JPH02105183A - 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】 〜　　　　　　　　１ 本発明は、電子写真感光体或いは静電記録誘電体等の像
担持体に潜像を形成し、該ＷＩｆｔｔ−顕像化するため
の現像装置に関するものであり、特に、現像剤容器内の
現像剤を現像剤容器から像担持体に対面した現像域へと
相持し搬送する現像剤担持体を備えた現像装置に関する
ものである。

【え立且遣 従来、電子写真感光体或いは静電記録誘電体等のｌｔ′
担持体に電子写真方式や静電記録方式にょうてＩｆ＊を
形成し、該潜像を現像装置にて可視像化する画像形成装
置においては１種々の現像装置が提案されており、現在
、第９図に図示される現像装置が一般に使用されている
。

第９図を参照すると、現像装置１０は、像担持体ｌに対
向して配置され、現像剤１１を収容するための現像剤容
器１２と、現像剤容器１２内の現像剤１１を現像剤容器
１２から像担持体ｌに対面した現像域１３へと担持し搬
送する現像剤担持体１４とを有する。該現像剤担持体１
４は任意の構造とし得るが、通常は、非磁性材料にてス
リーブ状或いはエンドレスベルト状に形成され、内部に
磁石１５が配置されている（現像剤担持体１４は通常は
図示されるようにスリーブ状とされるので、以下単に「
現像スリーブ」という）、非磁性材料としてはアルミニ
ウム或いはステンレス鋼が用いられる。又、現像装置ｌ
Ｏは、現像スリーブ１４にて担持し現像域１３へと搬送
される現像剤１１を所定厚さに規制し該現像スリーブ１
４）：に現像剤Ｓ層を形成するために現像剤規制部材１
６を備えている。

このような現像装置は、現像剤としてはｌ成分磁性トナ
ーを使用しジャンピング現像により像担持体上の潜像を
可視像化するのに適している。

又、ジャンピング現像を行なうｌ成分磁性トナーは、画
像濃度を増大させ几つガサツキの少ない画像を得るよう
に、ｌ成分磁性トナーの帯電量（以下「トリポ」と称す
）を制御するための物質２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「湿式
シリカ」と称す）をトナーに外添することが知られてい
る０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
乾式シリカ（１００ｒｎ’の気相法シリカに対し、ＨＭ
ＤＳを１００ｒｎ’あたり１０　ｊｉ’Ｔ（）Ｊ部の割
合で添加し加熱処理したもの）が外添される。

又、従来の現像装とにおける現像スリーブは、上述のよ
うに・アルミニウムやステンレスＳ：ｔ４ＪＦＡ等の金
属にて製造されているが、これらの所謂導電性スリーブ
の表面には酸化皮膜が形成されており、現像剤と接した
ときの接触抵抗はトナーの張る低電界ではかなり高い値
を示すものである。

Ｅが　　　− ところが、ネガトナーに強いネガ特性を有したシリカを
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
ト画像上にも現われる。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１０図
に示す如くポジゴーストになる。即ち、非印字部（白地
）が続いた後プリ゛ント（画像出し）が行われた場合に
は該印字部は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
分とが生じ、濃度ムラがでる。

本発明者等の実験及び考察によると、このようなゴース
ト形成のメカニズムは現像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こ
とが分かった。つまり、現像スリーブ上のトナー消費部
分とトナー未消費部分との間では現像スリーブのトナー
最下層の粒度分布において明らかな差が生じ、非消費部
分のトナー最ド層に微粉層が形成されいることが分かっ
た。

微粉層を形成しているトナー微粉は体積当りの表面積が
大きいために粒径の大きなトナーに比べると質量邑りに
有する摩擦帯電電荷量が大きくなり、自身の鏡映力によ
り現像スリーブに対し、静電的に強く拘束される。この
ため、ｖ＆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現われてしま
う。

このように１本発明者等は、スリーブゴーストは微粉層
の形成と共に、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ことを
見出した０本発明は斯る新規な知見も基づきなされたも
のである。

