JPS6012627B2 - 静電像現像法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感光体や記録体などの画像支持体上に形成され
た静電潜像の現像法、特にキャリアを必要としない一成
分系現像剤を用いた現像法に関するものである。

従来一成分系現像剤を用いた現像法に関しては低抵抗或
は高抵抗の磁性トナーを使用して静電像を現像するタイ
プのものと、非磁性の高抵抗トナ−を用いて現像するタ
イプのものとが既に知られている。

前者のタイプの中で低抵抗磁性トナーを使用するものは
低抵抗であるためトナーは静電誘導或は分極作用を受け
それによって静電像が現像されるのであるがトナー自身
が帯電していないため、電位の低い画像に対しては不向
きである。

また、高抵抗磁性トナーを使用するものは、コロナ帯電
器によりトナーを所定磁性に帯電させるか、或は摩擦帯
電させて現像するものであるが、磁石によりスリーブ表
面に磁気的に吸着させて搬送するものであるため、コス
ト高になり、さらに現像後のトナー隊を定着させる場合
トナー中に鉄粉の如き比較的高熱容量の磁性粉が混入し
ているため通常のトナー粒子のみの場合に比らべ約１．
５〜２倍の熱量が要求されるため安全性及び高速複写が
困難となる。後者のタイプのものにおいては、導電処理
した現像ローラー上のトナー粒子にドクターブレードを
用いて摩擦帯電させるものがあるが、現像ローラーの構
成は複雑でありトナー粒子をいかに均一な層にして搬送
、現像するかについては述べられていない。磁力を利用
しないでトナー粒子を搬送するためには静電力を利用す
ることが考えられるが、本来帯電されていないトナー粒
子を静電力を用いて所望量搬送することは困難である。
特に本発明の如く搬送途中においてトナー粒子に帯電さ
せるものにおいては、その帯電個所までにトナー粒子を
搬送する必要がある。そこで搬送力を持たせるために可
動表面の表面粗さを粗くすることが考えられるが、その
ような表面をトナー粒子を静電像と接触すべ〈搬送する
現像表面と使用すると現像むらを生じて好ましくない。
反対に表面組さを滑らかにするとトナーの搬送力は得ら
れない。そこで本発明の目的は、非磁性トナーを所定極
性に帯電させて静電像の現像を行なうものにおいて、磁
力を利用せず可動部材表面の物理的な性質を巧みに利用
することによって優れた搬送力を得るのみならず現像む
らをなくした、使用する装置も簡単な静電像現像法を提
供するものである。

以下、この発明を、添附した図面を参照して説明する。
第１図は、この発明の一実施例を示す概略構成図である
。矢印方向に回転する可動部村であるゴムローラーーの
上部には、この実施例の場合固有抵抗値１ぴＱｃの以上
の絶縁性の非磁性トナー２を収容したホッパー３が設け
られている。このホツパー３の下部開□からトナー２が
ゴムローラーー上に供給されると、トナー２は粉末状で
あるためゴムローラー１の表面に付着してトナー層を形
成する。このトナ一層は、ゴムロ−ラー１の回転に伴い
搬送され、ホッパー３の次に、その表面がゴムローラ−
１の表面に極く近接または軽く接触して設けられた均平
部材４により均される。

一般に、ホッパー３の中に収容されたトナー２は、吸湿
等により固結しがちで、ゴムローラー表面に塊となって
付着することがあり、またホッパ一関口部から出てきた
トナー層の厚さは非常にばらついており、このトナー塊
を除去したり又はトナー層の均一化を図るために均平部
材４をゴムローラー１の表面に接触させる。このように
して均一化されたゴムローラ−１上のトナー層は、その
次に配置され、かつゴムローラーーの表面に接触部を持
つ摩擦帯電部材５によって擦られて所定極性に帯電され
、ゴムロ−フーーの下部における現像位置において矢印
方向に移動している画像支持体６上の静電潜像と接触し
て、これを可視化する。

現像に寄与したトナー層はさらに移動して再びホッパー
３の中に入り、新たなトナーの補充が行なわれてホッパ
ー３の開口４部より送出される。ゴムローラーーには種
々のものが考えられるが、表面の摩擦係数が０．５以上
好ましくは１．０以上であることが要求される。

またゴムローラー１の表面粗さはトナ一粒径が１０仏で
ある場合には、３山から１０仏であることが好ましい。
表面粗さがのり以上になるとトナーの付着力即ちトナー
の搬送力が向上するがトナー層に凸凹が生じ、本発明に
係る現像方式においてはトナー層と画像支持体６とを圧
接させることが出来ないために画像部におけるトナ−の
うまりが悪く、またシャープ性、解像力に乏しい画質し
か得られなくなってしまう。また、表面組ごが３仏より
小さいと、トナーを搬送することがむずかしくなる。さ
らに、ゴムローラー１は弾性体であることが重要である
。

