JPH0466976A - 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二成分系現
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。

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にれに対す
る対策も従来より各種提案されており、例えば特開昭６
１−４２６７２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、１０２〜１０６Ω・Ｃ
ｌ１１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、それは一般的に１０〜
２０　ｔｔ　Ｃ／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．
１−０．３ｍｇ／ｃｍ”であるが、転写紙上には０．４
−０．５ｍｇ／ｃｍ”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ｉＪｌ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／ｃ＋ｗ”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
、現像剤担持体はその構成によっては所望のトナー付着
量やトナー帯電量が得られず、またその作製工程として
、金属ローラに微細加工を施す必要があったり、更に多
くの加工工程を要するためにその作製コストが高くなる
という問題点がある。

従って１本発明の目的は、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簡便かつ低廉に作製し得る現
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、特定な異方性導電性
材料から実質的に構成されている現像剤担持体が、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１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、その厚み方向に
対しては導電性を有し、他方向には絶縁性示す異方導電
性材料により実質的に構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、現像剤担持体は異方性導電性材料から構成さ
れていることにより、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）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。

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実質的にその厚
み方向に対して導電性を示し、他方向には＃！Ｐ、Ｓ性
を示す異方性導電性材料から構成される。

本発明でいう、異方性導電性材料とは、実質的にマイク
ロフィールドを形成させる為に、その表面は少なくとも
帯電可能な誘電体と帯電４位を有しない導電部が混在す
るものであり、その導電性として１０１２Ω・ｃｍ以下
、好ましくは１０’Ω・ｃｌｌ以下の体積抵抗を保有す
る材料であることを意味する。

このような異方性導電性材料としてはシリコーン樹脂（
ゴム）等の樹脂材料に銅、銀等の導電性金属材料を分散
したもの、あるいはカーボン繊維やステンレス繊維等の
導電性繊維を埋め込んだり、静電植毛などの方法により
、導電性繊維を植毛した後その間隙に誘電体を埋め込ん
だもの等が挙げられる。これらの市販品としては、コメ
ソクス社。

沖電線社、信越ポリマー社、東し社、日本合成ゴム社な
どから上布されている。

また、本発明で用いるトナー担持体には種々の目的の為
に無機充填剤や架橋剤、熱安定剤、加工助剤など添加す
ることができる。無機充填剤としては、珪藻土、石英粉
末、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、
酸化マグネシウム、タルク、珪酸アルミニウム、酸化ア
ルミニウムなどの粉末、チタン酸カリウム、アスベスト
、ガラス、カーボンなどの繊維、テフロン、窒化ホウ素
などの粉末が用いられる。

本発明の現像剤担持体の作製するには１例えば。

金属ローラの表面に前記のような異方性導電性材料を、
射出成型、押し出し成型、プレス成型、スプレーコーテ
ィング、ディッピング等の通常の成型方法により、層成
型し、必要に応じ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２０〜６０ｚになるように削るという方法が
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 〔現像ローラの作製〕 ＳＵＳ製ローラに、導電性接着剤としてＫＥ４５７６（
信越化学社製）を塗布した後、導電性ウィスカ（ウイス
タットＮＢＫ３６２大塚化学社製）を静電植毛した後、
導電性接着剤を硬化させる。

次に誘電体として、シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１：　
トーレ・ダウコーニングシリコーン社）のスプレーコー
ティング及び硬化後、導電性ウィスカが十分表面に露出
するよう研摩を行ない、膜厚３０声の現像ローラを得た
。この現像ローラの軸方向及び厚み方向の電気抵抗を測
定したところ、厚み方向：５．２ＸＩＯｓΩ・０層、軸
方向：４　Ｘ　１０”Ω／口、と厚み方向にのみ導電性
を示す異方導電性を示した。

Σ１九り 現像ローラを第１図に示される現像装置に装着し、トナ
ーの帯電量及びトナーの付着量を測定した。

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。

比較例 実施例と同様の誘電体材料を用い膜厚３０ＩＡの均一誘
電体層を有する現像ローラを得た。電気抵抗は、厚み方
向：１．３　Ｘ　１０１ＧΩ”ｃｍ、軸方向６Ｘ１０１
４Ω／口であった。この現像ローラを実施例と同様に評
価した。

実施例及び比較例の評価結果を第１表に示す。

第１表 〔発明の効果〕 本発明の現像剤担持体は、厚み方向には導電性を有し、
他方向には絶縁性を示す異方性導電性材料により構成さ
れているから、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１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、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。 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。 特許呂願人　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
   、その厚み方向に対しては導電性を有し、他方向には絶
   縁性示す異方導電性材料により実質的に構成されている
   ものであることを特徴とする現像剤担持体。