JPH04181972A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、磁性トナーを現像する現像装置に関し、更に
詳しくは、磁性トナーを搬送するトナー担持体に特徴を
有する現像装置に関する。

［従来の技術］ 従来、−成分磁性トナーを用いる現像装置は、トナー担
持体と潜像担持体を直接当接させて現像する接触現像が
行われており、潜像担持体の剛性の高い場合は、トナー
が圧接部にて固化される現象や潜像担持体の摩耗を防止
するためトナー担持体の剛性を低くする必要があり、特
開昭５３−１３５６３９に開示されるように、磁石を内
包した導電性スリーブの表面に低硬度のゴムを配設しト
ナー担持体を形成したものや、また特開昭５３−４２７
３８に開示されるように、導電性の基体上にゴム磁石を
配設してトナー担持体の表面の剛性を低くする試みがな
されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の技術ではトナー担持体を基体と導電性の
ゴム磁石のみで構成しているため体積固有抵抗の変動が
著しいほか、導電性を確保するためには４電性の粒子を
多量に分散させる必要があるためゴム硬度を十分に下げ
ることができないという問題が発生していた。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、現像に十分で安定した導電性
と可撓性を持ち、耐摩耗性にすぐれ、トナーの離型性が
良く、研磨性の良い磁界発生層を持つ現像装置を提供す
るところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の現像装置は、磁性トナーをトナー担持体により
搬送し、磁性トナーを潜像担持体に現像する現像装置で
あって、トナー担持体が弾性あるいは可撓性を有する部
材及び磁界発生層を少なくとも有し、磁界発生層が導電
性付与材料を分散してなることを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、磁界発生層がカーボンブラ
ックを１ｗｔ％以上及至４０ｗｔ％含有して形成されて
いることを特徴とする。

［作用］ 本発明の上記の構成によれば、磁界発生層中に導電性付
与材料を分散させたことにより磁界発生層が導電性とな
るので、磁界発生層により直接トナーを担持し圧接現像
を行えば現像電極が最近接し、現像電極効果によって高
解像度かつ高温度の画像を得ることができる。

また、圧接現像を行う場合には、トナー担持体の硬度を
上昇させないために導電性材料の添加量は少ない方が望
ましいが、本発明の上記の構成によれば、磁界発生層中
に分散する導電材料として強固なネット構造形成能力を
もつカーボンブラックを選定すればその分散量を低減で
き、磁界発生層の可撓性を保持しつつ現像に十分で安定
した導電性を確保することが可能となる。

さらに、磁界発生層のバインダとして有極性のゴム等を
使用した場合はトナーとの離型性が悪くトナーフィルミ
ングの原因となっていたが、カーボンブラックを分散す
ることによりトナー離型性が向上しトナーフィルミング
を防止できる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

［実施例コ 第１図は本発明の現像装置を用いた画像形成装置の断面
概観図である。潜像担持体１は、導電性の支持部２の上
に有機または無機の光導電性を有する感光層３を塗膜し
たものであって、感光層３をコロナ帯電器や帯電ローラ
ー等の帯電器４を用いて帯電した後に、レーザーやＬＥ
Ｄ等の光源５から出た光を結像光学系６を通して感光層
３に画像に応じて選択的に光照射し電位コントラストを
得て静電潜像を形成する。一方、現像装置７は磁性のト
ナー８を搬送し現像するものであって、トナー８を搬送
する現像ローラー９は、シャフト１０の外周に弾性層１
１を形成しさらにその外周にバインダ中に磁性粉及び導
電材料であるカーボンブラックを分散した磁界発生層１
２をそれぞれ同心円状に配設したもので、磁界発生層１
２外周の漏洩磁束により磁性のトナー８を現像ローラー
９上に保持し、非磁性または磁性の金属や樹脂で構成さ
れる薄板バネ状の弾性ブレード１３で適量に薄層化した
状態で現像ローラー９を回転させて薄層のトナー８を搬
送するものである。現像ローラー９は潜像担持体１に所
定の圧力で圧接されており、現像ローラー９上のトナー
８は圧接部まで搬送されると潜像担持体１の電位コント
ラスト及び現像バイアス印加手段１４により形成される
現像電界に応じて潜像担持体１に付着し静電潜像が顕像
化゛される。さらに、コロナ転写器や転写ローラー等の
転写器１５を用いて記録紙１６上にトナーによる像を転
写し、熱や圧力を用いてトナーを記録紙に定着し所望の
画像を記録紙上に得るものである。

