(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラと規制ブレードを有する現像カートリッジに非磁性一成分現像剤を装填し、多数枚プリントを行っても、樹脂層の剥がれが発生せず、高濃度で濃度変動の少なトナー画像が継続して得られ、且つ機内汚れ（トナーこぼれ）を発生させない現像カートリッジの提供。【解決手段】導電性シャフトの外周に導電性の樹脂層を形成して作製した現像ローラ２５と、非磁性一成分現像剤と、規制ブレード２８を有する現像カートリッジ２０において、該規制ブレード２８の材質がリン青銅板で、該規制ブレード２８が現像ローラ２５に当接圧平均１０〜５０Ｎ／ｍで当接していることを特徴とする現像カートリッジ２０。【選択図】図１
2008241815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性シャフトの外周に導電性の樹脂層を形成して作製した現像ローラと、非磁性一成分現像剤と、規制ブレードを有する現像カートリッジにおいて、
該規制ブレードの材質がリン青銅板で、
該規制ブレードが現像ローラに当接圧平均１０〜５０Ｎ／ｍで当接していることを特徴とする現像カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在カラー画像形成装置（例えば、プリンタ、複写機）は装置の小型、軽量、低コスト化が要求されている。
【０００３】
上記要求を満足させるためには、カラー画像形成装置で４個用いる現像ローラを小型、軽量、低コスト化して現像カートリッジの小型、軽量、低コスト化を図る必要がある。
【０００４】
非磁性一成分現像剤用の現像カートリッジとしては、現像ローラと規制ブレードを用いた現像カートリッジが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
上記現像カートリッジに用いられる現像ローラとしては、金属シャフトの外周にゴム状の弾性層を設けた上に樹脂層を設ける構成のものが用いられている。この現像ローラは、厚さ５ｍｍ程度のゴム状の弾性層と厚さ１ｍｍ程度の樹脂層からなる多層構造のため、小型化が難しく且つコストも高くなり、現像カートリッジの中では現像ローラがコストの半分を占めているのが現状である。
【０００６】
現像ローラの小型化とコスト低減を図るには、金属シャフトの外周にゴム状の弾性層を設けた上に樹脂層を設ける多層構成のものから、単に金属シャフトの外周に樹脂層を形成した構成の現像ローラに変更することが有利である。
【特許文献１】特開平６−２３６１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ゴム状の弾性層を設けず、金属シャフトの外周に樹脂層を形成した構成の現像ローラは、非磁性一成分現像剤を帯電させるため規制ブレードを当接すると、当接した応力が緩和されず、規制ブレードが振動して非磁性一成分現像剤を安定に帯電できないという問題があった。
【０００８】
また、規制ブレードの振動を防止するため当接圧をより強くすると、現像ローラの樹脂層が剥がれてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラと規制ブレードを有する現像カートリッジに非磁性一成分現像剤（以下、非磁性一成分トナー或いは単にトナーともいう）を装填し、多数枚プリントを行っても、樹脂層の剥がれが発生せず、高濃度で濃度変動の少ないトナー画像が継続して得られ、且つ機内汚れ（トナーこぼれ）を発生させない現像カートリッジ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】
【００１０】
本発明は、下記構成を採ることにより達成される。
【００１１】
１．導電性シャフトの外周に導電性の樹脂層を形成して作製した現像ローラと、非磁性一成分現像剤と、規制ブレードを有する現像カートリッジにおいて、
該規制ブレードの材質がリン青銅板で、
該規制ブレードが現像ローラに当接圧平均１０〜５０Ｎ／ｍで当接していることを特徴とする現像カートリッジ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の現像カートリッジは、多数枚プリントを行っても、現像ローラの樹脂層が剥がれず、高濃度で濃度変動の少ないトナー画像が継続して得られ、且つ機内汚れ（トナーこぼれ）を発生させない優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らは、現像ローラの小型化及びコスト低減を図るため、導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラを用い、非磁性一成分現像剤で多数枚プリントを行っても、現像ローラ表面の樹脂層の剥がれが発生せず、高濃度で濃度変動の少ないトナー画像が継続して得られ、且つ機内汚れ（トナーこぼれ）を発生させない現像カートリッジにつて検討を行った。
【００１４】
検討の結果、導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラに当接する規制ブレードの材質を特定し、規制ブレードが現像ローラに当接する当接圧平均を特定の値に設定することで、非磁性一成分現像剤を用いて多数枚のプリントを行っても、現像ローラ表面の樹脂層が剥がれず、高濃度で濃度変動の少ないトナー画像が継続して得られ、且つ機内汚れ（トナーこぼれ）が発生しない現像カートリッジを提供できるようになった。
【００１５】
本発明の現像カートリッジは、導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラを用い、規制ブレードの材質としてリン青銅を用い、現像ローラに当接する規制ブレードの当接圧平均を１０〜５０Ｎ／ｍにすることを特徴としている。
【００１６】
導電性シャフトの外周に導電性を有する樹脂層を形成した現像ローラを用いることにより、現像ローラの小型化とコスト削減を図ることができる。
【００１７】
