(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを表面に担持することによって、現像領域に搬送する現像ローラ、および、該現像ローラの表面に担持するトナーの量を規制するためのトナー規制部材を備えた現像室と、
該トナーを収容しているトナー容器と、を具備している現像装置であって、
該現像ローラと該トナー規制部材とは、樹脂粒子を介して接している部分を有しており、
該樹脂粒子は、
該樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が、２０ｇ以上、５０ｇ以下であり、かつ、
マルテンス硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ２以上、５０．０Ｎ／ｍｍ２以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像装置は、前記現像室と前記トナー容器とを連通する開口部を有し、該開口部は、該トナー容器の中のトナーが該現像室に流入しないようにシール部材で仕切られ、該シール部材は該開口部から除去可能に構成されている請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記樹脂粒子が、ウレタン樹脂を含む請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記樹脂粒子の平均円形度が、０．９６０以上である請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記樹脂粒子の重量平均粒子径が、１μｍ以上、５０μｍ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像ローラが、ウレタン樹脂を含む表面層を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像装置。
【請求項７】
電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、
静電潜像を担持するための像担持体、および、該静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成するための現像装置を備え、
該現像装置が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
静電潜像を担持するための像担持体と、
該像担持体を帯電するための帯電装置と、
帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、
該静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成するための現像装置と、
該トナー画像を転写材に転写するための転写装置と、
該転写材に転写されたトナー画像を定着するための定着装置と、を具備する電子写真装置であって、
該現像装置が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像装置であることを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ、および電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリの受信装置等の電子写真装置においては、回転する像担持体を帯電部材により一様に帯電させ、像担持体にレーザー光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像装置により静電潜像にトナーを供給し、トナー像として現像を行う。その後、トナー像を像担持体上から転写材（記録材）上へ転写し、加熱等により転写材上のトナー像を定着することにより、画像が形成された転写材を得る。一方、トナー像を転写した後の像担持体は、その表面が除電され、残留するトナーのクリーニングが行われ、新たな画像形成の待機状態となる。
【０００３】
上記現像装置には、現像室と、トナーが収容されているトナー容器が設けられる。現像室には、現像ローラと、現像ローラの表面にトナーを塗布するトナー供給部材等が設けられる。さらに、トナー供給部材により塗布された現像ローラの表面のトナーを、より均一な薄層に整えるトナー規制部材が設けられ、現像ローラの回転に伴い、薄層のトナーが現像装置外に搬送される。薄層のトナーは、現像ローラの露出部に対向配置されて回転する像担持体の静電潜像に付着して、静電潜像を可視化して像担持体上にトナー像を形成する。
【０００４】
上記現像装置の使用開始前の状態においては、トナーは、トナー容器内に収容されたままであり、使用開始時に初めてトナーが現像室内に送られるようになっている。このため、現像装置の使用開始前は、現像ローラとトナー規制部材が直接当接した状態になっている。
【０００５】
ここで、特許文献１は、使用開始前の現像装置において、現像スリーブとトナー供給ローラが直接接していることに起因するトナー供給ローラの破損等の課題を挙げている。そして、このような課題を、最表面にセルを有するトナー供給ローラを用いると共に、トナー供給部材の少なくとも表面に特定の帯電能力を持つ粉体を有するようにすることで、解決することができることを開示している。
【０００６】
また、特許文献２は、上記課題を、少なくとも該トナー供給部材の表面にガラス転移温度が８０℃以上である粉体を塗布することにより解決することができることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２２７２１２号公報
