JPH02296268A - 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】 〔技術分野〕 本発明は一成分現像剤を使用する静電潜像現像装置に関
する。

〔従来技術と問題点〕

一成分現像剤を使用する現像装置が電子写真複写機や電
子写真プリンタに多用されている。（尚、本明細書で一
成分現像剤というのは、所謂二成分現像剤に含有される
キャリア粒子を含まない乾式現像剤を意味する。但し、
トナー粒子のみを含有するものに限らず、トナー粒子の
他に現像剤の流動性を向上させたり、トナーの帯電量を
制御したり、像保持体表面のクリーニングをしたりする
１種又は複数種の補助剤が外添されているものも一成分
現像剤と呼ぶ。） さて、二成分現像剤を使用する現像装置に比べて一成分
現像剤を使用する現像装置は小型化が容易であり、また
トナー粒子とキャリア粒子の混合化を維持する為の手段
が不要であるので構成が簡単であるというような利点を
有している。

ところで一成分現像剤を使用する現像装置では、トナー
粒子は現像剤担持部材との間の摩擦により潜像を現像す
る為の極性に帯電する。一方、担持部材の像担持体の非
画像域に対向した領域では現像剤は消費されないが、こ
の消費されない状態が続くと担持体には、静電的鏡影力
に起因すると考えられるが、微粉現像剤層が強く付着し
て、像保持体の画像域に対しても容易に消費されなくな
るばかりでなく、微粉現像剤層上の現像剤の帯電量を低
下させてしまう。この為、現像画像上にゴースト像を生
じさせ、像質を劣化させてしまう。

例えば、一成分現像剤の摩擦帯電量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）又は
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、スチレンアクリル共重合体にマグネタイトを６
０重量部含有する負極性帯電する磁性トナーに対し、強
い負帯電特性を示す乾式シリカ微粉末（１００ｒｒ？の
気相法シリカに対し、ＨＭＤＳを１００ｒｒｒあたり１
０重量部の割合で添加し加熱処理したもの）を外添する
ことにより、現像剤としての摩擦帯電量は増加する。こ
の現像剤を用い第１図に示すような公知のジャンピング
現像装置（例えば米国特許４．２９２，３８７号参照）
等で、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、
広く知られていることである。

ところが、負帯電トナーに強い負帯電特性シリカを外添
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。負帯電トナーに負帯電シリカを外
添した現像剤の場合に生じるスリーブゴーストは第９図
に示すごとく、ポジゴーストを有する現像画像を生じさ
せる。

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象が行われる（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、非消費部分での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重量当りに有する摩擦帯
電電荷量が大きくなり、鏡映力によりスリーブに対し、
静電的に強（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、画像上にゴースト
としてあられれてしまう。

また、高温、高湿、特に高湿環境下では現像剤が、特に
シリカが吸湿現象を生じ、現像剤の帯電量が低下する。

低湿環境や通常環境では良好な画像濃度であっても、高
湿環境下では画像濃度が低下し、かつ、がさついた画像
となるのが一般的であった。

その為に外添するシリカを疎水化処理することにより高
湿下での吸湿作用を防止せんとする試みがいくつかなさ
れている。

しかし、疎水化処理したシリカを外添した現像剤は、高
湿下では安定した帯電を示すが、低湿環境下では帯電量
が増加し過ぎ、特に微粉がチャージアップしてしまい、
上記のゴースト画像を生じてしまう傾向が強くなる。特
に負帯電トナーに負帯電特性を有する疎水化シリカを外
添した場合のゴースト画像の濃淡差は大きい。

また、従来、現像剤として用いられる乾式一成分現像剤
の磁性トナーの体積平均粒径は、１０〜１４μｍの範囲
内にあるのが一般的であり、特に、代表的なジャンピン
グ現像にあっては、粒径に関して、磁性トナーの体積平
均粒径が１２μｍであり、さらに述べると、この磁性ト
ナーには、体積平均粒径が６．３５μｍ以下のものが個
数分布で約２０％以下、体積平均粒径が２０．２μｍ以
上のものが体積分布で約２％以下の割合で含まれている
トナーが使用されている。

