JPH02204759A - 現像装置 - Google Patents

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】 本発明は、電子写真複写機や静電記録装置等の画像形成
装置において用いられる現像装置に関し、特にトナーか
らなる一成分現像剤を使用して現像する現像装置に関す
る。

従」ＬＱ」Ｌ術 トナーからなる一成分現像剤を用いる現像装置において
、トナーのトリポ（摩擦帯電量）を制御するために１例
えば気相製法による乾式シリカや湿式製法による湿式シ
リカをトナーに外添することが知られている０例えばス
チレンアクリルにマグネタイトを６０重量部含有するネ
ガトナーに対し、強いネガ特性を示す乾式ネガシリカ（
乾式シリカ１００ｒｎ’あたりＨＭＤＳを１０重量部の
割合で添加し、加熱処理したもの）を外添することによ
り、帯電時にネガトナーのトリポを増加することができ
る。このネガトナーを現像剤として用いて現像を行なう
と、シリカの外添を行なわなかった場合に比べて、画像
濃度が高くなり且つ画像のガサ付きが少なくなることは
、広く知られていることである。

が しかしながら、上記のネガトナーに強いネガ特性のネガ
シリカを外添した現像剤を使用した場合には、スリーブ
上にプリントパターンの履歴であるスリーブゴーストが
生じ、これがプリント画像上にあられれる欠点があった
。

ネガトナーにネガシリカを外添した現像剤の場合、生じ
るスリーブゴーストは、第５図に示すようにポジゴース
トになる。即ち、非印字部（白地）が続いていたために
プリントが行なわれても薄い現像しか行なわれない部分
（ｐ）と、印字部が続きプリントが継続されたために濃
い現像が行なわれる部分（ｑ）とができ、ポジの濃度ム
ラが生じる。

このゴースト形成のメカニズムは、本発明者等が調べた
ところによると、スリーブ上に形成されるトナーの微粉
（粒径１〜２ミクロン以下）の層に深く関係している。

つまり、スリーブ上のトナー層の最下層にトナー消費部
分とトナー非消費部分との間で明らかな差が生じ、非消
費部分のトナー層最下層にトナー微粉層が形成される。

微粉は体積あたりの表面積が大きいために質量あたりの
摩擦帯電量が大きくなり、自身の鏡映力も強まって、ス
リーブに対し静電的に強く拘束される。このだめに、ス
リーブ上の微粉層が形成された部分（７）上にあるトナ
ーは、スリーブとの間で充分に摩擦帯電できないために
現像能力が低下し、画像上にスリーブゴーストを生じさ
せる。

従って、スリーブゴーストを解決するには、スリーブ表
面近傍のチャージアップした微粉トナーのスリーブとの
間に働く鏡映力を何等かの方法で除去乃至は軽減してや
ればよい。

従って、本発明の目的は、トナーからなる一成分現像剤
を担持して搬送する現像剤担持体１例えばスリーブの表
面近傍のチャージアップした微粉トナーの現像剤担持体
との間に働く鏡映力を軽減することによって、スリーブ
ゴーストが発生するのを無くした現像装置を提供するこ
とにある。

た 上記目的は本発明に係る現像装置によって達成される。

要約すれば本発明は、トナーからなる一成分現像剤を担
持して搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において
、前記現像剤担持体の表面に低誘電性の微粒子を含有し
た樹脂層を形成したことを特徴とする現像装置である。

上述したように、スリーブゴーストを解決するためには
、現像剤担持体、例えばスリーブの表面近傍のチャージ
アップした微粉トナーのスリーブとの間に働く鏡映力を
軽減してやればよい。

一般に、金属製のスリーブ上に誘電体層が存在する場合
、トナーのスリーブとの鏡映力Ｆは下記（１）式で表わ
される。

但し、に：誘電体層の平均の体積比誘電率（１より大） Ｑ：トナーの帯電量 ｒ：トナーの粒径 ｆ　（ｄ）　：誘電体層の厚さｄによる項（ｄの関数で
ｄの増加と共に減少する性質を有する）。

よって、金属製のスリーブ単体でその表面に誘電体層が
存在しない場合は、上記でに＝（１）且つｄ＝０である
ので、鏡映力Ｆは最も強くなる。従うて、鏡映力Ｆを小
さくするためには、スリーブの表面に誘電体層を設け、
その厚さｄ＝一定に対しＫまたはＱを小さくすればよい
、しかし、トナーの帯電ｉｔＱを小さくすることは１画
像劣化、画像濃度の減少など現像性の低下を招き易いの
で、好ましくはない。