従って、本発明の目的は、現像剤担持体表面上に導電性
微粒子含有樹脂層を設け、現像剤相持体表面近傍に位こ
した微粉トナーの現像剤担持体との間に働く鏡映力を除
去し、或いは軽減してスリーブゴーストの発生を回避し
、高画質の画像を得ることのできる現像装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、現像剤担持体表面に形成された導
電性微粒子含有樹脂層に固体潤滑剤或いは固体潤滑性の
微粒子を含有することにより、現像剤による現像剤担持
体上の汚染を軽減或いは防止し、所謂、耐久濃度低下を
防止し、常に高画質の画像を得ることのできる現像装置
を提供することである。

１　　　　るた　の− 上記品目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要
約すれば本発明は、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。

潜像を担持した像担持体表面との間に微小な間隔を保持
しながら、該現像剤担持体表面から該像担持体表面へと
現像剤を転移させて潜像を顕像化する現像装置であって
、前記現像剤担持体は、導電性微粒子を樹脂中に分散さ
せて形成される導電性微粒子含有樹脂層を該現像剤担持
体表面に有することによって、前記導電性微粒子含有樹
脂層の表面にソフトに接触させた電極に対し印加する電
圧が５ボルト未満の電圧に対して、流れる電流が、前記
導電性微粒子台イ１樹脂層が設けられていない場合に比
較して増加し、且つ印加される電圧と電流の比が１００
０マイクロボルトまでの低電圧印加に対してほぼ一定で
あることを特徴とする現像装置である。

又、本発明の好ましい実施態様によると、現像剤担持体
表面の導電性微粒子含有樹脂層の膜の体積抵抗率は１０
２０ｃｍ以下の範囲にあり、しかもこの導電性微粒子は
表面に突出するように構成される。更に好ましくは、導
電性微粒子は固体潤滑剤又は固体間滑性の導電性微粒子
を含有して成る。

丈」１例 次に、本発明に係る現像装置を図面に即して更に詳しく
説明する。

第１図に本発明に係る現像ｖｔＭを適用した画像形成装
置の一実施例が示される０本実施例において１画像形成
装置は、ドラム形状とされる電子写真感光体或いは誘電
体のような像担持体ｌを有する。像担持体ｌの周囲には
静電潜像形成部２０゜像担持体１上の潜像を可視像化す
る現像装置ｔＯ１可視像化された像担持体ｌ上の画像を
転写材へ転写する転写分離部３０．像担持体ｌ上の残留
現像剤をクリーニングするクリーニング部４０が配置さ
れる。潜像形成部２０．転写部３０．クリーニング部４
０は当業者には周知であるのでこれ以上の詳しい説明は
省略する。

現像装置１０は、現像剤を収容するための現像剤容器１
２と、現像剤容器１２内の現像剤を現像剤容器１２から
像担持体ｌに対面した現像域１３へと担持し搬送する現
像剤担持体１４とを有する。該現像剤担持体１４は、本
実施例ではスリーブ状に形成されているが、エンドレス
ベＨ／ｌ−什Ｕ’も形成することができ、内部に磁石１
５が配置される。

又、現像装３１０は、現像剤担持体１４上の現像剤層の
厚みを対向磁極とともに規制する磁性ブレード１６が配
置される。

現像剤担持体１４にて現像剤容器１２内から現像域１３
へと搬送された現像剤１１は、磁石１５の現像磁極によ
って穂立ちし、現像剤担持体３に接続された電源（図示
せず）にて像担持体ｌ上の潜像と現像剤担持体１４との
間に形成された電界、好ましくはＡＣのような交番電界
により現像剤担持体１４上の現像剤は像担持体ｌへと飛
翔し像ｔＩＪ持体上体上像を顕画像化する。