しかるに、近年、電子写真装置の高画質化のために、ト
ナーの一層の小粒径化がはかられてきている。例えば、
電子写真式レーザビームプリンタで言えば、印字密度を
従来の３００ｄｐｉから倍の６００ｄｐｉ　（２３，６
ｐｅ＋）に上げたものの実現にあたっては、解像後、シ
ャープネス等を上げ静電潜像を忠実に再現させることが
粒径が８μｍないし６μｍ程度のトナーを用いることで
比較的簡単に解決される。このような小粒径化のトナー
の一例を示すと体積平均粒径が６．０μｍであり、さら
に述べると、この−成分磁性トナーには、体積平均粒径
が３．５μｍ以下のものが個数分布で約２０％以下、体
積平均粒径が１６μｍ以上のものが体積分布で約１％以
下の割合で含まれているトナー等である。このトナーが
帯電制御剤としてニグロシン等を含む正極性帯電トナー
であれば、該トナーに対し、外添剤としてアミノ変成シ
リコーンオイル処理されたシリカを０．８重量％程度、
外添したうえで現像剤として使用している。

ところが、このような小粒径トナーは従来のトナーに比
べると、体積当りの比表面積が大きいので、体積・重量
当りの帯電量が、２成分トリポ測定法で測定すると、約
３０％程増加するとともに、上記したように、粒径５μ
ｍ以下の微粉量が太き（増加するため、これらの小粒径
トナー内の樹脂成分が豊富になり、その結果、これらの
小粒径トナーによる高トリポ微粉により、現像スリーブ
のような現像剤担持体の表面が汚染され易い。これによ
って前述と同様にゴースト像が生じやすくなる。

以上の現象に対する対策として、従来、現像スリーブに
対し、スクレーバーを当接させることにより、現像後の
トナーを現像スリーブからすべてかきとるか、あるいは
現像後のトナーが静電的に現像スリーブから像担持体へ
転移するようにスリーブに現像時とは異なるバイアスを
印加したり、もしくはアースにおとした金属板やローラ
を現像スリーブに対向させて現像後のトナーを現像スリ
ーブから除去する等の方法があったが、これらは、いず
れも装置が複雑になり、コストが上昇するという欠点が
あった。

〔発明の目的と構成概要〕

本発明の目的は、現像剤担持部材への現像剤微粉の強い
付着を防止して、良好な濃度の現像画像が得られる現像
装置を提供することである。

本発明では、現像剤担持部材は、樹脂中に導電性微粒子
が分散している外被層を有しており、この外被層の表面
には、樹脂と導電性微粒子で形成された２次粒子が凹凸
面を形成するように分布しているか、又は現像剤担持部
材は樹脂中にグラファイト微粒子が分散した外被層を有
しているものである。

〔実施例〕

以下の実施例に使用する一成分磁性現像剤の主成分たる
磁性トナーの結着樹脂としては、ポリスチレン、ポロビ
ニルトルエンなどの゛スチレン及びその置換体の単重合
体；スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−′ビニ
ルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重
合体、スチレンアクリル酸メチル共重合体、スチレン−
アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチ
ル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、
スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、
スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−
メタアクリル酸エチル共重合体。

スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン
−ビニルメチルエーテル共重合体。

スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−
ビニルメチルケトン共重合体、スチレンブタジェン共重
合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マイ
レン酸共重合体、スチレン−マイレン酸エステル共重合
体などのスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレー
ト、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、ポ
リアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テンベル樹脂
、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、
芳香族系石油樹脂、パラフィンワックス、カルナバワッ
クスなどが単独或いは混合して使用できる。

また、磁性トナーにさらに添加し得る着色材料としては
、従来公知のカーボンブラック、銅フタロシアニン、鉄
黒などが使用できる。

磁性トナーに含有され゛る磁性微粒子としては、磁場の
中に置かれて磁化される物質が用いられ、鉄。

コバルト、ニッケルなどの強磁性金属の粉末、もしくは
マグネタイト、ｒ−Ｆｅ２０３．　　フェライトなどの
合金や化合物が使用できる。

これらの磁性微粒子は窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積
が好ましくは１〜２０ｎｉｌ／ｇ１特に２．５〜１２ｒ
ｒ？／ｇ’、さらにモース硬度が５〜７の磁性粉が好ま
しい。この磁性粉の含有量はトナー重量に対して１０〜
７０重量％が良い。

また、トナーには必要に応じて荷電制御剤を含有しても
良く、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキル
サリチル酸、ジアルキルサリチル酸またはナフトエ酸の
金属錯塩等の負荷電制御剤が用いられる。さらにトナー
は体積固有抵抗が１０Ｉ０Ω・ｃｍ以上、特に１ｏ１２
Ω・ｃｍ以上であるのが摩擦電荷保持及び静電転写性の
点で好ましい。ここで言う体積固有抵抗は、トナーを１
００　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｄの圧で成型し、これに１０
０Ｖ／ｃｍの電界を印加して、印加後１分を経た後の電
流値から換算した値として定義される。

