JPH03296783A - 電子写真現像装置 - 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、電子写真現像装置に関するもので、より詳細
には高濃度でカブリのない画像を長期間にわたって安定
に形成し得る現像装置に関する。

（従来の技術） 商業的な電子写真複写機における現像装置においては、
磁気ブラシ現像法が広く使用されており、例えば磁性キ
ャリヤと顕電性トナーとの混合物から成る二成分系現像
剤或いはそれ自体磁性粉を有する一成分系磁性現偉剤を
帯電させで、内部に磁石を有する現像スリーブ上に現像
剤の磁気ブラシを形成させ、この磁気ブラシを静電像を
有する感光体表面に迄移動させ、該表面を磁気ブラシで
摺擦させることにより画像形成を行っている。

しかしながら、この現像方式では現像剤の塗布に磁気ブ
ラシ形成手段が必要となることから、現像装置にコスト
がかかり、また装置が重くなるという欠点があり、これ
を省略できれば、装置コストの低減やその小型化、軽量
化の点で大きな利点が期待される。

従来、非磁性−成分現像剤を用いる現像法も既に提案さ
れており、例えば特開昭６０−１３６７７３号公報には
、潜像担持体に現像剤を接触又は近接させて潜像を可視
化する現像装置に於いて、現像剤を表面に担持すると共
に前記可視化領域を含む所定の経路に沿って搬送する現
像剤搬送体をエレクトレットで形成したことを特徴とす
る現像装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記提案によれば、現像剤搬送体をエレクトレットで形
成することにより、搬送体表面にエレクトレットと反対
極性の一定極性の現像剤粒子のみが吸引担持され、不純
極性の現像剤を担持しないため、画像に地肌カブリを生
じないという利点が達成されるものである。

エレクトレットは、永久的電気分極特性を示す誘電体で
あるとはいわれているが、実際に現像剤の搬送にエレク
トレットを使用すると、使用中に現像剤の搬送性や、特
定極性粒子の選択的担持性が著しく低下することが認め
られる。これは、商業的に入手し得る高分子エレクトレ
ットの電気分極特性は決して永久的なものではなく、緩
和やリークによる表面電荷の減衰が経時的に生じやすい
こと、及び帯電現像剤との接触が常に行われている現像
装置ではエレクトレットと現像剤粒子との間での電荷の
やりとりも無視し得ないことによると思われる。

本発明者等は、電子写真現像装置における現像剤搬送部
材として、エレクトレット誘電体層とその表面の保護誘
電体層との積層構造を有するものを用いることにより、
表面電荷密度の経時的減衰が有効に防止され、帯電現像
剤の搬送性能や特定磁性帯電粒子の担持選択性が大巾に
改善されることを見出した。

即ち、本発明の目的は、帯電粉末現像剤の搬送性能や帯
電極性の選択性が長期にわたって安定でしかも優れたレ
ベルに維持される電子写真現像装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、現像装置の構造が簡単で小型且つ
軽量であり、従ってハンディな複写機として使用し得る
電子写真用現像装置を提供するにある。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明によれば、静電像を支持する支持体と、粉末現像
剤を帯電させる機構と、帯電された粉末現像剤を支持し
前記支持体に施こす現像剤搬送部材とから成る電子写真
現像装置において、現像剤搬送部材がエレクトレット誘
電体層とその表面の保護誘電体層との積層構造を有する
ことを特徴とする電子写真現像装置が提供される。

上記エレクトレット誘電体層は、帯電された粉末現像剤
粒子を支持するために、この現像剤粒子の帯電極性とは
逆極性の電荷を有するように帯電されている。

（作用） 本発明の電子写真現像装置は、静電像を支持する支持体
と、粉末現像剤と帯電させる機構と、帯電された粉末現
像剤を支持し前記支持体に施こす現像剤搬送部材とから
成るが、現像剤搬送部材がエレクトレット誘電体層とそ
の表面の保護誘電体層との積層構造を有することが顕著
な特徴である。

