JPH028862A - 静電像現像方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電像を経由して画像を記録する例えばレー
ザプリンタ、電子写真装置等の記録装置に適用される静
電像現像方法に関する。

〔技術の背景〕

例えば電子写真装置は、一般に、感光体の表面を一様に
帯電するための帯電装置と、露光を行って感光体表面に
静電像を形成するための露光光学装置と、この静電像を
トナーにより一現像してトナー像を形成するための静電
像現像装置と、このトナー像を転写材に転写するための
転写装置と、転写材上のトナー像を定着するための定着
装置と、転写後に感光体に残留したトナーを除去するク
リーニング装置とを備えてなる。

感光体は、例えば回転ドラム状あるいは回転ヘルド状の
形態を有し、その表面に形成された静電像が当該感光体
の回転移動に伴い順次静電像現像装置を経由して現像が
遂行される。＼ しかして、解像度が高くしかも濃度ムラのない良好な現
像を達成するためには、現像領域に均一で適正な厚さの
現像剤層を供給することが必要とされる。このため、静
電像現像装置においては、現像剤層の厚さを規制するた
めの厚さ規制部材が設けられている。

〔従来の技術〕

従来においては、板状の厚さ規制部材（規制ブレード）
を現像剤担持体の表面に対向配置して現像剤層の厚さを
規制する手段が知られている。

しかし、この規制ブレードによる規制手段は以下の問題
がある。

（１）トナーの凝集物により規制ブレードと現像剤担持
体との間隙が詰まり、そのため現像剤層の厚さにムラが
生じたり、現像剤層の搬送不良が発生する。特に、転写
されずに感光体に残留したトナーを再使用するトナーの
リサイクルシステムを採用した場合には、転写紙に起因
する紙粉等の異物がトナーの回収とともに混入しやすい
ので、当該異物により規制ブレードと現像剤担持体との
間隙が詰まりやすい。

（２）規制ブレードの先端にトナーが融着しやすく、そ
のため画像の形成を繰返すに従って現像剤層の厚さの規
制が困難となる。

このような問題を解決するものとして下記の技術が提案
された。

■厚さ規制部材として、現像剤担持体とは反対方向に回
転する鉄製ローラを用いる技術（特公昭６２−３９４３
３号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課Ｂ］ しかし、上記技術■では以下の問題がある。

すなわち、鉄製ローラはその表面硬度が低いため、現像
剤の流動性の向上を図ることを目的として無機微粒子を
含有してなる現像剤を用いる場合には、当該無機微粒子
による擦過力により鉄製ローラの表面に多数の傷が発生
し、この傷にトナー粒子が付着堆積して規制ローラと現
像剤担持体との間隙を狭くし、その結実現像領域に搬送
される現像剤量が不足して４度低下を招来する問題があ
る。

本発明は以上の如き事情に基づいてなされたものであっ
て、その目的は、厚さ規制部材の表面に傷が発生しにく
く、濃度不足を伴わずに多数回にわたり安定した現像を
達成できる静電像現像方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、現像剤を現像剤担
持体上に層状に担持させ、この現像剤層の厚さを、前記
現像剤担持体の表面に対向配置した円筒状の厚さ規制部
材により規制し、この規制された現像剤層を現像領域に
搬送して感光体上の静電像を現像する静電像現像方法に
おいて、前記現像剤が無機微粒子を含有してなり、かつ
前記厚さ規制部材の表面硬度がビッカース硬度ＨＶで６
０以上であることを特徴とする。

〔作用〕

厚さ規制部材の表面硬度がビッカース硬度ＨＶで６０以
上であるので、その表面の損傷がきわめて生じにくい、
従って、比較的硬質な無機微粒子を含有してなる現像剤
を用いたときにも厚さ規制部材の表面の損傷が抑制され
、良好な厚さ規制作用が長期間にわたり安定に発揮され
る。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明の構成を具体的に説明する。

