下に設定することとしたので、外部からの画像情報に応じて微小且つ高密度に感光体ドラム2の外周面に形成された静電潜像の可視像化の向上を図ることができる。
【0091】(第二の実施形態)次に、本発明における第二の実施形態に関して図5ないし図8に基づき説明する。尚、プリンタ1及び現像装置3との共通箇所は図1及び図2と同符号を付与して説明を省略する。
【0092】図5は、本実施形態における画像形成装置として好適な一例たるレーザビームプリンタ5(以下、プリンタ5と略称する。)の概略構成を示す模式的断面図である。
【0093】プリンタ5は、外部からの画像形成を公知の静電記録方式に則って行う形態の画像形成装置であって、図5に示すように、潜像担持体たる回転自在な感光体ベルト6と、露光手段102と、現像手段たる現像装置7と、転写ローラ104と、定着装置105とを備えている。
【0094】本実施形態にあっては、現像剤として磁性体を内包する正帯電性トナー(以下、磁性トナーと称する。)を採用し、磁性トナーは、結着樹脂たるスチレンアクリル樹脂に低軟化性の離型剤、着色剤、荷電制御剤及び磁性体等を混練せしめた混練物から作成することとした。
【0095】尚、本実施形態にあっては、磁性トナーの作成方式として「粉砕方式」を採用しているが、磁性トナーの作成方式は、「粉砕方式」に限定されるものではなく、他の有効な非磁性トナーの作成方式としては、例えば前述の懸濁重合方式が挙げられる。
【0096】又、磁性トナーの体積平均径は、特に限定されるものではないが、近年における外部からの画像情報に対する再現性の向上に鑑みて、7μm以下が望ましい。
【0097】本実施形態における、感光体ベルト6は、図5中に示されるように、時計回りに回転駆動されるように設定されていると共に、摺接領域Szにおける摩擦帯電により、トナーに対して負極性の電荷付与が行われるように構成されている。
【0098】具体的には、Ni電鋳により無端ベルト状に形成された導電性の基体の外周面に対して下引き層(UCL)、電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)及び表面保護層(OCL)の順に積層された有機感光体により被覆された構造をもつものである。
【0099】尚、本実施形態にあっては、感光体ベルト6を構成する基体は、Ni電鋳により無端ベルト状に形成された導電性の素材に限定されるものではなく、他に有効な素材として、例えば、導電処理が施されたポリアミド、ABS、アクリル、或いは、ポリカーポネート等の屈曲性の良い樹脂でも良く、又、無端ベルト状の絶縁性の樹脂の外周面を金属等の導電膜により被覆する構成であっても良い。
【0100】感光体ベルト6の最外層を構成する表面保護層(OCL)は、シリコン粒子(以下、Si粒子と称する。)を、ポリカーボネートからなるバインダ樹脂に対して3〜30phr分散させたものを用いる。
【0101】何故ならば、かかるSi粒子の分散量が、3phrを下回ると、摺接領域Szでの摩擦帯電において、感光体ベルト6からトナーへの電荷付与量が少なくなるため、十分な効果が期待できず、30phrを上回ると、露光の際の入射光が、分散されたSi粒子に散乱されて、潜像形成の支障となり、望ましくないからである。
【0102】尚、本実施形態にあっては、ポリカーボネート樹脂にSi粒子を分散することとしたが、ポリカーボネート樹脂に分散される物質はSi粒子に限定されるものではなく、少なくとも摩擦帯電列において磁性トナーより正極性方向に序列する物質であればよく、他の有効な物質として、例えば、ポリアミド又はPMMA等に代表される高分子粒子、或いは、Ti、Zn、Sn、Al、Mg、Cu又はPd等の金属を含む無機酸化物、或いは、BN等に代表される窒素化合物が挙げられる。
