JP2010015145A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみをトナー担持体上に保持し、トナー担持体上のトナーを静電潜像に飛翔させることで該潜像を現像する、タッチダウン現像方式に供される画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine using an electrophotographic system. In particular, a two-component developer that charges non-magnetic toner using a magnetic carrier is used, only the charged toner is held on the toner carrier, and the toner on the toner carrier is allowed to fly to the electrostatic latent image. The present invention relates to an image forming apparatus that uses the touch-down development method to develop the latent image.
従来から、二成分現像剤を担持する磁気ローラからその表面に形成された磁気ブラシを介してトナーを搬送し、現像ローラ上にトナー薄層を形成し、このトナー薄層からトナーを飛翔させて感光体上の静電潜像を現像する現像方式が知られており、タッチダウン現像方式と称されている。 Conventionally, toner is transported from a magnetic roller carrying a two-component developer via a magnetic brush formed on the surface thereof, a toner thin layer is formed on the developing roller, and the toner is ejected from the toner thin layer. A developing method for developing an electrostatic latent image on a photoreceptor is known, and is called a touch-down developing method.
磁気ローラと現像ローラの2つのローラを使用するタッチダウン現像方式では、磁気ローラと現像ローラとの間(以下、MS間と言うことがある。)で二成分現像剤を用い、現像ローラ上にトナー層を形成する。通常、各ローラは、基材がアルミニウムかステンレス(SUS)鋼製であり、両者に電圧を印加し電界を生成している。印加電圧が一定の周期で振動を行う交流電圧の場合には、両者の交流波形の重ね合わせが実際の電圧差となっている。この交流成分を持つ電圧差が一定以上の振幅を超えると、MS間で電圧のリークが発生するという問題があった。 In the touch-down development method using two rollers, a magnetic roller and a developing roller, a two-component developer is used between the magnetic roller and the developing roller (hereinafter sometimes referred to as between the MSs), and on the developing roller. A toner layer is formed. Usually, each roller is made of aluminum or stainless steel (SUS), and a voltage is applied to both to generate an electric field. In the case where the applied voltage is an alternating voltage that vibrates at a constant period, the superposition of the alternating waveforms of both forms an actual voltage difference. When the voltage difference having this AC component exceeds a certain amplitude, there is a problem that voltage leakage occurs between the MSs.
この問題を解決するために、現像ローラ、もしくは磁気ローラの表面に、酸水溶液中で陽極酸化処理を施して、各ローラに耐リーク層(抵抗層)を形成する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、所謂アルマイト処理であり、このアルマイト処理を行うことにより、MS間の耐リーク性が向上することが明らかになった。すなわち、アルマイト処理により形成されるアルマイト皮膜は体積抵抗率が高く(107〜1015Ωcm)、磁気ローラから現像ローラへのトナー移動の際に印加する電圧のリークを抑えることができ、かつ電位の飽和時間も短い。 In order to solve this problem, a method has been proposed in which the surface of a developing roller or magnetic roller is anodized in an acid aqueous solution to form a leak-resistant layer (resistance layer) on each roller (for example, , See Patent Document 1). This method is a so-called alumite treatment, and it has been clarified that leakage resistance between MSs is improved by performing this alumite treatment. That is, the alumite film formed by the alumite treatment has a high volume resistivity (10 7 to 10 15 Ωcm), can suppress the leakage of the voltage applied when the toner moves from the magnetic roller to the developing roller, and has a potential. The saturation time is short.
しかしながら、タッチダウン現像方式では、感光体ドラムへの現像によるトナー移動の際に、ハーフトーン画像などを描くドット潜像に対する現像性に問題がある。すなわち、ドット間隔が狭くなるほど、現像性が不安定になり、ドット径がばらついた状態でトナー現像され、その結果、画像ムラが引き起こされる。なお、本明細書において、現像性が悪いとは、印刷されたドット径がばらつき、それによって画像ムラが生じることをいい、現像性が安定である、あるいは現像性が高いとは、印刷されたドット径のばらつきが少なく、画像ムラが殆どないことを意味している。 However, in the touch-down development method, there is a problem in developability with respect to a dot latent image that draws a halftone image or the like when toner is moved by development on the photosensitive drum. That is, as the dot interval becomes narrower, the developability becomes unstable, and toner development is performed in a state where the dot diameter varies, and as a result, image unevenness is caused. In the present specification, poor developability means that the printed dot diameter varies, thereby causing image unevenness, and that developability is stable or high developability is printed. This means that there is little variation in dot diameter and there is almost no image unevenness.
また、プロセススピードの高速化に伴い現像域を通過する時間が短くなり、トナーの飛翔性を高める為に、現像ローラと感光体ドラムとの間のギャップを狭めたり、現像バイアスを増大させる必要がある。しかし、トナーとの離型性があまり良くないアルマイト処理を施した現像ローラでは、離型性を高める為により現像バイアスを増大させる必要が生じ、リークが発生してしまう場合があった。 In addition, as the process speed increases, the time required to pass through the development area is shortened, and it is necessary to narrow the gap between the development roller and the photosensitive drum or increase the development bias in order to improve toner flying performance. is there. However, a developing roller that has been subjected to alumite treatment that does not have a good releasability with the toner needs to increase the developing bias in order to improve the releasability, which may cause leakage.
一方、非磁性一成分現像方式における現像ローラとして、アルミニウム合金スリーブの外周にアルマイト皮膜を形成し、その上にカーボンブラックなどの導電剤を含有するシロキサン変性ポリウレタン樹脂などからなる樹脂層を形成したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。この現像ローラは、アルマイト皮膜に存在する空孔の投錨効果により、スリーブと樹脂層との層間接着強度を向上させ、またアルミニウム合金スリーブの表面にアルマイト皮膜を設けることにより、現像ローラの耐リーク性を向上させようとしたものである。 On the other hand, as a developing roller in a non-magnetic one-component developing system, an alumite film is formed on the outer periphery of an aluminum alloy sleeve, and a resin layer made of a siloxane-modified polyurethane resin containing a conductive agent such as carbon black is formed thereon. Is known (see, for example, Patent Document 2). This developing roller improves the interlaminar adhesion strength between the sleeve and the resin layer due to the anchoring effect of the holes present in the anodized film, and also provides the anodized film on the surface of the aluminum alloy sleeve, thereby improving the leak resistance of the developing roller. It is going to improve.
また、特許文献3には、現像剤担持体にアルマイト処理を施した後に電解処理を行い、さらに封孔処理してトナーの荷電性を均一にすることが記載されている。特許文献4には、現像剤担持体にアルマイト処理を施し、さらに酢酸ニッケルによる封孔処理をすることが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that the developer carrying member is subjected to an alumite treatment, followed by an electrolytic treatment, and further a sealing treatment to make the chargeability of the toner uniform. Patent Document 4 discloses that a developer carrier is subjected to an alumite treatment and further subjected to a sealing treatment with nickel acetate.
本発明者らの検討によれば、アルマイト皮膜を上記のようなカーボンブラックなどの導電剤を含有する樹脂層で被覆する場合、アルマイト皮膜表面の空孔にカーボンブラックなどの導電剤が入り込んでしまい、部分的に体積抵抗が低くなり、耐リーク性が低減してしまう場合があることが明らかになった。 According to the study by the present inventors, when the alumite film is coated with a resin layer containing a conductive agent such as carbon black as described above, the conductive agent such as carbon black enters the pores on the surface of the alumite film. It has been clarified that the volume resistance is partially reduced and the leakage resistance may be reduced.
また本発明者らの検討によれば、アルマイト皮膜はトナーに対する離型性が高くないので、現像時間が十分でないと現像性が低下するという問題がある。すなわち、感光体周速(現像ローラ周速は感光体の約1.5倍)が速くなると、現像性が低下する傾向があった。現像性を確保するためには印加バイアスを増大する必要があり、その場合には、電圧のリークを生じる傾向があった。 Further, according to the study by the present inventors, since the alumite film does not have high releasability with respect to the toner, there is a problem that developability deteriorates if the development time is not sufficient. That is, when the photosensitive member peripheral speed (the developing roller peripheral speed is about 1.5 times that of the photosensitive member) increases, the developability tends to decrease. In order to ensure developability, it is necessary to increase the applied bias, and in this case, voltage leakage tends to occur.
さらに本発明者らの検討によれば、アルマイト皮膜を樹脂層で被覆した場合であっても、現像性が必ずしも十分に安定しない場合があった。後述する図5に示すグラフは、MS間に電位差を設け、駆動時間に対する現像ローラ上の表面電位の推移を測定した結果を示すものである。表面がアルマイト皮膜である現像ローラの場合(図5中の対照)、表面電位の飽和時間が約1秒であるのに対し、例えば封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを17重量%含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を一回の塗工操作で形成した現像ローラの場合(後述の比較例4、表2参照)、表面電位が飽和するのに15秒かかっている。 Further, according to the study by the present inventors, even when the alumite film is coated with a resin layer, the developability may not always be sufficiently stable. The graph shown in FIG. 5 to be described later shows the result of measuring the transition of the surface potential on the developing roller with respect to the driving time by providing a potential difference between the MSs. In the case of a developing roller whose surface is an alumite film (control in FIG. 5), the surface potential saturation time is about 1 second, whereas, for example, 17 wt. In the case of a developing roller in which a silicone-modified urethane resin layer containing 1% is formed by a single coating operation (see Comparative Example 4 and Table 2 described later), it takes 15 seconds for the surface potential to be saturated.