即ち、エレクトレット誘電体層上に、保護誘電体層を設
けて、現像剤粒子とエレクトレットとの直接的接触を防
止したことにより、帯電現像剤粒子を通しての帯電リー
クによる表面電位の減衰や電荷密度の減衰が有効に防止
されると共に、帯電現像剤の搬送性能や、特定極性帯電
粒子の担持選択性が長期間にわたって優れたレベルに維
持される。

この現像装置においては、エレクトレット表面が電気的
分極により一定極性の電荷を有するように帯電しており
、この表面電位に基いて保護誘電体層を通して形成され
る外部電界により、帯電された現像剤粒子が吸引される
。当然のことながら、エレクトレット誘電体層の外表面
は粉末現像剤の帯電極性に対して逆極性の電荷に帯電さ
れていなければならない。これにより、帯電された現像
剤粒子の内、エレクトレット誘電体層の表面電荷と逆極
性に帯電された現像剤粒子は保護誘電体表面に電気的に
吸着されて支持されるが、逆極性に帯電された現像剤粒
子や、未帯電の現像剤粒子は、保護誘電体層上に吸着保
持されることがなく、特定極性に帯電された現像剤粒子
のみが選択され、搬送されて現像に使用されることにな
る。

次に現像に際しては、エレクトレットによる電気的吸引
力が閾値となって、潜像部（帯電部）への現像剤粒子付
着は生ずるが、非潜像部（非乃至弱帯電部）への現像剤
粒子付着は生じないように現像が行われる訳である。こ
れらが総合され、しかも保護誘電体層によるエレクトレ
ットの電荷リーク防止作用も相俟って、地肌カブリがな
（しかも高濃度で鮮明な画像を長期間にわたって安定に
形成させ得ることになる。

本発明の詳細な説明するための第１図において、現像剤
搬送部材（現像スリーブ）１は、例えばアルミニウム等
の金属で形成されたスリーブ基体２と、該スリーブ基体
２上のエレクトレット誘電体層３と、その上の保護誘電
体層４との積層構造をなしている。エレクトレット誘電
体層３は、分極により、−足掻性の電荷、例えば正に帯
電されている。−成分系非磁性現像剤９は、上記エレク
トレットの表面電荷と逆極性の電荷、この場合負に帯電
されている。電子写真感光体のような静電潜像支持体７
は表面に現像剤粒子と逆極性（正）に帯電された静電潜
像りと非潜像部りとを有している。

静電潜像支持体７の潜像部の表面電位をＥｏ、非潜像部
の表面電位をＥ、、エレクトレットに基づき形成される
保護誘電体層の表面電位をＥＩｌ（エレクトレットその
ものの表面電位をＥ’ｓとすると、常にＥ’　ｓ　＞Ｅ
、である）とすると、これらの表面電位は一般に第２図
の状態となる。

即ち、現像剤搬送部材と静電像支持体との間には、潜像
部ではＥ＋−Ｅｓの電位差の電界が形成され、これが駆
動力となって現像剤粒子の転移による現像が行われ、一
方非潜像部では逆向きにＥｍ−Ｅｍの電位差の電界が形
成され、これが駆動力となって現像剤粒子の転移阻止に
よる地肌カブリ防止が行われる。

即ち、エレクトレット層上に直接現像剤粒子を吸引保持
させる場合には、表面電位Ｅ′ヨが減衰し、これに伴な
ってＥ’　、−Ｅ、の電位差も小さくなって、地肌カブ
リを発生し易いが、本発明によれば、エレクトレット層
上に保護誘電体層を設けることにより、Ｅ′３、従って
Ｅ、の低下も無視できるオーダーに抑制され、地肌カブ
リの発生を長期にわたって防止できるのである。

