JPH03231771A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は潜像を現像する装置に関し、更に詳述すれば現
像剤担持体表面に形成した現像剤の薄層と、潜像保持体
表面とを非接触状態に保ちつつ、高電位潜像部分に選択
的にトナーを転移させて、これを顕像化する現像装置に
関する。

［従来の技術］ 従来、電子写真、静電記録等における現像装置に採用さ
れている方法としては、大別して乾式現像法と湿式現像
法とがある。前者は、更に二成分系現像剤を用いる方法
と、キャリア粒子を用いない一成分系現像剤を用いる方
法とに部分される。

二成分系接触現像方法では、必然的にキャリア粒子とト
ナー粒子の混合現像剤を用い、通常現像過程の進行によ
りトナー粒子はキャリヤー粒子に比べ遥かに大量に消費
されるから、両者の混合比が変化し、もって顕画像の濃
度が変動し、又消費され難いキャリア粒子の長時間使用
による劣化により画質が低下する等の欠点を本来的に有
している。

他方、−成分系の接触現像方法では、磁性トナーを用い
るマグネ・ドライ法及び磁性トナーを用いないコンタク
ト現像法は、トナーが被現像面の全面、即ち画像部、非
画像部共に接触し、これがために非画像部にまでもトナ
ーが付着し易（、所謂地力ブリとなって汚れが生じ易い
問題がある。（このカブリの汚れの点については二成分
系現像法においても同様に生じる欠点である。）更に、
−成分系現像方法に属する所謂ジャンピング現像法とし
て、シート等の担持体にトナーを均一に塗布した後、こ
れを静電像保持面に小間隙を保って対向させトナー担持
体から静電像保持面にトナーを静電像が有する電荷によ
り吸引し付着させて現像する方法が知られている。（特
公昭４１−９４７５号公報、米国特許第２．８３９．４
００号明細書等）。この方法は、静電荷のない非画像部
では、トナーが吸引されないばかりか、トナーと非画像
面とが接触しないので、上述のカブリが出にくいという
長所を有している。又、キャリア粒子を用いないので、
上述した混合比の変動という事態もなく、更にキャリア
粒子の劣化もない。

しかしながらこの方法は、次のような問題点を有してい
る。

（１）実用的な均一塗布が困難である。

（２）トナー支持体からの均一なトナー離脱が困難であ
る。

（３）解像度が低い。

このような欠点を防止するため、均一なトナー薄層を表
面に形成したスリーブを静電像保持面に対して微小間隙
に保ち、選択的に高電位潜像面にトナーを転移させる現
像方法が提案されている。

（特開昭５４−４２１４１号公報、開開５４−４３０３
１号公報等。） 第２図は、このような現像装置の一例を示す断面図であ
る。

図において１は静電像保持体、２はアルミより成る現像
剤担持体（非磁性スリーブ）、３はホッパーでキャリア
を含まない一成分磁性トナー４を有しており、５はドク
ターブレードで磁性材料より成り、トナーの厚みを規制
して、スリーブ上に−様な厚さのトナー薄層６を形成す
る。

このトナー層６と静電像保持体との間は、公知のスペー
サー手段により微小な間隙が保たれ、トナーはこの間隙
を転位して静電像に吸着する。

７はマグネットロール、８はスクレーパで、長手方向に
多数の小孔を有しスクレープされたトナーが小孔を通し
て再びスリーブ上に供給される。

この現像装置を用いて、静電像保持体上の静電像を顕像
化したとき、あるトナーについてはカブリのない階調性
の高い画像を得ることができるが、この現像器で連続的
に画像出しを行うと次第に画像濃度が低下していく。

これは、現像剤中に存在する微粒子トナーの影響による
ものと、現像剤の摩擦帯電量（以下、トリボと記す）を
適性値まで助長させるために現像剤中に添加される電荷
制御剤によるスリーブ汚染が原因である。