即ち、硬度の高いものであるとホツパー３又は均平部材
４との接触面積が４・さくなり、摩擦力を小さくなる。
加えて上記接触部における接触圧が高くなり、そこでト
ナーを圧接するためトナーをゴムローラー表面から掻き
取る効果となりゴムローラー１のトナーの付着搬送が十
分行なわれなくなる。そこでゴムローラ−１を所定硬度
を有する弾性体にて構成することにより極めて良好なト
ナーの付着搬送を行なうことができる。ゴム硬度として
は３０ｏ 〜４００であることが望ましい。このように
可動部材の少なくとも表面を弾性体で構成することによ
り、接触面積を広くすることにより接触圧が弱まるが、
比較的高い摩擦係数を有していること及び接触面積が大
きいことにより摩擦力は大きくなり、従ってトナーの付
着搬送力が十分得られることになる。このような材質と
してはシリコンゴム、クロロプレン等の如き弾性体が用
いられる。

また可動部材として導電性ゴムローラーを用いて、これ
にバイアス電圧を印加すれば一成分係現像剤のバイアス
現像を有効に行なわせることができる。均平部村４は、
電気的には導電性であっても絶縁性であってもよく、ゴ
ムローラー１に軽く接触させるか、またはギャップ１０
０ム以下で騒く近接させるようにする。

均平部材４の形状はこの実施例のようにローラー状でも
よくまたそれ以外の形状であってもよい。ローラーの場
合これを静止させておきその表面粗さはゴムローラー１
と略同程度である。またこれをゴムローラー１の回転方
向と同じかまたは逆回転させることもできるが、この部
分でゴムローラー１の表面上のトナー層を掻き取ってし
まうことのないよう適宜その条件を決める必要がある。
また均平部材４の材質としては、少なくともトナ−が摩
擦帯電部材５により所定極曲こ帯電されるのを妨げない
ようなものがよく、トナーとは摩擦帯電序列で略同じか
或はトナーを所定極性に積極的に帯電させるため摩擦帯
電部材５に近いものが選ばれる。摩擦帯電部材５の材質
は、使用されるトナ−の固有抵抗値及び画像支持体６の
帯電極性に応じて、摩擦帯電系列上からトナーと隔つて
いるものが選ばれる。

例えば、画像支持体６にセレン系感光体を使用する場合
は、感光体は正極性に帯離され静電像も正極性なのでト
ナー２は負極性に帯電される。従ってトナ−２が負極性
に帯電されるように、摩擦帯電部材５は、摩擦帯電系列
上、トナー２よも上位にある材料が選らばれる。この実
施例においては、トナーに固有抵抗値１び２０肌を有す
るポリスチレン系のものを使用したので、このトナーを
正極性に帯電させるために摩擦帯電部材としてテフロン
（商品名、デュポン社製）板を使用すると良く、一方負
極性に帯電させるためにはナイロン（商品名、デュポン
社製）板を使用すると良い。

ところで、トナー２が摩擦帯電部材５により正極性に帯
電されるとき、同時に摩擦帯電部材５は負極性に帯電さ
れ、このトナーと摩擦帯電部材との間に静電的吸引力が
働く。

従ってトナーを所定樋性に帯電させ、なおかつ可動部材
１上にこれを保持するためには、摩擦帯電部材表面のト
ナー保持能力よりも可動部材表面のトナー保持能力の方
が大きい必要がある。このためには、可動部材１及び摩
擦帯電部材５がトナーに対し摩擦帯電序列に関し互いに
隔つておりかつ可動部材１の方が摩擦帯電部材５よりも
上位にあればよい。一方可動部材１との摩擦帯電によら
ずトナ−のゴム表面への物理的、化学的、付着力を利用
すればよい。これと似たような関係が、静電像のトナー
に対する静電的吸引力と、ゴムローラー１のトナーに対
する保持力との間にも存在する。従って帯電されたトナ
ーを静電像に付着させるためには、静電像の静電的吸引
力がゴムローラー１のトナー保持力よりも大きくなけれ
ばならないし、通常は静電的吸引力の方が十分に大きい
。第２図に示すのは、本発明の別の実施例を示す概略構
成図で本発明に係る現像装置を組み込んだ電子写真複写
機の概略図である。

第２図においてホツパ一端３ａとゴムローラーーとの間
隙は極少にして望ましくは約０．０３〜０．０６肋程度
であり、そこを通過したトナー層２は均平部材４によっ
て均らされ、次いでトナ−に所定極性の帯電を行なうス
コロトロンチヤージャー７が設けられている。通常のコ
ロナチャージャーではトナーの飛散が大きい為、コロナ
放電量を十分制御するグリッド８を有するスコロトロン
チャージャー７でトナーを帯電するのが好ましい。トナ
ー２を帯電させる手０段としては第１図に示すような摩
擦帯電部材５であってもよい。コロナ帯電によってトナ
ーを帯電させる方式にあってはゴムローラ−１としてト
ナーとの摩擦帯電序列を考慮した材質のものを使用する
必要はないことはもちろんである。ク スコロトロンチ
ヤージヤー７によつてトナ−２に帯電させるには、ゴム
ローラー１として導電性ゴムローラーを使用してスコロ
トロンチャージヤ−７の対電極としての役割をさせる必
要がある。

