JPH0488382A - 静電潜像現像方法 - 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−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静電潜
像現像方法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
有する一成分系現像剤と、キャリアを含まない一成分系
現像剤とが公知であり、前者の一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、トナーのみがら成るものと、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５磁性体を含まない
非磁性トナーとがある。

ここで−１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
っで形成すると、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
を担持できるので、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、１０２〜１０６Ω・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）、＃＠縁被被覆ローラ一体特開昭５５−
４６７６１１号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭ｓｇ
−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、＃＠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、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が、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／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、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、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〕 本発明の目的は、前記の現像剤担持体表面の近傍に多数
のマイクロフィールドを形成し、このマイクロフィール
ドによってトナーを前記担持体上に保持した後、現像領
域において静電潜像を現像する方法において、現像領域
において現像剤担持体表面と静電潜像担持体表面との間
に一定間隔を維持管理するという設計上面倒な手段を要
することなく、現像領域において、現像剤担持体表面と
静電潜像担持体表面とを接触させ、しかも現像剤担持体
表面上にトナーの多層薄層が形成され、また該担持体表
面にトナーがフィルミングすることもなく、安定して高
品質画像が得られる現像方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段〕

本発明は、回転駆動し弾性表面層を有する現像剤担持体
の該表面上に、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、必要に応じ補助剤を外添したトナ
ーよりなる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、該現像
剤担持体と静電潜像を担持する潜像担持体とを接触せし
めることにより、前記静電潜像を顕像化する静電潜像現
像方法であって、前記現像剤担持体が、導電性基体上に
導電弾性層を設け、更に該弾性層上に軟質ポリマーに絶
縁性粒子を分散した表面層を積層したものであることを
特徴とする静電潜像現像方法を提供するものである。

本発明の現像方法により、金属製ドラム上に光導電性を
設けた感光体の如き剛体の潜像担持体と現像剤担持体と
の間の精密なギャップ維持管理等の必要性がなく、設計
許容度を広くすることができ、その上現像剤担持体表面
上にトナーの多層薄層が形成され、しかも該担持体表面
にトナーがフィルミングすることもなく、安定して高品
質の画像が得られる。

以下、かかる静電潜像現像方法について説明する。

第１図にこの現像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６０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）４０に
強制的に寄せられ、トナー６０はトナー供給部材４０に
供給される。一方、現像を終了した現像剤担持体（現像
ローラ：例えば２０φ）２０は、矢印の、方向に回転（
例えば１０１００ｒｐ　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６７ｒｐｍ）　Ｌ／、現像剤担
持体２０とトナー６０に帯電髪与え、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、現像剤担
持体２０と潜像担持体１０とをその表面において同方向
となるよう回転接触させて（潜像担持体の回転速度：例
えば１２Ｏｒｐｍ）、潜像担持体１０上の潜像が現像さ
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９０などを印加して、最適な画像を制御する
ことができる。また、現像領域における現像剤担持体表
面の表面弾性層の変形量を該弾性層の厚さの３７１０以
下で行なうよう設定することが、現像剤担持体全体の変
形を起し難く、また接触による振動発生を抑えるために
好ましい。

次に、本発明で用いる現像剤担持体について説明する。

本発明で用いる現像剤担持体は、前記したように、弾性
を有するものであり、しかも導電性基体上に、導電弾性
層と軟質ポリマーに絶縁性粒子を分散した表面層とを、
その順に積層した構成となっている。第２図にこの現像
剤担持体の代表的構成例（断面図）を示す。

導電弾性層を構成する導電性材料としては、１０１２Ω
・０ｍ以下、好ましくは１０９Ω・Ｃｌ１１以下のもの
が使用される。具体的にいうと、ゴム材料（エラストマ
ー）中に導電性付与剤を添加したものが挙げられる。ゴ
ム材料の具体例としては以下のものが挙げられる。

