JP3297549B2 - 現像スリーブ及び現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式或いは静
電記録方式などで用いられる現像スリーブ及び該現像ス
リーブを用いた現像装置に関するものであり、特に静電
潜像担持体の静電潜像を可視像化するための現像剤を担
持搬送する現像スリーブを有する現像装置に関するもの
であり、例えば電子写真方式のプリンター、複写機など
のような種々の画像形成装置に好適に使用される。

【０００２】

【従来の技術】電子写真を利用した複写機と、ＬＢＰな
どの画像形成装置においては、像担持体上に形成した静
電潜像を現像装置により現像してトナー像として可視化
することを行っている。

【０００３】このような現像装置では、一般に金属製の
現像スリーブを使用し、現像容器内に収容した現像剤を
現像スリーブ上に担持して像担持体と対向した現像部ま
で搬送し、現像剤で像担持体上に形成した静電潜像を現
像することにより、潜像がトナー像として可視化され
る。

【０００４】現像剤としては、磁性トナーからなる１成
分磁性現像剤、非磁性トナーからなる１成分非磁性現像
剤、または非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成
分現像剤とがあり、それぞれの現像剤によって現像スリ
ーブの材質が選択される。

【０００５】磁性トナーを使用する場合は、現像スリー
ブ内部に例えば磁石などの磁気発生手段が設けられる。

【０００６】この場合の現像スリーブの材質としては非
磁性の金属が使用され、現像スリーブの表面はトナーの
保持、搬送およびトナーへの良好な摩擦帯電電荷付与の
ために、適当に粗して粗面とされる。また、良好な現像
を実現するために、現像の際には現像スリーブに現像バ
イアスが印加される。バイアスとしてはＡＣ、ＤＣまた
は両者を重畳した電圧が使用され、そのため現像スリー
ブの金属としては、導電体が良く使用される。

【０００７】このような現像スリーブは、例えば、特開
昭５７−６６４５５号公報に提案されているようにアル
ミニウム、ニッケル、ステンレス、銅の如き金属或は、
合金化合物を円筒状に成型し、その表面を電解、プラス
ト、ヤスリの如き手段で、所定の表面粗度になるように
処理する事が知られている。

【０００８】上述のような現像剤担持体は、安価で比較
的安定して質の高い画像が得られる反面、現像担持体よ
り帯電付与の行われる一成分系現像剤を用いる場合にお
いては、トナー帯電の調整が難しく、現像剤による工夫
が種々なされているものの、帯電の不均一性に関る問題
は、完全に解決されていない。

【０００９】特開昭６１−１８０２６７号公報に見られ
るように、現像剤担持体表面を、テクスチャー化剤を含
む導電性被膜剤にて被膜、若しくは被膜剤と同材質で現
像剤担持体を構成することが提案されている。

【００１０】しかしながら、これらの方法においても、
一成分系磁性現像剤に対しては十分に解決されていな
い。

【００１１】何故ならば、現像剤は、環境による影響を
受けやすく帯電が不均一になり易いこと、及び現像剤中
には高硬度の磁性体の如き無機質が含まれており、被膜
の摩耗が促進されることにより画質を安定させることが
困難になっているからである。

【００１２】特開平１−２７６１７４号公報、特開平１
−２７７２６５号公報及び特開平２−１７６６８２号公
報には、いずれも、導電性微粒子を含有した樹脂の薄層
を表面に形成した現像剤担持体が記載されている。

【００１３】しかしながら、これらの現像剤担持体とし
ての現像スリーブは、導電性微粒子を含有した樹脂の薄
層の強度が充分ではなく、多数枚耐久にともないこの薄
層が削られてしまい、初期の良好な粗工（Ｒｚ）を保て
なくなり、特に耐久枚数の多い高速機の場合には、耐久
後にチャージアップが生じ易く、チャージアップが生じ
た場合には、ゴースト画像が発現してしまうと言う問題
点があった。

【００１４】さらに、現像装置について説明すると、例
えば、一成分磁性現像剤を用いたジャンピング現像方法
においては、直流現像バイアスの上に交流バイアスを印
加することで、現像スリーブのような現像剤担持体から
現像剤（トナー）を感光体へ飛ばす電界と、一度感光体
に付着した余分な現像剤を現像剤担持体２へと引き戻す
電界とを交互にかけることにより高画質化を図ってい
る。

【００１５】図４は反転現像を示す。つまり、一次帯電
装置８により感光体３を−７００Ｖ（Ｖｄ：暗部電位）
に帯電し、露光装置９によりＶ_L （明部電位）まで電位
を落として静電潜像をつくり、現像バイアスＶｄｃ＝−
６００Ｖに交流バイアス（Ｖｐｐ）をかけてＶ_L の部分
に負に帯電されたトナーを付着させる。図５（Ｂ）は正
規現像を示し、正に帯電されたトナーをＶｄの部分に付
着させる。

【００１６】ここで、更なる高画質化を図るためには、
静電潜像との密着性が強く潜像に忠実な現像方法である
高トリボトナーによる選択的な現像、及び画像濃度を高
める現像が求められ、トナーを飛ばす電界強度を強め、
引き戻し電界を弱くする、所謂高トリボ現像方法が採用
されている。

【００１７】図６は反転現像を示し、トナーを感光体へ
飛ばす最大電界強度Ｅ_J は、現像剤担持体と感光体の距
離をＳ−Ｄとすると、 Ｅ_J ＝Ｖ_J ／（Ｓ−Ｄ） ＝｛１／２Ｖｐｐ＋（Ｖ_L −Ｖｄｃ）｝／（Ｓ−Ｄ） 又、最大コントラスト部（ベタ黒部）Ｖ_L における引き
戻し電界Ｅ_R は、 Ｅ_R ＝Ｖ_R ／Ｓ−Ｄ ＝｛１／２Ｖｐｐ−（Ｖ_L −Ｖｄｃ）｝／（Ｓ−Ｄ） となる。

