(57)【要約】【課題】  液体現像装置において、表面をＦＧＢにすることにより、溝にたまるかすを防止（汚染防止）。また、表面粗さを規定することにより、搬送性維持。【解決手段】  液体現像装置の現像ローラにおいて、表面を定形球形粒子によりブラスト処理を施すと、右下図のようなスリーブ表面になるため、トナーが凹凸の溝に残りにくくなる。また、現像ローラに凹凸があるため、現像剤の搬送性も維持できる。このため現像ローラのトナーによる汚染が防止でき、搬送性の維持も可能である。更に、現像ローラの表面粗さを規定することにより、よりよい搬送性を維持した状態で、現像ローラの汚染を防止するこができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された静電像を現像する位置へ、トナー粒子及びこれを分散するための媒体液を含む液体現像剤を担持し搬送する現像剤担持体を備えた液体現像装置において、
前記現像剤担持体表面を略定形球形粒子によって粗面化処理したことを特徴とする液体現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の材質がステンレススチールまたはアルミニウム等の導電性材料であることを特徴とする請求項第1記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像担持体の表面をダイヤモンド研磨等の鏡面研磨を行った後、表面に定形球形粒子でブラスト処理を行ったことを特徴とする請求項第1および第2記載の液体現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の表面の凹凸の平均山間隔Ｓｍが前記液体現像剤中のトナーの重量平均粒径Ｄの１より大きく30倍以下（Ｄ＜Ｓｍ≦30＊Ｄ）に設定されていることを特徴とする請求項第1及び第2記載の液体現像装置。
【請求項５】
さらに前記現像剤担持体の表面の十点平均粗さをＲｚとして、その前記平均山間隔Ｓｍとの比が、０．００１≦Ｒｚ／Ｓｍ＜１の関係に設定されていることを特徴とする請求項第１〜４記載の液体現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上に担持された静電潜像を、媒体液中に分散されたトナーによって現像する液体現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体等の潜像担持体上に形成された静電潜像を、帯電したトナーによって現像する画像形成方法である電子写真法には、大きくわけて、粉体のトナーを直接もちいる乾式現像法と、トナーを媒体液に分散した液体現像剤を用いる液体現像法とがある。
【０００３】
乾式現像法は、現像剤として着色粒子（トナー）またはトナーに磁性等を有するキャリアを加えたものを用いる。乾式トナーは通常顔料とバインダー樹脂を主要成分とし、必要に応じて荷電制御剤、導電制御剤、可塑剤、離型剤等が内添または外添されたものである。磁性トナーは更に、Fe3O4等の磁性紛を含有する。乾式現像法では、通常トナーは、現像装置の特定面との接触やトナー相互の接触、またはキャリアを含む2成分現像剤ではキャリア等との接触による接触帯電、電場による静電誘導、電荷注入、空気のイオン化放電によるイオン吸着等で帯電され、感光体等の静電潜像担持体上の静電潜像部に静電力、機械力、磁力等で搬送され、静電力で現像に供される。
【０００４】
乾式現像において用いる乾式トナーは、これ等が周囲の大気中に逃散して空気中に浮遊する恐れもあるため、あまり微細にすることができず、通常、平均粒径が数μｍ〜10μｍ程度のものが用いられている。乾式トナーはこのようにトナー粒径が比較的大きいことにより、現像における解像度を挙げることは困難である。しかし、近年、より高精細な画像が要求されるようになり、これに応じてトナーは小粒径化されている。しかしながら、乾式現像法においては実用化されているレベルでトナーの平均粒径は6μｍ程度である。
【０００５】
一方、液体現像法では、現像剤として現在実用化され主流となっているのは、電気絶縁性の分散剤（キャリア液）中に、顔料とバインダー樹脂を主要成分とする着色粒子（トナー）及び荷電制御剤、分散補助剤等を分散させたものである。トナーの帯電は荷電制御剤のイオン吸着によるものと考えられており、帯電トナーは電気泳動の原理により現像に供される。
【０００６】