本発明に従え１ｋ、上記現像剤担持体１４は、第２図に
示すように、導電性現像剤担持部材１７の表面に平均粒
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１８を有し、この導電性微粒子含有樹脂層１８は平
均の体積抵抗率が、１０２０ｃｍ未満〜１０−２Ωｃｍ
の範囲、更には、１０ｇ０ｃｍ以下とされ、好ましくは
７ＸＩＯ〜７Ｘ１０＝Ωｃｍの範囲にあり、しかも、導
電性微粒子は表層にあられれて、なお且つ最表層部が砂
利道状になるように２次粒子が分布されて構成される。

後述するように、現像剤相持体１４を構成する金属製の
導電性現像剤担持部材１７が非磁性のアルミニウム或い
はステンレス鋼材にて作製された場合には、第３図に図
示されるように、金属製現像剤相持部材１７の表面は通
常酸化被膜層１９が形成されているが、このような現像
剤担持体１４にも本発明は適用され、該酸化被膜層１９
の上に上述のような導電性微粒子含有樹脂層１８が形成
される。

次に、本実施例の導電性微粒子含有樹脂層の処方につい
て説明する。

（処方ｌ） 樹脂・・・フェノール樹脂（固形分） ３０重量部 カーボン・Ｃ０ＮＤＵＣＴＥＸ　９７５　Ｕ　Ｂ（コロ
ンビアンカーポン社製） ２５重量部 希釈剤・・メチルアルコール メチルセロソルブ ２００重量部 上記組成にて調製された樹脂液を、コーティング法、デ
ィッピング法、又はスプレー法によって、７ランダム＃
４００にてブラスト処理された、アルミニウムにて作製
された現像剤担持体の表面に約１．０ｐｍ−１，５１Ｌ
ｍ、更には１．５１Ｌｍ以上〜３０７Ｌｍ程度コートし
た０次いで１本実施例では、樹脂としてフェノール樹脂
を用いたために乾燥炉にて１５０℃にて３０分の熱硬化
を行った。

なお、このときの導電性微粒子含有樹脂層の表面抵抗率
および体積抵抗率は、同一膜形成条件にてＰＥＴ　（ポ
リエチレンテレフタレート）上に製膜された導電性微粒
子含有樹脂層膜の抵抗率を三菱油化製ロレスタＡＰイン
テリジェントにて測定することにより得た０本実施例で
は、７．０ＸＩＱ−１Ωｃｍ程度であった。

次に１本実施例に係る現像剤担持体１４の現像剤との接
触抵抗を以下に説明する測定方法で調べた。

第４図に測定装置を、又第５図には測定時に現像剤担持
体１２に流れる電流の方向を示す。

本測定においては、現像剤担持体１４を矢示の方向に約
１１００ｒｐで回転しながら、微小電圧印加装置及び微
小電圧計５１によって微小電圧を電圧印加ブラシ５２に
印加した。電圧印加ブラシは、東し袈トレカ（カーボン
ブラシ）にて作製し、ブラシを構成する各フィラメント
の直径は約５ミクロン、長さ約８ｍｍ、、ｌｌ！約５ｍ
ｍ、ブラシの総重量は約１０　ｍ　ｇであった。

又、現像剤相持体１４からの電流は電流引出しブラシ５
３にて取出し、微小電流計５４によって測定した。この
とき、電圧印加ブラシ５２と電流引出しブラシ５３の間
隔りは約１５０ｍｍであった。

上記測定装置によって、印加した電圧Ｖに対して流れた
電流Ｉを測定して、所謂Ｖ−１測定を１００マイクロボ
ルト〜数ボルトまでの範囲で行い、現像剤相持体１４の
表面の接触抵抗を測定した。

