JPH04234073A - 現像剤担持体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転駆動される現像剤
担持体に、必要に応じて補助剤を外添した非磁性一成分
系現像剤を供給し、該現像剤担持体の表面に前記現像剤
を担持して搬送し、潜像担持体と前記現像剤担持体が互
いに対向した現像領域にて、該潜像担持体に形成された
静電潜像を現像剤担持体に担持された前記現像剤によっ
て可視像化する画像形成方法に用いる現像剤担持体に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】潜像担持体に静電潜像を形成し、これを
現像剤によって可視像化して記録画像を得る電子複写機
、プリンタ或いはファクシミリ等の画像形成装置では、
粉体状の現像剤を用いる乾式の現像装置が広く採用され
ている。

【０００３】かかる粉体状の現像剤としては、トナーと
キャリアを有する二成分系現像剤と、キャリアを含まな
い一成分系現像剤とが公知であり、前者の二成分系現像
剤を用いた二成分現像方式は、比較的安定した良好な記
録画像が得られる反面、キャリアの劣化やトナーとキャ
リアの混合比の変動が発生しやすく、装置の維持管理が
煩雑で、装置全体の構造が大型化しやすくなる欠点を有
している。

【０００４】このような観点から、上述の欠点を有しな
い一成分系現像剤を用いた一成分現像方式が注目されて
いる。一成分系現像剤は、トナーのみから成るものと、
これに必要に応じて補助剤を外添しトナーと補助剤を混
合したものとがある。またトナーとしては、その各トナ
ー粒子自体に磁性粉を練り込んだ磁性トナーと、磁性体
を含まない非磁性トナーとがある。ここで、磁性体は一
般に不透明であるため、フルカラーやマルチカラーを含
めたカラー画像を磁性トナーによって形成すると、現像
された可視像が不鮮明となり、鮮やかなカラー画像を得
ることはできない。従って、特にカラー現像に対しては
、非磁性トナーを用いた一成分現像方式を採用すること
が望ましい。

【０００５】ところで、一成分現像方式を採用した現像
装置においては、一成分系現像剤を現像剤担持体に担持
させて搬送し、この現像剤担持体と潜像担持体とが互い
に対向した現像領域において、潜像担持体に形成された
静電潜像を現像剤によって可視像化しているが、所定濃
度の高品質な可視像を形成するには、充分に帯電した多
量のトナーを現像領域に搬送し、かかるトナーによって
潜像を可視像化する必要がある。

【０００６】磁性トナーを用いた場合には、現像剤担持
体に内設した磁石の磁力を利用して、該担持体にこの一
成分系現像剤を担持できるので、上述の要求を比較的容
易に満たすことが可能である。

【０００７】ところが、非磁性の一成分系現像剤を用い
たときは、これを磁力によって現像剤担持体に担持させ
ることはできないため、上述の要求を満たすことは難し
い。これに対する対策も従来より各種提案されており、
例えば特開昭６１−４２６７２号公報には、フロート電
極を有する中抵抗（１０９〜１０１１Ω・ｃｍ）の現像
ローラ（現像剤担持体）に、スポンジローラ（導電性ポ
リウレタン）が逆回転しながら圧接し、そこにトナーが
機械的に搬送され、トナーが双方の表面間に挾まれ、摩
擦帯電によりトナーは帯電し、現像ローラに付着し、ブ
レードで層厚が規制され、現像ローラ上にトナー層を形
成し、そして感光体の静電潜像と接触し現像する方法が
提案されている。しかし、この方法によっても、現像ロ
ーラの誘電体表面の近傍に形成される電界の強さを充分
に高めることができないため、現像ローラの表面に多量
のトナーを担持させることは難しく、現像領域へ搬送で
きる現像剤量が不足し、高濃度の可視像を形成すること
は困難である。

【０００８】また、現像ローラと現像剤供給部材の間に
、非磁性トナーが現像ローラ側へ静電的に移行する向き
の電界を印加する構成も公知であるが、このような構成
を付加しても、現像ローラへ充分な量のトナーを付着さ
せることは難しい。

