JP3104881B2

JP3104881B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3104881B2
Application number: JP22230091A
Authority: JP
Inventors: 淳青戸; 泰男平野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-08-07
Filing date: 1991-08-07
Publication date: 2000-10-30
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH0540403A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真現像装置に関
し、さらに詳しくは一成分系トナーを用いる電子写真現
像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像保持体に静電潜像を形成し、こ
れを現像剤によって可視化して記録画像を得る電子複写
機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、粉
体状の現像剤を用いる乾式の現像装置が広く採用されて
いる。かかる粉体状の現像剤としては、トナーとキャリ
アを有する二成分系現像剤と、キャリアを含まない一成
分系現像剤があり、前者の二成分系現像剤を用いた二成
分現像方法は、比較的安定した良好の画像が得られる反
面、キャリアの劣化やトナーとキャリアの混合比の変動
が発生しやすく、装置の維持管理が煩雑で装置全体の構
造が大型化しやすくなる欠点を有している。

【０００３】このような観点から、上述の欠点を有さな
い一成分系現像剤を用いた一成分現像方式が注目されて
いる。一成分現像剤は、トナーのみから成るものと、こ
れに必要に応じて補助剤を外添したトナーと補助剤を混
合したトナーがある。またトナーとしては、その各トナ
ー粒子自体に磁性粉を練り込んだ磁性トナーと磁性粉を
含まない非磁性トナーがある。ここで磁性体は一般に不
透明であるため、フルカラーやマルチカラーを含めたカ
ラー画像を磁性トナーによって形成すると、現像された
可視像が不鮮明になり鮮やかなカラー画像を得ることは
できない。従って、特にカラー現像に対しては非磁性ト
ナーを用いた一成分現像方式を採用することが望まし
い。ところで、一成分現像方式を採用した現像装置にお
いては、一成分系現像剤を現像剤担持体に担持させ搬送
し、この現像剤担持体と静電潜像保持体とが互いに対向
した現像領域において潜像保持体に形成された静電潜像
を現像剤によって可視像化しているが、所定濃度の高品
質な可視像を形成するには充分に帯電した充分な量のト
ナーを現像領域に搬送し、かかるトナーによって潜像を
可視像化する必要がある。

【０００４】トナー担持体上に形成されるトナー量はそ
の構成により様々であり、所定濃度を得るために一度に
多量のトナーを搬送する担持体を用いたり、搬送量の不
足を潜像保持体との相対速度比を変えることによって補
っているものもある。いずれにしても、安定した画像を
得るためには担持体上には少なくとも０．３ｍｇ／ｃｍ
²以上のトナー層が形成される。この場合、トナー層は
単層状態ではなくトナー粒子が何層かに重なって形成さ
れている。従って、担持体のごく表面近傍にあるトナー
と離れているトナーの間にはおのずから帯電に差が生じ
てしまう。すなわち、トナー層の下（担持体の直上）で
は帯電層が高く、上では低いという帯電分布が生じてし
まう。これは、トナー搬送量が多くなるほど顕著とな
り、トナー層の最上層では逆極性トナーが発生し易くな
り、地汚れを発生する原因となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を解
消するものであり、トナー担持体上に形成されているト
ナー層における偏った帯電量分布をなくし、均一かつ良
好な帯電を示すトナー層を担持体上に形成し、安定した
高品質画像が得られる現像装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的を
達成するため、すなわちトナー層における帯電の分布を
均一なものとするために、規制部材に着目し検討をした
結果、規制部材の少なくとも表面に担持体の表面を構成
している誘電体と同様の誘電体を用いることが有効であ
ることを見い出した。

