JPS647665B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜像を現像する装置に関する。

従来、電子写真、静電記録等における現像装置
に採用されている方法としては、大別して乾式現
像法と湿式現像法とがある。前者は、更に二成分
系現像剤を用いる方法と、キヤリア粒子を用いな
い一成分系現像剤を用いる方法とに二分される。

二成分系接触現像方法では、必然的にキヤリヤ
ー粒子とトナー粒子の混合現像剤を用い、通常現
像過程の進行によりトナー粒子はキヤリヤー粒子
に比べ遥かに大量に消費されるから、両者の混合
比が変化し、もつて顕画像の濃度が変動し、又消
費され難いキヤリヤー粒子の長時間使用による劣
化により画質が低下する等の欠点を本来的に有し
ている。

他方、一成分系の接触現像方法では、磁性トナ
ーを用いるマグネ・ドライ法及び磁性トナーを用
いないコンタクト現像法は、トナーが被現像面の
全面、即ち画像部，非画像部共に接触し、これが
ために非画像部にまでもトナーが付着し易く、所
謂地カブリとなつて汚れが生じ易い問題がある。
（このカブリの汚れの点については二成分系現像
法においても同様に生じる欠点である。） 更に、一成分系現像方法に属する所謂ジヤンピ
ング現像法として、シート等の担持体にトナーを
均一に塗布した後、これを静電像保持面に小間隙
を保つて対向させトナー担持体から静電像保持面
にトナーを静電像が有する電荷により吸引し付着
させて現像する方法が知られている（特公昭41−
9475号公報、米国特許第2839400号明細書等）。こ
の方法は、静電荷のない非画像部では、トナーが
吸引されないばかりか、トナーと非画像面とが接
触しないので、上述のカブリが出にくいという長
所を有している。又、キヤリヤー粒子を用いない
ので、上述した混合比の変動という事態もなく、
更にキヤリヤー粒子の劣化もない。

しかしながらこの方法は、次のような問題点を
有している。

(1) 実用的な均一塗布が困難である。

(2) トナー支持体からの均一なトナー離脱が困難
である。

(3) 解像度が低い。

これらの為に未だ本格的な実用化はなされてい
ない。

このような欠点を防止するため、本出願人は均
一なトナー薄層を表面に形成したスリーブを静電
像保持面に対して微小間隙に保ち、選択的に高電
位潜像面にトナーを転移させる現像方法を提案し
ている（特開昭54−42141号，54−43037号等。） 第１図は、このような現像装置の一例を示す断
面図である。

図において１は静電像保持手段、２はステンレ
スより成る非磁性スリーブ、３はホツパーでキヤ
リア粒子を含まない一成分磁性トナー４を有して
おり、５はドクターブレードで磁性材料より成
り、トナーの厚みを規制して、スリーブ上に一様
な厚さのトナー薄層６を形成する。このトナー層
６と静電像保持手段との間は、公知のスペーサ手
段により微小な間隙が保たれ、トナーはこの間隙
を転位して静電像に吸着する。７はマグネツトロ
ール、８はスクレーパで、長手方向に多数の小孔
を有し、スクレープされたトナーが小孔を通して
再びスリーブ上に供給される。この現像装置によ
つて静電像を顕像化したところあるトナーについ
てはカブリのない階調性の高い画像を得ることが
できた。しかし、上記トナーで連続的に画像出し
を行うと、次第に画像濃度が低下していつた。

これは、トナーがある粒度分布をもつているた
めに、現像されにくい微粉トナーの現像器内での
比率がだんだんと増えるためである。これは以下
の理由による。

スリーブ表面に薄くコーテイングされているト
ナーには常にトナー電荷と導電性スリーブ側のト
ナーの鏡映電荷による吸引力が働きトナーはスリ
ーブ表面に静電吸着されている。

トナーの単位重量当たりの吸着力ｆは、トナー
半径ｒのトナーの電荷量をｑとするとｆ＝Ｒq²／r² と表わされる。（Ｒ：比例定数）。

また半径mrのトナーの場合表面積に比例した
電荷量m²qを持つと考えられトナーの単位重量当
りの吸着力はf′＝R′q²／mr⁵（R′：比例定数）と表わ される。

ところで、スリーブが回転していくと、トナー
には磁気力によるトナーを毛羽立たせる力、スリ
ーブ上をころがす力等のトナーをほぐすような力
が働くが、単位重量当りのトナーに働く力はトナ
ーの半径に無関係に等しい。

このため、小径トナーは大径トナーよりもスリ
ーブ表層に吸着しやすい故に微粉トナーが静電像
保持体面へ向けて飛翔しにくいため連続的な画像
出し処理をすると、現像器内の微粉トナーの比率
が増してゆき、画像濃度は次第に低下してゆく。

かつスリーブ表面に不均一な微粉トナー層が形
成され画像ムラも目立ちやすくなる。また、他の
トナーでは、初期からスリーブ上に波状のムラが
表われ、画像上でもカブリムラが発生した。これ
はトナー同志の凝集力が強くかつ摩擦帯電量が大
きい圧力定着用のトナーで、特に顕著であつた。

