JPH06202455A

JPH06202455A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06202455A
Application number: JP4361507A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Saiki; 一紀齊木; Yasuhide Goseki; 康秀後関; Kenji Fujishima; 健司藤島; Akira Unno; 章海野; Michiko Orihara; 美智子折原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-22
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JP3113431B2

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤担持体によりその上に担持した一成分
現像剤に安定且つ適正に電荷を付与し、環境によらずに
均一で濃度ムラ等のない高品位な画像を得ることを可能
とした現像装置を提供することである。【構成】結着樹脂に固体潤滑剤及び導電剤以外に、負
帯電性の磁性トナー５と反対極性の正帯電性を示す複数
種の粒子を更に含有させて、現像スリーブ２の表面に被
膜を形成した。【効果】現像スリーブ２表面の被膜に上記の複数種の
粒子を更に含有させたことにより、現像スリーブ２によ
りトナーに安定且つ適正に電荷を付与することができ、
目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真感光体或は静
電記録誘電体等の像担持体上に形成した潜像を現像して
顕像化するために用いられる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば像担持体としての感光ドラ
ム表面に形成した静電潜像を一成分系の現像剤の磁性ト
ナーによって現像する現像装置には、磁性トナー粒子相
互の摩擦、及び現像剤担持体としての現像スリーブと磁
性トナー粒子の摩擦により、感光ドラム上の静電像電荷
と現像基準電位に対し逆極性の電荷を磁性トナー粒子に
与え、この磁性トナーを現像スリーブ上に極めて薄く塗
布して感光ドラムと現像スリーブとが対向した現像領域
に搬送し、現像領域において現像スリーブ内に不動に設
置された磁石の磁界の作用で磁性トナーを感光ドラム表
面の静電潜像に飛翔、付着して現像し、静電潜像をトナ
ー像として顕像化するものが知られている。

【０００３】これらの方法に用いられる現像スリーブと
しては、特開昭５７−６６４３３号公報に見られるよう
に、アルミニウム、ニッケル、耐食鋼（ステンレス鋼）
等の金属、その合金又は化合物を円筒状に成型し、その
表面を電解、ブラスト、ヤスリ等で所定の表面粗度にな
るように処理したものが一般に広く用いられている。

【０００４】このような現像スリーブは安価で、比較的
安定して高品質の画像を形成し得る。その反面、現像ス
リーブとの摩擦によって帯電付与が行なわれる一成分現
像剤のトナーを用いる場合には、トナー帯電の調整が難
しく、トナーによる工夫が種々行なわれているものの、
帯電の不均一性や長時間の帯電の安定性に関する問題は
完全に解決されていない。

【０００５】特に現像工程において規制部材によって現
像スリーブ表面に形成されるトナー層中の現像スリーブ
表面近傍に存在するトナーは、非常に高い電荷を有する
こととなり、現像スリーブ表面に鏡映力により強く引き
付けられてしまい、これによりトナーと現像スリーブの
摩擦の機会が持てなくなるため、トナーは適切な電荷を
持てなくなる。

【０００６】このような状況下では、十分な現像、転写
が行なわれず、濃度ムラや文字の飛び散り等の多い画像
になってしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、高過ぎる電荷
を有するトナーを減少させ、現像に好適な帯電量を持た
せる方法として、特開平３−１２６７６号等に示される
ような、結着樹脂中にカーボン、グラファイトの如き導
電剤を分散させた被膜を金属基体上に設けて現像スリー
ブとし、これによりトナーを帯電させると同時に、高い
電荷のトナーの発生やトナーの鏡映力による現像スリー
ブ表面への強固な付着を防止し、現像スリーブ上のトナ
ーに現像に好適な帯電量を持たせることを意図した提案
がなされている。

【０００８】しかしながら、これだけでは十分でない。
上記特開平３−１２６７６号等に示される方法では、現
像装置やプロセス条件、トナーの種類等の違いにより、
トナーの電荷が低い値を示すことがあり、その場合、高
温高湿下での画像濃度の低下といった現象が発生する。

