(57)【要約】【課題】がぶりを抑制することができる現像装置を提供する。【解決手段】現像装置は、ローラ本体と、ローラ本体の外周面に植設される繊維部材とを有するブラシローラと、表面に外添剤Ｐが付着したトナーＴと、を備えている。そして、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、１３０％以上である。そして、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、２１０％未満であることが望ましい。これによれば、フィルミングも抑制することができる。【選択図】図２
2015069135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ本体と、前記ローラ本体の外周面に植設される繊維部材とを有するブラシローラと、
表面に外添剤が付着したトナーと、を備え、
前記トナーに対する前記外添剤の被覆率は、１３０％以上であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記トナーに対する前記外添剤の被覆率は、２１０％未満であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記トナーは、球形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記外添剤は、粒径が３０ｎｍ以上の粒子を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記外添剤は、粒径が３０ｎｍ未満の粒子をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記外添剤は、無機粒子の表面が疎水化処理されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記トナーは、正帯電性のトナーであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記繊維は、吸水率が１％以下であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを担持可能なブラシローラを備える現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に備えられる現像装置に、トナーを担持可能なブラシローラを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この現像装置においては、ブラシローラが、画像形成装置に備えられた感光体の表面に接触しながら回転することで、感光体上の静電潜像にトナーを供給するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭５７−１００７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した技術では、感光体上の静電潜像以外の部分にもトナーが載る、いわゆる「かぶり」と呼ばれる印字不良が発生することがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、かぶりを抑制することができる現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した目的を達成するため、本発明の現像装置は、ローラ本体と、ローラ本体の外周面に植設される繊維部材とを有するブラシローラと、表面に外添剤が付着したトナーと、を備えている。
そして、トナーに対する外添剤の被覆率は、１３０％以上である。
【０００７】
このように構成された現像装置によれば、かぶりが抑制される。なお、トナーに対する外添剤の被覆率が１３０％以上で上記のような効果が得られることは、実験で確認されている。
【０００８】
そして、前記した現像装置において、トナーに対する外添剤の被覆率は、２１０％未満であることが望ましい。
【０００９】
これによれば、トナーから剥がれた外添剤等が感光体に固着する、いわゆる「フィルミング」が発生して画像形成に影響するのを抑制することができる。なお、トナーに対する外添剤の被覆率が２１０％未満で上記のような効果が得られることは、実験で確認されている。
【００１０】
また、前記したトナーは、球形であることが望ましい。
【００１１】
これによれば、トナーの表面に凹みがある場合に比べて、外添剤がトナーから剥がれやくなる。
【００１２】
そして、前記した外添剤は、粒径が３０ｎｍ以上の粒子を含むことが望ましい。
【００１３】
このように粒径の大きい外添剤が含まれていると、外添剤がトナーから剥がれやすくなる。
【００１４】
また、前記した外添剤は、粒径が３０ｎｍ未満の粒子をさらに含むことが望ましい。
