(57)【要約】【課題】一成分現像方式で、トナーに与えるストレスを抑制しつつ安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制し、経時でも高品位の画像を得る。【解決手段】現像領域までトナーを搬送するトナー担持スリーブ３に対してトナーを押付けることなく供給し、かつ、現像領域よりも上流でトナー担持スリーブ上のトナー層表面に対して間隙を持って配置されるトナー帯電部材としてのチャージャ８を放電させてトナーを帯電する。【選択図】図１
2010061082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内に収容されたトナーを担持して潜像担持体との対向部である現像領域まで搬送するトナー担持体と、該トナー担持体のトナー搬送方向に関して該現像領域よりも上流で該トナー担持体上のトナーを帯電するトナー帯電部材とを備えた現像装置において、
上記トナー担持体の一部に上記装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させ、且つ、上記トナー帯電部材を該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、装置内に収容されるトナーを流動化するトナー流動化手段を備え、該トナー流動化手段により流動化したトナーを上記トナー担持体に担持させることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なチャージャであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１または２の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なローラであることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記現像領域で上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に配置される第二のトナー担持体と、該トナー担持体から上記トナー帯電部材により帯電したトナーを該第二のトナー担持体に転移させる転移電界を形成する転移電界形成手段と、該第二のトナー担持体と該潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置内に配置される攪拌部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置筺体に当接する振動部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの現像装置において、上記トナー担持体が複数の円筒部材で張架される可撓性を有する無端状のベルトであり、該複数の円筒部材のうち、上記トナーと接触する位置の該トナー担持体を張架する円筒部材が表面に凹凸を有することを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として、装置内に収容されたトナーを担持して上記潜像担持体との対向部である現像領域まで搬送するトナー担持体を備え、該トナー担持体の一部に該装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させ、該トナー担持体のトナー搬送方向に関して該現像領域よりも上流で該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置されたトナー帯電部材により該トナー担持体上のトナー層を帯電する現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置およびこれに採用される現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の現像手段として、一成分現像装置が広く用いられている。一成分現像装置の代表的な構成としては、トナー担持体にトナーを供給する供給部材として可撓性を有するスポンジローラを用い、スポンジローラによりトナーをトナー担持体に押付けることにより、トナーを摩擦帯電させつつトナー担持体上にトナーを供給する（図８参照）。また、トナー担持体上に担持するトナー量を規制する規制部材を設け、規制部材によりトナーをトナー担持体に押付けることにより、トナーを摩擦帯電させつつトナー層を均一な薄層とする（図９参照）。このようにして、帯電され、薄層化されたトナーはトナー担持体の表面移動により潜像担持体と対向部まで搬送され現像が行われる。
【０００３】
この一成分現像装置では、供給部材によるトナー供給時と、規制部材による規制時に、トナーをトナー担持体に押付けることによりトナーに強いストレスが与えられ、経時でトナー劣化を引き起こす。具体的には、トナーは樹脂を母体（バインダ）として周りに流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤を付着させているが、ストレスにより添加剤が母体（バインダ）内部へ埋没してしまい流動性が低下する。流動性の低下により、トナーはトナー担持体や規制部材へ付着しやすい状況となる。また、トナー担持体や規制部材には供給部や規制部で発生する摩擦熱が加わることにより、付着したトナーが溶解して剥がれなくなる、所謂、トナー担持体フィルミングや、規制部材へのトナー固着と言われる状態が発生する。このような状況では、経時でトナーの摩擦帯電が阻害され、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に、現像効率が低下し、画像品質が低下する。