また、規制ブレードにリン青銅を用いることにより、規制ブレードの帯電序列がステンレスよりプラスなので、マイナス帯電性の非磁性一成分トナーをより安定に帯電付与できるものと推測している。
【００１８】
また、当接圧平均を１０Ｎ／ｍ以上とすることで、非磁性一成分トナーを均一に帯電付与することができ、帯電量が低いトナーが現像ロール表面から飛散することを防止でき、且つ過剰に現像部へ非磁性一成分トナーを搬送することを防止できる。当接圧平均を５０Ｎ／ｍ以下とすることで、現像ローラの樹脂層を痛めることなく非磁性一成分トナーを均一に帯電付与するすることができ、且つ現像部へ非磁性一成分トナーを必要量搬送することができる。
【００１９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００２０】
《現像カートリッジ》
本発明のカートリッジは、少なくとも現像ローラと規制ブレードを有し、非磁性一成分トナーの現像装置として用いられる。
【００２１】
図１は、本発明の現像カートリッジの一例を示す断面概略図である。
【００２２】
図１に示す現像カートリッジ２０は、現像ローラ２５に隣接してバッファ室２６を、バッファ室２６に隣接してホッパ２７等を有する。
【００２３】
バッファ室２６にはトナー規制部材である規制ブレード２８が現像ローラ２５に圧接（当接）させた状態で配置されている。規制ブレード２８は、現像ローラ２５上のトナーの帯電量及び付着量（搬送量）を規制するものである。また、現像ローラ２５の回転方向に対して規制ブレード２８の下流側に、現像ローラ２５上のトナー帯電量・付着量の規制を補助するための補助ブレード２９を更に設けることも可能である。
【００２４】
現像ローラ２５には供給ローラ３０が押圧されている。供給ローラ３０は、図示しないモータにより現像ローラ２５と同一方向（図中反時計回り方向）に回転駆動する。供給ローラ３０は、導電性の円柱基体と基体の外周にウレタンフォームなどで形成された発泡層を有する。
【００２５】
ホッパ２７には非磁性一成分現像剤であるトナーＴが収容されている。また、ホッパ２７にはトナーＴを攪拌する回転体３１が設けられている。回転体３１には、フィルム状の搬送羽根が取付けられており、回転体３１の矢印方向への回転によりトナーＴを搬送する。搬送羽根により搬送されたトナーＴは、ホッパ２７とバッファ室２６を隔てる隔壁に設けられた通路３２を介してバッファ室２６に供給される。尚、搬送羽根の形状は、回転体３１の回転に伴い羽根の回転方向前方でトナーＴを搬送しながら撓むとともに、通路３２の左側端部に到達すると真っ直ぐの状態に戻るようになっている。このように羽根はその形状を湾曲状態を経て真っ直ぐに戻るようにすることでトナーＴを通路３２に供給している。
【００２６】
また、通路３２には通路３２を閉鎖する弁３２１が設けられている。この弁はフィルム状の部材で、一端が隔壁の通路３２右側面上側に固定され、トナーＴがホッパ２７から通路２８に供給されると、トナーＴからの押圧力により右側に押されて通路３２を開けるようになっている。その結果、バッファ室２６内にトナーＴが供給される。
【００２７】
現像カートリッジ２０では、画像形成時に現像ローラ２５が矢印方向に回転駆動するとともに供給ローラ３０の回転によりバッファ室２６のトナーが現像ローラ２５上に供給される。現像ローラ２５上に供給されたトナーＴは、規制ブレード２８、補助ブレード２９により帯電、薄層化された後、像担持体との対向領域に搬送され、像担持体上の静電潜像の現像に供される。現像に使用されなかったトナーは、現像ローラ２５の回転に伴って除電ブレード２４によりトナーを除電する。現像ローラ２５とトナーの静電的な付着力を低減させた後、供給ローラ３０により現像ローラ２５から掻き取られ回収される。
【００２８】
図２は、現像ローラへ当接する規制ブレードの当接圧平均を説明する概略図である。
【００２９】
図２において、２５は現像ローラ、２８は規制ブレード、Ｄ1は当接位置、ＬAは規制ブレードの自由長、ＬBは規制ブレードの有効長さを示す。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、現像ローラへ当接する規制ブレードの当接圧とは、現像ローラへ当接する規制ブレードの当接位置Ｄ1において、当接位置Ｄ1と規制ブレードの接合部ＨC1とを結ぶ線に対して直角方向に、規制ブレードの弾性により発生する規制ブレードの単位長さ（ｃｍ）当たりの力（当接圧）Ｐ1（Ｎ／ｃｍ）である。規制ブレードの有効長ＬBとは、当接位置Ｄ1と規制ブレードの接合部ＨC1との長さである。
【００３１】
本発明において、現像ローラへ当接す規制ブレードの当接圧平均は、図２（ｂ）に示す測定装置を用いて測定して得られた値である。具体的には、現像ローラの３ヶ所（現像ローラの中央部と規制ブレードの端部に相当する部分）に、圧力を測定する面が現像ローラ表面と同レベルになるよう圧力センサーを取付け、現像ローラを回転させながら規制ブレードの当接圧を測定し、３ヶ所の測定値を平均して求めた値である。
【００３２】
本発明において、現像ローラへ当接する規制ブレードの当接圧平均は、１０〜５０Ｎ／ｍ、好ましくは１５〜４５Ｎ／ｍである。
【００３３】
当接圧を上記範囲とすることで、現像ローラの樹脂層を痛めることなく、非磁性一成分トナーを均一な厚さにして搬送でき、且つ非磁性一成分トナーに均一な帯電量を付与することができる
次に、本発明で用いられる規制ブレード、現像ローラ、非磁性一成分トナーについて説明する。
【００３４】
《規制ブレード》
本発明で用いられる規制ブレードは、現像ローラ表面にトナーを均一に薄層化し、トナーを均一に帯電付与させる目的で現像カートリッジ内に設置されている。
【００３５】
規制ブレードとしては、非磁性一成分トナーを均一に薄層化と帯電付与ができ、且つ現像ローラへの当接圧平均が規定範囲に制御できるバネ弾性を持つリン青銅を用いる。
【００３６】
リン青銅は、他の金属弾性材料（例えば、ステンレス）と比較し、非磁性一成分トナーに安定した帯電を付与できる。
【００３７】
これは、リン青銅の帯電序列が、ステンレスよりプラスであるため、ステンレスより安定した帯電を非磁性一成分トナーに付与することができるものと推測している。
