JPH0431883A - 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一成分系現像剤を供給し、該
現像剤担持体の表面に前記用＊１ｆｔＪ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一成分系現
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。

ところで、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。

また、−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６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、１０２〜１０６Ω・ｃ
ｌｌ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６０−５
３９７６号公報）、絶縁被覆ローラ一体（特開昭５５−
４６７６８号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭５８−
１３２７８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、更にブレード等
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−船釣に１０〜
２０μＣ／ｇである。この値より小さいと、地汚れ２シ
ヤ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Ｏ，
ｌ−０，３＋ｗｇ／ｃｍ２であるが、転写紙上には０．
４−０．５ｙａｇ／ｃｍ２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１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　、２
ｍｇ／ｃ＋ｓ”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５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
微小間電界を形成し、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。

かかる発明は、現像剤担持体の表面の近傍に多数の微小
間電界（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１−カー供給部
材、トナー層厚規制部材、（接触現像時には）感光体等
が当接されている。そのため、現像剤担持体の表面粗さ
が大きいと、現像剤担持体の摩擦帯電性が不安定となり
、均一に安定してトナーを担持することが困難となる上
。

現像剤担持体上のトナーが撹拌不足になり、現像剤担持
体表面にトナーが固着する、いわゆるフィルミング現像
が発生したり、更にはトナーの帯電量が不足したりなど
するという問題点がある。

従って、本発明の目的は、前記の画像形成方法において
、フィルミング発生やトナー帯電量不足という難点を解
消する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、誘電体部に特定な表
面粗さを有する現像剤担持体が、上記目的に適合するこ
とを知見し、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間電界を形成し、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、前記微小間電界により前
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。

かつ誘電体部の表面粗さが８２基準で０．１−１０７ｍ
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間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、現像剤担持体の誘電体部は特定な表面粗さを
有することから、現像剤担持体表面の摩擦帯電性が増大
し、その結果トナーフィルミングが発生せず、充分に帯
電した多量の非磁性トナーを均一に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）２０は、矢印の方向に回転（例え
ば４００ｒｐｍ）　Ｌ／　。

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３０Ｏ
ｒρ厘）シ、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
像域８０に達する。現像域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、その表面に誘導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
０〜５００−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、絶縁
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６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、現像域８０のト
ナーは感光体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。

本発明の現像剤担持体は、前記したように、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、かつ誘電体部の表面粗さがＲＺ基準で０．１〜１
０趨であることを特徴とする。

ここでいう、ＲＺとはＪＩＳ　Ｂ　０６０１で規定され
ている十点平均粗さを意味し、断面曲線から基準長さだ
け抜き取った部分において、平均線に平行かつ断面曲線
を横切らない直線から縦倍率の方向に測定した最高から
５番目までの山頂の標高の平均値と最深から５番目まで
の谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートル（
卯）で表わしたものをいう。

本発明者らの研究によれば、現像剤担持体の誘電体部の
表面粗さをＲＺ基準で０．１〜１０声に設定した場合に
は、誘電体部の摩擦帯電性が増大し、均一かつ安定にト
ナーを担持てき、しかもトナーフィルミングが抑制され
、充分に帯電した多量の非磁性トナーを担持できる現像
剤担持体が得られることが知見された。

誘電体部の表面粗さが、Ｒ，基準で０．１−未満である
と、摩擦帯電の効率が低下してしまい、誘電体部ばかり
でなく、トナー層を規制する時、担持体表面の凹凸によ
る引っかかりが極端に少ないので、規制部材を通過する
トナー量が少なく、所定のトナー付着量を得るのは困難
となる。

また、誘電体部の表面粗さが、ＲＺ基準で１０μｍを越
えると、現像担持体上のトナー層の厚みに不均一ができ
たり、間隙中にトナー粒子が埋設するなどして、低帯電
或いは逆帯電トナーが生じ、結果的に帯電が不均一にな
ったり、平均トナー帯電量も低下してしまう。

なお、本発明の現像剤担持体は、その表面が誘電体部と
導電体部とが混在するように構成されているが、導電体
部の表面粗さはＲＺを基準にして２０１以下、好ましく
は１０．以下であり、最も好ましくは誘電体部のＲｚよ
りも小さくすることが望ましい。これは、トナーとの摩
擦帯電が誘電体とより選択的に行なわれる様になり、結
果的にマイクロフィールドが増大しトナーを多層に付着
することが有利となるからである。

導電体部に用いる導電性材料としては、　１０”Ω・Ｃ
１１以下、好ましくは１０＠Ω・０ｍ以下のものが挙げ
られる。具体例としてば、ＡＱ、　ＳＵＳ、　Ｆｅ、　
Ｎｉなどの金属類、セラミックス類などの他に、有機ポ
リマー類に導電性フィラーを添加したものが挙げられる
。この場合、有機ポリマー類としては次のものが挙げら
れる。

ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニルア
ルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルホルマールなどのビニル系樹脂；ポリスチレン、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリ
ル−ブタジェン−スチレン共重合体などのポリスチレン
系樹脂；ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
などのポリエチレン系樹脂；ポリメチルメタクリレート
、ポリメチルメタクリレ−１〜スチレン共重合体などの
アクリル系樹脂；ポリアセタール、ポリアミド、セルロ
ース、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリエステ
ル、フッ素樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、尿素
樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂材料；天然ゴム、イン
プレンゴム、ブタジェンゴム、スチレン−ブタジェンゴ
ム、ブチルゴム、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ゴム、エピクロルヒドリ
ンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、
多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料
など。

また、導電性フィラーとしては、Ｎｉ、　Ｃｕなどの金
属粉；ファーネスブラック、ランプブラック、サーマル
ブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックな
どのカーボンブラック；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化モリ
ブデン、酸化アンチモン、チタン酸カリなどの導電性酸
化物；酸化チタン、雲母上などにめっきを施した無電界
めっき物；グラファイト、金属繊維、炭素繊維などが挙
げられる。

なお、ポリエチレンオキサイドやポリシロキサンなどの
ポリマーマトリックスに金属イオンを配位させた有機イ
オン伝導体なども用いることができる。

一方、誘電体部に用いる材料は、絶縁性ひあれば、使用
可能であるが、１０１２Ω・ｃｍ以上、特に１０１４Ω
・Ｃ１１以上のものが好ましい。その具体例としては、
導電性材料中で挙げた有機ポリマー類が挙げられる。

本発明の現像剤担持体の作製するには１例えば、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０．１〜０．５ｍｍ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）〕、次に溝加工した金
属表面に、例えばフッ素樹脂（ルミフロンＬＦ２００；
旭ガラス社製）をコーティングし、１００℃で約３０分
間硬化乾燥させ（塗布厚みは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が微小面積で混在し、かつ
誘電体部が所定の表面粗さとなるように削る（この場合
、導電部面積が２０〜６０％になるようにする）〔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 星１１礼粁 ＡＱ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００部
１里皿且艶 エポキシ変性シリコーン樹脂５ＲＺ１１５１００部（ト
ーμ・ダウコーニングシリコーン社）硬化剤５ＲＺ１１
５Ｋ　　　　　　　　　　　２０部（トーμ・ダウコー
ニングシリコーン社）セルソルブアセテート　　　　　
　　　２００部キシレン　　　　　　　　　　　　　　
２００部上記処方の材料を用い、次の要領により現像剤
担持体（現像ローラ）を作製した。

（ｉ）ｉｌｌ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０．２鳳亀ピツチとし、ローラ
長手方向に対して約４５度に加工した。

（ｉｔ）Ｖ溝加工したローラ表面に上記誘電部材群を。

スプレーコーティングにより塗布し、１５０℃７１時間
の条件で硬化させた。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。

比較例 誘電体部材料として、下記の材料を用いた以外は実施例
と同様にして現像剤担持体（現像ローラ）を作製した。

キシレン　　　　　　　　　　　　　　３００部次の方
法により、実施例及び比較例で得た現像剤担持体表面粗
さ及びトナーフィルミング試験を行なった。

去　　ａｏ　　　’ 測定装置二ホンメルチスターＴ１００Ｏ型（Ｈｏｔｓｒ
ｍｅＱ　Ｗｅｒｋｅ社） 測定長：　１　、２５ｍｍ 上記装置により現像ローラ表面の表面粗さプロフィール
を測定し、ＪＩＳ　ＢＯ６０１に基づいて、導電体部及
び誘電体部のＲｚを各々算出した。

トナーフィルミング 現像ローラを第１図に示される現像装置に装着し、１０
０時間現像ローラの駆動試験を行なった後、ローラ表面
のトナーをエアーにより吹き飛ばし、ローラ表面をテー
プ転写し、トナーのフィルミング状態を目視観察した。

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、トナー供給ローラは導電性ウ
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。

毘−負 表面粗さの測定結果を第１表に示す。

第１表の結果から１本発明の現像担持体は、比較例のも
のと比べその誘電体部の表面粗さが低減していることが
分る。

また、フィルミング試験の結果、実施例では、現像担持
体表面にトナーの融着は［察されなかったが、比較例で
は、担持体表面にほぼ均一にトナーが融着しているのが
認められた。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤担持体は、誘電体部の表面粗さをＲＺを
基準にして０．１〜１０．のものとしたことがら、トナ
ーの帯電量や付着量を充分にコントロールすることが可
能となる。

従って、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
間電界を形成し、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、前記微小間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５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、その結果、トナーフィルミングが発生せず、高濃度
の高品質画像を得ることができる。

【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型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。 １０・・・静電潜像担持体、２０・・・現像剤担持体、
３０・・・トナー層厚規制部材、　４０・・・トナー供
給部材、５０・・・撹拌羽根、６０・・・トナー、７０
・・・トナータンク。 ８０・・・現像域。 特許出願人　株式会社　リ　　コ

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、かつ誘電体部の表面粗さがＲ＿Ｚ基
   準で０．１〜１０μｍであることを特徴とする現像剤担
   持体。