第２図は、本発明の実施例に於ける現像ローラー９のさ
らに詳細な断面図で、弾性層１１上に配設しである磁界
発生層１２はカーボンブラック２０及び磁性粉２１をバ
インダ２２中に分散させたスリーブであり、その層厚は
、導電性あるいは磁気特性等を付与するためにカーボン
ブラック及び磁性粉を分散させるので磁界発生層の硬度
が上昇しても可撓性を有するように１　［ｍｍ］以下、
望ましくは０．１［ｍｍ］以下としたもので、カーボン
ブラック２０としては強固なネット構造を形成する能力
を有し、カーボンブラックの添加Ｉが増加するにつれ電
気抵抗を著しく但下するよう；こ働くものが望ましく、
例えばケツチェンブラ・ツク、アセチレンブラック、ラ
ンプブラック、ノλイストラクチャ−ファーネスブラッ
ク等が使用可能であり、特に導電率のよレゾセチレンブ
ラ・ツク等が好適であり、また粒径は小さい方が単位添
加量あたりの表面積が大きくとれるため導電率を下げる
ためには望ましい。添加剤としてカーボンブラックを選
定するのは、炭素の端は原子の不飽和を持っているため
、カーボンブラックの表面は高い吸着エネルギーを持つ
部分を有し、そのエネルギーのためにカーボンブラック
の鎖を発生するので、磁界発生層中に分散させる導電性
材料としてカーボンブラックを選定すれば導電性の金属
粉末等を分散させる場合と比較してその添加量を極めて
低減でき、磁界発生層の可撓性を保持しつつ、現像に十
分で安定した導電性すなわち体積固有抵抗が１０６［Ω
ｃｍ］以下を確保することが可能となるからである。

また、バインダ２２としてはポリウレタン、ポリエステ
ル、エポキシ樹脂の外、酢酸ビニル、ビニルアルコール
、ビニルブチラール、ビニルアルコ−ル、ビニルエチル
エステル等のビニル共重合系樹脂もしくはポリアミドも
しくはニトロセルロースもしくはセルロースアセトブチ
レートやこれに他の樹脂をブレンドしたもの等が使用で
き、例えば、酢酸ビニルと塩化ビニルとポリウレタンを
ブレンドする、もしくはセルロースアセトブチレートと
ビニルホルマールをブレンドする等により互いの諸特性
を補完し、分散性と機械的強度を両立したバインダーを
設計する事が可能である。

その外、天然ゴム、シリコンゴム、イソプレンゴム、ブ
タジェンゴム、クロロブレンゴム、ネオブレンゴム、Ｎ
ＢＲ等のゴム材等、弾性あるいは可撓性を有する材料で
あればすべてバインダーとして使用することができる。

磁性粉２１としては磁気記録材料や磁石材料として公知
の磁性粉末を用いることができ、より詳しくは、Ｆｅ、
　　Ｎｉ、　　Ｃｏ、　　Ｍｎ−Ｃｒ、のうち少なくと
も一種類の元素を含有する磁性材料、例えば、γ−Ｆｅ
２Ｏ３、Ｂａ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｍｎ−
Ａ１等が使用可能であり、また弾性層１１は、天然ゴム
、シリコンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、ブタ
ジェンゴム、クロロブレンゴム、ネオブレンゴム、ＮＢ
Ｒ等を、ゴム、Ｊ’１体、スポンジ等の形態にして用い
る事ができ、またスチロール樹脂、塩化ビニール樹脂、
ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、メタクリル樹脂
等の弾性発泡体に形成することができるすべての樹脂や
エラストマー等の弾性変形量が大きく元の状態への回復
時間の短い樹脂等が使用できる。