本発明によれば、−成分系非磁性トナーによる現像も地
肌カブリなしに行い得ることから、従来必要であった現
像装置の各種機構を省略でき、装置の構成を簡単なもの
とし、現像装置を著しく小型化、軽量化し且つ低コスト
のものとすることができる０例えば、磁気ブラシ現像の
ように磁石を必要としないことから、重量面での軽量化
のメリットが非常に大きい。また、従来の非磁性現像に
必要であったバイアス電圧の印加が不必要となったこと
により、バイアス不良によるカブリ発生の問題やそれを
解決するための保守点検の問題も一切なく、また現像剤
搬送部材を電気絶縁状態で機械に組込む必要や、種々の
電気部品を組込む必要もなく、装置の軽量化、コンパク
ト化及びコストの低減の上で顕著な利点が奏されること
になる。

か（して、本発明によれば、現像剤を消費したときには
、現像装置全体を交換するユニット交換式現像装置とし
ての利用も可能となる。

勿論、本発明は所望により、二成分系磁性現像剤や一成
分系磁性現像剤にも適用可能であり、この場合には現像
剤搬送部材として内部にマグネットを備えたものを使用
すればよい。

（実施例） 本発明の現像装置の一例を示す第３図において、スリー
ブ基体２の表面には、エレクトレット誘電体層３及び表
面保護誘電体層４が被覆されていて全体として現像剤搬
送部材（現像スリーブ）ｌを構成している。

この現像スリーブ１から微小間隔、即ち距離ｄ　Ｄ−１
をおいて、基体５とその上に設けられた電子写真感光層
６とから成る感光ドラム７が設けられている。この感光
ドラム７も、現像スリーブｌと同様に複写機の機枠（図
示せず）に回転可能に支持されている。現像スリーブ１
と、感光ドラム７とは、現像位置における移動方向が同
方向（回転方向は互いに逆方向）となるように駆動され
ていても、或いは現像位置に８ける移動方向が逆方向と
なるように駆動されていても何等差支えない。

現像スリーブｌは現像器８の開口部に位置しており、こ
の現像器８の内部には一成分系非磁性現像剤９の混合撹
拌器ｌＯが設けられ、その上方には現像剤粒子１１を供
給する供給機構１２が設けられている。−成分系非磁性
現像剤９は撹拌機１０で撹拌されて現像剤粒子が摩擦電
荷を得た後、現像スリーブ１に供給され電気的に吸引さ
れて、その表面に帯電現像剤粒子層１３を形成する。帯
電現像剤粒子層１３の層厚を規制するために、現像位置
の上流側にドクタ一部材１４を設けることができる。現
像剤粒子は、電子写真感光層６との現像位置迄搬送され
感光層６上の静電潜像を現像剤粒子で現像してトナー像
１５を形成する。現像位置における現像操作は、所謂接
触現像でも、非接触現像でもよい。

エレクトレットの材料としては、永久電気分極可能な膜
形成性素材であれば、有機のものでも無機のものでも何
れの素材でも使用可能であるが、エレクトレット化の容
易さ及び被覆形成の容易さの点では各種高分子材料が好
適である。その適当な例は、これに限定されないが、ポ
リエチレン。

ポリプロピレン、エチレン−ブテン共重合体、イオン架
橋オレフィン共重合体、エチレン−アクリル共重合体等
のオレフィン系樹脂；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビ
ニリデン、フッ化ビニル／フッ化ビニリデン共重合体、
四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）　、四フッ化エチレ
ンーパーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦ
Ａ樹脂）、四フッ化エチレンー六フッ化プロピレン共重
合樹脂（ＦＥＰ樹脂）等のフッ素樹脂；ポリ塩化ビニル
、塩素化ポリオレフィン等の塩素樹脂；ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレ
ンテレフタレート等の熱可塑性ポリエステル；ナイロン
６、ナイロン１２、ナイロン６．６、ナイロン６．１０
等のポリアミド；各種アクリル系樹脂等が単独或いは２
種以上の組合せで使用される。これらの内でも、ＰＴＦ
Ｅ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂等のフッ素樹脂が電荷
の保持性がよく、耐久性もよいことから好ましい。