【０００４】
特に、近年、環境問題から画像形成装置の消費エネルギーを低減させることが望まれており、消費エネルギーのおおきなトナー定着時エネルギーを低減するようトナーの溶解温度を低下させる傾向がある。さらに、定着時の離型性を良くするためにトナーにワックス材料を混合・添加するものが多くなっている。これらのトナーの特性変化も、上記問題を発生させやすい一因となっている。
【０００５】
そこで、トナーに与えるストレスを抑制するものが提案されている。例えば、特許文献１には、トナー供給部で供給部材をトナー担持体に対して非接触で配置し、予め帯電したトナーを、電位差を設けて供給部材からトナー担持体に静電的に供給し、規制部材により摩擦帯電をおこないトナーの帯電量をさらに安定させつつトナーを均一な薄層とするものが記載されている。
【０００６】
また、摩擦帯電以外の方法でトナーを帯電させるものも提案されている。例えば、特許文献２は、導電性トナーを用い、電荷付与部材として導電性塗料が塗布されたトナー容器の内壁に、電圧を印加することによってトナー容器内に収容される導電性トナーに電荷を付与して帯電させた後、トナーを接地したトナー担持体に飛翔させて供給するものが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−０８４５６５号公報
【特許文献２】特開平９−３００６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の現像装置では、供給部でのストレスは抑制できるが、規制部でのストレスを抑制することはできず、ストレス低減効果としては十分とは言えない。また、特許文献２の電荷付与部材によりトナーに電荷を付与して帯電させる装置では、ストレスを抑制する効果は大きいが、容器内に収容される塊状のトナーに電荷を付与して帯電させているため、従来の摩擦帯電に比べて十分で安定したトナーの帯電量が得ることは難しい。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、一成分現像方式で、トナーに与えるストレスを抑制しつつ安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制し、経時でも高品位の画像を得ることができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、装置内に収容されたトナーを担持して潜像担持体との対向部である現像領域まで搬送するトナー担持体と、該トナー担持体のトナー搬送方向に関して該現像領域よりも上流で該トナー担持体上のトナーを帯電するトナー帯電部材とを備えた現像装置において、上記トナー担持体の一部に上記装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させ、且つ、上記トナー帯電部材を該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、装置内に収容されるトナーを流動化するトナー流動化手段を備え、該トナー流動化手段により流動化したトナーを上記トナー担持体に担持させることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なチャージャであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記トナー帯電部材は放電可能なローラであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記現像領域で上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４の何れかの現像装置において、上記トナー担持体と上記潜像担持体との間に配置される第二のトナー担持体と、該トナー担持体から上記トナー帯電部材により帯電したトナーを該第二のトナー担持体に転移させる転移電界を形成する転移電界形成手段と、該第二のトナー担持体と該潜像担持体との間に現像電界を形成する現像電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置内に配置される攪拌部材であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項２、３、４、５または６の何れかの現像装置において、上記トナー流動化手段はトナーを収容する装置筺体に当接する振動部材であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の何れかの現像装置において、上記トナー担持体が複数の円筒部材で張架される可撓性を有する無端状のベルトであり、該複数の円筒部材のうち、上記トナーと接触する位置の該トナー担持体を張架する円筒部材が表面に凹凸を有することを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、装置内に収容されたトナーを担持して上記潜像担持体との対向部である現像領域まで搬送するトナー担持体を備え、該トナー担持体の一部に該装置内に収容されたトナーを押付けることなく接触させることにより該トナー担持体に該トナーを担持させ、該トナー担持体のトナー搬送方向に関して該現像領域よりも上流で該トナー担持体上のトナー層表面に対して間隙を持って配置されたトナー帯電部材により該トナー担持体上のトナー層を帯電する現像装置を採用することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明においては、装置内に収容されたトナーをトナー担持体に押付けることなく接触させる。