第１図に示されるような画像形成装置及び第２図に示さ
れるような現像ローラーを用いて、６００　［ＤＰ工］
のライン画像及び文字画像及びソリッド画像を１０００
０枚にわたり連続形成したところ、現像ローラーと潜像
担持体が最近接しているため現像電極効果により６００
　［ＤＰ工］のライン画像が線太りゃ、画像端部に尾ひ
き等を発生することなく安定して形成され、また磁界発
生層により現像に十分なトナーの量が搬送されるため、
地力ブリがなく、ＯＤ値１，４以上の高法度なソリッド
画像を安定して形成することができた。

また、磁界発生層に導電性を付与したにも関わらず、導
電性付与材料としてカーボンブラックを選定したので添
加量が１ｗｔ％と少量で現像に十分な導電性が得られ、
かつ導電材料を添加したことによる磁界発生層の著しい
硬化は見られず、また適度な硬度上昇により表面研磨性
が向上するため表面粗さを数μｍ以下に研削することが
可能となり、さらに耐摩耗性が向上して耐久性が向上し
た。

さらに、ｍ竹粉を含有するため磁界発生層の硬度は上昇
するが、カーボンブラックにより導電性を付与し、薄層
化すれば、磁界発生層は十分な可撓性を有するため、磁
界発生層を保持している弾性層により、磁界発生層と潜
像担持体との接触圧を効果的に分散、緩和でき、ニップ
幅が広くとれるため高速印字を行うことが可能となった
。

第３図は本発明の他の実施例に於ける現像ローラーに使
用された磁界発生層に於ける金属粒子含有率と体積固有
抵抗率の関係を示す説明図である。

導電性付与部材として分散する金属粒子としてはあらゆ
る金属の粉末が使用できるが、低コスト化のためにはア
ルミニウム、ニッケル等の粉末、ニッケルメッキ銅粉末
、銀メツキガラスピーズ等が用いられ、粉末の形状は球
形、粒状、竹粉状、樹枝状粉末などが使用可能であるが
、粒状金属粉は導電性を付与するためには７０１％以上
と多量に充填する必要があり、衝撃強度の低下、硬度上
昇等の機械的特性の劣化要因となるため不適当であり、
片状金属粉は細かい粒子より大きい粒子の方が導電性に
は有利であり、平均粒径０．１［ｍｍ３以上のものが望
ましく、また樹枝状粉末は充填■が１０ｗｔ％以下で１
［Ωｃｍ］の非常に良好な導電性が得られるため機械的
特性を損なわずに導電性を付与する形状として望ましい
。

第４図は本発明の他の実施例に於ける現像ローラーに使
用された磁界発生層の電気的特性及び機械的特性を示す
説明図であって、カーボンブラックをナトリウムブタジ
ェンゴム中に分散したものの電気的特性及び機械的特性
を示しており、体積抵抗東はカーボンブラックの含有量
が増すにつれて著しく低下し約４０ｗｔ％以上の添加量
になるとほぼ一定の値を示しそれ以上カーボンブラック
を添加しても導電性に与える影響は少ないことより、１
０６［Ωｃｍ］以下の体積抵抗率を得るためにはカーボ
ンブラックの添加■は１〜４０ｗｔ％が望ましく、破断
時の伸びはカーボンブラックの含有量が約２０ｗｔ％ま
では増加しそれ以上添加した場合は再び減少するため、
圧接現像を行うには弾性が高い方が望ましいのでカーボ
ンブラックの添加量は約２０ｗｔ％以下が適している。

従って、磁界発生層中に於けるカーボンブラックの含有
量を１〜４ｏｗｔ％とすれば、弾性及び可撓性を保持し
つつ、かつ現像に十分で安定した導電性を確保すること
が可能となり、圧接現像によってもトナーを固化させる
こと無く現像が行え、かつ適度の硬度上昇により表面研
磨性が向上するので、磁性粉を分散するバインダーとし
てゴムを用いて磁界発生層を形成し、該磁界発生層で直
接トナーを搬送する場合には、トナー担持体の表面粗さ
をトナーの搬送に好適である数μｍ以下に研削すること
が可能となり、また磁界発生層の硬度が適度に上昇する
ため耐摩耗性が向上して耐久性が向上するほか、表面に
露出しているカーボンブラックが潤滑作用を発揮するこ
とができるのでトナーとの離型性が増加し、トナーフィ
ルミングを防止する事が可能となる。