このようにして得たＶ−１特性を検討することによって
、従来の現像剤担持体が実は数ボルト以下の微小電圧に
対してはＶ＝ＩＸＲ（Ｒは抵抗）で表すことができず、
かなり抵抗の高い酸化物層によってバリヤーが形成され
ていることがねかった。しかしながら、このような従来
の現像剤担持体であっても本発明に従って１本実施例の
導電性微粒子含有樹脂層を従来のバリヤー層のある現像
剤担持体表面に形成することによって１０−０マイクロ
ボルトの微小電圧下においてもＶ＝　Ｉ　ＸＲが成立ち
、しかも従来の現像剤相持体よりもあたかもよく流れる
かのごとき振舞いを示すことが、分った。

又１本実験においては導電性微粒子含有樹脂層の層厚は
０．５ミクロン〜３０ミクロンの膜厚で検討を行ったが
１本検討の範囲内では、第５図に示すように、電流の流
れは＆−＊）１→ｄ→ｆが多いと考えられる。

第６図に１本実験に係るＶ−Ｉ測定装置にょって計測し
た従来の現像剤担持体と、従来の現像剤担持体上に導電
性微粒子含有樹脂層をコートした本実施例の現像剤担持
体のＶ−Ｉ特性を示す（曲線（イ）は従来例を、曲線（
ロ）は本実施例を示す）、なお、第６図に示す実験結果
は、第４図で説明した微小型圧印加装を及び微小電圧計
５１と微小電流計５４の代わりに５ｏｌａｒｔｏｎ１２
８６ボテンシヨスタツト（代理店、東陽テクニカ社製）
を用い、２端子法にて行った。

第６図より、従来の現像剤担持体は、所謂■＝ＩＸＲの
式に徒わず、低電圧の領域では曲線の傾きが高く抵抗が
高いことを示している。又、電圧が高くなるに従って、
その傾きが緩やかになっていることが分かる０本実施例
の場合には、電圧電波は直線的に変化し、導電性微粒子
含有樹脂層を形成し、更には導電性微粒子が表面に突出
している構成とされるために、該樹脂層が電荷のリーク
サイトとなっていることが理解される。

本実施例の現像剤担持体を、第１図に図示するような構
成の現像装置に組込み、電子写真複写装置とされる画像
形成装置に装着し画像出しを行なった。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
スは、交流バイアスＶｐｐ１６００Ｖ、周波数１８００
Ｈｚ、現像剤担持体と像担持体との間隔は約３００ミク
ロンであった。

又、本実施例の画像出し実験において、現像剤は比較的
ポジゴーストの出現し易い負極性の現像剤を用いて１反
転現像系で行った。

本発明に従った現像剤相持体を有する構成とされた画像
形成装置では、得られた画像にポジゴーストはないか、
極めて少ないものであった。−方、従来の現像剤担持体
を有する現像装置を組込んで画像出しを行なった場合に
はポジゴーストがかなり顕著に現れた。

これは、本発明に従って構成された現像剤相持体が第６
図に示したように１ボルト以下の低電圧下においても現
像剤から現像剤担持体へと電荷を移動させ易くさせる性
質があるためであり、従ってポジゴーストの原因である
現像剤担持体近傍の微粉のチャージを低くし、現像剤自
身による鏡映力が低減し微粉が現像剤担持体より離れ易
くなったためにポジゴーストの低減効果を得たものだと
考えられる。

本発明は従来の現像剤相持体上に本実施例のように薄層
にコートすることでその効果を得るが。

従来の導電性現像剤担持体は、アルミニウムやステンレ
ス鋼（ＳＯ３）等の金属を用いており１表面は詳しくみ
れば、酸化されている。これは、第３図に示した通りで
ある０本発明は、このように比較的バリヤーの低い酸化
皮膜を表面に持つ現像剤担持体においても、その上に導
電性微粒子含有樹脂層を形成することにより同様の効果
を得ることができる。

つまり、導電性微粒子含有樹脂層を表面に設けた場合に
は導電性微粒子が突出して構成されるために、該導電性
微粒子含有樹脂層が電荷のリークサイトとなっているた
めに、酸化皮膜のバリヤーが突き抜けられるからである
と考えられる。

