JP2001296734A

JP2001296734A - 現像剤担持体

Info

Publication number: JP2001296734A
Application number: JP2000111705A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takei; 大竹井; Masayuki Takei; 雅之武井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-04-13
Filing date: 2000-04-13
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】使用開始直後においても現像ゴースト等の画
像欠陥が発生せず、長期にわたり安定して良好な画質が
得られる現像剤担持体の提供。【解決手段】基体上に、少なくとも、結着樹脂、導電
性微粒子、及び酸化チタン粉末を含有する被覆層を有す
ることを特徴とする現像剤担持体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機や
レーザープリンタ等の画像形成装置に使用される現像剤
担持体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用した画像形成装置に
おいては、感光体に形成された静電潜像を現像する方法
として、現像剤の種類等に応じて各種の方法が知られて
いる。一成分現像剤を使用する現像器では、現像剤は現
像剤担持体との摩擦帯電により静電潜像を現像するに必
要な極性の電荷が与えられる。現像剤担持体としては、
摩擦帯電性制御、搬送性の改善、及び現像ゴースト等の
画像欠陥防止のために、本発明者等が、例えば特開平９
−２３０６９０号公報や特開平１０−８３１１７号公報
に開示したように、表面に導電性微粒子等の粉体を分散
した被膜（被覆層）を形成した現像剤担持体も用いられ
る。

【０００３】ここで、従来の現像剤担持体の一例の概略
構成図を図２に示す。図２に記載の現像担持体は、円筒
状基体１の表面に被覆層２が形成されている。被覆層２
は、結着樹脂に導電性微粒子が分散含有されており、表
面から導電性微粒子の一部が突出して、現像剤粒子径よ
り大きい凹凸と小さい微細な凹凸とが共存した状態にあ
る。次に、この現像剤担持体を搭載した現像装置の概略
構成図を図３に示す。図３に記載の現像装置８は、上記
現像剤担持体、層厚規制部材４、及び現像剤だまり７を
備える。上記現像剤担持体が回転することにより、現像
剤６が現像剤だまり７からすくい上げられ、層厚規制部
材４で層厚が規制されると共に、被覆層２との間で摩擦
帯電される。図面上、上記現像剤担持体の上方に設けら
れた感光ドラム５と対峙した時に、現像剤６は感光ドラ
ム５の潜像に応じて飛翔して現像が行われる。

【０００４】被覆層２中の導電性微粒子の含有量が多く
なると体積比率も高くなり、導電性微粒子が表面に露出
する割合が高くなる。同時に含有されている現像剤粒子
径より小さい導電性微粒子の個々の粒径が大きくなる
と、相対的に体積比率及び表面積比率が大きくなり、こ
れらの微粒子が表面に露出する割合も高くなる。導電性
微粒子の露出割合が高くなると、現像剤の摩擦帯電量は
低下する。一方、このような被覆層が存在しないと、ベ
タ黒出力後（以後、「黒後」と呼ぶ。）とベタ白出力後
（以後、「白後」と呼ぶ。）とで現像性に差異が生じ、
経時にわたって、現像ゴーストと呼ばれる画質欠陥が発
生してしまう。

【０００５】ところが、被覆層が存在しても、製造され
た現像剤担持体が未使用の状態では、被覆層表面にごく
薄い樹脂被膜が存在し、導電性微粒子の露出割合が少な
いため、使用開始直後では前記黒後と前記白後とで現像
性に差異が生じ、現像ゴーストが発生するといった問題
がある。現像剤担持体をある程度使用すると、ごく薄い
樹脂被膜は摩耗するため、本来の被覆層の特性が発揮さ
れて現像ゴーストはなくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、使用開始直後においても現像
ゴースト等の画像欠陥が発生せず、長期にわたり安定し
て良好な画質が得られる現像剤担持体を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、基体上に、少なく
とも、結着樹脂、導電性微粒子、及び酸化チタン粉末を
含有する被覆層を有することを特徴とする現像剤担持体
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。［現像剤担持体］本発明の現像剤担持体は、基体
上に被覆層を有し、更に必要に応じて、その他の層を有
してなる。

