JPH11202612A

JPH11202612A - 現像方法、これを用いた多色画像方法及び画像形成方法

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Publication number: JPH11202612A
Application number: JP428998A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nishiyama; 和重西山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-12
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1999-07-30
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: JP3372852B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像スリーブの熱偏析によって生じるスリー
ブピッチの濃淡が防止され、現像スリーブ及びその表面
を保護するコート材が高速機の寿命まで維持され、スリ
ーブ表面にトナーがこびりついて離れなくなるスリーブ
汚染現象の発生が防止され、スリーブゴーストが発生し
ないようにトナーの帯電量を手軽に制御することができ
る、トナーの帯電を安定にすることができ、これによっ
て画像濃度を耐久においても維持できる現像装置を提供
すること。【解決手段】現像剤担持体上に薄層にされ正極性一成
分現像剤を用いて静電潜像担持体上に形成された静電潜
像を可視化する現像装置において、現像剤担持体の表面
に、少なくともフェノール樹脂、四級アンモニウム塩、
ＴｉＯ₂及びカーボンブラックを含有する導電性樹脂被
覆層が設けられている現像方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等に
て静電潜像担持体に潜像を形成し、静電潜像を可視像化
する現像方法に関し、例えば、電子写真方式プリンタ
ー、複写機等の現像方法、これを用いた多色画像形成方
法及び画像形成方法にかかわる。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置は、図５に示すよう
に、静電潜像担持体として、例えば、感光ドラム１を有
するが、感光ドラム１の表面には、ＯＰＣ、α−Ｓｉ等
からなる光導電層が設けられており、図５に示すよう
に、時計周りに回転するように構成されている。更に、
該感光ドラム１は、隣接して設けられている一次帯電器
３によって、その表面が一様に帯電され（例えば、＋５
００Ｖに）、次いで、この一様に帯電された感光ドラム
１の表面に画像露光１２が行われて、感光ドラム１上に
静電潜像が形成される。尚、画像露光１２には、例え
ば、アナログ露光や半導体レーザー或いはＬＥＤアレー
が用いられる。

【０００３】次に、上記のようにして形成された感光ド
ラム１上の静電潜像は、現像器２を有する現像装置によ
って正規現像或いは反転現像されて、トナー像として可
視化される。この際に使用される現像装置としては、例
えば、図２に示すような、現像剤を貯えておくトナーホ
ッパー９と現像器２の部分からなり、ホッパー９からマ
グロール２４を介して現像器へトナーを送るタイプ等が
ある。図２において現像器２内の現像剤は、攪拌棒２Ｂ
及び２Ｃによって現像剤担持体である現像スリーブ２Ａ
へと送られて、現像スリーブ２Ａと感光ドラム１とが対
向している現像領域で、静電潜像担持体（感光ドラム
１）上の静電潜像を可視像化してトナー像を形成する。
その後、このトナー像を、矢印方向に進む転写材８上に
転写帯電器４により転写して、定着器７に送ってトナー
像を定着して定着画像を得る。

【０００４】従来、上記したような現像装置で使用する
乾式１成分磁性トナー中に、帯電量を制御するための物
質、例えば、気相法シリカ（以下乾式シリカと称す）を
外添することが知られている。例えば、正極性トナーに
おいては、スチレンアクリル樹脂にマグネタイトを８０
重量部有する正極性トナーに対して、強いポジ特性を示
す乾式ポジシリカを外添する方法がある。例えば、帯電
制御剤としてニグロシンを有するポジトナーについて、
アミノ変性シリコーンオイル処理されたシリカをスチレ
ンアクリル樹脂の重量１００重量部に対して０．８重量
％程度、外添した上で現像剤として使用すること等が知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例においては以下のような問題点があった。従
来、特に高速機においては、感光ドラムとして高耐久の
α−Ｓｉドラムが用いられている。これは、高湿環境で
の画像流れを防止するために、感光ドラムの内部又は近
傍にヒーターが必要となるためである。一方、この場合
には、現像スリーブの形成材料として、熱伝導性が悪い
金属を使用することができなくなる。即ち、上記のドラ
ムヒーターの熱により現像スリーブにはドラム対向面側
のみに熱が加わることになるが、現像スリーブ材料にＳ
ＵＳのような熱伝導性が悪い金属を用いた場合には、反
対側との温度差が生じ易く、現像スリーブに熱偏析が起
こるが、該熱偏析は、スリーブピッチで画像の濃淡がで
きてしまう現象を起こし易いからである。従って、この
ような現象を防止する対策として、現像スリーブの形成
材料には、Ａｌ等の熱伝導性の良い金属が用いられる。
しかし、この場合は、Ａｌ等はＳＵＳ等に比べて強度に
劣るため、Ａｌ製等の現像スリーブにおいては、表面を
保護し、強度を向上させることができ、且つ帯電付与能
にも優れた材料を使用して、現像スリーブ表面に被覆層
を設けることが必要となる。

