JPH0425873A - 現像剤担持体 - 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、回転睨動される現像剤担持体に、必要に応じ
て補助剤を外添した非磁性一成分系現像剤を供給し、該
現像剤担持体の表面に前記現像剤を担持して搬送し、潜
像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向した現像領域
にて、該潜像担持体に形成された静電潜像を現像剤担持
体に担持された前記現像剤によって可視像化する画像形
成方法に用いる現像剤担持体に関するものである。

〔従来の技術〕

潜像担持体に静電潜像を形成し、これを現像剤によって
可視像化して記録画像を得る電子複写機、プリンタ或い
はファクシミリ等の画像形成装置では、粉体状の現像剤
を用いる乾式の現像装置が広く採用されている。

かかる粉体状の現像剤としては、トナーとキャリアを有
する二成分系現像剤と、キャリアを含まない一成分系現
像剤とが公知であり、前者の二成分系現像剤を用いた二
成分現像方式は、比較的安定した良好な記録画像が得ら
れる反面、キャリアの劣化やトナーとキャリアの混合比
の変動が発生しやすく、装置の維持管理が煩雑で、装置
全体の構造が大型化しやすくなる欠点を有している。

このような観点から、上述の欠点を有しない−成分系現
像剤を用いた一成分現像方式が注目されている。−成分
系現像剤は、トナーのみから成るものと、これに必要に
応じて補助剤を外添しトナーと補助剤を混合したものと
がある。またトナーとしては、その各トナー粒子自体に
磁性粉を練り込んだ磁性トナーと、磁性体を含まない非
磁性トナーとがある。

ここで、磁性体は一般に不透明であるため、フルカラー
やマルチカラーを含めたカラー画像を磁性トナーによっ
て形成すると、現像された可視像が不鮮明となり、鮮や
かなカラー画像を得ることはできない。従って、特にカ
ラー現像に対しては、非磁性トナーを用いた一成分現像
方式を採用することが望ましい６ ところで、−成分現像方式を採用した現像装置において
は、−成分系現像剤を現像剤担持体に担持させて搬送し
、この現像剤担持体と潜像担持体とが互いに対向した現
像領域において、潜像担持体に形成された静電潜像を現
像剤によって可視像化しているが、所定濃度の高品質な
可視像を形成するには、充分に帯電した多量のトナーを
現像領域に搬送し、かかるトナーによって潜像を可視像
化する必要がある。

磁性トナーを用いた場合には、現像剤担持体に内股した
磁石の磁力を利用して、該担持体にこの一成分系現像剤
を担持てきるので、上述の要求を比較的容易に満たすこ
とが可能である。

ところが、非磁性の一成分系現像剤を用いたときは、こ
れを磁力によって現像剤担持体に担持させることはでき
ないため、上述の要求を満たすことは難しい。これに対
する対策も従来より各種提案されており、例えば特開昭
６１−４２６７２号公報には、現像剤担持体（現像ロー
ラ）の表面に誘電体（絶縁体）の層を積層形成し、これ
に対して、例えばスポンジローラから成る現像剤供給部
材を圧接させ、両者を互いに異極性に摩擦帯電させると
共に、この誘電体と逆極性に帯電させた非磁性トナーを
誘電体に静電的に付着させ、かかる−成分系現像剤を現
像領域に搬送する方法が提案されている。しかし、この
方法によっても、誘電体表面の近傍に形成される電界の
強さを充分に高めることができないため、現像ローラの
表面に多量のトナーを担持させることは難しく、現像領
域へ搬送できる現像剤量が不足し、高濃度の可視像を形
成することは困難である。

また、現像ローラと現像剤供給部材の間に、非磁性トナ
ーが現像ローラ側へ静電的に移行する向きの電界を印加
する構成も公知であるが、このような構成を付加しても
、現像ローラへ充分な量のトナーを付着させることは難
しい。