さらに飽和電位については、アルマイト皮膜の上に前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を形成した現像ローラの場合、表面がアルマイト皮膜の現像ローラに比べ約35V高くなっている。このように、アルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を単に形成しただけでは、スタート時の現像性を必ずしも十分に安定化し得ないことが本発明者らの検討によって判明した。 Further, with respect to the saturation potential, in the case of the developing roller in which the silicone-modified urethane resin layer is formed on the anodized film, the surface is higher by about 35V than the developing roller having the anodized film. As described above, it has been found by the examination of the present inventors that the development property at the start cannot always be sufficiently stabilized simply by forming the silicone-modified urethane resin layer containing carbon black on the alumite film. .
本発明は、上記のような問題点を解消し、耐リーク性を低減せずに、安定した現像性が得られる画像形成装置を提供することを課題とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that solves the above-described problems and can obtain stable developability without reducing leak resistance.
本発明者らは前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、トナー担持体のアルミニウム基材の表面をアルマイト処理し、かつ封孔処理し、さらに導電剤を含むシリコーン変性ウレタン樹脂層で被覆し、その際に前記アルマイト皮膜と前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を含む前記トナー担持体の体積抵抗率を1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲に調節する場合には、耐リーク性を低減せずに、安定した現像性が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention have performed alumite treatment and sealing treatment on the surface of the aluminum substrate of the toner carrier, and a silicone modified urethane resin layer containing a conductive agent. In the case where the volume resistivity of the toner carrier including the alumite film and the silicone-modified urethane resin layer is adjusted to a range of 1.0 × 10 12 Ωcm to 1.5 × 10 14 Ωcm. Thus, the inventors have found that stable developability can be obtained without reducing leakage resistance, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、下記の画像形成装置を提供する。
(1)少なくともキャリアとトナーを含む二成分現像剤を二成分現像剤担持体上に保持し、前記二成分現像剤坦持体よりトナーを移送してトナー担持体上にトナーの薄層を形成し、静電潜像担持体に前記トナー担持体上のトナーを飛翔させ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、前記トナー担持体はアルミニウム基材を含み、前記アルミニウム基材の表面がアルマイト処理され、かつ封孔処理され、さらに導電剤を含むシリコーン変性ウレタン樹脂層で被覆されており、前記アルマイト皮膜と前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を含む前記トナー担持体の体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下であることを特徴とする画像形成装置。
(2)前記トナー担持体は、該トナー担持体から静電潜像担持体へ前記トナーが移動する方向の電界が6×106V/m以上になるように印加されていることを特徴とする前記(1)項に記載の画像形成装置。
(3)前記トナー担持体に印加される交流バイアスのデューティ比が40%以上かつ90%以下であることを特徴とする前記(1)または(2)項に記載の画像形成装置。
(4)前記シリコーン変性ウレタン樹脂層は、塗布工程を少なくとも1層目と2層目とに分けて形成されたものであり、1層目は、アルマイト皮膜表面に導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を乾燥後層厚が0.2〜0.5μmになるように塗布、乾燥して形成され、2層目は、前記1層目の上に、導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を乾燥後の前記1層目と前記2層目の層厚の和が0.7〜1.0μmになるように塗布、乾燥して形成されたものであることを特徴とする前記(1)乃至(3)項のいずれかに記載の画像形成装置。
That is, the present invention provides the following image forming apparatus.
(1) A two-component developer containing at least a carrier and toner is held on a two-component developer carrier, and the toner is transferred from the two-component developer carrier to form a thin layer of toner on the toner carrier. In the image forming apparatus having a developing device that develops the electrostatic latent image by causing the toner on the toner carrier to fly onto the electrostatic latent image carrier, the toner carrier includes an aluminum base, and the aluminum base The surface of the material is anodized and sealed, and further covered with a silicone-modified urethane resin layer containing a conductive agent, and the volume resistivity of the toner carrier including the anodized film and the silicone-modified urethane resin layer Is 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm or less.
(2) The toner carrier is applied so that an electric field in a direction in which the toner moves from the toner carrier to the electrostatic latent image carrier is 6 × 10 6 V / m or more. The image forming apparatus according to (1).
(3) The image forming apparatus as described in (1) or (2) above, wherein the duty ratio of the AC bias applied to the toner carrier is 40% or more and 90% or less.
(4) The silicone-modified urethane resin layer is formed by dividing the coating process into at least a first layer and a second layer, and the first layer is a silicone-modified urethane containing a conductive agent on the alumite film surface. After the resin coating liquid is dried, it is formed by coating and drying so that the layer thickness is 0.2 to 0.5 μm. The second layer is a silicone-modified urethane containing a conductive agent on the first layer. The resin coating solution is formed by applying and drying so that the sum of the thicknesses of the first layer and the second layer after drying is 0.7 to 1.0 μm. The image forming apparatus according to any one of (1) to (3).
本発明では、トナー担持体(現像ローラ)のアルミニウム基材の表面にアルマイト処理(陽極酸化処理)によりアルマイト皮膜を形成する。該アルマイト皮膜は体積抵抗率が高く(107〜1015Ωcm)、磁気ローラから現像ローラへのトナーの移動の際に印加する電圧のリークを抑えることができる。 In the present invention, an alumite film is formed on the surface of the aluminum substrate of the toner carrier (developing roller) by anodizing (anodizing). The alumite film can suppress the leakage of the voltages applied during a high volume resistivity (10 7 ~10 15 Ωcm), from the magnetic roller movement of the toner to the developing roller.
しかし、アルマイト処理された現像ローラ表面には微小な空孔が存在する。この空孔は0.1μm程度の大きさであり、空孔のある状態で使用すると、その上に樹脂層を形成する際に含有させるカーボンブラックなどの導電剤が空孔に入り込んで表面層の抵抗を低下させるおそれがある。そこで、本発明では封孔処理したアルマイト皮膜を用いることにより、空孔への導電剤の進入を防いでいる。 However, there are minute holes on the surface of the developing roller that has been anodized. The pores have a size of about 0.1 μm, and when used in a state with pores, a conductive agent such as carbon black contained when forming a resin layer on the pores enters the pores and forms a surface layer. There is a risk of reducing the resistance. Therefore, in the present invention, the use of a sealed alumite film prevents the conductive agent from entering the pores.
さらに、カーボンブラックなどの導電剤を含有したシリコーン変性ウレタン樹脂層を封孔処理したアルマイト皮膜の上に形成するに際して、導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を乾燥後層厚が0.2〜0.5μmになるように塗布、乾燥し、さらにその上に、導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を乾燥後の全体の層厚が0.7〜1.0μmになるように塗布、乾燥して形成することによって、体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下にあるシリコーン変性ウレタン樹脂層を安定して形成することができ、現像ローラ上のトナーが飽和層厚に達する前に、トナー層を含んだ現像ローラ上の表面電位を飽和状態にすることができ、安定した現像性が得られる。 Further, when a silicone-modified urethane resin layer containing a conductive agent such as carbon black is formed on the anodized anodized film, the layer thickness of the silicone-modified urethane resin coating solution containing the conductive agent is 0. It is applied and dried so as to be 2 to 0.5 μm, and further, the silicone-modified urethane resin coating liquid containing a conductive agent is further dried so that the total layer thickness becomes 0.7 to 1.0 μm. By coating and drying, a silicone-modified urethane resin layer having a volume resistivity of 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm or less can be stably formed. Before the toner on the roller reaches the saturation layer thickness, the surface potential on the developing roller including the toner layer can be saturated, and stable developability can be obtained.
すなわち、前記(1)項記載の発明によると、前記アルマイト皮膜と前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を含む前記トナー担持体の体積抵抗率を1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下に調節することにより、トナー薄層形成時の現像ローラ表面の飽和帯電量までの立ち上がり時間が早く、その後蓄電荷されることなく安定した状態を保つことが出来るため、安定した現像性を維持することができる。 That is, according to the invention described in item (1), the volume resistivity of the toner carrier including the alumite film and the silicone-modified urethane resin layer is 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm. By adjusting to the following, it is possible to maintain the stable development because the rise time to the saturated charge amount on the surface of the developing roller when the toner thin layer is formed can be kept stable without charge accumulation thereafter. can do.
前記(2)項記載の発明によると、トナー担持体を、該トナー担持体から静電潜像担持体へ前記トナーが移動する方向の電界が6×106V/m以上になるように印加することで現像性をより高めることができる。
前記(3)項記載の発明によると、前記トナー担持体に印加される交流バイアスのデューティ比を40%以上かつ90%以下にすることにより、現像性をより高めることができる。
Wherein (2) According to the invention described in claim, applying a toner carrying member, so that the electric field in a direction from said the toner carrying member to the electrostatic latent image bearing member toner moves becomes more 6 × 10 6 V / m By doing so, developability can be further enhanced.