【特許文献２】特開２００７−３３５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らが、特許文献２に係る現像装置を検討したところ、使用開始前に、高温高湿環境下に長期放置されたような場合に、現像ローラ表面の、トナー規制部材との接触部分に対応して、電子写真画像にスジ状のムラが現れることがあった。以降、電子写真画像に現れるスジ状のムラを、「バンディング」と称することがある。そして、バンディングは、特に、ハーフトーン画像において顕著に認められる傾向にある。これは、現像ローラの表面の、トナー規制部材との接触部分において、何らかの変化が生じていることによるものと推測される。
【０００９】
ここで、現像ローラの表面に生じた、電子写真画像の品位に影響を与えるような変化を「メモリ」と称することがある。また、「メモリ」が生じる現象を、「メモリが残る」と称することがある。なお、「メモリ」の原因は、現像ローラ表面の電気抵抗変化により、表面電位ムラが生じることであると考えている。
【００１０】
そこで、本発明は、使用開始前に、高温高湿環境下に長期放置された場合においても、現像ローラに、電子写真画像にバンディングを生じさせるようなメモリが残りにくい現像装置の提供を目的とする。
【００１１】
また、本発明は、高品位な電子写真画像を安定して出力することのできるプロセスカートリッジ及び電子写真装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、トナーを表面に担持することによって、現像領域に搬送する現像ローラ、および、該現像ローラの表面に担持するトナーの量を規制するためのトナー規制部材を備えた現像室と、トナーを収納しているトナー容器と、を具備している現像装置であって、該現像ローラと該トナー規制部材とは、樹脂粒子を介して接している部分を有しており、該樹脂粒子は、該樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が、２０ｇ以上、５０ｇ以下であり、かつ、マルテンス硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ２以上、５０．０Ｎ／ｍｍ２以下である現像装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の他の態様によれば、静電潜像を担持するための像担持体、および、該静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成するための現像装置を備え、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像装置が、前記の現像装置であるプロセスカートリッジが提供される。
【００１４】
さらに、本発明の他の態様によれば、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電するための帯電装置と、帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成するための現像装置と、該トナー画像を転写材に転写するための転写装置と、定着装置と、を具備する電子写真装置であって、該現像装置が、前記の現像装置である電子写真装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高温高湿環境下に長期放置された場合においても、現像ローラにメモリが残りにくく、ハーフトーン画像にバンディングを生じさせにくい現像装置を得ることができる。また、本発明によれば、高品位な電子写真画像を与えるプロセスカートリッジおよび電子写真装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る電子写真装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る電子写真装置に装着されるプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る現像装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者らは、特許文献２に係る現像装置について、長期間にわたる高温高湿環境下での放置に起因するメモリに関して詳細に検討した。その結果、メモリが生じる主たる原因が、以下の２つにあると推定した。
【００１８】
すなわち、現像ローラとトナー規制部材の当接部にある粒子のトルエン吸収量が大きいと、現像ローラ中に含まれる低分子量成分が、現像ローラとトナー規制部材の当接部にある粒子によって、現像ローラ表面に引き出されやすくなる。そして、現像ローラ表面に低分子量成分が存在すると、その部分の電気抵抗が変化し、電流が流れやすい部分と流れにくい部分とで電位ムラ（メモリ）が生じると推察した。
【００１９】
また、現像ローラとトナー規制部材の当接部にある粒子の硬度が高いと、現像ローラに物理的なストレスが与えられ、現像ローラ表面への低分子量成分の滲出が促進されると推察した。
【００２０】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために、現像ローラとトナー規制部材との間に介在させる粒子について鋭意検討を行った。
【００２１】
その結果、本発明者らは、現像ローラとトナー規制部材との間に介在させる粒子として特定の樹脂粒子を用いることで、バンディングの発生を抑制できることを見出した。具体的には、樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が２０ｇ以上５０ｇ以下であり、かつ、マルテンス硬度が１．０Ｎ／ｍｍ２以上５０．０Ｎ／ｍｍ２以下である樹脂粒子を用いた。上記トルエン吸収量及びマルテンス硬度を有する樹脂粒子は、現像ローラの低分子量成分を吸着しにくく、かつ、現像ローラへの物理的なストレスを与えにくい。そのため、現像ローラ表面に抵抗ムラが生じにくくなり、バンディングの発生を抑制できたものと考えられる。