【０００９】（被覆層）前記被覆層は、少なくとも、結
着樹脂、導電性微粒子、及び酸化チタン粉末を含有し、
更に必要に応じて、その他の成分を含有してなる。

【００１０】−酸化チタン粉末− 本発明の現像剤担持体は、前記被覆層中に導電性微粒子
と共に酸化チタン粉末が分散されていることを特徴と
し、これにより、現像剤担持体使用開始直後の現像ゴー
ストを防止することができる。この理由は、以下のよう
に考えられる。即ち、これは酸化チタン粉末を被覆層中
に分散させることにより、現像剤担持体の使用開始直後
のごく薄い樹脂被膜の形成を防ぐとともに、酸化チタン
の半導電作用かつ現像剤と同極帯電特性を有するため、
現像剤表面に発生する電荷の局在化を防止し、前記黒後
と前記白後の現像性の差異をなくし、現像ゴーストの発
生を防止すると考えられる。

【００１１】前記酸化チタン粉末の粒径は、本発明の目
的を達成することができる限り特に制限されないが、一
次平均粒子径は体積平均粒径で３０〜１００ｎｍが好ま
しく、４０〜７０ｎｍがより好ましい。該体積平均粒径
が３０ｎｍ未満であると、粒子同士の凝集力が強まり、
塗液中に均一に分散されないことがあり、一方、該体積
平均粒径が１００ｎｍを超えると、表面に露出する面積
が相対的に小さくなり、ごく薄い樹脂被膜が形成され易
くなることがある。

【００１２】本発明で用いられる酸化チタン粉末は、半
導電性微粒子であり、電気抵抗は１０⁷〜１０¹³Ωが好
ましく、１０⁹〜１０¹²Ωがより好ましい。一方、前記
被覆層に含有される導電性微粒子の電気抵抗は、１０^-1
〜１０²Ωが好ましい。

【００１３】使用する酸化チタン粉末は、表面をシリコ
ーンオイル等で処理していないものが好ましい。これ
は、酸化チタン粉末を分散する際に表面処理剤が酸化チ
タンから遊離、凝集し、分散液中に偏在してしまうから
である。このような溶液を塗布して得られる被覆層は、
表面の光沢ムラや被膜特性のバラツキを生じ、良好な画
質特性が得られないことがある。

【００１４】前記酸化チタン粉末の前記被覆層における
含有量は、被覆層中に含まれる結着樹脂１００重量部に
対して、１〜３０重量部が好ましく、３〜１０重量部が
より好ましい。該含有量が１重量部未満であると、酸化
チタンを含有する効果が少なくなり、現像ゴーストが発
生し易くなり、一方、該含有量が３０重量部を超える
と、現像剤の帯電不足による画質欠陥が発生し易い。

【００１５】−導電性微粒子− 前記被覆層に含有される導電性微粒子としては、例え
ば、カーボンブラック，これを造粒したカーボンビー
ズ，カーボンファイバー，グラファイト等の炭素系物
質、銅，銀，アルミニウム，ステンレス鋼等の金属又は
合金、酸化錫，酸化インジウム，酸化アンチモン，Ｓｎ
Ｏ₂−Ｉｎ₂Ｏ₃複合酸化物等の導電性金属酸化物、チタ
ン酸カリウム等の導電性ウィスカー等の微粉末が挙げら
れる。

【００１６】本発明においては、粒径の異なる２種以上
の導電性微粒子を含有させることが、被覆層を所望の表
面粗さにする共に所望の電気抵抗を得る点で好ましい。
本発明で用いられる導電性微粒子の一次平均粒子径は、
使用される現像剤の粒子径より大きい場合には、該現像
剤粒子径より大きく、かつ体積平均粒径で１５μｍ以下
が好ましい。例えば、体積平均粒径７μｍの現像剤を使
用する場合、体積平均粒径１０μｍの導電性微粒子を用
いるとよい。前記導電性微粒子の一次平均粒子径が、体
積平均粒径で１５μｍを超えると、表面粗さが大きくな
ってカブリの発生や細線再現性を悪化させることがあ
る。また、本発明で用いられる導電性微粒子の一次平均
粒子径は、使用される現像剤の粒子径より小さい場合に
は、該現像剤粒子径より小さく、かつ体積平均粒径で１
０ｎｍ（二次平均粒子径で大凡数百ｎｍ程度）以上が好
適である。前記導電性微粒子の一次平均粒子径が、体積
平均粒径で１０ｎｍ未満であると、導電性微粒子のチェ
ーンが形成されず、導電不良となることがある。その具
体的な微粒子としては、現像剤の過剰帯電を防止する作
用もあるカーボンブラックが特に好ましい。

