JP2504979B2 - トナ−担持体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は一成分非磁性現像剤を使用する現像装置のト
ナー担持体に関するものであり、カラー複写機、特にフ
ルカラー複写機、カラープリンター、カラーファクシミ
リ等に応用される。

〔従来技術〕

従来は二成分現像装置が主流であり、現像装置が複雑
でコスト高であり、大型で重量がかさむなどの欠点があ
り、フルカラー複写機は大型でコスト高であった。

又、一成分現像剤を使用するプロセスとしては、磁性
トナーを使用する技術が商用化されているが、磁性剤が
トナー中に混入されているため、カラーが磁性剤のカラ
ーに支配され、鮮明なカラーが得られなかった。

さらにまた、トナー担持層にトナー成分のフィルミン
グが発生し、現像トナーの帯電安定性が得られず、画像
濃度の安定が得られなかった。

近年、高感度化、高耐久性化が可能になり、コスト、
パンクロ性化に有利な有機感光体がSe系感光体に代って
広く採用されつつある。有機感光体は通常帯電にて感
度付与が行われる。前記成分非磁性現像剤は、有機感
光体に対応させるためにはに帯電させることが望まし
く、トナー担持体材料として含フッ素樹脂を使用するこ
とにより、トナーの帯電の安定性が得られるが、含フ
ッ素樹脂は耐摩耗性が悪く、耐久性に問題があった。

〔目的〕

本発明は、一成分非磁性トナーを使用する現像装置に
おいて、潜像担持体上の静電像と接触又は近接して、静
電像をトナー現像するトナー担持体の最外層であるトナ
ー担持層の耐摩耗性の向上、トナー搬送性の向上をはか
り、現像装置の耐久性及び画質を向上し、従来の欠点を
克服したトナー担持体を提供することを目的とする。

〔構成〕

本発明者は前記目的を達成するために、鋭意研究した
結果、潜像担持体上の静電荷像と接触、又は近接して、
前記静電荷像をトナー現像するトナー担持体、前記トナ
ー担持体へトナーを供給するトナー供給部材、及び前記
トナー担持体上へ供給されたトナーを均一な薄層とする
ためのトナー規制部材を設けた一成分非磁性現像剤を使
用する現像装置において、前記トナー担持体の表面層が
塗料用フッ素樹脂中に含フッ素高分子化合物微粉末を分
散状態で含有せしめたものからなることを特徴とするト
ナー担持体を提供することによって前記目的が達成でき
ることを見出した。

以下、本発明を第１図及び第２図に従って詳しく説明
する。

第１図は、本発明のトナー担持体を備えた現像装置を
含む複写装置の構成を示す概略図である。１は感光体で
あり、有機感光体、Se系、アモルファスシリコン系、Cd
S系光導電体−絶縁性バインダー系などが好都合に用い
られる。

２は、感光体１に感光性を付与せしめるためのコロナ
帯電器であり、３は画像露光を行う露光光学系であり、
コロナ帯電器２により全面均一帯電された感光体１上に
は画像露光系３により図示されていない原稿の濃淡に対
応した静電荷潜像が形成される。

前記のごとく形成された静電荷潜像は、現像器４によ
り、トナー現像され、可視化される。現像器４におい
て、４−１はトナー担持体、４−２はトナー供給部材、
４−３はトナー層規制部材である。ここで使用される現
像剤は一成分非磁性現像剤が好都合に使用される。一成
分非磁性現像剤はトナーの帯電搬送を機能するキャリア
粒子を含まず、又、トナー中に、磁性剤を含有しないト
ナーより成る現像剤であり、必要に応じてトナーの流動
性、潜像担持体上の転写残トナーのクリーニング性向上
などの性能向上外添剤を含む。トナーを構成する成分と
しては、主要樹脂としてスチレン系、ポリエステル系樹
脂などの熱可塑性樹脂中に着色剤他必要に応じて荷電制
御剤、定着適性向上剤などの機能付与剤が含有される。

トナー供給部材４−２の回転運動により、トナー４−
６がトナー担持体４−１上に供給され、供給されたトナ
ー４−６は、トナー担持体上に適当な厚みにて静電的に
保持搬送され、トナー層規制部材４−３により均一薄層
化される。通常、トナー規制部材４−３により、規制さ
れ薄層化されたトナー担持体４−１上のトナー層はトナ
ーの単層となっており、又、トナー規制部材４−３とト
ナー担持体４−１との間にて、感光体１上に形成された
静電荷像の極性とは逆の極性に均一に帯電される。この
ようにトナー担持体４−１上に、均一に薄層化され、帯
電されたトナーは現像部４−７に搬送され、感光体１上
の静電荷像に静電荷量に対応して感光体１上に付着する
ことにより、トナー像が形成される。