【００１８】正規現像方式の場合を図７に示す。このよ
うな高トリボ現像方式により解像力、鮮鋭度の高い画像
が得られている。

【００１９】しかしながら上記従来例では高濃度でかつ
解像度鮮鋭度が高くがさつきのない高画質画像が得られ
るものの現像剤のチャージアップのために例えば図１６
に示すように、白画像の中に黒字部があり、その後方に
０．３〜０．８程度のハーフトーン部が存在する原稿に
おいては、現像画像には、現像方向に対して、先端の文
字の跡（ゴースト）がハーフトーン部にスリーブ周期
で、厳密にはスリーブ周期／スリーブ周速で発生する。

【００２０】現像剤は、種々のトリボ（帯電量／トナー
重量）を有したトナー粒子を含有し、図１７のようなト
リボ分布を示す。そして、適正なトリボのトナーが現像
に供される。

【００２１】又、現像剤には帯電量の立ち上がりがあ
り、現像スリーブが１回転した時の現像領域におけるト
リボ分布と現像しないで２回転した時のトリボ分布は異
なり、２回目の方がトリボが高い方へシフトする、所
謂、チャージアップの現象がある。

【００２２】即ち、現像スリーブの１回転目にて、図１
６における文字の部分を現像する現像スリーブ上のトナ
ーのトリボ分布は、図１７にて曲線（ａ）で示すもので
あり、現像スリーブの２回転目においても、文字の部分
を現像する現像スリーブ上のトナーのトリボ分布は、曲
線（ａ）である。これは、文字の部分の現像剤は現像ス
リーブ上からなくなり、新しいトナーが再び同様に帯電
されるためである。一方、図６における文字周辺の白字
部分においては、現像スリーブ上のトナーは現像に供さ
れることがないために、現像スリーブ上に残り、現像ス
リーブの２回転目にはチャージアップし、図１７の曲線
（ｂ）に示すようなトリボ分布となる。

【００２３】従って、現像スリーブの２回転目において
は、現像スリーブに担持された現像剤に、図１７に示す
ようなトリボ分布（ａ）、（ｂ）の差を生じるために、
文字の部分に比べ白字部分の現像適正領域にあるトリボ
が少なくなる。

【００２４】そこで、文字の部分の後方では濃度が濃く
なり、再び同じ文字の跡（ゴースト）が生じる。換言す
れば、白字部分の後方の濃度が薄くなる。この現象は、
負極のトナーの時に著しい。

【００２５】このゴースト現象とは別に、選択的にトリ
ボの高いトナーを現像に供するために、長期使用（耐
久）後の現像剤中のトナー粒子は、粒径の小さいトナー
が少なくなり平均粒径が大きくなる。所謂、トナー粒径
大型化という現象を生じていた。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
記の問題点を解決した現像スリーブ及び該現像スリーブ
を用いた現像装置を提供することを目的とする。

【００２７】すなわち、本発明は、現像スリーブの表面
の被覆膜の強度が高く、多数枚耐久によって該被覆膜の
削れが少なく、初期の良好な表面粗さ（１０点平均粗
さ：Ｒｚ）を維持することが可能であり、よって多数枚
耐久後においてもチャージアップによるゴースト画像の
発現が生じにくい安定した良好な画像を得ることのでき
る現像スリーブ及び現像装置を提供することを目的とす
る。

【００２８】さらに、本発明は高トリボ現像により画像
のがさつきがなく高濃度でしかも濃度安定性が高く、高
解像度な高画質画像を得ると共にゴースト画像がなく、
現像剤（トナー）粒径の大型化を抑える現像系を高耐久
で実現することができる現像スリーブ及び現像装置を提
供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、以下
の構成により前記目的を達成する。

【００３０】本発明は、スリーブ基体及び該スリーブ基
体の表面に形成された被覆膜を有する現像スリーブにお
いて、該現像スリーブは、１０^３Ωｃｍ以下の体積抵抗
率を有し、また、該被覆膜は、硬化型樹脂、カーボン微
粒子及び酸化チタン微粒子を含有し、該硬化型樹脂の含
有量（Ｂ）と該カーボン微粒子及び該酸化チタン微粒子
の含有量（Ｐ）との重量比が、Ｐ：Ｂ＝１：０．５〜
１：３．５の範囲であり、かつ該カーボン微粒子の含有
量が、該酸化チタン微粒子の含有量の３０重量％以下で
あり、該被覆膜の表面は該現像スリーブの表面を構成し
ている現像スリーブに関する。

【００３１】本発明は静電潜像担持体の静電潜像を可視
像化するための現像剤を担持搬送する現像スリーブを有
する現像装置において、該現像スリーブは、スリーブ基
体及び該スリーブ基体の表面に形成された被覆膜を有し
ており、該被覆膜は、硬化型樹脂、カーボン微粒子及び
酸化チタン微粒子を含有し、該硬化型樹脂の含有量
（Ｂ）と該カーボン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含
有量（Ｐ）との重量比が、Ｐ：Ｂ＝１：０．５〜１：
３．５の範囲であり、かつ該カーボン微粒子の含有量
が、該酸化チタン微粒子の含有量の３０重量％以下であ
ることを特徴とする現像装置に関する。

【００３２】本発明者らは、現像スリーブの被覆膜に関
し鋭意研究した結果、スリーブ基体の表面を被う被覆膜
に硬化型樹脂、カーボン微粒子及び酸化チタン微粒子を
含有させ、該硬化型樹脂とカーボン微粒子及び酸化チタ
ン微粒子との含有比率を特定の比率にし、かつ該カーボ
ン微粒子の該酸化チタン微粒子に対する含有割合を規定
することにより、被覆膜の表面におけるカーボン微粒子
と酸化チタン微粒子の適度な露出状態が得られ、さらに
被覆膜中でのカーボン微粒子と酸化チタン微粒子の分散
状態が良好であり、かつ被覆膜の強度が高く、耐久性に
優れかつ膜の抵抗制御が良好になるということを見い出
した。