エレクトレットの生成は、熱エレクトレツト化法、エレ
クトロエレクトレット化法、放射線エレクトレット化法
、光エレクトレット化法等のそれ自体公知の任意の方法
を、用いる高分子の種類に応じて適用することにより行
われる。上記高分子、特にフッ素樹脂に対しては熱エレ
クトレツト化法やエレクトロエレクトレット化法が有利
に適用される。エレクトレット層の厚みは、特に制限さ
れないが、一般に０．００５乃至２ｍｍ、特に０．Ｏｌ
乃至０．１ｍｍの範囲にあるのが好ましく、その電荷密
度は一般にｌＸｌ０−”乃至Ｉ　Ｘ　１０−’ｃ／ｃ＋
ａ″、特に５　Ｘ　１０−”乃至５　Ｘ　１０−”ｃ／
ａｍ”の範囲にあるのがよい。

また、現像スリーブ表面に、エレクトレット層を設ける
には、スリーブ表面にエレクトレット化されていない高
分子フィルムの層を設け、次いで前述した手段でこの高
分子フィルム層をエレクトレット化してもよく、或いは
ニレクトレット化フィルムをスリーブ表面に接着剤層を
介して貼り合せてもよい。前者の方法が一般に有利であ
る。

エレクトレット誘電体層上を被覆する保護誘電体層とし
ては、エレクトレット化されていない点を除けば、上記
と同様の高分子誘電体が使用される。保護被覆層をエレ
クトレット層に設けるには、例えば高分子フィルムを接
着剤を用いて貼り合せる：或いは熱接着させる等の手段
が用いられる。また、高分子誘電体を、粉体塗装、溶液
塗装、サスベンジ目ン塗装する等の手段が採用される。

この後者の被覆手段を採用するときには、前に例示した
熱可塑性樹脂に代えて、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、シアン酸エステル樹脂、ビスマレイ
ミド樹脂、アミノ樹脂等の熱硬化性樹脂の一種または２
種以上の組合せを用いることもできる。この保護誘電体
層の厚みは、エレクトレット層と現像剤粒子との直接的
接触を防止し得るという範囲内で可及的に薄いことが有
利であり、一般に５乃至１００μｍ、特に１０乃至５０
μｍの範囲内にあるのがよい。

本発明では、エレクトレに基ずく保護層表面の電位をＥ
ｓ、感光層の潜像部表面電位なＥｌ、感光層の非潜偉部
表面電位なＲ３としたとき、下記式 機ＤＣ−１６０５用有機感光体（Ｃ）ＰＣ）について、
例としてＥｌ　、Ｅａ　、Ｅｇ及びＡの好適な組合せを
示したものである。

第１表 で定義される有効カブリ抑制電界強度比（Ａ）（カブリ
抑制電圧コントラスト電圧）が０．Ｏｌ乃至０．４、特
に０．０２乃至０．１５となるように、感光Ｍ表面電位
、感光層の電子写真学的特性及びエレクトレットの表面
電位を選ぶのがよい。

即ち、、有効カブリ抑制電界強度比（Ａ）が上記範囲よ
りも低い場合には、現偉に際して地肌カブリが発生する
傾向があり、逆に上記範囲よりも高い場合には画像濃度
が低下する傾向がある。

下記第１表は、代表的な感光体であるセレン感光体（Ｓ
ｅ）及び三田工業株式会社製電子写真複写本発明におい
て、感光体としては、従来電子写真法に使用されている
感光体、例えばセレン感光体、非晶質シリコン感光体、
駿化亜鉛感光体、セレン化カドミウム感光体、硫化カド
ミウム感光体、各種有機感光体等が全て使用される。

