JP2004118180A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び非磁性一成分トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電子写真画像形成装置を構成する1手段として用いられ、非磁性一成分トナーを周面に担持し、潜像担持体に接して回転し、該潜像担持体上に形成された静電潜像に該トナーを供給して現像を行なう現像ローラ、及び該現像ローラの周面に接し、該現像ローラ上の該トナーを薄層化する薄層形成部材とを少なくとも備えた現像装置であって、該現像ローラの該トナーとの摩擦力をF1、該薄層形成部材の該トナーとの摩擦力をF2とした場合、F1<F2であることを特徴とする現像装置。
【選択図】 図2
Description
該プロセスカートリッジ(10)が用いられた画像形成装置について、その一具体例の概略図1に基づいて説明すると、矢印(a)方向に回転する潜像担持体(1)に接して矢印(b)方向に回転する現像ローラ(2)、現像装置ケーシーグ(3)内に設置されたトナーホッパ(4)、該ホッパ(4)内に設置されたアジテータ(5)、該ホッパ(4)内に貯溜した非磁性一成分トナーを、該アジテータ(5)を回転させることによって攪拌してトナー補給部(c)に送り出し、送り出されたトナーを現像ローラ(2)に補給する補給ローラ(6)、現像ローラ(2)の周面の潜像担持体(1)に接する現像領域の上流側で現像ローラ(2)に先端部が接触し、現像ローラ上のトナーを薄層にする薄層形成部材(7)より構成されている。
非磁性一成分トナーは、補給ローラ(6)や薄層形成部材(7)によって摩擦帯電された後、現像ローラ(2)に担持されて潜像担持体に接する現像領域に搬送され、書き込み光(L)による像露光によって潜像担持体(1)上に形成された静電潜像の電位と、バイアス電圧が印加された現像ローラ(2)の電位との差によって、潜像担持体(1)上に移動して、該静電潜像が現像される。
その解決策として、薄層形成部材の上流側で現像ローラに摺接する摩擦帯電部材を設けることが提案されているが、構造が複雑になる欠点がある(例えば、特許文献1参照)。 さらに、薄層形成部材の表面をRz1〜3μmとすることが提案されているが、薄層形成部材へのフィルミング及び白スジが発生しやすい不具合がある(例えば特許文献2参照)。
トナーを縦150mm横30mmの基板上に単層になるよう接着剤あるいは粘着剤にて固定化して、サンプルを作成する。該サンプル上に、摩擦体となる現像ローラもしくは薄層形成簿材を配置し、該現像ローラもしくは薄層形成簿材に500g/cmの線圧がかかるように荷重を調整し、速度150mm/minで平行に30mm移動させ、その移動時の平均摩擦力を測定する。
すなわち、本発明に用いられる摩擦力測定方法では、トナー母体を固定し「ころがり」の影響を受けないサンプルとしているが、添加剤を固定しているわけではないために、実際には添加剤の存在状態によって添加剤の表面摩擦力、ころがり摩擦力が混在している摩擦力となっていると考えられる。
トナー母体に固着されていない添加剤は、ある程度ころがりベアリングのような効果を発揮し、その結果、摩擦力が回転力へと変換されて、実測値は小さくなる。
トナー母体に添加剤が埋没等によって固着されると、そのころがり摩擦はなくなり、ほぼ接触面の表面摩擦力となると考えられる。
表面を構成する材料の弾性率が高い材料とトナー表面との圧密状態での摩擦力は外添剤がトナー表面に固定されていない場合、ころがりの影響が大きくなり摩擦力は低くなる。また、弾性率の低い材料では外添剤のころがりが緩和され摩擦力は大きくなる。
トナー表面に外添剤が存在しうる初期状態において表面摩擦力F1、薄層形成部材とトナーとの表面摩擦力F2の関係がF1<F2である場合、5000枚後にその関係を維持できる条件は埋没していない外添剤がトナー表面に存在しているかどうかによる。外添剤が埋没しない条件は、特に、外添剤粒径50nm未満の場合、母剤弾性率にもよる。
本発明のトナーにおいて、添加混合される外添剤(流動性付与部剤)としては、例えばポリテトラフロロエチレン系フッ素樹脂、ステアリン酸亜鉛のごとき滑剤あるいは酸化セリウム、炭化珪素等の研磨剤、あるいは例えばカーボンブラック、酸化スズ等の導電性付与剤、あるいは低分子量ポリオレフィン、ワックス等の定着助剤、あるいは例えばコロイダルシリカ、酸化アルミニウム、酸化チタン等を挙げることができる。
外添剤の添加量としては、トナーに対し0.1重量%〜10重量%、好ましくは0.2重量%〜5重量%である。
外添剤による表面被覆率は、トナー母体の表面積と外添剤個々の投影面積の総和の比によって、次のように表わされる。
外添剤表面被覆率が80%以下では、薄層形成時における外添剤への応力が分散しにくくなりトナー母体への埋没が起こりやすくなる。また、140%以上となると、外添剤がトナー母体から浮遊し現像ローラへの付着等による帯電不良を発生しやすくなる場合がある。
本発明者等の調査によると、従来の非磁性1成分トナーの中に、この外添剤被覆率が100%を超えるものはなく、従がってF2とF1の差はそれほど大きくならず、両者は近い値を示すものと考えられる。
40nm以下の外添剤は、トナー母体に埋没しやすく、100nm以上の外添剤はトナーの流動性を著しく低下させるものとなる。