【００３３】以下詳細に説明する。

【００３４】本発明の現像スリーブ２は、図１及び図２
に示すように、スリーブ基体２１の表面を被うように被
覆膜２２が形成されており、該被覆膜は、硬化型樹脂、
カーボン微粒子及び酸化チタン微粒子を含有している。

【００３５】被覆膜において、硬化型樹脂（Ｂ）とカー
ボン微粒子及び酸化チタン微粒子（Ｐ）との被覆膜にお
ける含有量の重量比率は、Ｐ：Ｂ＝１：０．５〜１：
３．５、好ましくは１：１〜１：３の範囲であることが
良い。

【００３６】この重量比率は、Ｐ：Ｂ＝１：０．５未満
の場合には、被覆膜の表面に露出するカーボン微粒子及
び酸化チタン微粒子が多くなりすぎてしまい、現像剤の
帯電が充分になされず、得られた画像の濃度が低く、耐
久をするにともなってより画像濃度が下がってしまい、
Ｐ：Ｂ＝１：３．５を超える場合には、被覆膜の表面に
露出するカーボン微粒子及び酸化チタン微粒子が少なく
なりすぎてしまい、被覆膜の特性である現像剤のチャー
ジアップを抑制する効果が少なく、ゴースト画像が発現
してしまう。

【００３７】被覆膜において、酸化チタン微粒子の含有
量に対する、カーボン微粒子の含有割合は、３０％以
下、好ましくは２．５％〜３０％の範囲であることが良
い。

【００３８】このカーボン微粒子の含有割合が３０％を
超える場合には、被覆膜中でのカーボン微粒子及び酸化
チタン微粒子の分散性が低下し、さらにカーボン微粒子
が多いために膜質がもろくなり、耐久性が低下してしま
い、また被覆膜の抵抗制御が難しくなり、しいては、現
像剤の摩擦帯電量（Ｑ／Ｍ）の制御が難しい。

【００３９】現像スリーブの好ましい体積抵抗率は、ゴ
ースト画像の防止の点を考慮すると１×１０³ Ω／ｃｍ
以下、より好ましくは、１×１０² Ω／ｃｍ以下である
ことが良い。

【００４０】さらに本発明において被覆膜の１０点平均
粗さ（Ｒｚ）は、好ましくは、１μｍより大きく３０μ
ｍ未満、より好ましくは、３〜１５μｍの範囲であるこ
とが良い。

【００４１】本発明に用いる硬化型樹脂としては、例え
ばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリアミド樹脂の如き熱硬化型樹脂、光硬化樹脂などが
あり、特に耐摩耗性の点でエポキシ樹脂を用いることが
好ましい。

【００４２】本発明に用いられるカーボン微粒子として
は、導電性のアモルファスカーボンやカーボンブラック
が挙げられる。

【００４３】導電性のアモルファスカーボンは、一般的
には「炭化水素または炭素を含む化合物を空気の供給が
不十分な状態で燃焼または熱分解させてできる結晶子の
集合体」と定義されている。特に電気伝導性に優れ、高
分子材料に充填して導電性を付与したり、添加量のコン
トロールである程度任意の導電度を得ることができるた
め広く普及している。なお、本発明で使用する導電性の
アモルファスカーボンの粒子径は１．０μｍ未満のもの
が好ましく、０．５μｍ未満のものがより好ましい。

【００４４】本発明に用いられるカーボンブラックとし
ては、ファーネス型、チャンネル型のいずれも使用可能
である。このうち、被膜特性を考慮して、低抵抗の物質
が好ましく、特に、１２０ｋｇ／ｃｍ³ の加圧下におけ
る抵抗値が、０．５Ω・ｃｍ以下のカーボンブラックが
好ましい。

【００４５】本発明に用いられる酸化チタン微粒子とし
ては、ルチル型、その他のＴｉＯ₂、ＴｉＯ_X （Ｘ＝
１．８５、１．８６など）であり、さらに電気抵抗の低
減を図るためにその表面にＳｎＯ₂ 、ＩｎＰ、ＩｎＳ
ｂ、ＺｎＯ、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、をコートしたり、さらにＳｂ
⁵⁺、Ａｌ³⁺、Ｓｎ⁴⁺などを微量ドープしたものを含む。

【００４６】この酸化チタン微粒子の平均粒径は、０．
０３〜１．５μｍより好ましくは０．１〜０．５μｍの
範囲であることが好ましく、さらにこの酸化チタン微粒
子の粉体抵抗は、好ましくは、１〜３００Ωｃｍ、より
好ましくは１〜３０Ωｃｍの範囲であることが良い。

【００４７】さらに、この酸化チタン微粒子は、導電処
理されていることが、抵抗値の低減によるスリーブゴー
スト防止の点から特に好ましい。

【００４８】この酸化チタン微粒子を導電処理するため
の処理としては、ＳｎＯ₂ 、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、Ｚｎ
Ｏ、Ｉｎ₂ Ｏ₃ などのコート及びさらにこれにＳｂ⁵⁺、
Ａｌ³⁺、Ｓｎ⁴⁺などの微量のドープがあり、これらの処
理を施した市販品を利用することもできる。市販品の具
体例としては、石原産業製の針状酸化チタンにＳｂ₂ Ｏ
₃ を微量含むＳｎＯ₂ をコートしたものであるＨＩ−２
及び同社製のランダム形状の酸化チタンに同様のコート
を施したものであるＥＴ−３００Ｗ、ＥＴ−４００Ｗ、
ＥＴ−５００Ｗ、ＥＴ−６００Ｗ、ＥＴ−７００Ｗなど
があり、好適に利用できる。

【００４９】本発明に用いられるスリーブ基体として
は、アルミニウムやステンレスの引き抜き材等を用いる
ことができるが、熱による変形が生じにくいアルミニウ
ムを用いることが好ましい。