本発明においては、詳細は後述する無機微粒子を含有し
てなる現像剤を現像剤担持体上に層状に担持させ、この
現像剤層の厚さを、現像剤担持体の表面に対向配置した
、その表面硬度がビッカース硬度ＨＶで６０以上である
円筒状の厚さ規制部材（以下「規制ローラ」ともいう。

）により規制し、この規制された現像剤層を現像領域に
搬送して感光体上の静電像を現像する。

なお［ピンカース硬度ＨＶ、とは、ＪＩＳ　２２２４４
に規定された試験方法に準拠して、下記式により求めら
れた値をいう。ただし、規制ローラの表面の曲率が大き
い場合には、微小硬さ試験機を用い、ＪＩＳ　Ｂ７７３
４に規定された試験方法に準拠して荷重を１〜５００ｇ
程度に設定した条件で求められた値をいう。

ＨＶ　＝０．１０２・（Ｆ／Ｓ　） ＝Ｏ，１０２・（２Ｆ　−５ｉｎ（θ／２））／ｄ”＝
０．１８９０９・（Ｆ／ｄ”） ＨＶ、ピンカース硬度 Ｆ　；試験荷重（Ｎ） Ｓ　；くぼみの表面積（ｓＩｌｌり ｄ　；くぼみの対角線の長さの平均（ｍｓ）θ　；ダイ
ヤモンド圧子の対面角（度）本発明においては、規制ロ
ーラの表面硬度がビ・ンカース硬度ＨＶで６０以上であ
ることが必須の構成要件である。すなわち、ビッカース
硬度ＨＶが６０未満の場合には、現像剤中の無機微粒子
により規制ローラの表面が早期に損傷し、その結果規制
ローラ表面の傷にトナー粒子が付着堆積して当該規制ロ
ーラによる厚さ規制作用が阻害され、結局適正な厚さの
現像剤層を現像領域に搬送することが困難となる。

斯かる規制ローラを構成するための材料としては、例え
ばアルマイト処理されたアルミニウム、ステンレス等が
ある。

また、「円筒状」とは、中空部がない円筒状もしくは中
空部を有する円筒状のいずれをもいう。

規制ローラは、現像剤担持体に若干の間隙を介して対向
配置する。そして、規制ローラの回転方向は、現像剤担
持体との対向領域すなわち現像剤層の厚さ規制領域にお
いて、当該現像剤担持体と反対方向が好ましい、これに
より、トナーのａ１物等の通過を効果的に阻止すること
ができる。

例えばトナーを経済的に使用するためには、転写されず
に感光体に残留したトナーを回収して再利用するトナー
のリサイクルシステムを適用することが好ましいが、こ
の場合には転写材に起因する紙粉が回収したトナーとと
もに現像剤容器内に混入されやすいので、この紙粉の現
像領域への進入を防止することが肝要である。しかして
、規制ローラを上記のように回転させる場合には、当該
紙粉の現像領域への進入を効果的に阻止でき、濃度ムラ
あるいは白筋のない安定した現像を達成できる。

第１図は本発明の実施に好適な静電像現像装置の一例の
機略を示す説明図である。

同図において、ｌＯは例えば有機感光層を備えた回転ベ
ルト型の感光体、２５は静電像現像装置、２６は駆動ロ
ーラ、２８は現像領域である。

静電像現像装置２５において、３１は矢印入方向に回転
駆動される例えばステンレス製の円筒状の現像剤担持体
（以下「現像スリーブ」ともいう）、３２は現像スリー
ブ３１内に配置された、矢印Ｂ方向に回転駆動されるマ
グネットローラ、３３は現像スリーブ３１に若干の間隙
を介して対向配置された、矢印Ｃ方向に回転駆動される
円筒状でその表面硬度がビッカース硬度ＨＶで６０以上
である規制ローラ、３４は規制ローラ３３の表面に圧接
配置された、付着物を除去するためのスクレーパ、３５
は現像剤を撹拌するための撹拌部材、３６は例えば磁性
トナーに無機微粒子が添加混合されてなる一成分系現像
剤、３７は現像剤容器である。

