JPH02110585A

JPH02110585A - 一成分トナー現像装置

Info

Publication number: JPH02110585A
Application number: JP63265123A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Minamitani; 俊樹南谷; Kimitoshi Yamaguchi; 公利山口; Toshihiko Takahashi; 俊彦高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-04-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は一成分トナー現像装置に関し、より詳しくは、
トナー搬送部材上にトナー薄層を形成させ現像を行ない
良質な画像を得るようにした電子写真における一成分ト
ナー現像装置に関する。

［従来の技術］電子写真や静電記録等で採用される乾式現像方式には、
トナー及びキャリアからなる二成分系現像剤を用いる方
式と、キャリアを含まない一成分系現像剤を用いる方式
がある。前者の方式には、比較的安定して良好な画像が
得られるが、キャリアの劣化並びにトナーとキャリアと
の混合比の変勅が発生しやすいことから長期間にわたっ
て一定の品質が１昇られ難く、また、装置の維持管理性
やコンパクト化に難点がある。そこで、こうした欠点を
有しない後者の一成分系現像剤を用いる方式が注目され
るようになっている。

ところで、この方式においては、通常少なくとも一つの
トナー搬送部材によってトナー（現像剤）を搬送し、か
つ搬送されたトナーによって潜像担持体に形成された静
電潜像を可視像化する手段がとられているが、その際、
トナー搬送部材表面を搬送されるトナーの層厚は極力薄
くシなければならないとされている。このことは二成分
系現像剤であってもキャリアが非常に小径なものを用い
る場合にも当てはまることであり、また、特に−成分系
現像剤を使用しそのトナーとして電気抵抗の高いものを
用いた時は、現＠装置によってこのトナーを帯電させる
必要があるため、トナー層厚は著しり薄くされなければ
ならない。この層厚が厚いとトナー層の表面近くだけが
帯電し、トナー層全体が均一に帯電し難くなるからであ
る。

かかる要請から、トナー搬送部材上のトナー防摩を規制
する手段（トナー層厚規制手段）にいろいろな方法が提
案されており、代表例としては、ドクターブレードを用
い、このブレードをトナー搬送部材に対置させ、これに
よりトナー搬送部材表面の搬送されるトナーを抑圧部材
（ドクターブレード）で押さえつけてトナー層厚を制御
するものである。

しかしながら、これだけではトナーがトナー搬送部材に
均一に搬送されにくい。そのため、トナー搬送部材に接
触しつつ自在に回転可能に支持されており、トナーをト
ナー搬送部材上に供給するトナー供給手段を有する現像
装置が提案されているが、現像を連続して行なうと、ト
ナーをトナー搬送部材へ供給する能力が低下し、画像濃
度の低下を招くようになる。その原因としては、トナー
ホッパー内からトナー供給部材へのトナー補給性の低下
、さらにはトナー供給部材からトナー搬送部材へのトナ
ー補給性の低下の２つが埜げられる。

上記欠点の解決のために、トナーに界面活性物質及び流
動性改質剤等の添加を試みたが、まだ十分には解決され
ていない。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、トナー搬送部材上にトナー薄層を形成させ現
像を行ない、良質な画像を得るようにした電子写真にお
ける一成分現像装置において、連続複写後も画像に異常
がみられず、初期と同等の画像品質が得られる現像装置
を提供することを解決すべき課題とするものである。

［課題を解決するための手段］本発明の一成分現像装置は、少なくともトナ搬送部材と
、トナー層厚規制部材と、該トナー搬送部材に接触しつ
つ自在に回転可能に支持されトナーを該トナー搬送部材
に供給するトナー供給部材とを有する現像装置に関する
ものであり、トナーが該供給部材に供給された後、トナ
ー搬送部材に供給され、更にトナー層厚を規制するトナ
ー層厚規制部材を介してトナーを薄層化せしめ、次いで
、そのトナーを潜像担持体に供給して潜像を現像する装
置でおる。

本発明者らは鋭意検討し、前記現像装置に正帯電性１〜
ナーを使用する場合、前記問題点を、下記一般式（Ａ＞
で表わされるアイオノマーとスチレンとのグラフト重合
体を主成分とする樹脂で被覆し、前記トナー供給部材に
前記トナー搬送部材よりもＯ〜５００　Ｖ正電位のバイ
アスを印加させた現像装置を使用することで解決した。