なお、現像部４−７における感光体１の表面とトナー
担持体４−１の表面とは接触あるいは近接していること
によりトナー現像を可能にする。但し、近接状態にて現
像を行う場合は適切な大きさの高周波バイアスを印加す
ることにより、トナー４−６をトナー担持体４−１より
飛しょうせしめて、前記感光体１上の静電荷像を現像せ
しめることができる。現像部４−７を通過した後、トナ
ー担持体４−１上のトナーは除電ブラシ４−５で除電さ
れ、再使用される。

４−４はアジテータであり、トナー４−６のブロック
化の防止とトナー供給部材４−２へ適当量のトナーを付
着せしめ、トナー供給部材４−２のトナー供給性を高め
る働きも行う。

前記のごとく、現像部４−６を通過し、感光体１上に
形成されたトナー像は転写極５により転写紙10上にコロ
ナ転写され、分離極６により発生する交流コロナにより
転写紙は感光性ドラム１から分離され、転写紙10上にト
ナー像が形成される。トナー像を担持した転写紙10は感
光体１より分離された後、図示されていない定着器に搬
送され、永久定着される。

転写後、感光体１上に残留している静電荷及びトナー
は、除電極７及びクリーニング部８を通過し、クリーニ
ングされることにより、感光体１は再使用可能状態とな
る。

なお、９は給紙部、９−１は給紙カセット、９−２は
供紙ローラー、９−３はレジストローラー系である。

第２図は、第１図の本発明のトナー担持体４−１の構
造を示す概略図である。

第２図Ａは、ハードタイプのトナー担持体を示してお
り、電極４−１−４と軸部４−１−１とが一体に構成さ
れ、電極４−１−４上にトナー担持層４−１−５が設け
られている。

第２図Ｂはソフトタイプトナー担持体を与える構造を
示しており、軸部４−１−１、ソフト化層４−１−２、
薄肉シリンダ４−１−３、電極４−１−４、トナー担持
層４−１−５より構成されている。

本発明のトナー担持層はいずれのタイプのものにも利
用できるが、ソフトタイプのトナー担持体は下記のよう
な利点を有する。

第２図Ｂにおいて、ソフト化層４−１−２の材質とし
ては、スポンジゴム、ウレタンフォームなど極めてソフ
トな材料が好ましく使用される。薄肉シリンダー４−１
−３は20μ〜500μ厚のポリエステル、塩化ビニルなど
のビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミドなど広
い範囲の樹脂が選択できる。又、ウレタンゴム、シリコ
ーンゴムなどのゴム類なども好都合な材料であり、さら
に又、電鋳法により製造されるNiシリンダも好都合な材
料である。

第２図Ｂのごとく、トナー担持体４−１をソフトな構
造にすることにより、トナー規制部材４−３のトナー担
持体に対する均一接触が実現され、トナー担持層上の薄
膜形成性を高めることができるとともに、第１図におけ
る感光体１へのトナー担持体のソフトな接触を実現し、
感光体上に現像時付着するトナーの掻き取り効果を低減
せしめ、画質向上をはかれると同時に、感光体１への機
械的な摩耗を制御して感光体１の耐久性の向上へも寄与
できる。

本発明は、第２図において、トナー担持層材料として
塗料用フッ素樹脂中に含フッ素樹脂粉末を分散状態で含
有せしめた材料を用いることを特徴としている。

一般に含フッ素樹脂は非粘着性に優れており、トナー
担持層材料として使用する場合、熱的なトナーのフィル
ミングの発生を防止し、常に安定したトナー帯電とトナ
ーフィルミングが原因で発生するスジなどの画像欠陥を
防止できる。

又、近年、感光体として主流であるSe系感光体に代り
つつある有機感光体は帯電にて感度付与を行う感光体
であり、有機感光体用トナーはに帯電されることが望
ましいが、含フッ素樹脂は、摩擦帯電列が側に有り、
トナーをに荷電制御する作用が強いため、前記有機感
光体用のトナー担持体として好都合なトナー担持層を与
える。