現像剤容器３７内において撹拌部材３５により撹拌され
ることにより摩擦帯電した磁性トナーは、マグネットロ
ーラ３２による磁気力により現像スリーブ３１の表面に
層状に保持されたうえ、現像スリーブ３１の回転に追随
して移動する。そして、厚さ規制領域３３Ａにおいて、
磁性トナーの厚さが規制ローラ３３により規制されて厚
さの一定な磁性トナー層が形成される。

この磁性トナー層が現像領域２８に搬送され、ここで矢
印りで示す方向に回転移動されてきた感光体１０上の静
電像が現像されてトナー像が形成され規制ローラ３３の
表面に圧接配置されたスクレーパ３４により、規制ロー
ラ３３の表面に付着したトナーが直ちに掻き取られるの
で、当該規制ローラ３３の表面を常に清浄な状態に維持
でき、厚さ規制領域３３Ａの詰まりを有効に防止できる
。

現像手段としては、特に限定されず、例えば接触型磁気
ブラシ現像法、非接触型磁気ブラシ現像法等の現像手段
を通用できる。また、必要に応じて現像領域に振動電界
を作用させてもよい。また、カプリの発生を防止する観
点から直流バイアス電圧を印加してもよい。

第２図は本発明の静電像現像方法の実施に好適な画像形
成装置の一例の概略を示す説明図である。

この画像形成装置は、回転ベルト型の感光体を２回転さ
せることにより、帯電工程、露光工程、現像工程、転写
工程、クリーニング工程を遂行して１回の画像を形成す
る方式を採用し、かつトナーのリサイクルシステムを採
用した構成の装置である。

ＩＯは例えば有機感光層を備えた回転ベルト型の感光体
、２１は帯電器と転写器を兼用する帯電・転写を極、２
２は露光光学系（図示省略）よりのレーザ光、２３は感
光体１０に離接可能に取付けられたクリーニングブレー
ド、２４は除電ランプ、２５は静電像現像装置、２６は
駆動ローラ、２７は従動ローラ、２９は感光体移動路規
制部材である。

感光体１０の第１回転目においては、まず、帯電・転写
電極２１により感光体１０の表面が順次−様に帯電され
る０次に、露光光学系よりのレーザ光２２により感光体
１０の表面が順次露光されて静電像が形成される。この
静電像は、感光体１０の回転移動により現像領域２８に
移動されるが、このときはクリーニングブレード２３は
感光体１０から離間した状態とされ、また除電ランプ２
４も非作動状態とされる。

現像領域２８においては、静電像現像装置２５により静
電像が現像されてトナー像が形成される。このトナー像
は感光体１０の回転移動により転写領域２１Ａに移動さ
れる。この転写領域２１Ａにおいては帯電・転写電極２
１により普通紙等の転写材の裏面側からコロナ放電が作
用されることによりトナー像が転写材上に静電転写され
る。

そして、転写材に転写されたトナー像は転写材とともに
定着器（図示省略）に送られて加熱あるいは加圧されて
定着される。

一方、帯電・転写電極２１を通過した転写後の感光体１
０の表面は、第２回転目に付され、クリーニング領域２
３Ａに移動されるが、このときは露光光学系は非作動状
態とされる。クリーニング領域２３Ａにおいては、クリ
ーニングブレード２３が感光体１０の表面に圧接された
状態とされ、このブレード２３により感光体ｌＯの表面
が摺擦される。このクリニング領域２３Ａを通過した感
光体ｌＯの表面は除電ランプ２４により除電されたうえ
、現像領域２８を通過する。クリーニングブレード２３
により回収された残留トナーは、次回の帯電・露光時に
当該ブレード２３が感光体ｌＯから離間した状態になっ
た後に、現像ｉ１域２８において現像スリーブ３１に磁
気力により吸引され、再び現像剤容器３７内に回収され
、再利用に供される。

