JP3647253B2 - 現像装置、現像剤担持体及び現像方法 - Google Patents
現像装置、現像剤担持体及び現像方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体或いは静電記録誘導体等の像担持体上に形成された潜像を現像して顕像化するための現像装置及び現像方法に関する。
【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された静電潜像を、一成分系現像剤であるトナーによって顕像化する現像装置としては、トナー粒子相互の摩擦、現像剤担持体としての現像スリーブとトナー粒子との摩擦、及び現像スリーブ上のトナー塗布量を規制する部材（現像剤層厚規制部材）とトナー粒子との摩擦等により、トナー粒子に正或いは負の電荷を与え、この帯電されたトナーを現像スリーブ上に極めて薄く塗布し、感光ドラムと現像スリーブとが対向している現像領域に搬送して、該現像領域においてトナーを感光ドラム表面の静電潜像に飛翔及び付着させ、感光ドラム上の静電潜像をトナー像として顕像化する方式のものがある。
【０００３】
上述したような従来の現像方式に用いられる現像剤担持体は、例えば、金属、合金又は金属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用いられている。
しかしながら、このような現像剤担持体を使用した場合には、現像剤層厚規制部材によって現像剤担持体表面に形成される現像剤層において、現像剤担持体の表面近傍に存在する現像剤層中の現像剤が非常に高い電荷を有することになり、現像剤担持体表面に鏡映力によって強烈に引きつけられてしまい、トナーと現像剤担持体との摩擦機会が持てなくなって、トナーが好適な電荷を持てなくなることが生じる。このため、このような状況下で画像を形成すると、充分な現像及び転写が行われず、画像濃度ムラや文字飛び散り等の多い画像となってしまう。
【０００４】
又、近年では、省エネのために要求される現像剤の低温定着化や高精細画像形成を実現するため、トナーの小粒径化が望まれている。そして、このような小粒径のトナーを用いる機種において上記したような従来の現像剤担持体を使用した場合は、下記に説明するように、充分に現像剤の低温定着化及び高精細画像の形成を実現させることが困難であった。例えば、現像剤の低温定着化のためには、現像剤のガラス転移温度Ｔｇをより低めに設定したり、現像剤中にワックス等の低融点物質を多めに添加したりする傾向にあるが、これらの現像剤は、電子写真装置等の装置本体の昇温等に影響されて、現像剤担持体上に融着し易く、画像濃度の低下、白筋、ブロッチ等が生じる場合がある。
【０００５】
又、特開平１−１１２２５３号公報や特開平２−２８４１５８号公報等には、高画質化、高精細化のために、粒径の小さいトナーを用いることが提案されている。このような粒径の小さいトナーでは、単位重量当りの表面積が大きくなるために、表面電荷が大きくなり易く、所謂チャージアップ現象によりトナーが現像剤担持体に固着し、その結果、新たに現像剤担持体上に供給されてきた現像剤が帯電されにくくなり、現像剤の帯電量が不均一となり易い。このため、画像上にスリーブゴーストが発生し易く、得られる画像が、ベタ画像やハーフトーン画像等にスジ状画像やモヤ状画像等の不均一な画像になり易い。
【０００６】
これに対し、特開平１−２７７２５６号公報、特開平３−３６５７０号公報等に、このような過剰な電荷を有する現像剤の発生や、現像剤担持体への現像剤の強固な付着を防止するため、樹脂中に、カーボン、グラファイトのごとき導電性物質や固体潤滑剤を分散させた樹脂組成物からなる被膜を現像剤担持体上に形成する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、現像装置中で生じるトナーの過剰帯電を防止し、且つトナーの帯電量を高めに保持させ、又、現像剤担持体上へのトナー融着が発生しにくく、これらのことによって引き起こされる画像濃度の低下、白筋及びブロッチ等を有効に防止し得る現像装置及び現像方法を提供することにある。
又、本発明の目的は、常温常湿の環境下においては勿論のこと、高温高湿度或いは低湿度の環境下においても良好な画像が得られる現像装置及び現像方法を提供することにある。
又、本発明の目的は、耐摩耗性に優れた現像スリーブを提供することによって、あらゆる環境下における長期耐久においても、安定な画像が得られる現像装置及び現像方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、スリーブゴーストをなくすことのできる現像装置及び現像方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、現像容器内に収容された正帯電性トナーを有する現像剤を現像剤担持体上に担持させ、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤の薄層を形成しながら、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域へと現像剤を搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする現像装置、現像剤担持体及び現像方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
先ず、本発明を特徴づける現像剤担持体について説明する。本発明に用いられる現像剤担持体は、従来のものと同様の金属製等の円筒状基体を有するが、本発明においては、該基体表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする。
以下、本発明で使用する現像剤担持体表面の樹脂被覆層（以下、単に被覆層とも呼ぶ）の一例を図１に示しながら、その作用について説明する。図１に示したように、金属製等の円筒状基体５上に形成される被覆層１は、結着樹脂３であるフェノール樹脂によって円筒状基体５の外周に形成されるが、この被覆層１中には導電性物質が含有され、場合によっては、図１に例示したもののように導電性物質と共に固体潤滑剤４が含有されてもよい。
【００１０】
本発明者らは、この被覆層１の構成について鋭意検討を重ねた結果、被膜形成材料である結着樹脂として、それ自身が鉄粉に対して正帯電性を有する第４級アンモニウム塩化合物を含有するフェノール樹脂を使用すれば、結着樹脂自身の帯電付与性を向上させることができるので、トナーの帯電量を高めに保持でき、且つ導電性物質及び固体潤滑剤を用いることで、過剰な電荷を有する現像剤の発生や、現像剤担持体への現像剤の強固な付着を有効に防止することができ、更に、従来行われている帯電付与粒子を添加した場合に比べて被覆層自体の機械的強度や耐摩耗性が向上するので、長期耐久に耐え、長期間安定して良好な画像を提供することが可能となることを知見して本発明に至った。
【００１１】
本発明において、現像剤担持体上の被覆層を形成するための結着樹脂を上記したような構成とすると、被覆層が、正帯電性トナーを有する現像剤に対して良好な帯電付与物質となることについての明確な理由は定かではないが、本発明で用いる、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被膜を形成する際にフェノール樹脂の構造中に取り込まれ、その結果、上記化合物を有するフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像剤担持体を用いれば、現像剤を好適に正極性に帯電させることが可能となる。
【００１２】
本発明において好適に使用される、上記した機能を有する第４級アンモニウム塩化合物としては、鉄粉に対して正帯電性を有するものであればいずれのものでもよいが、例えば、下記一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【化１】
（式中のＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、アルアルキル基を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は夫々同一でも或いは異なっていてもよい。Ｘ-は、酸の陰イオンを表わす。）
上記の一般式において、Ｘ-の酸イオンの具体例としては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸等が挙げられる。
【００１３】
これに対し、例えば、下記式で表わされるような、それ自身が鉄粉に対して負帯電性を有する含フッ素第４級アンモニウム塩化合物についても検討を行ったが、該化合物の添加によっては本発明の所期の目的が達成されないことがわかった。即ち、下記式で表される化合物は、電子吸引性の強いフッ素原子が構造中にあるので、それ自身が鉄粉に対して負帯電性を有するが、本発明の場合と同様に、該化合物をフェノール樹脂中に分散させた樹脂組成物を結着樹脂とし、これを加熱硬化させて現像剤担持体上の被覆層を形成しても、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を含有させたフェノール樹脂を結着樹脂に用いる本発明の場合ほどには、正帯電性の現像剤に対する高い正摩擦帯電付与性は得られなかった。
【００１４】
【化２】
【００１５】
又、被覆層の形成に用いられる被膜形成材料であるフェノール樹脂の正帯電性現像剤に対する正帯電付与性を向上させる添加剤としては、本発明で使用する自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物以外のものとしては、例えば、ネガ性シリカ或はネガ性テフロン等の粒子も考えられるが、この場合には、所望の正帯電付与性を得るにはこれらを大量に添加する必要があり、被覆層としての強度低下を招き易い。又、負帯電制御剤であるクロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体、クロルフェノールとアニリドを含むアゾナフトールの鉄錯体、ジターシャリーブチルサリチル酸クロム錯体等を添加した場合も、フェノール樹脂製被膜の帯電付与性を多少は向上させ得るが、本発明で用いる第４級アンモニウム塩化合物ほどの顕著な効果はない。更に、上記に挙げた負帯電制御剤は、材料によってはフェノール樹脂中に分散されにくく、その結果、上記と同様に被覆層の強度低下を招き易いものがある。
【００１６】
これに対し、フェノール樹脂に、本発明で用いる特定の第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を使用して被覆層を形成すると、先に述べたように、結着樹脂であるフェノール樹脂を加熱硬化させて被覆層を形成した場合に、該第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれる。このため、前記したネガ性シリカ粒子或いはネガ性テフロン粒子等のような粒子添加系の場合と異なり、部分的にではなく、被覆層全体として正帯電性現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。更に、粒子添加系の被膜と異なり、加工性が損なわれたり、被覆層の強度低下を生じることもない。
従って、上記した結着樹脂を用いて形成された被覆層が設けられている現像剤担持体を有する現像装置を用いることによって、常温常湿下においては勿論のこと、高温高湿下、或いは低湿下においても良好な画像を提供することが可能となる。更に、長期耐久においても安定した画像の提供ができる。
【００１７】
本発明に好適に用いられる、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物としては、具体的には、以下のようなものが挙げられるが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。
【化３】
【化４】
【化５】
【００１８】
【化６】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【００１９】