According to the invention described in (3) above, the developability can be further improved by setting the duty ratio of the AC bias applied to the toner carrier to 40% or more and 90% or less.
前記(4)項記載の発明によると、前記導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層の形成を少なくとも1層目と2層目に塗布工程を分けて行うことで、乾燥工程でカーボンブラックなどの導電剤が沈降して分散が低下することを抑制でき、体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲にある前記アルマイト皮膜と前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を含む層を安定して形成することができる。 According to the invention described in (4) above, the formation of the silicone-modified urethane resin layer containing the conductive agent is performed by dividing the coating process into at least the first layer and the second layer, so that carbon black or the like can be used in the drying process. The alumite film and the silicone-modified urethane resin layer having a volume resistivity in the range of 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm or less that can suppress the precipitation of the conductive agent and decrease in dispersion. The layer containing can be formed stably.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施形態に係るタッチダウン現像方式の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。図2は図1の現像手段の一部を示す概略構成図である。図3は図1の現像ローラの表面部を示す部分断面図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus of a touch-down development system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a part of the developing means of FIG. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a surface portion of the developing roller of FIG.
(画像形成装置)
本実施形態に係る画像形成装置は、図2に示すように、磁性キャリア4とトナー5からなる二成分現像剤を用い、磁気ローラ1(二成分現像剤担持体)上に担持された二成分現像剤により現像ローラ2(トナー担持体)上にトナー薄層9を形成し、トナー薄層9からトナー5を飛翔させて、感光体3(静電潜像担持体)上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン方式による画像形成装置である。図1に示すように、該画像形成装置は、前記感光体3を備え、この感光体3の周囲には帯電手段8、露光手段16、現像手段18、一次転写手段22、二次転写手段25、定着手段26およびクリーニング手段24等が配置されている。
(Image forming device)
As shown in FIG. 2, the image forming apparatus according to the present embodiment uses a two-component developer composed of a magnetic carrier 4 and a
前記画像形成装置による画像形成は以下のようにして行われる。即ち、前記感光体3の表面が帯電手段8により均一に帯電され、この帯電された表面を露光手段16により露光して静電潜像が形成される。得られた静電潜像に現像手段18からトナー5を付着させ、前記静電潜像がトナー像として現像される。このトナー像は一次転写手段としての一次転写ローラ22によって、中間転写体(中間転写ベルト)20上に感光体3から転写される。そして、複数色のトナー像を中間転写体20上に重ねて転写した後、二次転写手段としての二次転写ローラ25により、給紙カセット27から二次転写位置に搬送された被転写体にトナー像を転写する。この被転写体は、定着手段としての定着ローラ26に搬送されて、ここでトナー像が被転写体上に定着された後、例えば排紙トレー(不図示)に排紙される。転写後に感光体3表面に残った未現像のトナーはクリーニング手段24により除去される。
Image formation by the image forming apparatus is performed as follows. That is, the surface of the
感光体3としては、例えばセレン、アモルファスシリコン等の無機感光体、導電性基体上に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂等を含有する単層または積層の感光層が形成された有機感光体(OPC)等が挙げられる。帯電手段8としては、例えばスコロトロン方式、帯電ローラ、帯電ブラシ等が挙げられる。露光手段16は、例えばLEDまたは半導体レーザー等が挙げられる。また、クリーニング手段24としては、例えばドクターブレード式等が挙げられ、それぞれ公知のものを用いることができる。
As the
現像手段18は、内部に複数の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の磁気ローラ1(二成分現像剤担持体)と、内部に前記磁気ローラ1とは異極の磁性部材が固定して配設され、該磁性部材の外周部を回転するスリーブ状の現像ローラ2(トナー担持体)と、前記磁気ローラ1と前記現像ローラ2の互いに異なる磁極の磁力により磁界が形成され、この磁界により磁気ローラ1上に形成された磁気ブラシ6の高さを一定に保つための規制ブレード7とから構成されている。さらに、現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアス電源12aおよび直流(DC:Vdc2)バイアス電源12bからなるバイアス電源12を備えており、磁気ローラ1に印加する交流(AC)バイアス電源11aおよび直流(DC:Vdc1)バイアス電源11bからなるバイアス電源11は、現像ローラ2のバイアス電源12に重畳する構成とされている。
The developing means 18 has a plurality of magnetic members fixed therein, a sleeve-like magnetic roller 1 (two-component developer carrier) rotating around the outer periphery of the magnetic member, and the
一方、本実施形態に係る画像形成装置は、ハウジング46を備えている。該ハウジング46には、感光体3に対向配置された現像ローラ2と、該現像ローラ2に対向配置された磁気ローラ1と、該磁気ローラ1の下方に配置された攪拌スクリュー44と、該攪拌スクリュー44に仕切板42を介して対向配置された攪拌スクリュー40と、が収納されている。また、ハウジング46には、トナー5が収納されたトナーコンテナ(不図示)が収納されており、該トナーコンテナから二成分現像剤を収容する二成分現像剤収容部45に供給されたトナー5をキャリア4とともに攪拌スクリュー40,44で攪拌して帯電する。すなわち、ハウジング46は、仕切板42の両端部で連通し、その一端側を通って攪拌スクリュー40から攪拌スクリュー44に供給された二成分現像剤を磁気ローラ1へ供給し、攪拌スクリュー44によって前記一端とは反対側の他端側から攪拌スクリュー40側へと二成分現像剤を循環するように構成されている。
On the other hand, the image forming apparatus according to the present embodiment includes a
(現像方法)
図2に示すように、磁気ローラ1に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア4(磁性体粒子)と、その表面に帯電保持されているトナー5とからなる磁気ブラシ6が、磁気ローラ1表面を回動し現像ローラ2へ搬送される。磁気ローラ1の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ6の搬送をよりスムーズに行える。
(Development method)
As shown in FIG. 2, a magnetic brush 6 comprising a carrier 4 (magnetic particles) magnetically constrained by a fixed magnet contained in a
現像ローラ2には直流電圧(DC:Vdc2)12bに交流電圧(AC)12aを重畳させた現像バイアス電圧12が印加され、磁気ローラ1には直流電圧(DC:Vdc1)11bに交流電圧(AC)11aを重畳させた現像バイアス電圧11を現像バイアス電圧12に重畳させたものが印加される。そして、磁気ローラ1上には前記磁気ブラシ6が形成され、この磁気ブラシ6は規制ブレード7によって層規制されて、磁気ローラ1と現像ローラ2との間の電位差(搬送バイアス)によって、搬送された磁気ブラシ6を介してトナー5が現像ローラ2に移動しトナー薄層9を形成する。そして、感光体3と現像ローラ2との間に現像バイアスをかけることにより、現像ローラ2上のトナー薄層9からトナー5を飛翔させて、感光体3上の静電潜像を現像する。
A developing
現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ2はその対向位置において磁気ブラシ6を有する磁気ローラ1と最接近し、この対向位置で磁気ブラシ6による機械的な力及び磁気ローラ1と現像ローラ2との間に印加されるバイアスによって、現像ローラ2上のトナー薄層9が掻き取られ、回収される。それと同時に、磁気ローラ1と現像ローラ2との間に印加される搬送バイアスに応じて磁気ローラ1上の現像剤層からトナー5が現像ローラ2側に供給され、新たなトナー薄層9が形成される。
After the development, the developing
現像終了時に交流バイアス12aを印加したまま、直流バイアス(Vdc2)11bを変化させて現像ローラ2上のトナー薄層9を磁気ブラシ6に回収してもよい。現像終了ごとに現像ローラ2からトナー5を剥ぎ取れば常にリフレッシュされるが、再度安定なトナー薄層9を形成するのに時間を要し、十分な印刷速度を達成し難くなる。良好な印刷速度を維持するためには、用紙間隔を調整して一定期間に現像ローラ2上のトナー薄層9を剥離・形成する時間を調整すればよい。用紙間隔を大きくしないで感光体ドラム3上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体ドラム3に対して現像ローラ2の周速を1.5倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ローラ1を現像ローラ2に対して1倍を超え2倍以下の速度に設定すると、トナー薄層9の入れ替えが促進される。この時、磁気ローラ1の回転方向が現像ローラ2に対して逆方向であることが好ましい。
The thin toner layer 9 on the developing
感光体3上の前記静電潜像は、感光体3の表面を帯電手段8により+250〜800Vに帯電したところへ、露光手段16を用いて形成することができる。OPC感光体を用いると、全露光で+70〜220Vが得られ、アモルファスシリコン感光体では10〜50Vの露光後電位が得られる。露光には、半導体レーザーおよびLEDのどちらも用いることができる。
The electrostatic latent image on the
現像時、現像バイアス条件は、例えばトナーに正規の正帯電トナーを用いた場合、磁気ローラ1に+300〜500Vを、現像ローラ2に+100Vを印加するのがよい。薄層形成の電位差としては、200〜400Vが適正でトナー5の帯電量とのバランスで調整すればよい。
At the time of development, for example, when a regular positively charged toner is used as the toner, +300 to 500 V is applied to the
交流条件は、磁気ローラ1については、現像ローラ2と同周波数、同周期で逆位相のVpp(ピーク交流バイアス)=0.1〜2.0kV、周波数=2〜5kHz、デューティ(Duty)比=60〜80%が、現像ローラ2については、Vpp=1.0〜2.0kV、周波数=2〜5kHz、デューティ比=30〜90%(好ましくは40〜90%)が好ましい。磁気ローラ1のデューティ比が60%未満であるとトナー層の形成が不十分となる場合がある。また、80%を超えるとトナー層厚が厚くなりすぎトナー飛散や画像カブリを発生してしまう場合がある。現像ローラ2のデューティ比は30%未満であると感光体3へのトナーの飛翔時間が短くなりすぎ、画像濃度不良やドット再現性が不十分になる場合がある。また、90%を超えると現像ローラ2と感光体3間でリークが発生する場合がある。現像剤劣化や環境変動を考慮すると、デューティ比は40〜90%がより好ましい。Vppを高めると薄層形成がより瞬時に行われるが、反面耐リーク性が弱くなりノイズの発生原因になる。
The AC conditions are as follows: For the
トナー5としては、正帯電トナーおよび負帯電トナーのいずれも用いることができるが、現像ローラ2の樹脂層に使用するシリコーン変性ウレタン樹脂との関係から正帯電トナーが好ましい。トナー5の体積平均粒子径は4.0〜7.5μmであるのがよい。4.0μm未満では非静電的な付着力の影響が大きくなり現像性、回収性が低下し、7.5μmより大きいと画質の滑らかさなど高画質な画像が得られにくい。また、トナー5の帯電量は6〜30μC/g程度が好ましい。これよりも低い帯電量では、磁気ブラシ6からトナー5が舞って周辺を汚してしまい、またこれよりも高いと薄層形成が弱くなる。
As the
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用い、アパチャー径100μm(測定範囲2.0〜60μm)で測定することができる。また、トナー帯電量は、QMメータ(TREK社製、MODEL 210HS)で測定することができる。 The toner volume average particle diameter can be measured using Multisizer III (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) with an aperture diameter of 100 μm (measurement range: 2.0 to 60 μm). The toner charge amount can be measured with a QM meter (manufactured by TREK, MODEL 210HS).