トナーはトナー担持体に押付けられることがないため、摩擦帯電が行われずほぼ未帯電の状態である。ほぼ未帯電状態であるトナーには、トナー担持体による静電的拘束力が生じないため、トナー担持体表面付着力と、トナー担持体表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持体に担持される。この際トナー担持体が担持できるトナー量は、トナーとトナー担持体との間の静電的拘束力がない分、帯電したトナーを担持するものに比べ少なくなり、トナーはトナー担持体上で薄層状態となる。そして、トナー担持体上のほぼ未帯電状態のトナー層表面に非接触で配置されるトナー帯電部材よりストレスなくトナーを帯電させる。ここで、トナー担持体上のトナー層は薄層であるので、トナー層が厚層の場合や、トナーが塊状である場合に比べて均一な帯電を行うことができる。すなわち、従来の現像装置では、供給部で帯電したトナーをトナー担持体に厚層状態で担持させ、規制部で規制部材を押付けてトナー担持量を規制して薄層化して現像領域に搬送する。これに対し、本発明では、摩擦帯電することなくほぼ未帯電状態のトナーを薄層状態で担持させ、薄層状態のトナー層を非接触のトナー帯電部材よりストレスを与えることなく帯電させて現像領域に搬送する。このように、ストレスを抑制しつつ、摩擦帯電以外の方法で安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明によれば、一成分現像方式で、トナーに与えるストレスを抑制しつつ安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制し、経時でも高品位の画像を得ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。本発明に係る画像形成装置では、接触または非接触現像の一成分現像装置を用いる。例えば，アルミスリーブを用いた接触現像装置、導電性ゴムベルトを用いた接触現像装置、また、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像装置等である。
【００１３】
＜第一の実施形態＞
第一の本実施形態に係る一成分現像装置は、摩擦帯電によるストレスをかけずに、トナー帯電部材の放電によりトナーを帯電させるものである。図１は、本実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。この現像装置２では、潜像担持体である感光体１に対向するよう、トナー担持体として回転可能なトナー担持スリーブ３が配置されている。現像装置２の下方は、トナー１２を収容するホッパ部４を形成しており、トナー担持スリーブ３の下方がホッパ部４内のトナーに接触するよう配置されている。なお、ホッパ部４には、トナーが１００〜１５０［ｇ］存在している。
【００１４】
ホッパ部４には、収容されるトナー担持スリーブ３近傍のトナー１２を攪拌するよう回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ５が配置されている。この攪拌により、トナー担持スリーブ３近傍のトナー１２は当初凝集状態にあっても解された状態になり、トナー間距離が広がる。これにより、トナー担持スリーブ３近傍のトナー１２の流動性が高く動き易い流動化状態となる。なお、アジテータ５はトナーを攪拌して流動化させるものであり、トナーをトナー担持スリーブ３に押付けるまで近接配置されるものではない。
【００１５】
トナー担持スリーブ３は、流動化されたホッパ部４内のトナーに接触し、トナー供給領域を形成する。このトナー供給領域では、ホッパ部４内のトナーはトナー担持スリーブ３に押付けられることが無いため、摩擦帯電は発生せずほぼ未帯電の状態である。ほぼ未帯電状態であるトナーは、トナー担持スリーブ３による静電的拘束力が生じないため、トナー担持スリーブ表面付着力と、トナー担持スリーブ３表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持スリーブ３に担持される。言い換えれば、従来の現像装置は、トナー供給部材によりトナーをトナー担持スリーブ３に押付けてトナーを摩擦帯電させつつ供給するものや、帯電したトナーを静電的に供給するものであった。このような従来の現像装置では、帯電トナーがトナー担持スリーブ３に静電的拘束力を含めた力で担持されるため、担持量が増加し層厚が厚い状態となる。これに対し、本実施形態の現像装置２では、ほぼ未帯電状態のトナーをトナー担持スリーブ３からの静電的拘束力を含まないの力で担持しているので、従来の現像装置に比べトナー層は薄層となる。
【００１６】
さらに、トナーを流動化状態としているため、トナー担持スリーブ３との接触確率が増加する。また、トナーの対トナー担持体付着力＞トナー間付着力の関係になるため、トナー担持スリーブ３がホッパ部４に収容されるトナー表面から浮上したところでトナーが落下することにより、トナー層は厚層とはならず、具体的には１〜３層の薄層となる。
【００１７】