【００５０】本発明の現像スリーブを製造する方法とし
ては、予め脱脂、エッチング、水洗などの前処理を施し
たスリーブ基体に、硬化型樹脂、カーボン微粒子、酸化
チタン微粒子及び希釈剤を含む調製液を用いて、吹き付
け法、ディッピング法、電気泳動作用を用いた電着塗装
法の如き塗装法によってこの調製液を塗布し、乾燥炉に
て乾燥温度１２０〜２００℃で熱硬化する等の工程によ
り被覆膜を形成する方法が挙げられる。

【００５１】次に本発明の現像スリーブを用いた現像装
置について説明する。

【００５２】本発明の現像装置は、静電潜像担持体の静
電潜像を可視像化するための現像剤を担持搬送する現像
スリーブを有している。

【００５３】静電潜像担持体としては、アモルファスシ
リコーンやＯＰＣの如き感光体のドラムやベルトが用い
られる。

【００５４】本発明の現像装置は、トナーによって構成
される一成分系現像剤及びトナー及びキャリアによって
構成される二成分系現像剤のいずれの現像剤を用いるこ
とも可能である。

【００５５】さらに、本発明の現像装置は、現像部にお
いて、図３に示すように静電潜像保持体と現像スリーブ
とを一定の間隔を保つように配置し、現像時に現像スリ
ーブに担持されている現像剤を静電潜像担持体に飛翔さ
せて現像するジャンピング現像方法を用いることができ
る。

【００５６】このジャンピング現像方法を行う場合につ
いて以下に説明する。反転現像を行う場合は、図４及び
図６に示すように、現像スリーブに直流現像バイアス
（Ｖｄｃ）の上に交流バイアス（Ｖｐｐ）を印加するこ
とにより、現像スリーブから現像剤を静電潜像担持体に
飛ばす電界と、一度静電潜像担持体に付着した余分な現
像剤を再び現像スリーブへと引き戻す電界とが交互に印
加され高画質化を図ることができる。また正規現像の場
合については同様に図５、図７に示す設定条件で行う。
この現像剤を静電潜像担持体へ飛ばす最大電界強度Ｅ_J
（Ｖ_J ／ＳＤ_gap）と現像スリーブへ引き戻す電界Ｅ_R
（Ｖ_R ／ＳＤ_gap ）との割合は、Ｅ_J ／Ｅ_R ＞３．５で
あることが好ましい。（ここで現像剤担持体と静電潜像
担持体との間の距離をＳ−Ｄ_gap と呼ぶ）。

【００５７】このＥ_J ／Ｅ_R が３．５以下の場合には、
濃度安定性画像のがさつき、鮮鋭度が悪化し、耐久を行
うことによってより顕著となる。

【００５８】本発明の現像装置においては、図９の断面
図に示すように、現像スリーブ２に対して鉄の如き軟磁
性体の磁気シール部材３０を２００μｍ〜６００μｍの
隙間を保って設けることが好ましい。長手方向における
位置関係を示す図１０に示すように、この原理は現像ス
リーブ１内のマグネットロール４０の磁力により現像ス
リーブ１と磁気シール部材３０の間で磁場を働らかせ現
像剤はこの磁場により拘束され磁気シール部材３０より
端部側にはトナーは漏れない。ここで磁場が端部に発生
しないようにシール端部よりマグネットロール４０が外
側にでないように、ｄ≧０にすることが好ましい。

【００５９】本発明の被覆膜を設けた現像スリーブにお
いては、磁気シール部材を用いても非接触なので被覆膜
の端部削れを更に抑えることができ、現像スリーブの寿
命を更に伸ばすことができる。

【００６０】また、その上非接触なので現像スリーブを
回転させるためのトルクも減少させることができる。

【００６１】次に図１１及び図１２は、一次帯電幅と磁
気シール部材の位置関係を最適にした具体例を示す。図
１２は正規現像の場合を示す。正規現像は静電潜像保持
体の帯電極性とトナーの帯電極性とか異なるものであり
潜像形成の際に露光がなされないところにトナーが付着
する。従って、一次帯電幅を磁気シール部材の内側にす
ることにより静電潜像保持体端部におけるトナー飛散を
防ぐことができる。また、図１１は反転現像の場合を示
す。反転現像は静電潜像担持体の帯電極性とトナーの帯
電極性とが同じものであり、潜像形成の際に露光された
部分にトナーが付着する。従って、静電潜像保持体の端
部はトナー付着、及び飛散を防止するために磁気シール
部材の外側間の長さよりも一次帯電幅を大きくした。一
次帯電部材のワイヤー汚れは現像装置による飛散及び静
電潜像保持体でのトナーの飛散の和に効いてくるので、
高耐久時でワイヤー汚れ等による画像不良を上記方法に
より低減することができる。

【００６２】さらに、本発明の現像装置においては、現
像スリーブの被覆膜が、前述の如く膜の強度が高く削れ
にくいことから、図３に示すように現像スリーブに弾性
ブレード６０の現像剤層厚規制部材を弾性的に圧接させ
て現像スリーブの現像剤の層厚を規制する方式を用いた
としても耐久によって被覆膜が削れることなく良好に現
像することが可能である。

【００６３】この弾性ブレード６０を現像スリーブ２に
圧接させる場合には、図３に示すように現像スリーブ２
の回転方向に対してカウンターに当接するように設ける
ことが好ましい。このように当接させることにより弾性
ブレードと現像スリーブの間にトナーがたまるのを防止
することができる。

【００６４】このような現像スリーブに現像剤層厚規制
部材を弾性的に圧接する方式は、非磁性トナーを用いる
現像方式や低融点トナーによる現像方式に用いる場合に
有効である。

【００６５】すなわち、非磁性トナーを用いる現像方式
に用いる場合には、非磁性トナーを現像スリーブに安定
して圧接させて摩擦帯電することができ、色のついた２
色画像形成装置あるいはフルカラー画像形成装置への応
用が可能となる。