具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン/p−クロロスチレン共重合体、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/ビニルナフタリン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、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/アクリル酸オクチル共重合体、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/アクリロニトリル/インデン共重合体、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など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、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
使用される離型剤としては、従来使用されてきたものを適用でき、低分子量のポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成ワックス類の他、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油などの植物系ワックス類;ミツロウ、ラノリン、鯨ロウ等の動物系ワックス類;モンタンワックス、オゾケライトなどの鉱物系ワックス類;硬化ヒマシ油、ヒドロキシステアリン酸、脂肪酸アミド、フェノール脂肪酸エステルなどの油脂系ワックス類などが挙げられる。
具体的には、群青、ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ローダミン6Cレーキ、キナクリドン、ベンジジンイエロー、マラカイトグリーン、ハンザイエローG,マラカイトグリーンヘキサレート、オイルブラック、アゾオイルブラック、ローズベンガル、モノアゾ系染顔料、ジスアゾ系染顔料、トリスアゾ系染顔料などが挙げられる。
薄層形成部材の少なくとも現像ローラに接触する部分近傍は、平滑度が高いものが好ましく、表面粗さRzは1μm以下であることが好ましい。該接触する近傍部の表面粗さが大きいとトナーの流れが一部遮断され白スジの原因となりうる。
また、本発明の薄膜形成部材の表面を構成する材料は弾性材料である。
現像ローラと薄層形成部材との圧密状態にした場合に、薄層形成部材に歪が形成され、それがギャップとなって、トナーが通過し、またその歪があそびとって、トナーの流れを均一化し白スジを防ぐ効果をもたらすことができ、薄層形成部材が弾性材料であると、特に有効である。
図2は、先に説明した図1の現像装置(11)及び現像装置本体における着脱可能なプロセスカートリッジ(10)の薄層形成部材(7)を、第3の発明である薄層形成ローラを適用した現像装置及び及び現像装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジの1例である。
定着樹脂:芳香族ポリエステル樹脂 90部
(Tg=61℃)
着色剤:カーボンブラック 7部
帯電制御剤:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸3、4− ジクロロフェニルマレイミドアクリル酸ブチルエステル 3部
上記組成の混合物を溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機で微粉砕した。得られた微粉砕品を分級して平均粒径7μmのトナー母体を得た。
更に、このトナー母体100部に対して、
疎水性シリカ 2.4部
(ヘキスト社製HDK−2000:粒径約20nm)
酸化チタン 0.6部
(テイカ社製SMT−150AI:粒径約20nm)
を添加混合してトナーを得た。
このトナーの外添剤被覆率は133%であった。
実施例1のトナー母体に対して、
疎水性シリカ 1.2部
(ヘキスト社製HDK−2000:粒径約20nm)
酸化チタン 0.6部
(テイカ社製SMT−150A:粒径約20nmI)
を添加混合してトナーを得た。
このトナーの外添剤被覆率は80%であった。
実施例1のトナー母体に対して、
疎水性シリカ 1.2部
(ヘキスト社製HDK−2000:粒径約20nm)
酸化チタン 0.6部
(テイカ社製SMT−150AI:粒径約20nm)
表面処理二酸化ケイ素 1.0部
(日本アエロジル社製RX50:粒径約60nm)
を添加混合してトナーを得た。
このトナーの外添剤被覆率は94%であった。
実施例1のトナー母体に対して、
疎水性シリカ 1.2部
(ヘキスト社製HDK−2000:粒径約20nm)
酸化チタン 0.6部
(テイカ社製SMT−150AI:粒径約20nm)
表面処理二酸化ケイ素 0.5部
(日本アエロジル社製RX50:粒径約60nm)
を添加混合してトナーを得た。
このトナーの外添剤被覆率は87%であった。
実施例3のトナーを現像装置内に補給し5%画像面積の画像チャートを5000枚ランニング出力した後、トナーホッパー内に残ったトナーを取り出した。
このときトナーをSEMにて観察すると20nmの外添剤はすべてトナー母体に埋没していたが、60nmの外添剤は埋没していなかった。
実施例1のトナーを現像装置内に補給し、5%画像面積の画像チャートを5000枚ランニング出力した後、トナーホッパー内に残ったトナーを取り出した。
このときトナーをSEMにて観察すると外添剤はすべてトナー母体に埋没していた。
実施例1のトナーを現像装置内に補給し、60分間現像装置の空回しを行なった後トナーを取り出した。
このときトナーをSEMにて観察すると外添剤はすべてトナー母体に埋没していた。
実施例1のトナー母体に対して、
疎水性シリカ 0.6部
(ヘキスト社製HDK−2000:粒径約20nm)
酸化チタン 0.3部