また、トナー担持スリーブ３の回転方向に関して、上記トナー供給領域よりも下流で現像領域より上流には、トナー層表面と間隙を有するトナー帯電部材としてのチャージャ８が配置されている。トナー担持スリーブ３の回転に伴いチャージャ８との対向部まで搬送された薄層のトナー層は、チャージャ８の放電により電荷を受けて帯電する。チャージャ８としては、スコロトロンが好ましく、ワイヤとグリッドとにＤＣ電圧が印加される。本実施形態では、ワイヤに−６［ｋＶ］、グリッドに−５０［Ｖ］を印加した。ここで、トナー担持スリーブ３は低抵抗材料で形成されているのでトナーに降り注がない電荷はトナー担持スリーブ３に流れる。本条件では、チャージャ８通過後のトナー薄層は付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で、帯電量が平均で−９［μＣ／ｇ］程度となった。図２に、チャージャ８通過前の帯電量分布と、通過後の帯電量分布を示す。帯電量分布は、（株）ホソカワミクロン製  Ｅ−Ｓｐａｒｔ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用し、それぞれトナー３０００個をサンプリングして得られたデータである。なお、チャージャ８通過前でも帯電したものは含まれるが、これはトナー担持スリーブ３への供給時に積極的にトナーを押付けて摩擦帯電したものではなく、トナー担持体スリーブ３から回収されたものや、アジテータ５との接触により微小ではあるが帯電したもの等が含まれることによるものと考えられる。いずれにしても、チャージャ８により電荷を付与されることで、ストレスをかけることなくトナー担持スリーブ３上の所望の帯電量まで帯電させることができる。
【００１８】
チャージャ８により帯電したトナーは、トナー担持スリーブ３の回転により、現像領域へ搬送される。感光体１上には、公知の帯電、露光工程（不図示）により、ネガポジプロセスに対応する静電潜像が形成されている。現像領域では、トナー担持スリーブ３と感光体１との間に現像電界が形成されており、トナー担持スリーブ３上のトナーが感光体１上の静電潜像の画像部に移動する。
【００１９】
感光体１上に現像されたトナー像は、その後、転写、定着工程を経て画像が形成される。なお、現像領域の下流部には、トナー担持スリーブ３上のトナーを回収する回収バイアスが印加され、トナー担持スリーブ３と同速、同方向に回転する回収部材としての回収ローラ６が当接している。現像されなかったトナーは、回収ローラ６により回収されて適宜ホッパ部４へ戻される。
【００２０】
図３に、本実施形態の現像装置２と従来の摩擦帯電によりトナーを帯電させる現像装置（図７参照）の、経時におけるトナーの添加剤埋没ランクを比較した実験結果を示す。本実施形態の現像装置２では、１００［ｋ枚（千枚）］を越えても添加剤埋没ランクは４．７を維持しているのに対して、従来の現像装置では２０［ｋ枚］でランク３になり、５０［ｋ枚］ではランク１となった。これより、トナー担持スリーブ３へのトナーの供給及びトナーの電荷付与を、従来の摩擦帯電を利用せずに非接触型のトナー帯電部材により電荷付与を行うことで、機械的なストレスを抑制でき、経時でも劣化することなく、画像品質を維持することができる。
【００２１】
次に、図１の現像装置２に採用されるトナー担持スリーブ３について説明する。図１では、感光体１としてアルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体１を用いているので、トナー担持スリーブ３は、弾性を有するゴム材料を用いる。硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。
【００２２】
また、トナー担持スリーブ３は、ゴム材料からなるベース層に表面コート層を施したものである。ベース層のゴム材料としては、シリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。また、トナー担持スリーブ３の硬度を更に下げるために、ゴム、金属薄板を使用した無端状ベルト等も使用可能である。
【００２３】
表面コート層の材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、表面コート層の材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一にトナー担持体にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。
【００２４】
電気抵抗は、表面コート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８［Ω・ｃｍ］に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５［Ω・ｃｍ］なので、表面層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００２５】
トナー担持スリーブ３の直径は１０〜３０［ｍｍ］が好適である。本実施形態では直径１６［ｍｍ］のものを用いた。また、トナー担持スリーブ３の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４［μｍ］とした。この表面粗さＲｚの範囲は、トナー１０の体積平均粒径に対して１３〜８０％となり、トナー担持スリーブ３の表面に埋没することなくトナー１２が搬送される範囲である。
【００２６】
また、本実施形態で用いるトナーは、高画質画像を実現するために、体積平均粒径が４〜８［μｍ］であることが有利である。本トナーの重量平均粒径は４〜８［μｍ］であり、さらに好ましくは５〜７［μｍ］である。重量平均粒径４［μｍ］未満では長期間の使用でのトナー飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすく、人体への影響も懸念される。また重量平均粒径が８［μｍ］を超える場合では１００［μｍ］以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く画像品位が劣る傾向となる。