なお、トナー供給部材としては、１０２〜１０’Ω・ｃ
ｍの導電性発泡体（特開昭６０−２２９０５７号公報）
、スキン層付弾性体（特開昭６０−２２９０６０号公報
）及びファーブラシ（特開昭６１−４２６７２号公報）
等を使用することが提案されており、また現像ローラと
しては、表面に凹凸を有する金属体（特開昭６０−５３
９７６号公報）、絶縁被覆ローラ一体（特開昭５５−４
６７６８号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭５８−１
３２７８号公報）及び絶縁体と導電面を持つ電極ローラ
（特開昭５３−３６２４５号公報）等が開示されている
。

また、非磁性−成分現像剤を用いる現像装置において、
特開昭６０−２２９０５７号公報ではスポンジローラ、
特開昭６２−２２９０６０号公報では弾性ローラ、特開
昭６１−５２６６３号公報ではファーブラシ等を用いて
、トナーと補給部材との摩擦帯電でトナーに電荷を付与
し、更に現像ローラとの接触においての摩擦により、現
像ローラヘトナーを静電的に付着させ、更にプレート等
の層厚規制部材を用いて、トナー層を制御して感光体の
潜像を現像する。現像ローラの材料としては、絶縁性の
もの、中抵抗のもの、積層のものなど各種のものが用い
られている。

これらの引例で示されている方式によると、現像ローラ
へのトナー付着は、トナー補給部材と現像ローラとの摩
擦帯電によって行なわれるが、トナーの付着した部材で
摩擦するため、充分な帯電が得にくく、結果的にトナー
付着が不足してしまう。非磁性−成分現像方式での最適
付着量と帯電量について説明すると、次のようになる。

白黒用では、帯電量が重視され、それは一般的に１０〜
２０μＣ／ｇである。この値より小さいと、地汚れ、シ
ャープ性などの画質面で劣るものとなる。

また、付着量に関しては、現像ローラ上の付着量は０　
、１−０　、３＋ａｇ／ｃｍ”　テあるが、転写紙上に
は０．４−０．５ｍｇ／ｃｍｚが必要であり、現像ロー
ラのスピードを感光体のスピードの３〜４倍にすること
によって、トナーの付着量をカバーしている。ただ、３
〜４倍の現像ローラの回転には、“トナー後端より”と
いう現象、すなわちベタ部を現像した場合、画像の後端
部の濃度が高くなるという現象を、発生するという問題
がある。この現象を防ぐには、現像ローラのスピードを
感光体のスピードに近ずけることである。つまり、現像
ローラ上の付着量を多くして、回転数を小さくしなけれ
ばならない。

一方、カラートナーでは、その色特性は黒トナーに比べ
て着色度が小さく、また“トナー後端より”を改良しよ
うとすると、黒トナーに比べ更に多い０．８〜１．２ｍ
ｇ／ｃｍ”という現像ローラ上の付着量が必要になる。

また、帯電量に関しては、安定した画像を得るためには
、５〜２０μＣ／ｇ　（好ましくは１０〜１５μＣ／ｇ
）の値が望まれる。

これらの問題点を解消する方法として、本発明者らは、
先に「回転駆動される現像剤担持体に、必要に応じて補
助剤を外添した非磁性トナーより成る一成分系現像剤を
供給し、該担持体の表面に前記現像剤を担持して搬送し
、潜像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向した現像
領域にて、該潜像担持体に形成された静電潜像を現像剤
担持体に担持された前記現像剤によって可視像化する現
像方法において、前記現像剤担持体の表面に選択的に電
荷を保持させることにより該担持体表面の近傍に多数の
微小閉電界を形成し、この閉電界により帯電トナーを吸
引し、現像剤を現像剤担持体表面に付着させて担持し、
該担持現像剤によって静電潜像を可視像化する画像形成
方法」を提案した。

かかる方法は、現像剤担持体の表面の近傍に多数の微小
閉電界（マイクロフィールド）が形成されるので、その
電界強度を従来よりも著しく増大させることができ、充
分に帯電した多量の非磁性トナーを現像剤担持体に担持
して現像領域に搬送できるといった多くの利点を有する
ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ただ、前記のような現像剤担持体表面の近傍に多数のマ
イクロフィールドが形成される画像形成方法においても
、現像剤担持体には多くの部材、例えばトナー供給部材
、トナー層厚規制部材、（接触現像時には）感光体等が
当接されており、現像装置の駆動の際に、現像剤担持体
は上記各部材と摺擦する。そのため、現像剤担持体の表
面の摩擦係数が大きいと、駆動トルクが大きくなり、現
像剤担持体にかかる負担も大きくなる。従って、現像剤
担持体の耐摩耗性等の耐久性も低下するという問題点を
発生する。