前者は、トナーがある粒度分布をもっているために、現
像されに（い微粉トナーの現像器内での比率が次第に増
えるためである。これは以下の理由による。

スリーブ表面に薄くコーティングされているトナーには
常にトナー電荷と導電性スリーブ側のトナーの鏡映電荷
による吸引力が働き、トナーはスリーブ表面に静電吸着
されている。

トナーの単位重量当たりの吸着力ｆは、トナー半径ｒの
トナーの電荷量をｑとすると、た半径ｍｒのトナーの場
合表面積に比例した電荷量ｍ　２　ｑを持つと考えられ
るトナーの単位重量当りの吸着力はｆ／　＝Ｒ／　　Ｑ
”　　（Ｒ／：比例定数）と表ｍｒ” わされる。

ところで、スリーブが回転してゆくと、トナーには磁気
力によるトナーを毛羽型たせる力、スリーブ上をころが
す力等のトナーをほぐすような力が働くが、単位重量当
りのトナーに働く力は、トナーの半径に無関係に等しい
。

このため、小径トナーは、大径トナーよりもスリーブ表
層に吸着しやすい故に、微粉トナーが、静電像保持体面
へ向けて飛翔しに（いため連続的な画出し処理をすると
、現像器内の微粉トナーの比率が増してゆき、画像濃度
は次第に低下してゆく。かつ、スリーブ表面に、不均一
な微粉トナー層が形成され画像ムラも目立ちやすくなる
。

上記欠点を防止するためには、スリーブ表面に薄い固体
潤滑署をコートして設けて、微粉トナーの鏡映力を減じ
させることが有効である。

しかし、上記コートスリーブを用いれば微粉トナーに対
しては有効であるがトナーのトリボが最適値にならない
ことが多い。

そこで一般的に、トナー中に電荷制御剤を混入して、ト
ナーのトリボを所望値に近づけることが行われているが
、この荷電制御剤が耐久使用により、スリーブ上に被覆
されてその結果として、トナーのトリボが充分大きな値
まで上がらず画像濃度低下を起す問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 従って本発明の目的はこのような問題点を解決し長期に
亘って画像低下のない現像装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用コ本発明は、現像
剤担持体表面に現像剤の薄層を形成し、この現像剤薄層
と潜像保持体面との間に間隙を保ちつつ、現像剤担持体
表面から潜像保持体面に現像剤を転移させて潜像を顕像
化する現像装置において、前記現像剤担持体表面が固体
潤滑剤を含有する樹脂層で被覆されていることを特徴と
する現像装置を主な要旨とするものである。

樹脂層に含有される固体潤滑剤には、グラファイト、二
硫化モリブデン、チッ化ホウ素、二硫化タングステン等
が使用でき、平均粒径としては１μ〜１０μが好ましい
。

また、樹脂層には、平均粒径２０ｍμ〜１００　ｍｇ程
度のカーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ等の導電
性酸化物や、Ａｇ、　ＡＲ，Ａｕ、　Ｃｕ、　Ｆｅ、　
Ｍｇ、　Ｍｎ。

Ｍｏ、　Ｓｉ、　Ｗ、　Ｚｎ等の金属微粒子の添加が可
能である。

樹脂層を形成する樹脂は、ポリカーボネート樹脂、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂等の機械
的性質の優れたものの他に、ＰＭＭＡ　、ナイロン６６
、ポリエステル、ポリスチレン、　ＰＴＦＥ、　ＰＦＡ
、シリコーン樹脂等の樹脂が使用可能である。

また、本発明に係る樹脂層においては、上記固体潤滑剤
は樹脂１００重量部に対し１０〜３００重量部が好まし
く、導電性粒子は潤滑剤１００重量部に対し２重量部以
上が好ましい。

この樹脂層を形成するには、まず、固体潤滑剤、樹脂及
び導電性粒子を混合し、溶剤を加え固形分濃度を調整し
た後、ペイントシエイカーにて分散し塗料化する。これ
を、エアースプレー法、ディッピング法、エアレススプ
レー法、カーテンコート法、ロールコート法等により、
膜厚２μ〜１５μとなるようにスリーブ表面上に形成す
る。