負帯電性トナーの摩擦電荷量は−８μｃ／ｇ乃至２０μ
ｃ／ｇを有することが好ましい。−８μｃ／ｇに満たな
い場合は画像濃度が低い傾向にあり、特に高湿下での影
響が著しい。また、−２０μｃ　／　ｇを超えると、ト
ナーのチャージが高過ぎてライン画像等が細く、特に低
湿下で貧弱な画像となる。

負帯電性トナー粒子とは、２５°Ｃ１５０〜６０％ＲＨ
の環境下に１晩放置されたトナー粒子Ｌｏｇと２００〜
３００メツシユに主体粒度を持つ、樹脂で被覆されてい
ないキャリヤー鉄粉（例えば、日本鉄粉社製ＥＦＶ２０
０／３００）９０ｇとを前記環境下でおよそ２００ｃ、
ｃ、の容積を持つアルミニウム製ポット中で充分に（手
に持って上下におよそ５０回搬上うする）混合し、４０
０メツ、シュスクリーンを有するアルミニウム製のセル
を用いて通常のブローオフ法による、トナー粒子の摩擦
電荷量を測定する。この方法によって、測られた摩擦電
荷が負になるトナー粒子を負帯電性のトナー粒子とする
。

現像前の流動性を向上する為の外添剤として用いられる
シリカ微粒子はケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化によ
り生成されたいわゆる乾式シリカまたはヒユームドシリ
カと称される乾式シリカ又は水ガラス等から製造される
いわゆる湿式シリカ等が使用可能であるが、表面及び内
部にあるシラノール基が少なく、製造残渣のない乾式シ
リカの方が好ましい。また、乾式シリカにおいては製造
工程において例えば、塩化アルミニウムまたは塩化チタ
ンなど他の金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物
と共に用いることによってシリカと他の金属酸化物の複
合微粉体を得ることも可能であり、それらも包含する。

また、シリカ微粒子は、疎水化処理されたものが好まし
い。疎水化処理するには、従来公知の疎水化方法が用い
られ、シリカ微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケ
イ素化合物などで化学的に処理することによって疎水化
が付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン
化合物の蒸気相酸化により生成されたシリカ微粉体をシ
ランカップリング剤で処理した後、あるいはシランカッ
プリング剤で処理すると同時に有機ケイ素化合物で処理
する。

最終的に、処理されたシリカ微粉体の疎水化度がメタノ
ール滴定試験によって測定された疎水化度として、３０
〜８０の範囲の値を示す様に疎水化された場合にこの様
なシリカ微粉体を含有する現像剤の摩擦帯電量分布がシ
ャープで均一なる負荷電性を示す様になるので好ましい
。

ここでメタノール滴定試験は疎水化された表面を有する
シリカ微粉体の疎水化度の程度を確認する実験的試験で
ある。

処理されたシリカ微粉体に疎水化度を評価するために本
明細書において規定される。“メタノール滴定試験”は
次の如く行う。供試シリカ微粉体０．２　ｇを容量２５
０　ｍ　１２の三角フラスコ中の水５０　ｍ　１２に添
加する。メタノールをビューレットからシリカの全量が
湿潤されるまで滴定する。この際、フラスコ内の溶液は
マグネチツクスクーラーで常時撹拌する。その終点はシ
リカ微粉体の全量が液体中に懸濁されることによって観
察され、疎水化度は終点に達した際のメタノールおよび
水の液状混合物中のメタノールの百分率として表される
。

また、これらのシリカ微粒子の適用量はトナー１００重
量部に対して、０．０５〜３重量部のときに効果を発揮
し、特に好ましくは０．１〜２重量部添加した際に優れ
た安定性を有する帯電性を示す現像剤を提供することが
できる。添加形態について好ましい態様を述べれば、現
像剤重量に対して０．０１〜１重量部のシリカ微粉体が
トナー粒子表面に付着している状５態にあるのがよい。

現像剤には、実質的な悪影響を与えない限りにおいて、
さらに他の添加剤例えば四弗化エチレン樹脂、ステアリ
ン酸亜鉛の如き滑剤、あるいは定着助剤（例えば低分子
量ポリエチレンなど）、あるいは導電性付与剤として酸
化スズの如き金属酸化物等を加えても良い。

トナーの製造に当っては、熱ロール、ニーダ−エクスト
ルーダー等の熱混練機によって構成材料を良く混練した
後、機械的な粉砕、分級によって得る方法、あるいは結
着樹脂溶液中に材料を分散した後、噴霧乾燥することに
より得る方法、あるいは、結着樹脂を構成すべき単量体
に所定材料を混合して乳化懸濁液とした後に重合させて
トナーを得る重合法トナー製造法等、それぞれの方法が
応用出来る。