そこで、本発明では、Ｋを小さくするために誘電体層と
して低誘電性の微粒子を含有した樹脂層をスリーブ上に
形成して、スリーブの表面近傍のチャージアップした微
粉トナーのスリーブとの間に働く鏡映力を軽減してやる
のである。

支ム１ 以下、本発明を実施例に基づき詳述する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図である。現像装置は、現像容器ｌと、現像容器１内に
矢印ａ方向へ回転自在に軸支された現像剤担持体、即ち
スリーブ２と、スリーブ２内に不動に設置されたローラ
状固定磁石３と、スリーブ２の上側に配置されたブレー
ド４とを具備してなっている。

斯る構成にて、現像容器１内に収容された磁性トナーか
らなる一成分現像剤５を、スリーブ２によって担持して
、矢印す方向へ回転する潜像担持体６との現像部（スリ
ーブ２と潜像担持体６との鰻近接部）へと搬送し、現像
部でスリーブ２上の現像剤５を潜像担持体６上の静電潜
像に付着させて、現像する。この際、スリーブ２にはＡ
Ｃ電圧にＤＣ電圧を重畳させたバイアス電圧が電［７に
よって印加される。現像部で現像の終った残余の現像剤
５は、スリーブ２によって現像容器ｌ内に搬送され回収
される。

本発明によれば、スリーブ２は第２図に示すように、そ
の表面に低誘電性の微粒子を含有した樹脂層８が形成さ
れる。

本実施例では、スリーブ２の基体９として外径１６ｍｍ
φ、内径１３．８ｍｍφのアルミ円筒（Ａ３００３）を
用い、これに第１表ｃ７）Ｎｏ１〜４で示す処方で低誘
電性の微粒子を含有した樹脂層８をｄの厚さに形成した
。比較のために、樹脂層８に本発明の範囲外の微粒子を
使用した場合の処方を、第１表のＮｏ５〜７に示す、樹
脂層８は、熱硬化性樹脂のフェノール樹脂を用いている
ために、コーテイング後乾燥炉で１５０℃、３０分の熱
硬化を行なって形成した。樹脂層８のコーティングは、
デイピング法またはスプレー法によった。これらＮｏ１
〜７のスリーブ２の樹脂層８表面は、トナー５の搬送性
、現像画像の画質性を考慮して、平均表面粗さＲｚ　（
ＪＩＳＢＯ６０１）が２ｐｍとなるように粗面化されて
いる。

第１表 （重量部） 上記Ｎｏ１〜７のスリーブ２を第１図の現像装置に使用
して、現像したときの結果について述べる。

スリーブ２内の固定磁石３の現像剤規制用磁極Ｎ、の磁
力は９００ガウス、現像剤現像用磁極Ｓ、の磁力は８０
０ガウス、現像剤搬送用磁極ＨｚおよびＳｚの磁力はそ
れぞれ６００ガウスおよび７００ガウスとした。ブレー
ド４には、磁性体の厚さ１ｍｍの鉄板に電気ニッケルメ
ッキを施した金属板を使用し、ブレード４とスリーブ２
との間隙は２５０ｐｍとした。現像剤５には　ポリスチ
レン５５重量部、マグネタイト４０重量部、カーボンブ
ラック５重量部からなる、スリーブ２に対しネガ性を有
する平均粒径１２ｇｍの一成分絶縁性磁性トナーを用い
、これに電荷制御剤としてネガシリカを外添して使用し
た。スリーブ２には、Ｖｐｐ＝１２００Ｖ、　・ｆ＝１
０００ＨｚＴ７）ＡＣ電圧にＶ。ｃ＝＋３５０ＶのＤＣ
電圧を重畳したバイアス電圧を印加した。

以、ヒの条件で現像したところ、処方Ｎｏ１〜４のスリ
ーブ２を用いた場合に、スリーブゴースト（ポジゴース
ト）が解消された。これは、処方崩１〜４では■族Ａの
元素の酸化物からなる低誘電性の微粒子を含有させてい
るために、樹脂層８の体積比誘電率が処方１ｔ１５〜７
の場合よりも小さくなり、その結果、スリーブ２上の微
粉トナーのスリーブ２との間に働く鏡映力が小さくなっ
たからであると考えられる。ちなみに、処方ＮＯ３のＣ
ａ０２０重量部を含有させた樹脂層８の平均の体積比誘
電率（Ｋ）を測定したところ、３．２の小さい値が得ら
れた（なお、平均の体積比誘電率は「熱硬化性プラスチ
ック一般試験方法：誘電率（ＪＩＳＫ８９１１）Ｊによ
る）。