上記に例示したような本発明で使用する第４級アンモニウム塩化合物の添加量は、フェノール樹脂１００部に対して１〜１００部とすることが好ましい。１部未満では添加による帯電付与性の向上が見られず、１００部を超えると結着樹脂中への分散不良となり被膜強度の低下を招き易い。
【００２０】
又、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、本発明において使用する結着樹脂を構成するフェノール樹脂として、その製造工程において、触媒として含窒素化合物を用いて製造されたものを用いると、特に、加熱硬化時に第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれ易く、好ましいことがわかった。従って、本発明においては、このような作用を有する、その製造工程において触媒として含窒素化合物を用いて製造されたフェノール樹脂を現像剤担持体上の被覆層を構成する材料の１つとして用いれば、良好な正帯電付与性を有する現像装置の実現が可能となる。
【００２１】
本発明で好適に使用し得る、フェノール樹脂の製造工程において触媒として用いられる含窒素化合物としては、例えば、酸性触媒としては、硫酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、スルファミド酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウムといったアンモニウム塩又はアミン塩類が挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア、或は、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｎ−ブチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジアミルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｔ−アミルアニリン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ｎ−ブチルジエタノールアミン、ジｎ−ブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ化合物、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、２，４−ルチジン、２，６−ルチジン等のピリジン及びその誘導体、キノリン化合物、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げられる。
【００２２】
本発明において、上記した形成材料によって現像剤担持体上に形成される被覆層は、チャージアップによる現像剤の現像剤担持体上への固着や、現像剤のチャージアップに伴って生じる現像剤担持体の表面から現像剤への帯電付与不良を防ぐためには、導電性であることが望ましい。又、被覆層の体積抵抗値としては、好ましくは１０4Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０3Ω・ｃｍ以下である。即ち、被覆層の体積抵抗値が、１０4Ω・ｃｍを超えると現像剤への帯電付与不良が発生し易く、その結果、ブロッチが発生し易い。
【００２３】
本発明において、被覆層の抵抗値を、上記の値に調整するためには、下記に挙げる導電性物質を被覆層中に含有させることが好ましい。この際に使用される導電性物質としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、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、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。又、本発明において好適なこれらの導電性物質の添加量は、結着樹脂１００部に対して１〜１００部の範囲とすることが好ましい。
【００２４】
更に、本発明においては、現像剤担持体表面への現像剤の付着をより軽減化するため、被覆層中に固体潤滑剤を混合させることもできる。この際に使用し得る固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデン、窒化硼素、グラファイト、フッ化グラファイト、銀−セレンニオブ、塩化カルシウム−グラファイト、滑石が挙げられる。又、本発明で使用することのできるこれらの固体潤滑剤の添加量は、結着樹脂１００部に対して１〜１００部の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
本発明で好適に使用される上記のような構成を有する現像剤担持体表面の被覆層の表面粗さは、ＪＩＳ中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１〜３．５μｍの範囲にあることが好ましい。即ち、Ｒａが０．１μｍ未満では、現像剤担持体上におけるトナーの帯電量が高くなり過ぎ現像性が不充分となるし、又、現像領域への現像剤の搬送性に劣り、充分な画像濃度が得られにくくなる。一方、Ｒａが３．５μｍを超えると、現像剤担持体上に形成されるトナーコート層にムラが生じ、画像上での濃度ムラの原因となる。
【００２６】
次に、上記したような優れた効果を発揮し得る現像剤担持体が組み込まれて構成される本発明の現像装置の一例を、図を参照しながら説明する。
図２は、本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。図２において、公知のプロセスにより形成された静電潜像を担持する像担持体、例えば、電子写真感光ドラム７は、矢印Ｂ方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ１４は、ホッパー９によって供給された一成分磁性現像剤である磁性トナー１０を担持して、矢印Ａ方向に回転することによって、現像スリーブ１４と感光ドラム７とが対向している現像部Ｄ（現像領域）に磁性トナー１０を搬送する。この現像スリーブ１４内には、磁性トナー１０を現像スリーブ１４上に磁気的に吸引・保持するための磁石１１が配置されている。このような現像スリーブ１４上に担持された磁性トナー１０は、現像スリーブ１４との摩擦によって、感光ドラム７上の静電潜像を現像可能にする摩擦帯電電荷を得る。
【００２７】
又、図１に例示した現像装置では、現像部Ｄに搬送されていく磁性トナー１０の層厚を規制するために、強磁性金属からなる現像剤層厚規制部材である規制ブレード８が、ホッパー９から、現像スリーブ１４の表面から約２００〜３００μｍのギャップ幅をもって現像スリーブ１４に臨むように垂下されている。この結果、現像スリーブ１４内の磁石１１の磁極Ｎ１からの磁力線がブレード８に集中することにより、現像スリーブ１４上に磁性トナー１０の薄層が形成される。尚、ブレード８としては、非磁性ブレードを使用することもできる。
【００２８】
本発明においては、上記のようにして現像スリーブ１４上に形成される磁性トナー１０の薄層の厚みは、現像部Ｄにおける現像スリーブ１４と感光ドラム７との間の最小間隙よりも、更に薄いものであることが好ましい。このようなトナー薄層により静電潜像を現像する方式の現像装置、即ち、非接触型現像装置に、本発明は特に効果的である。
しかし、勿論、現像部において、トナー層の厚みが現像スリーブ１４と感光ドラム７との間の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち、接触型現像装置にも、本発明は適用することができる。以下、説明の煩雑さを避けるため、非接触型の現像装置を例にとって、更に説明する。
【００２９】
上記構成を有する本発明に好適な現像スリーブ１４では、その表面に担持された磁性トナー１０を飛翔させるために、電源１５により現像バイアス電圧が印加される。本発明においては、この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときは、静電潜像の画像部（磁性トナー１０が付着して可視化される領域）の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリーブ１４に印加されることが好ましい。一方、現像画像の濃度を高め或いは階調性を向上させるためには、現像スリーブ１４に交番バイアス電圧を印加し、現像部Ｄに向きが交互に反転する振動電界を形成してもよい。この場合には、上記画像部の電位と背景部の電位の間の値を有する直流電圧成分が重畳された交番バイアス電圧を、現像スリーブ１４に印加することが好ましい。
【００３０】
又、高電位部と低電位部とを有する静電潜像の高電位部にトナーを付着させて可視化する所謂正規現像では、静電潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用し、一方、静電潜像の低電位部にトナーを付着させて可視化する所謂反転現像では、トナーは静電潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用することが好ましい。尚、高電位、低電位というのは、絶対値による表現である。いずれにしても磁性トナー１０は、現像スリーブ１４との摩擦により静電潜像を現像するための極性に帯電される。磁性トナー１０に外添したシリカも、現像スリーブ１４との摩擦により帯電する。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。表１に、実施例及び比較例で得られた現像剤担持体（現像スリーブ）の構成をまとめて示した。
（実施例１）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３０％に調整して、フェノール樹脂中に鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を得た。
【化１１】
上記式（１）で表される第４級アンモニウム塩化合物について、鉄粉との摩擦帯電量を市販の摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル製ＴＢ−２００型）を用いてブローオフ法により測定したところ、正極性であった。
【００３２】
上記で得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ（カーボン）／ＧＦ（グラファイト）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（第４級アンモニウム塩化合物）＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布して１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１を作製した。上記で使用した樹脂組成物の体積抵抗値を、絶縁シート上に塗料状の樹脂組成物をバーコーターにてコートして乾燥させた後、これを定形にカットし、低抵抗率計ロレスター（三菱油化社製）を用いて測定した。この結果、１．５×１０Ω・ｃｍであった。
【００３３】
上記で得られた現像スリーブ１を、キヤノン社製の複写機ＮＰ６０３５（商品名）に組み込み、２４℃／６５％ＲＨの常温常湿（Ｎ／Ｎ）、２４℃／１０％ＲＨの常温低湿（Ｎ／Ｌ）、及び３０℃／８０％ＲＨの高温高湿（Ｈ／Ｈ）の３環境において画出しを行った。
その際、画出しに用いた現像剤としては、下記の構成材料を溶融混練、粉砕及び分散して得られた、重量平均粒径６μｍの正帯電トナーに正帯電性外添剤として、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミンでカップリング処理したコロイダルシリカを０．９％外添した正帯電性一成分系磁性現像剤を用いた。
・スチレン−アクリル系樹脂（Ｔｇ５６℃） １００質量部
・マグネタイト ８０質量部
・正電荷制御剤 ２質量部
・低分子量ポリプロピレン ４質量部
【００３４】
（評価）
Ａ．画像特性