【００２７】
トナーの詳細を以下に示す。樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−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−クロロ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−ビニルエ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、ポリ酢酸ビニル等がある。
【００２８】
ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【００２９】
また、顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは１種または２種以上を使用することができる。特にカラートナーにおいては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本実施形態では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
【００３０】
また、本発明におけるトナーには定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０℃であることが好ましい。この範囲より低い場合には、トナーの保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。
【００３１】
離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。樹脂は、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎることなく低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴う保存性の低下はない。また、低分子量化に伴う高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、トナーの低温定着性の向上に非常に有効である。
【００３２】
なお、トナー粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。
【００３３】
また、前述したように本実施形態のトナーは流動性向上剤として無機微粉体をトナー表面に付着または固着させる。この無機微粉体の平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］が適している。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。本発明の無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
【００３４】
無機微粉体はトナーに対して０．１〜３重量％使用されるのが好ましい。０．１重量％未満では、トナー凝集を改善する効果が乏しくなり、３重量％を超える場合は、細線間のトナー飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］の小さい粒径のものが最適である。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、トナー形状の問題が生じる。
【００３５】
また、本実施形態のトナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。また、本評価法は混練り工程や粉砕工程を用いないで作製するスプレードライ法などで作製したトナー、カプセルトナーにも使用できる。
【００３６】
＜第二の実施形態＞
図４は、第二の実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。図４に基づき、第一の実施形態と異なる構成、動作を説明する。
【００３７】
図４の現像装置２は、トナー担持体は可撓性を有する無端移動するトナー担持ベルト１１で構成され、二つのローラ１２，１３に張架されて、図４中反時計方向に表面移動する。トナー担持ベルト１１を張架する下方のローラ１２近傍のトナー担持ベルト１１はトナーを収容するホッパ部４内のトナーに接触するように配置されている。ホッパ部４には、収容されるトナー担持ベルト１１近傍のトナー７を攪拌するよう回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ５が配置されている。この攪拌により、トナー担持ベルト１１近傍のトナー７は当初凝集状態にあっても解された状態になり、トナー間距離が広がる。これにより、トナー担持ベルト１１近傍のトナー７の流動性が高く動き易い流動化状態となる。なお、アジテータ５はトナーを攪拌して流動化させるものであり、トナーをトナー担持ベルト１１に押付けるまで近接配置されるものではない。
【００３８】