【００１５】
このように小さい外添剤が存在することで、トナーの流動性が高くなり、繊維部材の表面に良好なトナー層を形成しやすくなる。また、粒径の大きな外添剤の内側に粒径の小さな外添剤が入り込むことにより、大きな外添剤がよりトナーから剥がれやすくなる。
【００１６】
そして、前記した現像装置において、外添剤は、無機粒子の表面が疎水化処理されていてもよい。
【００１７】
また、前記した現像装置において、トナーは、正帯電性のトナーであってもよい。
【００１８】
そして、前記した現像装置において、繊維は、吸水率が１％以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、かぶりが抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像カートリッジを備えるレーザプリンタの概略構成を示す図である。
【図２】トナーと、トナーの表面に付着した外添剤を模式的に示す図である。
【図３】フィルミングについての実験結果を示す表である。
【図４】実験より得られたトナーに対する外添剤の被覆率とトナーの反射濃度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、実施形態に係る現像装置の一例としての現像カートリッジ７が着脱されるレーザプリンタ１の概略構成について説明した後、本発明の特徴部分について詳しく説明する。
【００２２】
また、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。
【００２３】
＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、用紙Ｓを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｓ上にトナー像を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｓ上のトナー像を熱定着する定着装置８とを主に備えている。
【００２４】
給紙部３は、本体ケーシング２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方にある給紙機構３３に寄せられ、給紙機構３３によってプロセスカートリッジ５（感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間）に向けて供給される。
【００２５】
露光装置４は、本体ケーシング２内の上部に配置され、図示されないレーザ発光部やポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、感光体ドラム６１の表面で高速走査されることで、感光体ドラム６１の表面を露光する。
【００２６】
プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体ケーシング２に設けられたフロントカバー２Ａを開いたときにできる開口から本体ケーシング２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像カートリッジ７とから構成されている。
【００２７】
ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。
【００２８】
現像カートリッジ７は、ドラムユニット６に対して着脱自在となっており、ドラムユニット６に装着された状態、すなわち、プロセスカートリッジ５として本体ケーシング２に対し着脱可能に装着されるように構成されている。この現像カートリッジ７は、ブラシローラ１１と、ブレード１２と、搬送部材１３と、これらを支持する筐体１４と、筐体１４の内部に収容されたトナーＴと、を主に備えている。
【００２９】
ブラシローラ１１は、筐体１４内のトナーＴを担持して感光体ドラム６１に供給するための部材である。ブラシローラ１１は、円柱状のローラ本体１１Ａと、ローラ本体１１Ａの外周面に植設される複数の繊維部材１１Ｂとを有している。言い換えると、ローラ本体１１Ａは、表面に、複数の繊維部材１１Ｂからなるブラシ層１１Ｃを有している。このブラシローラ１１は、筐体１４の後壁に形成された開口から外部に露出しており、この露出した部分が、感光体ドラム６１に接触している。なお、ブラシローラ１１の詳細な構成については後述する。
【００３０】
ブレード１２は、ブラシローラ１１の軸線方向に沿って延びる板金であり、先端がブラシローラ１１のブラシ層１１Ｃの間に進入するように設けられている。
【００３１】
搬送部材１３は、公知の部材であり、回転することで、筐体１４内のトナーＴをブラシローラ１１へ向けて搬送するように構成されている。
【００３２】
プロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、現像カートリッジ７内のトナーＴは、搬送部材１３によって撹拌されながら、ブラシローラ１１に供給される。そして、ブラシローラ１１の回転に伴って、ブレード１２がブラシローラ１１上の余分なトナーＴを掻き取り、ブラシローラ１１に担持されるトナー量が規制される。
【００３３】
このブラシローラ１１上に担持されたトナーＴは、ブラシローラ１１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。
【００３４】
定着装置８は、プロセスカートリッジ５の後方に配置され、加熱ローラ８１と、この加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを主に備えている。この定着装置８では、用紙Ｓ上に転写されたトナー像を、用紙Ｓが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過する間に熱定着させている。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、排紙ローラ２３によって排紙トレイ２２上に排出される。
【００３５】
＜ブラシローラの構成＞
次に、ブラシローラ１１の詳細な構成について説明する。
【００３６】
ブラシローラ１１は、外周面に接着剤が塗布されたローラ本体１１Ａに、繊維部材１１Ｂを電気的に引き寄せて付着させることで形成されている。
【００３７】
ローラ本体１１Ａは、例えば、アルミニウム、鉄、または、ステンレス鋼等の導電性を有する材料から形成されている。
【００３８】
繊維部材１１Ｂは、例えば、非導電性の繊維に導電性の膜を形成してなる部材である。一例として、繊維部材１１Ｂは、非導電性の合成樹脂からなる繊維に銅化合物をコーティングしたものである。
【００３９】
非導電性の合成樹脂としては、例えば、ポリドデカンアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等を採用することができる。この非導電性の合成樹脂からなる繊維は、直径が５〜５０μｍ、好ましくは、１０〜３０μｍであり、長さが０．３〜４．０ｍｍ、好ましくは、０．５〜１．５ｍｍとなるように形成されている。
【００４０】
銅化合物としては、例えば、第１硫化銅（Ｃｕ２Ｓ）、第２硫化銅（ＣｕＳ）、ダイジェナイト（Ｃｕ９Ｓ５）等の硫化銅や、ヨウ化銅を採用することができる。この銅化合物の膜厚は、０．１〜２μｍ、好ましくは、０．３〜１μｍとなっている。
【００４１】
このように構成された繊維部材１１Ｂは、吸水率が１％以下となっている。なお、吸水率は、
吸水率＝１００×（高温高湿後質量Ｂ−乾燥後質量Ａ）／繊維部材の総質量Ｃ
により求められる。ここで、乾燥後質量Ａは、温度４０℃、相対湿度１０％において２時間乾燥させた後のブラシローラの質量であり、高温高湿後質量Ｂは、前記した乾燥後のブラシローラを、温度３２℃、相対湿度８２％において１２時間放置した後のブラシローラの質量である。
【００４２】
＜トナーの構成＞
次に、本発明の特徴部分であるトナーＴの構成について詳しく説明する。
【００４３】
トナーＴは、例えば、正帯電性の非磁性一成分系の重合トナーである。このトナーＴは、図２に示すように、球形であり、その表面に外添剤Ｐが付着している。
【００４４】
外添剤Ｐは、シリカ等の非導電性の無機粒子の表面が疎水化処理された粒子である。ここで、疎水化処理とは、シリコンオイルやシランカップリング剤等の表面処理剤を無機粒子の表面にコーティングする処理のことである。
【００４５】
外添剤Ｐは、粒径が３０ｎｍ以上の大きい粒子と、粒径が３０ｎｍ未満の小さい粒子の両方を含んでいる。
【００４６】
そして、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、１３０％以上になっている。また、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、２１０％未満になっている。
【００４７】
ここで、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、以下の（１）式により求めることができる。
被覆率（％）
＝外添剤総投影面積／トナー表面に外添剤を１層設けたときの外添剤投影面積×１００
・・・（１）
ここで、トナー表面に外添剤を１層設けたときの外添剤投影面積とは、粒径が等しい外添剤が、互いに重なり合わないでトナーの表面上に最密で配置された場合を想定したときの外添剤の投影面積である。
【００４８】
（１）式における外添剤総投影面積は、以下の（２）式により求めることができる。
外添剤総投影面積
＝外添剤総質量／（外添剤１個分の体積×外添剤比重）×外添剤１個分の投影面積
・・・（２）
【００４９】