液体現像法ではトナーが媒体液中に分散されているため、サブミクロンの粒径のトナーを用いても実用化が可能であるため、解像度が高く階調性に優れた画像を得ることができる。またその他にも、転写材上へのトナー像の定着が容易であるなどの利点を有している。（特許文献１）
液体現像法に使用される現像剤担持体において、導電性材質であり、かつ、耐久性加工性及びコストの面からステンレススチールもしくはアルミニウム等の金属素管とし、その素管の表面を粗面化することにより現像剤担持体とすると、液体現像剤を現像領域まで搬送する際の搬送性が向上し、また現像剤担持体表面上に均一な現像剤層をコーティングすることが可能となる。
【０００７】
現像剤担持体表面の粗面化方法としては、不定形粒子による不定形ブラスト法（サンドブラスと法）が従来、主として知られている。
【０００８】
不定形ブラスト法とは、尖った角のある不定形の砂、アルミナ粒子や酸化ケイ素等を高速でふきつけることにより金属表面に細かい凹凸を作るものである。不定形ブラスト処理した現像剤担持体（現像ローラ）表面は拡大してみると細かい溝が無数に存在したあれた状態になっている。このように不定形ブラスト処理した現像剤担持体(今後、現像ローラと呼ぶ場合がある)の表面は、粗面化されたことにより現像剤の搬送性は向上することとなる。（特許文献２、特許文献３）
【特許文献１】特開平10-282730号公報
【特許文献２】特開平5-142950号公報
【特許文献３】特開平6-295131号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の現像剤ローラには以下のような問題がある。
【００１０】
不定形ブラスト方法により粗面化した現像剤担持体では、その現像ローラ表面に細かい溝が多数存在した状態であるため長期間の使用により液体現像中のトナーまたはトナー中の成分がその粗面化した表面の細かな凹凸の谷に引っかかり付着しやすい。この谷に付着したトナーは、現像ローラ表層の現像剤の総圧を規制する層圧規制部材等の押圧などにより長期間の使用で融着にいたり、現像ローラ表面がトナーで汚染される恐れがある。（以下、このトナーが現像ローラ表面に融着した状態を「現像ローラ汚染」と呼ぶことがある。）
現像剤担持体表面にトナー融着が生じると、まず、現像領域への現像剤の搬送量が低下し画像濃度が低下する。
【００１１】
また、現像ローラ汚染は均一に発生するとは限らないため、現像ローラ汚染した場所としていない場所により液体現像剤のコートむら等による画像むらが発生する場合がある。
【００１２】
更に汚染がすすむと、現像剤担持体表面に全体に現像ローラ汚染が生じ、現像ローラ融着物による高抵抗層ができ、現像部に所望の電界が形成されなくなると、濃度低下等の画像不良が生じる。
【００１３】
実際、汚染していない現像ローラと汚染した現像ローラを用意し、同じ液体現像剤を用いて画像評価を行ったところ、汚染していない現像ローラに比べて汚染した現像ローラでは画像濃度が低下し、また画像むら等の画像不良が生じた。このことから、現像剤担持体表面にトナーが融着して汚染することが、明らかに濃度低下や画像不良の原因になっている事が分かる。
【００１４】
以上のように不定形粒子を用い不定形ブラストを施した現像剤担持体は、いくつかの問題点が出ることとなった。しかし、現像剤担持体の表面に不定形ブラストを施した目的は、液体現像剤を現像領域まで搬送する際の搬送性の向上であった。そのため、ブラストを行わなければ今度は現像剤の搬送性に問題が出ることとなる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決し、液体現像剤を用いた場合に液体現像剤担持体ローラ表面の凹凸部分の谷へトナーが埋め込まれることを防ぎ、トナー融着による現像ローラ汚染が生じることがなく、かつ、現像剤の搬送性も維持し、それによって長期間安定して画質のよい画像を得ることを可能にした液体現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は、本発明にかかる現像装置にて達成される。本発明は、こうすることによって、液体現像剤を用いた場合に液体現像剤担持体表面の凹凸部分の谷へトナーが埋め込まれることを防ぎ、トナー融着による現像ローラ汚染が生じることがなく、現像剤の搬送性も維持し、それによって画像の品質を長期間安定して保証することができ、本発明の目的が達成される。