従って、本発明の目的は、前記の画像形成方法において
、催告接部材との摺擦力が緩和でき、耐摩耗性等の耐久
性の向上された現像剤担持体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意検討した結果、現像剤担持体の表面
の摩擦係数が０．３以下である現像担持体が、上記目的
に適合することを知見し１本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、現像剤担持体の表面上に、
選択的に電荷を保持させることにより。

現像剤担持体表面近傍に多数の微小閉電界を形成し、こ
の現像剤担持体上に、必要に応じて補助剤を外添したト
ナーよりなる非磁性一成分系現像剤を供給し、前記微小
閉電界により前記現像剤を現像剤担持体表面に担持させ
、該担持現像剤によって静電潜像を可視像化する画像形
成方法に用いる現像剤担持体であって、その表面に導電
体部と誘電体部とが微小面積で混在してなり、しかもそ
の表面の摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする
現像剤担持体が提供される。

本発明の現像剤担持体を用いる画像形成方法は、現像剤
担持体表面の近傍に多数の微小閉電界が形成されるので
、その電界強度を従来よりも著しく増大させることがで
きる上に、現像剤担持体表面の摩擦係数が０．３以下で
あることにより、匪動トルクが軽減でき、その結果長期
間安定して、充分に帯電した多量の非磁性トナーを現像
剤担持体に担持して現像領域に搬送できるものとなる。

以下、かかる画像形成方法について説明する。

第１図にこの画像形成方法の実施に有用な代表的な現像
装置の現像剤担持体部を中心とした概要を示す。第１図
において、トナータンク７０に内蔵されているトナー６
０は、撹拌羽根（トナー供給補助部材）５０によりトナ
ー供給部材（スポンジローラ又はファーブラシなど）４
０に強制的に寄せられ、トナー６０はトナー供給部材４
０に供給される。一方。

現像を終了した本発明の現像剤担持体（現像ローラ）２
０は、矢印の方向に回転（例えば４００ｒｐｍ）　シ、
トナー供給部材４０との接触部に至る。トナー供給部材
４０は現像剤担持体２０と逆方向に回転（例えば３００
ｒｐｍ）　Ｌ、現像剤担持体２０とトナー６０に帯電を
与え、現像剤担持体２０上にトナー６０を付着させる。

更に現像剤担持体２０は回転し、現像剤担持体２０上の
付着トナーは、トナー層厚規制部材（弾性ブレード）３
０により、厚みを制御されながら帯電も安定化され、現
像領域８０に達する。現像領域８０において、接触又は
非接触現像により、潜像が現像される。ここで必要に応
じて、現像剤担持体２０、トナー供給部材４０に直流、
交流、直流重畳交流、パルスなどのバイアスなどを印加
して、最適な画像を制御することができる。

次に、このタイプ（電極タイプ）の現像剤担持体２０へ
のトナー付着のメカニズムについて説明する。

現像剤担持体２０の例としては、たとえば第２図に示さ
れるように、その表面に誘電体部と導電体部とが微小面
積で混在するように構成されている。

面積の大きさは、形状が円形であるとした場合、径が１
０〜５００ＩＪｎの大きさの微小面積がランダムに又は
ある規則にしたがって分散している。面積比としては、
導電部の面積が２０〜６０％の範囲が好ましい。

トナー付着は次のようになる。まず、現像を終了した現
像剤担持体２０は、矢印の方向に回転してトナー供給部
材４０と接触する。ここで現像しなかった非画像部の残
トナーは、トナー供給部材４０により機械的、電気的に
かきとられ、誘電体部は摩擦によって帯電する。このと
き前の現像による現像剤担持体２０とトナーの電荷は、
摩擦により一定化され、初期化される。次に、供給部材
４０によって運ばれたトナーは、摩擦により帯電し、現
像剤担持体２０の誘電体部に静電的に付着する。このと
きの極性は、感光体電荷に対してトナーは逆極性にまた
現像剤担持体２０の誘電体部は同極性となる。