上記欠点を防止するためにスリーブ表面に薄い
絶縁層を設けて微粉トナーの鏡映力を減じさせる
ことが有効である。

しかし、上記絶縁スリーブは非磁性であるこ
と、高強度であること、静電像保持体面と絶縁ス
リーブ間の小ギヤツプを確保するためには、高精
度の加工が可能な材質であること、コスト面でも
安いこと、等の制約があり材質が限定される。

またトナーも画像性、定着性、流動性、保存性
等の多々の制約により材質が限定される。トナー
の摩擦帯電量は主にスリーブ材質とトナー材質に
よつて決定されるので、上記規制を受けた場合ト
ナーの摩擦帯電量が最適値にならないことが往々
にしてある。

例えば（コピー紙へのトナー像の永久定着を圧
力のみで行なう）圧力定着用のトナーとしてポリ
エチレン及びマグネタイトを主成分としたトナー
を用いた場合上記絶縁スリーブを用いてもトナー
の摩擦帯電量が大きすぎ、かつトナー同志の凝集
力が強いために、スリーブ表面で塗布ムラが生じ
やすく、画像上にもカブリムラが発生しやすい。

上記欠点を解消するためには絶縁スリーブを使
用し、かつトナーの摩擦帯電量を減少させること
が望ましい。従つて本発明の目的はこのような問
題点を解決し、長期に亘つて画質低下のない現像
器を提供することにある。

本発明はこのような目的のために摩擦帯電量が
大きすぎるトナーの摩擦帯電量を減少させること
によつて、スリーブ廻りのトナーの粒径の変化に
よる画像濃度の変化を防止した現像装置を提供す
るものである。本発明は、現像剤担持体表面とト
ナー粒子との摩擦帯電を利用して、所定極性に帯
電したトナー粒子で潜像を現像する現像装置にお
いて、上記現像剤担持体表面は、凹所又は小孔を
表面に有する絶縁性現像剤担持体表面の該凹所又
は小孔内に、該絶縁性現像剤担持体表面よりも摩
擦帯電系列上で上記トナー粒子の所定極性の帯電
を相対的に与えにくい物質が埋め込まれているこ
とを特徴とする現像装置である。

上記物質は、以下の実施例で述べるように、摩
擦帯電系列上で上記トナー粒子と略同一位置にあ
る物質や摩擦帯電系列上で上記トナー粒子の位置
よりも潜像極性と反対方向の位置に位置し、上記
トナー粒子の所定極性の帯電を減少する物質が良
い。本発明では、粒径の違つたトナーが混入して
いても、画像濃度が長期に亘り一定でかつ画像ム
ラのない現像装置を提供するものである。従つ
て、トナー製造が容易になり、生産性が上がり大
きなコストダウンが可能となる。すなわち、本発
明では表層に絶縁体薄層を有するスリーブ表面に
多数の凹所や小孔を形成し、前記凹所や小孔内
に、現像剤の摩擦帯電量を減少させるための物質
を埋設させることにより長期に亘つて画質低下の
ない現像器が得られた。

以下本発明について更に詳細に述べる。

第２図は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。第１図と同一機能のものは同符号で記した。
図において１は潜像保持手段としての感光ドラム
であり、勿論ベルト状、シート状の形態のもので
も良い。この一実施例に於いてスリーブ９に担持
されたトナー層と感光ドラム１との間には間隙が
あり、トナーはスリーブ表面からドラムに転移し
て潜像を顕画化する。

９はこの保持手段に対向して設けられた現像剤
担持手段で表面が陽極酸化されたアルミニウムス
リーブ１０（以下アルマイト（商品名）スリーブ
と呼ぶ）の微視孔及びクラツク中にポリテトラフ
ルオロエチレンを含浸した非磁性絶縁スリーブで
ある。スリーブ９はアルミスリーブに陽極酸化処
理を施して、表面に酸化被膜を形成したいわゆる
アルマイトスリーブを微細テフロンを分散させた
水性分散液中に含浸させ、前記処理によつてスリ
ーブ表面に生じた多数の微視孔やクラツク中に微
細テフロン（テフロンは商品名；４弗化エチレン
樹脂材料）を含浸させたものである。

潜像保持手段１は矢印方向に動く。このときス
リーブ９を潜像保持面と同一方向に回転させるこ
とによりホツパー３から送られる一成分絶縁性強
磁性トナー４をスリーブ９面上に塗布しかつ、円
周面とトナー粒子との摩擦によつてトナー粒子に
静電像電荷と逆極性の荷電を与える。さらに鉄製
ドクターブレード５をスリーブ表面に近接（間隔
50μ〜500μ）して配置することにより、トナー層
６の厚さを薄く（30μ〜500μ好ましくは30μ〜
100μ）かつ均一に規制する。なお、７はスリー
ブ２内に固設されたマグネツトローラである。