キャリア4は、公知のものを用いることができるが、好ましくはフェライトのコアを用いて表面に樹脂のコーティングを施したものを用いるのがよい。コーティング樹脂はシリコーン、フッ素エポキシ、フッ素シリコーン、ポリアミド、ポリアミドイミドなど既知のものでよい。また、キャリア粒子径(重量平均粒子径)は25〜50μmのものを用いるのが、磁力による保持力を高め、かつ磁気ブラシ6の密度が適度となり、トナー薄層9の形成も滑らかになるので好ましい。さらにキャリア4の飽和磁化は35〜90emu/gのものが、良好なキャリア飛びと均一な薄層形成のうえで好ましい。キャリア4の飽和磁化は、TOEI社製「VSM−P7」を用いて、磁場79.6kA/m(1kOe)で測定することができる。 A known carrier 4 can be used, but a carrier whose surface is coated with a resin using a ferrite core is preferably used. The coating resin may be a known one such as silicone, fluorine epoxy, fluorine silicone, polyamide, and polyamideimide. Also, use of a carrier particle size (weight average particle size) of 25 to 50 μm increases the holding force by magnetic force, the density of the magnetic brush 6 becomes moderate, and the formation of the toner thin layer 9 becomes smooth. preferable. Further, the saturation magnetization of the carrier 4 is preferably 35 to 90 emu / g for good carrier jumping and formation of a uniform thin layer. The saturation magnetization of the carrier 4 can be measured with a magnetic field of 79.6 kA / m (1 kOe) using “VSM-P7” manufactured by TOEI.
磁気ローラ1と現像ローラ2との間のギャップは200〜600μm、好ましくは300〜400μmである。ギャップは薄層形成を瞬時に行うために最も効果的な因子である。その幅が広いとその効率が低下し、現像ゴースト等の問題が生じる。また狭いとブレードギャップを通過する磁気ブラシ6がギャップを通過できずにトナー薄層9を乱してしまう等の問題が生じる。
The gap between the
(現像ローラ)
現像ローラ2は、固定された磁性部材の外周部を回転するスリーブ状のローラである。該現像ローラ2は、図3に示されるように、スリーブ状のアルミニウム基材30を含み、その表面がアルマイト処理され、耐リーク層としてのアルマイト皮膜31が形成されている。該アルマイト皮膜31の表面に存在する複数の空孔は、封孔処理されている。したがって、アルマイト皮膜31の表面には、複数の封孔処理された孔32が存在する。現像ローラ2は、さらに封孔処理されたアルマイト皮膜31の上に、導電剤を含むシリコーン変性ウレタン樹脂層33が形成されている。
(Development roller)
The developing
ここで、本実施形態では、このアルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む前記現像ローラ2の体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下である。これにより、安定した現像性の維持が達成される。すなわち、シリコーン変性ウレタン樹脂層33の上にトナー薄層9が形成されるが、アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む前記現像ローラ2の体積抵抗率を前記特定の範囲に調節すると、トナー薄層9形成時の現像ローラ2表面の飽和帯電量までの立ち上がり時間が早く、その後蓄電荷されることなく安定した状態を保つことができるため、安定した現像性を維持することができる。
Here, in this embodiment, the volume resistivity of the developing
一方、アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む前記現像ローラ2の体積抵抗率の値が1.5×1014Ωcmより大きいと飽和帯電までの立ち上がり時間が遅くなり、安定した現像性を得ることが出来ない。また、前記体積抵抗率の値が1.0×1012Ωcm未満であると電界のリークが発生してしまう場合がある。
On the other hand, if the volume resistivity value of the developing
アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む現像ローラ2の体積抵抗率(Ωcm)は、現像ローラ2表面とスリーブ状のアルミニウム基材30との間に100V印加し、ULTRA HIGH RESISTANCE METER(ADVANTEST社製)により測定できる。本実施形態では、現像ローラ2長手方向の樹脂層33の長さを300mmとし、長手方向に300mm、回転方向に2mm幅で印加して体積抵抗率を測定、算出している。
The volume resistivity (Ωcm) of the developing
また、本実施形態においては、シリコーン変性ウレタン樹脂層33が2層構造からなる。すなわち、前記シリコーン変性ウレタン樹脂層33を、アルマイト皮膜31表面に第1導電剤35を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を塗布、乾燥して層厚が0.2〜0.5μmの第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34を形成し、さらにその上に、第2導電剤37を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を塗布、乾燥して全体の層厚が0.7〜1.0μmになるよう第2シリコーン変性ウレタン樹脂層36を形成している。
In the present embodiment, the silicone-modified
このように、カーボンブラックなどの導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層の形成を1層目と2層目に塗布工程を分けて行うことで、乾燥工程で導電剤が沈降して分散が低下することを抑制でき、体積抵抗率が1.0×107Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲にあるシリコーン変性ウレタン樹脂層33を安定して形成することが出来、アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む前記現像ローラ2の体積抵抗率の値を1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲にすることができる。なお、第1導電剤35および第2導電剤37は、種類や一次粒子径が同一または相異なるものであってもよいが、通常は同じ種類で同じ一次粒子径の導電剤を用いることができる。
Thus, by forming the silicone-modified urethane resin layer containing a conductive agent such as carbon black separately in the first layer and the second layer, the conductive agent settles down in the drying step and the dispersion decreases. it can be suppressed to a volume resistivity of it is possible to stably form a silicone-modified
上述のように封孔処理を施したアルマイト皮膜31の上にカーボンブラックなどの導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層33を2回の塗工操作で形成した現像ローラ2は、表面がアルマイト皮膜である現像ローラとほぼ同等の表面電位の飽和時間を有し、さらに飽和電位も、表面がアルマイト皮膜の現像ローラと同等である。
As described above, the developing
より具体的に説明すると、現像ローラ2のアルミニウム基材30に使用するアルミニウム材料としては、例えば純アルミニウムや、Al−Mn系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Cu系、Al−Zn−Mg系などのアルミニウム合金が挙げられる。スリーブ状のアルミニウム基材30に陽極酸化処理を施し、表面にアルマイト皮膜31を形成する。陽極酸化処理は、電解浴として、例えば硫酸、クロム酸、リン酸、シュウ酸などの酸の水溶液中で行う。このような陽極酸化処理により形成されたアルマイト皮膜31の表面層には上述の通り複数の空孔が存在するので、封孔処理を行う。封孔処理は酢酸ニッケルなどを含む浴中で行うことができるが、これに限定されるものではない。かくして得られた封孔処理済みのアルマイト皮膜31の厚さは5〜25μmの範囲が好ましく、より好ましくは10〜20μmである。
More specifically, examples of the aluminum material used for the
封孔処理したアルマイト皮膜31の上に導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層33を形成する。前記導電剤の含有量および組成は、アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む現像ローラ2の体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下、好ましくは2.0×1012以上かつ1.0×1014Ωcm以下、より好ましくは4.0×1012以上かつ8.0×1013Ωcm以下の範囲になるように選択する。
シリコーン変性ウレタン樹脂層33の厚さは、0.7〜1.0μmの範囲が好ましい。シリコーン変性ウレタン樹脂層33の厚さが0.7μm未満であると、リークが発生しやすくなり、1.0μmを超えると、電荷がシリコーン変性ウレタン樹脂層から抜ける時間が遅くなるため、電荷が蓄積しやすくなる。なお、シリコーン変性ウレタン樹脂層33中の導電剤の分散状態によっては、部分的にリークが発生したり、電荷が蓄積される場合がある。すなわち、導電剤の分散が層厚方向に均一でなければ、樹脂層33の体積抵抗は、導電剤リッチの層厚と導電剤が少ない層厚との割合に影響されることになり、部分的なリークの発生や、電荷の蓄積を生じる。アルマイト皮膜31とシリコーン変性ウレタン樹脂層33を含む現像ローラ2の体積抵抗率を1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲にすることで、導電剤の分散性を管理することができる。したがって、シリコーン変性ウレタン樹脂層33の厚さとして、前記厚さを採用しても、該樹脂層33中の導電剤を均一に分散させてリークの抑制および電荷蓄積を抑制することが可能となる。
A silicone-modified
The thickness of the silicone-modified