【０００９】又特開平３−２００９８６号に示されるよ
うな、結着樹脂にカーボン−グラファイト及び球状粒子
とを含有させた被膜において、球状粒子としてトナーに
対し高い電荷を付与するガラス或いはシリコーン樹脂、
ＰＭＭＡ樹脂、ナイロン樹脂を単独で用いても、同様に
十分満足な電荷が得られないことがあった。

【００１０】本発明の目的は、現像剤担持体によりその
上に担持した一成分現像剤に安定且つ適正に電荷を付与
し、これを用いた現像により均一で濃度ムラ等のない高
品位な画像を得ることを可能とした現像装置を提供する
ことである。

【００１１】本発明の他の目的は、常温常湿下はもとよ
り、低温低湿下、高温高湿下でも、濃度低下、スリーブ
ゴースト等がない高品位な画像を得ることを可能とした
現像装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、像担持
体上に形成された潜像を現像する一成分現像剤を担持す
る現像剤担持体表面に、結着樹脂に固体潤滑剤及び導電
剤を含有した被膜を形成した現像装置において、前記結
着樹脂に前記固体潤滑剤及び導電剤以外に、前記現像剤
の帯電極性と反対極性の帯電性を示す複数種の粒子を更
に含有させたことを特徴とする現像装置である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１４】本発明においては、現像剤担持体、例えば
現像スリーブの表面上に、結着樹脂に固体潤滑剤及び導
電剤を含有し、更に複数種の粒子を含有した被膜を形成
することが大きな特徴である。

【００１５】導電剤としては、例えばアルミニウム、
銅、ニッケル、銀などの金属粉体、金属短繊維、カーボ
ンファイバー、例えば酸化アンチモン、酸化インジウ
ム、酸化スズなどの導電性金属酸化物、例えばカーボン
ブラック、グラファイトなどの導電性粉体等が挙げられ
る。このうちグラファイト、特に結晶性グラファイト
は、導電性と共に潤滑性を有し、現像剤担持体へのトナ
ー付着を軽減可能であるところから好適に用いられる。

【００１６】結晶性グラファイトは、大別すると天然黒
鉛と人造黒鉛とに分けられる。人造黒鉛は、ピッチコー
クスをタールピッチ等により固めて１２００℃位で一度
焼成してから黒鉛化炉に入れ、２３００℃位の高温で処
理することにより、炭素の結晶が成長して黒鉛に変化し
たものである。天然黒鉛は、永い間の地熱と地下の高圧
とによって完全に黒鉛化したもので、地中から産出す
る。これらの黒鉛は種々の優れた性質を有しており、工
業的に広い用途を持っている。黒鉛は暗灰色ないし黒色
の光沢のある非常に柔らかい滑性のある炭素の結晶物
で、鉛筆等に利用される他、耐熱性、化学的安定性があ
るため、潤滑、耐火性、電気材料等に粉末や固体、塗料
の形で利用されている。結晶構造は六方晶系と菱面晶系
に属するものがあり、完全な層状構造を有している。電
気的特性に関しては、炭素と炭素の結合の間に自由電子
が存在し、電気の良導体となっている。本発明では、天
然、人工のどちらの黒鉛でも使用することができる。使
用する黒鉛の粒径は、０．５μｍ〜２０μｍ程度が好ま
しい。

【００１７】カーボン微粒子としては、導電性のアモル
ファスカーボンを使用することができる。導電性のアモ
ルファスカーボンは、一般的には「炭化水素または炭素
を含む化合物を空気の供給が不十分な状態で燃焼または
熱分解させてできる結晶子の集合体」と定義されてい
る。特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電
性を付与したり、添加量のコントロールである程度任意
の導電度を得ることができるため広く普及している。本
発明で使用する導電性のアモルファスカーボンの粒子径
は１０ｍμｍ〜８０ｍμｍのものが好ましく、１５ｍμ
ｍ〜４０ｍμｍのものがより好ましい。