スチレン−ブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェンゴム
（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニトリル−ブタジ
ェンゴム（ＮＢＲ）、ニトリル−イソプレンゴム（ＮＩ
Ｒ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム；
ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（Ｅ
ＰＭ、ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（Ｃ
５Ｍ）などのオレフィン系ゴム；エピクロルヒドリンゴ
ム（ＣＨＲｌＣ）ＩＣ）などのエーテル系ゴム：その他
シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタン
ゴム、更にはスチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニ
ル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フ
ッ素系、塩素化ポリエチレン系などの熱可塑性エラスト
マーなどのエラストマー材料。

また、導電性付与剤としては、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、炭素繊維などの無機
系充填剤や界面活性剤などが挙げられる。

更に、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。

また、上記導電弾性層上に設置される表面層は。

軟質導電ポリマー層中に絶縁性粒子が分散され且つ該粒
子の一部は表面に露出している構成となっている。なお
、この場合、軟質導電ポリマーとは、伸び率が５０％以
上の導電ポリマーを意味する。軟質導電ポリマーとして
は、１０１２Ω・０ｍ以下、好ましくは１０１′Ω・０
ｍ以下のものが使用される。具体的にいうと、伸び率が
５０％以上の樹脂材料（プラストマー）に導電性付与剤
を添加したものが挙げられる６樹脂材料としては、伸び
率が５０％以上のものであれば使用できるが、特にシリ
コーン樹脂が好ましい。伸び率が５０％未満のポリマー
からなる表面層を設けた場合には、圧縮変形によりワレ
が生じる。

一方、絶縁性粒子材料としては、１０１３Ω・Ｃｌ１１
以上、好ましくは１０１４Ω・ｃｍ以上のものが使用さ
れる。また、その平均粒径としては、３０牌以上、好ま
しくは５０．以上が良い。３０Ｉｕｎ未満では、マイク
ロフィールドが形成し難く、安定したトナーの付着や帯
電が得られない。なお、定形、不定形を問わないが、不
定形のものを用いる方が、絶縁性粒子が容易には、弾性
導電性材料から離脱することがないという点で優れてい
る。

これらの具体的な材料としては、アルミナ、ベリリア、
マグネシア、窒化けい素、窒化はう素、ムライト、ステ
アタイト、フォルステライト、ジルコン、コージェライ
トなどの無機粒子や、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチ
レン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレ
ン樹脂などの有機粒子が挙げられる。

また、絶縁性粒子としては、エラストマーを用いること
が好ましい。この場合のエラストマーとしては、導電性
エラストマーに用いるエラストマーとして例示されたと
同様の材料が使用される。

絶縁性エラストマー粒子を製造するには、エラストマー
をドライアイスなどで凍結した後、粉砕し粉末化する方
法、グラインダーにかけて粉砕し粉末化する方法、界面
活性剤などを用いて水性エマルジョンを形成した後、硬
化する方法など、公知の方法が採用される。

軟質導電ポリマー材料に対する絶縁性粒子の添加量は、
ポリマー材料１００重量部に対して、１０〜２００重量
部の範囲で適宜選択される。現像剤担持体の表面絶縁部
の面積は、５０〜８０％の範囲が好ましく、該担持体作
製後この範囲内になるように、絶縁性粒子添加量を適宜
調節する。

なお、導電弾性層における導電性材料や表面層における
絶縁性粒子に使用するエラストマーとしては、低硬度性
、耐環境性、離型性などの点から、特にシリコーンゴム
が好ましい。

また、導電弾性層の厚みは、通常３〜２０ｍｍ程度が適
切であり、一方表面層、すなわち粒子分散軟質導電ポリ
マー層の厚みは、１００Ｐ〜３ｍｍ程度が適当である。

次に、本発明で用いる現像剤担持体の作製方法について
説明する。第２図に示される断面を有する現像剤担持体
は、前記の導電性エラストマーに射出成型、押し出し成
型、スプレーコーティング、ディッピングなどの工法に
より、ＳＯ５，鉄、ＡＱなとの金属ローラに代表される
導電性基体上に成型することによって導電弾性層を塗設
した後、前記の軟質ポリマー材料に前記の絶縁性粒子を
、ボールミル、練り込みなどの通常の分散方法に基いて
添加し、得られた混合材料をスプレーコーティング、デ
ィッピングなどの工法により、前記導電弾性層上に層成
型し、その後表面が平滑になるように研磨を施すことに
よって作製された例である。