（但し、ｍ、ｎ：正の整数ＲＩ：Ｈ，ＣＨ３Ｍ　　、Ｎａ　　、Ｌ＋　　、Ｚｎ””Ｍｇ２＋、Ｃｕ
２＋　　　　）また、前記一般式（Ａ＞で表わされるアイオノマーとス
チレンとの共重合比が重量で５０　：　５０〜９９：１
である場合に特に良好な結果が得られることが見出され
た。

上記現像装置により目的が達成される原因は定かではな
いが、トナー供給部材を上記樹脂で被覆することにより
、現像部のトナータンク内の正帯電性トナーがトナー供
給部材に円滑に補給され、更に該トナー供給部材に前記
のトナー搬送部材よりＯ〜５００　Ｖ正電位のバイアス
を印加させることにより、トナー供給部材上のトナーが
滞留することなく、円滑にトナー搬送部材上に供給され
、現像装置内のトナーの流れがスムーズになり、トナー
搬送部材上のトナー層厚が常に均一に保てるようになる
ためと考えられる。

本発明で使用される一般式（Ａ＞で表わされるアイオノ
マーとしては、以下のようなものがある。

Ｈ３Ｈ３上記のアイオノマーは、予めエチレンとアクリル酸、あ
るいはメタクリル酸の共重合体にスチレンをグラフト共
重合させ、それらのカルボキシル基をＮａ＋、Ｚｎ２＋
等の金属で、中和、イオン架橋させて得られるが、安定
性、耐久性、摩擦帯電性より、（Ａ−１，２，３，４）
式のもの等が好ましい。

また、上記アイオノマーとスチレンとの共重合比は重量
で５０　：　５０〜９９：１で、好ましくは、６０：４
０〜９５：５がよい。５０　：　５０よりアイオノマー
が少ないとトナーとの摩擦帯電性が不十分であったり、
トナーの補給性が不良となったりする。９９：１よリス
チレンが少ないと、帯電の環境安定性が不十分であった
り、トナーの補給性が不良となったりする。

なお、本発明のトナー供給部材としては、スポンジ状材
質、ファーブラシ状材質などのものが考えられ、それら
が導電性材料でできていることも考えられるがこれらに
限定されるものではない。

また、本発明の樹脂をトナー供給部材表面に被覆する方
法としては、必要に応じて溶剤あるいは分散媒中に溶解
ないし分散させて１ｑた塗布液中にトナー供給部材を浸
漬、スプレィ、刷毛塗り等により塗布することが可能で
ある。

本発明において重要なことは、トナー供給部材がトナー
に対して、負帯電性を示す物質で表面処理されているこ
とであり、負帯電性を示さない物質の場合は、トナーが
トナー供給部材によって負に十分摩擦帯電されず供給部
材に十分トナーが補給されず、更にトナー搬送部材へも
トナーの供給が不十分となり、均一に帯電した均一なト
ナー薄層が得られない。また更に重要なことは、トナー
供給部材表面の被覆材料としては、長期間使用しても、
熱的にも経時的にも変質せず安定にトナーに正の帯電を
付与しなければならないことである。

また、トナー供給部材にトナー搬送部材よりＯ〜＋５０
０　Ｖのバイアスを印加づることにより、トナー供給部
材からトナー搬送部材上へトナーの補給がすみやかに行
われる。該印加バイアスが負電位であると、トナーの搬
送部材上への移行が不十分となり、＋５００Ｖより正に
大きいと、トナー搬送部材上へのトナーフィルミングが
発生し、ランニングにより地かぶり等が画像上に生じる
。

本発明の現像装置に用いられるトナーとしては、従来か
ら知られている静電荷現像用正帯電性トナーとして使用
されているものの実質的にすべてが有効に用いられる。

すなわち、トナーは非磁性、磁性のいずれもが用いられ
る。

さらに、トナーは結着樹脂中に着色剤を分散させた着色
粒子であり、また、帯電付与するために染料・顔料、あ
るいは、いわゆる荷電制御剤を含有してもよい。また、
コロイダルシリカのような流動性向上剤、酸化セリウム
、炭化珪素等の研磨剤、ステアリン酸金属塩等の滑剤、
酸化錫のような導電性付与剤等を必要に応じて含有させ
てもよい。

［実施例コ以下実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１スチレン系′樹脂（［）−１２５工ツソ社製）８５重量
部カーボンブラック（＃４４三菱カーボン社製）１２重量
部ニグロシン染料　　　　　　　　　３重量部上記組成の
混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、
熱ロールミルで溶融混練し、室温まで冷却し、ハンマー
ミルを用いて粗粉砕し、次いで、エアージェットミルに
て微粉砕する。得られた微粉末を分級し粒径５〜２５μ
ｍのトナーを得た。

