JPH01276174A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真技術を使用した静電複写機、あるいは
同プリンタその中でも特にｌ成分系の現像装置に係わる
ものである。

〔従来の技術と解決すべき課題〕

従来、乾式ｌ成分磁性トナーの帯電量（以下トリボと称
す）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）及び湿式製法シリカ（以下乾式シリ
カと称す）をトナーに外添することは知られている。

例えば、スチレンアクリルにマグネタイトを６０重量部
含有する負極性トナーに対し、強いネガ特性を示す乾式
ネガシリカ（１００ｒｒｒの気相法シリカに対し、ＨＭ
ＤＳを１００イあたり１０重量部の割合で添加し加熱処
理したもの）を外添刷ることにより、現像剤としてのト
リボは増加する。この現像剤を用い第２図に示すような
公知のジャンピング現像等、スリーブ８上に現像薄層を
形成して現像を行った場合、シリカ未外添の現像剤に比
べ画像濃度が上り、かつガサツキの少ない画像が得られ
るようになることは、広（知られていることである。

〔発明が解決しようとしている問題点〕ところが、ネガ
トナーに強いネガ特性シリカを外添した現像剤では現像
スリーブ上に、プリントパターンの履歴であるスリーブ
ゴーストが生じ、これがプリント画像上にもあられれる
。ネガトナーにネガシリカを外添した現像剤の場合に生
じるスリーブゴーストは第３図に示すごとく、ポジゴー
ストになる。すなわち、非印字部（白地）が続いていた
ために、プリントが行われても薄い現像しか行われない
（ａ）部分とプリントが継続されたために濃い現像が行
われる（ｂ）部分とで濃度ムラがでる。このゴースト形
成のメカニズムは、本発明者らの実験及び考察によると
スリーブ上に形成される微粉（粒径５〜６ミクロン以下
）の層に深く関わっている。

つまり、現像スリーブのトナー最下層の粒度分布にトナ
ー消費部分とトナー未消費部分との間で明らかな差が生
じ、非消費部分とトナー最下層に微粉層が形成されてい
るのである。微粉は体積あたりの表面積が大きいために
粒径の大きなものに比べると質量当りに有する摩擦帯電
電荷量が太き（なり、自身の鏡映力によりスリーブに対
し、静電的に強く拘束される。このため、微粉層が形成
された部分の上にあるトナーは現像スリーブと十分な摩
擦帯電できないために現像能力が低下し、画像上にスリ
ーブゴーストとしてあられれてしまう。以上のスリーブ
ゴーストは微粉層の形成とともに、トナーの帯電が現像
スリーブとの摩擦帯電に大きく依存しているために生じ
る現象である。従って、スリーブゴーストを解決するに
はスリーブ表面近傍のチャージアップした微粉トナーの
スリーブとの間に働く鏡映力を何等かの方法で除去ある
いは、軽減してやればよい。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、負極性に帯電される１次分トナーを用
いた場合、現像剤担持体表面に平均粒径が２０ミリミク
ロン程度の導電性微粒子と表面潤滑性の導電微粒子を含
有した樹脂層を有し、この導電性微粒子含有樹脂層は平
均の体積抵抗率が１０２〜１Ｏ−６Ω・ｃｍの範囲にあ
り、厚さは０．５ミクロン〜３０ミクロンの間にあり、
しかも、前記導電性微粒子は表層にあられれてなおかつ
、前記導電性微粒子と樹脂による２次粒子の大きさが１
．０ミクロン以下であることを特徴とする前記導電性微
粒子含有薄層を有することによって、スリーブゴースト
（ポジゴースト）が解決できる。