ドクターブレード５を上記のように磁性部材で
形成すると、トナー層を薄く均一に規制できる。

この構成の現像装置を用いて画像出しを行うに
あたつて、先ず磁性トナーとしては、一例とし
て、塗布ムラが生じやすい圧力定着トナーを用い
た。これはポリエチレン100部、マグネタイト80
部、電荷制御剤１部、カーボン７部の割合で混合
して周知の方法により形成された平均粒径５〜
10μのものである。ここで用いた電荷制御剤は、
高湿におけるトリボの安定性、及び耐久性upが
主な目的である。その他周知の磁性トナーが利用
できること勿論である。現像剤担持体９としては
平均径数百オングストローム（Å）の小孔内に前
記方法で微細テフロンを含浸した、（スリーブ表
面に対する）小孔率が約８％、絶縁層厚30μのス
リーブを用いた。磁石は、静電像（電位コントラ
スト約600V）の保持部材とスリーブとの最接近
部に磁極を配し、そのときの表面磁束密度は600
〜1300ガウス程度の範囲内から一例として800ガ
ウスを選んだ。

以上の構成に基づき実際に画像出しを行なつ
た。なお、30μ厚の絶縁スリーブを使用しため現
像に充分な電界強度を得るために、スリーブにピ
ーク値500Vの交流バイアスを印加した。（この作
用については例えば特開昭55−18659号公報参
照。） 上記条件で３万枚のコピーをし続けても、画像
濃度低下や、ムラは全く発生しなかつた。

また、硬質表面になつているためスリーブ表面
にキズを生じることがなく、長期に亘り安定なジ
ヤンピング特性を示した。また、テフロンはアル
マイト内の微視孔やクラツク内に含浸されている
ため一般のコーテイングと違いテフロンの削れは
生じなかつた。この時、スリーブ表面のトナー粒
度を測定したところ、５〜10μのトナーが主体で
ありホツパー内のトナーと粒径の変化はみられな
かつた。

次に、30μ厚の通常のアルマイトスリーブで、
画像出しを行なつたところ、初期はスリーブ状で
多小、波状の塗布ムラが見られたが画像は良好で
あつた。しかし4500枚続けて通紙すると画像濃度
低下と、波状のムラが生じた。スリーブ表面を観
察したところ、アルミの陽極酸化処理時に生じた
微視孔や同じく処理時に熱膨張の差により生じた
クラツク内にトナー層がムラにコーテイングされ
ていることが確認された。故に、アルマイトの微
視孔やクラツク内にテフロンを含浸させたもの
は、トナーの摩擦帯電量を減少させ、適正値にす
るとともにアルマイトの微視孔やクラツク中にト
ナーがコーテイングされるのを防止する効果をも
有し長期に亘つて安定した画像が得られた。

今回の実験ではアルマイトスリーブ内に微細テ
フロンを含浸させたスリーブを用いたがトナーと
比較して摩擦帯電系列で同等に近いものか又は、
トナーよりも負特性のものを用いた場合すなわち
全体として見た場合、トナーの摩擦帯電量を減少
させた場合に良好な結果が得られたスリーブ内の
微視孔やクラツク内に埋設される物質としては主
にハロゲン化物から選定すると良好な結果が得ら
れる。また、スリーブ内の微視孔やクラツク内に
含浸させる材質によつてトナーの摩擦帯電量が変
化するので、アルミスリーブを陽極酸化させると
きの電圧、電流値、及び硫酸水溶液の温度、濃度
等を変えてトータルとして所望の摩擦帯電量が得
られるように適正な気孔率のアルマイトスリーブ
を作成すれば良い。

以上述べたように本発明ではスリーブ表面に絶
縁体薄層を設け前記絶縁体薄層表面に凹所や小孔
を形成し、前記凹所や小孔内にトナーの摩擦帯電
量を減少させる物質を埋蔵することにより長期に
亘つて安定した良好画像を得ることが可能となつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像装置の断面図、第２図は本
発明に係る現像装置の一実施例の断面図である。 １……潜像保持体、９……現像剤担持体、１１
……凹所又は小孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 現像剤担持体表面とトナー粒子との摩擦帯電
   を利用して、所定極性に帯電したトナー粒子で潜
   像を現像する現像装置において、 上記現像剤担持体表面は、凹所又は小孔を表面
   に有する絶縁性現像剤担持体表面の該凹所又は小
   孔内に、該絶縁性現像剤担持体表面よりも摩擦帯
   電系列上で上記トナー粒子の所定極性の帯電を相
   対的に与えにくい物質が埋め込まれていることを
   特徴とする現像装置。 ２ 上記物質は、摩擦帯電系列上で上記トナー粒
   子と略同一位置にある物質である特許請求の範囲
   第１項に記載の現像装置。 ３ 上記物質は、摩擦帯電系列上で上記トナー粒
   子の位置よりも潜像極性と反対方向の位置に位置
   し、上記トナー粒子の所定の極性の帯電を減少す
   る物質である特許請求の範囲第１項に記載の現像
   装置。 ４ 前記現像剤担持体には交流バイアスの印加さ
   れる特許請求の範囲第１項に記載の現像装置。