次に、下記組成物をボールミルを用いて室温にて１０時
間分散溶解して塗布液として、スポンジ状材質のトナー
供給部材を浸漬し、１１０℃下で完全に溶媒を蒸発させ
た。

例示アイオノマー（Ａ−１）　／スチレン（重量化９０
／１０　”）のグラフトコポリマー　　　５．０（］溶
媒　トルエン　　　　　　　　　　　３０００第１図に
示すように、本トナー供給部材４をトナー搬送部材２及
びトナー層厚規制部材３からなる現像装置に配設した。

この現像装置を用いた現、像方法について説明すると、
第１図に示すように、トナータンク７に内蔵されている
トナー６は攪拌羽根５によりトナー供給部材４に強制的
に奇けられ、トナーはトナー供給部材４に供給される。

そして、トナー供給部材４に取り込まれたトナーはトナ
ー供給部材が矢印方向に回転することにより、トナー搬
送部材２に運ばれ、摩擦され、静電的あるいは物理的に
吸着し、トナー搬送部材２が矢印方向に強く回転し、ト
ナー層厚規制部材３によって均一なトナー薄層が形成さ
れるとともに摩擦帯電する。その後トナー搬送部材２と
接触もしくは近接している潜像担持体１の表面に運ばれ
潜像が現像される。

本実施例では、前記トナーを本川＠装置に補給し、トナ
ー搬送部材に−２００■トナー供給部材へ一１００Ｖの
バイアスを印加し、マイナス潜像を有する感光体に現像
させ、転写・定着工程をへて画像出しを行なったところ
、鮮明な画像を得た。続けて、５００００枚連続複写し
たところ初期と変わりのない鮮明な画像が得られた。ま
た、トナー搬送部材上のトナーの比電荷量（Ｑ／Ｍ）を
、出口側にフィルターを具備したファラデーケージ（図
示せず）を介し、トナー搬送部材上のトナーを吸引しフ
ァラデーケージ内にトラップされたトナーの比電荷を測
定する吸引式比電荷量測定装置を用いて、測定したとこ
ろ、＋１２．８（μＣ／ｇ）と十分な比電荷量であり、
５００００枚連続複写後のＱ／Ｍは＋１１．９　（μＣ
／にｌ）と初期とほとんど変わらなかった。またざらに
、３５℃・９０％ＲＨの高温高湿下、及び１０℃・１５
％ＲＨの低温低湿環境下でも常温常湿の時と同等の画像
品質が得られた。

なお、前記塗布液を金属板表面にコートしたものとトナ
ーとの摩擦帯電性を上記のようなトナー吸引式比電荷量
測定装置を応用して、その帯電極性を調べたところ、前
記塗布液を金属板表面にコートしたものは、負極性に帯
電した。

実施例２スチレン−アクリル系樹脂（ＳＳＭ−７３三洋化成製＞　　　　８０重量部カーボ
ンブラック（＃４４　　三菱カーボン社製）　　　　１０重量部低
分子母ポリプロピレン　　　　　　５重量部四級アンモ
ニウム塩　　　　　　　　５手足部上記組成の混合物を
実施例１と同様な方法にてトナーとした。本トナー１０
０重量部に対し、コロイダルシリカ（日本アエロジル社
１−９７２）０．１重量部を添加した。

次に下記組成物をボールミルを用いて室温にて１０時間
分散溶解して塗布液として、スポンジ状材質のトナー供
給部材を浸漬し、１１０’Ｃ下で完全に溶媒を蒸発させ
た。

例示アイオノマー（＾−３）／スチレン（重量化７０／
３０　）のグラフトコポリマー　　　　５．０！１１溶
媒　トルエン　　　　　　　　　　　３００Ｃ］本トナ
ー供給部材４を実施例１と同様に現像装置に配設した。

前記トナーを本現像装置に補給し、トナー搬送部材に−
３００Ｖトナー供給部材へ−２００Ｖのバイアスを印加
し、実施例１と同様に現像させ、画像出しを行なったと
ころ鮮明な画像が得られた。続けて、５００００枚連続
複写したところ初期と変わりのない鮮明な画像が得られ
た。また、トナー搬送部材上のトナーの比電荷７３　（
Ｑ／Ｍ）は、初期＋１１．５（μＣ／ｑ＞と十分であり
、５００００枚連続複写後のＱ／Ｍは＋１０．３（μＣ
／ｇ）と初期とほとんど変わらなかった。またざらに、
３５°Ｃ・９０％ＲＨの高温高湿下、及び１０℃・１５
％Ｒト（の低温低湿環境下でも常温常湿の時と同等の画
像品質が得られた。