しかしながら、含フッ素樹脂は、他の樹脂に比して一
般に耐摩耗性が劣るため前記のトナー供給部材、トナー
規制部材、感光体、トナーなどによる機械的刺激により
短時間の使用中にトナー担持層上にスジ状の模様が発生
したり、時にはトナー担持層のはく離が発生する場合も
あり、画像上に重大な欠陥を生じ易かった。

加えて、含フッ素樹脂は非粘着性が高く接触物質に対
する摩擦抵抗が少さいため、前記トナー供給部材による
トナーのトナー担持体への供給性が悪く濃度低下や画像
ムラが生じ易いという欠点があった。

本発明は前記の欠点を改善し、耐久性が高く、前記機
械的刺激により発生するスジ状の模様の発生を防止し、
又、トナー供給ロールによるトナー供給性を向上し、常
にコントラストの高い、スジ、ムラのない均一な高画像
を実現するトナー担持体を与えることを目的とするもの
である。

本発明において、樹脂バインダー中に分散させるのに
好都合な含フッ素樹脂粉末の例としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）、
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共
重合体（FEP）、テトラフルオロエチレン−エチレン共
重合体（ETFE）、ポリビニリデンフルオライト（VD
F）、ポリクロロトリフルオロエチレン（CTFE）等の微
粉末が挙げられる。含フッ素樹脂粉末の適当な平均粒粒
は0.1〜100μ、好ましくは0.1〜30μである。

塗料用フッ素樹脂100重量部に対する含フッ素樹脂粉
末の好ましい重量比は25重量部〜80重量部である。

含フッ素樹脂粉末の含有量が小さくなると、含フッ素
樹脂含有の効果が小さくなり、耐摩耗性が低下し、トナ
ー担持体にキズが発生しやすくなり、画像にスジなどの
欠陥が発生する。又、トナーのフィルミングが発生しや
すくなったり、トナーの帯電制御能が低下し、トナー
の帯電性が不安定となる。含フッ素樹脂粉末の含有量が
大きくなり過ぎると、含フッ素樹脂の性質が強くなり、
耐摩耗性が低下し、トナー担持体へのキズの発生が生じ
やすくなり、又、トナーの搬送性が低下し、画像のコン
トラストが得られなくなる。

また、前述のような適切量の含フッ素樹脂微粉末を含
有せしめることにより、耐摩耗性が向上する他に、含フ
ッ素樹脂微粉末がトナー担持体表面上に適度な表面粗さ
を形成し、それによってトナー付着量を適当にコントロ
ールし、常に高濃度の画像を形成せしめることができ
る。

前記含フッ素樹脂微粉末を含有する塗料用フッ素樹脂
は旭硝子（株）製商品名「ルミフロン」等が好適であ
る。

又、前記含フッ素樹脂粉末の他に前記樹脂バインダー
中にカーボンブラック、SnO₂などの導電性微粉末を含有
せしめることは、トナー担持体の前記潜像担持体静電潜
像に対する電極効果を高めるためベタ画像の再現性を向
上し、階調性をコントロールすることができるため、望
ましいトナー担持層を与える。

又、トナー担持層表面はトナー薄層形成の均一性を向
上せしめるため、必要に応じて、研摩することも望まし
い。

さらにまた、耐久性、耐摩耗性を向上するために平均
粒径が0.1〜３μのTiO₂などの金属酸化物、ZnSなどの金
属硫化物等の無機化合物粉末を樹脂バインダーに添加し
ても良い。

以下、本発明のトナー担持体の製造例、その実施例及
び比較例を下記に示すが、本発明はこれらに限定される
ものでないことを理解すべきである。

製造例１ Ｂイソシアネート化合物 （コロネートEH） 10重量部 Ａ剤を混合し、ボールミルにて48時間混合した後、ボ
ールミル容器より混合液を取り出し、Ｂ剤（硬化剤）を
加えて充分攪拌した後、第２図Ｂのトナー担持体電極層
４−１−４上にディッピングにより塗布を行ない、トナ
ー担持層を形成した。常温にて、充分乾燥後、100℃、
５時間の熱処理を行った。熱処理後、サンドペーパー、
バフにより研摩を行い、膜厚26μのトナー担持層４−１
−５を形成した。