【００２２】
また、本発明者らは、樹脂粒子のトルエン吸収量と現像ローラ表面における樹脂粒子の低分子量成分の吸着量に相関があることを見出し、樹脂粒子のトルエン吸収量を、現像ローラ表面における樹脂粒子の低分子量成分の吸着量の指標として用いた。
【００２３】
（樹脂粒子）
本発明に係る現像装置は、現像ローラとトナー規制部材の間に、樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が、２０ｇ以上５０ｇ以下であり、かつ、マルテンス硬度が、１．０Ｎ／ｍｍ２以上５０．０Ｎ／ｍｍ２以下である樹脂粒子を存在させることが必要である。
【００２４】
樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が５０ｇより大きい場合は、現像ローラの低分子量成分を樹脂粒子が吸着してしまい、現像ローラ表面に低分子量成分が存在する部分と存在しない部分で抵抗ムラが生じ、バンディングが発生しやすくなる。また、樹脂粒子４０ｇあたりのトルエン吸収量が２０ｇより小さい場合は、ハーフトーンのバンディングの発生を抑制する効果は得られるものの、トルエン吸収量が小さいほど樹脂粒子は硬くなる傾向があるため、現像ローラへの物理的なストレスが大きくなる。
【００２５】
一方、マルテンス硬度が５０．０Ｎ／ｍｍ２より大きい場合は、現像ローラへの物理的なストレスが大きくなるため、バンディングが発生する場合がある。また、マルテンス硬度が１．０Ｎ／ｍｍ２より小さい場合は、ハーフトーンのバンディングの発生を抑制する効果は得られるものの、樹脂粒子の材料のべたつきが大きくなるために、部材への固着などが起こり、良好な画像が得にくくなる。
【００２６】
樹脂粒子の基材としては、上記特性（トルエン吸収量及びマルテンス硬度）を好適に満たすことができるという観点から、ウレタン樹脂が好ましい。
【００２７】
また、樹脂粒子としては、平均円形度が０．９６０以上のものを用いることが好ましい。平均円形度が０．９６０以上のものは、樹脂粒子の転動を阻害する可能性が小さく、現像ローラとトナー規制部材の間に樹脂粒子が偏りなく介在するようになるため、バンディングの発生の抑制に特に効果的であると考えられるためである。
【００２８】
また、樹脂粒子は、重量平均粒子径が１μｍ以上５０μｍ以下のものが好適に用いられる。樹脂粒子の重量平均粒子径を上記範囲内とすることによって、バンディングの発生をさらに抑制することが可能となる。
【００２９】
＜樹脂粒子の製造方法＞
樹脂粒子は、懸濁重合法により作製することができる。具体的には、まず、媒体（主として水）に不溶なモノマーを投入し、媒体中で激しくかき混ぜることで、モノマーが媒体中で０．０１〜１ｍｍの大きさの液滴となるように分散させる。そして、このモノマーが分散された分散液に、重合開始剤を加えて、モノマーを重合させることによって樹脂粒子を得ることができる。
【００３０】
本発明では、樹脂粒子のトルエン吸収量を材料の架橋密度と架橋間距離によって定め、また、マルテンス硬度を分子構造と架橋密度によって定めており、必要な特性を満たす材料を選定している。さらに、樹脂粒子としてウレタン樹脂を用いる場合、ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％の調整及びモノオールの添加により、トルエン吸収量とマルテンス硬度を制御することが可能である。また、樹脂粒子にシランカップリング処理、オイル処理、フッ素処理などの表面処理を施すことにより、トルエン吸収量とマルテンス硬度を制御することもできる。
【００３１】
＜樹脂粒子のトルエン吸収量＞
樹脂粒子のトルエン吸収量は、以下の方法によって測定した。
【００３２】
まず、樹脂粒子を１（ｇ）準備し、ビーカーに投入する。樹脂粒子が投入されたビーカーに、トルエン（商品名：特級トルエン（含量：９９．５％）、キシダ化学株式会社製）を滴下し、樹脂粒子がトルエンを吸収しなくなるまでのトルエンの総滴下量（ｇ）を記録する。得られたトルエンの総滴下量を４０倍することによって、樹脂粒子４０ｇあたりの樹脂粒子のトルエン吸収量（すなわち、本発明に係る樹脂粒子のトルエン吸収量）を求める。なお、本発明に係る樹脂粒子のトルエン吸収量の単位はｇである。
【００３３】
＜樹脂粒子のマルテンス硬度＞
樹脂粒子のマルテンス硬度は、微小硬度測定機（商品名：ピコデンター（ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ（Ｒ））  ＨＭ５００、株式会社フィッシャーインストルメンツ社製）によって測定する。圧子としては、対面角が１３６°の正四角錐型のダイヤモンド圧子（ビッカース圧子）を用いる。
【００３４】
測定は、上記圧子を所定の荷重分押し込む工程（以下、押し込み工程と称する）と、所定の荷重分から荷重を除荷する工程（以下、除荷工程と称する）からなる。
【００３５】
測定により得られる荷重変位曲線を、測定用専用ソフト「商品名：ＷＩＮ−ＨＣＵ」にて評価することにより、マルテンス硬度（Ｎ／ｍｍ２）を求める。
【００３６】
具体的な手順を述べると、スライドガラス（アズワン製）上に樹脂粒子を綿棒で塗り付け、余分な樹脂粒子をエアーで飛ばし、残留した樹脂粒子を測定する。測定する樹脂粒子は、該樹脂粒子の後述する重量平均粒子径（Ｄ４）に近いサイズのものをなるべく選択して測定する。
【００３７】
なお、測定ステージの分解能が１μｍであるため、１０μｍ程度の小さな粒子については、圧子先端で粒子の中心を押すことが難しく、粒子の斜面部分を押してしまい、測定が正しくできていないことがある。そこで、圧子で押し込んだ後、顕微鏡側にステージを戻し、元あった位置と粒子がずれていないかどうかを確認する。