【０００６】又、現像剤としてネガトナーを使用する場
合については、スリーブゴースト対策として、特公平７
−１１７７８７号公報、特公平７−６６２１７号公報に
記載されているように、ＳＵＳまたはＡｌ等の現像スリ
ーブにコーティングを行うことが記載されている。しか
し、現像剤としてポジトナーを使用する場合について
は、正極性に安定してトナーを帯電することのできるコ
ート材料、或いは表面構造体は知られていないのが現状
である。トナー自体に、帯電制御剤（ＣＡ剤）やＳｉＯ
₂を添加することによってトナーをポジに帯電させるこ
とはできるが、現像スリーブの表面に、ネガトナー用と
して知られている上記に記載されているようなコート材
料を使用した場合は、これらの材料は、もともと帯電系
列によりネガ帯電付与性があるため、ポジトナーでは逆
に帯電が落ちてしまうことが生じる。特に、この現象は
耐久により加速され、画像濃度が経時的にダウンするこ
とになる。即ち、後述する表１に示されているように、
本発明者の検討によれば、ポジトナーでは、ネガトナー
とは反対に、ピグメント（Ｐ）に対するバインダー
（Ｂ）の比率を、１：１から１：３へと上げていくと、
ポジ性が低下していくことがわかった。一方、Ｐに対す
るＢの比率を１：１と下げていくと、トリボは比較的高
いが、耐久性が低下し、２万枚程度しか現像スリーブの
寿命がないことがわかった。

【０００７】更に、ポジトナーを使用した場合に、耐久
をしていくと、スリーブ表面にトナーがこびりついて離
れなくなるスリーブ汚染という現象が生じる。これはス
リーブ表面のトナーが、その上のトナーの帯電を抑制し
てしまうためトリボが下がり、これが画像濃度低下とい
う現象を引き起こすためである。この現象は、コートさ
れた現像スリーブを使用する場合のみならず、ＳＵＳス
リーブでも生じることがわかった。又、前述のネガトナ
ーをコートされた現像スリーブに用いるネガ系の場合の
ように、コート材の構成をスリーブゴーストのでないよ
うなＰ／Ｂ比にする等のコート処方を調整する手段は知
られておらず、スリーブゴーストの発生を有効に防止す
ることができなかった。これらの現象は、特に、キヤリ
アのような帯電補助部材を用いない一成分磁性トナーを
使用した場合に生じ易かった。

【０００８】従って、本発明の目的は、先ず第一に、現
像剤担持体（以下、現像スリーブとも呼ぶ）上に薄層に
された正極性に帯電される一成分現像剤を用いて、静電
潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装
置において、現像スリーブの熱偏析によって生じるスリ
ーブピッチの濃淡を防止すると共に、トナーを正極性に
安定して帯電することができ、これによって画像濃度
を、耐久においても安定に維持できる現像方法を提供す
ることである。

【０００９】本発明の第二の目的は、現像剤担持体上に
薄層にされた正極性に帯電される一成分現像剤を用い
て、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化す
る現像方法において、現像剤担持体及びその表面を保護
するコート材が、高速機の寿命まで維持され、且つトナ
ーを正極性に安定して帯電することができ、これによっ
て画像濃度を安定に維持することができる高耐久性を有
する現像方法を提供することである。

【００１０】本発明の第三の目的は、現像剤担持体上に
薄層にされた正極性に帯電される一成分現像剤を用い
て、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化す
る現像方法において、スリーブ表面にトナーがこびりつ
いて離れなくなるスリーブ汚染という現象の発生が防止
されると共に、トナーの帯電を安定にすることができ、
これによって画像濃度を耐久においても維持できる現像
方法を提供することである。

【００１１】本発明の第四の目的は、現像剤担持体上に
薄層にされた正極性に帯電される一成分現像剤を用い
て、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化す
る現像方法において、スリーブゴーストが発生しないよ
うにトナーの帯電量を手軽に制御することができる現像
方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は下記の本発明
によって達成される。即ち、本発明は、現像剤担持体上
に正帯電性一成分現像剤の層を形成し、該正帯電性一成
分現像剤の層によって静電潜像担持体上に形成された静
電潜像を現像して可視化する現像方法において、上記現
像剤担持体の表面に、少なくともフェノール樹脂、四級
アンモニウム塩、ＴｉＯ₂及びカーボンブラックを含有
する導電性樹脂被覆層が設けられていることを特徴とす
る現像方法、これを用いた多色画像形成方法及び画像形
成方法である。

【００１３】本発明者らは、上記した従来技術の問題を
解決すべく、正帯電性トナーを用いた場合における現像
装置の現像スリーブの表面材料について鋭意研究の結
果、少なくともフェノール樹脂、四級アンモニウム塩、
ＴｉＯ₂及びカーボンブラックを含有する導電性樹脂被
覆層を現像剤担持体（現像スリーブ）表面に設ければ、
現像スリーブの熱偏析によって生じるスリーブピッチの
濃淡を防止することができると共に、トナーを正極性に
安定した状態で帯電でき、画像濃度を耐久においても維
持できることを知見して本発明に至った。

【００１４】更に、より好ましい態様としては、上記の
ＴｉＯ₂の平均粒径が０．１μｍ〜０．５μｍであり、
且つＴｉＯ₂の粉体抵抗が２〜２０Ω・ｃｍ（１００ｋ
ｇ／ｃｍ²圧粉体）である場合、カーボンブラックが導
電性カーボンブラックであって、且つ該導電性カーボン
ブラックのＴｉＯ₂に対する重量比が２０％以下であ
り、ＴｉＯ₂及び導電性カーボンブラック（Ｐ）と被覆
層の主成分であるフェノール樹脂（Ｂ）との重量比が
１：０．５〜１：３．０である場合、更には、導電性樹
脂被覆層に更にＳｎＯ₂が含有されている場合に、スリ
ーブ汚染現象の発生や、スリーブゴーストの発生が有効
に防止され、画像濃度の高品位画像が得られる耐久性に
優れた現像装置となることがわかった。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。本発明の現像
装置において使用する現像剤担持体は、その表面に、少
なくともフェノール樹脂、四級アンモニウム塩、ＴｉＯ
₂及びカーボンブラックを含有する導電性樹脂被覆層を
有することを特徴とする。即ち、本発明において使用す
る現像スリーブは、基体と、その上に形成された導電性
樹脂被覆層とからなる。該基体には、熱伝導性に優れる
ＡｌやＣｕ、Ａｇ等の材料を用いればよく、且つ表面が
ブラスト処理された円筒管等を用いることが好ましい。