【００１７】前記導電性微粒子の前記被覆層における含
有量は、導電性微粒子の種類によっても異なるが、被覆
層中の結着樹脂１００重量部に対して、表面粗さの確保
のため、前者の粒径の大きい導電性微粒子は３０〜６０
重量部が好ましい。また、後者の粒径の小さい導電性微
粒子を３０重量部を超えない範囲で、併用することが好
ましい。該粒径の小さい導電性微粒子の含有量が３０重
量部を超えると、分散不良を起こすことがある。

【００１８】−結着樹脂− 前記被覆層に含有される結着樹脂としては、例えば、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリカーボネート、
アクリル系樹脂、スチレン系樹脂等が挙げられる。これ
らは１種単独で使用してもよく、２種以上を併用しても
よい。これらの中でもフェノール樹脂が最適である。更
に、フェノール樹脂の中でも、架橋前の重量平均分子量
Ｍｗが４５００以上であるものが特に好ましい。前記重
量平均分子量が４５００未満であると、現像剤粒子径よ
り小さい導電性微粒子の分散性が悪くなりやすい。

【００１９】前記被覆層の層厚は、１〜５０μｍが好ま
しく、５〜３０μｍがより好ましい。該層厚が１μｍ未
満であると、磨耗により寿命が短くなることがあり、一
方、該層厚が５０μｍを超えると、断面方向の抵抗が大
きくなり、画像形成不良となることがある。

【００２０】また、前記被覆層の表面粗さ（Ｒａ）は、
０．５〜３μｍが好ましく、０．８〜２．５μｍがより
好ましい。該表面粗さが０．５μｍ未満であると、トナ
ーの搬送不良により、十分な画像濃度が得られなくなる
ことがあり、一方、該表面粗さが３μｍを超えると、カ
ブリの発生や細線再現性を悪化させることがある。

【００２１】（基体）本発明の現像剤担持体に用いられ
る基体としては、特に制限なく用いることができるが、
本発明においては、金属製の円筒状基体が好ましく、例
えば、アルミニウム，ステンレス鋼等の非磁性で導電性
の部材が好ましく用いられる。

【００２２】上記構成の本発明の現像剤担持体は、非接
触現像法に好ましく用いることができる。本発明の現像
剤担持体を非接触現像法に用いると、使用開始直後にお
いても現像ゴースト等の画像欠陥が発生せず、長期にわ
たり安定して良好な画質を得ることができる。

【００２３】［現像剤担持体の製造方法］本発明の現像
剤担持体の製造方法は、基体上に、少なくとも、結着樹
脂、導電性微粒子、及び酸化チタン粉末を含有する被覆
層を形成する工程を含む。具体的には、結着樹脂、導電
性微粒子、酸化チタン粉末、希釈溶剤、及び必要に応じ
て各種添加剤等を混合し、更にサンドミル、ボールミ
ル、ダイノミル等の分散機で均一に分散して塗料を調製
する。この際、希釈溶剤の混合割合により液の粘度を調
節することができる。

【００２４】前記希釈溶剤としては、例えば、トルエ
ン、キシレン等の炭化水素類、アセトン、ブタノン、シ
クロヘキサノン等のケトン類、エタノール、イソプロパ
ノール、ブタノール等のアルコール類、テトラヒドロフ
ラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエ
ーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸エチル等のエ
ステル類等が挙げられる。これらは、１種単独で使用し
てもよく、２種以上を併用してもよい。

【００２５】上記で得られた塗料を基体上に塗布する方
法は、特に制限されないが、浸漬塗布方法が好ましく用
いられる。浸漬塗布方法は、前記塗料中に基体を浸漬
し、次いで所定速度で引き上げることにより、基体の表
面に塗料の被覆層を形成する方法である。浸漬塗布機の
一例について、図１に概略図を示す。図１における浸漬
塗布機１０は、塗布槽１２、受け器１３、タンク１４、
ポンプ１５、チャッキング１６、及び昇降装置１７を備
える。塗布槽１２中の塗料１１は、塗布槽１２の下部か
ら供給され、上部から溢流して受け器１３で回収され、
タンク１４に戻り、ポンプ１５により循環される。基体
１は、チャッキング１６に取り付けられ、昇降装置１７
により、塗布槽１２中の塗料１１に浸漬された後、所定
速度で引き上げられ、塗布が行われる。好ましい塗布条
件は、液の粘度が５０〜２００ｍＰａ・秒、引き上げ速
度は１００〜５００ｍｍ／分である。基体を引き上げた
後、適度に溶剤を乾燥させ、次いで１３０〜２００℃で
被覆層を加熱し、硬化させることにより、基体上に、被
覆層を形成することができる。