画出し耐久における、ブロッチ（現像剤担持体上のトナーコート層のコートムラ）の発生、ゴーストの発生及びφ５画像濃度の変化について、常温常湿（Ｎ／Ｎ）、常温低湿（Ｎ／Ｌ）及び高温高湿（Ｈ／Ｈ）の３環境下で、以下の方法及び基準にて評価を行い、反転カブリについては、常温低湿（Ｎ／Ｌ）環境で、以下の方法及び基準にて評価した。
【００３５】
▲１▼ブロッチ
画出し試験によって得られたベタ黒及びハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像について、ブロッチを以下の基準で評価した。その結果、表２に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００３６】
▲２▼ゴースト
画出し試験によって得られたゴーストチャートのハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像についてゴーストを以下の基準で評価した。その結果、表３に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００３７】
▲３▼φ５画像濃度
φ５画像について、１枚、５万枚、１０万枚、１５万枚、２０万枚、２５万枚及び３０万枚画出し後における、画像比率５．５％のテストチャート上のφ５黒丸の画像濃度を、反射濃度計ＲＤ９１８（マクベス社製）で測定して、画像濃度の耐久について調べた。その結果、図３（１）に示した様に、長期耐久についても、安定した画像濃度が得られた。
【００３８】
▲４▼反転カブリ
１枚、１０枚、１００枚及び１０００枚画出しして、反転カブリについて調べた。反転カブリは、複写機本体の濃度補正キーを最も濃度薄になるように設定して画像を形成した１２８ｇ／ｍ2の厚紙のベタ白部の反射率（Ｄ1）を測定し、更に、画像形成に用いた厚紙と同一カットの未使用の厚紙の反射率（Ｄ2）を測定し、Ｄ2−Ｄ１の値を５点求め、その平均値をカブリ濃度とした。その際の反射率は、ＴＣ−６ＤＳ（東京電色製）で測定した。その結果、図３（２）に示した様に、良好な結果が得られた。
【００３９】
▲５▼トリボ
現像剤担持体上の吸引法トリボ値の測定については、以下の方法で行った。即ち、現像剤担持体表面の形状に沿った金属製の吸引口を取付けた、円筒濾紙を有する測定容器を用いて、画像形成直後（５分以内）の現像剤担持体表面上の現像剤層を過不足なく一様に吸引できるように吸引圧を調整して、現像剤担持体表面上の現像剤を吸引する。このとき吸引された現像剤の電荷Ｑを６１６ディジタルエレクトロメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製）で測定し、又、この現像剤の質量Ｍを測定し、Ｑ／Ｍ（ｍＣ／ｋｇ）により現像剤のトリボ値を計算した。測定は１０００枚後に行った。その結果、表１に示した様に、良好な結果が得られた。
【００４０】
▲６▼白筋
画出し試験によって得られたベタ黒及びハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像について白筋を以下の基準で評価した。その結果、表４に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００４１】
（実施例２）
実施例１で用いた式（１）で表される第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（２）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。尚、下記式（２）で表される第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１２】
【００４２】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ２を作製した。
更に、得られた現像スリーブ２を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図４に示した通り良好な結果が得られた。
【００４３】
（実施例３）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（３）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。下記式（３）で表される第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１３】
【００４４】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様にして、アルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ３を作製した。
更に、得られた現像スリーブ３を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図５に示した通り良好な結果が得られた。
【００４５】
（実施例４）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（４）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。下記式（４）で表される第４級アンモニウム塩化合物も、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１４】
【００４６】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ４を作製した。
更に、得られた現像スリーブ４を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図６に示した通り良好な結果が得られた。
【００４７】
（実施例５）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３０％に調整して、フェノール樹脂中に、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を得た。
【００４８】
上記で得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ（カーボン）／ＢＮ（窒化硼素）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（第４級アンモニウム塩化合物）＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布し、１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて表面に導電性樹脂被覆層を有する現像スリーブ５を作製した。
更に、得られた現像スリーブ５を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図７に示した通り良好な結果が得られた。
【００４９】
（実施例６）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例２で用いた式（２）で表される鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリメチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ６を作製した。
更に、得られた現像スリーブ６を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図８に示した通り良好な結果が得られた。
【００５０】
（実施例７）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例３で用いた式（３）の第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリエチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ７を作製した。
更に、得られた現像スリーブ７を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図９に示した通り良好な結果が得られた。
【００５１】
（実施例８）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例４で用いた式（４）の第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、ピリジンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ８を作製した。
更に、得られた現像スリーブ８を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１０に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５２】
（実施例９）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３５％に調整して、フェノール樹脂と鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも有する樹脂組成物を得た。
上記で得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ（カーボン）／ＭｏＳ2（二硫化モリブデン）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（第４級アンモニウム塩化合物）＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
【００５３】
次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布し、１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ９を作製した。
更に、得られた現像スリーブ９を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１１に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５４】
（実施例１０）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例２で用いた式（２）で表される、鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリメチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１０を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１０を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１２に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５５】
（実施例１１）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例３で用いた式（３）で表される、鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリエチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は、実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１１を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１１を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１３に示した通り良好な結果が得られた。
【００５６】