【００３８】
リン青銅板の材質は、ＪＩＳ  Ｈ３７３１相当品が好ましい。
【００３９】
リン青銅の厚さは特に限定されないが、厚さ０．０３〜０．１２ｍｍのものを用いると当接圧平均を上記範囲に調整しやすい。
【００４０】
尚、規制ブレードは、ホルダーにより固定され、ホルダーに固定された状態で現像カートリッジに取付けられて用いられる。
【００４１】
《現像ローラ》
本発明で用いられる現像ローラは、導電性シャフトの外周に導電性の樹脂層を、導電性シャフトと導線性樹脂層の間にシリコーンゴム、ウレタンゴム等からなる弾性層を挟まず直接形成して作製されたものである。
【００４２】
〈樹脂層の層構成〉
図３は、本発明で用いられる現像ローラの一例を示す層構成概略図である。
【００４３】
図３において、２５は現像ローラ、１１は導電性シャフト、１２は樹脂層、１３は下層、１４は上層を示す。
【００４４】
図３の（ａ）は、導電性シャフト１１の外周に樹脂層１２を形成した現像ローラの概略図を示す。樹脂層の層構成は図３（ｂ）に示すように導電性シャフト１１の外周に単層の樹脂層１２を設けたもの、図３（ｃ）に示すように導電性シャフト１１の外周に下層１３を設けその上に上層１４を設ける積層型の樹脂層１２を設けたものでもよい。
【００４５】
〈樹脂層の厚さ〉
現像ローラの樹脂層の厚さは、５〜３０μｍが好ましく、２層構成の場合には下層の膜厚５〜２０μｍ、上層の膜厚２〜１０μｍが好ましい。
【００４６】
〈樹脂層の導電性〉
本発明に係る樹脂層は導電性を有する。
【００４７】
樹脂層の導電性は体積抵抗率で表し、体積抵抗率は１×１０4〜１×１０10Ω・ｃｍのものが好ましい。
【００４８】
本発明において、樹脂層の体積抵抗率は、図４に示す装置を用いて測定した値である。
【００４９】
図４は、現像ローラの体積抵抗率の測定方法を説明する構成図である。
【００５０】
図において、１は対極電極（金属ドラム）、２５は現像ローラ、３は直流電源、４は電流計を示す。
【００５１】
樹脂層の体積抵抗は、対極電極１の自重と合わせ９．８Ｎで押圧し、対極電極１と測定する現像ローラ２５を矢印の方向に回転させながら、直流電源３から１００Ｖを印加し、その時に流れる電流を電流計４で測定し、計算で算出する。
【００５２】
測定器  ：図４の測定機
測定条件：対極電極と現像ローラの線速度を１〜５ｃｍ／ｓｅｃと等速で回転させる
印加電圧：１００Ｖ
測定環境：２０℃、５０ＲＨ％
次に、導電性シャフトの外周に、導電性を有する樹脂層として下層と上層を設けた現像ローラを作製するのに用いる材料、作製方法について説明する。
【００５３】
《導電性シャフト》
本発明で用いられる導電性シャフトは、現像ローラ表面に蓄積される電荷をリークさせる部材も兼ねるため、導電性の金属で構成されるものが好ましい。代表的なものとして、直径５〜３０ｍｍのステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０３）、鉄、アルミニウム、ニッケル、アルミニウム合金、ニッケル合金等の導電性金属があり、また導電性樹脂で構成されるものでもよい。尚、導電性シャフトとしては、体積抵抗が１×１０-4Ω・ｃｍ以下のものが好ましく用いられる。
【００５４】
《樹脂層》
樹脂層は、樹脂成分と電子導電剤、必要に応じイオン導電剤、非導電性充填剤（粗さ粒子）、架橋剤等の各種添加剤を適宜配合して得られる塗布液を導電性シャフトの外周面に塗布し、これを乾燥して形成することができる。
【００５５】
以下、下層と上層の樹脂層の作製について説明する。
【００５６】
《下層の作製》
樹脂成分を溶解した溶液に、電子導電剤、イオン導電剤、粗さ粒子を溶解・分散して塗布液を調製し、この塗布液を浸漬塗布法やスプレー塗布法等により導電性シャフトの外周に塗布し、乾燥して下層を形成する。
【００５７】
《上層の作製》
樹脂成分を溶解した溶液に、電子導電剤、イオン導電剤を溶解・分散して塗布液を調製し、この塗布液を、前記下層の上に浸漬塗布法やスプレー塗布法等により塗布し、乾燥して上層を形成する。
【００５８】
〈樹脂層の樹脂成分〉
樹脂層の樹脂成分としては、特に限定されるものではないが、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。この内、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂等が好ましく用いられる。中でも、良好な耐摩耗性や弾性が得られる点から、ウレタン樹脂を用いることが特に好ましい。
【００５９】
ウレタン樹脂としては、例えばポリヒドロキシ化合物とイソシアネート化合物を含むウレタン原料を反応させて得たもの、例えば、プレポリマーを架橋反応させる方法で得たものや、ポリオールをワン・ショット法にてポリイソシアネー卜と反応させる方法で得たものなどが挙げられる。
【００６０】
この場合、ウレタン樹脂を得る際に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、一般の軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に用いられるポリオール、例えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオールが挙げられる他、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得られるいわゆるポリマーポリオール等の一般的なポリオールを使用することができる。また、イソシアネート化合物としては、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマーの製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩと表すことがある）、粗製ＴＤＩ、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩと表すことがある）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマー等を用いることができる。特に樹脂層をユニバーサル硬さを低くする目的でポリイソシアネートの混合比率を低くしてもよい。