一方、このような導電性ゴムローラーを使用する０こと
によって、これに電源１１より所定電圧を印加し地肌汚
れ防止のためのバイアス現像を行なわせることができる
。スイッチ１２は感光体６上の作像タイミングに合わせ
て現像バイアス電圧をゴムローラーに選択的に印加する
ために設けられて夕し、る。現像に寄与したトナー層２
は除電チャージャ−９によってホツパー３に入る前に十
分除電される。即ちトナー層中の各トナー粒子が各々ほ
ぼ均一な帯電量であることが必要であり、この除電装層
９を用いないと前回帯電されたトナーと、ホ０ッパー３
内で新たに補給されたトナーとでその帯電量に差が生じ
るからである。このように除電されたトナー層はホッパ
ー３内にゴムローラー１の表面に接触或はトナー層厚さ
以内に近接して設けられ掻き取り部分１川こよってゴム
ローラー１表タ面から一部又は全部が掻き取られ、ホツ
パー３内で蝿拝されゴムローラ−１の表面には新たなト
ナー２が付着し搬出される。感光体６は、セレン感光体
、酸化亜鉛感光体或は有機光半導体を表面に有するドラ
ム状感光体であり矢印の如く反時計回ひりに回転してい
る。まず帯電装置１３により帯電され次いで光像１４を
照射して静電潜像を形成し、これを本発明に係る現像装
置にて可視化し次いで記録シート１５にトナーとは逆極
性の電圧の印加された転写コロナチャージャー１６によ
り転写を行ない、転写されたトナーは図示していない定
着装置により記録シート上へ永久的に定着される。一方
転写終了後の感光体６上の残留トナーは感光体６に圧接
されたドクターブレード１７により感光体６から除去さ
れ、容器１８に回収される。トナーを除去清掃された感
光体６は除電チャージャー１９によって除電され、再使
用のため再び作像工程に入る。感光体６の移動速度をＶ
Ｐ、ゴムローラー１の移動速度をＶＲとすれば、ＶＲ／
ＶＰ≧１．０であることが必要で、特に、ＶＲ±２ＶＰ
である時が地肌汚れがなく、かつ濃度も十分高く良好な
画像を得ることができた。

ゴムローラーーの材質については、シリコンゴム及びク
ロロプレンが適していることは既述したが、両者は使用
初期においては大した違いはないけれども、長時間使用
後の両者の比較をしてみると、クロロプレンローラーは
その表面にトナーが皮膜化し、そのトナ−が黒光りして
いる状態となり、新たなトナ−をこのローラー表面へ補
給することが困難であるばかりでなく、現像を繰り返し
ても濃度を上げることが出来なかった。

一方これに対しシリコンゴムを使用したローラーは全く
このような現像は見られなかった。本発明者らは、この
原因はゴム中の添加剤とトナー成分との親和性に関係が
あることを見出した。

即ち、シリコンゴムの場合、シリコンゴム中の添加剤と
してのシリコンオイルはトナーとの親和性は悪く、又、
シリコンゴムの離型性も加味されて談ローラー上へのト
ナーの皮膜化が起こり難く、長時間使用してもそれほど
経時変化もないということである。そこでゴム。ーラー
の添加剤としてトナーとの親和性の悪いものを選択する
ことが重要である。以上、本発明によれば可動部材表面
に非磁性トナーを付着させ、搬送途中にて該トナーに所
定極性の帯電を行なわせ、次いでこれを現像に寄与させ
るものにおいて、特に上記可動部材として摩擦係数が大
きく、かつ滑らかな弾性体を使用することにより、トナ
ーの搬送力が良好であるばかりでなく、現像むらも解消
出来、しかも構造が簡単で安価であり、さらに一成分現
像剤であるのでトナー濃度センサーを用いる必要がなく
、さらに導電性のキャリアを使用していないため、現像
時キャリアとの接触によって静電潜像の電荷も消失する
ことがないので十分高濃度の現像を行なうことができる
。

なお、現像装置は１つについて説明したが複数個設けて
よいことはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略構成図、第２図は
本発明の他の実施例を示す概略構成図である。 １：ゴムローフー、２：トナー、４：均平部材、５：摩
擦帯電部材、６：画像支持体、７：スコロトロンチャー
ジャー、９：除電チヤージャ−−。 桁イ図 策２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動部材表面に１０＾６Ωｃｍ以上の固有抵抗値を
   有する非磁性トナー粒子を付着させ、この付着したトナ
   ー層に搬送途中において所定極性の電荷を電荷付与手段
   で付与せしめて静電像と接触させる現像法において、摩
   擦係数が大きく、かつ、滑らかな導電性ゴムからなる弾
   性可動部材表面によって上記トナー粒子を搬送し、この
   搬送されたトナー粒子を、上記電荷付与手段の前に配置
   された上記表面に近接または軽く接触した均平部材で均
   らすことを特徴とする静電像現像法。 ２ 上記可動部材表面は離型性の良い充填剤からなるゴ
   ム材料であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の静電像現像法。