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、液体現像剤を用いた場合に液体現像剤担持体ローラ表面の凹凸部分の谷へトナーが埋め込まれることを防ぎ、トナー融着による現像ローラ汚染が生じることがなく、かつ、現像剤の搬送性も維持し、それによって長期間安定して画質のよい画像を得ることを可能にした液体現像装置を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下において、本発明による現像装置の実施例を添付図面に従って説明する。なお、この現像装置は、例えば以下に述べるような画像形成装置の中で使用されるが、必ずしもこの形態に限られるものではない。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例について説明する。図１は本実施例の液体現像方法の原理を説明するための説明図である。
【００２０】
現像装置１の構成について説明する。現像装置１は、液体現像剤２はを収容する現像剤収容タンク１１を備えている。この現像剤収容タンク１１の内部には現像剤担持体として現像ローラ１２、塗布ローラ１３、該現像ローラ１２上における液体現像剤４の層厚を規制する層厚規制ブレード１５、該現像ローラ１２上に残留した残留現像剤を回収する回収ブレード１６、該塗布ローラ１３上の塗布ローラ上に残留した残留現像剤を回収する塗布ローラ上回収ブレード１７が設けられている。
【００２１】
上記塗布ローラ１３は、液体現像剤２を汲み上げ、汲み上げられた液体現像剤２は、上記塗布ローラ１３と層厚規制ブレード１５との当接部を通過する際にその層厚が均一に規制され、該塗布ローラ１３と上記現像ローラ１２との当接部で該現像ローラ１２に塗布される。また、図示しない駆動手段によって図中時計まわりに回転駆動される上記攪拌スクリュー１８は、回収ブレード部１６で掻き落とされた使用済み液体現像剤と、まだ使用されていない液体現像剤を攪拌している。また、現像剤収容タンクには不図示の補給口が設けられており、この補給口から補給用の液体現像剤２、トナー、キャリア液などが補給される。
【００２２】
図示しない駆動手段により図中時計まわりに回転駆動される上記現像ローラ１２は、上記現像収容タンク１１に設けられた開口部からその一部を突き出しており、該突出部分が感光体ドラム３に対向しており、この部分で現像動作を行うことになる。そして、塗布ローラ１３上から現像ローラ１２に塗布された液体現像剤２は、薄厚の液体現像剤薄層となってこの現像剤ニップに運ばれ、現像に供される。
【００２３】
上記現像ローラ１２には電圧印可手段として不図示の電源が接続され、電圧としての現像バイアスが印可されるようになっている。この現像バイアスの印可によって上記ニップには現像電界が形成される。この現像電界は、上記感光体ドラムの回転に伴って上記ニップを通過する上記液体現像剤薄層中のトナーに静電力を作用させ、感光体ドラム上の静電潜像との対向位置にあたるトナーを上記現像ローラ１２から該感光体ドラム１上の該静電潜像に転移させる。また、上記感光体ドラム１の非画像部との対向に位置にあたるトナーを上記現像ローラ１２表面にむけて移動させる。このため、上記感光体ドラム１の非画像部には、トナーが付着しないで若干量のキャリア液のみが転移する。
【００２４】
上記ニップを通過した後の現像ローラ１２表面に残留する上記液体現像剤薄層は、上記回収ブレード１６と該現像ローラ１２との当接部を通過する際に、該現像ローラ１２からかきとり除去されて上記液体現像収容タンク１１内の液体現像剤たまりへと回収される。
【００２５】
次に、本実施例の特徴的な部分について更に詳しく説明する。
【００２６】
従来例のところで述べたように、不定形ブラスト処理により粗面化した現像ローラでは、トナーまたはトナー中の成分が粗面化された表面の細かな凹凸部分に付着しやすく、表面が汚染される恐れがある。そのため、本実施例では不定形ブラスト処理とは異なるブラスト処理を行う必要がある。そこで、定形ブラスト砥粒としてガラスビーズを用意しブラスト処理を行った。ブラスト処理の方法は、１２ｒｐｍで回転しているローラに対して、このローラから距離１００ｍｍ離した直径７ｍｍのブラストノズルをローラの軸に平行に移動させながら、ノズルから空気圧（ブラスト圧）を３ｋｇ／ｃｍ2で吹き付けた。このようにしてローラ表面をブラスト処理し、粗面を得た。ブラスト処理が終了した現像ローラは、表面を洗浄した後、乾燥した。ただし、回転速度、ローラからの距離、ブラスト圧等の条件は、ローラ素管の材質等によって若干変更を行った。また、これに限定されるものではない。なお、本実施例では、定形ブラスト砥粒としてガラスビーズを用いたが、定形ブラスト砥粒としてはこれに限られるものではなく、ステンレス鋼球、セラミック球、鋼球、フライト球などを用いてもよい。