〔実施例〕

（実施例１） 本実施例は第１ａ図、第１ｂ図に示すように、現像剤担
持体表面に平均粒径が２０ミリミクロン程度の導電性微
粒子を含有した樹脂層を有し、この導電性微粒子含有樹
脂層１は平均の体積抵抗率が７　Ｘ　１０’〜７　Ｘ　
１０＝Ω・ｃｍの範囲にあり、厚さは０．５ミクロン〜
３０ミクロンの間にあり、しかも、導電性微粒子は表層
にあられれてなおかつ、導電性微粒子と樹脂による２次
粒子３の大きさが１．０ミクロン以下であり、尚且つ最
表層部が砂利道状になるように２次粒子３が分布してい
る様な導電性微粒子層をアランダム＃４００によりブラ
スト処理をほどこした現像剤担持体上に設けたものであ
る。尚、砂利道状とは、２次粒子の大きさが約０．１μ
ｍ〜０．３μｍであり、２次粒子の間隔が約０．１μｍ
〜０．４μｍである最表層部を示している。

ここで、第１ａ図は現像剤担持体の断面図を示しており
、第１ｂ図は該現像剤担持体の斜視図を示している。

従来例に述べた通り、負極性のトナーを用いた場合ポジ
のスリーブゴーストが発生することが多い。これは、元
来、高分子樹脂は負極性に帯電し易い性質を持っている
からであり、正極性のトナーに於いては、従来例で述べ
たチャージアップ現象が起こりにくいからである。現像
剤担持体表面近傍のトナー自身の持つチャージアップは
、本発明に於いて現像剤担持体にリークさせるという方
法で行うことができる。従来の現像剤担持体において様
々な表面処理方法が提案されているが、これらは、現像
課程のマクロ的な現象が中心となっており、いわゆる絶
縁トナーに於けるリークサイトを積極的に設けるという
方法ではない。本発明は、トナーと接触する部分に導電
性微粒子と表面潤滑性のある微粒子を混合したものを砂
利道状にして配置することにより、絶縁性トナーに於け
るチャージのリークを可能にしたものである。

以下、本実施例について説明する。

まず、導電性微粒子としてのカーボンの含有量とネガト
ナーを用いたときのスリーブゴーストの関係を調べた。

樹脂としては熱硬化性のフェノール樹脂を使用した。以
下に、その検討結果を示す。

尚、ここで使用したカーボンはコロンビアンカーボン社
のＲＡＶＥＮ　　１０３５である。また、コーティング
はデイピング法、あるいはスプレー法によってアランダ
ム＃４００にてプラストした現像剤担持体の表面に約１
．０〜１．５ミクロン程コートした。本実験に於いては
、熱硬化樹脂の一つであるフェノール樹脂を用いている
ために乾燥炉にて１５０度Ｃ−３０分の熱硬化を行った
。こうして出来上った現像剤担持体（以後、コートスリ
ーブと呼ぶことにする）に対して負極性のトナーを用い
てスリーブゴーストを比較したところ処方１〜処方３に
い（につれてポジゴーストが改善された。このときの現
像は非接触のジャンピング現像法を用いて行った。尚、
現像バイアスについては交流バイアスＶｐｐ１６００Ｖ
。

周波数１８００Ｈｚ、本発明の現像剤担持体の間隔は約
３００ミクロンであった。また、膜厚にたいしても０．
５ミクロン程度〜３０ミクロン程度まで変化させてみた
ところ今回の処方にたいして１．０ミクロン−３，０ミ
クロン程度がスリーブゴーストに対して効果が認められ
、それ以下の膜厚に対しては効果が少な（、また厚い場
合にはいわゆるトナーのチャージアップ現象が発生し極
端に濃度低下が生じスリーブゴーストも改善はされなか
った。