【0103】プリンタ5に備えられた現像装置7は、図6に示すように、収容部106と、攪拌パドル108と、担持量規制体たるブレード110と、シート111と、現像剤担持体たる回転自在な円筒状の現像スリーブ8と、磁気発生体たる円柱状のマグネット9と、攪拌された磁性トナーを攪拌パドル108方向から現像スリーブ8方向へと送るための回転自在なパドル10とが設けられ、マグネット9は、現像スリーブ8の中空部に同軸に固定されている。尚、図6は、現像装置7の概略構成を示す模式的断面図である。
【0104】現像装置7に設けられた現像スリーブ8は、感光体ベルト6に摺擦自在な位置に回転自在に軸支されて感光体ベルト6と当接することで摺接領域Szを形成すると共に、感光体ベルト6の外周面と現像スリーブ8の外周面との間に、現像スリーブ8の外周面に担持された磁性トナーを感光体ベルト6の外周面に形成された静電潜像に付着せしめるための電場(以下、現像電場と称する。)が形成されるよう、外部電源(図示せず)から現像スリーブ8にバイアスが印加されるようになっている。
【0105】現像スリーブ8は、φ16の外径を有し、Al、SUS等を用いた金属シリンダ及び、内部のマグネット9から構成されている。
【0106】かかる金属シリンダの外周面には、ブレード110との当接部におけるトナーとの摩擦帯電に伴うトナーへの電荷付与の制御及び、トナーの付着力の軽減のために、導電性樹脂コート層を設けていると共に、トナーへの電荷付与性及びトナーの搬送性を両立させるために、所定の表面粗さを持たせている。
【0107】かかる導電性樹脂コート層は、フェノール樹脂をバインダとし、導電剤としてカーボン及びグラファイトを分散させた体積抵抗値105Ω・cm以下の導電性コート層であり、その他のバインダ樹脂としては、エポキシ樹脂等に代表される各種熱硬化性樹脂及び、ポリアミド、ポリカーボネイト、PMMA、ABS等の耐摩耗性を有する樹脂が利用可能である。又、その他の導電剤としては、炭素同素体、金属及びTi、Zn、Sn、Al、Mg、Cu、又はPd等の金属を含んだ無機酸化物等が利用可能である。
【0108】又、ブレード110は、リン青銅ないしはSUS等を用いた金属の板ばねであって、現像スリーブ8との当接部にゴムを設けたものである。
【0109】上記ブレード110のゴムは、トナーに対して、所定の極性である正極性の電荷付与を行うために、摩擦帯電系列において、トナーよりも、負極性方向に位置する材質を用いることが望ましく、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴムないしは、公知の各種ゴムの表面に所定の電荷付与性を有する材質を設けたものを用いている。
【0110】現像装置7に設けられたマグネット9は、摺接領域Szから現像スリーブ8の回転方向に対して上流方向に分布する磁性トナーを現像スリーブ8の外周面に吸着せしめると共に、摺接領域Szから上記回転方向に対して下流方向に分布する磁性トナーを上記外周面から脱着せしめるような磁場が発生するよう、磁極分布が設定されている。
【0111】次に、本実施形態における現像処理過程に関して説明する。
【0112】収容部106の磁性トナーは、撹拌パドル108により攪拌されて適度に解され、パドル10により攪拌パドル108方向から現像スリーブ8方向へと送られたのち、マグネット9から生じた磁気力を受けて現像スリーブ8の外周面に吸着して担持される。
【0113】次に、現像スリーブ8の外周面上に担持された磁性トナーは、ブレード110との摩擦帯電により、所定の正極性の電荷付与を受け、十分な帯電化が図られると共に、上記外周面上への担持量の規制を受けたのちに、感光体ベルト6との当接部である摺接領域Szへと搬送される。
【0114】上記摺接領域Szにおいて、感光体ベルト6の外周面上に形成された静電潜像は、現像スリーブ8との間で形成されている現像電場の作用下で、搬送されてきた磁性トナーが付着することで可視化される。