シリコーン変性ウレタン樹脂層に含有させる導電剤としては、例えばカーボンブラック(アセチレンブラック、ケッチェンブラック、アニリンブラックなど)、チタン酸カリウム、酸化チタンなどが挙げられ、特にカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとしては、導電性、分散性などの点から、一次粒子の平均粒子径が20〜60nmであるのが好ましい。カーボンブラックの平均粒子径は、例えばJEOL(株)製の電界放射形走査電子顕微鏡(FE−SEM)(JSM−7401F)を用い、倍率30000倍に拡大したカーボンブラック100個を無作為にサンプリングし、その画像情報をマウンテック社製の画像解析式粒度分布測定ソフトウェア(Mac−View)によって算出することができる。 Examples of the conductive agent contained in the silicone-modified urethane resin layer include carbon black (acetylene black, ketjen black, aniline black, etc.), potassium titanate, titanium oxide, and the like, and carbon black is particularly preferable. As carbon black, the average particle diameter of primary particles is preferably 20 to 60 nm from the viewpoint of conductivity, dispersibility, and the like. The average particle size of the carbon black is, for example, randomly sampled 100 carbon blacks magnified 30000 times using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) (JSM-7401F) manufactured by JEOL Co., Ltd. The image information can be calculated by image analysis particle size distribution measurement software (Mac-View) manufactured by Mountec.
シリコーン変性ウレタン樹脂層33において、第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34の層厚は0.2〜0.5μmの範囲が好ましく、第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34と第2シリコーン変性ウレタン樹脂層36を合わせた層厚は0.7〜1.0μmの範囲が好ましい。第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34の層厚が前記範囲未満では塗布ムラが起こるおそれがあり、前記範囲を超えると導電剤の沈降がおこり分散不良となるおそれがある。第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34と第2シリコーン変性ウレタン樹脂層36を合わせた層厚が前記範囲未満ではリークが発生するおそれがあり、前記範囲を超えると電荷蓄積が発生するおそれがある。第1シリコーン変性ウレタン樹脂層用塗工液および第2シリコーン変性ウレタン樹脂層用塗工液における固形分濃度、導電剤濃度については、塗工性、導電剤の分散性の点から、固形分濃度は5〜30重量%、導電剤濃度は10〜20重量%が好ましい。前記導電剤濃度とは、固形分中の導電剤濃度を意味しており、以下同様に規定される。
In the silicone-modified
前記シリコーン変性ウレタン樹脂としては、例えば特開2001−026648号公報、特開2002−20607号公報などに記載されているものが挙げられる。具体例を挙げると、例えば(A)分子鎖の側鎖及び/又は主鎖に少なくとも1個の脂肪族不飽和結合と、少なくとも1個の活性水素とが同一分子内に共存する炭化水素化合物及び/又は脂肪族不飽和基含有ポリシロキサンと、有機ポリイソシアネートと、ポリオール及び/又はポリアミンと、及び必要に応じて鎖伸長剤とを反応させることにより得られる脂肪族不飽和基を有するポリウレタン系樹脂100重量部、(B)1分子中に2個以上のヒドロシリル基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.1〜100重量部、(C)ヒドロシリル化触媒の触媒量を含有してなる樹脂組成物を反応させて得られるものなどが挙げられる。 Examples of the silicone-modified urethane resin include those described in JP-A Nos. 2001-026648 and 2002-20607. Specific examples include (A) a hydrocarbon compound in which at least one aliphatic unsaturated bond and at least one active hydrogen coexist in the same molecule in the side chain and / or main chain of the molecular chain, and Polyurethane resin having an aliphatic unsaturated group obtained by reacting an aliphatic unsaturated group-containing polysiloxane, an organic polyisocyanate, a polyol and / or a polyamine, and, if necessary, a chain extender A resin composition comprising 100 parts by weight, (B) 0.1 to 100 parts by weight of an organohydrogenpolysiloxane having two or more hydrosilyl groups in one molecule, and (C) a catalytic amount of a hydrosilylation catalyst. What is obtained by making it react is mentioned.
導電剤を含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層の形成を1層目と2層目に塗布工程を分けて行う場合、第1シリコーン変性ウレタン樹脂層34におけるシリコーン変性ウレタン樹脂と、第2シリコーン変性ウレタン樹脂層36におけるシリコーン変性ウレタン樹脂とは同一であっても、異なっていてもよい。
When forming the silicone-modified urethane resin layer containing the conductive agent by dividing the coating process into the first layer and the second layer, the silicone-modified urethane resin in the first silicone-modified
本発明で使用可能なシリコーン変性ウレタン樹脂の市販品としては、いずれも信越化学工業(株)製のX−93−1343、X−93−1549、X−93−1248K、X−93−1249Cなどが挙げられる。 Examples of commercially available silicone-modified urethane resins that can be used in the present invention include X-93-1343, X-93-1549, X-93-1248K, and X-93-1249C manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Is mentioned.
本実施形態においては、現像ローラ2から感光体3へトナー5が移動する方向の電界が6×106V/m以上となるように現像ローラ2と感光体3との間に電位差を印加することが好ましい。それにより、感光体3周速が300mm/secを超えるような場合でも、感光体3へのトナー5の現像性を満足することができる。
In the present embodiment, a potential difference is applied to between the developing
現像ローラ2から感光体3へトナー5が移動する方向の電界は11×106V/m以下とすることが好ましい。該電界が11×106V/mを超えると現像ローラ2と感光体3との間でリークが発生するおそれがある。
The electric field in the direction in which the
本実施形態においては、前記現像ローラ2に印加される交流バイアス(Vpp)のデューティ比を40%以上かつ90%以下にすることが好ましい。それにより、現像ローラ2と感光体3との間でのリーク発生が抑制され、現像性をより高めることができる。
In the present embodiment, it is preferable that the duty ratio of the AC bias (Vpp) applied to the developing
以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by these examples.
以下に示す仕様により、図1〜3に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体3ドラム、現像ローラ2、磁気ローラ1の各スリーブの寸法、周速などは、下記の通りである。感光体3ドラムにはアモルファスシリコンを使用し、各磁気ローラのスリーブには、アルミニウム基材を用い、アルマイト処理、封孔処理を施した。現像ローラについては、下記参照。
感光体ドラム:外径30mm、周速350mm/sec
現像ローラ:外径20mm、周速420mm/sec
磁気ローラ:外径25mm、周速630mm/sec
磁気ローラと現像ローラとの間のギャップ幅:250μm
現像ローラと感光体ドラムとの間のギャップ幅:180μm
The image forming apparatus of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 was manufactured according to the following specifications. The dimensions and peripheral speeds of the sleeves of the
Photosensitive drum:
Developing roller:
Magnetic roller: outer diameter 25mm, peripheral speed 630mm / sec
Gap width between magnetic roller and developing roller: 250 μm
Gap width between the developing roller and the photosensitive drum: 180 μm
二成分現像剤としては、下記のトナー粒子、キャリアからなるものを使用した。トナー粒子は正帯電性のものである。
トナー粒径(体積平均粒子径):6.5μm
キャリア粒径(重量平均粒子径):35μm
トナー/キャリア混合重量比率(T/C):6.0%
As the two-component developer, the following toner particles and carrier were used. The toner particles are positively charged.