【００２６】［画像形成方法］上記構成の本発明の現像
剤担持体は、潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形
成工程と、該静電潜像を現像剤担持体上の現像剤により
現像してトナー画像を形成する現像工程と、該トナー画
像を転写材上に転写して転写画像を形成する転写工程と
を有する画像形成方法において、好ましく使用すること
ができる。上記本発明の現像剤担持体を用いることによ
り、使用開始直後においても現像ゴースト等の画像欠陥
が発生せず、長期にわたり安定して良好な画質を得るこ
とができる。

【００２７】ここで使用される現像剤は、磁性一成分現
像剤が特に好ましい。現像剤の流動性や帯電性を向上さ
せる目的で、シリカ、チタニア等の外添剤を添加するこ
とができる。前記外添剤の一次粒子径は５〜５０ｎｍが
好ましい。前記外添加の添加量は、トナー１００重量部
に対して、０．３〜１．６重量部が好ましい。該添加量
が０．３重量部未満であると、トナーの流動性が悪く、
画像形成不良となることがあり、一方、該添加量が１．
６重量部を超えると、高温高湿下での現像性が低下する
ことがある。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。尚、
以下の説明において、「部」は総て「重量部」を意味す
る。（実施例１）［現像剤担持体の作製］結着樹脂として、重量平均分子
量４８００のフェノール樹脂（商品名：プライオーフェ
ン、大日本インキ化学製、固型分４３％）を用意した。
このフェノール樹脂２３３部に、導電性微粒子として、
体積平均粒径４．５μｍのグラファイト（商品名：ＣＳ
Ｐ−Ｅ、日本黒鉛製）４０部、及び体積平均粒径２４ｎ
ｍのカーボンブラック（商品名：Ｃ９７５、コロンビヤ
ンカーボン製）２０部、更に、一次平均粒子径が体積平
均粒径で５０ｎｍであり、電気抵抗が１×１０¹²Ω程度
の酸化チタン粉末５部を混合した。固型分比は、フェノ
ール樹脂：グラファイト：カーボンブラック：酸化チタ
ン＝１００：４０：２０：５である。続いてダイノミル
分散機にて２時間の分散を行い、アセトンを加えて粘度
を７５ｍＰａ・ｓに調整して塗料とした。

【００２９】別途、１８ｍｍφ×３２２ｍｍＬのアルミ
ニウム製素管（基体）を用意した。素管の表面に上記塗
料を図１に示す浸漬塗布機１０にて層厚が２０μｍにな
るように塗布した。図中、塗布槽１２中の塗料１１は塗
布槽１２の下部から供給され、上部から溢流して受け器
１３で回収され、タンク１４に戻り、ポンプ１５により
循環される。前記アルミニウム素管（基体）１をチャッ
キング１６に取り付け、昇降装置１７により、塗布槽１
２中の塗料１１に浸漬させた後、２００ｍｍ／分の速度
で引き上げ、塗布を行った。次いで５分間の自然乾燥
後、１６０℃で３０分の加熱処理をして樹脂を硬化さ
せ、被覆層を形成した。被覆層表面の表面粗さ（Ｒａ）
は１．５４μｍであった。