上記実施例で説明した導電性微粒子含有樹脂層に更に表
面潤滑性を付与することにより、ポジゴ−スの低減効果
を確実にし、また、現像剤の稼動時間が増えるに連れて
増加してくる現像剤担持体上の現像剤による汚染を低減
することが可能となる。

一実施例を挙げれば次の通りである。

（処方２） 樹脂・・・フェノール樹脂（固形分） １５重量部 カーポア　−Ｃ０ＮＤＵＣＴＥＸ　　Ｕ　Ｂ（コロンビ
アンカーボン社） １５重量部 導電潤滑剤・人ニゲラフアイ）（７ｐｍ）１５重量部 希釈剤・・メチルアルコール メチルソロソルブ ２２５重量部 上記組成にて調製された樹脂液を、コーティング法、デ
イー！ピング法、又はスプレー法によって、７ランダム
＃４００にてブラスト処理された、アルミニウムにて作
製された現像剤相持体の表面に約６ｐｍ程度コートした
０次いで、本実施例では、樹脂としてフェノール樹脂を
用いたために乾燥炉にて１５０℃にて３０分の熱硬化を
行った。

なお、このときの導電性微粒子含有樹脂層の表面抵抗率
および体積抵抗率は、同一膜形成条件にてＰＥＴ　（ポ
リエチレンテレフタレート）上に製膜された導電性微粒
子含有樹脂層膜の抵抗率を三菱油化製ロレスタＡＰイン
テリジェントにて測定することにより得た０本実施例で
は、７．０Ｘ１０−１Ωｃｍ程度であった命 本実施例によると、スリーブゴーストの低減効果を得る
ことができたのみならず、現像剤による現像剤相持体へ
の汚染の低減効果が顕著であった。即ち、現像剤相持体
表面に固体潤滑性を付与することにより濃度の耐久低下
が防止できた。これは、現像剤相持体表面が潤滑性を持
つことにより表面に汚染物質がつき難くなっているため
であると考えられる。

上記効果は次の処方により得られた導電性微粒子含有樹
脂を現像剤担持体表面に塗布することによっても得られ
る。

（処方３） 樹脂・・・フェノール樹脂（固形分） １５重接部 導電潤滑剤・人工グラファイト（ＩｕＬｍ）１５改量部 希釈剤・舎メチルアルコール メチルソロソルブ ２２５重琶部 なお１本処方により調製された導電性微粒子含有樹脂層
膜の抵抗率は、約７．０ＸＩＯ−’Ωｃｍであった。又
、グラファイトに関しては粒径を変化させてみたが、０
．３７ｚｍ〜７ｐｍまで人工、天然を問わず有効に作用
した。

更に、ｎ滑剤として固体潤滑剤を使用しても同様の効果
を得ることができた。その時の処方は次の通りであった
。

（処方４） 樹脂・・・フェノール樹脂（固形分） １５！１量部 カーボン・ＣＯＮ［１ＵＣＴＥＸ　９７５　ＩＩ　Ｂ（
コロンビアンカーボン社） １５重量部 固体潤滑剤・２硫化モリブデン １５重量部 希釈剤・・メチルアルコール メチルソロソルブ ２２５重量部 又、固体潤滑剤として２硫化モリブデンの他に窒化ボロ
ンなども使用できる。

上記各実施例では、導電性微粒子含有樹脂層形成樹脂と
してはフェノール樹脂を使用したが、他に１、塩酸ビニ
ル、酢酸ビニル、塩酸ビニルと酢酸ビニルの重合体、ポ
リエステル、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、酢酸セルロース
、ブチラール、メラミン、エポキシ樹脂、水系カゼイン
等も同様に使用可能である。