【００６１】
また、ウレタン樹脂は、ポリヒドロキシル化合物及びポリイソシアネートを含む、１液型や２液型のウレタン原料を用いて調製してもよいし、必要に応じてエポキシ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いてもよい。
【００６２】
ポリアミド樹脂としては、ナイロン６、６・６、６・１０、６・１２、１１、１２、１２・１２に代表されるポリアミド樹脂及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から得られるポリアミドなどであり、作業性の面からアルコール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリアミドの３元共重合体や４元共重合体の分子量を調整したもの、またはナイロン６やナイロン１２をメトキシメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものが挙げられる。
【００６３】
また、アクリル樹脂としては、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルエタクリレート、これらの側鎖末端をヒドロキシアルキル基等で置換したもの、及び、これらの共重合体等が用いられる。
【００６４】
本発明で用いられる樹脂としては、シリコーン共重合ポリウレタン樹脂がより好ましい。シリコーン共重合ポリウレタン樹脂は、２官能以上の多価イソシアネート及び２官能以上の水酸基を持つシリコーン骨格を分子中に有する化合物から合成することができる。
【００６５】
このシリコーン共重合ポリウレタン樹脂は特に限定されるものではないが、特公平７−３３４２７号等に開示されるものを使用することができる。
【００６６】
〈電子導電剤〉
電子導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫一酸化アンチモン固溶体、酸化錫一酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被膜された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。この内、カーボンブラックが、比較的容易に入手でき良好な帯電性が得られるので好ましく用いられる。
【００６７】
カーボンブラックは、その種類には、特に制限はなく、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の従来公知の種々のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの配合量は、使用するカーボンブラックの種類によって異なるために特に限定されないが、通常、樹脂成分１００質量部に対して５〜５０質量部とするのが好ましく、より好ましくは１０〜４０質量部である。
【００６８】
カーボンブラックの配合量を上記範囲内とすると、現像ローラの導電性及びユニバーサル硬さが適切なものとなり、更に、樹脂層内での分布の均一性が上がるため、導電性の均一性も向上する。
【００６９】
〈イオン導電剤〉
イオン導電剤としては、従来から無機イオン塩や有機イオン塩として公知のものが、何れも適宜に選択使用できる。具体的には、Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＮａＩ、ＮａＢｒ、ＫＩ等のアルカリ金属ハライド、ＬｉＣｌＯ4、ＫＣｌＯ4、ＣｕＣｌ2Ｍｇ（ＣｌＯ4）2等の過塩素酸塩、ＬｉＳＣＮ、ＮａＳＣＮ、ＣｓＳＣＮ等のチオシアン酸塩等のごとき無機イオン塩や、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加リン酸エステル塩、４級アンモニウム塩、ベタイン等の有機イオン塩を挙げることができる。これらの中で特に好ましいものとして、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート、テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩を挙げることができる。このイオン導電剤は、１種類で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７０】
イオン導電剤の配合量は、特に制限はなく各種状況に応じて適宜選定されるが、樹脂層を形成する樹脂成分１００質量部に対し０．００１〜５質量部が好ましく、０．０５〜２質量部がより好ましい。
【００７１】
これにより、電気抵抗の位置ばらつきが少なく、且つ電気抵抗の電圧依存性が少ない上、温湿度の環境変化に対する電気抵抗の変動が少ない導電性を有する樹脂層が得られる。
【００７２】
〈非導電性充填剤（粗さ粒子）〉
非導電性充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、樹脂粒子等が挙げられる。これらの中では樹脂粒子が好ましく、樹脂粒子としては架橋アクリル樹脂粒子、架橋ウレタン樹脂粒子が特に好ましい。
【００７３】
〈非磁性一成分現像剤（非磁性一成分トナー）〉
非磁性一成分トナーの製造方法は特に限定されず、公知の重合法や粉砕法により作製することができる。
【００７４】
非磁性一成分トナーの個数基準におけるメディアン径（Ｄ50）は３〜９μｍのものが好ましい。
【００７５】
ここに、個数基準におけるメディアン径（Ｄ50）とは、一定の粒度分布における中央値となる部位に相当するトナー粒径のことをいうものである。即ち、一定個数のトナー粒子の粒度分布をとるとき、粒径の大きな方から、または小さな方から順に、各粒径となるトナー粒子の個数をカウントして頻度を求めていき、全トナー粒子個数に対して５０％を示す粒度分布部位となるトナー粒径のことをトナー粒子の個数基準におけるメディアン径（Ｄ50）と呼んでいる。
【００７６】
《フルカラー画像形成装置》