Toner particle size (volume average particle size): 6.5 μm
Carrier particle size (weight average particle size): 35 μm
Toner / carrier mixing weight ratio (T / C): 6.0%
前記画像形成装置の稼働時の電界条件は次の通りである。
感光体ドラム表面電位:+300V
現像ローラ:Vdc2=100V、Vpp=1.2kV、周波数f=4.5kHz、デューティ比=50%
磁気ローラ:Vdc1=300V、Vpp=1.4kV、周波数f=4.5kHz、デューティ比=70%
The electric field conditions during operation of the image forming apparatus are as follows.
Photoconductor drum surface potential: + 300V
Developing roller: Vdc2 = 100 V, Vpp = 1.2 kV, frequency f = 4.5 kHz, duty ratio = 50%
Magnetic roller: Vdc1 = 300V, Vpp = 1.4kV, frequency f = 4.5kHz, duty ratio = 70%
現像ローラとしては、図3に示す構成のものを作製した。アルミニウム管を硫酸電解浴中で陽極酸化処理して、表面に厚さ15μmのアルマイト皮膜を形成し、ついで酢酸水溶液中で電解して封孔処理を施した。封孔処理したアルマイト皮膜上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を塗布し、150℃で40分間乾燥して、カーボンブラック含有シリコーン変性ウレタン樹脂層を形成した。 A developing roller having the structure shown in FIG. 3 was produced. The aluminum tube was anodized in a sulfuric acid electrolytic bath to form an alumite film having a thickness of 15 μm on the surface, and then electrolyzed in an acetic acid aqueous solution for sealing treatment. A silicone-modified urethane resin coating solution containing carbon black was applied onto the alumite film subjected to the sealing treatment and dried at 150 ° C. for 40 minutes to form a carbon black-containing silicone-modified urethane resin layer.
シリコーン変性ウレタン樹脂塗工液としては、信越化学工業(株)製のX−93−1343を使用した。カーボンブラックとしては、三菱化学(株)製MA−100(一次粒子の平均粒子径22nm)を使用した。カーボンブラックの平均粒子径は前述の測定方法で測定した。 X-93-1343 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. was used as the silicone-modified urethane resin coating solution. As carbon black, MA-100 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (average particle diameter of primary particles: 22 nm) was used. The average particle size of carbon black was measured by the above-described measuring method.
[実施例1〜3および比較例1〜3]
シリコーン変性ウレタン樹脂層におけるカーボンブラック(CB)の含有率と樹脂層厚を表1に示すように変化させて体積抵抗と樹脂層厚の積の値が異なるカーボンブラック含有シリコーン変性ウレタン樹脂層を形成した現像ローラを作製した。体積抵抗率(Ωcm)は前述の測定方法で測定した。
[Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3]
The carbon black (CB) content and the resin layer thickness in the silicone-modified urethane resin layer are changed as shown in Table 1 to form a carbon black-containing silicone-modified urethane resin layer with different volume resistance and resin layer thickness values. A developing roller was prepared. The volume resistivity (Ωcm) was measured by the aforementioned measuring method.
実施例1,2及び比較例1は0.5μmの第1層を形成し、更に第2層を形成して樹脂層厚を1.0μmとした。
実施例3は0.2μmの第1層を形成し、更に第2層を形成して樹脂層厚を0.7μmとした。
比較例2,3は一回の塗布で樹脂層厚が1.0μmとなるように形成した。
In Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a 0.5 μm first layer was formed, and a second layer was further formed to make the resin layer thickness 1.0 μm.
In Example 3, a 0.2 [mu] m first layer was formed, and a second layer was further formed so that the resin layer thickness was 0.7 [mu] m.
In Comparative Examples 2 and 3, the resin layer thickness was formed to be 1.0 μm by one application.
このようにして作製した現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置を使用し、60秒間駆動してトナー薄層を形成させたときの帯電量を測定し、現像ローラの体積抵抗率と現像ローラ表面の帯電量との関係を求めた。帯電量は表面電位計MODEL344−F−JK(TREK(株)社製)を使用して測定(測定ギャップは1〜5mm)した。結果を表1と図4に示す。 Using the image forming apparatus incorporating the developing roller thus prepared, the charge amount when the toner thin layer was formed by driving for 60 seconds was measured, and the volume resistivity of the developing roller and the surface of the developing roller were measured. The relationship with the charge amount was determined. The charge amount was measured using a surface potential meter MODEL344-F-JK (manufactured by TREK Co., Ltd.) (measurement gap was 1 to 5 mm). The results are shown in Table 1 and FIG.
表1および図4に示される結果から明らかなように、アルマイト皮膜とシリコーン変性ウレタン樹脂層を含む現像ローラの体積抵抗率を1.5×1014Ωcm以下に調節することにより、トナー薄層形成時の現像ローラ表面の飽和帯電量までの立ち上がり時間が早く、その後蓄電されることなく安定した状態を保つことができる。体積抵抗率が1.5×1014Ωcmを超えると、電荷が蓄積されやすく、飽和帯電までの立ち上がり時間が遅くなり、安定した現像性を得ることができない。なお、体積抵抗率が1.0×1012Ωcm未満であるとリークが発生してしまう場合がある。 As is clear from the results shown in Table 1 and FIG. 4, the toner thin layer can be formed by adjusting the volume resistivity of the developing roller including the alumite film and the silicone-modified urethane resin layer to 1.5 × 10 14 Ωcm or less. The rising time to the saturated charge amount on the developing roller surface at that time is fast, and a stable state can be maintained without being charged thereafter. If the volume resistivity exceeds 1.5 × 10 14 Ωcm, charges are likely to be accumulated, the rise time until saturation charging is delayed, and stable developability cannot be obtained. If the volume resistivity is less than 1.0 × 10 12 Ωcm, leakage may occur.
[実施例4および比較例4〜7]
下記の現像ローラを作製した。
(実施例4)
上記の封孔処理したアルマイト皮膜上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を塗布し、150℃で40分間乾燥して、カーボンブラック(アセチレンブラック)を17重量%含有する厚さが0.4μmのシリコーン変性ウレタン樹脂層を形成し、さらにその上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂塗工液を塗布し、150℃で40分間乾燥して、カーボンブラックを17重量%含有する厚さが0.8μmのシリコーン変性ウレタン樹脂層を形成して現像ロールを作製した。カーボンブラック、シリコーン変性ウレタン樹脂塗工液としては上記と同じものを使用した。樹脂層の体積抵抗率を前記と同様にして測定したところ、1.0×108Ωcmであった。以下において、実施例4の現像ローラを「封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)」と表示する場合がある。
[Example 4 and Comparative Examples 4 to 7]
The following developing roller was produced.
Example 4
A silicone-modified urethane resin coating solution containing carbon black is applied on the above-mentioned anodized anodized film, dried at 150 ° C. for 40 minutes, and has a thickness containing 17% by weight of carbon black (acetylene black). A 0.4 μm silicone-modified urethane resin layer is formed, and further a silicone-modified urethane resin coating solution containing carbon black is applied thereon and dried at 150 ° C. for 40 minutes to contain 17% by weight of carbon black. A developing roll was prepared by forming a silicone-modified urethane resin layer having a thickness of 0.8 μm. The same carbon black and silicone-modified urethane resin coating solution as described above was used. When the volume resistivity of the resin layer was measured in the same manner as described above, it was 1.0 × 10 8 Ωcm. In the following, the developing roller of Example 4 may be indicated as “sealing-treated alumite / silicone-modified urethane (two layers)”.
(比較例4)
実施例4において、シリコーン変性ウレタン層を1層で形成した以外は実施例4と同様にして現像ローラを作製した。この現像ローラの体積抵抗率を前記と同様にして測定した。
(Comparative Example 4)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 4 except that the silicone-modified urethane layer was formed as a single layer in Example 4. The volume resistivity of this developing roller was measured in the same manner as described above.
(比較例5)
前記実施例4において、シリコーン変性ウレタン層を1層で形成し、樹脂層厚を1.2μmとした以外は実施例4と同様にして現像ローラを作製した。
(Comparative Example 5)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 4 except that the silicone-modified urethane layer was formed as a single layer in Example 4 and the resin layer thickness was 1.2 μm.
(比較例6)
実施例4において、封孔処理を施さないアルマイト皮膜上に樹脂層を設けたほかは実施例4と同様にして現像ローラを作製した。
(Comparative Example 6)
In Example 4, a developing roller was produced in the same manner as in Example 4 except that a resin layer was provided on the alumite film not subjected to sealing treatment.
(比較例7)
比較例6において、シリコーン変性ウレタン層を1層で形成し、樹脂層厚を1.2μmとしたほかは実施例4と同様にして現像ローラを作製した。上記のアルマイト皮膜を形成しただけで、その上に何らの処理も施さないものを現像ロールとした。この現像ロールの体積抵抗率を前記と同様にして測定した。
(Comparative Example 7)
A developing roller was produced in the same manner as in Example 4 except that the silicone-modified urethane layer was formed as a single layer in Comparative Example 6 and the resin layer thickness was 1.2 μm. A developing roll was formed by merely forming the above-mentioned anodized film and not performing any treatment thereon. The volume resistivity of this developing roll was measured in the same manner as described above.