比較製造例１ 製造例１において、PTFE粉末を加えない以外は、製造
例１と全く同様にトナー担持層を形成せしめ、膜厚20μ
を得た。

実施例 前記製造例１及び比較製造例１のトナー担持体につい
て、第１図の構成による作像試験機にて、画質の安定性
及び耐久性について下記のように評価を行った。

作像試験機動作条件 感光体 有機感光体 120φ 周速 125mm/sec トナー担持体 25.4φ 周速 500mm/sec トナー供給ロール 14.0φ 周速 600mm/sec （ウレタンフォームからなり、トナー担持体への食い
込み量1mm） トナー層規制ブレイド エチレン−４フッ化エチレン共重合体 1mm厚 トナー担持体への食い込み量 1mm ブレードエッジ部の先端面がト ナー担持体の回転中心とブレイ ドエッジ部のトナー担持体に対 する接触点とを結ぶ直線とのなす角 32° 評価項目 １）耐久性 トナー担持体表面上にキズが生じて画像にスジ等が生
じるかどうかの検査。

２）画質の安定性 トナー担持体上のトナー帯電量が変化し、トナー担持
体上へのトナー付着量が変化して、初期時と多数枚コピ
ー後とで画像濃度が変化するかどうかの検査。

３）画質 画像濃度、カブリ及び階調性の検査。

４）トナーフィルミング 評価方法 １）耐久性においては、1000枚コピーを行った後のトナ
ー担持体表面上に発生する回転方向のキズの数で表わ
す。例えば、キズの本数／cm²。評価としては、キズが
発生すれば×、発生しないとき○とする。

２）トナー帯電量はブローオフ法にて測定し、トナー帯
電量の変化及びトナー付着量の変化は共に下記の式で表
わす。

上記変化率の値が90〜110であれば○、その他は×とす
る。

３）画質について 画像濃度 充分であるとき、 ○ やや不足 △ 不足 × カブリについて 明らかに目視されるとき × うっすらと、あるいは極く 部分的にみとめられるとき △ 全くみとめられないとき ○ 階調について ベタ画像の均一なコピーが 得られるとき ○ ベタ画像のエッジ部の濃度が 中央部に比して大きいが許容 できるレベルのとき △ ベタ画像のエッジ部の濃度が 中央部に比して大であるとき × ４）トナーフィルミングについて トナー担持層上のフィルミングの状態 1000枚コピーを行った後のトナーフィルミングの状態 目に見えるトナー フィルミング × 目ではほとんど見ることが できずトルエンなどの溶剤 でふくとフィルミング色が みとめられる。 △ 全くフィルミング発生せず。 ○ 前述の評価方法によって得られた結果を下記の表１に
示す。

〔効果〕 以上述べたように、本発明のトナー担持体は、一成分
非磁性現像剤を使用する現像プロセスにおいて、トナー
担持層へのトナーフィルミングの防止、トナー担持層の
耐久性向上、トナー担持体への均一な薄層形成を実現
し、高画質、画質の安定を実現する。

加えて、極めてコンパクトで電子写真フルカラー複写
機に重要な鮮明なカラートナーの使用を可能とし、コン
パクトにて低コストな電子写真フルカラーシステムの実
現性を高める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナー担持体を備えた現像装置を含む
複写装置の概略図である。 第２図は本発明のトナー担持体の概略図であり、第２図
Ａはハードタイプのものを示し、第２図Ｂはソフトタイ
プのものを示す。 １……感光体、２……コロナ帯電器 ３……露光光学系、４……現像器 ５……転写極、６……分離極 ７……除電極、８……クリーニング部 ９……給紙部、10……転写紙 ４−１……トナー担持体、４−２……トナー供給部材 ４−３……トナー層規制部材、４−４……アジテーター ４−５……除電ブラシ、４−６……トナー ４−７……現像部、９−１……給紙カセット ９−２……給紙ローラー、９−３……レジストローラー ４−１−１……軸部、４−１−２……ソフト層 ４−１−３……薄肉シリンダー、４−１−４……電極 ４−１−５……トナー担持層

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上の静電荷像と接触、又は近接
   して、前記静電荷像をトナー現像するトナー担持体、前
   記トナー担持体へトナーを供給するトナー供給部材、及
   び前記トナー担持体上へ供給されたトナーを均一な薄層
   とするためのトナー規制部材を設けた一成分非磁性現像
   剤を使用する現像装置において、前記トナー担持体の表
   面層が塗料用フッ素樹脂中に含フッ素系高分子化合物微
   粉末を分散状態で含有せしめたものからなることを特徴
   とするトナー担持体。