【０００９】なお、トナー供給部材としては、１０２〜
１０６Ω・ｃｍの導電性発泡体（特開昭６０−２２９０
６７号公報）、スキン層付き弾性体（特開昭６０−２２
９０６０号公報）及びファーブラシ（特開昭６１−４２
６７２号公報）等を使用することが提案されており、ま
た現像ローラとしては、表面に凹凸を有する金属体（特
開昭６０−５３９７６号公報）、絶縁被覆ローラ体（特
開昭５５−４６７６８号公報）中抵抗体被覆ローラ（特
開昭５８−１３２７６８号公報）及び絶縁面と導電面を
持つ電極ローラ（特開昭５３−３６２４５号公報）等が
開示されている。

【００１０】また、非磁性一成分現像剤を用いる現像装
置において、特開昭６０−２２９０６７号公報ではスポ
ンジローラ、特開昭６２−２２９０６０号公報では弾性
ローラ、特開昭６１−５２６６３号公報ではファーブラ
シ等を用いて、トナーとトナー供給部材との摩擦帯電で
トナーに電荷を付与し、更に現像ローラとの接触におい
ての摩擦により、現像ローラへトナーを静電的に付着さ
せ、更にブレード等の層厚規制部材を用いて、トナー層
を制御して感光体の潜像を現像する。現像ローラの材料
としては、絶縁性のもの、中抵抗のもの、積層のものな
ど各種のものが用いられている。

【００１１】これらの引例で示されている方式によると
、現像ローラへのトナー付着は、トナー供給部材と現像
ローラとの摩擦帯電によって行なわれるが、トナーの付
着した部材で摩擦するため、充分な帯電が得にくく、結
果的にトナー付着が不足してしまう。

【００１２】非磁性一成分現像方式での最適付着量と帯
電量について説明すると、次のようになる。白黒用では
、帯電量が重視され、それは一般的に１０〜２０μＣ／
ｇである。この値より小さいと、地汚れ、シャープ性な
どの画質面で劣るものとなる。また、付着量に関しては
、現像ローラ上の付着量は０．１〜０．３ｍｇ／ｃｍ２
であるが、転写紙上には０．４〜０．５ｍｇ／ｃｍ２が
必要であり、現像ローラのスピードを感光体のスピード
の３〜４倍にすることによって、トナーの付着量をカバ
ーしている。ただ、３〜４倍の現像ローラの回転には、
“トナー後端より”という現象、すなわちベタ部を現像
した場合、画像の後端部の濃度が高くなるという現象を
、発生するという問題がある。この現象を防ぐには、現
像ローラのスピードを感光体のスピードに近ずけること
である。つまり、現像ローラ上の付着量を多くして、回
転数を小さくしなければならない。

【００１３】一方、カラートナーでは、その色特性は黒
トナーに比べて着色度が小さく、また“トナー後端より
”を改良しようとすると、黒トナーに比べ更に多い０．
８〜１．２ｍｇ／ｃｍ２という現像ローラ上の付着量が
必要になる。また、帯電量に関しては、安定した画像を
得るためには、５〜２０μＣ／ｇ（好ましくは１０〜１
５μＣ／ｇ）の値が望まれる。そして、経時的に安定し
たトナー付着量とトナー帯電量を得るために、現像ロー
ラ表面にトナーが付着する、いわゆる“トナーフィルミ
ング”を防止することも強き望まれる。

【００１４】これらの問題点を解消するために、本発明
者は、先に「回転駆動される現像剤担持体に、必要に応
じて補助剤を外添した非磁性トナーより成る一成分系現
像剤を供給し、該担持体の表面に前記現像剤を担持して
搬送し、潜像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向し
た現像領域にて、該潜像担持体に形成された静電潜像を
現像剤担持体に担持された前記現像剤によって可視像化
する現像装置において、前記現像剤担持体として、導電
性の基体の表面に、該基体の導電部と、基体に固着され
た誘電体とが規則的又は不規則に露出している現像剤担
持体を用いると共に、該誘電体をトナーの帯電極性と反
対の極性に帯電することにより現像剤担持体表面の近傍
に多数の微小閉電界を形成し、静電潜像の可視像化に用
いられる現像剤を前記閉電界によって現像剤担持体表面
に付着させる帯電手段を設けたことを特徴とする現像装
置」を提案した。