(リークマージン値)
前記実施例4および比較例4〜7の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、現像ローラと磁気ローラ間のリークマージン値(以下、MS間リークマージン値と言う。)を測定した。ここで、リークマージン値とは、電界のリークが生じる最小の印加電圧をいう。磁気ローラに現像剤を搬送させて、現像ローラと磁気ローラとの間に電界を発生させるために、磁気ローラに交流電圧を印加させ、現像ローラは接地させて常にゼロボルトとなるようにした。磁気ローラに印加する交流バイアス条件は以下のとおりにした。
(Leak margin value)
With respect to the image forming apparatus in which the developing rollers of Example 4 and Comparative Examples 4 to 7 were incorporated, a leakage margin value between the developing roller and the magnetic roller (hereinafter referred to as an MS leakage margin value) was measured. Here, the leak margin value refers to the minimum applied voltage at which electric field leakage occurs. In order to convey the developer to the magnetic roller and generate an electric field between the developing roller and the magnetic roller, an AC voltage was applied to the magnetic roller, and the developing roller was grounded so that the voltage was always zero volts. The AC bias conditions applied to the magnetic roller were as follows.
周波数:4.5kHz
デューティ比:60%
Vdc=0V
Vmax:500〜1400V
Vmin:−500〜−1400V
Vpp=|Vmax|+|Vmin|=2.8kV
Frequency: 4.5kHz
Duty ratio: 60%
Vdc = 0V
Vmax: 500-1400V
Vmin: -500 to -1400V
Vpp = | Vmax | + | Vmin | = 2.8 kV
MS間リークマージン値は、Vmaxを固定してVminを変化させる場合(この場合のリークマージン値を「+上側」と表示する。)と、Vminを固定してVmaxを変化させる場合(この場合のリークマージン値を「−下側」と表示する。)の2種類を測定した。得られたリークマージン値を現像ローラの体積抵抗率と共に表2に示す。 As for the leak margin value between MSs, when Vmax is fixed and Vmin is changed (in this case, the leak margin value is displayed as “+ upper side”), and when Vmin is fixed and Vmax is changed (in this case) The leakage margin value is displayed as “−lower”. The obtained leak margin values are shown in Table 2 together with the volume resistivity of the developing roller.
表2から明らかなように、アルマイト皮膜とシリコーン変性ウレタン樹脂層を含む現像ローラの体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下の範囲にある、封孔処理アルマイトにシリコーン変性ウレタン被覆したものは、未封孔処理アルマイトにシリコーン変性ウレタン被覆したものより体積抵抗率が高くリークマージン値が高くリークが抑制されていることが分かる。また、シリコーン変性ウレタン被覆1層と2層では2層の方が同じ層厚でも体積抵抗率が低く、リークが抑制されていることが分かる。一方、封孔処理を施していないアルマイト皮膜上にカーボンブラック含有シリコーン変性ウレタン樹脂層を形成したものでは、カーボンブラックがアルマイト皮膜の空孔に入り込み、そのため、体積抵抗率が著しく低下し、リークマージン値も低い。 As is clear from Table 2, the volume resistivity of the developing roller including the alumite film and the silicone-modified urethane resin layer is in the range of 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm or less, and the sealing treatment It can be seen that the silicone-modified urethane-coated alumite has a higher volume resistivity and a higher leak margin value than those in which the non-sealed treated alumite is coated with the silicone-modified urethane, thereby suppressing leakage. It can also be seen that the silicone-modified urethane-coated one layer and two layers have a lower volume resistivity even when the two layers have the same layer thickness and suppress leakage. On the other hand, in the case where the carbon black-containing silicone-modified urethane resin layer is formed on the alumite film that has not been sealed, the carbon black enters the pores of the alumite film, resulting in a significant decrease in volume resistivity and leakage margin. The value is also low.
(駆動時間に対する表面電位およびトナー量の変化)
実施例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)、体積抵抗率=1.0×1013Ωcm〕の現像ローラおよび比較例4(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層))の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、現像ローラはアースし、磁気ローラにVdc=200V、Vpp=2.0kV、周波数=4.5kHz、Duty=70%を印加し、駆動時間に対する現像ローラ上の表面電位の変化を調べた。表面電位は前記測定方法により測定した。対照として表面がアルマイト皮膜である現像ローラを使用した。結果を図5と図6のグラフに示す。
(Change in surface potential and toner amount with respect to driving time)
Example 4 [sealed anodized / silicone modified urethane (2 layers), volume resistivity = 1.0 × 10 13 Ωcm] developing roller and comparative example 4 (sealed anodized / silicone modified urethane (1 layer)) The developing roller is grounded, the developing roller is grounded, Vdc = 200 V, Vpp = 2.0 kV, frequency = 4.5 kHz, Duty = 70% is applied to the magnetic roller, and the developing roller with respect to the driving time is applied. The change of the upper surface potential was examined. The surface potential was measured by the above measuring method. As a control, a developing roller whose surface is an alumite film was used. The results are shown in the graphs of FIGS.
さらに、実施例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)、体積抵抗率=1.0×1013Ωcm〕の現像ローラおよび比較例4(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層))の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、駆動時間に対する現像ローラ上のトナー量変化を調べた。現像ローラ上のトナー量(mg/cm2)は、各駆動時間後に現像ローラ上に形成されたトナー層の単位面積当たりのトナー量をQMメータ(TREK社製、MODEL 210HS)で吸引し、算出した。対照として表面がアルマイト皮膜である現像ローラを使用した。結果を図7のグラフに示す。 Further, a developing roller of Example 4 [sealed anodized / silicone modified urethane (2 layers), volume resistivity = 1.0 × 10 13 Ωcm] and Comparative Example 4 (sealed anodized / silicone modified urethane (1 layer) With respect to the image forming apparatus incorporating the developing roller of ()), the change in the toner amount on the developing roller with respect to the driving time was examined. The toner amount (mg / cm 2 ) on the developing roller is calculated by sucking the toner amount per unit area of the toner layer formed on the developing roller after each driving time with a QM meter (TREK, MODEL 210HS). did. As a control, a developing roller whose surface is an alumite film was used. The results are shown in the graph of FIG.
図5および図6から明らかなように、実施例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、比較例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を1回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層))に比べて、表面電位の飽和時間が約15秒から約1秒に短縮されており(表面がアルマイト皮膜である現像ローラ(対照)とほぼ同等)、さらに飽和電位も約35V低減されている(表面がアルマイト皮膜の現像ローラと同等)。 As apparent from FIGS. 5 and 6, a developing roller (sealing) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black was formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Example 4 by two coating operations. In the case of pore-treated alumite / silicone-modified urethane (two layers)), a development in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black is formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Comparative Example 4 by a single coating operation. Compared to the roller (sealed anodized / silicone modified urethane (one layer)), the surface potential saturation time has been shortened from about 15 seconds to about 1 second (the developing roller (control) whose surface is an anodized film) The saturation potential is also reduced by about 35 V (the surface is equivalent to a developing roller having an alumite film).
また図7から明らかなように、実施例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、表面がアルマイト皮膜の現像ローラ(対照)と同じように、駆動の初期からトナー量が安定しているが、比較例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を1回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層))では、現像ローラの周回を重ねるにつれてトナー量が減少し、一周目から約1/3まで変化している。 Further, as apparent from FIG. 7, a developing roller (sealing treatment) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black was formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Example 4 by two coating operations. In the case of anodized / silicone-modified urethane (two layers), the amount of toner is stable from the beginning of driving as in the case of a developing roller (control) having an anodized coating, but the sealing treatment of Comparative Example 4 was performed. In a developing roller (sealing-treated alumite / silicone-modified urethane (one layer)) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black is formed on the alumite film by a single coating operation, as the circumference of the developing roller is repeated, The toner amount decreases and changes from the first round to about 1/3.
すなわち、シリコーン変性ウレタン樹脂層に帯電が蓄積されて、現像ローラと磁気ローラとの間の電界強度が低減され、トナー薄層のトナー量が減少する現象が本発明の実施例4では抑制されていることが分かる。 That is, the phenomenon that the charge is accumulated in the silicone-modified urethane resin layer, the electric field strength between the developing roller and the magnetic roller is reduced, and the toner amount of the toner thin layer is reduced is suppressed in the fourth embodiment of the present invention. I understand that.
また、上記の結果から、実施例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、比較例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を1回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層))に比べて、現像ローラ表面の電位が安定していることから、駆動初期における現像性がより安定していることがわかる。 Further, from the above results, a developing roller (sealing-treated alumite / sealed / uncoated) was formed by applying a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black on the alumite film subjected to the sealing treatment of Example 4 twice. For silicone-modified urethane (two layers), a developing roller (sealing) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black is formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Comparative Example 4 by a single coating operation. Compared with the treated alumite / silicone-modified urethane (one layer), the developing roller surface potential is more stable, indicating that the developability at the initial stage of driving is more stable.
なお、この実験結果はトナー薄層形成時のものであり、さらに印字等を続けると、表面がアルマイト皮膜の現像ローラ(対照)の場合はトナー量が減少するが、本発明の実施例4の現像ローラではトナー量が維持される。 This experimental result is obtained when the toner thin layer is formed. If the printing or the like is further continued, the amount of toner decreases when the surface is a developing roller (control) having an alumite film. The toner amount is maintained at the developing roller.