以下現像装置の実施例について説明する。

第４図で、公知のプロセスにより形成された静電潜像を
担持した像保持体、例えば電子写真感光ドラム１は矢印
Ｂ方向に回転する。現像剤担持部材としての現像スリー
ブ８はホッパー３によって供給された一成分磁性現像剤
４を担持して、矢印Ａ方向に回転することで、スリーブ
８とドラム１が対向する現像領域りに搬送する。現像剤
をスリーブ８上に磁気的に吸引保持する為にスリーブ８
内には磁石５が配置されている。

現像領域りに搬送される現像剤の層厚を規制する為に、
強磁性金属からなる規制ブレード２が、現像スリーブ８
表面からおよそ２００〜３００μｍのギャップ幅をもっ
て現像スリーブ８に臨むように垂下されている。磁石５
の磁極Ｎ１からの磁力線がブレード２に集中することに
よりスリーブ８上に磁性現像剤の薄層が形成される。ブ
レード２として非磁性プレートを使用することもできる
。

スリーブ８に形成される現像剤薄層の厚みは、現像領域
りに於いて、スリーブ８とドラム１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。そしてこのような
現像剤薄層により潜像を現像する方式の装置、即ち非接
触現像型現像装置に本発明は特に有効である。しかし、
現像領域に於いて現像剤層の厚みがスリーブ８とドラム
１の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち接触現像
型現像装置にも本発明は適用できる。説明の煩雑を避け
る為、以下の説明は非接触現像型現像装置を例にとって
行う。

上記スリーブ８に担持された現像剤層からドラム１に向
けて現像剤を飛翔させる為に、スリーブ８には電源９に
より現像バイアス電圧が印加される。このバイアス電圧
として直流電圧を使用する時は、潜像の画像部（現像剤
が付着して可視化される領域）の電位と、背景部の電位
との間の値の電圧がスリーブ８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
する為に、スリーブ８に交番バイアス電圧を印加して現
像領域りに振動電界を形成してもよい。この場合も上記
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スリーブ８に印加
することが好ましい。（特公昭５８−３２３７５号公報
参照）また、高電位部と低電位部を有する潜像の高電位
部にトナーを付着させて可視化する所謂正規現像では、
トナーは潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用し
、一方、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、トナーは潜像の極性と同極性に帯
電するトナーを使用する。尚、高電位、低電位というの
は絶対値による表現である。いずれにせよトナーはスリ
ーブ８との摩擦により潜像を現像する為の極性に帯電す
る。外添シリカ微粒子もスリーブ８との摩擦により帯電
する。

第５図、第６図の現像装置では、現像剤の層厚を規制す
る部材として、ウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム
弾性を有する材料、或いはリン青銅、ステンレス鋼等の
金属弾性を有する材料等の弾性板２０を使用し、この弾
性板２ｏをスリーブ８に圧接させている。このような装
置では更に薄い現像剤層を形成できる。そして第４図、
第５図のようにして現像剤薄層を形成する装置は、−成
分磁性現像剤を使用するものにも、非磁性トナーを主成
分とする一成分非磁性現像剤を使用するものにも適して
いる。そして弾性板２０によりトナーをスリーブ８に摺
りつける為、トナーの帯電量も多くなり、画像濃度向上
に寄与する。従って、高湿環境下でのトナーの帯電不足
に対処するのに適している。

さて、前記の現像スリーブ８は、アルミニウムステンレ
ス鋼、真鍮等の金属円筒基体７の表面に外被層６を付着
させて成り、この外被層６に現像剤が支持され、外被層
６で現像剤が摩擦帯電される。そして外被層６は樹脂中
に導電性微粒子が分散されて成るものである。そして多
数の導電性微粒子は樹脂表面に露出している。

導電性微粒子としてはカーボン微粒子、またはカーボン
微粒子とグラファイト微粒子、またはグラファイト微粒
子が好ましい。

以下に外被層の例を述べる。樹脂としては熱硬化性のフ
ェノール樹脂を使用した。

尚、ここで使用したカーボンはコロンビアンカーボンジ
ャパン社のＲＡＶＥＮ　　１０３５である。これの体積
平均粒径は約２０ｍμ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
砥粒＃４００にてブラスト処理したアルミニウム製円筒
基体７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８を組み込んだ現像装
置に負極性のトナーを用いてゴースト像を比較したとこ
ろ処方１〜処方３にいくにつれてポジゴースト防止効果
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、スリーブ、ドラム間の間隔は約３
００ミクロンであった。また外被層の膜厚は１．０〜３
．０μ程度でゴースト防止効果がより高かった。