【００３８】
１μｍ以上ずれていない場合は粒子の中心に圧子の先端が当たっていると判断し、測定データを有効とする。１μｍ以上ずれている場合、もしくは、スライドガラス上から消失している（圧子に付着してしまっている）場合は、測定データを無効とする。また、圧子の位置ズレを補正するために、１測定毎に圧子の調整を行い、圧子の位置ズレを補正しなければならない。また、圧子に関して１測定毎にエタノールを用い、洗浄作業を行わなければならない。
【００３９】
測定条件を、押し込み工程：最大押し込み荷重０．１ｍＮ、押し込み時間２０ｓとし、除荷工程：荷重の増加と同条件とし、樹脂粒子のマルテンス硬度を有効データとしてＮ＝２０取得する。その後Ｎ＝２０のデータの最大値と最小値を除外したＮ＝１８のデータの平均値を計算し、樹脂粒子のマルテンス硬度とする。
【００４０】
＜樹脂粒子の平均円形度の測定方法＞
樹脂粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−３０００」（シスメックス社製）によって、校正作業時の測定及び解析条件で測定する。
【００４１】
具体的には、ガラス製の容器中に予め不純固形物などを除去したイオン交換水２０ｍｌを入れる。この中に分散剤（商品名：コンタミノン（登録商標）Ｎ、和光純薬工業社製；非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、及び有機ビルダーからなるｐＨ７の精密測定器洗浄用中性洗剤の１０質量％水溶液）をイオン交換水で３質量倍に希釈した希釈液を０．２ｍｌ加える。
【００４２】
更に測定試料として樹脂粒子を０．０２ｇ加え、超音波分散器を用いて２分間分散処理を行い、測定用の分散液とする。その際、分散液の温度が１０℃以上４０℃以下となるように適宜冷却する。超音波分散器としては、発振周波数５０ｋＨｚ、電気的出力１５０Ｗの卓上型の超音波洗浄器分散器（例えば「ＶＳ−１５０」（ヴェルヴォクリーア社製））を用い、水槽内には所定量のイオン交換水を入れ、この水槽中に前記コンタミノンＮを２ｍｌ添加する。
【００４３】
測定には、標準対物レンズ（１０倍）を搭載した前記フロー式粒子像分析装置を用い、シース液には、パーティクルシース「ＰＳＥ−９００Ａ」（シスメックス社製）を使用する。前記手順に従って調製した分散液を該フロー式粒子像分析装置に導入し、ＨＰＦ測定モードで、トータルカウントモードにて３０００個の樹脂粒子を計測する。そして、粒子解析時の２値化閾値を８５％とし、解析粒子径を指定することにより、その範囲の粒子の個数割合（％）、平均円形度を算出することができる。樹脂粒子の平均円形度の算出における解析粒子径の範囲は、円相当径で１．９８μｍ以上、３９．９６μｍ以下とする。
【００４４】
測定にあたっては、測定開始前に標準ラテックス粒子（商品名：ＲＥＳＥＡＲＣＨ  ＡＮＤ  ＴＥＳＴ  ＰＡＲＴＩＣＬＥＳ  Ｌａｔｅｘ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ  Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ  ５２００ａ、デューク・サイエンティフィック（Ｄｕｋｅ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）社製）のイオン交換水希釈物を用いて自動焦点調整を行う。その後、測定開始から２時間毎に焦点調整を実施することが好ましい。
【００４５】
なお、シスメックス社による校正作業が行われた、シスメックス社が発行する校正証明書の発行を受けたフロー式粒子像分析装置を使用した。解析粒子径を円相当径１．９８μｍ以上、３９．９６μｍ以下に限定した以外は、校正証明を受けた時の測定及び解析条件で測定を行った。
【００４６】
＜樹脂粒子の重量平均粒子径（Ｄ４）の測定方法＞
樹脂粒子の重量平均粒子径（Ｄ４）は、粒径測定装置「コールターマルチサイザーＩＩＩ」（商品名、ベックマン・コールター社製）を用いて測定した。電解液としては、１級塩化ナトリウムを用いて調製した１％塩化ナトリウム水溶液を使用した。電解液１００ｍｌ中に、分散剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩０．５ｍｌを加え、さらに測定樹脂粒子（試料）５ｍｇを加えて試料を懸濁させた。試料を懸濁させた電解液は、超音波分散機で１分間分散処理を行い、前記測定装置により、１００μｍアパーチャーを用いて、測定試料の体積及び個数を測定し、体積分布及び個数分布を算出した。この結果より、重量平均粒子径（Ｄ４）を算出した。
【００４７】
（現像装置）
以下、図面を参照して、本発明に係る現像装置の好ましい実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、本実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本発明に係る現像装置の断面図の一例を図１に示す。
【００４８】
図１に示すように、この現像装置は像担持体１０１に対向する部分に開口部を有する現像室１０２を備えており、この現像室１０２の背面には、該現像室１０２と連通する形で、内部にトナー１０３を収容するトナー容器１０４が配される。現像室１０２と前記トナー容器１０４とを連通する開口部は、トナー容器１０４のトナー１０３が現像室１０２に流入しないようにシール部材１０５で仕切られ、このシール部材１０５は該開口部から除去可能に構成されている。そして、このシール部材１０５は、現像装置の使用開始時に前記開口部から除去される。
【００４９】