【００６６】図１３は、本発明の現像装置を用いること
の出来る電子写真式画像形成装置の一例を示す。図示す
るように、電子写真式画像形成装置は、静電潜像保持体
であるドラム状の回転自在に担持された電子写真感光体
３を有する。この感光体３は、一次帯電装置８によって
帯電され、レーザ等の露光装置９によって静電潜像が形
成される。この潜像は、現像装置１により現像スリーブ
２に担持されている現像剤（トナー）によって可視像
（トナー像）化される。

【００６７】次に、このトナー像は転写材１０へと転写
装置４により転写され、その後、転写材は除電器５にて
除電された後、分離装置（図示せず）によって感光体３
から分離され、定着装置１１によりトナー像は定着像と
される。

【００６８】本発明の現像装置に保有されるトナーとし
ては、好ましくは、重量平均粒径３〜１２μｍより好ま
しくは、３〜８μｍであるものを用いることが、高画像
化を計るために良い。

【００６９】本発明で用いられる物性値の測定方法を以
下に示す。

【００７０】（１）現像スリーブの体積抵抗率 本発明においては、現像スリーブの体積抵抗率と塗膜の
体積抵抗率を区別して考えることとする。すなわち、本
発明において体積抵抗率または現像スリーブの体積抵抗
率と表記してある場合は、塗膜と導電性基体のトータル
の抵抗値を意味することとし、その測定値は導電性基体
に塗膜がコートされた状態で４端針法により計測された
ものである。具体的には治具により現像スリーブを水平
に固定し、このときのスリーブ円周の頂点部分の軸方向
に沿ってプローブを当接させ４端針法により体積抵抗率
を計測した。抵抗率計は（製品名・油化電子 ロレスタ
ＡＰ）をプローブは（製品名：油化電子 ＥＳＰプロー
ブ）を使用し、スリーブ上でランダムに計測点を１０箇
所選定して得られた計測値を平均したものを現像スリー
ブの体積抵抗率とした。

【００７１】（２）被覆膜の１０点平均粗さ（Ｒｚ）：
接触式表面粗さ計（製品名：テンコールＰ１）を用いて
針圧１ｍｇ〜１００ｍｇ、スキャンスピード１μｍ／秒
〜１０００ｍｍ／秒にて測定した。

【００７２】（３）カーボン微粒子及び酸化チタン微粒
子の平均粒径：レーザー回析方式粒子サイズアナライザ
ー（製品名：ＣＯＵＬＴＥＲ ＬＳ１３０）を用いて測
定した（粒子径が０．１μｍ未満のものはメーカー発表
値）。

【００７３】（４）カーボン微粒子及び酸化チタン微粒
子の粉体抵抗値：粉体抵抗測定システム（製品名：油化
電子 ＭＣＰ−Ｓ４１０）を用いて１００ｋｇ／ｃｍ²
の加圧にて測定した。

【００７４】（５）トナーの重量平均粒径：トナーの粒
度分布については、種々の方法によって測定できるが、
本発明においてはコールターカウンター又はコールタマ
ルチサイザーを用いて行った。

【００７５】すなわち、測定装置としてはコールターカ
ウンターＴＡ−ＩＩ型又はコールターマルチサイザー
（コールター社製）を用い、個数平均分布、体積分布を
出力するインターフェイス（日科機製）及びＣＸ−１パ
ーソナルコンピュータ（キヤノン製）を持続し、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。測定法としては前記電解水溶液１００〜１５０
ｍｌ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
定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は
超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コー
ルターカウンターＴＡ−１１型又はコールターマルチサ
イザーにより、アパチャーとして１００μｍアパチャー
を用いて、トナーの体積、個数を測定して２〜４０μｍ
の体積分布と個数分布とを算出した。それから本発明に
係るところの、体積分布から求めた重量基準の重量平均
粒径（各チャンネルの中央値をチャンネルごとの代表値
とする）を求めた。

【００７６】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。

【００７７】（現像スリーブ１の製造） ・熱硬化型エポキシ樹脂 １０重量部 ・カーボン微粒子 ０．３重量部 （ＡＫＺＯ社製ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ） ・酸化チタン微粒子（Ｓｂ₂ Ｏ₃ を微量含むＳｎＯ₂ に
より導電処理） ４．７重量部 （平均粒径：０．２５μｍ、粉体抵抗値：２〜５Ωｃ
ｍ） ・ＩＰＡ．その他溶剤と脱イオン水（希釈剤） ８５重
量部

【００７８】上記原料を均一に混合した後、アルミニウ
ムのスリーブ基体の表面に電着塗装により塗布し、温度
１５０℃で乾燥して膜厚８μｍの被覆膜を形成し、表１
に示す物性を有する現像スリーブ１を製造した。

【００７９】（現像スリーブ２乃至８の製造）現像スリ
ーブ１の製造で用いた原料の使用量を変更して表１に示
す物性を有する現像スリーブ２乃至７を製造した。

【００８０】（現像スリーブ９の製造）現像スリーブ１
の製造で用いた酸化チタン微粒子を使用せずカーボン微
粒子を０．５重量部使用して表１に示す物性を有する現
像スリーブ８を製造した。

【００８１】（現像スリーブ１０の製造）ステンレスの
スリーブ基体にＦＧＢ＃３００処理を施して、表１に示
す物性を有す現像スリーブ８を製造した。

【００８２】（実施例１乃至５及び比較例１乃至５）ア
モルファスシリコーンドラムを静電潜像保持体として用
いた現像装置に上記の現像スリーブ１乃至１０をそれぞ
れ用いて、静電潜像担持体と現像スリーブとの間隔を２
３０μｍに設定した。

【００８３】この現像装置は、重量平均粒径９μｍの負
帯電性磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いるジャ
ンピング現像方式である。