次に、本発明の現像カートリッジが好ましく用いられるフルカラー画像形成装置について説明する。
【００７７】
図５は、フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【００７８】
図５に示すフルカラー画像形成装置においては、回転駆動される感光体ドラム１０の周囲に、この感光体ドラム１０の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電ブラシ１１１や、この感光体ドラム１０上に残留したトナーを掻き落すクリーナ１１２が設けられている。
【００７９】
また、帯電ブラシ１１１によって帯電された感光体ドラム１０をレーザビームによって走査露光するレーザ走査光学系２０が設けられており、このレーザ走査光学系２０はレーザダイオード、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵した周知のものであり、その制御部にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック毎の印字データがホストコンピュータから転送されるようになっている。そして、このレーザ走査光学系２０は、上記の各色毎の印字データに基づいて、順次レーザビームとして出力し、感光体ドラム１０上を走査露光し、これにより感光体ドラム１０上に各色毎の静電潜像を順次形成するようになっている。
【００８０】
また、このように静電潜像が形成された感光体ドラム１０に各色のトナーを供給してフルカラーの現像を行うフルカラー現像カートリッジ３０は、支軸３３の周囲にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各非磁性一成分トナーを収容させた４つの色別の現像カートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが設けられており、支軸３３を中心として回転し、各現像カートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋが感光体ドラム１０と対向する位置に導かれるようにな
っている。
【００８１】
また、このフルカラー現像カートリッジ３０における各現像カートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおいては、上記図５に示すように、回転してトナーを搬送する現像剤担持体（現像ローラ）２５の外周面にトナー規制部材が圧接（当接）されており、このトナー規制部材により、現像ローラ２５によって搬送されるトナーの量を規制すると共に、搬送されるトナーを帯電させるようになっている。尚、このフルカラー現像カートリッジ３０においては、現像ローラによって搬送されるトナーの規制と帯電とを適切に行うために、トナー規制部材を２つ設けるようにしてもよい。
【００８２】
そして、上記のようにレーザ走査光学系２０によって感光体ドラム１０上に各色の静電潜像が形成される毎に、上記のように支軸３３を中心にして、このフルカラー現像カートリッジ３０を回転させ、対応する色彩のトナーが収容された現像カートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋを感光体ドラム１０と対向する位置に順々に導き、各現像カートリッジ３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋにおける現像ローラ２５を感光体ドラム１０に接触させてまたは非接触で、上記のように各色の静電潜像が順々に形成された感光体ドラム１０上に、帯電された各色のトナーを順々に供給して現像を行うようになっている。
【００８３】
また、このフルカラー現像カートリッジ３０より感光体ドラム１０の回転方向下流側の位置には、中間転写体４０として、回転駆動される無端状の中間転写ベルト４０が設けられており、この中間転写ベルト４０は感光体ドラム１０と同期して回転駆動されるようになっている。そして、この中間転写ベルト４０は回転可能な１次転写ローラ４１により押圧されて感光体ドラム１０に接触するようになっており、またこの中間転写ベルト４０を支持する支持ローラ４２の部分には、２次転写ローラ４３が回転可能に設けられ、この２次転写ローラ４３によって記録紙等の記録材Ｓが中間転写ベルト４０に押圧されるようになっている。
【００８４】
更に、前記のフルカラー現像カートリッジ３０とこの中間転写ベルト４０との間のスペースには、中間転写ベルト４０上に残留したトナーを掻き取るクリーナ５０が中間転写ベルト４０に対して接離可能に設けられている。
【００８５】
また、普通紙等の記録材Ｓを中間転写ベルト４０に導く給紙手段６０は、記録材Ｓを収容させる給紙トレイ６１と、この給紙トレイ６１に収容された記録材Ｓを１枚ずつ給紙する給紙ローラ６２と、上記の中間転写ベルト４０上に形成された画像と同期して給紙された記録材Ｓを中間転写ベルト４０と上記の２次転写ローラ４３との間に送るタイミングローラ６３とで構成されており、このようにして中間転写ベルト４０と２次転写ローラ４３との間に送られた記録材Ｓを２次転写ローラ４３によって中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０からトナー像を記録材Ｓへ押圧転写させるようになっている。
【００８６】
一方、上記のようにトナー像が押圧転写された記録材Ｓは、エアーサクションベルト等で構成された搬送手段６６により定着装置７０に導かれるようになっており、この定着装置７０において転写されたトナー像が記録材Ｓ上に定着され、その後、この記録材Ｓが垂直搬送路８０を通して装置本体１００の上面に排出されるようになっている。
【００８７】
次に、このフルカラー画像形成装置を用いてフルカラーの画像形成を行う動作について具体的に説明する。
【００８８】
まず、感光体ドラム１０と中間転写ベルト４０とを同じ周速度でそれぞれの方向に回転駆動させ、感光体ドラム１０を帯電ブラシ１１によって所定の電位に帯電させる。
【００８９】