【００２７】
実験例１（比較例１）としてＳＵＳ製ローラに不定形アルミナ粒子を用いブラスト処理し、粗面化した現像ローラを用意し、１万枚の長期使用を行った後の現像ローラの汚染程度の評価を行った。その結果を表１に示したが、１万枚の長期使用後、比較例1の不定形ブラスト処理を行った現像ローラはトナーがローラ表面に融着するにいたっていた。一方、比較例２の定形ガラスビーズ粒子による定形ブラスト処理を施した現像ローラは比較例１の不定形ブラスト処理を行った現像ローラに比べローラ表面に融着するトナーの量も少なく、ローラ汚染に起因する画質への影響も小さかった。
【００２８】
図３・４は、実験例１（比較例１）の不定形ブラスト処理した現像ローラに比べ実験例２（比較例２）の定形ブラスト処理した現像ローラの方がローラ表面にトナー等が付着しにくい理由を説明するための図である。
【００２９】
図３は、不定形ブラスト処理を行った場合の現像ローラ表面である。不定形ブラスト処理を行った場合、表面は図３のように荒れた細かなギザギザの溝が形成される。このこまかなギザギザの溝に、液体現像剤中のトナー粒子が引っかかり埋め込まれてしまい、回収ブレード１６によっても掻き落とすことが難しく、逆に、この回収ブレードにより擦り付けられてしまう可能性がある。さらに、残キャリア液によっても溝からトナー分を完全に取り出すことは難しい。そして、図３においてはトナー粒子が極めて球形である場合であるが、不定形なトナーの場合においては、山状になっている部分がこの細かい溝に引っかかりトナーが埋め込まれ、埋め込まれて動きづらくなったトナーが回収ブレードにより切断・押圧され、更に圧縮により畜熱し、長期間の使用後融着にいたることとなる。
【００３０】
そこで、本実施例の特徴である定形粒子による定形ブラストの場合、図４に示すように、凹凸の凹部が滑らかになっているので、液体現像剤中のトナーはその溝を滑り、トナー蓄積が発生しにくい。よって、球形ガラスビーズによるブラスト処理を施した現像ローラの表面は不定形ブラスト処理した表面に比べ細かな凹凸も少なくローラ表面がトナーで汚染されにくくなったと考えられる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
以上説明したように、本実施例では、液体現像剤を用いた場合に液体現像剤担持体表面の凹凸部分の谷へトナーが埋め込まれることを防ぎ、トナー融着による現像ローラ汚染が生じることがなく、現像剤の搬送性も維持し、それによって画像の品質を長期間安定して保証することができ、本発明の目的が達成される。
【実施例２】
【００３３】
本実施例は、実施例２において現像ローラに定形球形粒子により定形ブラスト処理を行う前に、素管を切削後ダイヤモンド研磨を行うことを特徴とする。
【００３４】
これまで、素管を切削後、ブラスト処理して、表面を粗面化処理した現像ローラを用いた例について述べたが、切削後ブラスト処理した表面は、切削時の表面のあれを反映して微細なギザギザがある状態になっている。このような微細なギザギザが存在すると、トナー中に含まれる微粉トナー等がこの微細な溝にひっかかり、ローラ汚染に発展する可能性がある。このため、本実施例では前述のように、切削後ダイヤモンド研磨を行ってからブラスト処理して表面の粗面化を行った。これにより、ダイヤモンド研磨により切削時のギザギザがほぼなくなり、ミクロ的にも凹凸がない鏡面状の表面状態に改質される。このため、更に現像ローラ汚染に対する効果がますますあがることとなる。
【実施例３】
【００３５】
本実施例は、実施例１において、液体現像剤担持体の表面の凹凸の平均山間隔Ｓｍが前記液体現像剤中のトナーの重量平均粒径Ｄより大きく３０倍以下（Ｄ＜Ｓｍ≦３０＊Ｄ）に設定したことが特徴である。
【００３６】
表面粗さの測定には接触式表面粗さ計（（株）小坂研究所製：サーフコーダーＳＥ−３３００）を用いた。この測定器は、１回の測定で現像スリーブの表面の十点平均粗さＲｚと凸凹の平均山間隔Ｓｍを同時に測定することができる。測定条件はカットオフ値が０．８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りスピードが０．１ｍｍ／秒、倍率が５０００倍である。