【００８４】具体的な現像バイアス条件は、ドラムの暗
電位Ｖ_O ＝４５０Ｖ、明電位Ｖ_L ８０Ｖ、現像バイアス
直流成分Ｖｄｃ＝２００Ｖ、交流成分は方形波を用いＶ
ｐｐ＝１４００Ｖ、図８に示すようにｄｕｔｙ３５％と
した。従って図８においてＶ₁ ＝９１０Ｖ、Ｖ₂ ＝４９
０ＶとなりＥ_J ／Ｅ_R ＝１１６０／２４０＝４．８とな
る。

【００８５】この現像装置を図１３に示す電子写真装置
に用いて、プロセススピード５００ｍｍ／ｓ（８５枚／
分）で５００万枚の耐久試験を行ない、５００万枚耐久
前後の被覆膜の膜厚の測定、現像スリーブ上のトナーの
摩擦帯電量、現像スリーブ上のトナーのコート量、画像
濃度、ゴースト画像の発生状況、１０万枚耐久後のトナ
ーの重量平均粒径を評価した。

【００８６】評価結果を表１に示す。

【００８７】（１）現像スリーブ上のトナーの摩擦帯電
量（トリボ）は以下の方法により測定した。

【００８８】図１８に示すファラデー・ゲージ（Ｆａｒ
ａｄａｙ−Ｃａｇｅ）を用いて測定した。ファラデー・
ゲージとは、同軸で２重筒のことで内筒と外筒は絶縁さ
れている。この内筒の中に電荷量Ｑなる帯電体を入れた
とすると、静電誘導によりあたかも電気量Ｑの金属円筒
が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をＫ
ＥＩＴＨＬＥＹ ６１６ ＤＩＧＩＴＡＬ ＥＬＥＣＴ
ＲＯＭＥＴＥＲで測定し、内筒中のトナー重量Ｍで電荷
量Ｑを割ったものをＱ／Ｍ（トリボ）とする。トナーは
現像剤担持体より直接、ａｉｒ吸引によりフィルター中
にとり入れた。

【００８９】（２）現像スリーブ上のトナーのコート量
は以下の方法により測定した。

【００９０】トリボ測定の際に吸引されてなくなった現
像剤担持体の面積を測定し、それでフィルター中のトナ
ーの重量を割ったものをＭ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ² ）として
これをコート量とした。

【００９１】（３）画像濃度は以下の方法により測定し
た。

【００９２】Ｍａｃｂｅｔｈ社の反射濃度計ＲＤ９１４
を用いて５点測定し、それの平均値を濃度の代表値とし
た。

【００９３】（４）ゴーストの発生状況は、以下のよう
にして測定した。

【００９４】図１６のチャートを用いてゴースト画像を
出力し、その画像により以下の基準で評価を行なった。

【００９５】評価基準 〇：ゴースト画像がまったく見えないこと ×：ゴースト画像が１個以上はっきり見えること △：ゴースト画像が１個うっすら見えること、２個目は
まったく見えないこと

【００９６】

【表１】

【００９７】図１４に実施例４の硬化型樹脂、カーボン
微粒子及び酸化チタン微粒子を含有する被覆膜を有する
現像スリーブ４と比較例４の酸化チタン微粒子を含有せ
ず硬化型樹脂及びカーボン微粒子を含有する被覆膜を有
する現像スリーブ９の耐久枚数と被覆膜の削れ量を示
す。

【００９８】図１４及び表１から明らかな如く、実施例
４の現像スリーブ４は、５００万枚耐久後において被覆
膜の膜厚が３．１μｍであり、６．９μｍしか削れてい
ないのに対し、比較例４の現像スリーブ９は、１００万
枚耐久で被覆膜が摩擦してしまっている。

【００９９】図１５に実施例１乃至５及び比較例１及び
２の現像スリーブによるトナーの帯電量分布（横軸は帯
電量を質量で割ったもの、たて軸は分布量）を示す。

【０１００】図１５及び表１から明らかな如く、トナー
の摩擦帯電量の分布を各Ｐ：Ｂ比においてとった際にト
ナーの摩擦帯電量の平均値は徐々にシフトするものの
１：０．５〜１：３．５の範囲ではチャージアップさせ
ないためベタ白をとった後の分布の変化は少なく、また
現像適正領域に十分に入っていることがわかる。

【０１０１】（実施例６乃至８）実施例１で用いた現像
バイアス条件Ｅ_J ／Ｅ_R ＝４．８をＥ_J ／Ｅ_R ＝３．
５、Ｅ_J ／Ｅ_R ＝３．０、Ｅ_J ／Ｅ_R ＝２．５にそれぞ
れ変更することを除いては、実施例１と同様にして画像
を得た。得られた画像のがさつき、画像濃度の耐久安定
性、鮮鋭度、解像度をそれぞれ以下の評価方法に基づい
て評価した。

【０１０２】尚、実施例１で得られた画像も同様に評価
した。

【０１０３】評価結果を表２に示す。

【０１０４】

【表２】

【０１０５】（実施例９）実施例１で用いた現像スリー
ブ１を用い図９及び図１０に示す磁気シール部材を現像
スリーブに対して４００μｍの隙間をあけて設け、ＯＰ
Ｃ感光体を用いて現像スリーブとＯＰＣ感光体との間隔
を２１０μｍに設定した現像装置を用い重量平均粒径９
μｍの負帯電性トナーを有する成分系現像剤を用いてジ
ャンピング現像を行ない画像を形成した。

【０１０６】現像条件は、潜像が暗部電位Ｖ_d ＝−７２
０Ｖ、明部電位Ｖ_L ＝−２８０ＶでＰＷＭ方式によるレ
ーザ露光を行い現像バイアスはＶｄｃ＝−５８０Ｖ、Ｖ
ｐｐ＝８００Ｖであり、Ｅ_J ／Ｅ_R は７で行った。

【０１０７】その結果磁気シールを用いることで現像剤
担持体の端部において現像剤漏れを防止することが非接
触ででき端部における膜削れに対する耐久性が向上し、
しいては現像剤担持体の耐久寿命をのばすことができ
た。また非接触なので現像剤担持体を駆動させるのに要
する駆動トルクを従来の約１／２まで低減することが可
能となった。