そして、このように帯電された感光体ドラム１０に対して、上記のレーザ走査光学系２０によりイエロー画像の露光を行い、感光体ドラム１０上にイエロー画像の静電潜像を形成した後、この感光体ドラム１０にイエロートナーを収容させた現像カートリッジ３１Ｙから前記のようにトナー規制部材によって荷電されたイエロートナーを供給してイエロー画像を現像し、このようにイエローのトナー像が形成された感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト４０を１次転写ローラ４１によって押圧させ、感光体ドラム１０に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に１次転写させる。
【００９０】
このようにしてイエローのトナー像を中間転写ベルト４０に転写させた後は、前記のようにフルカラー現像カートリッジ３０を支軸３３を中心にして回転させ、マゼンタトナーが収容された現像カートリッジ３１Ｍを感光体ドラム１０と対向する位置に導き、上記のイエロー画像の場合と同様に、レーザ走査光学系２０により帯電された感光体ドラム１０に対してマゼンタ画像を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をマゼンタトナーが収容された現像カートリッジ３１Ｍによって現像し、現像されたマゼンタのトナー像を感光体ドラム１０から中間転写ベルト４０に１次転写させ、更に同様にして、シアン画像及びブラック画像の露光、現像及び１次転写を順々に行って、中間転写ベルト４０上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を順々に重ねてフルカラーのトナー像を形成する。
【００９１】
そして、中間転写ベルト４０上に最終のブラックのトナー像が１次転写されると、記録材Ｓをタイミングローラ６３により２次転写ローラ４３と中間転写ベルト４０との間に送り、２次転写ローラ４３により記録材Ｓを中間転写ベルト４０に押圧させて、中間転写ベルト４０上に形成されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に２次転写させる。
【００９２】
そして、このようにフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に２次転写されると、この記録材Ｓを上記の搬送手段６６により定着装置７０に導き、この定着装置７０によって転写されたフルカラーのトナー像を記録材Ｓ上に定着させ、その後、この記録材Ｓを垂直搬送路８０を通して装置本体１の上面に排出させるようになっている。
【実施例】
【００９３】
以下に、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【００９４】
《規制ブレードの準備》
以下のような規制ブレードを準備した。
【００９５】
〈規制ブレード１の準備〉（比較例用）
材質：リン青銅板（ＪＩＳ  Ｈ３７３１相当品）
厚さ：０．０２ｍｍ
〈規制ブレード２の準備〉
材質：ステンレス（ＳＵＳ３０４）
厚さ：０．０４ｍｍ
〈規制ブレード３の準備〉
材質：リン青銅板（ＪＩＳ  Ｈ３７３１相当品）
厚さ：０．０８ｍｍ
〈規制ブレード４の準備〉
材質：リン青銅板（ＪＩＳ  Ｈ３７３１相当品）
厚さ：０．２０ｍｍ
〈規制ブレード５の準備〉（比較例用）
材質：リン青銅板（ＪＩＳ  Ｈ３７３１相当品）
厚さ：０．２２ｍｍ
〈規制ブレード６の準備〉（比較例用）
材質：ステンレス板（ＳＵＳ３０４）
厚さ：０．０４ｍｍ
〈規制ブレード７の準備〉（比較例用）
材質：ステンレス板（ＳＵＳ３０４）
厚さ：０．０８ｍｍ
〈規制ブレード８の準備〉（比較例用）
材質：ステンレス板（ＳＵＳ３０４）
厚さ：０．２０ｍｍ
《現像ローラの作製》
以下のようにして、現像ローラを作製した。
【００９６】
（下層形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、熱可塑性エラストマーであるウレタン樹脂「ニッポラン５１９９（日本ポリウレタン社製）」１００質量部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ（ライオン社製）」２０質量部、テトラメチルアンモニウムクロライド２．０質量部と、体積基準におけるメディアン径（Ｄ50）１５μｍの粗さ粒子「球形架橋アクリル樹脂」２０質量部とをサンドミルを用いて２時間分散させ、「下層形成用塗布液」を調製した。
【００９７】
「下層形成用塗布液」をＳＵＳ３０３の中空筒状の「シャフト」の外周面にスプレー塗布した後、１２０℃で１時間乾燥を行い、乾燥後の膜厚が１０μｍの「下層」を形成した。
【００９８】
（上層形成）
メチルエチルケトン５００質量部に、ウレタン樹脂「ニッポラン５１９９（日本ポリウレタン社製）」１００質量部を溶解した溶液に、カーボンブラック「ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ（ライオン社製）」２０質量部、テトラメチルアンモニウムクロライド２．０質量部と、数平均一次粒径０．０５μｍの「四フッ化エチレン樹脂粒子」２０質量部とをサンドミルを用いて２時間分散させ、「上層形成用塗布液」を調製した。
【００９９】
「上層層形成用塗布液」を「下層」の外周面に乾燥後の膜厚が５μｍになるようスプレー塗布し、１００℃で１時間乾燥を行い「上層」を形成し下層と上層からなる樹脂層を形成し「現像ローラ」を作製した。
【０１００】
《非磁性一成分現像剤の作製》
以下のようにして、非磁性一成分現像剤（非磁性一成分トナー）を作製した。
【０１０１】
（樹脂粒子の調製）
攪拌装置を取付けた容器にて、ワックス（ペンタエリスリトールテトラステアリン酸エステル）７２．０質量部を、スチレン１１５．１質量部、ｎ−ブチルアクリレート４２．０質量部及びメタクリル酸１０．９質量部からなる単量体混合液に添加し、８０℃に加温し溶解させて単量体溶液を調製した。
【０１０２】