(テイカ社製SMT−150AI:粒径約20nm)
を添加混合してトナーを得た。
このトナーの外添剤被覆率は40%であった。
2 現像ローラ
3 現像装置ケーシング
4 トナーホッパ
5 アジテータ
6 補給ローラ
7 薄層形成部材
8 転写チャージャ
9 薄層形成ローラ
10 プロセスカートリッジ
11 現像装置
a 感光体の回転する方向
b 現像ローラの回転する方向
c トナー補給部
L 書き込み光
Claims (14)
- 電子写真画像形成装置を構成する1手段として用いられ、非磁性一成分トナーを周面に担持し、潜像担持体に接して回転し、該潜像担持体上に形成された静電潜像に該トナーを供給して現像を行なう現像ローラ、及び該現像ローラの周面に接し、該現像ローラ上の該トナーを薄層化する薄層形成部材とを少なくとも備えた現像装置であって、該現像ローラの該トナーとの摩擦力をF1、該薄層形成部材の該トナーとの摩擦力をF2とした場合、F1<F2であることを特徴とする現像装置。
- 現像ローラとトナーとの摩擦力F1、薄層形成部材とトナーとの摩擦力F2の差「F2−F1」が0.50〜2.00(N)であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 現像ローラとトナーとの摩擦力F1、薄層形成部材とトナーとの摩擦力F2の関係のF1<F2を、5%画像面積の画像チャートを5000枚ランニング出力した後にも保つことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 5%画像面積の画像チャートを5000枚ランニング出力した後の現像ローラとトナーとの摩擦力F1、薄層形成部材とトナーとの摩擦力F2の差「F2−F1」が0.50〜2.00(N)であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の現像装置。
- 該薄層形成部材がローラ状であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の現像装置。
- 薄層形成ローラが一定の周速で回転することを特徴とする請求項5に記載の現像装置。
- 該薄層形成ローラの回転がA4サイズ1000枚プリントに対し1回転以下であることを特徴とする請求項6に記載の現像装置。
- 該薄層形成部材の少なくとも該現像ローラに接触する部分近傍の表面粗さRzが1μm以下の弾性材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の現像装置。
- 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像しトナー像を形成する現像装置とを備えたプロセスカートリッジであって、該現像装置として、請求項1乃至8の何れかに記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 少なくとも樹脂と着色剤とからなり、該樹脂がポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂もしくはその共重合体のいずれか一を主成分とすることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の現像装置、または請求項9に記載のプロセスカートリッジに用いられる非磁性一成分トナー。
- 表面に外添剤が固着され、該外添剤の該トナー表面被覆率が80%以上140%以下であることを特徴とする請求項10に記載の非磁性一成分トナー。
- 該外添剤が少なくとも2種の混合であることを特徴とする請求項11に記載の非磁性一成分トナー。
- 少なくとも一種の該外添剤の粒径が40nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項11または12に記載の非磁性一成分トナー。
- 請求項1乃至8の何れかに記載の現像装置、または請求項9に記載のプロセスカートリッジが搭載されたことを特徴とする電子写真画像形成装置。
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| JP2003303549A JP2004118180A (ja) | 2002-09-05 | 2003-08-27 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び非磁性一成分トナー |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2002259638 | 2002-09-05 | ||
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|---|---|---|---|---|
| WO2005106598A1 (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Canon Kabushiki Kaisha | トナー |
| JP2014044315A (ja) * | 2012-08-27 | 2014-03-13 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像方法及び現像装置並びにこれを用いた画像形成組立体、画像形成装置 |
-
2003
- 2003-08-27 JP JP2003303549A patent/JP2004118180A/ja active Pending
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