【0115】この時、感光体ベルト6は、103mm/sec、現像スリーブ8は、150mm/secの周速で各々駆動されており、摺接領域Szへと搬送された磁性トナーは、速度差を持って当接する感光体ベルト6表面及び現像スリーブ8表面により、速度差を持たない場合に比べて、より高効率で摩擦帯電することになる。
【0116】又、現像処理に供されることなく現像スリーブ8の外周面上に残留した磁性トナーは、摺接領域Szの通過中に、感光体ベルト6の外周面から積極的に摩擦されて極性の程度を負極性方向へと遷移せしめられることで、過剰に帯電化されたトナーが減少するため、自重により、或いは、マグネット9からの磁気力を受けて、或いは、新たに現像スリーブ8の外周面上に供給されてきた磁性トナーから衝突に起因する力積を受けて、現像スリーブ8の外周面から容易に脱着される、或いは、ブレード110による磁性トナーの現像スリーブ8の外周面上への担持量の規制時に、ブレード110に掻き取られて現像スリーブ8の外周面から脱着される。
【0117】図7は、体積平均径が5μmに設定された磁性トナーD(以下、小粒径トナーDと称する。)及び体積平均径が9μmに設定された磁性トナーF(以下、通常粒径トナーFと称する。)の各々に対する摺接領域Szの通過前後の帯電量分布の測定結果を示している。
【0118】かかる体積平均径は、コールターカウンターTA−II型、及びパーソナルコンピュータ等より、第一の実施形態と同様の手順に沿って、測定試料の粒度分布を測定し、算出した。
【0119】又、本実施形態における帯電量分布は、第一の実施形態と同様に、E−spart analyzerにより測定されたものである。
【0120】図7から分かるように、小粒径トナーD及び通常粒径トナーFは、共に、摺擦領域Szの通過中における感光体ベルト6の外周面の積極的な摩擦により、極性の程度が負極性方向に遷移しており、小粒径トナーDにあっては、正極性方向から負極性方向への遷移の程度が大きい。
【0121】図8は、小粒径トナーD、平均粒径が7μmに設定された磁性トナーE(以下、小粒径トナーEと称する。)、通常粒径トナーF、及び、平均粒径が12μmに設定された磁性トナーG(以下、通常粒径トナーGと称する。)における「ゴースト」の発生程度の評価を示している。尚、Si粒子が外周面に分散されていないことを除き、感光体ベルト6と同構成の潜像担持体より得られた「ゴースト」の発生程度の評価を比較例として示しており、又、図8における「◎」、「○」、「△」、及び、「×」の各記号は、「ゴーストが認められない」、「現像スリーブ8における任意の1又は2回転中にゴーストが認められる」、「現像スリーブ8における任意の3又は4回転中にゴーストが認められる」、及び「現像スリーブ8における任意の5回転以上に亘りゴーストが認められる」を表している。
【0122】図8から分かるように、平均粒径が7μm以下に設定された小粒径トナーD,Eにあっては、比較例における「ゴースト」の発生程度の顕著な悪化が見られるのに対して、本実施形態における「ゴースト」の発生程度は許容範囲内に維持されている。
【0123】よって、本実施形態にあっては、現像スリーブ8の外周面に担持されている磁性トナーは、ブレード110から上記外周面への担持量の規制を受けると共に摩擦されて正極性に十分に帯電化されるので、十分に正極性化された磁性トナーのみを現像処理に供することができ、以て、正極性化の不十分な磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「カブリ」の発生を防止することができる。