一方、攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取付けたセパラブルフラスコに、アニオン系界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム：ＳＤＳ）７．０８質量部をイオン交換水２７６０質量部に溶解させた界面活性剤溶液（水系媒体）を仕込み、窒素気流下に２３０ｒｐｍの攪拌速度で攪拌しながら、内温を８０℃に昇温させた。次いで、循環経路を有する機械式分散機「クレアミックス」（エム・テクニック社製）により、前記界面活性剤溶液（８０℃）中に、前記単量体溶液（８０℃）を混合分散させ、均一な分散粒子径を有する乳化粒子（油滴）が分散された乳化液を調製した。
【０１０３】
この分散液に、重合開始剤（過硫酸カリウム：ＫＰＳ）０．８４質量部をイオン交換水２００質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、この系を８０℃にて３時間にわたり加熱・攪拌することにより重合反応を行った。得られた反応溶液に、重合開始剤（ＫＰＳ）７．７３質量部をイオン交換水２４０質量部に溶解させた溶液を添加し、１５分後、温度を８０℃とした後、スチレン３８３．６質量部、ｎ−ブチルアクリレート１４０．０質量部、メタクリル酸３６．４質量部及びｎ−オクチルメルカプタン１２質量部からなる混合液を１００分間かけて滴下し、この系を８０℃で６０分間にわたり加熱・攪拌させた後、この系を４０℃まで冷却することにより、ワックスを含有する樹脂粒子の分散液（以下、「ラテックス（１）」ともいう。）を調製した。
【０１０４】
（着色剤分散液（１）の調製）
一方、ｎ−ドデシル硫酸ナトリウム９．２質量部をイオン交換水１６０質量部に攪拌溶解した。この溶液を攪拌しながら、着色剤としてカーボンブラック「モーガルＬ」（キャボット社製）２０質量部を徐々に添加し、次いで、機械式分散機「クレアミックス」（エム・テクニック社製）を用いて分散処理することにより、着色剤粒子の分散液（以下、「着色剤分散液（１）」という。）を調製した。着色剤分散液（１）における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）を用いて測定したところ、質量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
【０１０５】
（着色剤分散液（２）の調製）
着色剤分散液（１）において、カーボンブラック２０質量部に代えて顔料「Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４」２０質量部を用いたこと以外は着色剤分散液の調製例１と同様にして着色剤粒子の分散液（以下、「着色剤分散液（２）」という。）を調製した。得られた着色剤分散液（２）における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）を用いて測定したところ、質量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
【０１０６】
（着色剤分散液（３）の調製）
着色剤分散液（１）において、カーボンブラック２０質量部に代えてキナクリドン系マゼンタ顔料「Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２」２０質量部を用いたこと以外は着色剤分散液の調製例１と同様にして着色剤粒子の分散液（以下、「着色剤分散液（３）」という。）を調製した。得られた着色剤分散液（３）における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）を用いて測定したところ、質量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
【０１０７】
（着色剤分散液（４）の調製）
着色剤分散液（１）において、カーボンブラック２０質量部に代えてフタロシアニン系シアン顔料「Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３」２０質量部を用いたこと以外は着色剤分散液の調製例１と同様にして着色剤粒子の分散液（以下、「着色剤分散液（４）」という。）を調製した。得られた着色剤分散液（４）における着色剤粒子の粒子径を、電気泳動光散乱光度計「ＥＬＳ−８００」（大塚電子社製）を用いて測定したところ、質量平均粒子径で１２０ｎｍであった。
【０１０８】
（着色粒子（Ｋ１）の調製）
温度センサー、冷却管、攪拌装置（攪拌翼を２枚有し、交差角が２０°）、形状モニタリング装置を取付けた反応容器（四つ口フラスコ）に、ラテックス（１）１２５０質量部（固形分換算）と、イオン交換水２０００質量部と、着色剤分散液（１）全量を仕込み、内温を２５℃に調製した後、この分散液混合溶液に５ｍｏｌ／リットルの水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨを１０．０に調整した。次いで、塩化マグネシウム・６水和物５２．６質量部をイオン交換水７２質量部に溶解した水溶液を、攪拌下、２５℃にて１０分間かけて添加した。その後、直ちに昇温を開始し、この系を５分間かけて９５℃まで昇温（昇温速度１４℃／分）した。
【０１０９】
その状態で「マルチサイザー３（コールター社製）」にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準におけるメディアン径（Ｄ50）が６．５μｍになった時点で、塩化ナトリウム１１５質量部をイオン交換水７００質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させ、更に、液温度９０℃にて８時間にわたり加熱攪拌（攪拌回転数１２０ｒｐｍ）することにより、融着を継続させて熟成処理を行った後、この系を１０℃／分の条件で３０℃まで冷却し、塩酸を添加してｐＨを３．０に調整し、攪拌を停止した。
【０１１０】
生成した粒子を濾過し、イオン交換水で繰り返し洗浄して遠心分離装置によって液中分級処理し、その後、フラッシュジェットドライヤーを用いて乾燥して含水率が１．０％の着色粒子（以下、「着色粒子（Ｋ１）」ともいう。）を得た。
【０１１１】
（着色粒子（Ｙ１）の調製）