実施例３スチレン−２エチルへキシルアクリレートｒ）ブチルメ
タアクリレート系樹脂８０重量部カーボンブラック（＃４４　　三菱カーボン社製）１２重量部低分子量ポ
リプロピレン　　　　　５重Ｒ部ニグロシン染料　　　
　　　　　　３重量部上記組成の混合物を実施例１と同
様な方法にてトナーとした。本トナー１００重量部に対
し、コロイダルシリカ（日本アエロジル社製Ｒ−９７２
）０．１重量部を添加した。

例示アイオノマー（Ａ−２）　／スチレン（重量比８５
／１５　）のグラフトコポリマー　　　　５．０（］溶
媒　トルエン本トナー供給部材４を実施例１と同様に現像装置に配設
した。前記トナーを本現像装置に補給し、トナー搬送部
材に−４５０Ｖ、トナー供給部材へ１００　Ｖのバイア
スを印加し、実施例１と同様に現像させ、画像出しを行
なったところ、鮮明な画像が得られた。続けて、５００
００枚連続複写したところ初期と変わりのない鮮明な画
像が得られた。

また、トナー搬送部材上のトナーの比電荷ｆｆ１（Ｑ／
Ｍ）は、初期＋１２．８　（μＣ／ｇ＞と十分であり、
５００００枚連続複写後のＱ／Ｍは＋１０．３（μＣ／
ｇ＞と初期とほとんど変わらなかった。またさらに、３
５°Ｃ・９０％ＲＨの高温高湿下、及び１０’Ｃ・１５
％Ｒト１の低温低湿環境下でも常温常湿の時と同等の画
像品質が得られた。

比較例１実施例１の被覆材をトナー供給部材４の被覆材として使
用しない以外は実施例１と同様な装置及びトナーで画像
出しを行なったところ、初期から連続複写ｉ　ｏｏｏｏ
枚までは鮮明な画像が得られていたが、２００００枚後
には画像濃度が低下しはじめ、５００００枚後ではざら
に画像′ａ度が低下し残像等も発生し、トナー搬送部材
上には均一なトナー薄層が形成されていなかった。

また、実施例１と同様にトナー搬送部材上のトナーのＱ
／Ｍを測定したところ、初期は＋１０．２（μＣ／ＣＩ
　＞　、２００００枚後で＋３．２（μＣ／ｑ）、５０
０００枚後では＋１．２（μＣ／ｇ）であった。

比較例２実施例１のグツトポリマーからスチレンを除いた以外は
実施例１と同じ被覆材をトナー供給部材４の被覆材とし
て使用した以外は実施例１と同様な装置及びトナーで画
像出しを行なったところ、初期から連続複写１ｏｏｏ枚
までは鮮明な画像が得られていたが、１５００枚後には
画像濃度が低下しはじめ、２０００枚後ではさらに画像
濃度が低下し残像等も発生し、トナー搬送部材上には均
一なトナー薄層が形成されていなかった。また、高湿下
におけるトナーの補給性、トナーとの摩擦帯電性も不良
であった。

また、実施例１と同様にトナー搬送部材上のトナーのＱ
／Ｍを測定したところ、初期は＋８．５（μＣ／ｇ）、
１５００枚後で＋２．２（μＣ／ｇ）、２０００枚後で
は＋０．５（μＣ／ｇ）であった。

比較例３実施例１と同様な装置及びトナーを用い、トナー搬送部
材に−２５０Ｖ、トナー供給部材に一３００Ｖのバイア
スを印加して、同様な画像出しを行なったところ、初期
から連続複写１ｏｏｏｏ枚までは鮮明な画像が１ワられ
ていたが、２００００枚後には画像ｙＡ度が低下しはじ
め、５００００枚後ではざらに画像濃度が低下し残像等
も発生し、トナー搬送部材上には均一なトナー薄層が形
成されておらず、トナ層厚規制部材及びトナー搬送部材
の表面にトナーフィルミングが発生していた。

また、実施例１と同様にトナー搬送部材上のトナーのＱ
／Ｍを測定したところ、初期は＋１１．３（μＣ／Ｃｌ
　）　、２００００枚後で＋５．７＜μＣ／ｑ＞、５ｏ
ｏｏｏ枚後では＋２，６（μＣ／ｇ）でおった。