【0124】又、本実施形態にあっては、過剰に正極性化された磁性トナーは、摺接領域Szを通過する間に、感光体ベルト6の外周面から積極的に摩擦されて極性の程度を負極性方向に遷移せしめられるので、過剰に正極性化され、現像処理後に現像スリーブ8の外周面に残留している磁性トナーを、マグネット9からの磁気力、或いは、自重等により容易に現像スリーブ8の外周面から脱着せしめることができ、以て、過剰に正極性化された磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「ゴースト」の発生を防止することができる。
【0125】更に、本実施形態にあっては、現像処理に供される磁性トナーの平均粒径を7μm以下に設定することとしたので、外部からの画像情報に応じて微小且つ高密度に感光体ベルト6の外周面に形成された静電潜像の可視像化の向上を図ることができる。
【0126】又、本実施形態にあっては、磁気発生体たるマグネット9を現像スリーブ8の中空部に同軸固定する構成であることから、装置の構成簡略化及び小型化を図ることができる。
【0127】(第三の実施形態)次に、本発明における第三の実施形態に関して図9ないし図11に基づき説明する。尚、現像装置1との共通箇所は図2と同符号を付与して説明を省略する。
【0128】図9は、本実施形態の画像形成装置に備えられる現像手段として好適な一例たる現像装置11の概略構成を示す模式的断面図であり、現像装置11は、非磁性体を内包するトナー(以下、非磁性トナーと称する。)及び磁性体を主成分とするキャリア(以下、磁性キャリアと称する。)から成る二成分現像剤を用いて現像処理に供する、すなわち、磁性キャリアを媒体として非磁性トナーを潜像担持体たる回転自在な感光体ドラム2の外周面に形成された静電潜像を可視像化するという形態の現像手段である。
【0129】尚、本実施形態にあっては、磁性キャリアが摩擦により正極性に帯電化し、以て、磁性キャリアに吸着している非磁性トナーが負極性に帯電するよう設定することとしたが、摩擦に対する極性は、磁性キャリアが負極性であると共に、非磁性トナーが正極性であっても良い。
【0130】本実施形態においては、前述の懸濁重合法を利用して作成された負帯電性の非磁性トナーを用いているが、その他公知の各種重合法、ないしは粉砕法を利用して作成した磁性ないしは非磁性トナーの利用が可能である。
【0131】一方、本実施形態にあっては、磁性体粒子又は磁性体が分散された樹脂粒子であって、平均粒径値が20〜60μmに設定された磁性キャリアを用いることとした。
【0132】尚、磁性キャリアは、本実施形態に限定されるものではないが、磁性体粒子又は磁性体の表面に樹脂を被覆すれば、十分な電荷付与を受けることができるようになることから、望ましい。
【0133】又、本実施形態にあっては、磁性キャリアの平均粒径は、磁性キャリアを所定個以上、例えば300個以上ランダムに選択し、次に、電子顕微鏡等により撮影倍率500〜1000倍の範囲にて操影して、各磁性キャリアの長軸をこれらの粒径値として測定したのち、得られた各粒径値を算術平均し、以て、得られた算術平均値を体積平均径とするという「顕微鏡法」により算出されるものである。
【0134】現像装置11は、図9に示すように、収容部106と、現像剤担持体たる円筒状の回転自在に軸支された現像スリーブ12と、担持量規制体たる円筒状の回転自在な規制スリーブ13と、収容部の二成分現像剤を攪拌して適度に解すための回動自在な攪拌体14,15と、磁気発生体たる円柱状のマグネット16,17とが備えられており、マグネット16は現像スリーブ12の中空部に同軸に固定され、一方、マグネット17は規制スリーブ13の中空部に同軸に固定されている。
【0135】現像装置11に備えられた現像スリーブ12は、感光体ドラム2に摺擦自在な位置に回転自在に軸支されて、感光体ドラム2と当接し、摺接領域Szを形成すると共に、感光体ドラム2の外周面と現像スリーブ12の外周面との間に、現像スリーブ12の外周面に担持された磁性キャリアに吸着している非磁性トナーを感光体ドラム2の外周面に形成された静電潜像に付着せしめるための電場(以下、現像電場と称する。)が形成されるよう、外部電源(図示せず)から現像スリーブ12にバイアスが印加されるようになっている。