本発明に用いる一成分系非磁性トナーは、定着用樹脂媒
質中に着色剤及び電荷木、、御剤或いは更にそれ自体周
知のトナー用配合剤を配合したものである。本発明に用
いるトナーは、ｌＸ１０”乃至３ＸｌＯ”Ω”ｃｍ、特
に２Ｘ１０”乃至８　Ｘ　１０’Ω・０ｆｆＩの体積固
有抵抗を有するのが好ましく、また千の誘電率は２５乃
至４．５、特に３．０乃至４．０の範囲にあるのが望ま
しい。

トナー用の定着用樹脂媒質、着色剤、電荷制御剤及びそ
の他のトナー用配合剤は上記特性が得られるように選択
し組合せるのがよい。先ず定着用樹脂媒質としては、ス
チレン系樹脂、アクリル系樹脂或いはスチレン−アクリ
ル系共重合体樹脂が一般に使用される。

これらの樹脂に用いる、スチレン系車量体としては、下
記式（２） 式中＋ＲＩは水素原子、１級（炭素数４以下の）アルキ
ル基、或いはハロゲン原子であり、Ｒ７は低級アルキル
基、ハロゲン原子等の置換基であり、れはゼロを含む２
以下の整数である、 で表わされる単量体、例えばスチレン、ビニルトルエン
、α−メチルスチレン、α−クロルスチレン、ビニルキ
シレン等やビニルナフタレン等を挙げることができる。

この中でも、スチレンが好適である。

一方、アクリル系単量体としては、下記式（３）％式％
（３） 式中、Ｒ３は水素原子または低級アルキル基であり、Ｒ
４は水素原子又は炭素数１８迄のアルキル基である、 で表わされる単量体、例えばエチルアクリレート、メチ
ルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタク
リレート、２−エチルへキシルアクリレート、２−エチ
ルへキシルメタクリレート、アクリル駿、メタクリル酸
等である。アクリル系単量体としては、上述したものの
他に他のエチレン系不飽和カルボン駿乃至その無水物、
例えば無水マレイン酸、フマル酸、マレイン酸、クロト
ン酸、イタコン酸等を用いることもできる。

スチレン−アクリル系共重合体樹脂は、樹脂媒質として
好適なものの一つであり、スチレン系単量体（Ａ）とア
クリル系単量体（Ｂ）とは、Ａ　：　Ｂ＝５０　：　５
０乃至９０：１０、特に６０：４０乃至８５：１５の範
囲とするのがよい。また、用いる樹脂は、一般に０乃至
２５の酸価な有するのが好ましい。また、定着性の見地
から５０乃至６５℃のガラス転移温度（Ｔ　ｇ）を有す
るのがよい。

樹脂中に含有させる着色剤としては、次に示す無機又は
有機の顔料や染料等が単独又は２種以上の組合せで使用
される。ファーネスブラック、チャンネルブラック等の
カーボンブラック：四三酸化鉄等の銃黒；ルチル型又は
アナターゼ型等の二酸化チタン；フタロシアニンブルー
；フタロシアニングリーン；カドミウムイエロー；モリ
ブデンオレンジ；ピラゾロンレッド；ファストバイオレ
ットＢ等。

電荷制御剤としては、それ自体公知の任意の電荷制御剤
、例えば、ニグロシンベース（Ｃ１５０４１５）、オイ
ルブラック（ＣＩ２６１５０）　、スビロンブラック等
の油溶性染料や、１：１型或いは２：１型金属錯塩染料
、ナフテン酸金属塩、脂肪酸や石鹸、樹脂酸石鹸等が使
用される。

トナー粒子の粒径は、コールタ−カウンターで測定した
粒径は体積基準メジアン径で８乃至１４μｍ、特に１０
乃至１２μｍの範囲にあるのがよ（、また粒子径状は溶
融混線・粉砕法で製造された不定形のものでも、また分
散乃至懸濁重合法で製造された球状のものでもよい。