【００３０】［磁性一成分トナーの作製］・結着樹脂：ポリエステル樹脂・・・・・・・・・・・・・５０部（アルコール成分：ビスフェノールＡのプロピレンオキサイド付加物、酸成分：テレフタル酸、ＭＩ：５ｇ／１０ｍｉｎ、Ｔｇ６０℃）・マグネタイト磁性粉（粒径０．２５μｍ）・・・・・・・４５部・負帯電制御剤（Ｆｅ複合体）・・・・・・・・・・・・１．５部（Ｆｅ含有アゾ系染料、商品名：Ｔ７７、保土谷化学工業社製）・ポリプロピレンワックス・・・・・・・・・・・・・・３．５部（商品名：６６０Ｐ、三洋化成社製）これらの材料をヘンシェルミキサーで粉砕混合し、１４
０℃に設定したエクストルーダーで混練した。混練物を
冷却後、粗粉砕し、更に５０％体積径ｄ₅₀が５．８μｍ
になるよう微粒子粉砕した。これを分級してｄ₅₀が６．
２μｍの素トナーを得た。素トナー１００部に体積平均
粒径１２ｎｍの疎水性シリカ（炭素量７．５重量％）
１．２部と体積平均粒径５０ｎｍの疎水性酸化チタン
０．８部とをヘンシェルミキサーで外添して、磁性一成
分トナー（磁性一成分現像剤）とした。

【００３１】＜画質評価試験＞得られた現像剤担持体と
磁性一成分トナーとをデジタル複写機（富士ゼロックス
製Ａｂｌｅ１４０５）に組み込み、下記使用にて試験を
行った。・プロセススピード：１７３ｍｍ／秒・現像剤担持体と感光ドラムとの周速比：１．０３：１・現像剤担持体と感光ドラムとの間隔：２００μｍ・感光ドラムの電位：Ｖｈ＝−４２０Ｖ、Ｖｌ＝−１０
０Ｖ・現像バイアス：直流−３００Ｖに、１．８ｋＶｐ−ｐ
２．１ｋＨｚの交流電圧を重畳させた電圧・層厚規制部材の材質：ポリウレタン・層厚規制部材の押し付け圧：０．４５Ｎ／ｃｍ

【００３２】画質評価試験は、用紙上の現像剤被覆率が
２０％のＡ４サイズのテストチャートを用いて、連続し
て画像出力を行い、途中でプリント出力画像と現像ゴー
スト評価用のテストチャートを取り出すとともに、前記
黒後及び前記白後の現像剤担持体の現像剤帯電量を測定
した。

【００３３】画像濃度は、アムテック社製Ｘ−Ｒｉｔｅ
４０４Ａ濃度計を用いて測定した。画像濃度が１．４未
満であると濃度は不足である。また、濃度が不均一の場
合は×、濃度が均一の場合は○と評価した。現像ゴース
トは、発生していない場合を０、目立つ状態に発生した
場合を５．０とし、０から５．０までを０．５刻みでグ
レード分けした。許容できるのはグレード２．０（Ｇ
２．０と表す。）までである。現像剤帯電量の測定は、
現像剤担持体上のトナーを吸引して、クーロンメータに
て行った。画質評価結果を表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１の結果から、酸化チタン粉末を被覆層
中に分散させた現像剤担持体を使用すると、使用開始直
後から長期にわたって安定して所望の画質が得られるこ
とがわかる。

【００３６】（比較例１）実施例１において、酸化チタ
ン粉末を被覆層中に分散させなかった以外は、実施例１
と同様にして現像剤担持体を作製した。得られた現像剤
担持体について、実施例１と同様に画質評価を行った。
評価結果を表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２の結果から、比較例１の現像剤担持体
を用いると、使用開始直後から１００枚程度まで現像ゴ
ーストが悪く、その後は良好な画質が得られたことがわ
かる。これは使用開始直後の現像剤担持体表面に存在す
るごく薄い樹脂被膜が帯電ブレードとの摺擦により摩耗
し、被覆層中の導電性微粒子が露出することにより現像
ゴーストが適正化されるまでに１００枚程度要するため
である。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、使用開始直後において
も現像ゴースト等の画像欠陥が発生せず、長期にわたり
安定して良好な画質が得られる現像剤担持体を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像剤担持体を製造するための浸漬
塗布装置の概略図である。

【図２】従来の現像剤担持体の一例を示す概略構成図
である。

【図３】従来の現像剤担持体を備えた現像装置を示す
概略断面図である。

【符号の説明】

１基体２被覆層４層厚規制部材５感光ドラム６現像剤７現像剤だまり８現像装置１０浸漬塗布装置１１塗料１２塗布槽１３受け器１４タンク１５ポンプ１６チャッキング１７昇降装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、少なくとも、結着樹脂、導電
性微粒子、及び酸化チタン粉末を含有する被覆層を有す
ることを特徴とする現像剤担持体。