【０００７】すなわち、本発明によれば、以下の発明が
提供される。補給ローラによって、トナー担持体表面に
トナーを供給すると共にトナー規制部材によりトナー担
持体表面に均一な薄層を形成させ、感光体と接触させる
ことにより、静電潜像を現像する電子写真現像装置にお
いて、トナー担持体とトナー規制部材双方の少なくとも
表面は同じ材料の誘電体とし、かつ、当該トナー担持体
とトナー規制部材の間には以下のような向きの電界が印
加されていることを特徴とする電子写真現像装置。正帯電性トナーを用いた場合…規制部材からトナー担持体へ負帯電性トナーを用いた場合…担持体からトナー規制部材へ

【０００８】以下、本発明の現像装置を図１に沿って説
明する。図１において、１は容器、２はトナー、３はア
ジテータ、４は補給ローラ、５はトナー担持体、６はト
ナー規制部材、７は静電潜像保持体（感光体）である。

【０００９】図１において、トナー容器１の中に非磁性
一成分トナー２が入っている。このトナー２はアジテー
タ３によって補給ローラ４とトナー担持体５により形成
されるトナー貯留部に搬送されたトナー担持体５の表面
に担持される。さらに、トナー規制部材６によって均一
な薄層を形成するとともに所定の極性に摩擦帯電され
る。トナー薄層は静電潜像を保持する保持体（感光体）
７とトナー担持体５とが当接する現像領域に運ばれ、こ
こでトナー担持体から保持体７へトナーが静電的に移動
し、潜像が顕像化される。

【００１０】以上のプロセスにおいて、トナー層は規制
部材６によって均一に形成されるが、層内は単層ではな
くトナー粒子が何層かに重なっている。従って、トナー
担持体に近接している下層トナーは良好な帯電を示す
が、そうではない上層のトナーは帯電が低くくなってし
まう。充分な量のトナー層を形成するほどこの傾向が顕
著となり逆極性トナーも増加し、地汚れ、トナー飛散等
を引き起こす原因となっている。請求項１の発明におい
ては、このようなトナー層における帯電分布の偏りを改
善し均一なものとするために、前述の如くトナー担持体
とトナー規制部材との双方の少なくとも表面を同じ誘電
体で構成する現像装置とし、地汚れ、トナー飛散等をな
くすものである。この場合、トナー規制部材とトナーと
の間では、当然ながら非常に良い摩擦帯電が行われる。
つまり、トナーには高い帯電量が付与され、地汚れやト
ナー飛散等を発生しない高品質な画像が得られる。この
場合、担持体と規制部材の間に、正帯電性トナーを用い
た場合には規制部材から担持体へ、また負帯電性トナー
を用いた場合には担持体から規制部材へといった向きの
電界を印加する構成を採ると上記効果が更に向上する。
請求項２の発明はかかる構成を具現化したものである
（図２参照）。すなわち、担持体と規制部材の間におい
てはトナーは規制部材から担持体への電界を受けること
になる。従って、トナーの規制部材への固着が防止され
る。また、トナー層中に逆極性のトナーが存在している
場合、このトナーは上記電界により規制部材に付着せし
められ現像領域に出ていくことがない、したがって地汚
れもより効果的に防止できる。規制部材に付着したこの
逆極性トナーは規制部材との接触により所望の帯電極性
に帯電され、電界により再び担持体上に付着し現像され
る。従って、規制部材上に固着することはない。しかし
ながら、低いながらも一度逆極性に帯電したトナーを所
望の極性に帯電するには時間がかかる。すなわち、帯電
の立ち上がりが若干遅い。そこで、規制部材として図３
に示すような回転体を用いるのが好ましい。図示したと
おり、この回転体規制部材にはクリーニング部材８が設
置されており、これにより規制部材に運ばれてきた余剰
のトナー及び逆極性トナーを掻き落しトナータンクへと
戻す。また、担持体と規制部材との間に印加する電界に
交番電界を用いることにより担持体と規制部材との間で
トナーが振動しこの効果がより引き出されると同時に帯
電量、帯電立ち上がり性も向上する。