上記−成分系非磁性トナー中に、磁性粉を全体当り３０
乃至７０重量％、時に４０乃至６０重量％含有せしめて
一成分系磁性現像剤として使用することもできる。磁性
粉としては、粒径が０．１乃至３μｍの範囲にある四三
酸化鉄（マグネタイト）やフェライト、特に前述した化
学組成のものが使用される。他の成分は、二成分系トナ
ーにおける前述した各配合成分と同様であってよい。

また、−成分系非磁性トナーと、それ自体公知の磁性キ
ャリヤ、例えば粒径３０乃至１２０ｕのフェライトキャ
リヤ或いは粒径２０乃至１１０μの鉄粉キャリヤとを、
重量比で１：１００乃至２’Ｏ：１００で混合して二成
分系磁性現像剤として使用することもできる。

実施例１ 外径３８ｍｍのアルミニウム製スリーブの表面にＦＥＰ
樹脂を厚さ２５μｍに被覆し、これをエレクトロエレク
トレット化することで、表面電位（Ｅｌ）が１００Ｖで
、電荷密度（δ）が７．４　Ｘ　１０−’ｃ／ｃｍ”の
エレクトレットを形成させ、次いでこの上に厚さ１２．
５μｍのポリエトテフルオロエチレンの保護被覆を形成
させた。この現像スリーブを、無定形セレン感光体を用
いる電子写真複写機ＤＣ−１１２Ｃ改良機に装着し、現
像バイアス電圧を印加することなしに次の現像条件下で
現像、転写及び定着を行った。

感光層表面電位（Ｅ＋）：　　　　　７００Ｖ非潜像部
電位（Ｅｍ）　　：　　　　　　４０Ｖ感光層周速　　
　　　　　　　　１３．５ｃｍ／ｓｅｃ現像スリーブ周
速　　：　　　　　２７．０ｃｍ／ｓｅｅ感光層／スリ
ーブ回転方式　：順方向 感光層スリーブ間距離ｄ　ＩＩＩ−ｇ　：　０．２ｍｍ
穂切長　　　　　　　　　　：０．２ｍｍ有効カブリ抑
制電界強度比（Ａ）：　０．０９１現像剤：スチレン−
アクリル樹脂系−成分非磁性現像剤 得られた複写物の画像濃度は１．３５で、カブリ濃度は
０．００３であった。

（発明の効果） 本発明によれば、現像剤搬送部材として、エレクトレッ
ト誘電体層と、その表面の保護誘電体層との積層構造を
有するものを用いることにより、表面電荷密度の経時的
減衰が有効に防止され、その結果、帯電現像剤の搬送性
能や特定極性帯電粒子の担持選択性が大巾に改善され、
地肌カブリがなく、しかも高濃度で鮮明な画像を長期間
にわたって安定に形成させることが可能となった。

さらに従来の非磁性現像に必要であったパイアスミ圧の
印加が不要となったことにより、バイアス不良によるカ
ブリ発生の問題やそれを解決するための保守点検の問題
も一切なく、また現像剤搬送部材を電気絶線状態で機械
に組込む必要や、種々の電気部品を組込む必要もなく、
装置の軽量化、コンパクト化及びコストの低減の上で顕
著な利点が奏されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する図であり、第２図は、
静電潜像支持体、エレクトレット層及び保護誘電体層の
表面電位の関係を示す図であり、 第３図は、本発明の現像装置の一例を示す断面図である
。 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電像を支持する支持体と、粉末現像剤を帯電さ
   せる機構と、帯電された粉末現像剤を支持し前記支持体
   に施こす現像剤搬送部材とから成る電子写真現像装置に
   おいて、現像剤搬送部材がエレクトレット誘電体層とそ
   の表面の保護誘電体層との積層構造を有することを特徴
   とする電子写真現像装置。
2. （２）エレクトレット誘電体層の外表面が粉末現像剤粒
   子の帯電極性に対して逆極性の電荷に帯電されている請
   求項１記載の現像装置。