JPH0437779A - 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１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。

Ｃ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た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。

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、現像剤担持体に内設した
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、トナー供給能材としては、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６０−５３９７６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製置において、
特開昭６０−２２９０５７号公報ではスポンジローラ、
特開昭６２−２２９０６０号公報では弾性コーラ、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−数的に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．
１−０．３ｎ＋ｇ／ａｍ２であるが、転写紙上には０．
４−０．５１１１ｇ／ｃＩ１１２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／ｃｍ２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１本発明者らは、
先に「回転鮭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
、現像剤担持体の構成によっては所望のトナー付着量及
びトナー帯電量が得られない場合があり、またその作製
工程が複雑でコスト高とな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
、所望のトナー付着量及びトナー帯電量が得られると共
にその作製コストの低廉な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、導電体部が現像剤担
持体の回転軸方向に対してらせん状に形成されている現
像担持体が、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、導電体部と誘電体部とが微小面
積で混在してなり、かつ該導電体部は現像担持体の回転
軸方向に対してらせん状に形成されているものであるこ
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、現像剤担持体表面の導電体部がらせん状に形
成されているので、その結果、充分に帯電した多量の非
磁性トナーを現像剤担持体に均一に担持して現像領域に
搬送できるものり、またその画像形成コストも低廉なも
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３００ｒｐｍ）　Ｌ、現像剤担持体２
０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
０〜５００μｓ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、導電体部と
誘電体部とが微小面積で混在してなり、かつ導電体部は
現像剤担持体の回転軸方向に対し、らせん状に形成され
ていることを特徴とする。

導電体部に用いられる導電性材料としては、１０１２Ω
・ｃｍ以下、好ましくは１０１１Ω・ｃｍ以下のものが
挙げられる。具体例としては、ＡＱ、　５ＬＩＳ、　Ｆ
ｅ、　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ート−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、絶縁性であれば、使用
可能であるが、ｔｏ１２Ω・Ｃｆｆ１以上、特に１０１
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を作製するには、たとえば（ｉ）
現像剤担持体の芯金ロールとして前記した導電性金属材
料を用い、その表面を切削加工や鋳造などの加工法によ
りらせん状に形成し。

（第３図（ａ）参照） （ｉｉ）この表面に前記誘電体材料をスプレー、ディッ
ピング、押し出し加硫、プレス加硫などの方法にコーテ
ィングし、ついで所定の硬化若しくは乾燥温度／時間に
より成型しく塗布厚みはらせん状部分が完全に埋まり、
その表面が平滑となるようにする）（第３図（ｂ）参照
〕（■）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）〕という方法が採用すればよい。

なお、導電体部をラセン状に形成する手段としては、前
記のように芯金ロールとして導電性金属材料を用い、そ
の表面をらせん状に加工する方法の他、導電線のような
導電性金属材料等を芯金ロールにらせんコイル状に巻回
しておく方法や、スプリングのような、あらかじめ、ら
せんコイル状に成形されている導電性金属材料等に芯金
ロールを挿着する方法なども採用できる。

らせん状部材が接地されている場合、芯金ロールとして
は、導電性材料のみならず絶縁性材料も使用可能である
。

また、この芯金ロールにゴムなどの弾性体を用いたもの
は、ドラム状の感光体との接触現像装置に有効である。

また、本発明におけるらせん状導電体部の凸部のピッチ
幅は複写画像にらせん状の画像ムラが生じないように１
００〜５００声としておくことが望ましい。

〔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 ＡＱ製の金属ローラを切削加工により表面を凸部間隔が
２００−のらせん状に加工し、これに、誘電体としてフ
ッ素樹脂（ルミフロンＬＦ２００、旭硝子社製）をコー
ティングし、１００℃で３０分間乾燥した。

これを研削して本発明の現像剤担持体を得た。かかる現
像剤担持体を第１図に示す現像装置に装置すると、導電
体部と誘電体部との間に電位差が生じ、マイクロフィー
ルドが生じた。またトナーはこの電界の電気力線の密な
部分に集中して保持され、その付着量は所望のものとな
った。

また、らせん状の凸部間隔を適当に選ぶことにより所望
のトナー付着量及びトナー帯電量が得られた。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤担持体は、らせん状に形成された導電体
部を有する構成としたことから、簡単な方法でマイクロ
フィールドが形成できると共に所望のトナー付着量及び
トナー帯電量が得られる。

また、その製作コストも複雑な加工工程を要しないので
低廉なものとなる。

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、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
を現像剤担持体に均一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。 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
   、導電体部と誘電体部とが微小面積で混在してなり、か
   つ該導電体部は現像担持体の回転軸方向に対してらせん
   状に形成されているものであることを特徴とする現像剤
   担持体。