【００１６】次に、導電性樹脂被覆層の形成材料につい
て説明する。先ず、本発明においては、導電性樹脂被覆
層の膜形成材料として、上記した本発明の構成に至った
経緯について説明する。

【００１７】従来より、ネガトナーを用いた場合の現像
スリーブの被覆材料として用いられている、フェノール
樹脂中に、グラファイトとカーボンブラックとを分散さ
せた系について、ポジトナーを用いて検討を行なった。
表１に、重量比率で、フェノール樹脂：グラファイト：
カーボンブラック＝１００：９０：１０（Ｐ／Ｂ比１：
１．０）の場合、１００：４５：５（Ｐ／Ｂ比１：２．
０）の場合、１００：３３：３．３（Ｐ／Ｂ比１：３．
０）の場合について画像評価をした結果を示す。尚、括
弧内のＰはグラファイトとカーボンブラックとを併せた
重量であり、Ｂはバインダー樹脂の重量である。この結
果、表１からも明らかなように、いずれの場合にもトリ
ボ（Ｑ／Ｍ）が比較的低く、それに対応して画像濃度も
低いことがわかった。これはこれらの樹脂被覆層の処方
自体がネガトナー用であるため、ポジトナーを使用した
場合には、逆にトリボを下げてしまうことによる。又、
耐久していくと、現像スリーブ表面にトナーがこびりつ
いて離れなくなるスリーブ汚染が起きてきた。これが起
きるとスリーブ上にこびりついたトナーの上のトナーは
帯電されにくくなり、更にトリボが下がる結果、濃度薄
が生じる。

【００１８】表１フェノール樹脂中に、グラファイト
とカーボンブラックとを分散させた系

【００１９】更に検討したところ、スリーブ汚染は特に
現像スリーブの表面形状に起因しており、従来、用いら
れているグラファイトを使用した場合には、グラファイ
トはヘキ開面をもち、偏平で又、粒径も７μｍと大きい
ため、樹脂中に分散させて用いると凹凸ができ、結果と
して、現像スリーブの表面に被覆された樹脂被覆層は、
その下地よりも粗れることになる。図９に、現像スリー
ブ表面の凹凸の平均傾斜Δａを示した。Δａは、山の傾
きを表し、同じＲａ、Ｒｚでも図中のＡはＢよりも傾き
が高く、Δａは大きい値を示す。スリーブ汚染の発生に
対しては、このΔａが効くことがいくつかの実験より明
らかになり、上記したようなグラファイトを用いた系で
は、スリーブ汚染に対しては悪影響を与える。又、耐久
寿命に関しては、６００，０００〜８００，０００枚
（Ｐ／Ｂ＝１：２．０）程度であった。

【００２０】次に、エポキシ樹脂中に、グラファイトと
カーボンブラックを分散させた系についても同様な検討
を行い、その結果を表２に示す。エポキシ樹脂は帯電系
列からも、また実際の実験からも明らかなように、上記
したフェノール樹脂よりもネガ帯電性（自分はポジ帯
電）が強いので、ポジトナーの帯電部材としてはフェノ
ール樹脂よりも不利であった。又、スリーブ汚染に関し
ても、上記したフェノール樹脂の場合と同等程度に、グ
ラファイトを分散させると不利になることがわかった。

【００２１】表２エポキシ樹脂中に、グラファイトと
カーボンブラックとを分散させた系他に、考えられる樹脂被覆層用のバインダー樹脂とし
て、スチレンアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、Ｐ
ＭＭＡ、アクリルメラミン樹脂等を用いて検討したがい
ずれも良い結果は得られなかった。又、樹脂への添加剤
として、ＺｎＯ、アスパラギン酸、ＰＭＭＡ、アルミナ
等の微粒子について検討したが、いずれも良い結果は得
られなかった。

【００２２】これに対して、表３に、フェノール樹脂中
に、四級アンモニウム塩とＴｉＯ₂とを含有させた被膜
を用いる系について同様の検討を行なった結果を示した
が、表３に示したように、トリボ（Ｑ／Ｍ）が上がり、
且つ画像濃度が１．４程度と高くなった。これは四級ア
ンモニウム塩のＳＯ^3-がＳＯとなって樹脂に取り込まれ
るので、樹脂層全体がネガ性になるためと考えられる。
Ｐ／Ｂ比は１．０〜３．０迄、どれも良い結果が得られ
た。しかし、被膜中における分散の安定性と画像特性
（ゴースト、濃度、かぶり）とを勘案すると、Ｐ／Ｂ比
を０．５〜３．０の範囲にすることがより好ましいこと
がわかった。更に、表３に示したように、スリーブ汚染
に関しても良くなっていた。本発明者の検討によれば、
これはＴｉＯ₂を用いているためと考えられる。以下、
その理由について説明する。

【００２３】表３フェノール樹脂中に、四級アンモニ
ウム塩とＴｉＯ₂とを含有させた系

【００２４】フェノール樹脂中に含有させるＴｉＯ₂の
粒径と、先に説明したスリーブ表面の凹凸の平均傾斜Δ
ａと、スリーブ汚染の関係を、表４に示した。表４か
ら、膜の表面の粗さの勾配は、膜中にＴｉＯ₂を分散さ
せることで小さくできることがわかった。これに対し
て、従来のフェノール樹脂に対してグラファイトを用い
た系では、Δａが０．２１程度であり、膜の表面の粗さ
の勾配が大きかった。更に、表４に示した結果から、被
膜中に分散させるＴｉＯ₂の粒径は、０．１μｍ〜０．
５μｍ程度とすることがより好ましいことがわかった。