（実施例１２）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例４で用いた式（４）で表される、鉄粉との摩擦帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、ピリジンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は、実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１２を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１２を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１４に示した通り良好な結果が得られた。
【００５７】
（比較例１）
実施例で使用したと同様のφ２０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面に、ＦＧＢ＃３００でサンドブラストしただけのものを比較例１の現像スリーブとした。これを用いて、実施例１と同様の方法で画出し評価を行った。その結果、表２及び表３に示したように、ブロッチがひどく、これ以外の画像評価をすることは不可能であった。
【００５８】
（比較例２）
下記の処方とした以外は実施例１と同様にして塗料状の樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０であった。
この樹脂組成物を用いて、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例２の現像スリーブを作製した。この現像スリーブを用いて実施例１と同様にして画出し評価した。その結果、表２、表３、表４及び図１５に示したように、カブリについては初期のみ若干悪いだけであったが、耐久での画像濃度の低下がみられた。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
【００５９】
（比較例３）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、クロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体（Ｓ）を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を作製した。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｓ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。ここで、クロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体（Ｓ）の、鉄粉との摩擦帯電量を、実施例１と同様にブローオフ法により測定したところ、負極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用いて、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例３の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１６に示した通り、カブリについては５０枚位までのカブリが悪く、又、耐久で画像濃度の低下がみられた。
【００６０】
（比較例４）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりにニグロシン（Ｎ）を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を作製した。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｎ＝０．２／０．８／２．５／０．５）であった。ここで、ニグロシンの鉄粉との摩擦帯電量を、実施例１と同様にブローオフ法により測定したところ正極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用いて、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例３の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１７に示したように、カブリについては１０００枚位までのカブリが悪く、又、耐久の早い段階で画像濃度の低下がみられた。
【００６１】
（比較例５）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（９）の第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。下記式（９）の第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量を実施例１と同様にブローオフ法により測定したが、実施例１とは異なり負極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
【化１５】
この樹脂組成物を用い、実施例１と同様のアルミニウム基体上に、塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例５の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１８に示した通り、カブリについては１０枚以降は良好であったが、画像濃度の低下がみられた。
【００６２】
（比較例６）
実施例１において、アンモニアを触媒として製造されたフェノールの代わりに、ＰＭＭＡ樹脂を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用い、実施例１と同様のアルミニウム基体上に、塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例６の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１９に示した通り、カブリについては１０００枚まで悪く、画像濃度は初期から悪かった。
【００６３】
表１：現像剤担持剤の構成
注） ＊１：鉄粉に対する摩擦帯電極性
【００６４】
表２：評価結果（ブロッチ）
【００６５】
表３：評価結果（ゴースト）
【００６６】
表４：評価結果（白筋）
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤担持体の外周に設ける被覆層の形成材料として、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して自身が正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を少なくとも含有する樹脂組成物を用いることによって、上記樹脂組成物を加熱硬化してフェノール樹脂被膜を形成した場合に、従来行われている帯電付与粒子を添加した場合と異なり、第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂中に分散するのではなくその構造中に取り込まれるため、被覆層の耐磨耗性が格段に向上し、長期耐久に耐え得るものとなる。
【００６８】
更に、本発明によれば、現像剤担持体の外周に設けられる被覆層が、第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれて形成されるため、フェノール樹脂自身の正帯電性トナーを有する現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。
従って、上記の樹脂組成物を、正帯電性トナーを有する現像剤を用いる現像剤担持体の表面上に形成する導電性被覆層の結着樹脂材料として用いることで、現像剤への帯電付与性が安定となり、且つ該被覆層の耐磨耗性が向上する。この結果、常温常湿下においては勿論のこと、高温高湿や低湿度下においても、画像濃度の低下、ゴースト、ブロッチ、及びベタカブリといった画質不良の発生しない高品位の画像を長期に亘って得ることができ、安定した高品位の画像の提供が可能となる。
【００６９】
更に、本発明においては、現像剤担持体の外周に設ける被覆層を形成する結着樹脂にフェノール樹脂を用いているので、正帯電性トナーを有する現像剤に対する正摩擦帯電付与性のあるテフロン等のような各種溶媒に溶け難い樹脂に比べ、現像剤担持体への塗工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における現像剤担持体の一例を示す概略部分断面図である。
【図２】 本発明の現像装置の一例を示す概略図である。
【図３】実施例１の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図４】実施例２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図５】実施例３の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図６】実施例４の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図７】実施例５の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図８】実施例６の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図９】実施例７の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１０】実施例８の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１１】実施例９の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１２】実施例１０の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１３】実施例１１の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１４】実施例１２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１５】比較例２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１６】比較例３の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１７】比較例４の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１８】比較例５の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１９】比較例６の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【符号の説明】
１：被覆層
２：導電性物質
３：結着樹脂
４：固体潤滑剤
５：円筒状基体
７：感光ドラム
８：規制ブレード
９：ホッパー
１０：トナー
１１：磁石
１２：円筒状基体
１３：被覆層
１４：現像スリーブ
１５：電源
１６：攪拌器
１７：弾性板
Ａ：現像スリーブの回転方向
Ｂ：感光ドラムの回転方向
Ｄ：現像部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真感光体或いは静電記録誘導体等の像担持体上に形成された潜像を現像して顕像化するための現像装置及び現像方法に関する。