【0136】又、現像スリーブ12は、摺接領域Szにおける摩擦帯電により、トナーに対して正極性の電荷付与が行われるように構成されている。
【0137】具体的には、φ16の外径を有するAlないしはSUSのシリンダの外周面に、肉厚2mmのシリコーンゴムからなる半導電性弾性層を設け、最外周面にPFA樹脂からなるチューブ状体を被覆した構成のものを用いている。
【0138】かかる半導電性弾性層は、シリコーン、ウレタン等の低硬度のゴム材ないしは発泡体、及びそれらの組み合わせにより、JIS−A規格硬度で30°ないしは45°、望ましくは30°ないしは40°の範囲内にあるもの、特に、発泡体で構成された柔らかいローラに関しては、Asker−C硬度で、40°以下のものであって、少なくとも1mmの肉厚を有する構成が、摺接領域Szを均一かつ十分に形成するためには望ましい。
【0139】又、トナーへの電荷付与の安定した制御のため、カーボン、TiO2等の導電剤を分散させ、体積抵抗率1010Ω・cm以下とした、半導電性を有するものが望ましい。
【0140】更に、現像スリーブ12の最外周面は、トナーに対する電荷付与性と、トナーの搬送性とを両立できるように、所定の表面粗さを有している。かかる表面粗さとしては、JISB0601において定義される十点平均粗さRz及び最大高さRmaxにより規定され、Rzとして5ないし10μmの範囲内にあり、Rmaxが、15μm以下としたものである。尚、上記表面粗さの測定には、表面粗さ試験機「SE−30H」(小坂研究所製)を用いた。
【0141】又、現像スリーブ12においては、外周面に、PFA樹脂からなるチューブ状体を被覆した構成を用いているが、摺接領域Szにおけるトナーとの摩擦帯電により、トナーに対して正極性の電荷付与が行われるような材質であれば、特に限定されない。尚、正極性の電荷付与性能の有無については、前述のE−spart Analyzerにおいて測定される、摩擦帯電前後の摩擦帯電量分布の差によって判断した。
【0142】更に、感光体ドラム2及び現像スリーブ12の各回転方向は、特に限定されないが、摺接領域Szにおいて、感光体ドラム2の外周面と現像スリーブ12の外周面とが互いに相反する方向に移動させたり、速度差を持たせた状態で感光体ドラム2及び現像スリーブ12の各回転方向を設定することが、過剰に帯電化された非磁性トナーを摺接領域Szの通過中に感光体ドラム2の外周面により積極的に摩擦することができるので、好ましい。
【0143】現像装置11に設けられた規制スリーブ13は、その外周面と現像スリーブ12の外周面との最短距離Wが100μm〜2mmの範囲の値となる位置に回転自在に軸支され、以て、現像スリーブ12と規制スリーブ13との間に形成される空間のうちの最短距離Wとなる領域の近傍には、磁性キャリアの規制のための規制領域Gが形成されるようになっている。
【0144】現像スリーブ12の中空部に固定支持されたマグネット16は、現像スリーブ12の外周面のうちの規制領域Gの近傍部位に対面して磁極N1が設けられており、一方、規制スリーブ13の中空部に固定されたマグネット17は、規制スリーブ13の外周面のうちの規制領域Gの近傍部位に対面して磁極S1が設けられている。
【0145】すなわち、マグネット16の磁極N1とマグネット17の磁極S1とは、規制領域Gを介して互いに対面若しくはほぼ対面するよう支持され、以て、規制領域G及びその近傍の領域一帯に磁力線の集中した磁場を形成することにより、磁性キャリアを規制するようになっている。