尚、第１〜４図において、図中の構成のみで本発明を限
定するものではない。特に、磁界発生層の構造は第１図
〜第３図に限定されるものではなく、カーボンブラック
を分散させたバインダーに分散剤などの添加剤を加える
ことや、カーボンブラックや磁性粉以外の機能性粉末例
えば導電性粒子を分散させフローティング電極とし現像
電極効果を向上させることも可能であり、磁界発生層の
外周に保護層等を設けたり、磁界発生部と導電部を機能
分前し多層構造とするなど種々の層構成が可能である。

また、矢印はそれぞれの部材の回転方向を示すが本発明
を限定するものではない。

さらに、現像方法も、正規現像、反転現像の別を問うこ
となく使用することができる。

さらに、本発明に使用するトナーとしては、磁性トナー
として公知の全てのトナーを使用することができ、レジ
ン系トナー、ワックス系トナーの何れでも良い。現像剤
の組成は、公知のように、樹脂に磁性粉や着色剤や外添
剤やその他の添加剤を加えたもので、粉砕法や重合法等
で作成される。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、広く電子写真等の現像装置に応用することができ、
特にプリンターや複写機やファクシミリやデイスプレー
に応用すれば有効である。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明の上記の構成によれば、磁界
発生層中に導電性付与材料を分散させたことにより磁界
発生層が導電性となるので、磁界発生層により直接トナ
ーを担持し圧接現像を行えば現像電極が最近接し、現像
電極効果によって高解像度かつ高温度の画像を得ること
ができる。

また、磁界発生層中に分散する導電性粉末として、カー
ボンブラックあるいは繊維状金属粉を分散する事により
、その添加量を低減でき、磁界発生層の可撓性を保持し
つつ現像に十分で安定した導電性が確保できるので、圧
接現像を行ってもトナーが固化することなく現像が行え
る。

さらに、導電性粉末としてカーボンブラックを選定すれ
ばトナーとの前型性が良くトナーフィルミングを起こし
にくい現像装置を提供できるという効果を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置を用いた画像形成装置の断面
概観図であり、第２図は本発明の実施例におけるトナー
担持体の断面図であり、第３図は本発明の他の実施例に
於ける現像ローラーに使用された磁界発生層に於ける金
属粒子含有率と体積固有抵抗率の関係を示す説明図であ
り、第４図は本発明の他の実施例に於ける現像ローラー
に使用された磁界発生層の電気的特性及び機械的特性を
示す説明図である。 １　・・・・・・・・・・・・・・・・　潜像担持体７
　・・・・・・・・・・・・・・・・　現像装置８　・
・・・・・・・・・・・・・・・　トナー９　・・・・
・・・・・・・・・・・・　現像ローラー１１　・・・
・・・・・・・・・・・・・　弾性層１２　・・・・・
・・・・・・・・・・・　磁界発生層２０　・・・・・
・・・・・・・・・・・　カーボンブラック２１　・・
・・・・・・・・・・・・・・　磁性粉２２　・・・・
・・・・・・・・・・・・　バインダ以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木　喜三部（化１名）全Ｍｆｆｉｉ
ｋパーセント［ｗｔ％］ １：体積抵抗率［Ω・ａｍ］ ２：破断時の伸び［％１ カーホンプラック含有量［ｗｔ％］

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性トナーをトナー担持体により搬送し、前記磁
   性トナーを潜像担持体に現像する現像装置であって、前
   記トナー担持体が弾性あるいは可撓性を有する部材及び
   磁界発生層を少なくとも有し、前記磁界発生層が導電性
   付与材料を分散してなることを特徴とする現像装置。
2. （２）前記磁界発生層が、カーボンブラックを１ｗｔ％
   以上及至４０ｗｔ％含有して形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の現像装置。