このような構成は、使用開始前の現像装置の搬送時等の振動により、トナー１０３が予期せず現像装置から流出し、ユーザーや現像装置、ひいては画像形成装置本体がトナーで汚れることを防止するものである。
【００５０】
なお、本発明に係る現像装置は、図４に示すように、現像室１０２とトナー容器１０４とを連通する開口部が、シール部材で仕切られていないものであってもよい。
【００５１】
また、現像室１０２には、一部が露出するようにして現像ローラ１０６が回転可能に配されており、現像ローラ１０６は、像担持体１０１に所定の侵入量となるように押圧、接触するように対向している。
【００５２】
さらに現像室１０２には、トナー容器１０４から搬送部材１０７によって搬送されたトナーを現像ローラ１０６に供給するためのトナー供給部材１０８が収容されている。現像ローラ１０６の回転上流には、現像ローラ１０６に担持されているトナー１０３の層厚を規制するトナー規制部材１０９が、現像ローラ１０６の表面に当接配置されている。このトナー規制部材１０９は現像室１０２に取り付けられている。本発明では、ハーフトーンのバンディングを抑制するため、少なくともこの現像ローラ１０６とトナー規制部材１０９との接触部に所定の樹脂粒子１２０が塗布される。
【００５３】
また、現像ローラ１０６の回転下流には、現像室１０２の下部から外部へのトナー吹き出しを防止するための吹き出し防止シート１１０が設けられている。
【００５４】
現像動作時、シール部材１０５を現像装置から取り除くことで、トナー容器１０４と現像室１０２が一つの空間となり、この時初めてトナー容器１０４内のトナー１０３が現像室１０２に送られることとなる。搬送部材１０７は仕切り壁を越えて、トナー１０３をトナー供給部材１０８に向けて搬送し、トナー１０３はトナー供給部材１０８によって現像ローラ１０６に塗布される。現像ローラ１０６は図中矢印で示す方向に回転され、この現像ローラ１０６に担持されているトナー１０３は、トナー規制部材１０９により所定の層厚に規制された後、像担持体１０１と対向する現像領域に送られる。
【００５５】
現像ローラ１０６とトナー規制部材１０９の接触部に樹脂粒子１２０を介在させる方法としては、例えば、下記１〜３に挙げたように樹脂粒子を塗布する方法が挙げられる。なお、現像ローラ及びトナー規制部材に樹脂粒子を均一に塗布することができれば、塗布方法は特に限定されない。
１．あらかじめ現像ローラ１０６全域に樹脂粒子を塗布し、この現像ローラ１０６をトナー規制部材１０９が取りつけられている現像装置に装着する方法。
２．あらかじめ、トナー規制部材１０９の現像ローラ１０６との当接部に樹脂粒子を塗布し、このトナー規制部材１０９と現像ローラ１０６を現像装置に装着する方法。
３．トナー供給部材１０８の全域に樹脂粒子を塗布し、現像ローラ１０６とトナー規制部材１０９を組み込んだ現像装置に装着し、トナー供給部材１０８および現像ローラ１０６を回転させて、樹脂粒子を現像ローラ１０６とトナー規制部材１０９の接触部に塗布する方法。
【００５６】
なお、本発明において、現像ローラ１０６は、ウレタン樹脂を含む表面層を有することが好ましい。
【００５７】
（プロセスカートリッジおよび電子写真装置）
本発明に係る電子写真装置は、以下の構成を有する。
・静電潜像を担持するための像担持体
・該像担持体を帯電するための帯電装置
・帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置
・該静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成するための現像装置
・該トナー画像を転写材に転写するための転写装置
・該転写材に転写されたトナー画像を定着するための定着装置
そして、該現像装置が、上記の本発明に係る現像装置であることを特徴とする。
【００５８】
また、本発明に係るプロセスカートリッジは、静電潜像を担持するための像担持体、および、該静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成するための現像装置を備え、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている。そして、上記のような本発明に係る現像装置を具備することを特徴とする。
【００５９】
図２は、本発明の電子写真装置の概略を示す断面図である。また、図３は、図２の電子写真装置に装着されるプロセスカートリッジの拡大断面図である。このプロセスカートリッジは、像担持体１０１と、帯電部材１１１を具備する帯電装置と、現像ローラ１０６を具備する現像装置と、クリーニング部材１１２を具備するクリーニング装置１２１とを内蔵している。そして、該プロセスカートリッジは、図２の電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている。
【００６０】
像担持体１０１は、バイアス電源（不図示）に接続された帯電部材１１１によって一様に帯電される。このときの像担持体１０１の帯電電位は、−８００Ｖ以上−４００Ｖ以下程度である。次に、像担持体１０１は、静電潜像を書き込むための露光光１１３により、その表面に静電潜像が形成される。露光光１１３としては、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。露光された部分の像担持体１０１の表面電位は、−２００Ｖ以上−１００Ｖ以下程度である。
【００６１】
次に、電子写真装置本体に対し着脱可能に構成されているプロセスカートリッジに内蔵された現像ローラ１０６によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与（現像）され、像担持体１０１上にトナー像が形成され、静電潜像が可視像に変換される。このとき、現像ローラ１０６にはバイアス電源（不図示）によって−５００Ｖ以上−３００Ｖ以下程度の電圧が印加される。なお、現像ローラ１０６は、像担持体１０１と０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下程度のニップ幅をもって接触している。