そこで、これらの現象に対して発明者らは外被層の電気
抵抗とゴーストとの間には密接な相関があると考えＲＡ
ＶＥＮ１０３５よりも導電性の高い高導電性カーボンを
用いて検討を進めた。

（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ゴースト防止
効果が認められた。

しかしながら、負極性のトナーを用いた場合ポジゴース
トが厳しいとされている低湿下に於いてはゴースト防止
効果が不足する場合もあった。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抵抗以外の観
点から考えていくことにした。

前記の処方１〜処方４等に於いては確かに外被層の抵抗
も効いていることは明らかであるが、それだけでは外被
層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
。外被層表面を凹凸状と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の電荷が除去できる。

この観点から前出の処方４に於いて樹脂に対するカーボ
ン粒子の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
、ポジゴースト防止効果と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）外被層表面に形成された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低
湿下に於いてもほぼ完全ゴースト防止効果を示すが、そ
れ以上の場合は効果が低下すること。（２）外被層表面
に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表面が形成されて
いる場合はゴースト防止効果が低下し、２次粒子間隔が
平均的０．０５μｍ〜２．０μｍの場合に高いゴースト
防止効果が認められること。なお、この時の２次粒子相
互の間の空隙の深さは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）ゴースト防止効果があるときの外被層電気抵抗に
は好ましい範囲があるものの、外被層の体積抵抗よりも
むしろ外被層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。

外被層の状態とポジゴーストの関係 （導電カーボンの場合） 尚、以上の例で外被層の平均の体積抵抗率が７Ｘ１０〜
７Ｘ１０−２Ω・ｃｍの範囲内にある時、ゴースト防止
効果がより高くなることが判った。また外被層表面の２
次粒子の大きさが平均で０．１〜０．３μｍであり、２
次粒子相互間の間隙が平均で０．１〜０．４μｍである
時、ゴースト防止効果がより高い。

ここで、２次粒子というのは、導電性粒子が樹脂中に分
散した状態で、この樹脂が粒子状に凝集したものを言う
。斯かる２次粒子は、稀釈剤が蒸発して逃げ出す際の通
路によって層が細かく分割されることによって形成され
たり、スプレー法で塗布する場合は噴射される液滴がこ
のような２次粒子の形成因になるものと推測される。

第１図は如上の２次粒子が外被層表面に砂利道状に分布
している外被層表面の電子顕微鏡写真の模写図であり、
第２図はスリーブ８の断面模式図、第３図は斜視模式図
である。６′　が２次粒子を示し、図の如く外被層表面
には２次粒子６′　が極めて多数分布して砂利道のよう
な凹凸面を形成している。このように２次粒子６′　が
砂利道状に分布した外被層によって、トナーと外被層間
の見かけ上接触抵抗を小さくすること（リークサイトを
作ること）に成功した。これによって微粉トナーのチャ
ージを容易にリークできた。また、外被層の体積抵抗率
は、絶縁性トナーに対して本来導電性スリーブを用いな
ければトナーの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。この意味で外被
層の体積抵抗率は１０８Ω・ｃｍ以下であることが好ま
しい。また、外被層の膜厚に関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くる。従って外被層は０，５μ
ｍ以上であることが好ましい。さらに、外被層の膜厚の
上限に関しては、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。

従って外被層の厚みは３０μｍ以下であることが好まし
い。

本発明者らは、現像剤の薄層コートに於ける上層部のト
ナーの電荷量と、下層部のトナーの電荷量を比較するこ
とにより効果を確認した。第７図に白部（潜像背景部に
対向したスリーブ領域）と黒部（潜像画像部に対向した
スリーブ領域）のトナー帯電量の差を示す。横軸にトナ
ーコート位置、縦軸に帯電量差、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（Ｑ／Ｍはトナー帯電量）。

従来スリーブでは破線の様にトナーコ−１・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
ーがかなり減少しでいることがわかる。

次の実施例は、前記実施例よりも特に低湿下に於いてポ
ジゴースト防止効果を更に確実なものにするために、微
粉の現像剤担持体への機械的吸着力を弱める観点から現
像剤担持体の外被層に固体潤滑性のある導電性微粒子と
してグラファイトを混入した。それ以外の条件は前記実
施例と同様である。このようにした場合、ポジゴースト
防止効果の極めて高い現像剤担持体が得られた。

（処方５） （処方６） 次の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硬化樹脂中
に分散し、この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵
抗率が１０２〜１０−２Ω・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、本実施例におけるコート剤の処方を示す。