以上のように、スリーブｚ上に低誘電性の微粒子を含有
させた樹脂層８を形成することによって、スリーブゴー
ストを解消することができる。

しかし、第１図に示す現像装置の装置構成では。

樹脂層８の厚さｄが厚くなり過ぎると樹脂層８の抵抗が
高くなるため、現像回数が増大するにつれてスリーブ２
全体がチャージアップし、現像剤５を充分に帯電出来ず
に画像濃度の低下を生じる傾向がある。この画像濃度の
低下は樹脂層８の平均体積抵抗が約１０１Ω・Ｃｍ以上
から生じる（なお、平均体積抵抗は「熱硬化性プラスチ
ック一般試験方法：体積抵抗率（ＪＩＳＫ６９１１）Ｊ
による）。

そこで、本発明者等は第３図に示す様に、現像容器ｌの
下部にスリーブ２の表面に接触する除電ブラシｌＯを取
付けることで、スリーブ２のチャージアップをなくし、
画像濃度の低下を解消した。この除電ブラシ１０は接地
するだけでも、積極的にマイナスのバイアス電源と接続
して除電するようにしてあってもよい。

しかし、上記の樹脂層８の厚さｄが３０ｇｍを超えると
、除電ブラシ１０の構造をどのようにしてもスリーブ２
のチャージアップを遅らせるだけで、チャージアップを
完全に抑えることはできなかった。一方、樹脂層８の厚
さｄが０．５ｐｍを下部ると薄遇ごて、スリーブ２の基
体９の金属の影響が現われ、前述した（１）式から判る
ようにｆ　（ｄ）が増大し、スリーブｚ上の微粉トナー
のスリーブ２との間に働く鏡映力が大になり、スリーブ
ゴーストが生じる。従って、樹脂層８の厚さｄは０．５
〜３０４ｍの範囲とするのがよい、また樹脂層８の平均
体積抵抗は、上述したところから明らかなように１０’
Ω・ｃｍ以下であることがよい。

本実施例では、スリーブｚ上に形成した樹脂層８中には
低誘電性の微粒子のみを含有させたが。

低誘電性の微粒子と共に導電性の微粒子を含有させると
１本発明の効果を損なわずに樹脂層８の厚さｄの上限を
拡大することができる。

導電性の微粒子としては、カーボンや金属性微粒子など
多くのものを使用できるが、金属性微粒子等は比誘電率
が高いので、樹脂層８中に多量に含有させることは適当
でない０本発明者等の調べたところによれば、樹脂層８
中の金属性微粒子の含有量は約１０ｗｔ％までが限界で
、これ以上含有させるとスリーブゴーストの改善がほと
んど行なわれなかった。金属微粒子の含有量が１０ｗｔ
％程度以下であれば問題なく、−例としてＣｕ微粒子か
らなる導電性の微粒子を低誘電性の微粒子と共に樹脂層
８に含有させたところ、樹脂層８の厚さｄが５０４ｍ程
度に厚い場合においても、除電ブラシｌＯを設置するこ
となく、スリーブ２のチャージアップを防いで、スリー
ブゴーストを発生させずに長期間安定して現像すること
ができた。

また、スリーブ２上に形成した樹脂層８の表面粗さｉ’
ｔｚ　（ＪＩＳＢＯ８０１）は２４ｍとしたが、この表
面粗さＲｚは０．１〜１０ｇｍの範囲ならば、本発明の
効果を発揮する上で問題とならない、樹脂層８の表面粗
さＲｚが０　、１　ｐＬｍ未満の場合は、樹脂層８表面
の粗面化の効果がなく。

スリーブ２上への現像剤５の量が不足して画像濃度の低
下を招き、逆にＲｚが１０ｐｍを超えた場合は、スリー
ブ２による現像剤５の搬送性は向上するが、ブレード４
による現像剤５の規制能力が追従せず、画像濃度は充分
であるもののカブリや飛散を生じたり、スリーブ融着を
発生する。