【００６２】
像担持体１０１上で現像されたトナー像は、中間転写ベルト１１４に１次転写される。中間転写ベルト１１４の裏面には１次転写部材１１５が当接しており、１次転写部材１１５に、＋１００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下程度の電圧を印加することで、負極性のトナー像を像担持体１０１から中間転写ベルト１１４に１次転写する。１次転写部材１１５はローラ形状であってもブレード形状であってもよい。
【００６３】
電子写真装置がフルカラー画像形成装置である場合、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う必要がある。そのために、図２に示す電子写真装置では、前記各色のトナーを内蔵したプロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真装置本体に対して着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程は、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト１１４上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー像が重ね合わせた状態が作り出される。
【００６４】
中間転写ベルト１１４上のトナー像は、中間転写ベルト１１４の回転に伴って、２次転写部材１１６と対向する位置に搬送される。このとき、中間転写ベルト１１４と２次転写部材１１６との間には、所定のタイミングで記録用紙の搬送ルート１１７に沿って転写材である記録用紙が搬送されてきている。そして、２次転写部材１１６に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト１１４上のトナー像を記録用紙に転写する。
【００６５】
このとき、２次転写部材１１６に印加されるバイアス電圧は、＋１０００Ｖ以上＋４０００Ｖ以下程度である。２次転写部材１１６によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置１１８に搬送され、記録用紙上のトナー像を溶融させて記録用紙上に定着させた後、記録用紙を電子写真装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。
【００６６】
なお、像担持体１０１から中間転写ベルト１１４に転写されることなく像担持体１０１上に残存したトナー像は、像担持体１０１表面をクリーニングするためのクリーニング部材１１２により掻き取られ、像担持体１０１の表面はクリーニングされる。
【実施例】
【００６７】
以下に、具体的な実施例、比較例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
【００６８】
＜樹脂粒子＞
実施例および比較例に用いた樹脂粒子を表１に記載する。なお、実施例１〜６では、後述する方法により作製した樹脂粒子Ｎｏ．１〜６を使用し、比較例１〜５では、表１に示す市販の樹脂粒子Ｎｏ．７〜１１を使用した。また、樹脂粒子の重量平均粒子径および平均円形度は、前記測定方法により測定した。
【００６９】
【表１】
0006611595.tif 000002
【００７０】
［実施例１］
容量が２リットルの攪拌機付きセパラブルフラスコに水８００ｇを入れ、この中にヒドロキシプロピルメチルセルロース（商品名：「メトローズ９０ＳＨ−１００」、信越アステック株式会社製）３２ｇを溶解して分散媒を調製した。
【００７１】
これとは別に、ポリエステルポリオール「Ｐ−３０１０」を４８．０ｇ、および「Ｆ−３０１０」を１２．０ｇ、イソシアネート成分「ＴＰＡ−１００」を８４．０ｇ、および「タケネート（登録商標、以下同様）５００」を１６．６ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）２４０．９ｇ、ならびに触媒としてジブチル錫ジラウレート０．００３ｇを混合して、樹脂粒子の原材料を調製した。この樹脂粒子の原材料中のポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は１５．０であった。
【００７２】
前記分散媒を６００ｒｐｍで攪拌しながら、前記樹脂粒子の原材料を加え、懸濁液を調製した。次いで、攪拌継続下、懸濁液を６０℃に昇温し、４時間反応させた後、室温まで冷却し、固液分離し、水で充分洗浄した後、７０℃で２０時間乾燥して、平均粒子径１０．０μｍのポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．１）を得た。
【００７３】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は２８ｇ、マルテンス硬度は８．０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００７４】
［実施例２］
ポリエステルポリオール「Ｆ−５１０」を３０．５ｇ、および「ＬＢ−３０００」を２４．４ｇ、イソシアネート成分「ＴＰＡ−１００」を１０５．０ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を２３９．８ｇとした（ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は３．０）以外は、実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．２）を得た。