【００１１】本発明の効果をさらに引き出すたるにトナ
ーとしては流動性の良いものを使用するのが好ましい。
流動性のよいトナーを用いると規制部材における薄層形
成時において、トナー層内のトナー粒子の運動性が良
く、担持体及び規制部材との接触性が上がりより均一に
帯電させることが可能となる。トナーの流動性は凝集度
にして、好ましくは、３０％以下（測定法は後述する）
とするのがよい。

【００１２】また、本発明において、トナー担持体はロ
ーラ状のものに限らず、例えばベルト状のものでもよ
い。静電潜像保持体も感光体に限らず、静電潜像を保持
しうるもので有ればよい。

【００１３】図４には本発明で用いるトナー担持体の一
例を示す。図中２１は芯金、２２は誘電体層である。芯
金２１には従来公知の金属等が使用される。誘電体層２
２にはごく一般的な樹脂またはゴムなどが使用できる
が、トナーとの安定した充分な帯電性、トナー量を得る
ために体積抵抗が１０8Ω・ｃｍ以上のものが好まし
い。

【００１４】例えば、樹脂としては、アルキッド樹脂、
塩素化ポリエーテル、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹
脂、フッソ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリカ
ーボネート、ポリエチレン、メタクリル樹脂、ポリプロ
ピレン、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデン、シリコーン樹脂等。又、
ゴムとしては、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴ
ム、エチレンプロピレンゴム、塩化ポリエチレン、エピ
クロルヒドリンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウ
レタンゴム、シリコーンゴム、フッソゴム等が挙げられ
る。耐熱性、耐候性、耐摩耗性等の観点から、シリコー
ン樹脂、フッソ樹脂、シリコーンゴム、フッソゴムが好
ましい。

【００１５】本発明におけるトナー担持体の構成は上記
構成に限らず、上記誘電体を少なくとも表面に有してい
れば良く、必要に応じて多層構造をとってもよい。ま
た、形状もローラ状に限定される物ではない。図５に
は、本発明におけるトナー規制部材の一例を示す。図
中、３１は支持体、３２は誘電体層である。支持体３１
は必要に応じて設置するものであり、必要のない場合は
なくてもよい。材質も金属、プラスチック等があるが、
特に限定するものではない。誘電体層３２は上記トナー
担持体の表面層に用いたものがそのまま利用できる。構
成は上記構成に限定されるものではなく、少なくとも表
面が担持体表面の誘電体と同じ誘電体にて構成されてい
ればよく、例えば弾性をもたせるために誘電体３２と支
持体３１の間にスポンジ等の弾性層を設ける等、必要に
応じて付加機能を持たせてもよい。また、形状も図５の
ようなブレード状のものに限らず、例えば図６のような
ローラ状のものでもよい。担持体、規制部材ともに誘電
体層の作製にあたっては従来公知のスプレー塗布、ディ
ッピング、水蒸気加硫、押し出し成型、射出成型等の内
から適切な工法を採用すればよい。

【００１６】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を詳細
に説明する。実施例１（ａ）トナー担持体の作製Ａｌの芯金ローラに下記の誘電体形成成分をスプレー塗
布し、１００℃、１時間の条件下で硬化、乾燥させ膜厚
５０μｍの誘電体層を形成し、トナー担持体とした。こ
の誘電体の体積抵抗は３×１０15Ω・ｃｍであった。｛誘電体形成成分｝エポキシ変性シリコーン樹脂１００重量部（ＳＲ２１１５；トーレダウコーニングシリコーン社製）硬化剤２０重量部（ＳＲ２１１５Ｋ；トーレダウコーニングシリコーン社製）酢酸セロソルブ３００重量部キシレン３００重量部（ｂ）トナー規制部材の作製Ａｌ板に上記同様の誘電体形成成分を同様の条件によっ
て５０μｍの誘電体層を作製し、トナー規制部材とし
た。（ｃ）使用トナー下記組成の混合物を溶融混練し、冷却後ハンマーミルを
用いて粗粉砕し、ついでエアージェット方式による微粉
砕機で微粉砕した。得られた微粉砕品を分級して平均粒
径を１１μｍとして。本粒子１００部に対してシリカ微
粉末を０．４部添加混合して本発明のトナーを得た。得
られたトナーの凝集度は２２％であった。｛トナー組成｝結着樹脂スチレン−アクリル系重合体９５部離型剤低分子量ポリプロピレン５部着色剤カーボンブラック８部帯電制御剤サリチル酸誘導体亜鉛塩４部