このときの現像剤担持体２０上の電界は、第２図に示さ
れるようにマイクロフィールド（閉電界）となり、電界
傾度の大きい電界となって、トナーを多層に付着させる
ことが可能となる。また、付着したトナーは閉電界とな
っているので、現像剤担持体２０側に強く引かれ離れに
くい状態となる。

このトナー層は、更にトナー層厚規制部材３０によりト
ナー層厚が制御され、現像領域８０に達する。

現像領域８０での現像剤担持体２０と静電潜像担持体（
感光体）１０間の電界は、電極効果が大きくなり、現像
剤担持体２０上のトナーは静電潜像担持体１０に付着し
易い電界となり、現像が行なわれる。

次に、本発明の現像剤担持体について説明する。

現像剤担持体を構成する誘電体として用いる材料として
は、アルキッド樹脂、塩素化ポリエーテル、塩素化ポリ
エチレン、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂
、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、メタ
クリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレ
タン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、シリコー
ン樹脂等の樹脂や、ブタジェンゴム、スチレンブタジェ
ンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、
塩素化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリ
ルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等
のゴムなどが挙げられるが、耐熱性、耐湿性の観点から
みてシリコーン樹脂、フッ素系樹脂の使用が好ましい。

一方、導電体材料としては、従来公知のＡＱ−ＳＵＳ、
　Ｆｅ、　Ｎｉなどの金属類やセラミックス類などの他
に、前記の誘電体材料として例示された樹脂やゴムに、
カーボンや金属微粒子などの導電性粒子を添加し、導電
化したものなどを用いることができる。

本発明においては、これらのなかから摩擦係数が０．３
以下となるように、適宜材料を選択する。

また、固体潤滑剤等の充填剤によって摩擦係数を調節す
ることも可能である。

本発明の現像剤担持体を作製するには、例えば、（ｊ）
まず、表面にアヤメローレット加工等により溝加工を施
した金属ローラを作製しくこの場合、■溝は０．１〜０
．５＋＋＋ｍピッチとし、ローラ長手方向に対して、約
４５°の角度に加工する）〔参照；第３図（ａ））。

（ｉｉ）次にＶ溝加工した金属表面に、誘電体材料を、
スプレー、ディッピングなどの方法によりコーティング
し、所定の条件により硬化、乾燥しく塗布厚みはＶ溝が
完全に埋まる状態にする）〔参照；第３図（ｂ）〕、（
■）続いてローラの表面を切削又は研磨加工により導電
面と誘電面が微小面積で混在するように削り、導電部面
積が２０〜６０％になるように削る〔参照；第３図（Ｃ
）〕という方法が採用される。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
、部は重量部を表わす。

実施例１ コロネート　Ｅ）Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　２
０部トルエン　　　　　　　　　　　　　　　　］、０
００部キシレン　　　　　　　　　　　　　　　　］、
００部上記処方０材料を用い、次の要領により現像剤担
持体（現像ローラ）を作製した。

（ｉ）金属ローラ表面にアヤメローレット加工により、
■溝を設けた。■溝は０．２ｍｍピンチとし、ローラ長
手方向に対して約４５度に加工した。

（ｉｉ　）Ｖ溝加工したローラ表面に、上記誘電体材料
をコーティングし、１００℃７１時間の条件で硬化、乾
燥した。塗布厚みは溝が完全に埋まる状態とした。

（ｉｉｉ）ローラの表面を研磨し、導電面と誘電面が微
小面積で混在するようにして、導電部面積を５０％とし
た。

得られた現像ローラの表面の摩擦係数を、第４図に示す
装置にて測定したところ、０．２０であった。

なお、上記測定に当たっては、モーターにより現像ロー
ラを線速１００ｍｍ／分で等速回転させた。

実施例２ 実施例１において、誘電体材料として下記処方のものを
使用した以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作
製した。