【００７５】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は２１ｇ、マルテンス硬度は３５．０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００７６】
［実施例３］
ポリエステルポリオール「Ｆ−５１０」を３８．０ｇ、イソシアネート成分「ＴＰＡ−１００」を１２１．９ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を２３９．９ｇとした（ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は３．０）以外は、実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．３）を得た。
【００７７】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は２０ｇ、マルテンス硬度は４９．６Ｎ／ｍｍ２であった。
【００７８】
［実施例４］
ポリエステルポリオール「Ｆ−５１０」を５２．０ｇ、および「Ｆ−２０１０」を２６．０ｇ、イソシアネート成分「タケネート５００」を６６．１ｇ、および「ＴＰＡ−１００」を１６．３ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を２４０．６ｇとした（ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は２．３）以外は、実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．４）を得た。
【００７９】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は５０ｇ、マルテンス硬度は５０．０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００８０】
［実施例５］
ポリエステルポリオール「Ｐ−３０１０」を３０．０ｇ、「Ｆ−３０１０」を７．５ｇ、および「ＬＢ−３０００」を２４．０ｇ、イソシアネート成分「タケネート５００」を１０．４ｇ、および「ＴＰＡ−１００」を８７．４ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を２３８．９ｇとした（ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は１５．０）以外は、実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．５）を得た。
【００８１】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は２９ｇ、マルテンス硬度は１．１Ｎ／ｍｍ２であった。
【００８２】
［実施例６］
ポリエステルポリオール「Ｐ−３０１０」を１３０．９ｇ、イソシアネート成分「タケネート５００」を１．４ｇ、および「ＴＰＡ−１００」を２７．８ｇ、希釈溶剤としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を２４０．２ｇとした（ポリオール成分とイソシアネート成分の重量比ＯＨ／ＮＣＯ％は２．０）以外は、実施例１と同様にしてポリウレタン樹脂粒子（樹脂粒子Ｎｏ．６）を得た。
【００８３】
得られたポリウレタン樹脂粒子のトルエン吸収量は５０ｇ、マルテンス硬度は１．０Ｎ／ｍｍ２であった。
【００８４】
なお、実施例１〜６で使用した樹脂粒子の原材料の製造元は以下の通りである。
・「Ｐ−３０１０」（商品名、株式会社クラレ製）
・「Ｆ−３０１０」（商品名、株式会社クラレ製）
・「ＴＰＡ−１００」（商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製）
・「タケネート（登録商標）５００」（商品名、三井化学株式会社製）
・「Ｆ−５１０」（商品名、株式会社クラレ製）
・「ＬＢ−３０００」（商品名、三洋化成工業株式会社製）
・「Ｆ−２０１０」（商品名、株式会社クラレ製）
【００８５】
＜現像ローラの作製＞
（導電性弾性層１の作製）
表２に示す物質を常温で攪拌機を用いて混合し、半導電性組成物１を調製した。
【００８６】
【表２】
0006611595.tif 000003
【００８７】
次に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の直径６ｍｍ、長さ２６４ｍｍの芯金にプライマー（商品名：「ＤＹ３５−０５１」、東レダウコーニングシリコーン社製）を塗布し、温度１５０℃にて３０分間焼付けたものを金型に配置した。そして、前記半導電性組成物１を金型内のキャビティに注入した。続いて、金型を１５０℃で１５分間加熱し、金型から脱型した後、２００℃で２時間加熱して硬化反応を完結させた。このようにして、直径１１．５ｍｍの導電性弾性層１を作製した。
【００８８】
（導電性表面層の塗料１の作製）
撹拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を備えた４つ口セパラブルフラスコに、表３に示す物質を仕込み、撹拌しながら、窒素雰囲気下で８０℃にて、５時間反応させた。その後、溶媒を除去して、カルボキシル基を分子内に有するウレタンプレポリマー１を得た。
【００８９】
【表３】
0006611595.tif 000004
【００９０】
次に、表４に示す物質をボールミルで攪拌分散して、導電性表面層の塗料１を作製した。
【００９１】
【表４】
0006611595.tif 000005
【００９２】