そこで、これらの現象に対して発明者らは膜抵抗とスリ
ーブゴーストとの間には密接な相関があると考え実験に
対しより導電性の高い導電カーボンを用いて検討を進め
た。

すなわち、前出の処方２の代わりに導電性カーボンを使
用して検討を行った。

（処方４） 尚、効果条件及び膜生成方法については前出の通りであ
る。

また、膜厚については０．５〜３０ミクロンについて検
討を行った。その結果ポジのスリーブゴーストが最も厳
しいとされている低湿環境下でネガトナーを前出と同じ
現像条件で評価したところ前出の処方１〜処方３に比べ
良くなる傾向にあった。また、導電カーボンの量につい
て樹脂に対して２０％〜９０％まで変化させたところ効
果が認められた。しかし、膜厚に於ける傾向は許容範囲
は広くなるものの処方１〜処方３によるものと同一傾向
にあった。しかしながら、負極性のトナーを用いた場合
ポジのスリーブゴーストが厳しいとされている低湿下に
於いては完全ではなかった。そこで、発明者らは微粉ト
ナーの電荷のリークサイトという観点を再び抵抗以外の
観点から考えてい（ことにした。

前記の処方１〜処方４等に於いては確かにコート層の抵
抗も効いていることは明らかであるが、それだけではコ
ート無しの方が抵抗が低いはずである。

これに対してわれわれ発明者は、以下のことに注目した
。トナーの電荷がコート膜の中に凹凸状（例えば、砂利
道状）に形成される状態を実現すれば導電性粒子によっ
ていわゆる電荷集中が生じスリーブへと電荷が流れる。

このことでチャージアップした微粉が除去できる。

この観点から前出の処方４に於いて分散状態を変えるこ
とで樹脂と導電性カーボンの混合体である２次粒子の平
均粒径を変化させたところ、ポジのスリーブゴーストと
２次粒子の大きさ・分布との間には相関関係があった。

すなわち、走査型電子顕微鏡による観察によると、（１
）２次粒子の平均の大きさが約１ミクロン以下の場合に
はスリーブゴーストに対して低湿下に於いてもほぼ完全
な効力を示すがそれ以上の場合は効果が低下すること。

（２）２次粒子が認められないくらい密集していて間隙
が全くない場合、すなわちほぼフラットな膜が形成され
ている場合は効果が低下し、２次粒子間隔が平均的０．
０５μｍ〜２．０μｍの場合に効果が認められること。

なお、この時の空隙の深さは２次粒子の平均の大きさの
約１個分以上であること。すなわち膜厚の範囲内で０．
１μｍ〜３０゜０μｍであること。

（３）スリーブゴーストに効果があるときの膜抵抗には
範囲があるものの膜の体積抵抗よりもむしろ膜のトナー
と接する部分の形状が重要であること。

以上の結果を端的にまとめると以下の表のようになる。

コートの状態とポジスリーブゴーストの関係（導電カー
ボンの場合） ここで、本発明の独自性を再び述べる。元来、絶縁性ト
ナーに於ける現像剤担持体は導電性スリ＋ブによるもの
が用いられておりこれは周知の事実となっている。しか
しながら、負極性のトナーを用いた場合スリーブゴース
トが発生するのは先にのべたとおりである。これは繰り
返すが、微粉トナーの自身による鏡映力によってスリー
ブに電気的に吸着しているためである。本発明は、微粉
トナーのチャージを容易にリークさせる様にしたもので
ある。これが、もう少しマクロ的に言えば、トナーと現
像剤担持体との間の接触抵抗を小さくしたものであると
も考えられる。すなわち、本発明では導電性微粒子と樹
脂との間でつくられる２次粒子の大きさを１ミクロン以
下にし、かつ膜の表層を砂利道状にすることで見かけ主
接触抵抗を小さ（すること（リークサイトを作ること）
に成功した。また、コート膜の体積抵抗率は、絶縁性ト
ナーに対して本来導電性スリーブを用いなければチャー
ジアップという現象がマクロ的にも生じ現像濃度の低下
もスリーブゴーストと共に生じてくることから、おのず
と範囲が限定されてくる。また、膜厚に対しては薄いも
のに対してはトナーと２次粒子によるリークサイトの密
度の関係からおのずと下限が決って（る。さらに、膜厚
の上限に対しては、本発明の導電性微粒子含有樹脂層は
、金属に対しては体積抵抗率が高いため厚くし過ぎると
効果が低下することは明らかである。