溶剤Ａ　　　　　　　　　　５０部 なお、溶剤Ａは下記の配合からなるものである。

夷五人 トルエン　　　　　　　　　　　　　　３９，０部酢酸
エチル　　　　　　　　　　　　１７．５部酢酸ブチル
　　　　　　　　　　　　１７．５部エチルセロソルブ
アセテート　　　　１７．５部メチルイソブチルケトン
　　　　　　　３．９部キシレン　　　　　　　　　　
　　　　２．６部シクロヘキサン　　　　　　　　　　
　２．０部得られた現像ローラの表面の摩擦係数を、実
施例１と同様の方法で測定したところ、０．２１であっ
た。

比較例 実施例２において、誘電体材料中の固体潤滑剤を使用し
なかった以外は、実施例２と同様にして現像ローラを作
製した。得られた現像ローラの表面の摩擦係数を、実施
例１と同様の方法で測定したところ、０．３５であった
。

〔評　価〕

トナー付　量・帯電量 各現像ローラを第１図に示される現像装置に装着し、現
像ローラ１０回転後の該ローラ上のトナー付看量とトナ
ー帯電量を測定した。それらの結果を第１表に示す。

なお、上記現像装置において、トナー薄層化ブレードは
ウレタンゴム製のものを、トナー供給口−ラは導電性ウ
レタンスポンジ製のものを、トナーは正帯電トナーを、
装填した。

像ローラの摩耗性 前記と同様の現像装置及びトナーを用いて、２００時間
空回し後の各現像ローラの摩耗量を、現像ローラの直径
を測ることによって測定した。なお、ローラの直径はレ
ーザーマイクロゲージ（ＤＴ−４００２Ａ；看過エレク
トロニクス社製）により測定した。

その結果を第１表に示す。

第１表 第１表の結果から、本発明の現像ローラを用いることに
より、充分なトナー付着量及びトナー帯電量が得られる
と共に、現像ローラの摩耗性が減少し、すなわち耐久性
が向上したことが分かる。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤担持体は、その表面に導電体部と誘電体
部とが微小面積で混在し、しかもその表面の摩擦係数が
０．３以下という構成にしたことから、現像剤担持体の
表面上に、選択的に電荷を保持させることにより、現像
剤担持体表面近傍に多数の微小閉電界を形成し、この現
像剤担持体上に。

必要に応じて補助剤を外添したトナーよりなる非磁性一
成分系現像剤を供給し、前記微小閉電界により前記現像
剤を現像剤担持体表面に担持させ、該担持現像剤によっ
て静電潜像を可視像化する画像形成方法に、本発明の現
像剤担持体を用いると、充分に帯電した多量の非磁性一
成分系現像剤を現像剤担持体に担持して現像領域に搬送
することができ、しかも他の当接部材との摺擦力が緩和
でき、耐摩耗性すなわち耐久性が向上する。その結果、
長期にわたって高濃度の高品質画像を安定して得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に有用な現像剤担持体上にマイク
ロフィールドの電界を形成させた現像装置の一例を示す
現像剤担持体部を中心とした模式断面図である。また、
第２図は第１図で示される装置において、現像剤担持体
上にマイクロフィールドによる閉電界が生成している状
態を説明するための模式断面図である。 更に、第３図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の現像剤担持体
の作製過程における表面状態を示す模式断面図である。 また、第４図は、実施例及び比較例において、現像剤担
持体の表面の摩擦係数測定に用いた装置の説明図である
。 】０・・静電潜像担持体、２０・・・現像剤担持体、３
０・・トナー層厚規制部材、４０・・・トナー供給部材
、５（）・・撹拌羽根、６０・・・トナー、７０・・ト
ナータンク、８０・・・現像領域。 第 図 工 痴 第２ 図 一一道側轡 どＵ 第３図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤担持体の表面上に、選択的に電荷を保持さ
   せることにより、現像剤担持体表面近傍に多数の微小閉
   電界を形成し、この現像剤担持体上に、必要に応じて補
   助剤を外添したトナーよりなる非磁性一成分系現像剤を
   供給し、前記微小閉電界により前記現像剤を現像剤担持
   体表面に担持させ、該担持現像剤によって静電潜像を可
   視像化する画像形成方法に用いる現像剤担持体であって
   、その表面に導電体部と誘電体部とが微小面積で混在し
   てなり、しかもその表面の摩擦係数が０．３以下である
   ことを特徴とする現像剤担持体。