【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された静電潜像を、一成分系現像剤であるトナーによって顕像化する現像装置としては、トナー粒子相互の摩擦、現像剤担持体としての現像スリーブとトナー粒子との摩擦、及び現像スリーブ上のトナー塗布量を規制する部材（現像剤層厚規制部材）とトナー粒子との摩擦等により、トナー粒子に正或いは負の電荷を与え、この帯電されたトナーを現像スリーブ上に極めて薄く塗布し、感光ドラムと現像スリーブとが対向している現像領域に搬送して、該現像領域においてトナーを感光ドラム表面の静電潜像に飛翔及び付着させ、感光ドラム上の静電潜像をトナー像として顕像化する方式のものがある。
【０００３】
上述したような従来の現像方式に用いられる現像剤担持体は、例えば、金属、合金又は金属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用いられている。
しかしながら、このような現像剤担持体を使用した場合には、現像剤層厚規制部材によって現像剤担持体表面に形成される現像剤層において、現像剤担持体の表面近傍に存在する現像剤層中の現像剤が非常に高い電荷を有することになり、現像剤担持体表面に鏡映力によって強烈に引きつけられてしまい、トナーと現像剤担持体との摩擦機会が持てなくなって、トナーが好適な電荷を持てなくなることが生じる。このため、このような状況下で画像を形成すると、充分な現像及び転写が行われず、画像濃度ムラや文字飛び散り等の多い画像となってしまう。
【０００４】
又、近年では、省エネのために要求される現像剤の低温定着化や高精細画像形成を実現するため、トナーの小粒径化が望まれている。そして、このような小粒径のトナーを用いる機種において上記したような従来の現像剤担持体を使用した場合は、下記に説明するように、充分に現像剤の低温定着化及び高精細画像の形成を実現させることが困難であった。例えば、現像剤の低温定着化のためには、現像剤のガラス転移温度Ｔｇをより低めに設定したり、現像剤中にワックス等の低融点物質を多めに添加したりする傾向にあるが、これらの現像剤は、電子写真装置等の装置本体の昇温等に影響されて、現像剤担持体上に融着し易く、画像濃度の低下、白筋、ブロッチ等が生じる場合がある。
【０００５】
又、特開平１−１１２２５３号公報や特開平２−２８４１５８号公報等には、高画質化、高精細化のために、粒径の小さいトナーを用いることが提案されている。このような粒径の小さいトナーでは、単位重量当りの表面積が大きくなるために、表面電荷が大きくなり易く、所謂チャージアップ現象によりトナーが現像剤担持体に固着し、その結果、新たに現像剤担持体上に供給されてきた現像剤が帯電されにくくなり、現像剤の帯電量が不均一となり易い。このため、画像上にスリーブゴーストが発生し易く、得られる画像が、ベタ画像やハーフトーン画像等にスジ状画像やモヤ状画像等の不均一な画像になり易い。
【０００６】
これに対し、特開平１−２７７２５６号公報、特開平３−３６５７０号公報等に、このような過剰な電荷を有する現像剤の発生や、現像剤担持体への現像剤の強固な付着を防止するため、樹脂中に、カーボン、グラファイトのごとき導電性物質や固体潤滑剤を分散させた樹脂組成物からなる被膜を現像剤担持体上に形成する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、現像装置中で生じるトナーの過剰帯電を防止し、且つトナーの帯電量を高めに保持させ、又、現像剤担持体上へのトナー融着が発生しにくく、これらのことによって引き起こされる画像濃度の低下、白筋及びブロッチ等を有効に防止し得る現像装置及び現像方法を提供することにある。
又、本発明の目的は、常温常湿の環境下においては勿論のこと、高温高湿度或いは低湿度の環境下においても良好な画像が得られる現像装置及び現像方法を提供することにある。
又、本発明の目的は、耐摩耗性に優れた現像スリーブを提供することによって、あらゆる環境下における長期耐久においても、安定な画像が得られる現像装置及び現像方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、スリーブゴーストをなくすことのできる現像装置及び現像方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、現像容器内に収容された正帯電性トナーを有する現像剤を現像剤担持体上に担持させ、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤の薄層を形成しながら、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域へと現像剤を搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする現像装置、現像剤担持体及び現像方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
先ず、本発明を特徴づける現像剤担持体について説明する。本発明に用いられる現像剤担持体は、従来のものと同様の金属製等の円筒状基体を有するが、本発明においては、該基体表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする。
以下、本発明で使用する現像剤担持体表面の樹脂被覆層（以下、単に被覆層とも呼ぶ）の一例を図１に示しながら、その作用について説明する。図１に示したように、金属製等の円筒状基体５上に形成される被覆層１は、結着樹脂３であるフェノール樹脂によって円筒状基体５の外周に形成されるが、この被覆層１中には導電性物質が含有され、場合によっては、図１に例示したもののように導電性物質と共に固体潤滑剤４が含有されてもよい。
【００１０】
本発明者らは、この被覆層１の構成について鋭意検討を重ねた結果、被膜形成材料である結着樹脂として、それ自身が鉄粉に対して正帯電性を有する第４級アンモニウム塩化合物を含有するフェノール樹脂を使用すれば、結着樹脂自身の帯電付与性を向上させることができるので、トナーの帯電量を高めに保持でき、且つ導電性物質及び固体潤滑剤を用いることで、過剰な電荷を有する現像剤の発生や、現像剤担持体への現像剤の強固な付着を有効に防止することができ、更に、従来行われている帯電付与粒子を添加した場合に比べて被覆層自体の機械的強度や耐摩耗性が向上するので、長期耐久に耐え、長期間安定して良好な画像を提供することが可能となることを知見して本発明に至った。
【００１１】
本発明において、現像剤担持体上の被覆層を形成するための結着樹脂を上記したような構成とすると、被覆層が、正帯電性トナーを有する現像剤に対して良好な帯電付与物質となることについての明確な理由は定かではないが、本発明で用いる、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被膜を形成する際にフェノール樹脂の構造中に取り込まれ、その結果、上記化合物を有するフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像剤担持体を用いれば、現像剤を好適に正極性に帯電させることが可能となる。
【００１２】
本発明において好適に使用される、上記した機能を有する第４級アンモニウム塩化合物としては、鉄粉に対して正帯電性を有するものであればいずれのものでもよいが、例えば、下記一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【化１】
上記の一般式において、Ｘ-の酸イオンの具体例としては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸等が挙げられる。
【００１３】
これに対し、例えば、下記式で表わされるような、それ自身が鉄粉に対して負帯電性を有する含フッ素第４級アンモニウム塩化合物についても検討を行ったが、該化合物の添加によっては本発明の所期の目的が達成されないことがわかった。即ち、下記式で表される化合物は、電子吸引性の強いフッ素原子が構造中にあるので、それ自身が鉄粉に対して負帯電性を有するが、本発明の場合と同様に、該化合物をフェノール樹脂中に分散させた樹脂組成物を結着樹脂とし、これを加熱硬化させて現像剤担持体上の被覆層を形成しても、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を含有させたフェノール樹脂を結着樹脂に用いる本発明の場合ほどには、正帯電性の現像剤に対する高い正摩擦帯電付与性は得られなかった。
【００１４】
【化２】
又、被覆層の形成に用いられる被膜形成材料であるフェノール樹脂の正帯電性現像剤に対する正帯電付与性を向上させる添加剤としては、本発明で使用する自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物以外のものとしては、例えば、ネガ性シリカ或はネガ性テフロン等の粒子も考えられるが、この場合には、所望の正帯電付与性を得るにはこれらを大量に添加する必要があり、被覆層としての強度低下を招き易い。又、負帯電制御剤であるクロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体、クロルフェノールとアニリドを含むアゾナフトールの鉄錯体、ジターシャリーブチルサリチル酸クロム錯体等を添加した場合も、フェノール樹脂製被膜の帯電付与性を多少は向上させ得るが、本発明で用いる第４級アンモニウム塩化合物ほどの顕著な効果はない。更に、上記に挙げた負帯電制御剤は、材料によってはフェノール樹脂中に分散されにくく、その結果、上記と同様に被覆層の強度低下を招き易いものがある。
【００１６】
これに対し、フェノール樹脂に、本発明で用いる特定の第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を使用して被覆層を形成すると、先に述べたように、結着樹脂であるフェノール樹脂を加熱硬化させて被覆層を形成した場合に、該第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれる。このため、前記したネガ性シリカ粒子或いはネガ性テフロン粒子等のような粒子添加系の場合と異なり、部分的にではなく、被覆層全体として正帯電性現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。更に、粒子添加系の被膜と異なり、加工性が損なわれたり、被覆層の強度低下を生じることもない。
従って、上記した結着樹脂を用いて形成された被覆層が設けられている現像剤担持体を有する現像装置を用いることによって、常温常湿下においては勿論のこと、高温高湿下、或いは低湿下においても良好な画像を提供することが可能となる。更に、長期耐久においても安定した画像の提供ができる。
【００１７】
本発明に好適に用いられる、それ自身が鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物としては、具体的には、以下のようなものが挙げられるが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。
【化３】
【化６】
上記に例示したような本発明で使用する第４級アンモニウム塩化合物の添加量は、フェノール樹脂１００部に対して１〜１００部とすることが好ましい。１部未満では添加による帯電付与性の向上が見られず、１００部を超えると結着樹脂中への分散不良となり被膜強度の低下を招き易い。
【００２０】
又、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、本発明において使用する結着樹脂を構成するフェノール樹脂として、その製造工程において、触媒として含窒素化合物を用いて製造されたものを用いると、特に、加熱硬化時に第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれ易く、好ましいことがわかった。従って、本発明においては、このような作用を有する、その製造工程において触媒として含窒素化合物を用いて製造されたフェノール樹脂を現像剤担持体上の被覆層を構成する材料の１つとして用いれば、良好な正帯電付与性を有する現像装置の実現が可能となる。
【００２１】