【００２５】表４ＴｉＯ₂の粒径とスリーブ表面の平
均傾斜Δａとスリーブ汚染の関係

【００２６】次に、フェノール樹脂中に含有させるＴｉ
Ｏ₂の粉体抵抗と、スリーブゴーストの発生状態との関
係、及び画像濃度との関係を表５に示した。これよりＴ
ｉＯ₂の粉体抵抗が２〜２０Ω・ｃｍ（１００ｋｇ／ｃ
ｍ²圧粉体）とすることが好ましいことがわかった。こ
れは抵抗が低すぎるとネガゴーストが出て、高すぎると
トナーのチャージアップによるポジゴーストが発生する
ためである。又、画像濃度の点からも、特に低湿ではト
ナーがチャージアップし易いため、上記の範囲とするこ
とが好ましいことがわかった。

【００２７】表５ＴｉＯ₂の粉体抵抗と、スリーブゴ
ーストの発生及び画像濃度との関係

【００２８】次に、ＴｉＯ₂とカーボンブラックを併存
させた場合の夫々の含有量について検討した結果を表６
に示した。この結果、表６に示されているように、カー
ボンブラックの含有量をＴｉＯ₂に対して２０％以下と
した場合に、特にフェノール樹脂に対する分散性より好
ましいことがわかった。

【００２９】表６ＴｉＯ₂に対するカーボンブラック
の含有量との関係表中に示したＴｉＯ₂の分散状態は、ガラス板に塗料を
射出し、ＴｉＯ_２粒子の均一性を下記の基準で評価した
ものである。 ○：８０％以上の粒子が均一に分布 △：５０〜８０％の粒子が均一に分布 ×：５０％以下の粒子が均一に分布

【００３０】次に表７に、フェノール樹脂、四級アンモ
ニウム塩、グラファイト、カーボンブラック、ＴｉＯ₂
から選択された３種類の組み合わせのコート材を用い
て、現像スリーブ表面の樹脂被覆層を形成し、これを用
いて画出し試験をし、各々の画像性を評価して比較した
結果を示した。これより、フェノール樹脂中に、四級ア
ンモニウム塩とＴｉＯ₂とカーボンブラックとを含有さ
せた系では、トナーのプラス帯電性を維持すると共にそ
の耐久性が急激に向上していることがわかった。

【００３１】表７各種コート材を用いた場合の画像特
性の比較

【００３２】又、図３に、フェノール樹脂とカーボンブ
ラックとからなるコート材を使用して形成した樹脂被膜
層と、本発明で使用するフェノール樹脂中に、四級アン
モニウム塩とＴｉＯ₂とカーボンブラックとを含有させ
た構成のコート材を使用して形成した樹脂被膜層の拡大
断面図を夫々示した。この結果、本発明で使用する構成
のコート材を使用した場合には、図３（ｂ）に示したよ
うに、ＴｉＯ₂が、樹脂層中の全体に亘ってまばらに良
好な状態で分散されていた。これは、ＴｉＯ₂を核とし
て、四級アンモニウム塩が添加されたフェノール樹脂と
の結合力が急激にアップしているためと考えられる。

【００３３】上記した種々の検討により、本発明で使用
するフェノール樹脂中に、四級アンモニウム塩とＴｉＯ
₂とカーボンブラックとを含有させた構成のコート材を
用いることにより、現像スリーブの熱偏析によって引き
起こされるスリーブピッチの濃淡の発生を防止できると
共に、トナーを正極性に安定して帯電することができ、
高速機の寿命までも維持でき、且つ、その間、画像濃度
も維持できる高耐久性を有し、更にスリーブ汚染という
現象を防止することができる現像装置が得られることが
わかった。

【００３４】上記した表１〜７に挙げた評価についての
評価方法及び評価基準は、以下に挙げる通りである。（評価方法及び基準）１．画像濃度画像濃度は、Ｍａｃｂｅｔｈ社の反射濃度計ＲＤ９１４
を用いて５点測定し、その平均値を濃度の代表値とし
た。

【００３５】２．スリーブ汚染スリーブ表面の初期濃度と、１００，０００枚耐久後の
スリーブ表面濃度の差分を測定し、下記の基準で評価し
た。 ○ ：０．１以下（優） △ ：０．１〜０．１５（可） △×：０．１５〜０．２０（やや問題あり） × ：０．２以上（問題あり）

【００３６】３．表面性Δａ表面形状を接触式粗さ測定計を用いて下記に述べる条件
で測定した。粗さの測定には、接触式粗さ計（サーフコ
ーダーＳＥ−３３００（株）小坂研究所）を用いた。こ
の測定器は、一回の測定でΔａ、Ｒａ、Ｒｚを同時に計
算することができる。測定条件は、カットオフ値が０．
８ｍｍ、測定長さが２．５ｍｍ、送りスピードが０．１
ｍｍ／ｓｅｃ．、倍率５，０００倍である。

【００３７】４．ゴーストの発生図７のチャートを用いてゴースト画像を出力し、その画
像により以下の基準で評価を行なった。 ○：ゴースト画像がまったく見えない（優） △：ゴースト画像が１個うっすら見えるが、２個目はま
ったく見えない（可） ×：ゴースト画像が１個以上はっきり見える（問題あ
り）