【0146】つまり、規制スリーブ13は現像スリーブ12と同方向に回転駆動するよう設定されていることから、磁極N1からの磁力を受けて現像スリーブ12の外周面上に担持されている磁性キャリアは、規制領域Gにおいて、現像スリーブ12の回転方向(以下、搬送方向と称する。)と逆方向(以下、逆搬送方向と称する。)に向けての磁気力を磁極S1から受けることにより、規制を受けると共に、常に、磁極S1からの磁気力により収容部106方向へと引き寄せられることから、収容部106から出ることなく内部を循環し、摺接領域Szまで搬送されないようになっている。
【0147】次に、本実施形態における現像処理過程に関して説明する。
【0148】現像装置11の内部にあっては、非磁性トナーと、マグネット16,17からの磁気力を受けた磁性キャリアとの循環(図9中における矢印)が形成されることにより、現像処理過程が行われるよう設定されている。
【0149】すなわち、先ず、収容部106の非磁性トナー及び磁性キャリアは、撹拌体14,15により攪拌されて適度に解されることにより、摩擦帯電し合って互いに吸着したのち、磁性キャリアがマグネット16からの磁気力を受けて現像スリーブ12の外周面に吸着して担持される。
【0150】次に、現像スリーブ12の外周面上に担持されている磁性キャリア及びこれに吸着している非磁性トナーは現像スリーブ12の回転により規制領域Gへと達すると、上記磁性キャリアは、マグネットの磁極N1からの磁気力により上記外周面上に担持されつつ、マグネットの磁極S1からの逆搬送方向の磁気力を受けて、規制を受けると共に、収容部106方向へと引き戻される。
【0151】一方、現像スリーブ12の外周面上に担持されている現像剤のうちの磁性キャリアは、規制領域Gにおける磁場の影響により、規制スリーブ13及び容器内へ戻されてしまうために、磁場の影響を受けない残りの非磁性トナーのみが、現像スリーブ12の外周面上に担持される。
【0152】故に、感光体ドラム2の外周面上に形成された静電潜像は、感光ドラム2と現像スリーブ12との間に生じている現像電場の作用の下において、現像スリーブ12の外周面上に担持されている非磁性トナーが付着されることにより、顕像へと可視像化される。
【0153】又、現像処理に供されることなく現像スリーブ12の外周面上に吸着した非磁性トナーは、摺接領域Szの通過中に、現像スリーブ12の外周面から摩擦されて極性の程度を正極性方向へと遷移せしめられたのち、自重により、或いは、新たに現像スリーブ12の外周面上に供給されてきた二成分現像剤から衝突に起因する力積を受けて、現像スリーブ12の外周面から脱着される。
【0154】図10は、体積平均径が4μmに設定された磁性トナーH(以下、小粒径トナーHと称する。)及び体積平均径が8μmに設定された磁性トナーJ(以下、通常粒径トナーJと称する。)の各々に対する摺接領域Szの通過前後の帯電量分布の測定結果を示している。
【0155】一方、図11は、体積平均径が6μmに設定された磁性トナーI(以下、小粒径トナーIと称する。)及び通常粒径トナーJの各々に対する摺接領域Szの通過前後の帯電量分布の比較結果を示している。
【0156】尚、本実施形態にあっては、コールターカウンターTA−II型、及びパーソナルコンピュータ等より、第一の実施形態等と同様の手順に沿って、測定試料の粒度分布を測定し、体積平均径を算出した。
【0157】尚、本実施形態にあっては、E−spart analyzerによる測定された現像処理前後の測定試料の帯電量の差分に基づき電荷付与性能の有無を決定しているが、摩擦帯電列の序列は、物性的な関係であって、測定方法及び測定装置等に依存して変化しないことから、例えば、基準サンプルの帯電量とサンプルの帯電量との大小を測定するというカスケード法により得られた測定結果に基づき電荷付与性能の有無が決定されても良い。
【0158】図10及び図11から分かるように、小粒径トナーH、小粒径トナーI及び通常粒径トナーJは、全て、摺擦領域Szの通過中における現像スリーブ12の外周面の積極的な摩擦により、極性の程度が正極性方向に遷移しており、小粒径トナーH及び小粒径トナーIにあっては、負極性方向から正極性方向への遷移の程度が大きい。