（２）式における外添剤１個分の体積は、以下の（３）式、
外添剤１個分の体積＝４／３×π×（外添剤平均粒径／２）３  ・・・（３）
により求めることができ、外添剤１個分の投影面積は、以下の（４）式、
外添剤１個分の投影面積＝（外添剤平均粒径／２）２×π  ・・・（４）
により求めることができる。
【００５０】
また、（１）式におけるトナー表面に外添剤を１層設けたときの外添剤投影面積は、以下の（５）式により求めることができる。
トナー表面に外添剤を１層設けたときの外添剤投影面積
＝｛（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球の総表面積｝×外添剤面積率
・・・（５）
【００５１】
なお、本実施形態において外添剤面積率は、粒径が等しい外添剤が、互いに重なり合わないでトナーの表面上に最密で配置された場合を想定したときのトナー表面に対する外添剤の投影面積の割合であり、外添剤面積率＝π／１２１／２≒０．９０７とする。
そして、（５）式における（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球の総表面積は、以下の（６）式、
（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球の総表面積
＝トナー総質量／（トナー１個分の体積×トナー比重）
×｛（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球１個分の表面積｝
・・・（６）
により求めることができる。
【００５２】
（６）式におけるトナー１個分の体積は、以下の（７）式、
トナー１個分の体積＝４／３×π×（トナー平均粒径／２）３      ・・・（７）
より求めることができ、（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球１個分の表面積は、以下の（８）式、
（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）を直径とする球１個分の表面積
＝４×π×｛（トナー平均粒径＋外添剤平均粒径）／２｝２      ・・・（８）
より求めることができる。
【００５３】
なお、外添剤平均粒径や、外添剤比重、外添剤総質量、トナー平均粒径、トナー比重、トナー総質量は、測定により求められる。
【００５４】
以上のように構成された現像カートリッジ７の作用および効果について説明する。
本実施形態のようにトナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率が１３０％以上であると、かぶりが抑制される。このことは、実験で確認されている。このようにかぶりが抑制されるのは、ブラシローラ１１や搬送部材１３が駆動したときに、トナーＴに付着した外添剤ＰがトナーＴから剥がれてブラシローラ１１の繊維部材１１Ｂに付着するためであると考えられる。
【００５５】
そして、トナーＴに対する外添剤Ｐの被覆率は、２１０％未満にしてあるので、フィルミングが発生して画像形成に影響するのを抑えることができる。なお、このことは、実験で確認されている。
【００５６】
そして、トナーＴが球形であるので、例えばトナーの表面に凹みがある場合に比べて、トナーＴの表面から外添剤Ｐが剥がれやすい。
【００５７】
また、外添剤Ｐは、粒径が３０ｎｍ以上の大きな粒子を含んでいるので、外添剤ＰがトナーＴから剥がれやすい。
【００５８】
そして、外添剤Ｐは、粒径が３０ｎｍ未満の小さな粒子も含んでいるため、粒径が大きい粒子だけを含む場合に比べて、トナーＴの流動性が高くなり、繊維部材１１Ｂの表面に良好なトナー層を形成しやすくなる。また、粒径の大きな外添剤Ｐの内側に粒径の小さな外添剤Ｐが入り込むことにより、大きな外添剤ＰがよりトナーＴから剥がれやすくなる
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００６０】
前記実施形態では、トナーＴは、球形に形成された重合トナーであったが、トナーの構成はこれに限定されるものではない。例えば、トナーＴは、粉砕トナーを球形状にしたものであってもよい。
【００６１】
前記実施形態では、外添剤Ｐが、無機粒子の表面が疎水化処理された粒子であったが、外添剤の構成はこれに限定されるものではない。例えば、外添剤Ｐは、疎水化処理されていない無機粒子であってもよい。
【００６２】
前記実施形態では、レーザプリンタ１が備える現像カートリッジ７に本発明を適用したが、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などが備える現像装置に本発明を適用してもよい。
【実施例】
【００６３】
次に、トナーに対する外添剤の被覆率（以下、被覆率とも呼ぶ。）を変更したときのかぶり、および、フィルミングの発生の有無を確認した実験について説明する。