本発明で好適に使用し得る、フェノール樹脂の製造工程において触媒として用いられる含窒素化合物としては、例えば、酸性触媒としては、硫酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、スルファミド酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウムといったアンモニウム塩又はアミン塩類が挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア、或は、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｎ−ブチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジアミルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｔ−アミルアニリン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ｎ−ブチルジエタノールアミン、ジｎ−ブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ化合物、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、２，４−ルチジン、２，６−ルチジン等のピリジン及びその誘導体、キノリン化合物、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げられる。
【００２２】
本発明において、上記した形成材料によって現像剤担持体上に形成される被覆層は、チャージアップによる現像剤の現像剤担持体上への固着や、現像剤のチャージアップに伴って生じる現像剤担持体の表面から現像剤への帯電付与不良を防ぐためには、導電性であることが望ましい。又、被覆層の体積抵抗値としては、好ましくは１０4Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０3Ω・ｃｍ以下である。即ち、被覆層の体積抵抗値が、１０4Ω・ｃｍを超えると現像剤への帯電付与不良が発生し易く、その結果、ブロッチが発生し易い。
【００２３】
本発明において、被覆層の抵抗値を、上記の値に調整するためには、下記に挙げる導電性物質を被覆層中に含有させることが好ましい。この際に使用される導電性物質としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、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、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。又、本発明において好適なこれらの導電性物質の添加量は、結着樹脂１００部に対して１〜１００部の範囲とすることが好ましい。
【００２４】
更に、本発明においては、現像剤担持体表面への現像剤の付着をより軽減化するため、被覆層中に固体潤滑剤を混合させることもできる。この際に使用し得る固体潤滑剤としては、例えば、二硫化モリブデン、窒化硼素、グラファイト、フッ化グラファイト、銀−セレンニオブ、塩化カルシウム−グラファイト、滑石が挙げられる。又、本発明で使用することのできるこれらの固体潤滑剤の添加量は、結着樹脂１００部に対して１〜１００部の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
本発明で好適に使用される上記のような構成を有する現像剤担持体表面の被覆層の表面粗さは、ＪＩＳ中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１〜３．５μｍの範囲にあることが好ましい。即ち、Ｒａが０．１μｍ未満では、現像剤担持体上におけるトナーの帯電量が高くなり過ぎ現像性が不充分となるし、又、現像領域への現像剤の搬送性に劣り、充分な画像濃度が得られにくくなる。一方、Ｒａが３．５μｍを超えると、現像剤担持体上に形成されるトナーコート層にムラが生じ、画像上での濃度ムラの原因となる。
【００２６】
次に、上記したような優れた効果を発揮し得る現像剤担持体が組み込まれて構成される本発明の現像装置の一例を、図を参照しながら説明する。
図２は、本発明の現像装置の一例を示す概略構成図である。図２において、公知のプロセスにより形成された静電潜像を担持する像担持体、例えば、電子写真感光ドラム７は、矢印Ｂ方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ１４は、ホッパー９によって供給された一成分磁性現像剤である磁性トナー１０を担持して、矢印Ａ方向に回転することによって、現像スリーブ１４と感光ドラム７とが対向している現像部Ｄ（現像領域）に磁性トナー１０を搬送する。この現像スリーブ１４内には、磁性トナー１０を現像スリーブ１４上に磁気的に吸引・保持するための磁石１１が配置されている。このような現像スリーブ１４上に担持された磁性トナー１０は、現像スリーブ１４との摩擦によって、感光ドラム７上の静電潜像を現像可能にする摩擦帯電電荷を得る。
【００２７】
又、図１に例示した現像装置では、現像部Ｄに搬送されていく磁性トナー１０の層厚を規制するために、強磁性金属からなる現像剤層厚規制部材である規制ブレード８が、ホッパー９から、現像スリーブ１４の表面から約２００〜３００μｍのギャップ幅をもって現像スリーブ１４に臨むように垂下されている。この結果、現像スリーブ１４内の磁石１１の磁極Ｎ１からの磁力線がブレード８に集中することにより、現像スリーブ１４上に磁性トナー１０の薄層が形成される。尚、ブレード８としては、非磁性ブレードを使用することもできる。
【００２８】
本発明においては、上記のようにして現像スリーブ１４上に形成される磁性トナー１０の薄層の厚みは、現像部Ｄにおける現像スリーブ１４と感光ドラム７との間の最小間隙よりも、更に薄いものであることが好ましい。このようなトナー薄層により静電潜像を現像する方式の現像装置、即ち、非接触型現像装置に、本発明は特に効果的である。
しかし、勿論、現像部において、トナー層の厚みが現像スリーブ１４と感光ドラム７との間の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち、接触型現像装置にも、本発明は適用することができる。以下、説明の煩雑さを避けるため、非接触型の現像装置を例にとって、更に説明する。
【００２９】
上記構成を有する本発明に好適な現像スリーブ１４では、その表面に担持された磁性トナー１０を飛翔させるために、電源１５により現像バイアス電圧が印加される。本発明においては、この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときは、静電潜像の画像部（磁性トナー１０が付着して可視化される領域）の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリーブ１４に印加されることが好ましい。一方、現像画像の濃度を高め或いは階調性を向上させるためには、現像スリーブ１４に交番バイアス電圧を印加し、現像部Ｄに向きが交互に反転する振動電界を形成してもよい。この場合には、上記画像部の電位と背景部の電位の間の値を有する直流電圧成分が重畳された交番バイアス電圧を、現像スリーブ１４に印加することが好ましい。
【００３０】
又、高電位部と低電位部とを有する静電潜像の高電位部にトナーを付着させて可視化する所謂正規現像では、静電潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用し、一方、静電潜像の低電位部にトナーを付着させて可視化する所謂反転現像では、トナーは静電潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用することが好ましい。尚、高電位、低電位というのは、絶対値による表現である。いずれにしても磁性トナー１０は、現像スリーブ１４との摩擦により静電潜像を現像するための極性に帯電される。磁性トナー１０に外添したシリカも、現像スリーブ１４との摩擦により帯電する。
【００３１】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。表１に、実施例及び比較例で得られた現像剤担持体（現像スリーブ）の構成をまとめて示した。
（実施例１）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３０％に調整して、フェノール樹脂中に鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を得た。
【００３２】
上記で得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ（カーボン）／ＧＦ（グラファイト）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（第４級アンモニウム塩化合物）＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布して１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１を作製した。上記で使用した樹脂組成物の体積抵抗値を、絶縁シート上に塗料状の樹脂組成物をバーコーターにてコートして乾燥させた後、これを定形にカットし、低抵抗率計ロレスター（三菱油化社製）を用いて測定した。この結果、１．５×１０Ω・ｃｍであった。
【００３３】
上記で得られた現像スリーブ１を、キヤノン社製の複写機ＮＰ６０３５（商品名）に組み込み、２４℃／６５％ＲＨの常温常湿（Ｎ／Ｎ）、２４℃／１０％ＲＨの常温低湿（Ｎ／Ｌ）、及び３０℃／８０％ＲＨの高温高湿（Ｈ／Ｈ）の３環境において画出しを行った。
その際、画出しに用いた現像剤としては、下記の構成材料を溶融混練、粉砕及び分散して得られた、重量平均粒径６μｍの正帯電トナーに正帯電性外添剤として、トリメトキシシリル−γ−プロピルベンジルアミンでカップリング処理したコロイダルシリカを０．９％外添した正帯電性一成分系磁性現像剤を用いた。
・スチレン−アクリル系樹脂（Ｔｇ５６℃） １００質量部
・マグネタイト ８０質量部
・正電荷制御剤 ２質量部
・低分子量ポリプロピレン ４質量部
【００３４】
（評価）
Ａ．画像特性
画出し耐久における、ブロッチ（現像剤担持体上のトナーコート層のコートムラ）の発生、ゴーストの発生及びφ５画像濃度の変化について、常温常湿（Ｎ／Ｎ）、常温低湿（Ｎ／Ｌ）及び高温高湿（Ｈ／Ｈ）の３環境下で、以下の方法及び基準にて評価を行い、反転カブリについては、常温低湿（Ｎ／Ｌ）環境で、以下の方法及び基準にて評価した。
【００３５】
▲１▼ブロッチ
画出し試験によって得られたベタ黒及びハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像について、ブロッチを以下の基準で評価した。その結果、表２に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００３６】
▲２▼ゴースト
画出し試験によって得られたゴーストチャートのハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像についてゴーストを以下の基準で評価した。その結果、表３に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００３７】
▲３▼φ５画像濃度
φ５画像について、１枚、５万枚、１０万枚、１５万枚、２０万枚、２５万枚及び３０万枚画出し後における、画像比率５．５％のテストチャート上のφ５黒丸の画像濃度を、反射濃度計ＲＤ９１８（マクベス社製）で測定して、画像濃度の耐久について調べた。その結果、図３（１）に示した様に、長期耐久についても、安定した画像濃度が得られた。
【００３８】
▲４▼反転カブリ