【００１８】結着樹脂としては、例えばスチレン系樹
脂、ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリ
アミド樹脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹
脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイ
ミド樹脂等の熱硬化性樹脂；或いは光硬化性樹脂等を使
用することができる。中でもシリコーン樹脂、フッ素樹
脂のような離型性のあるもの、或いはポリエーテルスル
ホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキ
サイド樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエ
ステル樹脂、ポリウレタン樹脂、スチレン系樹脂のよう
な機械的性質に優れたものがより好ましい。

【００１９】本発明では、現像スリーブ表面上に形成す
る被膜は、上述したように、結着樹脂中に固体潤滑剤及
び導電剤以外に更に複数種の粒子を含有する。この複数
種の粒子は、一成分現像剤であるトナーの帯電極性と反
対極性の帯電性を示す特性を有しており、負帯電性のト
ナーに対しては、正帯電性を示す粒子が使用される。

【００２０】正帯電性を示す粒子としては、石英ガラ
ス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス等のガラス或いは
アスベストなどのケイ酸化合物と、シリコーン樹脂、Ｐ
ＭＭＡ樹脂、ナイロン樹脂などの樹脂とが挙げられる。
特に無機物と樹脂とを組合せて使用することが好まし
い。これら粒子の個数平均粒径は、０．０５〜３０μｍ
程度が好ましい。

【００２１】その具体例を示せば、例えば石英ガラスと
シリコーンゴム、ホウケイ酸ガラスとシリコーンゴム、
ソーダガラスとシリコーンゴム、石英ガラスとＰＭＭＡ
樹脂、ソーダガラスとＰＭＭＡ樹脂、石英ガラスとナイ
ロン樹脂、ホウケイ酸ガラスとナイロン樹脂、ソーダガ
ラスとナイロン樹脂の組合せがある。しかし、これら粒
子の種類は２種類に限られない。

【００２２】本発明において、結着樹脂に固体潤滑剤及
び導電剤以外に更に複数種の粒子を含有させた理由は、
現像スリーブ上のトナーの電荷を適切に増加させるため
である。その複数種の粒子の含有量は、結着樹脂を基準
として１０〜１００重量％の範囲が好適である。上記の
含有量が１０重量％未満では、トナーの電荷を適切に増
加できず、又１００重量％を超えると、現像スリーブ上
に形成した被膜の機械的強度が劣化するので、共に好ま
しくない。又複数種の粒子の配合比は、無機物／樹脂の
重量比率で１／１０〜１０／１が好ましく、この範囲外
だとトナーの電荷を適切に増加できない。

【００２３】次に、本発明の現像スリーブが組込まれる
現像装置について説明する。図１は、本発明の現像装置
の一実施例を示す概略構成図である。

【００２４】図１に示すように、本現像装置は、現像容
器１と、現像容器１内に回転自在に設置されたスリーブ
状の現像スリーブ２と、現像スリーブ２内に不動に設置
された磁石３と、現像スリーブ２の頂部上方に設けられ
たトナー規制ブレード４とを具備する。

【００２５】上記構成にて、現像スリーブ２が矢印ａ方
向へ回転して、現像容器１内の一成分磁性現像剤である
磁性トナー５を、矢印ｂ方向に回転する静電潜像を形成
した感光ドラム６と対向した現像位置（現像スリーブ２
と感光ドラム６との最近接位置）Ｇへと担持、搬送し、
現像位置Ｇでトナー５により感光ドラム６上の静電潜像
を現像し、トナー像として顕像化する。

【００２６】このとき、現像スリーブ２上に担持された
トナー５は、トナー層厚規制ブレード４にて所定厚さに
規制されて、現像位置Ｇへと搬送される。又現像スリー
ブ２にはバイアス電源７により現像バイアスとして交互
電界が付与される。現像位置Ｇにて現像作用をなした残
余のトナーは、現像スリーブ２の回転に伴い現像容器１
内に戻り、現像スリーブ２上から回収される。