本発明者らは、ポジゴーストにおいて現像剤担持体表面
に存在しているチャージアップした微粉の以下のように
して解析し、本発明の現像剤担持体が確かに微粉のチャ
ージアップを防止していることを確認した。

従来より、ポジゴーストは白部を連続に印字することに
より発生し易いこと、また黒部に於いては発生しづらい
ことが知られている。そこで、現像剤の薄層コートに於
ける上層部のトナーのトリボと、下層部のトナーのトリ
ボを比較することにより効果を確認した。第５図に白部
と黒部のトナートリボの差を示す。横軸にトナーコート
位置、縦軸にトリボ差、即ち、 トリボ差（△Ｑ／Ｍ）＝白部Ｑ／Ｍ−黒部Ｑ／Ｍとして
表わしたものである。

従来スリーブのトリポ差は破線の様にトナーコート下層
部にはチャージアップしたトナーが存在しているのに対
して、本実施例（処方４）に於いてはチャージアップし
たトナーがかなり減少していることがわかる。

このように、従来の導電性スリーブに本発明のコートを
施すことにより、ポジゴーストに対しては金属以上の効
果を有する現像剤担持体を得ることができる。なお、本
発明に対し鏡面および４００番以外の荒さを持つスリー
ブに施しても同様の効果が得られた。また、アランダム
の様な不定形状の粒子によるブラストのみならず球状の
粒子を用いたものに対しても同様の効果が得られた。

尚、本実施例に於いては現像器構成としては、第４ａ図
の様な金属性のブレード９により現像剤の薄層を形成し
たが、この他に第４ｂ図、第４Ｃ図の様な弾性体ブレー
ドを用いた現像器についても同様の効果が得られた。ま
た、はぼ鏡面状態のアルミスリーブにコーティングした
ものに対してもほぼ同様の効果が得られた。

即ち、現像剤担持体の表面状態によらず本発明は成立す
る。また、アルミスリーブのみならずＳＵＳ製のものに
ついても成り立つ。

尚、本実施例において使用した熱硬化樹脂はフェノール
樹脂を用いたがこの他に、ブチラール樹脂を用いても同
様であった。

〔他の実施例〕

（実施例２） 本実施例では、実施例１よりも特に低湿下に於いてポジ
のスリーブゴーストに対しての効果を更に確実なものに
するために微粉の現像剤担持体の機械的吸着力を弱める
観点から現像剤担持体の表面に固体体温滑性のある導電
性微粒子としてグラファイトカーボンを混入した。それ
以外の条件は実施例１と同様である。このようにした場
合、ポジのスリーブゴーストに対して完全な現像剤担持
体が得られた。

（処方５） （実施例３） 本実施例は導電性微粒子であるカーボン及び潤滑性のあ
る導電性微粒子としてのグラファイトを光効果樹脂中に
分散し、かつ、現像剤担持体表面に平均粒径が２０ミリ
ミクロン程度の導電性微粒子を含有した樹脂層を有し、
この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が１０
”〜１０−２Ω・ｃｍの範囲にあり、厚さは０．５ミク
ロン〜５ミクロンの間にあり、しかも、導電性微粒子と
樹脂による２次粒子の大きさが１．０ミクロン以下であ
り、尚且つ最表層部が砂利道状になるように２次粒子が
分布している様なコート膜を形成することにより、ネガ
トナーに於けるポジのスリーブゴーストが解消あるいは
低減することができることを示す。