更には、上記の如き熱ｃ’Ｔ塑、熱硬化樹脂のみならず
、ＵＶ（紫外線）硬化樹脂も同様に使用することができ
る。ただし、ＵＶ硬化樹脂の場合には。

硬化条件を考えれば膜厚はあまり厚くすることができな
いが、熱硬化型樹脂或いは熱可塑樹脂との併用にて十分
厚くすることができる。

上記説明では、現像剤としては、ネガ現像剤を使用した
が、ポジ現像剤も同様に使用し得ることは明らかであろ
う。

又、上記本発明の実施例においては現像剤担持体金属と
してはアルミニウムを７ランダム＃４００にてサンドブ
ラスト処理したものを用いて説明したが、引き抜き加工
後のアルミニウムを用いても同様な効果を得ることがで
き、更にはアルミニウム以外の他の金属をも使用し得る
。

本発明における現像装置の構成は、第１図の構成に限定
されるものではなく、第７図及び第８図に図示するよう
に、現像剤の層厚規制部材としては剛性の磁性ブレード
の代りに弾性ブレードを。

或いは金属板等を使用することもできる。

＆１立遣Ｊ 以上説明した如くに、本発明に係る現像装置は、現像剤
相持体表面に導電性微粒子を樹脂中に分散させた層が形
成され、しかも該導電性微粒子含有樹脂層の表面にソフ
トに接触させた電極に対し印加する電圧が５ボルト未満
の電圧に対して、流れる電流が、前記導電性微粒子含有
樹脂層が設けられていない場合に比較して増加し、且つ
印加される電圧と電流の比がｔｏｏｏマイクロボルトま
での低電圧印加に対してほぼ一定であるように構成され
るために、ポジのスリーブゴーストをなくするか、或い
は著しい低減効果を発揮することができ、高画質の画像
を得ることができるという特長を有する。

更には１本発明によれば、導電性微粒子含有樹脂層に固
体濶滑性の微粒子を含有することにより、現像剤による
現像剤担持体上の汚染を軽減或いは防＋ｈすることがで
き、所謂、耐久濃度低下を防止し、高画質の画像を常に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る現像装置を備えた画像形成装置
の一実施例を示す概略断面図である。 第２図及び第３図は５本発明に従って構成される現像剤
担持体の部分断面図である。 第４図は、現像剤担持体の抵抗率を測定するための測定
装置の概略を説明する説明図である。 第５図は、現像剤担持体の表面を流れる電流の態様を示
す説明図である。 第６図は、本発明に従って構成される現像剤相持体と従
来の現像剤担持体のＶ−Ｉ特性を示すグラフである。 第７図及び第８図は、本発明に従って構成される現像装
置の他の実施例の断面図である。 第９図は、従来の現像装置の断面図である。 第１０図は、スリーブゴーストを説明するための複写物
の平面図である。 ｌ：像担持体 ｌＯ：現像装置 １２：現像剤容器 １３：現像域 １４：現像剤相持体 １７：現像剤相持部材 １８：導電性微粒子含有樹脂層 第２図 第３図 第６図 電流 第８図 第９図 第１ｏ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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、潜像を担持した像担持体表面との間に
   微小な間隔を保持しながら、該現像剤担持体表面から該
   像担持体表面へと現像剤を転移させて潜像を顕像化する
   現像装置であって、前記現像剤担持体は、導電性微粒子
   を樹脂中に分散させて形成される導電性微粒子含有樹脂
   層を該現像剤担持体表面に有することによって、前記導
   電性微粒子含有樹脂層の表面にソフトに接触させた電極
   に対し印加する電圧が５ボルト未満の電圧に対して、流
   れる電流が、前記導電性微粒子含有樹脂層が設けられて
   いない場合に比較して増加し、且つ印加される電圧と電
   流の比が１０００マイクロボルトまでの低電圧印加に対
   してほぼ一定であることを特徴とする現像装置。 ２）現像剤担持体表面の導電性微粒子含有樹脂層の膜の
   体積抵抗率が１０＾２Ωｃｍ以下の範囲にあり、しかも
   導電性微粒子は表面に突出していることを特徴とする請
   求項１記載の現像装置。 ３）固体潤滑剤又は固体潤滑性の導電性微粒子を含有す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。