樹脂層の表面粗度（Ｒａ：中心線平均面粗度）は０．３
μ〜３μが好ましく、０．７μ〜２．０μがより好まし
い。また、荷電制御剤を含まないトナーを用いて長期に
亘って画質低下のない現像器とするために、樹脂層を現
像剤との仕事関数の差が０．２〜１．２ｅｖ、好ましく
は０．５〜１．Ｏｅｖとなるように形成する。

なお、上述の添加剤は、樹脂層の表面にのみ分布してい
ても良く、その分布の仕方は深さ方向において連続でも
不連続でもかまわない。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。第２図
と同一機能のものは、同符合で記した。

図において１は潜像保持体としての感光ドラムであり、
勿論ベルト状、シート状の状態のものでも良い。９はこ
の保持体に対向して設けられた現像剤担持体（スリーブ
）で、固体潤滑剤を含有する樹脂層１）が形成されてい
る。

潜像保持体ｌは矢印方向に動く。このときスリーブ９を
潜像保持面と同一方向に回転させることにより、ホッパ
ー３から送られる−成分絶縁性強磁性トナー４をスリー
ブ９面上に塗布し、かつ、この円周面とトナー粒子との
摩擦によって、トナー粒子に静電像電荷と逆極性の荷電
を与える。

さらに鉄製ドクターブレード５をスリーブ表面に近接（
間隔５０μ〜５００μ）して配置することにより、トナ
ー層６の厚さを薄＜（３０μ〜５００μ好ましくは３０
μ〜１００μ）かつ均一に規制する。なお、７はスリー
ブ２内に固設されたマグネットローラである。

ドクターブレード５を上記のように磁性部材で形成する
と、トナー層を薄（均一に規制できる。

また、上述の樹脂層で被覆されるスリーブ自体は、Ａρ
、　ＳＵＳ、　Ｆｅ等の円筒状のパイプが使用可能で、
複数の球状痕跡窪みによる特定の凹凸を形成した表面、
平滑、又は突起がランダムな方向にある凹凸表面を有す
るもののいずれでも使用できるが、表面粗度ＲｚがｌＯ
μ（ＲｚはＩＯ点平均面粗度）以下であることが望まし
い。

本発明の現像装置に好適に使用される現像剤は、キャリ
ア粒子を含まない一成分の絶縁性磁性トナーであれば公
知のものでよく、また本発明の趣旨から荷電制御剤は必
要としない。

［実施例］ 以下、「部」は重量部を意味する。

１３皇 ポリエステル樹脂１００部、マグネタイト６０部、荷電
制御剤３部、ポリエチレン２部の混合比のものを使用し
て、周知の方法により平均粒径５〜１０μのトナーを用
意した。この時用いたトナーの仕事関数は、５．７　［
ｅｖ］であった。

第２図に示す装置において、磁石は、静電像（電位コン
トラスト約６００Ｖ　）の保持部材とスリーブとの最接
近部に磁極を配し、そのときの表面磁束密度は６００〜
１３００ガウス程度の範囲内から例として８００ガウス
を選んだ。

以上の、構成に基づき実際に画像出しを行なった。

スリーブとして、樹脂層で被覆されていないアルミプラ
ストスリーブを使用したため現像に充分な電界強度を得
るために、スリーブにピーク値５００ｖの交流バイアス
を印加した。（この作用については例えば特開昭５５−
１８６５９号公報参照。）該スリーブで画像出しを行っ
たところ適性なトノボ値が得られ、良好な画像が得られ
た。

しかし、３５００枚コピーすると、画像濃度低下と濃度
ムラが生じた。また、スリーブ表面を観察したところ、
電荷制御剤の薄膜がムラに形成されているのが確認され
た。更にスリーブ表面を溶剤で清掃すると、−時的に画
像は元に戻ったが、２０００枚コピーで再び濃度低下が
生じた。