【００３８】５．チャージアップの発生画像濃度データによる判断と、トリボの変動による
判断とから総合的に判断し、下記の基準で評価した。 ○：変位量が１μｃ／ｇ以下（優） △：変位量が１〜２μｃ／ｇ（可） ×：変位量が２μｃ／ｇ以上（問題あり）

【００３９】６．耐久性現像スリーブ上の１０μｍの膜厚の導電性樹脂被覆層の
膜の耐久による削れ量で判断した。膜が削れずに、初期
の膜の状態が維持される耐久枚数によって、下記の基準
で評価した。 ◎：３，０００ｋ枚以上 ○：１，０００ｋ〜３，０００ｋ枚の間 △：５００ｋ〜１，０００ｋの間 ×：５００ｋ以下

【００４０】７．カブリ東京電色社製のＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲのＴＣ−６Ｄ
Ｓを用いて、ベタ白コピー濃度と非コピー用紙の濃度を
測定し、これらの差をカブリとした。

【００４１】８．トリボの測定Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）現像スリーブ上のトナーの摩擦帯電量（トリボ）は、以
下の方法により測定した。図６に示したファラデー・ゲ
ージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）を用いて測定した。
ファラデー・ゲージとは、同軸で２重筒のことで内筒と
外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Ｑなる帯
電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電気量
Ｑの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起され
た電荷量をＫＥＩＴＨＬＥＹ６１６ＤＩＧＩＴＡＬ
ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲで測定し、内筒中のトナー
重量Ｍで、電荷量Ｑを割ったものをＱ／Ｍ（トリボ）と
する。トナーは、現像剤担持体より直接、ａｉｒ吸引に
よりフィルター中に取り入れた。

【００４２】９．現像スリーブ上のトナーコート量［Ｍ
／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ²）］トリボ測定の際に吸引されてなくなった現像剤担持体の
面積を測定し、その値で、フィルター中のトナーの重量
を割ったものをＭ／Ｓ（ｍｇ／ｃｍ²）として、これを
コート量とした。

【００４３】以下、本発明で使用するコート材の構成材
料について説明する。先ず、バインダー樹脂としては、
熱硬化性のフェノール樹脂を用いる。フェノール樹脂
は、ポジトナーの帯電部材として有利であるし、フェノ
ール樹脂により形成される被膜は、耐熱性及び機械的強
度に優れるからである。

【００４４】更に、本発明においては、フェノール樹脂
中に、正帯電制御剤として四級アンモニウム塩を含有さ
せるが、この際に使用する四級アンモニウム塩として
は、例えば、下記の（１）〜（３）に挙げる構造のもの
を好適に使用することができる。

【００４５】

【００４６】更に、本発明においては、現像スリーブと
して、表面に、フェノール樹脂中にＴｉＯ₂及びカーボ
ンブラックが良好な状態で分散された樹脂被覆層を形成
されたものを使用するが、その際に使用するＴｉＯ₂と
しては、平均粒径が０．１μｍ〜０．５μｍであり、且
つＴｉＯ₂の粉体抵抗が２〜２０Ω・ｃｍ（１００ｋｇ
／ｃｍ²圧粉体）のものを使用することが好ましい。
又、カーボンブラックとしては、導電性カーボンブラッ
クを用いることが好ましい。更に、これらの含有量とし
ては、導電性カーボンブラックのＴｉＯ₂に対する重量
比が２０％以下であり、且つ、ＴｉＯ₂及び導電性カー
ボンブラック（Ｐ）と、被覆層の主成分のフェノール樹
脂（Ｂ）との重量比が、１：０．５〜１：３．０である
ことが好ましい。更に、本発明においては、導電性樹脂
被覆層に、更にＳｎＯ₂を微量添加すると、スリーブゴ
ーストの発生レベルの微調整が可能となる。

【００４７】

【実施例】実施例１本実施例では、図５に示した画像形成システムにおい
て、感光体としてα−Ｓｉドラムを用いた毎分６０枚の
デジタル複写機により画像形成を行なった。以下に、画
像形成の条件と画像形成過程について説明する。先ず、
一次帯電器３によって、感光ドラム１の表面を＋５００
Ｖに一様に帯電する。次いで、半導体レーザーによる露
光１２を行って、感光ドラム１上に静電潜像を形成す
る。この時、ベタ黒画像の明部電位を５０Ｖにした。次
に、形成された静電潜像を、現像器２によって反転現像
し、トナー像として可視化した。この際に、現像剤とし
て６μｍの磁性一成分ポジトナーを用い、ジャンピング
現像を行なった。又、現像バイアスは、２２００Ｈｚ、
１４００Ｖ_pp、Ｄｕｔｙ５０％の矩形波の交流電圧に、
＋２００Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加し
た。トナーの層厚規制は、磁性ブレードによる磁気カッ
トで、現像スリーブと磁性ブレードとの間隔であるＳ−
Ｂｇａｐは２５０μｍ、現像スリーブと感光ドラムとの
間隔であるＳ−Ｄｇａｐは２４０μｍとした。その後、
ポスト帯電器１０で、総電流＋２００μＡを流してトナ
ー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材８上に転写
帯電器４により転写し、更に、定着器７に送ってトナー
像を定着して、定着画像を形成した。