この実施例も前記実施例と同様にゴースト防止効果を評
価したところ、はぼ満足な結果を得た。

尚、グラファイト微粒子を樹脂中に分散させた外被層を
有するスリーブでは、表面上で１μｍ以下の２次粒子の
数が少なく、また表面が第１図〜第３図のような２次粒
子による砂利道状になっていない場合でも、従来の現像
スリーブに比べて、低湿環境下に於いてもゴースト防止
効果が高くなっていることが判明した。これはグラファ
イトの潤滑性が高い為、微粉のスリーブ表面への付着量
が低減する為である、但し、かかる外被層でも、微粉末
が混入されている為、表面には微細な凹凸が極めて多数
形成されている。

ところで、現像画像の解像性を向上するには、小粒径の
トナーが適している。この場合、体積平均粒径が９μｍ
以下４μｍ以上であることが好ましい。この範囲が好ま
しい理由は、体積平均粒径が９μｍ以上では１９ｐｅｌ
や２３．６ｐｅｌの潜像を再現するにあたって、シャー
プネスの改善があまり認められないためであり、また体
積平均粒径が４μｍ以下では樹脂に安定してマグネタイ
ト等の磁性粉を含有させることが技術的に困難であるの
と、粉砕２分級にコストがかかりすぎるという点から体
積平均粒径が４μｍ以下の磁性トナーを製造するのが困
難なためである。いずれにせよこのような現像剤に於い
ては微粉の量も多くなるのであるが、本発明によれば、
現像スリーブ表面に導電性付与剤として、例えばカーボ
ン粒子を含有した導電性樹脂層を形成することにより、
トナー微粉層が現像スリーブ表面に形成されることに起
因するスリーブゴーストや耐久濃度低下を改善すること
が可能になる。

このような小粒径トナーを使用する現像装置のスリーブ
としては、その外被層６が平均粒径が２０ミリミクロン
程度の、例えばカーボン粉末のような導電性微粒子を含
有した樹脂層から成り、平均の体積抵抗率が１０−３〜
１０２Ω・ｃｍの範囲にあり、厚さは１．０ミクロン〜
２０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
微粒子の大きさが１．０ミクロン以下であるようなもの
が好ましい。

そして、この外被層６内にて、導電性を付与するために
含有される上記導電性微粒子の含有率は、３０〜７０重
量％である。その際、上記した導電性微粒子中にグラフ
ァイトが３０〜１００重量％含有されていても良い。

以下に外被層材料の処方例を記す。

（処方７） このとき、円筒７上に形成される導電性樹脂層６の厚さ
は、約４μｍであった。

斯かる現像スリーブを有する第４図の現像装置で、低湿
環境下で、現像剤として小粒径トナーを用いて現像し、
ゴーストの発生を評価した結果、従来の金属性導電スリ
ーブに比ベゴーストの発生が大巾に低減された。

なお、上記実施例において用いられたトナーは、スチレ
ンアクリル共重合体を主成分とし、磁性付与剤としてマ
グネタイトを９０重量部、帯電制御剤としてニグロシン
を２重量部含有させたうえ、粉砕・分級した体積平均粒
径６μｍのもので、体積平均粒径が３．５μｍ以下のも
のが個数分布で２０％以下、体積平均粒径カ月６μｍ以
上ものが体積分布で１％以下の正帯電トナーである。こ
のトナーに対し、流動性を上げ、トナー帯電電荷を安定
させるためにアミノ変成シリコーンオイル処理シリカを
０．８重量部外添し、現像剤として用いている。

尚、従来の金属表面をサンドブラスト処理等により粗し
たスリーブでは、金属表面に酸化膜による絶縁層が形成
されるために微粉の電荷のリークが不十分で好ましい効
果が得られなかったと考えられる。なお、金属メツキの
中では、例外的にＡｕメツキの現像スリーブのみ優れた
効果が得られたが、この事実は、本発明者らの推定を裏
づけるものになると思われる。

次に別の実施例を述べる。

（処方８） このときの上記材料で形成した外被層６は、厚さが約６
μｍで、体積抵抗率は４端針法で測定したところ、５．
０Ｘ１０°Ω・ｃｍであり、その表面抵抗率は、７．３
ＸＩＯ”Ω／口であった。

この外被層を有するスリーブを第５図、第６図の現像装
置に組み込み、小粒径トナーを用いて現像しゴーストの
発生を評価した結果、約１０，０００枚のプリントにお
いて、従来の金属性導電スリーブ及び上記（処方７）に
よる現像スリーブを用いた場合に比べ、濃度低下および
ゴーストの発生が大巾に改善された。

なお、上記実施例において用いられた小粒径トナーは、
スチレンアクリル共重合体を主成分とし、これに磁性付
与剤としてマグネタイトを９０重量部、帯電制御剤とし
てモノアゾ含金属錯体を２重量部含有する負帯電トナー
を用いた。このトナーの体積平均粒径は６μｍであり、
体積平均粒径が３．５μｍ以下のものが個数分布で２０
％以下、体積平均粒径が１６μｍ以上のものが体積分布
で１％以下である。