そして、現像領域２８を通過した感光体１０の表面は、
第１回転目の開始時と同様の位置に復帰し、再び帯電・
転写電極２１により帯電工程に付され、上記と同様のプ
ロセスに供される。

次に、本発明に用いる現像剤について説明する。

本発明においては、無機微粒子を含有してなる現像剤を
用いる。具体的には、磁性トナー粒子に無機微粒子を外
部から添加混合して構成された一成分系現像剤、非磁性
トナー粒子に無ａ微粒子を外部から添加混合し、これに
さらに磁性キャリア粒子を添加混合して構成された二成
分系現像剤のいずれをも用いることができる。

特に、磁性トナー粒子は、通常、これのみでは流動性が
低いので、これに無機微粒子を添加混合することにより
、現像剤の流動性を飛躍的に向上させることができる。

斯かる磁性トナーは、基本的には、バインダー樹脂中に
、磁性体、その他の添加剤が含有されて構成される、平
均粒径が５〜２０μ讃程度の粒子粉末である。

磁性トナーを構成する磁性体としては、磁場によってそ
の方向に強く磁化する物質、例えば鉄、フェライト、マ
グネタイトをはじめとする鉄、ニッケル、コバルト等の
強磁性を示す金属もしくは合金またはこれらの元素を含
む化合物、強磁性元素を含まないが適当に熱処理するこ
とによって強磁性を示すようになる合金、例えばマンガ
ン−銅−アルミニウムもしくはマンガン−銅−錫等のホ
イスラー合金とよばれる種類の合金または二酸化クロム
等よりなる粒子を用いることができる。

磁性トナーのバインダー樹脂としては、特に限定されず
種々の樹脂を用いることができる。具体的には、スチレ
ン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチ
レン樹脂、スチレン・ブタジェン樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、メ
タクリレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、
ポリアミド樹脂、およびこれらの共重合体樹脂等を用い
ることができる。

バイングー樹脂中に必要に応じて含有されるその他の添
加剤としては、例えば着色剤、荷電制御剤、定着性向上
剤等がある。

着色剤としては、例えばカーボンブラック、ニグロシン
染料（Ｃ，１，Ｎα５０４１５Ｂ）　、アニリンブルー
　（Ｃ，１，Ｎｏ、５０４０５）、カルコオイルブルー
（Ｃ，１，Ｎ。

ａｚｏｉｃ　Ｂｌｕｅ３　）　、クロムイエロー（Ｃ，
１，Ｎ［Ｌ１４０９０）、ウルトラマリンブルー（Ｃ，
１，阻７７１０３）　、デュポンオイルレッド（Ｃ，１
，Ｎα２６１０５）、キノリンイエロー　（Ｃ，１，Ｎ
α４７００５）　、メチレンブルークロライド（Ｃ，１
，Ｎα５２０１５）、フタロシアニンブルー（Ｃ，１，
Ｎα７４１６０）、マラカイトグリーンオフサレート（
Ｃ，Ｉ。

Ｎα４２０００）　、ランプブラック（Ｃ，ｌＮα７７
２６６　）、ローズヘンガル（Ｃ，１，漱４５４３５）
　、これらの混合物、その他を用いることができる。

荷電制御剤としては、例えば金属錯体系染料、ニグロシ
ン系染料、アンモニウム塩系化合物等を用いることがで
きる。

定着性向上剤としては、例えばポリオレフィン、脂肪酸
金属塩、脂肪酸エステル、部分ケン化脂肪酸エステル、
高級脂肪酸、高級アルコール、流動または固形のパラフ
ィンワックス、アミド系ワックス、多価アルコールエス
テル、シリコーンオイル、脂肪族フロロカーボン、これ
らの混合物等を用いることができる。

現像剤を構成する無機微粒子は、現像剤の流動性をに６
める効果を発揮する。斯かる無機微粒子としては、その
−次粒子（個々の単位粒子に分離した状態の粒子）の平
均径が０．００１〜１μ■のものが好ましい。また、無
機微粒子の添加割合は、ｔｎ性トナーに対し０．０１〜
１重所％が好ましい。