【００１５】かかる装置は、現像剤担持体の表面の近傍
に多数の微小閉電界（マイクロフィールド）が形成され
るので、その電界強度を従来よりも著しく増大させるこ
とができ、充分に帯電した多量の非磁性トナーを現像剤
担持体に担持して現像領域に搬送できるといった多くの
利点を有するものである。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ただ、前記のような現
像剤担持体表面の近傍に多数のマイクロフィールドが形
成される現像装置においては、使用する現像剤担持体表
面、特にその誘電体部表面は、トナーに対して非粘着性
の高い物質で構成されることが好ましく、例えばフッ素
樹脂、シリコーン樹脂等の使用が考えられる。しかしな
がら、このような樹脂は耐摩耗性、耐傷性等に問題があ
り、未だ耐久性の面で満足される材料は見出されていな
いのが実情である。

【００１７】従って、本発明の目的は、前記の現像装置
（方式）において、フィルミングの発生を防止し、充分
なトナー付着量とトナー帯電量を長期にわたって安定し
て確保し得る耐久性に優れた現像剤担持体を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、現像剤担持体表面において、誘電体部がポリチ
タノカルボシランで構成されている現像剤担持体が、上
記目的に適合することを知見し、本発明を完成するに至
った。

【００１９】即ち、本発明によれば、現像剤担持体の表
面上に、選択的に電荷を保持させることにより、現像剤
担持体表面近傍に多数の微小閉電界を形成し、この現像
剤担持体上に、必要に応じて補助剤を外添したトナーよ
りなる非磁性一成分系現像剤を供給し、前記微小閉電界
により前記現像剤を現像剤担持体表面に担持させ、該担
持現像剤によって静電潜像を可視像化する画像形成方法
に用いる現像剤担持体であって、少なくともその表面に
誘電体部と導電体部とが海島構造の形で形成され、且つ
海の部分に相当する誘電体部がポリチタノカルボシラン
を含有するものであることを特徴とする現像剤担持体が
提供される。

【００２０】本発明の現像剤担持体は、少なくともその
表面に誘電体部と導電体部が海島の形で微小面積を形成
して混在するように構成されていることにより、その表
面近傍に簡便に多数のマイクロフィールドを形成するこ
とができ、しかも該現像剤担持体表面の海の部分に相当
する誘電体部がポリチタノカルボシランで形成されてい
ることによって、経時的に安定した充分なトナー付着量
とトナー帯電量を得ることができるものとなる。

【００２１】以下、本発明の現像剤担持体を用いる画像
形成方法について説明する。図１にこの画像形成方法の
実施に有用な代表的な現像装置の現像剤担持体部を中心
とした概要を示す。図１において、トナータンク７０に
内蔵されているトナー６０は、撹拌羽根（トナー供給補
助部材）５０によりトナー供給部材（スポンジローラ又
はファーブラシなど）４０に強制的に寄せられ、トナー
６０はトナー供給部材４０に供給される。一方、現像を
終了した本発明の現像剤担持体（現像ローラ）２０は、
矢印の方向に回転（例えば４００ｒｐｍ）し、トナー供
給部材４０との接触部に至る。トナー供給部材４０は現
像剤担持体２０と逆方向に回転（例えば３００ｒｐｍ）
し、現像剤担持体２０とトナー６０に帯電を与え、現像
剤担持体２０上にトナー６０を付着させる。更に現像剤
担持体２０は回転し、現像剤担持体２０上の付着トナー
は、トナー層厚規制部材（弾性ブレード）３０により、
厚みを制御されながら帯電も安定化され、現像領域８０
に達する。現像領域８０において、接触又は非接触現像
により、潜像が現像される。ここで必要に応じて、現像
剤担持体２０、トナー供給部材４０に直流、交流、直流
重畳交流、パルスなどのバイアスなどを印加して、最適
な画像を制御することができる。