このトナーに対し流動性を上げ、トナー帯電電荷を安定
させるためにヘキザメチレンデイシランザン処理された
乾式負帯電シリカを０，８重量部外添し、現像剤として
用いた。

この負帯電小粒径トナーは、感光ドラム１上に形成され
た潜像を現像する際、前述実施例に用いられた正帯電小
粒径トナーに比べ、ゴースト及び耐久濃度低下共に程度
が悪かった。そこで、正帯電小粒径トナーと負帯電小粒
径トナーを比較した場合、トナーの帯電量に差があり、
負帯電小粒径トナーのそれは、２成分トリボ測定法で約
−２５μｃ／ｇと、正帯電小粒径トナーの＋１８μｃ／
ｇに比べかなり高いことがわかった。これは、トナーの
樹脂成分は本来質に帯電する能力の方が高いからである
。

従って、負帯電小粒径トナーは、ゴーストや耐久濃度低
下が厳しい、と考えられる。

この負帯電小粒径トナーを用いた現像剤に対して、前述
処方７による現像スリーブを用いた系では、ゴースト、
耐久濃度低下の低減に対する効果が不十分であり、１０
００〜２０００枚の現像、プリントにより通常の金属性
導電スリーブを用いた系と同じ程度にまでレベルが低下
した（ただし、効果が低下するまでのプリント枚数は金
属スリーブよりも多い）。

そこで、この現像スリーブを分析したところ、トナー中
の樹脂成分やシリカにより、現像スリーブ８の表面が汚
染されていることがわかり、実際、現像スリーブ８表面
を洗浄もしくは水等を含ませたウェスで強く拭（ことに
より、画像濃度やゴースト防止効果が初期のレベルに回
復した。

したがって、本発明者等は、外被層中に、固体潤滑性の
ある面、特にへき開性結晶面を有するグラファイトを含
有させることにより、現像スリーブ表面から容易にトナ
ー微粉が離れ易くなるのではないかと考え、導電性微粉
末にグラファイトを含有させたのである。その結果、グ
ラファイトを外被層中に含有させた現像スリーブ８表面
は、１０，０００枚のプリント後においても、トナー中
の樹脂成分やシリカによる汚“染がまったくなかった。

尚、カーボン微粉末としては体積平均径が５〜１００ｍ
μのものが好ましく、グラファイトとしては体積平均径
が０．５〜１０μのものが好ましい。また、導電性微粉
末としてカーボン微粉末とグラファイト微粉末の混合物
を使用する場合は、グラファイトはカーボンの重量の４
割以上、９割以下の重量で含まれていることがより好ま
しい。一方、導電性微粉末（カーボン、又はカーボンと
グラファイトの混合物）とバインダーとしての樹脂の重
量比率は１：４〜２：ｌであることがより好ましい。樹
脂成分が多くなりすぎると表面が平滑になり、少なくな
り過ぎると外被層の機械的強度が低下して現像スリーブ
に不適となる。

尚、樹脂、即ちバインダーとしては前記の例の他、ポリ
スチレン、ブチラール、塩酢ビニル、ＰＭＭＡ等の熱硬
化樹脂、エポキシアクリレート等の紫外線硬化樹脂、カ
ゼイン等の水系高分子、にかわ等も使用でき、またＴｉ
Ｏ２，ＳｎＯ□、　　Ｓｉアルコキシド系の導電性セラ
ミックス粉末をバインダーに分散してパイグーの機械的
強度を向上してもよい。