無機微粒子の構成材料としては、例えばシリカ、アルミ
ナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシ
ウム　、チタン酸カルソウム、チタン酸ストロンチウム
、酸化亜鉛、珪砂、クレー雪母、珪石法、珪藻土、酸化
クロム、酸化セリウム、ヘンガラ、二酸化アンチモン、
酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、
炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ
素等を挙げることができる。

これらのうち特にシリカ微粒子が好ましい、このシリカ
微粒子は、下記の如き結合構造を有する微粒子であり、
特に乾式法で製造されたものが好ましい。

一５ｉ−０−３ｉ− また、シリカ微粒子としては、無水二酸化ケイ素のほか
、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリ
ウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛等の形態であっ
てもよく、特にＳｉＯ□を８５重吋％以上含むものが好
ましい。

斯かるシリカ微粒子の市販品としては種々のものがある
が、特に高湿の環境条件下においてもトナーの摩擦帯電
性を阻害せず環境依存性の小さい現像剤を得ることがで
きる観点から、表面に疎水基を有するシリカ微粒子が好
ましい。斯かる疎水基としては例えばメチル基、エチル
基等のアルキル基、メトンキ基等のアルコキシ基が好ま
しい。

斯かる疎水基を有するシリカ微粒子の市販品としては、
例えば「アエロジルＲ−９７２Ｊ、「アエロジルＲ−８
０５Ｊ、「アエロジルＲ−８１２Ｊ、（以上、ロ本アエ
ロジル社製）等を挙げることができる。

また、例えばシラン系カップリング剤、チタン系カンブ
リング剤、シリコーンオイル、側鎖にアミンを有するシ
リコーンオイル等により表面処理されたシリカ微粒子も
、トナーの摩擦帯電性の安定化の観点から好ましく用い
ることができる。

感光体としては、有機感光層を備えた有機感光体が好ま
しい。有機感光体は、通常、有機化合物よりなる光導電
性物質を含有して構成された有機感光層を、導電性支持
体上に積層して構成される。

当該有機感光層は、有機化合物よりなる光導電性物質を
樹脂よりなるバインダー中に分散含有させて構成するこ
とが好ましい。

当該有機感光層としては、可視光を吸収して荷電キャリ
アを発生するキャリア発生物質を含有してなるキャリア
発生層と、このキャリア発生層において発生した正また
は負のキャリアのいずれか一方または両方を輸送するキ
ャリア輸送物質を含有してなるキャリア輸送層とを組合
せて構成された、いわゆる機能分離型の有機感光層が好
ましい。

このように、キャリアの発生と、その輸送という感光層
において必要な２つの基本的機能を別個の層に分担させ
ることにより、有機感光層の構成に用い得る物質の選択
範囲が広範となるうえ、各機能を最適に果たす物質また
は物質系を独立に選定することが可能となり、またそう
することにより、画像形成プロセスにおいて要求される
緒特性、例えば帯電させたときの表面電位が高く、電荷
保持能が大きく、光感度が高く、また反復使用における
安定性が大きい等の優れた特性を有する有機感光体を構
成することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明が
これらの実施例に限定されることはない。