【００４８】上記の過程において、現像剤であるトナー
は、図２に示した現像装置のホッパー９より供給される
が、トナーを継続的に送るマグローラ２４の通常の回転
速度は２回転／分である。マグローラ２４の回転の信号
は、現像器２内のピエゾ方式を用いたセンサー２２にト
ナーの自重がかからなくなって振動すると、これがマグ
ローラ２４に伝わり、トナー供給信号が発せられること
によって作動する。この際のトナー供給信号のモニター
は２３により毎秒行われ、ここでトナーなしの信号を受
けると、マグローラ２４の回転の信号により、１秒間、
ローラを上記速度で回転させることができるように制御
されている。本実施例で用いたトナーは、スチレンアク
リル共重合体を主成分とし、磁性付与剤としてマグネタ
イトを９０重量部、帯電制御剤としてニグロシンを２重
量部含有させて混合・溶融した後、溶融物を粉砕・分級
して得られた体積平均粒径６μｍのものである。

【００４９】本実施例で使用した現像スリーブの構成に
ついて説明する。本実施例では、スリーブに３２φのＡ
ｌ（Ａ６０６３）製の基体を用い、その表面にＦＧＢ＃
３００の表面処理をしてＲｚ３．５μｍ、Ｒａ０．６μ
ｍの粗さにしたものの上に、導電性樹脂被覆層を設けた
ものを使用した（図１（ａ）（ｂ）参照）。この結果、
従来のＳＵＳ製の現像スリーブよりも熱導電性がなりよ
くなるため、α−Ｓｉドラムのドラムヒーターによって
引き起こされる現像スリーブの熱偏析によるスリーブピ
ッチむらは発生しなくなる。

【００５０】更に、上記のような構成のＡｌスリーブに
は、内部に、マグネットローラが固定されたものを使用
した。マグネットローラは、表８に示すような６極より
なる。先ず、Ｎ１はトナー層厚を規制するカット極であ
り、Ｎ２は現像極であり、又、Ｓ３はトナー取り込み極
であり、その他はトナー搬送極である。極の角度は、カ
ット極であるＮ１を基準とした。

【００５１】表８実施例１で使用した現像スリーブ内
のマグローラ

【００５２】次に、基体上に設ける導電性樹脂被覆層の
構成について説明する。膜厚は１０μｍであり、下記に
述べるような割合で配合されたフェノール樹脂、四級ア
ンモニウム塩、ＴｉＯ₂及びカーボンブラックより構成
された膜である。導電性樹脂層を、現像スリーブ２Ａの
外表面に形成する方法としては、下記の成分組成を混合
して導電ペーストを得、これをＡｌ製の現像スリーブの
外表面に塗布法によって塗布し、被覆することによって
現像スリーブ表面に上記導電性樹脂層を形成した。尚、
塗布方法としては、吹き付け法、ディピング法、或いは
電着法のいずれも使用することができる。

【００５３】・フェノール樹脂１００重量部・下記式の構造を有する四級アンモニウム塩２０重量部・カーボンブラック（ＣＯＮＤＵＣＴＥＸ９００コロンビアカーボン社）３重量部・ＴｉＯ₂ １００重量部・イソプロピルアルコール（稀釈剤）適量上記で、導電性微粒子として用いたカーボンブラック粉
末は、カーボン分子の構造が発達した導電率の高い種類
のものを選んで使用した。上記のようにして得られる本実施例で使用した現像スリ
ーブの導電性樹脂層の体積抵抗率は、４端針法で測定し
たところ、０．８×１００Ω・ｃｍであり、その表面抵
抗率は、１．２×１０³Ω／□であった。

【００５４】上記したような本実施例の構成の現像装置
を用い、画像形成したところ、表７に示したように、現
像スリーブの熱偏析によって生じるスリーブピッチの濃
淡を防止することができると共に、トナーを正極性に安
定して帯電し、高速機の寿命までも維持でき、且つ画像
濃度も維持できる、高耐久性を有し、更にスリーブ汚染
という現象をも防止することができた。

【００５５】実施例２本実施例で使用した画像形成装置は、多色で、毎分８０
枚の画像形成を行なうデジタル機である。本実施例で
は、静電潜像担持体が１回転する間に、静電潜像担持体
上に複数色分の静電潜像を順次形成していき、その潜像
を対応する色の複数の現像器により順次に現像して、静
電潜像担持体上に、複数色のトナー像が重ね合わされた
複数色のトナー像を形成し、該トナー像を転写材上に一
括転写する多色画像形成装置に本実施例の現像装置を適
用した。上記したような構成の画像形成装置は、複写ス
ピードも早く、コスト的にも安価であるという利点があ
る。多色画像形成装置として、図４に示す２色画像形成
装置を例にとって、その画像形成過程を説明する。図８
に画像形成の各工程における感光体ドラムの表面電位を
示す。図４の２色画像形成装置は、静電潜像担持体とし
て感光ドラム１を有する。この感光ドラム１は、表面に
α−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印Ａ方向に回転するよ
うに構成されている。

【００５６】先ず、この感光ドラム１の表面を、第１の
一次帯電器３により、＋６００Ｖに一様帯電する。次い
で、第１の画像信号情報による第１画像露光３４を行っ
て、感光ドラム１上の露光部の表面電位を、＋２００Ｖ
に減衰し、感光ドラム１上に第１の画像の画像信号に応
じた第１潜像を形成する。画像露光３４は、半導体レー
ザーを用いて行なった。次に、上記のようにして形成さ
れた第１潜像を、赤色の非磁性１成分現像器である第１
現像器３１により現像して、赤色のトナー像として可視
化する。第１現像器３１には、正に帯電した赤の非磁性
１成分現像剤を用いた。現像時、現像剤担持体には、現
像バイアスとして＋５００Ｖ程度の直流バイアスを印加
して第１潜像を反転現像した。得られた第１トナー像の
表面での電位（第１トナー像電位）は、トナー電荷によ
り、第１画像部の感光ドラム電位（＋２００Ｖ）に対し
＋１００Ｖ程度上がり、＋３００Ｖ前後となる。