また、導電性微粒子としてはステンレス鋼の微粉末、亜
鉛の微粉末等の金属微粉末も使用できる。

また、外被層を付着させる円筒基体７としては、球状砥
粒により表面をブラスト処理したもの、或いは平滑な表
面を有するものも使用できる。

トナーとしても、非磁性トナーも本発明に利用できる。

即ち、−成分磁性現像剤のみならず、成分非磁性現像剤
に対しても本発明は適用できる。

〔効果〕

本発明によれば、低湿環境下に於いても現像剤の異常な
チャージアップを防止し、良好な現像画像が得られる。

また、本発明によれば、トナーの摩擦帯電量を安定化で
き、かつ摩擦帯電量分布をシャープにできる。

また、本発明によれば、負帯電トナーを使用しても、或
いは更に負帯電する疎水化シリカを使用してもゴースト
現象を抑制して良好な現像画像が得られる。

尚、また本発明によれば現像剤担持部材表面での現像剤
の流動性が向上するので、現像に際しての現像剤の利用
効率が向上し、また現像剤の帯電極性が反転することも
防止され、逆極性トナーによるカブリの発生も抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスリーブ外被層表面の電子
顕微鏡写真の模写図、第２図はスリーブ断面の拡大模式
図、第３図はスリーブ表面の拡大針視模式図、第４図は
本発明の一実施例の説明図、第５図は本発明の他の実施
例の説明図、第６図は本発明の更に他の実施例の説明図
、第７図はトナー帯電量差の説明図、第８図は従来現像
装置の説明図、第９図はゴーストの説明図である。 ｌは電子写真感光ドラム、４は現像剤、６は外被層、６
′　は２次粒子、７はスリーブ基体である。 ト丁−つ−ヒ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （１）一成分現像剤を可動現像剤担持部材により担持し
   て現像領域に搬送する現像装置に於いて、この担持部材
   は樹脂中に導電性微粒子が分散している外被層を有して
   おり、この外被層の表面には、樹脂と導電性微粒子で形
   成された２次粒子が凹凸面を形成するように分布してい
   ることを特徴とする現像装置。
2. （２）前記導電性微粒子はカーボン微粒子を含む請求項
   （１）に記載の現像装置。
3. （３）前記導電性微粒子はグラファイト微粒子を含む請
   求項（１）に記載の現像装置。
4. （４）前記導電性微粒子はカーボン微粒子とグラファイ
   ト微粒子を含む請求項（１）に記載の現像装置。
5. （５）前記外被層の平均体積抵抗率は１０＾−＾３〜１
   ０＾２Ω・ｃｍの範囲内にある請求項（１）乃至（４）
   のいずれかに記載の現像装置。
6. （６）前記外被層の厚さは０．５〜３０μの範囲内にあ
   る請求項（１）乃至（５）のいずれかに記載の現像装置
   。
7. （７）前記２次粒子の大きさは１．０μ以下である請求
   項（１）乃至（６）のいずれかに記載の現像装置。
8. （８）前記担持部材は一成分現像剤のトナーを負極性に
   摩擦帯電する請求項（１）乃至（７）のいずれかに記載
   の現像装置。
9. （９）前記一成分現像剤は負極性に帯電する疎水化シリ
   カを含有している請求項（８）に記載の現像装置。
10. （１０）前記一成分現像剤は体積平均粒径が４〜９μの
    トナーを含有する請求項（１）乃至（９）のいずれかに
    記載の現像装置。
11. （１１）前記現像領域に交番電界を形成するバイアス電
    源を有する請求項（１）乃至（１０）のいずれかに記載
    の現像装置。
12. （１２）上記担持部材が現像領域に搬送する現像剤層の
    厚みを、上記担持部材と像保持体間の最小間隙よりも薄
    い厚みに規制する規制部材を有する請求項（１）乃至（
    １０）のいずれかに記載の現像装置。
13. （１３）一成分現像剤を担持して現像領域に搬送する可
    動現像剤担持部材と、上記担持部材が現像領域に搬送す
    る現像剤層の厚みを、上記担持部材と像保持体間の最小
    間隙よりも薄い厚みに規制する規制部材と、上記担持部
    材に現像バイアス電圧を印加する電源と、を有する現像
    装置に於いて、 上記担持部材は樹脂中にグラファイト微粒子が分散して
    いる外被層を有していることを特徴とする現像装置。
14. （１４）前記樹脂中には更にカーボン微粒子が分散して
    いる請求項（１３）に記載の現像装置。
15. （１５）前記外被層の平均体積抵抗率は１０＾−＾３〜
    １０＾２Ω・ｃｍの範囲内にある請求項（１４）に記載
    の現像装置。
16. （１６）前記外被層の厚みは０．５〜３０μの範囲内に
    ある請求項（１５）に記載の現像装置。
17. （１７）前記担持部材は一成分現像剤のトナーを負極性
    に摩擦帯電する請求項（１３）乃至（１６）のいずれか
    に記載の現像装置。
18. （１８）前記一成分現像剤は負極性に帯電する疎水化シ
    リカを含有する請求項（１７）に記載の現像装置。
19. （１９）前記一成分現像剤は体積平均粒径が４〜９μの
    磁性トナーを含む請求項（１７）又は（１８）に記載の
    現像装置。
20. （２０）前記電源は前記担持体に直流バイアス電圧を印
    加する請求項（１３）乃至（１９）のいずれかに記載の
    現像装置。
21. （２１）前記電源は前記担持体に交番バイアス電圧を印
    加する請求項（１３）乃至（１９）のいずれかに記載の
    現像装置。