故に、トナー中に電荷制御剤を入れることにより、トリ
ボをコントロールすることは望ましいことではない。

夫上皇 まずスリーブの製造方法に関して述べる。平均粒径２μ
〜ｌＯμのグラファイト５０部、平均粒径０．１〜０．
５ｍμの酸化チク２１０部、フェノール樹脂１００部を
混合し、溶剤を加え固形分２０％に調整し、ペイントシ
ェイカーにて４時間分散し塗料化した。

これらをエアースプレー法にて、膜厚７μの樹脂層を有
するスリーブ（処方ｌ）を作製し、樹脂層の表面粗度は
Ｒｚ＝４．２　μ、　Ｒａ＝１．Ｏｕとなった。

他に、表１に示す樹脂層を有するスリーブを作製した。

表１ 次に、荷電制御剤のないトナーを周知の方法で５μ〜１
０μに作製した。樹脂ポリスチレン１００部、マグネタ
イト６０部、ポリエチレン２部の割合で混合したものを
使用した。

処方１〜処方５までの樹脂層を有するスリーブを備えた
定着器に、上記トナーを用いて摩擦帯電特性を調べた。

第３図は、処方１の樹脂層を使用した場合における帯電
量の変化を示したグラフを示す。処方１は経時と供に安
定した帯電量（−９ＩＬＣ／ｇ）が得られた。

処方１から潤滑剤を除いた場合（図中、△印）では帯電
量の漸減傾向がみられた。また、処方１から添加剤を除
いた場合（図中、◇印）では帯電量は減少するが、経時
では一定する傾向がみられた。

第４図〜第７図は、処方２〜処方５について各々処方１
と同様にして帯電量の変化を示したグラフである。

各処方とも潤滑剤を除（と帯電量が時間と倶に減少し、
添加剤を加えると帯電量が増加することがわかった。

また、各処方とも高温高温（３０℃、　ＲＨ８５％）及
び低温低４（１０℃、　ＲＨＩＯ％）の両環境の下で行
ったところ、いずれの環境下でも同様の傾向を示した。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明ではスリーブ表面に固体潤滑剤
を加えた樹脂層を、荷電制御剤を用いないトナーとの仕
事関数の差が０．２〜１．２　［ｅｖ］好ましくは０．
５〜１．０　［ｅｖ］に形成させる事で、長期に亘って
安定した良好な画像を得る事が可能となった。また、当
該樹脂層に更に導電性微粒子を含宵させれば、帯電量を
高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の一実施例の断面図であ
り、第２図は従来の現像装置の断面図である。第３図〜
第７図は実施例における処方１〜５の各々の帯電量変化
を示したグラフである。 １・・・潜像保持体　　　２，９・・・現像剤担持体（
スリーブ） ４・・・トナー １）・・・樹脂層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤担持体表面に現像剤の薄層を形成し、この
   現像剤薄層と潜像保持体面との間に間隙を保ちつつ、現
   像剤担持体表面から潜像保持体面に現像剤を転移させて
   潜像を顕像化する現像装置において、前記現像剤担持体
   表面が固体潤滑剤を含有する樹脂層で被覆されているこ
   とを特徴とする現像装置。
2. （２）前記現像剤はキャリア粒子を含まない磁性トナー
   であり、磁性トナーを搬送するための磁界発生手段を有
   することを特徴とする請求項（１）に記載の現像装置。
3. （３）前記現像剤は絶縁性トナーであることを特徴とす
   る請求項（１）に記載の現像装置。
4. （４）前記固体潤滑剤を含有する樹脂層と現像剤材質と
   の仕事関数の差が、０．２〜１．２［ｅｖ］であること
   を特徴とする請求項（１）に記載の現像装置。
5. （５）前記固体潤滑剤が、前記樹脂層の樹脂１００重量
   部に対し、１０〜３００重量部含有されていることを特
   徴とする請求項（１）に記載の現像装置。