【０１０８】（現像スリーブ１１の製造） ・熱硬化型エポキシ樹脂 １０重量部 ・カーボン微粒子 ０．３３重量部 （ＡＫＺＯ社製ケッチェンブラック６００ＪＤ） ・酸化チタン微粒子（Ｓｂ₂ Ｏ₃ を微量含むＳｎＯ₂ に
より導電処理） ４．０２重量部 （平均粒径：０．２５μｍ、粉体抵抗値：２〜５Ωｃ
ｍ） ・Ｉ．Ｐ．Ａ．（希釈剤） ２７重量部

【０１０９】上記原料を均一に混合した後、アルミニウ
ムのスリーブ基体の表面に吹き付け塗装により塗布し、
温度１５０℃で乾燥して膜厚１０μｍの被覆膜を形成
し、表３に示す物性を有する現像スリーブ１１を製造し
た。

【０１１０】（現像スリーブ１２の製造）現像スリーブ
１１の製造で用いた酸化チタン微粒子を使用せず、カー
ボン微粒子を４．３５重量部使用して表３に示す物性を
有する現像スリーブ１２を製造した。

【０１１１】

【表３】

【０１１２】（実施例１０）弾性ブレードを現像剤層厚
規制部材として用い、現像スリーブに対してこの弾性ブ
レードを弾性的に当接させて現像スリーブ上の現像剤の
層厚を規制する図３に示す現像装置に現像スリーブ１１
を用いて、静電潜像保持体であるＯＰＣ感光ドラム上の
静電潜像を負帯電性非磁性トナーを有する一成分系現像
剤により現像し、転写及び定着して、定着画像を得た。

【０１１３】現像条件は、潜像の暗部Ｖ_d ＝−７４０
Ｖ、明部電位Ｖ_L ＝−２００Ｖに対し、現像バイアスの
直流成分Ｖｄｃ＝−６００Ｖ、交流バイアス成分はｆ＝
２．０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝１４００Ｖ、ｄｕｔｙ３５％方
形波を用いたＳＤ_gap は２３０μｍとした。

【０１１４】上記の画像形成を１０万枚の耐久試験を行
なったところ、高濃度１．４を保ち、鮮鋭度、解像力の
高い高画質画像を維持することができた。また膜の削れ
も０．８μｍ程度であり弾性ブレードを用いた接触型の
トナー層厚規制方法であってもこの膜は耐久性があるこ
とがわかった。なお、弾性ブレードを用いることによ
り、トナーを帯電させやすくするために高湿下での濃度
低下に対して効果があった。

【０１１５】（比較例６）実施例１０で用いた現像スリ
ーブ１１に代えて現像スリーブ１２を用いて、実施例１
０と同様にして画像形成を行ない、耐久試験を行なった
ところ、約１００万枚で現像剤担持体のムラ削れによる
画像ムラが生じてしまうとともに、全体的にも膜が削れ
てしまい、スリーブゴースト画像が発生してしまった。

【０１１６】

【発明の効果】本発明の現像スリーブは、硬化型樹脂、
カーボン微粒子及び酸化チタン微粒子を含有する被服膜
を有しており、該硬化型樹脂の含有量（Ｒ）と該カーボ
ン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含有量（Ｐ）との重
量比がＰ：Ｂ＝１：０．５〜１：３．５の範囲であり、
かつ該カーボン微粒子の含有量が、該酸化チタン微粒子
の含有量の３０重量％以下であることから、現像スリー
ブの被覆膜の強度が高く、多数枚耐久によって該被覆膜
の削れが少なく、初期の良好な表面粗さ（１０点平均粗
さ：Ｒｚ）を維持することが可能であり、よって多数枚
耐久後においてもチャージアップによるゴースト画像の
発現が生じにくい安定した良好な画像を得ることが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像スリーブの一実施例の斜視図であ
る。