【００１７】トナーの凝集度の測定は以下の方法によっ
た。ホソカワミクロン社製のパウダーテスターを使用し
振動台の上に次の手順で付属品をセットする。（イ）バイブロシュート（ロ）パッキン（ハ）スペースリング（ニ）フルイ（３種類）上＞中＞下（ホ）オサエバー次にノブナットで固定し、振動台を作動させる。測定条
件は次の通りである。フルイ目開き（上）７５μｍフルイ目開き（中）４５μｍフルイ目開き（下）２５μｍ振幅目盛り１μｍ試料採取量１０ｇ振動時間３０秒測定後、次の計算から凝集度を求める。

【数１】上記３つの計算値の合計をもって凝集度（％）とする。
すなわち、凝集度（％）＝（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）

【００１８】以上のトナー担持体、規制部材、トナーを
用い以下の評価を行った。（トナー帯電量評価）図１の現像装置において、ブローオフ法によりトナー担
持体のトナー帯電量を測定した。（トナー付着量）図１の現像装置において、テープ転写によりトナー担持
体のトナー付着量を測定した。（画像評価）図１の現像装置を用い、実機にてテストチャート画像を
出力し、その出力画像をみた。

【００１９】実施例２（ａ）トナー担持体の作製Ａｌの芯金ローラに下記の誘電体形成成分をスプレー塗
布し、１００℃、１時間の条件下で硬化、乾燥させ膜厚
５０μｍの誘電体層を形成し、トナー担持体とした。こ
の誘電体の体積抵抗は５×１０¹⁴Ω・ｃｍであった。｛誘電体形成成分｝フッソ系共重合体樹脂（ルミフロン２００；旭硝子）１００重量部コロネートＥＨ２０重量部トルエン２００重量部キシレン２００重量部（ｂ）トナー規制部材の作製Ａｌ板に上記誘電体形成成分を同様の条件によって５０
μｍの誘電体層を作製し、規制部材とした。（ｃ）使用トナー下記組成の混合物を溶融混練し、冷却後ハンマーミルを
用いて粗粉砕し、ついでエアージェット方式による微粉
砕機で微粉砕した。得られた微粉砕品を分級して平均粒
径を１２μｍとして。本粒子１００部に対してシリカ微
粉末を０．６部添加混合して本発明のトナーを得た。本
トナーの凝集度は１５％であった。｛トナー組成｝結着樹脂スチレン−アクリル系重合体９５部離型剤低分子量ポリプロピレン５部着色剤カーボンブラック７部帯電制御剤ニグロシン系染料３部

【００２０】実施例３実施例１における誘電体形成成分に次のものを追加する
他は同じとし、この誘電体を用い、トナー担持体、トナ
ー規制部材を作製した。尚、この誘電体の体積抵抗２×
１０⁷Ω・ｃｍであった。｛追加成分｝カーボンブラック
５０重量部上記のようにしてトナー担持体、トナー規制部材を用い
る他は実施例１と同様にしてトナー担持体及びトナー規
制部材を作製した。

【００２１】実施例４実施例１におけるトナーのシリカ微粉末の添加量を０．
１部とする他は実施例１と同様にした。このときの、ト
ナーの凝集度は４５％であった。

【００２２】比較例１実施例２におけるトナー規制部材の誘電体層を形成しな
い（すなわち、Ａｌ板のみ）ほかは実施例２と同様にし
た。

【００２３】比較例２トナー担持体、トナー規制部材、トナーをそれぞれ以下
のものとして比較例２の現像装置を作製した。トナー担持体・・・・・・実施例３と同じトナー規制部材・・・・・比較例１と同じトナー・・・・・・・・・実施例４と同じ