【0159】図11は、小粒径トナーH、小粒径トナーI及び通常粒径トナーJにおける「ゴースト」の発生程度の評価を示している。尚、現像スリーブ12の最外周面にPFA樹脂を被覆していないことを除き、感光体ドラム2と同構成の潜像担持体より得られた「ゴースト」の発生程度の評価を比較例として示しており、又、図8における「◎」、「△」、及び、「×」の各記号は、「ゴーストが認められない」、「現像スリーブ12における任意の3又は4回転中にゴーストが認められる」、及び「現像スリーブ12における任意の5回転以上に亘りゴーストが認められる」を表している。
【0160】図11から分かるように、平均粒径が7μm以下に設定された小粒径トナーH,Iにあっては、比較例における「ゴースト」の発生程度の顕著な悪化が見られるのに対して、本実施形態における「ゴースト」の発生程度は許容範囲内に維持されている。
【0161】よって、本実施形態にあっては、現像スリーブ12の外周面に担持されている現像剤は、規制ローラ13の中空部に同軸に固定されたマグネット17からの磁気力を受けて、上記外周面への担持量の規制を受け、又、トナーとキャリアとの間での摩擦帯電によってトナーは、負極性に十分に帯電化されと共に、負極性化された非磁性トナーのみを現像処理に供することができる構成をとるため、以て、負極性化の不十分な非磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「カブリ」の発生を防止することができる。
【0162】又、本実施形態にあっては、過剰に負極性化された非磁性トナーは、摺接領域Szを通過する間に、現像スリーブ12の外周面から摩擦されて極性の程度を正極性方向に遷移せしめられるので、過剰に負極性化され、現像処理後に現像スリーブ12の外周面に残留している非磁性トナーを、自重等により容易に現像スリーブ12の外周面から脱着せしめることができ、以て、過剰に負極性化された非磁性トナーに起因する画像不良、所謂、「ゴースト」の発生を防止することができる。
【0163】更に、本実施形態にあっては、現像処理に供される非磁性トナーの平均粒径を7μm以下に設定することとしたので、外部からの画像情報に応じて微小且つ高密度に感光体ドラム2の外周面に形成された静電潜像の可視像化の向上を図ることができる。
【0164】又、本実施形態にあっては、磁気発生体たるマグネット16を現像スリーブ12の中空部に同軸に固定すると共に、磁気発生体たるマグネット17を規制スリーブ13の中空部に同軸に固定するという構成であることから、装置の構成簡略化及び小型化を図ることができる。
【0165】尚、第一の実施形態から第三の実施形態における潜像担持体の外周面の摩擦帯電性は、現像処理に供される現像剤の摩擦帯電性を摩擦により逆極性方向へと遷移せしめることができるよう選択されるものであるから、上述した内容に限定されるものではない。
【0166】又、第一の実施形態から第三の実施形態における潜像担持体の構成は、上述したものに限定されるものではなく、単層型、或いは、積層型であって各層が第一の実施形態ないし第三の実施形態のいずれかにて説明された構成と異なる構成であっても良い。
【0167】更に、本発明は、第一の実施形態ないし第三の実施形態のいずれかに限定されるものではなく、潜像担持体と現像剤担持体とが、互いに摺接自在に支持されている形態の画像形成装置であれば、容易に適用することができる。
【0168】