【００２７】以下、本発明の具体例について説明する。

【００２８】実施例１現像スリーブ基体上に次の組成の塗工液により被膜を形
成し、本発明に係る現像スリーブを作成した。

【００２９】フェノール樹脂１００部結晶性グラファイト７０部カーボンブラック３０部シリコーンゴム粒子（個数平均粒径５μｍ）２５部石英ガラス粒子（個数平均粒径１０μｍ）２５部メタノール１００部イソプロピルアルコール３００部

【００３０】上記の被膜原料混合物は、サンドミルを用
いて常温にて５時間分散した。得られた分散液をイソプ
ロピルアルコールで固形分２０重量％に希釈して塗工液
とした後、スプレー法により塗工液を直径２０ｍｍのア
ルミニウム製現像スリーブ基体上に７μｍの厚さに塗布
し、次いで熱風乾燥炉により１５０℃、３０分間加熱
し、硬化して被膜を形成し、本発明に係る現像スリーブ
を作成した。

【００３１】次に、この現像スリーブを図１の現像装置
に使用し、キヤノン製複写機ＮＰ２０２０２をデジタル
複写機に改造したものに組み込んで複写実験を行なわ
せ、複写枚数１００枚後のトナーの摩擦帯電電荷、画像
濃度及びスリーブゴーストを評価した。複写実験の環境
は、２４℃、６５％ＲＨの常温常湿（Ｎ／Ｎ）、１０
℃、１０％ＲＨの低温低湿（Ｌ／Ｌ）、及び３０℃、８
０％ＲＨの高温高湿環境にて行なった。

【００３２】現像剤としては、次の原料の磁性トナーを
用いた。

【００３３】スチレン−アクリル系樹脂１００部マグネタイト５０部負電荷制御剤２部低分子量ポリプロピレン３部

【００３４】上記の原料混合物を常法により、混練、粉
砕、分級して、重量平均粒径が８．６μｍで粒径４．０
μｍ以下の個数％が１０％の粉砕磁性トナーを得、これ
を使用した。

【００３５】得られた結果を表１に示す。表１におい
て、画像の評価は、◎：優秀、○：良好、△：実用上
可、×：実用上不可である。画像濃度はマクベス反射濃
度により、◎：１．４以上、○：１．２〜１．４、△：
１．０〜１．２、×：１．０以下とした。スリーブゴー
ストは目視による。

【００３６】比較例１実施例１において、シリコーンゴム粒子及び石英ガラス
粒子を配合せずに塗工液を調製した。それ以外は実施例
１と同様にして、被膜を形成して現像スリーブを作成
し、評価した。結果を先の表１に示す。

【００３７】比較例２実施例１において、石英ガラス粒子２５部に代えてシリ
コーンゴム粒子２５部を使用して（シリコーンゴム粒子
の合計は５０部）塗工液を調製した以外は、実施例１と
同様にして被膜を形成して、現像スリーブを作成、評価
した。同様に結果を表１に示す。

【００３８】比較例３実施例１において、シリコーンゴム粒子２５部に代えて
石英ガラス粒子２５部を使用して（石英ガラス粒子の合
計は５０部）塗工液を調製した以外は、実施例１と同様
にして被膜を形成して、現像スリーブを作成、評価し
た。同様に結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】実施例１では、結着樹脂にグラファイト及
びカーボンブラック以外に、正帯電性を示す複数種の粒
子として石英ガラス粒子及びシリコーンゴム粒子を更に
含有させて、現像スリーブ表面に被膜を形成したので、
表１に示されるように、常温常湿（Ｎ／Ｎ）のみなら
ず、低温低湿（Ｌ／Ｌ）、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境下に
おいても、現像スリーブ上のトナーに安定且つ適正に電
荷を付与することができ、その結果、濃度が高く、均一
でスリーブゴーストがない高品位な画像を得ることがで
きた。