着色粒子（Ｋ１）の調製において、着色剤分散液（１）全量を着色剤分散液（２）全量に変更した他は同様にして「着色粒子（Ｙ１）」を得た。
【０１１２】
（着色粒子（Ｍ１）の調製）
着色粒子（Ｋ１）の調製において、着色剤分散液（１）全量を着色剤分散液（３）全量に変更した他は同様にして「着色粒子（Ｍ１）」を得た。
【０１１３】
（着色粒子（Ｃ１）の調製）
着色粒子（Ｋ１）の調製において、着色剤分散液（１）全量を着色剤分散液（４）全量に変更した他は同様にして「着色粒子（Ｃ１）」を得た。
【０１１４】
（着色粒子の外添剤処理）
上記で作製した着色粒子の各々に、疎水性シリカ（数平均一次粒子径＝１２ｎｍ、疎水化度＝６５）を０．８質量部、疎水性チタニア（数平均一次粒子径＝３０ｎｍ、疎水化度＝５５）を０．５質量部添加し、ヘンシェルミキサーにて混合し、非磁性一成分トナーを調製した。これらを「黒非磁性一成分トナー」、「イエロー非磁性一成分トナー」、「マゼンタ非磁性一成分トナー」、「シアン非磁性一成分トナー」とする。
【０１１５】
《現像カートリッジの準備》
上記で作製した規制ブレードと現像ローラを図１に記載の現像カートリッジに装着し、現像ローラに当接する規制ブレードの当接圧平均を表１のように設定した。その後、上記で作製した各色非磁性一成分トナーを装填して「現像カートリッジ１〜１２」を準備した。
【０１１６】
表１に、現像カートリッジに装着した規制ブレード、現像ローラに当接する規制ブレードの当接圧平均を示す。
【０１１７】
【表１】
2008241815.tif 000003
【０１１８】
尚、現像ローラに当接する規制ブレードの当接圧平均は、前記図２の（ｂ）に記載の測定装置を用いて測定した値である。
【０１１９】
《評価》
現像カートリッジの評価は、カラーレーザプリンタ「Ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２４３０ＤＬ」（コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製）に、上記で準備した「現像カートリッジ１〜１２」を順次装着し、常温常湿（２０℃、５５％ＲＨ）環境でプリントして行った。
【０１２０】
現像カートリッジ初期の性能評価は、画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）でＡ４サイズの原稿をプリントし、そのトナー画像品質で評価した。
【０１２１】
その後、画像率２％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色０．５％のフルカラーモード）の原稿を用いて連続５０００枚プリントを行った。
【０１２２】
５０００枚プリント後の性能評価は、初期性能評価と同じ画素率２０％（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色５％のフルカラーモード）でＡ４サイズの原稿をプリントし、現像ローラ樹脂層の膜はがれ、トナー画像品質（画像濃度、画像濃度変動）とトナーこぼれで評価した。
【０１２３】
〈樹脂層の膜はがれ〉
樹脂層の膜はがれは、規制ブレードの端部に該当する現像ローラ表面に膜はがれの発生状態とプリントして得られたトナー画像を目視で評価した。具体的には、高温高湿環境（３３℃、８０％ＲＨ）で５０００枚のプリント終了後、現像ローラ表面の膜はがれの発生状態を目視観察とプリントして得られたトナー画像から評価した。
【０１２４】
評価基準
◎：目視できる膜はがれは無し
○：目視できる膜はがれが有るが、プリント画像には現れない
×：目視できる膜はがれが有り、プリント画像に画像欠陥として現れる。
【０１２５】
〈画像濃度〉
画像濃度は、初期と５０００枚プリント後にプリントしたべた黒画像部の濃度を反射濃度計「ＲＤ−９１８」（マクベス社製）を用いて１２点測定し、その平均値て評価した。
【０１２６】
尚、べた画像部の濃度が１．４０以上を合格とする。
【０１２７】
〈画像濃度変動〉
画像濃度変動は、初期と５０００枚プリント終了後にプリントしたべた黒画像部の濃度差で評価した。尚、画像濃度変動が０．１５未満を合格とする。
【０１２８】
〈トナーこぼれ〉
５０００枚プリント修了後、現像カートリッジ周辺を目視観察し、現像カートリッジ周辺のトナーこぼれ状態を目視で観察し評価した。
【０１２９】
◎：トナーこぼれが、観察されず良好
○：トナーこぼれが、若干観察されるが実用上問題ないレベル
×：トナーこぼれが、明らかに観察され実用上問題となるレベル。
【０１３０】
表２に、評価結果を示す。
【０１３１】
【表２】
2008241815.tif 000004
【０１３２】
表２に示すように、本発明に該当する実施例１〜５の「現像カートリッジ１〜５」は、被覆層の膜はがれ、画像濃度、画像濃度変動、トナーこぼれが共に良好な結果となったのに対し、本発明外の比較例１〜７の「現像カートリッジ６〜１２」は評価項目の何れかに問題が見られ、本発明の効果が発現されないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の現像カートリッジの一例を示す断面概略図である。
【図２】現像ローラへ当接する規制ブレードの当接圧平均を説明する概略図である。
【図３】本発明で用いられる現像ローラの一例を示す層構成概略図である。
【図４】現像ローラの体積抵抗率の測定方法を説明する構成図である。
【図５】フルカラー画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【０１３４】
２０  現像カートリッジ
２５  現像ローラ
２６  バッファ室
２７  ホッパ２７
２８  規制ブレード
２９  補助ブレード
３０  供給ローラ
Ｔ  トナー
３１  回転体
３２  通路
３２１  弁
【図１】
2008241815.tif 000005
【図２】
2008241815.tif 000006
【図３】
2008241815.tif 000007
【図４】
2008241815.tif 000008
【図５】
2008241815.tif 000009