【００２２】次に、このタイプ（電極タイプ）の現像剤
担持体２０へのトナー付着のメカニズムについて説明す
る。現像剤担持体２０の例としては、例えば第２図に示
されるように、その表面に誘電性領域（誘電体部）と導
電性領域（導電体部）とが微小面積で混在するように構
成されている。面積の大きさは、形状が円形であるとし
た場合、径が１０〜５００μｍの大きさの微小面積がラ
ンダムに又はある規則にしたがって分散している。面積
比としては、導電体部の面積が２０〜６０％の範囲が好
ましい。

【００２３】トナー付着は次のようになる。まず、現像
を終了した現像剤担持体２０は、矢印の方向に回転して
トナー供給部材４０と接触する。ここで現像しなかった
非画像部の残トナーは、トナー供給部材４０により機械
的、電気的にかきとられ、誘電体部は摩擦によって帯電
する。このとき前の現像による現像剤担持体２０とトナ
ーの電荷は、摩擦により一定化され、初期化される。次
に、供給部材４０によって運ばれたトナーは、摩擦によ
り帯電し、現像剤担持体２０の誘電体部に静電的に付着
する。このときの極性は、感光体電荷に対してトナーは
逆極性にまた現像剤担持体２０の誘電体部は同極性とな
る。

【００２４】また、このときの現像剤担持体２０上の電
界は、図２に示されるようにマイクロフィールド（閉電
界）となり、電界傾度の大きい電界となって、トナーを
多層に付着させることが可能となる。また、付着したト
ナーは閉電界となっているので、現像剤担持体２０側に
強く引かれ離れにくい状態となる。

【００２５】このトナー層は、更にトナー層厚規制部材
３０によりトナー層厚が制御され、現像領域８０に達す
る。現像領域８０での現像剤担持体２０と静電潜像担持
体（感光体）１０間の電界は、電極効果が大きくなり、
現像剤担持体２０上のトナーは静電潜像担持体１０に付
着し易い電界となり、現像が行なわれる。

【００２６】次に、本発明の現像剤担持体について説明
する。本発明の現像剤担持体は、前記したように、その
表面に導電体部と誘電体部とが、海島構造の形で微小面
積を形成して混在するように構成されている。その上、
海の部分に相当する誘電体部は、トナーに対して非粘性
を示すと共に、絶縁性（１０１３Ω・ｃｍ以上）であっ
て、しかも耐摩耗性、耐傷性等に優れた材料で構成され
ていることを特徴とする。具体的には、誘電体部はポリ
チタノカルボシランを主体とする材料で構成される。

【００２７】ポリチタノカルボシランは、ジメチルクロ
ルシランの脱塩素縮合反応によって合成されるポリジメ
チルシランに、ジフェニルジクロロシランとホウ酸の縮
重合によって得られるポリボロジフェニルシロキサンと
呼ばれる半無機ポリマーの少量と、チタン化合物の適量
とを添加し、加熱により縮重合させることによって得ら
れるチラノポリマである。このチラノポリマの製造工程
は、次の式１〜式３で示される。

【式１】

【式２】

【式３】

【００２８】ポリチタノカルボシランの市販品としては
、例えばポリチタノカルボシランを塗料化したチラノコ
ート（宇部興産社製：以下ＰＣＴ塗料と略記することが
ある）が挙げられる。チラノコートはポリチタノカルボ
シランの有機溶剤ワニス（キシレン系）中にＦｅ，Ｃｏ
，Ｃｒ等の金属酸化物と粘度調整剤を配合した一液性塗
料で、比重が１．３ｇ／ｃｍ３、粘度１．０ポイズ、不
揮発分６７％、ポリチタノカルボシラン７０〜９０％、
金属酸化物１０〜３０％の配合比の範囲で調合されてい
る。

【００２９】一方、島の部分に相当する導電体部を構成
する導電性材料としては、１０３Ω・ｃｍ以下のものが
使用される。その具体例としては、Ａｌ、ＳＵＳ、Ｆｅ
、Ｎｉなどの金属類、セラミックス類などが挙げられる
。