【００６４】
１．被覆率の求め方
被覆率は、前記した（１）式から計算して求めた。なお、外添剤平均粒径、外添剤比重、トナー平均粒径、および、トナー比重は、下記の装置を使用して測定した。
（１）外添剤平均粒径
ＢＥＴ比表面積計  フローソーブＩＩＩ２３０５（株式会社島津製作所製）
（２）トナー平均粒径
粒度分布測定装置  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ（ベックマン・コールター株式会社製）
（３）外添剤比重、トナー比重
乾式自動密度計  アキュピックＩＩ  １３４０−１ＣＣ（株式会社島津製作所製）
【００６５】
２．使用したトナー、外添剤、ブラシローラ、および、プリンタ
使用したトナー、外添剤、ブラシローラ、および、プリンタは、以下の通りである。
【００６６】
（１）トナー
トナーは、平均粒径９μｍの正帯電性のものを使用した。
（２）外添剤
外添剤は、ヘキサメチレンジシラザン（ＨＭＤＳ）により表面をコーティングしたシリカを使用し、シリカは、平均粒径７ｎｍのものと平均粒径５０ｎｍのものを質量比が３：５となるように混合し、トナーに添加した。
（３）ブラシローラ
ブラシローラの繊維部材は、長さ１ｍｍの１２ナイロン製サンダーロン（登録商標）（日本蚕毛染色株式会社製）を使用した。
（４）プリンタ
ＨＬ−５３４０Ｄ（ブラザー工業株式会社製）
【００６７】
３．実施例および比較例
各実施例および比較例の条件（トナーに対する外添剤の被覆率）は、図３に示す通りとした。
【００６８】
４．かぶりの確認方法
かぶりの確認は、以下のように行った。
【００６９】
（１）新品のブラシローラをプリンタに装着し、所定時間ウォーミングアップ動作をした後、印刷面積率１％の印刷品質評価用パターンを印刷した。
（２）感光体ドラム上の白地部分（未露光部分）に付着しているトナーを粘着テープ（スコッチエンディングテープ８１０−３−１８、販売元：住友スリーエム株式会社）に写し取った後、この粘着テープを普通紙（品番４２００、Ｘｅｒｏｘ株式会社製）に貼付した。
（３）（２）で粘着テープを貼付した普通紙を反射濃度計（グレタグマクベス株式会社製スペクトロリノ）を用いて反射濃度を測定した。
（４）トナーを写し取っていない粘着テープを貼付した普通紙についても（３）と同様に反射濃度を測定した。
（５）（３）で測定された反射濃度と（４）で測定された反射濃度の差を、各条件における感光体ドラム上の白地部分に付着したトナーの反射濃度とした。
【００７０】
５．フィルミングの確認方法
フィルミングの確認は、以下のように行った。
【００７１】
（１）所定時間ウォーミングアップ動作をした後、印刷面積率１％の印刷品質評価用パターンをＡ４の用紙に５００枚印刷した。
（２）感光体ドラムの表面にスジ状の模様があるか否かを目視で評価した。
【００７２】
６．結果
フィルミングについての実験結果を図３に示す。図３においては、感光体ドラムの表面にスジ状の模様があり、フィルミングが発生していた場合を「不良」、感光体ドラムの表面にスジ状の模様がなく、フィルミングが発生していなかった場合を「良」として示している。
【００７３】
フィルミングについては、被覆率が２１０％の比較例４でのみ発生し、被覆率が２１０％未満の実施例１，２および比較例１〜３では発生していないことが確認された。これにより、被覆率が２１０％未満である場合に、フィルミングを抑制する効果が得られることがわかった。
【００７４】
かぶりについての実験結果を図４に示す。なお、トナーの反射濃度が高いほど感光体ドラム上の白地部分にトナーが付着していたことになる。
【００７５】
比較例１〜３（被覆率が１３％、８０％、１１６％）では、トナーの反射濃度が大きく、かぶりが発生していた。そして、実施例１，２および比較例４（被覆率が１５４％、１９３％、２１０％）では、トナーの反射濃度が小さく、かぶりがほとんど発生していなかった。
【００７６】
トナーの反射濃度は、比較例３における被覆率（１１６％）と実施例１における被覆率（１５４％）の間において急激に変化しており、被覆率とトナーの反射濃度の関係を示すグラフは、シグモイド曲線のようになる。そして、この曲線の変曲点における被覆率は、１３０％である。このことから、トナーに対する外添剤の被覆率が１３０％以上である場合に、かぶりを抑制する効果が得られると考えられる。
【符号の説明】
【００７７】
７      現像カートリッジ
１１    ブラシローラ
１１Ａ  ローラ本体
１１Ｂ  繊維部材
Ｐ      外添剤
Ｔ      トナー
【図１】
2015069135.tif 000003
【図２】
2015069135.tif 000004
【図３】
2015069135.tif 000005
【図４】
2015069135.tif 000006