実施例４実施例１のグラフトポリマーの代わりに例示アイオノマ
ー（八−２）／スチレン（９５１５）をトナー供給部材
４の被覆材として使用した以外は実施例１と同様な装置
及びトナーで、トナー搬送部材に−３５０Ｖトナー供給
部材へ−２００Ｖのバイアスを印加し、実施例１と同様
に現像させ、画像出しを行なったところ、鮮明な画像が
得られた。続けて、５ｏｏｏｏ枚連続複写したところ初
期と変わりのない鮮明な画像が得られた。また、トナー
搬送部材上のトナーの比電荷量（Ｑ／Ｍ）は、初期＋１
３．５（μＣ／ｑ）と十分であり、５００００枚連続複
写後のＱ／Ｍは＋１１．７　（μＣ／ｑ　＞と初期とほ
とんど変わらなかった。またさらに、３５℃・９０％Ｒ
Ｈの高温高湿下、及び１０℃・１５％ＲＨの低温低湿環
境下でも常温常湿の時と同等の画像品質が得られた。

実施例５実施例２のグラフトポリマーの代わりに例示アイオノマ
ー（Ａ−６）　／スチレン（７５／２５　）をトナー供
給部材４の被覆材として使用した以外は実施例２と同様
な装置及びトナーで、トナー搬送部材に−３００Ｖトナ
ー供給部材へ一１５０Ｖのバイアスを印加し、実施例２
と同様に現像させ、画像出しを行なったところ、鮮明な
画像が得られた。続けて、５００００枚連続複写したと
ころ初期と変わりのない鮮明な画像が得られた。また、
トナー搬送部材上のトナーの比電荷量（Ｑ／Ｍ）は、初
期＋８，８（μＣ／ｑ）と十分であり、５００００枚連
続複写後のＱ／Ｍは＋８．２（μＣ／Ｃｌ＞と初期とほ
とんど変わらなかった。またざらに、３５℃・９０％Ｒ
Ｈの高温高湿下、及び１０’Ｃ・１５％ＲＨの低温低湿
環境下でも常温常湿の時と同等の画像品質が１９られた
。

なお、前記塗布液を金属板表面にコートしたものとトナ
ーとのＩＩ！ｌ察帯電性を上記のようなトナー吸引式比
電荷量測定装置を応用して、その帯電極性を調べたとこ
ろ、前記塗布液を金属板表面にコートしたものは、負極
性に帯電した。

［発明の効果］本発明においては、上記一般式（Ａ）で表わされるアイ
オノマーとスチレンとのグラフト重合体を主成分とする
樹脂をトナー供給部材に被覆することにより、その表面
エネルギーが小さくなり、トナーの融着防止およびトナ
ーとの摩擦帯電の経時・環境安定性がよくなり、トナー
搬送部材へのトナー補給性がよくなる。また、カルボキ
シル基によって、トナーを正帯電しやすくなり、現像装
置としてのトナーの摩擦帯電効率が向上する。また、ス
チレンの導入により、アイオノマーだけのものより、疎
水性が向上し、トナーとの摩擦帯電の環境安定性が良好
となった。

以上のことから本発明では、連続複写後も画像に異常が
みられず、初期と同等の画像品質が得られる現像装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で使用した現像装置の概略図で
ある。１・・・静電潜像担持体、２・・・トナー搬送部材、３
・・・トナー層厚規制部材、４・・・トナー供給部材、
５・・・攪拌羽根、６・・・トナー、７・・・トナータ
ンク第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくともトナー搬送部材と、トナー層厚規制部
材と、トナー搬送部材に接触しつつ自在に回転可能に支
持されトナーを前記搬送部材上に供給するトナー供給部
材とを有する現像装置において、少なくとも前記トナー
供給部材の表面を下記一般式（Ａ）で表わされるアイオ
ノマーとスチレンとのグラフト重合体を主成分とする樹
脂で被覆し、前記トナー供給部材に前記トナー搬送部材
よりも０〜５００Ｖ正電位のバイアスを印加することを
特徴とする正帯電性トナー用現像装置。（Ａ） ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、ｍ、ｎ：正の整数Ｒ＿１：Ｈ、ＣＨ＿３Ｍ＾＋：Ｎａ＾＋、Ｌｉ＾＋、Ｚｎ＾２＾＋、Ｍｇ＾２
＾＋、Ｃｕ＾２＾＋）
（２）前記一般式（Ａ）で表わされるアイオノマーとス
チレンとの共重合比が重量で５０：５０〜９９：１であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装
置。