樹脂層８表面の粗面化は、スリーブ２の基体９上に樹脂
層８を塗布、形成後に粗面加工を施して行なってもよい
が、基体９表面にサンドペーパーやサンドブラストによ
り粗面加工を施し、その後樹脂層８を塗布、形成するこ
とにより粗面を得るようにしてもよい、但し、後者の場
合、樹脂層８を厚く形成すると樹脂Ｊ＃８表面が粗面と
ならなくなるので、樹脂層８の厚さｄを薄く形成するこ
とを要する。

本発明によれば、スリーブ２はその表面の樹脂層８の比
誘電率が小さいことが特徴であるので、現像時にスリー
ブ２に印加するＡＣ電圧の周波数ｆが高くなるにつれて
１本発明の効果がより一層良好に発揮されるようになる
が１周波数ｆが著しく高い場合は、画像の階調性が低下
したり、画像がガサ付いたりするので好ましくない。

本発明者等が上記スリーブ２を用いてＡＣ電圧の周波数
ｆ−８００〜１００ＯＯＨ２（７）範囲で調べたところ
、周波数ｆが約３０００を超えるところから画像の階調
性低下等が生じ、またそれ以上の周波数ｆの増加による
スリーブゴーストの改善効果向上は小さかった。従って
、現像時にスリーブ２に印加するＡＣ電圧の周波数ｆは
３０００Ｈ２以下、好ましくは２５００Ｈｚ以下である
０本実施例では、上述したように、ＡＣ電圧はＶＰＰ＝
１２００Ｖ、ｆ＝１０００Ｈｚで、ＤＣ電圧はＶ（１ｃ
＝＋３５０Ｖとした。

本実施例では、スリーブ２の表面の樹脂ＩＪ８に熱硬化
性樹脂のフェノール樹脂を用いたが、ブチラール樹脂等
の熱硬化性樹脂も同様に用いることができる。また、熱
硬化性樹脂ばかりでなく、ポリスチレン、ポリエチレン
、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。

これら樹脂Ｗｊ８に使用する樹脂は、その耐熱性、耐溶
剤性、誘電率等の特性とスリーブ２の使用条件とを勘案
して、適宜決定すればよい。

本実施例では、−成分現像剤５としては磁性トナーから
なる現像剤を用いたが、非磁性トナーからなる現像を用
いてもよい、非磁性トナーの場合、磁性トナーのときと
異なり、磁気力が働かないため静電気力が支配的となる
ので、本発明の効果が−ＮｗＡ著に発揮されるようにな
る。

本発明の効果は、第４図に示すように、スリーブ２の表
面に接触する弾性体製ブレード１１を用いたときに、更
に有効に発揮される。それは、第１図に示すようなスリ
ーブ２の表面に非接触のブレード４よりも、スリーブ２
の表面に接触するブレード１１の方が、鏡映力Ｆにより
スリーブ２の表面に付着している微粉トナーを剥ぎ取る
効果が大きいからである。

このような弾性体製ブレード１１としては、厚さ１ｍｍ
程度のウレタンゴムやシリコーンゴム等のゴム板、更に
厚さ５０ｐｍ程度のＳＵＳやリン錆銅等の非磁性金属薄
板などを用いることができる。

久ＪＬ！ｌ！；！ＪＬ釆 以上説明したように、本発明の現像装置では、トナーか
らなる一成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体の
表面に低誘電性の微粒子を含有した樹脂層を形成したの
で、現像剤担持体表面近傍のチャージアップした微粉ト
ナーの現像剤担持体との間に働く鏡映力を軽減すること
ができ、その結果スリーブゴーストが発生するのを無く
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図である。 ！８２図は、第１図の現像装置で使用されるスリーブの
部分を示す断面図である。 第３図は、第１図の現像装置に除電ブラシを付加したと
ころを示す説明図である。 第４図は、第１図の現像装置に弾性体製ブレードを設置
したところを示す説明図である。 第５図は、ネガトナーにネガシリカを外添した現像剤を
用いた場合に従来発生しているスリーブゴーストを示す
画像図である。 ｌ：現像容器 ２：スリーブ ３：固定磁石 ４．１１ニブレード ５：現像剤 ６：潜像担持体 ８：樹脂層 ９：基体 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）トナーからなる一成分現像剤を担持して搬送する現
   像剤担持体を備えた現像装置において、前記現像剤担持
   体の表面に低誘電性の微粒子を含有した樹脂層を形成し
   たことを特徴とする現像装置。 ２）前記樹脂層が更に導電性の微粒子を含有したことを
   特徴とする請求項１記載の現像装置。