【図２】図１の現像スリーブの断面図である。

【図３】本発明の現像装置に弾性層厚規制部材を用いた
場合の例を示す説明図である。

【図４】反転現像の場合の静電潜像保持体の電位と現像
バイアスとの関係を表した図を示す。

【図５】正規現像の場合の静電潜像保持体の電位と現像
バイアスとの関係を表した図を示す。

【図６】反転現像の場合の静電潜像保持体の電位と現像
バイアスとの関係を表した図を示す。

【図７】正規現像の場合の静電潜像保持体の電位と現像
バイアスとの関係を表した図を示す。

【図８】デューティバイアス方式を用いた現像バイアス
を説明する図である。

【図９】現像スリーブと磁気シールの位置関係を示す図
である。

【図１０】図９の長手方向での現像スリーブと磁気シー
ルとの位置関係を示す図である。

【図１１】正規現像の場合の好ましいマグネットロール
と磁気シールと１次帯電幅の関係を示す図である。

【図１２】反転現像の場合の好ましいマグネットロール
と磁気シールと１次帯電幅の関係を示す図である。

【図１３】本発明の現像装置を用いることの出来る画像
形成装置の説明図である。

【図１４】実施例の現像スリーブと比較例４の現像スリ
ーブ９との耐久枚数と被覆膜の削れ量の関係を示す図で
ある。

【図１５】Ｐ：Ｂが１：０．３〜４．０の場合の各現像
スリーブを用いて摩擦帯電されたトナーの摩擦帯電量の
分布を示す図である。

【図１６】ゴースト画像を説明する図である。

【図１７】現像スリーブ上のトナーの摩擦帯電量分布を
表した図を示す。

【図１８】現像スリーブ上のトナーの摩擦帯電量を測定
するための装置（ファラデー・ゲージ）の説明図を示
す。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像スリーブ ３ 静電潜像保持体 ２１ スリーブ基体 ２２ 被覆膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 正法 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−134468（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−232804（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−6089（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (22)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリーブ基体及び該スリーブ基体の表面
   に形成された被覆膜を有する現像スリーブにおいて、 該現像スリーブは、１０^３Ωｃｍ以下の体積抵抗率を有
   し、また、 該被覆膜は、硬化型樹脂、カーボン微粒子及び酸化チタ
   ン微粒子を含有し、該硬化型樹脂の含有量（Ｂ）と該カ
   ーボン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含有量（Ｐ）と
   の重量比が、Ｐ：Ｂ＝１：０．５〜１：３．５の範囲で
   あり、かつ該カーボン微粒子の含有量が、該酸化チタン
   微粒子の含有量の３０重量％以下であり、該被覆膜の表
   面は該現像スリーブの表面を構成していることを特徴と
   する現像スリーブ。
2. 【請求項２】 該硬化型樹脂の含有量（Ｂ）と該カーボ
   ン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含有量（Ｐ）との重
   量比がＰ：Ｂ＝１：２〜１：３の範囲であることを特徴
   とする請求項１記載の現像スリーブ。
3. 【請求項３】 該硬化型樹脂は、熱硬化型エポキシ樹脂
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の現像ス
   リーブ。
4. 【請求項４】 該被覆膜は、電着塗工法によって形成さ
   れたものであることを特徴とする請求項１乃至３記載の
   現像スリーブ。
5. 【請求項５】 該被覆膜は、吹き付け法によって形成さ
   れたものであることを特徴とする請求項１乃至３記載の
   現像スリーブ。
6. 【請求項６】 該酸化チタン微粒子は、０．１〜０．５
   μｍの平均粒径を有しかつ１〜３００Ωｃｍの粉体抵抗
   を有することを特徴とする請求項１乃至５記載の現像ス
   リーブ。
7. 【請求項７】 該被覆膜は、１μｍより大きく３０μｍ
   未満の１０点平均粗さ（Ｒｚ）を有することを特徴とす
   る請求項１乃至５記載の現像スリーブ。
8. 【請求項８】 静電潜像担持体の静電潜像を可視像化す
   るための現像剤を担持搬送する現像スリーブを有する現
   像装置において、 該現像スリーブは、スリーブ基体及び該スリーブ基体の
   表面に形成された被覆膜を有し、体積対抗率が１０^３Ω
   ｃｍ以下であり、 該被覆膜は、硬化型樹脂、カーボン微粒子及び酸化チタ
   ン微粒子を含有し、該硬化型樹脂の含有量（Ｂ）と該カ
   ーボン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含有量（Ｐ）と
   の重量比が、Ｐ：Ｂ＝１：０．５〜１：３．５の範囲で
   あり、かつ該カーボン微粒子の含有量が、該酸化チタン
   微粒子の含有量の３０重量％以下であり、該被覆膜の表
   面は該現像スリーブの表面を構成していることを特徴と
   する現像装置。
9. 【請求項９】 該硬化型樹脂の含有量（Ｂ）と該カーボ
   ン微粒子及び該酸化チタン微粒子の含有量（Ｐ）との重
   量比がＰ：Ｂ＝１：２〜１：３の範囲であることを特徴
   とする請求項８記載の現像装置。
10. 【請求項１０】 該硬化型樹脂は、熱硬化型エポキシ樹
    脂を有することを特徴とする請求項８又は９記載の現像
    装置。
11. 【請求項１１】 該被覆膜は、電着塗工法によって形成
    されたものであることを特徴とする請求項８乃至１０記
    載の現像装置。
12. 【請求項１２】 該被覆膜は、吹き付け法によって形成
    されたものであることを特徴とする請求項８乃至１０記
    載の現像装置。
13. 【請求項１３】 該酸化チタン微粒子は、０．１〜０．
    ５μｍの平均粒径を有しかつ１〜３００Ωｃｍの粉体抵
    抗を有することを特徴とする請求項８乃至１２記載の現
    像装置。
14. 【請求項１４】 該被覆膜は、１μｍより大きく３０μ
    ｍ未満の１０点平均粗さ（Ｒｚ）を有することを特徴と
    する請求項８乃至１３記載の現像装置。
15. 【請求項１５】 該現像スリーブには、現像バイアスが
    印加されていることを特徴とする請求項８乃至１４記載
    の現像装置。
16. 【請求項１６】 該現像バイアスは、交流成分及び直流
    成分を有することを特徴とする請求項１５記載の現像装
    置。
17. 【請求項１７】 該現像バイアスは、現像剤を現像スリ
    ーブから静電潜像担持体へ飛翔させる最大電界強度Ｅ_Ｊ
    と最大コントラスト部における現像剤を静電潜像保持体
    から現像スリーブへ戻す最大電界を強度Ｅ_Ｒとの比（Ｅ
    _Ｊ／Ｅ_Ｒ）が３．５以上であることを特徴とする請求項
    １５又は１６記載の現像装置。
18. 【請求項１８】 該現像スリーブは、現像スリーブ端部
    付近の現像剤の漏れを磁気力を用いて防止するための現
    像剤漏れ防止部材を有することを特徴とする請求項８乃
    至１７記載の現像装置。
19. 【請求項１９】 該現像スリーブは、担持搬送する現像
    剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材を有する
    ことを特徴とする請求項８乃至１８記載の現像装置。
20. 【請求項２０】 該現像剤層厚規制部材は、弾性を有す
    ることを特徴とする請求項１９記載の現像装置。
21. 【請求項２１】 該現像剤層厚規制部材は、磁性を有す
    ることを特徴とする請求項１９記載の現像装置。
22. 【請求項２２】 該現像剤層厚規制部材は、弾性ブレー
    ドであり、該弾性ブレードは、現像スリーブの回転方向
    に対してカウンター方向で該現像ブレードに当時されて
    おり、かつ該弾性ブレードには電気バイアスが印加され
    ていることを特徴とする請求項１９記載の現像装置。