また、トナー担持ベルト１１は、ローラ１２に張架される部分でホッパ部４内のトナーに接触して、トナー供給領域を形成する。トナー供給領域では、ホッパ部４内のトナーはトナー担持ベルト１１に押付けられることが無いため、摩擦帯電は発生せずほぼ未帯電の状態であるが、接触によりトナーは非静電的付着力によってトナー担持ベルト１１表面に付着する。ほぼ未帯電状態であるトナーは、トナー担持ベルト１１による静電的拘束力が生じないため、トナー担持ベルト１１表面付着力と、トナー担持ベルト１１表面に付着したトナーと他のトナーとのファンデルワールス力とにより、トナー担持ベルト１１に薄層状態で担持される。
【００３９】
また、トナー担持ベルト１１を張架する下方のローラ１２表面には、図５に示すように、突起１２ａを設けている。ローラ１２の表面突起１２ａの裏打ちによりトナー担持ベルト１１は突起１２ａにならい伸ばされて表面積が大きくなった状態でホッパ部４内のトナーと接触して、上述のようにして表面にトナーを担持する。そして、トナー担持体ベルト１１の表面移動により、ローラ１２による張架部を離れると、表面積が元に戻った状態となり、実質的に付着量が増加する。これにより、トナー担持ベルト１１への供給量を多めに制御することが可能となる。突起１２ａは、例えば、直径２〜３［ｍｍ］、高さ０．５〜１．５［ｍｍ］程度とする。これは一例であって突起１２ａの直径及び高さは適宜決めることができる。
【００４０】
トナー担持ベルト１１としては、上述のように可撓性を有するもので、ゴム材料の表層に樹脂がコーティングされているものが用いられる。ゴムはＪＩＳ  Ａで２０°〜３０°相当のシリコン、ブタジエン等のゴム材料が最適である。本実施例では厚みが１．５［ｍｍ］、ＪＩＳ  Ａで２５°のシリコンゴムを使用している。表層にはシリコン系樹脂を厚み２０［μｍ］でコーティングした。
【００４１】
また、トナー担持ベルト１１の表面移動方向に関して、上記トナー供給領域よりも下流で現像領域より上流には、トナー層表面と間隙を有するトナー帯電部材としての帯電ローラ１４が配置されている。トナー担持ベルト１１の表面移動に伴い帯電ローラ１４との対向部まで搬送された薄層のトナー層は、帯電ローラ１３の放電により電荷を受けて帯電する。帯電ローラ１４は、金属の軸に、導電性金属、樹脂もしくはゴム材料の導電層を設けたものであり、図示しない駆動モータにより、トナー担持ベルト１１との対向部において、トナー担持ベルト１１表面移動方向と同方向に回転駆動される。本実施形態では、帯電ローラ１４の直径は１５［ｍｍ」であり、導電層の厚みは３.５［ｍｍ］である。また、トナー担持ベルト１１との間隙を５０〜１００[μｍ］とした。軸には図示しない高圧電源（最大ピークツーピーク電圧ＶＰ−Ｐが約８［ｋＶ］程度まで出力可能）が接続されている。ＤＣで−５[ｋＶ］印加して放電し、トナーを帯電させた。また，帯電ローラ１３表面にはトナー掻き取り部材１５が配設され、帯電ローラ１４にトナー等が付着してもすぐに除去できるようにして常にフレッシュな面でトナー担持ベルト１０上のトナーを帯電させるようにしている。
【００４２】
＜第三の実施形態＞
図６は、第三の実施形態に係る一成分現像装置の概略構成図である。第三の実施形態に係る現像装置は、第一の実施形態の現像装置において、ホッパ部４内のトナー７の流動化手段としてアジテータ５を用いず、振動部材１０を用いたものである。図６に基づき、第一の実施形態と異なる構成、動作を説明する。
【００４３】
図６の現像装置では、ホッパ部４の外壁に当接する振動部材１０を設け、この振動部材１０によりトナー７に振動を与えて流動化した後、トナー担持スリーブ３に担持させる。振動部材１０が与える振動の振幅は最大数ｍｍであり、周波数は１００〜５００［Ｈｚ］が有効であるが、ホッパ部４及びトナー粒子群の特性に応じて調整可能なものが良い。振動部材１０としては、電圧を印加できるピエゾ素子や、モータの駆動軸に偏芯した錘を付けたものが回転して振動を発生するものを用いることができる。
【００４４】
図６では、モータの駆動軸に偏芯した錘を付けたものを用いている。具体的には、ホッパ部４外壁に取り付けられた振動部材１０が、周波数２００［Ｈｚ］で振動して、この影響でホッパ部４及び内部のトナーが振動する。トナー粒子群が振動することで、凝集状態にあったトナー粒子群がほぐれて各トナー間の距離が徐々に大きくなり、遂には流動化する。流動化したトナー粒子群は第一の実施形態と同様にトナー担持スリーブ３に接触することにより薄層状態で担持され、現像領域に搬送される。途中に、チャージャ８通過時にチャージャ８より電荷受けてトナーに電荷が付与される。
【００４５】
さらに、本実施形態では、トナー担持スリーブ３と感光体１との間に第二のトナー担持体としての第二のトナー担持スリーブ９を設けている。そして、電源１６によりトナー担持スリーブ３から第二のトナー担持スリーブ９へトナーを転移させるような転移電界を形成する。これように静電的にトナーを転移させることにより、トナー担持体３上の十分帯電したトナーのみを第二のトナー担持スリーブ９に転移させることができる。よって、第二のトナー担持スリーブ９に担持されるトナー層は比較的シャープな分布を持って現像領域に搬送される。そして、第二のトナー担持スリーブ９と感光体１との間に形成される現像電界により、感光体１上に形成された静電潜像を現像する。その後転写、定着工程を経て画像が形成される。 
【００４６】
以上、第一、第二、及び、第三の実施形態においては、トナー担持体と潜像担持体とを接触させて現像する接触現像方式を用いて説明したが、トナー担持体と潜像担持体とが非接触で現像する非接触現像方式であってもよい。本実施形態では、本発明を実施するための最良の形態について説明した。しかし、このように、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすとは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、上記の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００４７】