作製した導電性表面層の塗料１にメチルエチルケトンを添加し、固形分２８％に調整した。そして、上記作製した導電性弾性層１の上にディッピングにより塗布した。その後、温度８０℃のオーブンで１５分間乾燥後、温度１４０℃のオーブンで４時間硬化することにより、ウレタン樹脂を含む表面層を形成し、現像ローラを得た。表面層の厚さは１０．２μｍであった。
【００９３】
（表面電位ムラ及びバンディングの評価）
上記で得た現像ロ―ラの表面に、前記樹脂粒子Ｎｏ．１を１００ｍｇ、均一に塗布した。次に、カラーレーザープリンタ（商品名：ＨＰ  ＬａｓｅｒＪｅｔ  Ｐｒｏ  ４００Ｍ４５１ｄｎ、ＨＰ社製）のシアン用プロセスカートリッジに装着されている現像ローラを取り外し、トナー規制部材をエアブローで清掃した。その後、前記樹脂粒子を塗布した現像ローラをこのプロセスカートリッジに装着し、現像ローラとトナー規制部材の接触部に樹脂粒子Ｎｏ．１が介在している現像装置を有する、実施例１に係るプロセスカートリッジを作製した。
【００９４】
このプロセスカートリッジを、温度４０℃湿度９５％の環境下に３０日間放置した。そして、該環境から取り出した後、温度２３℃湿度５０％の環境下に２４時間放置し、プロセスカートリッジの現像装置内にある現像室とトナー容器を仕切っているシール部材を除去した。その後、当該プロセスカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装着した。そして、温度１５℃湿度１０％の環境下で、Ａ４サイズの記録用紙（ＣＬＣ（カラーレーザーコピア）用、キヤノン社製；坪量＝８１．４ｇ／ｍ２）上に、全面にシアンのハーフトーン画像が形成されたプリント物を連続して１００枚出力した。
【００９５】
その後、現像ローラをプロセスカートリッジから取り外し、表面電位計（商品名：ＤＲＡ−２０００Ｌ、クオリティエンジニアリングアソシエイツ社（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（ＱＥＡ），  Ｉｎｃ．）製）によって、画像形成前に現像ローラとトナー規制部材が接触していた部分（接触部）と、接触していなかった部分（非接触部）の表面電位を測定した。そして、測定された接触部の表面電位と非接触部の表面電位の差を求め、この差を表面電位ムラとした。また、得られた１００枚のハーフトーン画像を目視で観察し、バンディングの有無を、表５に示す基準に基づき評価した。
【００９６】
樹脂粒子Ｎｏ．１を樹脂粒子Ｎｏ．２〜１１に変えた以外は、上記実施例１に係るプロセスカートリッジと同様にして実施例２〜６および比較例１〜５に係るプロセスカートリッジを作製した。得られた各プロセスカートリッジを、上記実施例１に係るプロセスカートリッジと同じ方法で評価した。
【００９７】
表６に、樹脂粒子Ｎｏ．１〜１１のトルエン吸収量およびマルテンス硬度を示す。また、各プロセスカートリッジについて、表面電位ムラ及びバンディングの評価結果を表６に併せて示す。
【００９８】
【表５】
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【００９９】
【表６】
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【０１００】
実施例１〜６では、本発明に係る樹脂粒子を現像ローラとトナー規制部材との当接部に介在させたため、現像ローラ表面において電気抵抗の変化が起こりにくくなり、表面電位ムラが小さく、バンディング画像を抑制できたものと考えられる。
【０１０１】
これは、下記の作用により達成できたものと推測される。すなわち、樹脂粒子が特定の範囲のマルテンス硬度を有することで、樹脂粒子の現像ローラに対する物理的ストレスを抑制できたためであると考えられる。さらに、樹脂粒子が特定の範囲のトルエン吸収量を有することで、樹脂粒子の現像ローラ表面の低分子量成分の吸着を抑制できたためであると考えられる。
【０１０２】
実施例１〜６では、現像ローラとトナー規制部材の接触部に、本発明に係る樹脂粒子が存在した。そのため、本発明に係る効果を得ることができた。
【０１０３】
一方、比較例１〜３に係る現像装置においては、現像ローラ及びトナー規制部材の間に介在させた樹脂粒子のトルエン吸収量が、本発明で規定する範囲よりも大きかった。そのため、樹脂粒子が現像ローラの低分子量成分を吸着し、電気抵抗の変化に起因する表面電位ムラが生じ、ハーフトーン画像にバンディングが発生したものと考えられる。
【０１０４】
また、比較例４、５に係る現像装置においては、現像ローラ及びトナー規制部材の間に介在させた樹脂粒子のマルテンス硬度が、本発明で規定する範囲よりも高いため、現像ローラへの物理的ストレスに由来すると思われる電気抵抗の変化が生じた。その結果、表面電位にムラが生じ、ハーフトーン画像にバンディングが発生したものと考えられる。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１  像担持体
１０２  現像室
１０３  トナー
１０４  トナー容器
１０５  シール部材
１０６  現像ローラ
１０７  搬送部材
１０８  トナー供給部材
１０９  トナー規制部材
１１０  吹き出し防止シート
１１１  帯電部材
１１２  クリーニング部材
１１３  露光光
１１４  中間転写ベルト
１１５  １次転写部材
１１６  ２次転写部材
１１７  記録用紙の搬送ルート
１１８  定着装置
１２０  樹脂粒子
１２１  クリーニング装置
【図１】
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【図２】
0006611595.tif 000009
【図３】
0006611595.tif 000010
【図４】
0006611595.tif 000011