【００５７】次いで、感光ドラム１を、第２の一次帯電
器（再帯電器）３３によって再度一様に帯電して、第１
トナー像電位を上昇させる。この時、非画像部電位も若
干上昇する。再帯電後の非画像部電位は、＋６５０Ｖと
なり、第１画像部の電位は、＋５７０Ｖ程度となる。こ
の感光ドラム１に対して第２の画像露光３５を行って、
第２の画像信号情報に応じた第２潜像を形成する。この
後、第２現像器３２によって、正に帯電した磁性１成分
黒トナーを用い、ジャンピング現像法を用いて、上記し
たと同様の現像方法で第２潜像を反転現像する。これに
より、感光ドラム１上に黒トナー像及び赤トナー像の２
色画像が形成される。２色トナー像の帯電量を転写し易
いように揃えた後、感光ドラム１に供給された転写材８
上に転写帯電器４により転写する。その後、定着器７に
送ってトナー像を定着し、赤及び黒画像が得られる。一
方、感光ドラム１上に転写残りのトナーは、クリーニン
グ装置６により除去し、次の画像形成に備える。

【００５８】本実施例で使用するα−Ｓｉドラムは、有
機感光体に比べて比誘電率が大きいため、トナー層との
電圧分割の割合が小さくなることや、帯電電位が比較的
低く第２の潜像電位が十分に取れないが、高耐久で寿命
が５００万枚以上あり、高速機に向いているという特徴
がある。又、上記で行なった第１の画像露光３４は、第
１の半導体レーザーを光源として、第１の画像信号によ
り変調された第１のレーザービームであり、該第１のレ
ーザービームは、モーターにより一定の回転数で回転す
る多面鏡により偏光された後、結像レンズを経て、折り
返しミラーで反射された後、感光体１上をラスタ走査さ
れ、その露光部の表面電位を２００Ｖに減衰させて像状
の第１の潜像が形成される。その後、第一の現像を行
い、更に再帯電器３３でドラムの電位を上げて、第二露
光３５を同様に半導体レーザーで行う。波長は第一、第
二とも６８０ｎｍである。その後、第二現像を行う。

【００５９】本実施例では、第一現像では、スチレンア
クリルを母体とした赤色の非磁性１成分現像剤を用いて
現像を行った。トナー粒径が８μｍのものを使用した。
第二現像は、非接触で、７μｍの黒色の磁性１成分現像
剤を用いたジャンピング現像によって行なった。又、本
実施例では、第一現像器のスリーブとして、実施例１で
使用したと同様のＡｌ製のスリーブの上に、フェノール
樹脂、四級アンモニウム塩、ＴｉＯ₂及びカーボンブラ
ックを１００：１５：８０：３の重量比で用い、吹き付
け法により１０μｍの膜を作製したものを用いた。四級
アンモニウム塩としては、下記の構造のものを用いた。

【００６０】現像スリーブ上のトナー層厚の規制方式
は、ナイロンゴムとＳＵＳ板よりなる弾性ブレードを用
い、現像スリーブの回転方向に対してカウンター方向に
当てて用いた。このようにして導電性樹脂被覆層が設け
られた現像スリーブを用い、非磁性１成分トナーによっ
て現像することにより、従来問題とされていた耐久によ
るトナーの帯電量低下（スリーブ汚染等による）がなく
なり、従来、耐久における問題とされてきたトナー飛散
や画像のトナー混色の問題を低減することができた。表
９にその結果を示した。又、ドラムヒーターによるスリ
ーブの熱偏析によって起こるスリーブピッチむらがな
く、スリーブ汚染による濃度低下のない、信頼性が高
く、又、多色画像形成装置に適した高耐久性の現像装置
であることがわかった。

【００６１】表９従来例と実施例２の画像特性及び現
像スリーブの耐久性の比較

【００６２】実施例３本実施例では、実施例１の場合と同様に、図５に示す画
像形成システムを用い、感光体としてα−Ｓｉドラムが
配置されている毎分６０枚のデジタル複写機を用いて画
像形成を行なった。本実施例では、トナー層厚規制部材
として、０．３７ｍｍの厚さのシリコンゴムと０．０６
ｍｍのＳＵＳ板を組み合わせたブレードを用いた。ブレ
ードの当接圧は１５ｇ／ｃｍである。当接部のニップと
ブレードの自由端距離は３．５ｍｍであり、該ブレード
は、スリーブとカウンター方向にあてる。又、現像スリ
ーブ内のマグネットは４極である。本実施例で採用する
方式では、非接触の磁気ブレード方式と異なりトナーを
擦り上げるので、高湿環境下におけるトナーの帯電不足
から生じる濃度低下の問題を起こし易いが、その防止に
対して有効である。しかし一方、低湿では、チャージア
ップをしてスリーブゴースト等を生じ易い。