実施例１ 第２図に示した構成の画像形成装置を用いて、下記の現
像条件に基づいて５万回にわたり連続して画像を形成し
た。

（現像条件） ・感光体 回転ベルト型の有機感光体 表面電位；６５０Ｖ ・現像スリーブ 円筒状でステンレス製 外径；　２４ｍｍ 回転速度；　１４０ｒｐ＋＊ 現像領域での回転方向；感光体と同一 ・マグネットローラ Ｎ、　　Ｓ掻合計８極 回転速度ｉ　１２００ｒｐｍ 現像スリーブとは逆回転 ・規制ローラ 円筒状で真ちゅう製 表面のビッカース硬度ＨＶ；１６０ 外径：　１６＋＋ｎ 回転速度；　５４ｒｐ＋ｎ 規制領域での回転方向；現像スリーブと逆・現像剤 磁性トナー スチレン・アクリル樹脂よりなるバインダー樹脂４７．
５重量部と、磁性体微粒子「ＢＬ−１００Ｊ（チタン工
業社製）５２．５重量部とを溶融混練し、冷却し、粉砕
し、分級する通常の製造方法に基づいて製造された平均
粒径１１ｐ−の磁性トナー 無機微粒子 疎水性シリカ微粒子［アエロジルＲ−９７２Ｊ調製 上記磁性トナーに上記無機微粒子を０．４重量％となる
割合で外部から添加混合して一成分系現像剤を調製した
。

・環境条件 常温常温（／！ｉ度２０’Ｃ，相対湿度５０％）（評価
） 得られた定着画像を目視により観察して、濃度変化、濃
度ムラを判定したところ、最後まで濃度変化および濃度
ムラの発生が認められなかった。

また、最終回の画像形成が終了した後、規制ローラの表
面を目視により観察したところ、トナーの付着、傷の発
生はほとんど認められなかった。

実施例２ 実施例１において、規制ローラを、表面のビッカース硬
度ＨＶが２５０である円筒状でアルマイト処理されたア
ルミニウム類の規制ローラに変更したほかは同様にして
画像を形成した。

（評価） 得られた定着画像を目視により観察して、濃度変化、濃
度ムラを判定したところ、最後まで濃度変化および１度
ムラの発生が認められなかった。

また、最終回の画像形成が終了した後、規制ローラの表
面を目視により観察したところ、トナーの付着、傷の発
生はほとんど認められなかった。

比較例１ 実施例１において、規制ローラを、表面のビッカース硬
度ＨＶが４０である円筒状で銅製の規制ローラに変更し
たほかは同様にして画像を形成した。

（評価） 得られた定着画像を目視により観察して、濃度変化、４
度ムラを判定したところ、２万回を経過した頃から局所
的な濃度ムラが発生したので、実写テストを中止して、
規制ローラの表面を目視により観察したところ、表面に
傷がつき、局所的なトナーの付着が発生していた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、厚さ規制
部材の表面硬度がピンカース硬度ＨＶで６０以上である
ので、その表面の損傷がきわめて生じにくい。従って、
比較的硬質な無機微粒子を含有してなる現像剤を用いた
ときにも厚さ規制部材の表面の損傷が抑制され、適正な
厚さの現像剤層を長期間にわたり安定に現像領域に搬送
でき、その結果濃度ムラのない良好な現像を達成できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に好適な電像現像装置の一例の概
略を示す説明図、第２図は本発明の実施に好適な画像形
成装置の一例の概略を示す説明図である。 １０・・・回転ベルト型の感光体 ２１・・・帯電・転写電極　　２２・・・露光光学系２
３・・・クリーニングブレード ２４・・・除電ランプ　　　　２５・・・静電像現像装
置２６・・・駆動ローラ　　　　２７・・・従動ローラ
２Ｂ・・・現像領域 ２９・・・感光体移動路規制部材 ３１・・・現像剤担持体（現像スリーブ）３２・・・マ
グネットローラ ３３・・・厚さ規制部材（規制ローラ）３３Ａ・・・厚
さ規制領域　　３４・・・スクレーバ３５・・・撹拌部
材 ３６・・・−成分系現像剤（磁性トナー）３７・・・現
像剤容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤を現像剤担持体上に層状に担持させ、この
   現像剤層の厚さを、前記現像剤担持体の表面に対向配置
   した円筒状の厚さ規制部材により規制し、この規制され
   た現像剤層を現像領域に搬送して感光体上の静電像を現
   像する静電像現像方法において、 前記現像剤が無機微粒子を含有してなり、かつ前記厚さ
   規制部材の表面硬度がビッカース硬度ＨＶで６０以上で
   あることを特徴とする静電像現像方法。