なお、導電性エラストマーと導電性基体との接着性を向
上するために、プライマーを使用することも可能であり
、この場合プライマーは導電性であることが好ましい。

本発明で使用される現像剤担持体は、前記したように、
導電弾性層上に絶縁性粒子が分散した軟質導電ポリマー
からなる表面層を積層した構成としたことにより、導電
性エラストマー中に絶縁性粒子を分散した単層からなる
表面弾性層を有する現像剤担持体と比べると、トナーの
離型性が優れ、そのため該担持体表面にトナーがフィル
ミングすることなく、安定したトナー多層薄層が形成さ
れ、安定したトナー付着量とトナー帯電量を得ることが
でき、高品質画像が得られる。

現像剤担持体と潜像担持体とを第１図に示すように同方
向に且つほぼ同一の速度で回転させながら現像する場合
には、現像剤担持体としての圧縮永久歪（ＪＩＳ　Ｋ６
３０１による）を２錦以下とすることが好ましい。これ
により現像剤担持体上に充分な量のトナーを担持、搬送
させることができる上に、両担持体との接触回動による
振動の発生を抑えることができ、現像濃度ムラの発生が
ないという利点を有する。

〔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 先ず、ＳＵＳ製金属ロールに、導電性シリコーンゴム（
商品名ＤＹ３２−７００ｕ；　トーレシリコーン社製）
を、層厚的５ｍｍに層成形した。

上記材料を用いて、導電性シリコーンゴム被覆ローラ上
に、ディッピングにより表面層を形成させた後、研磨し
て現像剤担持体（現像ローラ）を作製した。

Ｌ−軌 実施例で得られた現像ローラを第１図に示される現像装
置に装着し、正帯電トナーの帯電量及びトナーの付着量
を測定したところ、（〜ナー付着量は１．０２ｍｇ／ａ
＃で、トナー帯電量は１４．１４μＣ／ｇであった・ また、１０万枚画像試験後のトナー付着量は０．９８ｍ
ｇ／　ｃｉで、且つトナー帯電量は１３．９μＣ／ｇで
あり、初期と差がなかった。更に、現像ローラ表面のト
ナーフィルミングもなかった。

以上の結果から、実施例で作製された現像ローラは、充
分なトナー付着量とトナー帯電量を得ることができ、し
かもトナーフィルミングも生じないことが分かる。

〔発明の効果〕

本発明の現像方法は、前記のような構成としたことから
、現像領域において現像剤担持体表面と静電潜像担持体
表面との間に一定間隔を維持管理するという設計上面倒
な手段を必要よしない上に。

本方法によると現像剤担持体上に大きな微小閉電界が生
じ、安定したトナーの多層薄層が形成され。

長期に安定して充分なトナー付着量とトナー帯電量が得
られ、しかも現像剤担持体表面にトナーがフィルミング
することもない。従って、本方法により高品質の画像を
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１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図は本発明に使用される現像剤担持体の模式断面
図である。 １０・・・静電潜像担持体、２０・・・現像剤担持体、
３０・・・トナー肩厚規制部材、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・・・現像領域、９０・・・バ
イアス。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動し弾性表面層を有する現像剤担持体の該
   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、該現像剤
   担持体と静電潜像を担持する潜像担持体とを接触せしめ
   ることにより、前記静電潜像を顕像化する静電潜像現像
   方法であって、前記現像剤担持体が、導電性基体上に導
   電弾性層を設け、更に該弾性層上に軟質ポリマーに絶縁
   性粒子を分散した表面層を積層したものであることを特
   徴とする静電潜像現像方法。