以下に、本実施例におけるコート剤の処方を示す。

今までの実施例と同様にスリーブゴーストを評価したと
ころ上記膜厚に対してほぼ満足な結果を得た。

なお、実施例では熱硬化樹脂及び光硬化樹脂を用いて説
明したが、カゼインなどの水系高分子。

にかわ、　ＴｉＯ２，５ｎ０２．Ｓｉアルコキシド系の
導電性セラミックスをバインダーに分散して本発明に適
用した場合も同様な効果を得た。

また、導電性微粒子として実施例には導電カーボンを用
いたが、金属微粒子を用いた場合も本発明の論理から成
立する。

また、実施例においては導電性含有樹脂層の平均の体積
抵抗率が７ＸＩＯ’〜７　Ｘ　１０−”Ω・ｃｍの範囲
で行ったが、本発明の論理に従えば、７　Ｘ　１０−２
〜１０−６においても成立する。

〔発明の効果〕

以上説明したように現像剤担持体表面に平均粒径が２０
ミリミクロン程度の導電性微粒子を含有した樹脂層を有
し、この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が
１０”〜１０−６Ω・ａｍの範囲にあり、厚さは０．５
ミクロン〜３０ミクロンの間にあり、しかも、導電性微
粒子と樹脂による２次粒子の大きさが１．０ミクロン以
下であり、尚且つ最表層部が砂利道状になるように２次
粒子が分布していることを特徴とする導電性微粒子含有
薄層を現像剤担持体表面に有する現像装置を設けること
により、特に低湿下の環境において顕著に現れるネガト
ナーのポジスリーブゴーストを解決することができる。

加えて、下記の効果も有している。

ｌ）現像効率が高（なる。

２）反転かぶりが減少する。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明を実施した現像剤担持体の部分拡大の
断面図、第１ｂ図は第１ａ図の斜視図を示し、第２図は
従来例の現像装置を示し、第３図はスリーブゴーストの
説明図を示し、第４ａ図、第４ｂ図。 第４Ｃ図は本発明の現像剤担持体を具備した現像装置の
説明図を示し、第５図は本発明の効果説明図を示す。 １・・・・・・・・・・本発明の導電性含有樹脂層２・
・・・・・・・・・・・・従来の現像剤担持体３・・・
・・・導電性微粒子と樹脂による２次粒子５・・・・・
・・・・・・・・・・現像剤ホッパー６・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・現像剤７・・・・・・・・・
・・・・・・現像マグネット８ａ・・・・・・・・・・
・・・・・・・スリーブ８ｂ・・・・・・・・・本発明
の導電性含有樹脂層９・・・・・・・・・・・・・・・
・現像ブレード１１・・・・・・・・・・・・・弾性現
像プレード第１ａ図 第２図 第３図 第５図 トナーコート０″ｌｌ−７＝″１（ＩＪ）第４ａ図 第４１）図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）負極性に帯電される１成分系トナーを用い、現像
   剤担持体表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持体
   表面と静電像保持体面との間を微少な間隔に保ちつつ、
   現像剤担持体表面から静電像保持体面に現像剤を転移さ
   せて静電像を顕像化する現像装置であって、上記現像剤
   担持体表面に導電性微粒子を含有した樹脂層を有し、こ
   の導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が１０＾
   ２〜１０＾−＾６Ω・ｃｍの範囲にあり、厚さは０．５
   ミクロン〜３０ミクロンの間にあり、導電性微粒子と樹
   脂による２次粒子の大きさが１．０ミクロン以下であり
   、且つ最表層部が凹凸状を有するように２次粒子が分布
   している導電性微粒子含有薄層を現像剤担持体表面に有
   することを特徴とする現像装置。
2. （２）前記樹脂層が潤滑性の導電性微粒子を含有してい
   る特許請求の範囲第１項に記載の現像装置。
3. （３）前記樹脂層として熱硬化樹脂を用いている特許請
   求の範囲第１項または第２項に記載の現像装置。
4. （４）前記樹脂層として光硬化樹脂を用い、導電性微粒
   子含有樹脂層の厚さが０．５ミクロン〜５ミクロンの範
   囲にある特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の現像装置。
5. （５）前記現像剤は、磁性トナーである特許請求の範囲
   第１項乃至第４項のいずれかに記載の現像装置。