１枚、１０枚、１００枚及び１０００枚画出しして、反転カブリについて調べた。反転カブリは、複写機本体の濃度補正キーを最も濃度薄になるように設定して画像を形成した１２８ｇ／ｍ2の厚紙のベタ白部の反射率（Ｄ1）を測定し、更に、画像形成に用いた厚紙と同一カットの未使用の厚紙の反射率（Ｄ2）を測定し、Ｄ2−Ｄ１の値を５点求め、その平均値をカブリ濃度とした。その際の反射率は、ＴＣ−６ＤＳ（東京電色製）で測定した。その結果、図３（２）に示した様に、良好な結果が得られた。
【００３９】
▲５▼トリボ
現像剤担持体上の吸引法トリボ値の測定については、以下の方法で行った。即ち、現像剤担持体表面の形状に沿った金属製の吸引口を取付けた、円筒濾紙を有する測定容器を用いて、画像形成直後（５分以内）の現像剤担持体表面上の現像剤層を過不足なく一様に吸引できるように吸引圧を調整して、現像剤担持体表面上の現像剤を吸引する。このとき吸引された現像剤の電荷Ｑを６１６ディジタルエレクトロメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製）で測定し、又、この現像剤の質量Ｍを測定し、Ｑ／Ｍ（ｍＣ／ｋｇ）により現像剤のトリボ値を計算した。測定は１０００枚後に行った。その結果、表１に示した様に、良好な結果が得られた。
【００４０】
▲６▼白筋
画出し試験によって得られたベタ黒及びハーフトーン画像を目視にて観察し、１枚後、１０００枚後及び１０万枚後の画像について白筋を以下の基準で評価した。その結果、表４に示した様に、良好な結果が得られた。
◎：優秀
○：良好
△：普通
×：悪い
【００４１】
（実施例２）
実施例１で用いた式（１）で表される第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（２）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。尚、下記式（２）で表される第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１２】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ２を作製した。
更に、得られた現像スリーブ２を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図４に示した通り良好な結果が得られた。
【００４３】
（実施例３）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（３）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。下記式（３）で表される第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１３】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様にして、アルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ３を作製した。
更に、得られた現像スリーブ３を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図５に示した通り良好な結果が得られた。
【００４５】
（実施例４）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（４）で表される第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は、実施例１と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。下記式（４）で表される第４級アンモニウム塩化合物も、鉄粉との摩擦帯電量をブローオフ法により測定したところ、実施例１と同様に正極性であった。
【化１４】
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ４を作製した。
更に、得られた現像スリーブ４を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図６に示した通り良好な結果が得られた。
【００４７】
（実施例５）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３０％に調整して、フェノール樹脂中に、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を得た。
上記で得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ（カーボン）／ＢＮ（窒化硼素）／Ｂ（フェノール樹脂）／Ｐ（第４級アンモニウム塩化合物）＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布し、１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて表面に導電性樹脂被覆層を有する現像スリーブ５を作製した。
更に、得られた現像スリーブ５を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図７に示した通り良好な結果が得られた。
【００４９】
（実施例６）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例２で用いた式（２）で表される鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリメチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ６を作製した。
更に、得られた現像スリーブ６を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図８に示した通り良好な結果が得られた。
【００５０】
（実施例７）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例３で用いた式（３）の第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリエチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ７を作製した。
更に、得られた現像スリーブ７を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図９に示した通り良好な結果が得られた。
【００５１】
（実施例８）
実施例５で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例４で用いた式（４）の第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、ピリジンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例５と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＢＮ／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例５と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ８を作製した。
更に、得られた現像スリーブ８を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１０に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５２】
（実施例９）
下記の材料を混合し、φ２ｍｍのジルコニア粒子を充填剤として、サンドミルにて３時間の分散処理を行った後、ジルコニア粒子を篩いで分離し、ＩＰＡで固形分を３５％に調整して、フェノール樹脂と鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも有する樹脂組成物を得た。
【００５３】
次に、この樹脂組成物をスプレー法にて、φ２０ｍｍのアルミニウム製の円筒体上に塗布し、１０μｍの被膜を形成させ、その後、熱風乾燥機により１５０℃で３０分間加熱・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ９を作製した。
更に、得られた現像スリーブ９を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１１に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５４】
（実施例１０）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例２で用いた式（２）で表される、鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリメチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１０を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１０を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１２に示した通り、良好な結果が得られた。
【００５５】
（実施例１１）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例３で用いた式（３）で表される、鉄粉との帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、トリエチルアミンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は、実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１１を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１１を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１３に示した通り良好な結果が得られた。
【００５６】
（実施例１２）
実施例９で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、実施例４で用いた式（４）で表される、鉄粉との摩擦帯電極性が正極性である第４級アンモニウム塩化合物を用い、更に、ヘキサメチレンテトラミンを触媒として製造されたフェノール樹脂の代わりに、ピリジンを触媒として用いたフェノール樹脂を使用する以外は、実施例９と同様の処方及び操作で、塗料状の樹脂組成物を得た。
得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＭｏＳ2／Ｂ／Ｐ＝０．２／１．６／２．５／０．５であった。又、本実施例で使用した塗料状の樹脂組成物についても、実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。この樹脂組成物を用いて、実施例９と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する現像スリーブ１２を作製した。
更に、得られた現像スリーブ１２を用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１４に示した通り良好な結果が得られた。
【００５７】
（比較例１）
実施例で使用したと同様のφ２０ｍｍのアルミニウム製円筒体の表面に、ＦＧＢ＃３００でサンドブラストしただけのものを比較例１の現像スリーブとした。これを用いて、実施例１と同様の方法で画出し評価を行った。その結果、表２及び表３に示したように、ブロッチがひどく、これ以外の画像評価をすることは不可能であった。
【００５８】
（比較例２）
下記の処方とした以外は実施例１と同様にして塗料状の樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物は、塗料状をしており、その組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０であった。