【００２４】実施例１〜４及び比較例１〜２の評価結果
を表１にまとめた。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例５実施例１において、トナー担持体とトナー規制部材との
間にトナー規制部材からトナー担持体への向きに電界が
印加されるようにした以外は実施例１と同様にした。

【００２７】実施例６実施例２において、トナー担持体と規制部材との間にト
ナー規制部材からトナー担持体への向きに電界が印加さ
れるようにした以外は実施例２と同様にした。

【００２８】実施例７実施例１におけるトナー規制部材をｓｕｓ製の芯金ロー
ル上に誘電体を同様にしてコーティングし作製し、図３
の現像装置とするほかは同様にした。

【００２９】比較例３実施例５におけるトナー規制部材をフロート状態とする
ほかは同様にした。上記トナー担持体、トナー規制部
材、トナーを用いて以下の評価を行った。その結果を表
２に示す。（トナー帯電量評価）図２の現像装置において、ブローオフ法により担持体１
回転及び１０回転での担持体上のトナー帯電量を測定し
た。（トナー付着量）図２の現像装置において、テープ転写により担持体上の
トナー付着量を測定した。（画像評価）図２の現像装置を用い、実機にて１万枚ランニングした
ときの画像を調べた。その結果を表２に示す。

【表２】上記比較例３において、１万枚ランニング後の画像に
は、ところどころに濃度ムラが発生しているが、このと
き、トナー規制部材をとり出して表面を観察したとこ
ろ、トナーがところどころに固着していた。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の電子写真現像装置は、トナー
担持体とトナー規制部材の双方の少なくとも表面を同じ
誘電体により構成し、かつ担持体と規制部材の間に、正
帯電性トナーを用いた場合には規制部材から担持体へ、
負帯電性トナーを用いた場合には担持体から規制部材へ
の向きの電界が印加されるように構成したことから、地
汚れ、トナー飛散がなく、さらには、トナーの規制部材
への固着が発生せず、長時間の使用によっても均一かつ
安定したトナー帯電、トナー薄層がえられ、良質の画像
が長期にわたって得られる。請求項２の電子写真装置
は、トナーは安定した十分な帯電性であり、及び十分な
トナー量を得る得ることができる。請求項３の発明は、
帯電の立ち上がりが早く、好ましい結果が得られるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る代表的な現像装置の説明図であ
る。

【図２】本発明に係る他の代表的な現像装置の説明図で
ある。

【図３】本発明に係る更に別な現像装置の説明図であ
る。

【図４】本発明に係るトナー担持体の説明図である。

【図５】本発明に係るトナー規制部材の説明図である。

【図６】本発明に係る他のトナー規制部材の説明図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−45272（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−87344（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−30563（ＪＰ，Ａ) 実開平２−138759（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】補給ローラによって、トナー担持体表面
にトナーを供給すると共にトナー規制部材によりトナー
担持体表面に均一な薄層を形成させ、感光体と接触させ
ることにより、静電潜像を現像する電子写真現像装置に
おいて、トナー担持体とトナー規制部材双方の少なくと
も表面は同じ材料の誘電体とし、かつ、当該トナー担持
体とトナー規制部材の間には以下のような向きの電界が
印加されていることを特徴とする電子写真現像装置。正帯電性トナーを用いた場合…規制部材からトナー担持体へ負帯電性トナーを用いた場合…担持体からトナー規制部材へ
【請求項２】トナー担持体並びにトナー規制部材の少
なくとも表面を構成する誘電体材料は、体積抵抗が１０
⁸Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１の電子
写真現像装置。
【請求項３】トナー規制部材がクリーニング部材を有
する回転体からなることを特徴とする請求項１に記載の
電子写真現像装置。