以上、第一、第二、及び、第三の実施形態においては、ホッパ部４内に収容されたトナーをトナー担持体３，１１に押付けることなく接触させる。トナーはトナー担持体３，１１に押付けられることがないため、摩擦帯電が行われずほぼ未帯電の薄層状態で担持される。そして、トナー担持体３，１１上のほぼ未帯電状態のトナー層表面に非接触で配置されるトナー帯電部材８、１４よりストレスなくトナーを帯電させる。ここで、トナー担持体３，１１上のトナー層は薄層であるので、トナー層が厚層の場合や、トナーが塊状である場合に比べて均一な帯電を行うことができる。このように、ストレスを抑制しつつ、摩擦帯電以外の方法で安定してトナーを帯電させることにより、経時のトナー劣化を抑制することができる。
また、流動化手段５、１０によりトナーを流動化状態としてトナー担持スリーブ３に供給することにより、トナー担持スリーブ３表面との接触確率が増加する。また、トナーの対トナー担持体付着力＞トナー間付着力の関係になるため、トナー層は厚層とはならず、さらに薄層を形成しやすくなる。
また、第一、及び、第三の実施形態では、トナー帯電部材としてチャージャ８を用いることにより、トナー担持体上のトナー層との最近接領域を広く放電量が安定するので、トナー層の均一な帯電が行える。
また、第二の実施形態では、トナー帯電部材として帯電ローラ１４を用いることにより、トナー担持体上のトナー層との最近接距離を狭くすることができ、放電量を必要最小限に設定することができる。よって、消費電力を低減することができる。
また、第一、及び、第二の実施形態では、現像領域でトナー担持体と感光体１との間に現像電界を形成することにより、ストレスのないトナーで良好な現像が行える。
また、第三の実施形態では、トナー担持スリーブ３と感光体１との間に第二のトナー担持体としての第二のトナー担持スリーブ９を設け、トナー担持スリーブ３から第二のトナー担持スリーブ９へトナーを転移させるような転移電界を形成する。これように静電的にトナーを転移させることにより、トナー担持体３上の十分帯電したトナーのみを第二のトナー担持スリーブ９に転移させることができる。よって、第二のトナー担持スリーブ９に担持されるトナー層は比較的シャープな分布を持って現像領域に搬送され、さらに良好な現像が行われる。
また、第一、及び、第二の実施形態では、トナー流動化手段としてホッパ部４内のアジテータ５も用いることにより、簡易な手段でトナーを流動化でき、トナー担持体にトナーをより均一な薄層状態で供給できる。
また、第三の実施形態では、トナー流動化手段として振動部材１０を用いることにより、ホッパ部４内のトナーを流動化でき、トナー担持体にトナーをより均一な薄層状態で供給できる。
また、第二の実施形態では、トナー担持体は可撓性を有する無端移動するトナー担持ベルト１１を張架するトナー供給領域のローラ１２表面に、突起１２ａを設ける。このローラ１２の表面突起１２ａの裏打ちによりトナー担持ベルト１１は伸ばされて表面積が大きくなった状態トナーを担持する。そして、トナー担持体ベルト１１の表面移動により、表面積が元に戻った状態となり、実質的に付着量が増加する。これにより、トナー担持ベルト１１への供給量を多めに制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第一の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】トナー帯電部材通過前後のトナー帯電量分布の比較グラフ。
【図３】経時のトナーの添加剤埋没ランクを示すグラフ。
【図４】第二の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図５】第二の実施形態におけるトナー供給領域の拡大図。
【図６】第三の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図７】従来の一成分現像装置の概略構成図。
【図８】従来の一成分現像装置におけるトナー供給部の説明図。
【図９】従来の一成分現像装置におけるトナー規制部の説明図。
【符号の説明】
【００４９】
１      感光体
２      現像装置
３      トナー担持スリーブ
４      ホッパ部
５      アジテータ
６      回収ローラ
７      トナー
８      トナー帯電部材（チャージャ）
９      第二のトナー担持スリーブ  
１０    振動部材
１１    トナー担持ベルト
１２、１３    張架ローラ
１４    トナー帯電部材（帯電ローラ）
１５    掻き取り部材
１６    電源
４０    トナー担持体
４１    供給ローラ
４２    規制ブレード
【図１】
2010061082.tif 000003
【図２】
2010061082.tif 000004
【図３】
2010061082.tif 000005
【図４】
2010061082.tif 000006
【図５】
2010061082.tif 000007
【図６】
2010061082.tif 000008
【図７】
2010061082.tif 000009
【図８】
2010061082.tif 000010
【図９】
2010061082.tif 000011