【００５９】
（比較例３）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、クロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体（Ｓ）を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を作製した。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｓ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。ここで、クロルフェノールを含むアゾナフトールのクロム錯体（Ｓ）の、鉄粉との摩擦帯電量を、実施例１と同様にブローオフ法により測定したところ、負極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用いて、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例３の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１６に示した通り、カブリについては５０枚位までのカブリが悪く、又、耐久で画像濃度の低下がみられた。
【００６０】
（比較例４）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりにニグロシン（Ｎ）を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を作製した。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｎ＝０．２／０．８／２．５／０．５）であった。ここで、ニグロシンの鉄粉との摩擦帯電量を、実施例１と同様にブローオフ法により測定したところ正極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用いて、実施例１と同様のアルミニウム基体上に塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例３の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１７に示したように、カブリについては１０００枚位までのカブリが悪く、又、耐久の早い段階で画像濃度の低下がみられた。
【００６１】
（比較例５）
実施例１で用いた式（１）の第４級アンモニウム塩化合物の代わりに、下記式（９）の第４級アンモニウム塩化合物を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。下記式（９）の第４級アンモニウム塩化合物についても、鉄粉との摩擦帯電量を実施例１と同様にブローオフ法により測定したが、実施例１とは異なり負極性であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
【化１５】
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１８に示した通り、カブリについては１０枚以降は良好であったが、画像濃度の低下がみられた。
【００６２】
（比較例６）
実施例１において、アンモニアを触媒として製造されたフェノールの代わりに、ＰＭＭＡ樹脂を用いた以外は実施例１と同様の処方及び操作で樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の組成は、Ｃ／ＧＦ／Ｂ／Ｐ＝０．２／０．８／２．５／０．５であった。又、本比較例で使用した塗料状の樹脂組成物についても実施例１と同様にして体積抵抗値を求めたところ、その値は表１に示したようであった。
この樹脂組成物を用い、実施例１と同様のアルミニウム基体上に、塗布・乾燥・硬化させて、表面に導電性の樹脂被覆層を有する比較例６の現像スリーブを作製した。
更に、得られた現像スリーブを用いて実施例１と同様にして、画出し評価を行った。その結果、表２、表３、表４及び図１９に示した通り、カブリについては１０００枚まで悪く、画像濃度は初期から悪かった。
【００６３】
表１：現像剤担持剤の構成
【００６４】
表２：評価結果（ブロッチ）
表３：評価結果（ゴースト）
表４：評価結果（白筋）
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤担持体の外周に設ける被覆層の形成材料として、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して自身が正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物を少なくとも含有する樹脂組成物を用いることによって、上記樹脂組成物を加熱硬化してフェノール樹脂被膜を形成した場合に、従来行われている帯電付与粒子を添加した場合と異なり、第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂中に分散するのではなくその構造中に取り込まれるため、被覆層の耐磨耗性が格段に向上し、長期耐久に耐え得るものとなる。
【００６８】
更に、本発明によれば、現像剤担持体の外周に設けられる被覆層が、第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれて形成されるため、フェノール樹脂自身の正帯電性トナーを有する現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。
従って、上記の樹脂組成物を、正帯電性トナーを有する現像剤を用いる現像剤担持体の表面上に形成する導電性被覆層の結着樹脂材料として用いることで、現像剤への帯電付与性が安定となり、且つ該被覆層の耐磨耗性が向上する。この結果、常温常湿下においては勿論のこと、高温高湿や低湿度下においても、画像濃度の低下、ゴースト、ブロッチ、及びベタカブリといった画質不良の発生しない高品位の画像を長期に亘って得ることができ、安定した高品位の画像の提供が可能となる。
【００６９】
更に、本発明においては、現像剤担持体の外周に設ける被覆層を形成する結着樹脂にフェノール樹脂を用いているので、正帯電性トナーを有する現像剤に対する正摩擦帯電付与性のあるテフロン等のような各種溶媒に溶け難い樹脂に比べ、現像剤担持体への塗工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における現像剤担持体の一例を示す概略部分断面図である。
【図２】 本発明の現像装置の一例を示す概略図である。
【図３】実施例１の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図４】実施例２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図５】実施例３の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図６】実施例４の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図７】実施例５の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図８】実施例６の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図９】実施例７の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１０】実施例８の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１１】実施例９の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１２】実施例１０の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１３】実施例１１の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１４】実施例１２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１５】比較例２の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１６】比較例３の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１７】比較例４の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１８】比較例５の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【図１９】比較例６の耐久画像濃度推移及びカブリ推移を示すグラフ。
【符号の説明】
１：被覆層
２：導電性物質
３：結着樹脂
４：固体潤滑剤
５：円筒状基体
７：感光ドラム
８：規制ブレード
９：ホッパー
１０：トナー
１１：磁石
１２：円筒状基体
１３：被覆層
１４：現像スリーブ
１５：電源
１６：攪拌器
１７：弾性板
Ａ：現像スリーブの回転方向
Ｂ：感光ドラムの回転方向
Ｄ：現像部
Claims (6)
- 現像容器内に収容された正帯電性トナーを有する現像剤を現像剤担持体上に担持させ、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤の薄層を形成しながら、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域へと現像剤を搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置において、
上記現像剤担持体の表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする現像装置。 - フェノール樹脂が、含窒素化合物を触媒として用いて製造されたフェノール樹脂である請求項１に記載の現像装置。
- 現像容器内に収容された正帯電性トナーを有する現像剤を現像剤担持体上に担持させ、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤の薄層を形成しながら、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域へと現像剤を搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像して可視像化する現像装置に用いられる現像剤担持体であって、
その表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された樹脂被覆層が設けられていることを特徴とする現像剤担持体。 - フェノール樹脂が、含窒素化合物を触媒として用いて製造されたフェノール樹脂である請求項３に記載の現像剤担持体。
- 現像容器内に収容された正帯電性トナーを有する現像剤を現像剤担持体上に担持させ、該現像剤担持体上に現像剤層厚規制部材により現像剤の薄層を形成しながら、現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域へと現像剤を搬送し、該潜像担持体上の潜像を現像剤により現像して可視像化する現像方法において、
上記現像剤担持体の表面に、導電性物質と、フェノール樹脂と、鉄粉に対して正帯電性である第４級アンモニウム塩化合物とを少なくとも含有する樹脂組成物により形成された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。 - フェノール樹脂が、含窒素化合物を触媒として用いて製造されたフェノール樹脂である請求項５に記載の現像方法。
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