【発明の効果】以上にて説明してきたように、本出願にかかる第一の発明によれば、現像剤担持体の外周面上に担持されている現像剤は、担持量規制体から現像剤担持体の外周面への担持量を規制されると共に摩擦されて正負いずれか一方の規定極性に十分に帯電化されるので、規定極性への帯電化が十分な現像剤を現像処理に供することができ、以て、規定極性への帯電化が不十分な現像剤による画像不良の発生を防止することができると共に、規定極性への帯電化が過剰な現像剤は、摺接領域を通過する間に、潜像担持体ないしは現像剤担持体の外周面との摩擦帯電により、該現像剤の極性の程度が他方の極性方向に遷移せしめられるので、帯電量規制体から規定極性への過剰な帯電化を受けることにより現像処理後に現像剤担持体の外周面に残留した現像剤が現像剤担持体の外周面から脱着し易くなり、以て、規定極性への帯電化が過剰な現像剤による画像不良の発生を防止することができる。
【0169】又、本出願にかかる第二の発明によれば、正負いずれか一方の規定極性への帯電化が過剰な現像剤は、摺接領域を通過する間に、潜像担持体の外周面から積極的に摩擦されて、上記現像剤の極性の程度が他方の極性方向に一層遷移せしめられるので、帯電量規制体から規定極性への過剰な帯電化を受けることにより現像処理後に現像剤担持体の外周面に残留した現像剤が現像剤担持体の外周面から一層脱着し易くなり、以て、規定極性への帯電化が過剰な現像剤による画像不良の発生をより効果的に防止することができる。
【0170】更に、本出願にかかる第三の発明によれば、正負いずれか一方の規定極性への帯電化が過剰であって、非磁性体を主成分とするトナーは、摺接領域を通過する間に、潜像担持体の外周面から摩擦されて、上記トナーの極性の程度が他方の極性方向に遷移せしめられたのち、除去手段により現像剤担持体の外周面から除去されるので、規定極性への帯電化が過剰なトナーによる画像不良の発生を防止することができる。
【0171】又、本出願にかかる第四の発明によれば、現像剤担持体の外周面上に担持されている現像剤は、担持量規制体から現像剤担持体の外周面への担持量を規制されると共に摩擦されて負極性に帯電化されるので、負極性への帯電化が十分な現像剤のみを現像処理に供することができ、以て、負極性への帯電化が不十分な現像剤による画像不良の発生を防止することができると共に、負極性への帯電化が過剰な現像剤は、摺接領域を通過する間に、フッ化化合物を含む潜像担持体の外周面から摩擦されて、上記現像剤の極性の程度が正極性方向に遷移せしめられるので、帯電量規制体から負極性への過剰な帯電化を受けることにより現像処理後に現像剤担持体の外周面に残留した現像剤が現像剤担持体の外周面から脱着し易くなり、以て、規定極性への帯電化が過剰な現像剤による画像不良の発生を防止することができる。
【0172】更に、本出願にかかる第五の発明によれば、磁性体を主成分とするトナーが、磁気発生体から生じた磁気力を受けて、現像剤担持体の外周面に吸着或いは該外周面から脱着するので、現像剤担持体が円筒状であって、磁気発生体が現像剤担持体の中空部に支持されるときには、現像処理後に現像剤担持体の外周面上に残留したトナーを除去するための除去手段を現像装置に設ける必要がなくなり、以て、現像装置の構成簡略化及び小型化を図ることができる。
【0173】又、本出願にかかる第六の発明によれば、相反する磁性よりトナーが吸着されたキャリアが、磁気発生体から生じた磁気力を受けて、現像剤担持体の外周面に吸着或いは該外周面から脱着するので、少なくとも、現像剤担持体が円筒状であって、磁気発生体が現像剤担持体の中空部に支持されるときには、現像処理後に現像剤担持体の外周面上に残留したトナーを除去するための除去手段を現像装置に設ける必要がなくなり、以て、現像装置の構成簡略化及び小型化を図ることができる。
【0174】更に、本出願にかかる第七の発明によれば、体積平均径が7μm以下に設定された現像剤が、潜像担持体の外周面に形成された静電潜像を吸着により可視像化するので、外部から画像形成装置に与えられた画像情報の再現性の向上を図ることができる。




 

 


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