【００３７】
ここで、ＲｚはＪＩＳ Ｂ ０６０１による十点平均粗さで、定性的には凸凹の山と谷の高低差を表す。また、Ｓｍは図２に示すように粗面化処理した表面の断面曲線Ｄから基準の長さ（測定長さ）Ｌだけ切り取った部分において、その断面曲線Ｄの中心線Ｃを横切る最初の山から谷への横断点から、次の山から谷への横断点までの間隔をＳ1とし、それ以降の横断点間隔をＳ2、Ｓ3、・・・、Ｓn（ｎは基準の長さ中の横断点の総数を示す）として、その算術平均したもので、次式で表される。Ｓｍ＝（Ｓ1＋Ｓ2＋・・・＋Ｓn）／ｎ。定性的にはＳｍは山と隣の山の平均間隔を表す。
【００３８】
また、本発明において、トナーの平均粒径は、例えば、下記測定法で測定した。
【００３９】
測定装置としてはコールターカウンターTA−II型（コールター社製）を用い、個数平均分布，体積平均分布を出力するインターフエイス（日科機製）及びCX−ｉパーソナルコンピユータ（キヤノン製）を接続し電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％NaCl水溶液を調製する。
【００４０】
測定法としては前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を0.1〜5ml加え、さらに測定試料0.5〜50mgを加える。
【００４１】
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターTA−II型により、アパチヤーとして100μｍアパチヤーを用いて２〜40μｍの粒子の粒度分布を測定して分布を求め、サンプルの平均粒径を得た。
【００４２】
実施例１において、定形球形粒子の球形ガラスビーズ粒子を変化させ、検討を行った結果、平均山間隔Smがトナーの重量平均粒径をDとして、D＜Sm≦30*Dの範囲に入っていることがよいとわかった。平均山間隔SmがDより大きい場合にはトナーが凹部に入り込んだ場合、この凹部における現像液（キャリア液）の流れにより他のトナーが入り込んだトナーをくみ出すことが可能となるため汚染が進みにくいと考える。また、平均山間隔Smが30*Dを超えると、現像ローラの液体現像剤の搬送性が悪くなり、液体現像剤搬送性が不十分となり、画像に問題が発生しやすくなる。このため、平均山間隔SmをD１＜Sm≦30*Dにすることにより、更に現像ローラ汚染防止および搬送性の維持が可能となる。
【実施例４】
【００４３】
本実施例は、実施例１において、液体現像剤担持体の表面の凹凸の平均山間隔Ｓｍおよび表面の十点平均粗さRzとして、SmとRzが0.001≦Ｒｚ／Ｓｍ＜1に設定したことが特徴である。
【００４４】
このRz/Smは、表面の粗さの傾きが急なほど値が大きくなり、傾きが緩やかなほど値は小さくなるため、現像ローラ表面の滑らかさを表すことになる。つまり、ミクロ的に、スリーブ表面の凹凸の谷に液体現像中のトナーがひっかっかりにくくなり、また、滑らかなために現像液中のキャリア液の流れが谷部に沿ってあるため、トナーを運んでくれるため、トナーが現像ローラ表面に付着・滞留しにくくなるためと考える。しかし、極度にRz/Smが小さくなると滑らか過ぎて、液体現像剤の搬送性が落ちてしまう。そのため、SmとRzが0.001≦Ｒｚ／Ｓｍ＜１に設定することにより、現像ローラ汚染防止および搬送性の維持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例による現像装置を説明する図
【図２】粗面化処理した表面の断面曲線
【図３】本発明の一実施例について説明するため、図１の現像ローラの表面を拡大した図
【図４】本発明のー実施例について説明するため、図１の現像ローラの表面を拡大した図
【符号の説明】
【００４６】
１  液体現像装置
２  液体現像剤
３  感光体ドラム（潜像担持体）
１１  現像剤収容タンク
１２  現像ローラ
１３  塗布ローラ
１５  層圧規制ブレード
１６  回収ブレード
１８  攪拌スクリュー
【図１】
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【図２】
2005164786.tif 000005
【図３】
2005164786.tif 000006
【図４】
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