【００６３】本実施例で使用した現像スリーブでは、実
施例１と同様のＡｌ製のスリーブ基体を用い、該基体の
上に、電着法により導電性樹脂被覆層は形成したものを
用いた。該被覆層の主たる形成材料の組成は、フェノー
ル樹脂１００部、四級アンモニウム２５部、ＴｉＯ₂５
０部及びカーボンブラック２部であるが、本実施例にお
いては、更にこれに、ＳｎＯ₂を微量加えた。四級アン
モニウムとしては、実施例１で使用したものと同様のも
のを用いた。ＳｎＯ₂の樹脂被覆層への添加は、ゴース
トレベルの微調整する手段として有効である。即ち、こ
れを加えることで、ポジのスリーブゴーストを、常温常
湿、常温低湿、高温高湿のいかなる環境下においてもな
くすことができた。更に、これにより、コート材の選択
で画像特性を調整することが可能となるため、どの種類
のトナーを用いてもよくなり、全体を通じてコストダウ
ンにもなる。本実施例の結果、ＳｎＯ₂の添加は、コー
ト材の設計ラチチュードが広がり、画像安定性、耐久性
が達成されることに加えて、トナーとの相性により発生
したり、しなかったりしていたスリーブゴースト（ポジ
ゴースト、ネガゴースト）現象を調整する手段として有
効であることがわかった。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤担持体（現像スリーブ）の熱偏析によってひきお
こされるスリーブピッチの濃淡を防止すると共に、トナ
ーを正極性に安定して帯電することができ、画像濃度を
耐久においても維持できる現像方法が提供される。又、
本発明によれば、現像剤担持体及びそれを保護する導電
性樹脂被覆層が高速機の寿命まで維持でき、且つスリー
ブ表面にトナーがこびりついて離れなくなるスリーブ汚
染という現象が防止されると共に、トナーを正極性に安
定に帯電して、画像濃度も維持できる高耐久性を有する
現像方法が提供される。更に、本発明によれば、スリー
ブゴーストのでないようにトナーの帯電量を手軽に制御
することができる現像方法が提供される。更に、本発明
によれば、上記した優れた特性を有するのみならず、ト
ナー飛散及び画像混色のない多色画像形成方法が提供さ
れる。更に、本発明によれば、上記した優れた特性を有
するのみならず、感光ドラムに残留したトナーを回収し
て再度現像に使用しても、画像先端影の現象を生じるこ
とがなく良好な画像形成状態で廃トナーの再利用がで
き、且つ、面倒なメンテナンスが不要でランニングコス
トを安価に抑えることができる環境問題にも対応した画
像形成方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は実施例１で使用した現像スリーブの断
面図であり、（ｂ）は斜視図である。

【図２】本発明を適用した現像装置の一例の断面図であ
る。

【図３】（ａ）は従来の現像方法で使用されている現像
スリーブの表面の樹脂被覆層の拡大図であり、（ｂ）は
本発明の現像方法で使用する現像スリーブの表面の樹脂
被覆層の拡大図である。

【図４】実施例２で使用した画像形成装置の概略図であ
る。

【図５】本発明の実施例１及び実施例３で使用した画像
形成装置の概略図である。

【図６】本発明で用いたトリボを測定するファラデーゲ
ージを表す図である。

【図７】本発明でゴーストを評価したゴースト用チャー
トを示す図である。

【図８】本発明を適用した多色画像形成装置の一例を示
す断面図である。

【図９】本発明で用いた平均傾斜（Δａ）を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１：ドラム感光体２：現像器２Ａ：現像スリーブ２Ｂ：現像器第一攪拌２Ｃ：現像器第二攪拌３：一次帯電器４：転写帯電器５：分離帯電器６：クリーニング装置７：定着器８：転写材９：トナーホッパー１０：ポスト帯電器１２：画像露光２４：マグローラ３１：第一現像器（非磁性１成分現像）３２：第二現像器（磁性１成分現像）３３：再帯電器３４：第一の画像露光３５：第二の画像露光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体上に正帯電性一成分現像剤
の層を形成し、該正帯電性一成分現像剤の層によって静
電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して可視化
する現像方法において、上記現像剤担持体の表面に、少
なくともフェノール樹脂、四級アンモニウム塩、ＴｉＯ
₂及びカーボンブラックを含有する導電性樹脂被覆層が
設けられていることを特徴とする現像方法。
【請求項２】ＴｉＯ₂の平均粒径が０．１μｍ〜０．
５μｍであり、且つＴｉＯ₂の粉体抵抗が２〜２０Ω・
ｃｍ（１００ｋｇ／ｃｍ²圧粉体）である請求項１に記
載の現像方法。
【請求項３】カーボンブラックが導電性カーボンブラ
ックであって、且つ該導電性カーボンブラックのＴｉＯ
₂に対する重量比が２０％以下であり、ＴｉＯ₂及び導電
性カーボンブラック（Ｐ）と、被覆層の主成分であるフ
ェノール樹脂（Ｂ）との重量比が１：０．５〜１：３．
０である請求項１又は請求項２のいずれかに記載の現像
方法。
【請求項４】導電性樹脂被覆層に更にＳｎＯ₂が含有
されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像
方法。
【請求項５】円筒状の静電潜像担持体が１回転する間
に、静電潜像担持体に静電潜像の形成及び該静電潜像の
色現像剤による現像を色毎に複数回行なって静電潜像担
持体に複数色の現像剤像を重ね合わせて形成し、形成さ
れた複数色の現像剤像を転写材上に一括転写する多色画
像形成装置において、少なくとも第一番目の現像が、請
求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像方法を用いて
行なわれることを特徴をする多色画像形成方法。
【請求項６】静電潜像担持体を一次帯電し、帯電され
た静電潜像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を現
像手段により一成分現像剤を用いて現像して可視化する
ことにより現像剤像を形成し、該現像剤像を転写材に転
写した後、静電潜像担持体上に残存する一成分現像剤を
クリーニング装置により回収し、回収した一成分現像剤
を再び現像手段に戻して再利用する画像形成方法におい
て、上記現像が、請求項１〜請求項４のいずれかに記載
の現像方法を用いて行なわれることを特徴をする画像形
成方法。