(感光体周速と現像性との関係)
実施例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)、体積抵抗率=1.0×1013Ωcm〕の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、感光体周速と現像性の関係を調べた。現像性は画像濃度で評価した。画像濃度は、グレタグマクベス社製の分光光度計SpectroEyeを用いて測定した。対照として表面がアルマイト皮膜である現像ローラを使用した。結果を表3および図8のグラフに示す。
(Relationship between photoreceptor peripheral speed and developability)
Regarding the image forming apparatus incorporating the developing roller of Example 4 [sealed alumite / silicone-modified urethane (two layers), volume resistivity = 1.0 × 10 13 Ωcm], the relationship between the peripheral speed of the photoreceptor and the developability I investigated. The developability was evaluated by the image density. The image density was measured using a spectrophotometer SpectroEye manufactured by Gretag Macbeth. As a control, a developing roller whose surface is an alumite film was used. The results are shown in Table 3 and the graph of FIG.
表3および図8から明らかなように、表面がアルマイト皮膜の現像ローラ(対照)では、感光体周速が340mm/秒を超えると、画像濃度が低下したが、封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した実施例4の現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、感光体周速が340mm/秒を超えても、画像濃度が低下しないことが分かる。 As is apparent from Table 3 and FIG. 8, in the developing roller (control) having an alumite film on the surface, when the peripheral speed of the photoreceptor exceeded 340 mm / sec, the image density decreased, but the anodized film on which sealing treatment was performed. In the developing roller of Example 4 (sealing-treated alumite / silicone-modified urethane (two layers)) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black was formed by two coating operations, the peripheral speed of the photoreceptor was It can be seen that the image density does not decrease even if it exceeds 340 mm / sec.
(現像ローラに印加される、現像ローラから感光体へトナーが移動する方向の電界と現像性との関係)
実施例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)、体積抵抗率=1.0×1013Ωcm〕の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、現像ローラに印加される、現像ローラから感光体へトナーが移動する方向の電界と現像性との関係を調べた。現像性は画像濃度で評価した。前記画像形成装置において、印加バイアスはWAVE FACTORY WF−1946A(NF社製)で印加バイアスの波形を形成し、AC/DC AMPLIFIER NVA4321(NF社製)で、1000倍に増幅して印加する構成とした。この波形を可変させることで電界を変化させた。結果を表4および図9に示す。なお、評価は、画像濃度が1.400以上を◎、1.300〜1.399を○とした。
(Relationship between electric field applied to developing roller and direction of toner moving from developing roller to photoreceptor) and developability
Example 4 [Developing Roll Applied to Developing Roller for Image Forming Apparatus Incorporating Developing Roll of Sealed Anodized / Silicone Modified Urethane (2 Layers, Volume Resistivity = 1.0 × 10 13 Ωcm]] The relationship between the electric field in the direction in which the toner moves from the toner to the photoreceptor and the developability was examined. The developability was evaluated by the image density. In the image forming apparatus, a waveform of an applied bias is formed by a WAVE FACTORY WF-1946A (manufactured by NF), and is applied after being amplified 1000 times by an AC / DC AMPLIFIER NVA4321 (manufactured by NF). did. The electric field was changed by varying this waveform. The results are shown in Table 4 and FIG. In the evaluation, the image density of 1.400 or more was evaluated as “◎”, and 1.300 to 1.399 was evaluated as “◯”.
表4および図9から明らかなように、実施例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、現像ローラに印加される、現像ローラから感光体へトナーが移動する方向の電界が6×106V/m以上になるように印加されると、より高い画像濃度が得られる。 As apparent from Table 4 and FIG. 9, a developing roller (sealing) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black was formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Example 4 by two coating operations. In the case of hole-treated alumite / silicone-modified urethane (two layers), the electric field is applied to the developing roller so that the electric field in the direction in which the toner moves from the developing roller to the photoreceptor is 6 × 10 6 V / m or more. Higher image density can be obtained.
(現像ローラに印加される交流バイアスのデューティ比と現像性との関係)
実施例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層)、体積抵抗率=1.00×1013Ωcm〕の現像ローラおよび比較例4〔封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(1層)、体積抵抗率=5.0×1014Ωcm)〕の現像ローラを組み込んだ前記画像形成装置について、現像ローラに印加される交流バイアスのデューティ比と現像性との関係を調べた。現像ローラ上のトナー層厚を一定にして、現像ローラからの現像性を画像濃度で評価した。図2に示すように、磁気ローラに印加する直流電源および交流電源が現像ローラの直流電源および交流電源に重畳する構成において、磁気ローラに印加する直流電圧および交流電圧は固定とし、現像ローラに印加する交流電圧のデューティ比を変化させた。1分間磁気ローラに印加し、その後現像ローラにも印加して、トナー像(ベタ)を形成させ、画像濃度を測定した。結果を表5および表6に示す。なお、評価は、前記表4における評価と同じ基準で行った。
(Relationship between duty ratio of AC bias applied to developing roller and developability)
Example 4 [Sealing Anodized / silicone-modified urethane (2 layers), volume resistivity = 1.00 × 10 13 Ωcm] of the developing roller and Comparative Example 4 [Sealing Anodized / silicone-modified urethane (one layer), The relationship between the duty ratio of the AC bias applied to the developing roller and the developability of the image forming apparatus incorporating the developing roller having a volume resistivity = 5.0 × 10 14 Ωcm) was examined. With the toner layer thickness on the developing roller kept constant, the developability from the developing roller was evaluated by the image density. As shown in FIG. 2, in a configuration in which the DC power and AC power applied to the magnetic roller are superimposed on the DC power and AC power of the developing roller, the DC voltage and AC voltage applied to the magnetic roller are fixed and applied to the developing roller. The duty ratio of the AC voltage to be changed was changed. The toner image was applied to the magnetic roller for 1 minute and then applied to the developing roller to form a toner image (solid), and the image density was measured. The results are shown in Tables 5 and 6. The evaluation was performed based on the same criteria as the evaluation in Table 4.
表5および表6から明らかなように、実施例4の封孔処理を施したアルマイト皮膜の上にカーボンブラックを含有するシリコーン変性ウレタン樹脂層を2回の塗工操作で形成した現像ローラ(封孔処理アルマイト/シリコーン変性ウレタン(2層))では、印加する交流バイアスのデューティ比を40〜90%の範囲にすることによって、画像濃度がより高くなるが、比較例4の現像ローラにおいては、画像濃度がそれほど高くならない。 As is clear from Tables 5 and 6, a developing roller (sealing) in which a silicone-modified urethane resin layer containing carbon black was formed on the alumite film subjected to the sealing treatment of Example 4 by two coating operations. In the hole-treated alumite / silicone-modified urethane (two layers)), the image density becomes higher by setting the duty ratio of the applied AC bias to be in the range of 40 to 90%. However, in the developing roller of Comparative Example 4, The image density is not so high.
1 二成分現像剤担持体(磁気ローラ)
2 現像ローラ(トナー担持体)
3 静電潜像担持体(感光体)
4 キャリア
5 トナー
6 磁気ブラシ
7 規制ブレード
8 帯電手段
9 トナー薄層
11a 交流電源
11b 直流電源
12a 交流電源
12b 直流電源
16 露光手段
22 一次転写手段
24 クリーニング手段
25 二次転写手段
26 定着手段
30 アルミニウム基材
31 アルマイト皮膜
32 封孔処理された孔
33 シリコーン変性ウレタン樹脂層
34 第1シリコーン変性ウレタン樹脂層
35 第1導電剤
36 第2シリコーン変性ウレタン樹脂層
37 第2導電剤
1 Two-component developer carrier (magnetic roller)
2 Developing roller (toner carrier)
3 Electrostatic latent image carrier (photoreceptor)
4
Claims (4)
前記トナー担持体はアルミニウム基材を含み、前記アルミニウム基材の表面がアルマイト処理され、かつ封孔処理され、さらに導電剤を含むシリコーン変性ウレタン樹脂層で被覆されており、前記アルマイト皮膜と前記シリコーン変性ウレタン樹脂層を含む前記トナー担持体の体積抵抗率が1.0×1012Ωcm以上かつ1.5×1014Ωcm以下であることを特徴とする画像形成装置。 A two-component developer containing at least a carrier and a toner is held on a two-component developer carrier, and the toner is transferred from the two-component developer carrier to form a thin toner layer on the toner carrier. In an image forming apparatus having a developing device for developing an electrostatic latent image by causing toner on the toner carrier to fly to the electrostatic latent image carrier,
The toner carrier includes an aluminum base, the surface of the aluminum base is anodized and sealed, and is further coated with a silicone-modified urethane resin layer containing a conductive agent. The anodized film and the silicone An image forming apparatus, wherein the toner carrier including a modified urethane resin layer has a volume resistivity of 1.0 × 10 12 Ωcm or more and 1.5 × 10 14 Ωcm or less.
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