【００４１】これに対し、比較例１〜３では、結着樹脂
に石英ガラス粒子又はシリコーンゴム粒子のいずれか一
方又は両方を含有させずに被膜を形成したので、いずれ
も、現像スリーブ上のトナーの電荷量が相対的に低く、
特に高温高湿環境下において画像の濃度が実用上可又は
実用上不可程度に低い結果になった。

【００４２】実施例２実施例１において、正帯電性を示す粒子として石英ガラ
ス粒子２５部及びシリコーンゴム粒子２５部に代えて、
ソーダガラス粒子（個数平均粒子径１０μｍ）１７部、
ＰＭＭＡ樹脂１７部及びナイロン樹脂１７部を使用して
塗工液を調製した。それ以外は実施例１と同様にして被
膜を形成して、現像スリーブを作成、評価した。

【００４３】結果を表２に示す。表２において、画像の
評価の記号は表１と同様である。

【００４４】比較例４実施例１において、石英ガラス粒子２５部及びシリコー
ンゴム粒子２５部に代えてソーダガラス粒子（個数平均
粒子径１０μｍ）５０部を使用して塗工液を調製した以
外は、実施例１と同様にして被膜を形成して、現像スリ
ーブを作成、評価した。結果を先の表２に示す。

【００４５】比較例５実施例１において、石英ガラス粒子２５部及びシリコー
ンゴム粒子２５部に代えてＰＭＭＡ樹脂粒子（個数平均
粒子径１０μｍ）５０部を使用して塗工液を調製した以
外は、実施例１と同様にして被膜を形成して、現像スリ
ーブを作成、評価した。同様に結果を表２に示す。

【００４６】比較例６実施例１において、石英ガラス粒子２５部及びシリコー
ンゴム粒子２５部に代えてナイロン樹脂粒子（個数平均
粒子径１０μｍ）５０部を使用して塗工液を調製した以
外は、実施例１と同様にして被膜を形成して、現像スリ
ーブを作成、評価した。同様に結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】実施例２では、結着樹脂にグラファイト及
びカーボンブラック以外に、正帯電性を示す複数種の粒
子としてソーダガラス粒子、ＰＭＭＡ樹脂粒子及びナイ
ロン樹脂粒子を更に含有させて、現像スリーブ表面に被
膜を形成したので、表２に示されるように、常温常湿
（Ｎ／Ｎ）のみならず、低温低湿（Ｌ／Ｌ）、高温高湿
（Ｈ／Ｈ）環境下においても、現像スリーブ上のトナー
に安定且つ適正に電荷を付与することができ、濃度が高
く、均一でスリーブゴーストがない高品位な画像を得る
ことができた。

【００４９】これに対し、比較例４〜６では、結着樹脂
にソーダガラス粒子、ＰＭＭＡ樹脂粒子又はナイロン樹
脂粒子の一つのみを含有させて被膜を形成したので、い
ずれも、現像スリーブ上のトナーの電荷量が相対的に低
く、特に高温高湿環境下において画像の濃度が実用上可
程度に低い結果になった。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、現像剤担持体の表面に、結着樹脂に固体潤滑剤及
び導電剤以外に、一成分現像剤の帯電極性と反対極性の
帯電性を示す複数種の粒子を更に含有させて、現像剤担
持体の表面に被膜を形成したので、常温常湿下はもとよ
り、低温低湿下、高温高湿下でも、現像剤担持体により
その上に担持した現像剤に安定且つ適正に電荷を付与
し、これを用いた現像により濃度低下や濃度ムラ等のな
い高品位な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１現像容器２現像スリーブ３固定磁石４トナー規制部材５磁性トナー６感光ドラム７バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海野章東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者折原美智子東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上に形成された潜像を現像する
一成分現像剤を担持する現像剤担持体表面に、結着樹脂
に固体潤滑剤及び導電剤を含有した被膜を形成した現像
装置において、前記結着樹脂に前記固体潤滑剤及び導電
剤以外に、前記現像剤の帯電極性と反対極性の帯電性を
示す複数種の粒子を更に含有させたことを特徴とする現
像装置。