【００３０】本発明の現像剤担持体を作製するには、例
えば、（ｉ）まず、表面にアヤメローレット加工等によ
りＶ溝加工を施した金属ローラを作製し（この場合、Ｖ
溝は０．１〜０．５ｍｍピッチとし、ローラ長手方向に
対して、約４５゜の角度に加工する）〔参照；図３（ａ
）〕、（ｉｉ）次に、Ｖ溝加工した金属表面に、前記誘
電体材料をスプレー、ディッピングなどの方法によりコ
ーティングし、所定の条件（温度、時間）で硬化し（塗
布膜の厚みはＶ溝が完全に埋まる状態にする）〔参照；
図３（ｂ）〕、（ｉｉｉ）続いてローラの表面を切削又
は研磨加工により導電面と誘電面が微小面積で混在する
ように削り、導電部面積が２０〜６０％になるように削
る〔参照；図３（ｃ）〕という方法が採用される。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。なお、部は重量部を表わす。

【００３２】実施例 次の要領により現像剤担持体（現像ローラ）を作製した
。 （ｉ）アルミローラ（φ２５）の表面にアヤメローレッ
ト加工により、Ｖ溝を設けた。Ｖ溝は０．２ｍｍピッチ
とし、ローラ長手方向に対して約４５度に加工した。 （ｉｉ）Ｖ溝加工したアルミローラ表面に、ＰＴＣ塗料
（商品名チラノコート：宇部興産社製）をスプレー塗布
した後、１００℃、５分間乾燥してから、２５０℃、３
０分間焼成融着させた。コーティング膜の厚みは、Ｖ溝
が完全に埋まる状態とした。 （ｉｉｉ）ローラの表面を研磨し、導電面（アルミ面）
と誘電面が海島構造（微小面積）で混在するようにして
、導電体部面積が４０％となるようにした。

【００３３】比較例 次の要領により現像ローラを作製した。 （ｉ）実施例と同様にしてアルミ製ローラ（φ２５）の
表面にＶ溝を設けた。 （ｉｉ）Ｖ溝加工したアルミローラ表面に、シリコーン
樹脂（商品名ＳＲ２１１６；　　東レ・ダウコーニング
シリコーン社製）をスプレー塗布した後、１５０℃、２
時間で硬化させた。コーティング膜の厚みはＶ溝が完全
に埋まる状態とした。 （ｉｉｉ）実施例と同様にしてローラの表面を研磨し、
導電体部面積が４０％となるようにした。

【００３４】評価 　　各現像ローラを図１に示される現像装置に装着し、
トナーの帯電量、トナーの付着量及びトナーフィルミン
グ性を評価した。それらの結果を表１に示す。なお、上
記現像装置において、トナー薄層化ブレードはウレタン
ゴム製のものを、トナー供給部材は導電性ウレタンスポ
ンジ製のものを、トナーは正帯電トナーを、装填した。

【００３５】また、トナーフィルミング性は、上記現像
装置を用いて一定時間後の現像ローラ表面のトナー付着
状態を、次の基準により評価したものである。 ランク■：布などでローラ表面のトナーが簡単に拭き取
ることができる。 ランク■：拭き取りで僅かにトナーが残存している。 ランク■：完全に拭き取りができずトナーの薄い層が残
る。 ランク■：溶融状態のトナーが強くローラ表面に固着し
ている。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１の結果から、本発明の現像ローラによ
ると、トナーフィルミングが防止され、しかも充分なト
ナー帯電量と付着量が得られることが分かる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の現像剤担持体は、その表面に誘
電体部と導電体部とが海島構造の形で形成され、且つ海
の部分に相当する誘電体部がポリチタノカルボシランを
含有するものであるという構成にしたことから、現像剤
担持体の表面上に、選択的に電荷を保持させることによ
り、現像剤担持体表面近傍に多数の微小閉電界を形成し
、この現像剤担持体上に、必要に応じて補助剤を外添し
たトナーよりなる非磁性一成分系現像剤を供給し、前記
微小閉電界により前記現像剤を現像剤担持体表面に担持
させ、該担持現像剤によって静電潜像を可視像化する画
像形成方法に、本発明の現像剤担持体を用いると、トナ
ーフィルミングが防止され、しかも充分に帯電した多量
の非磁性一成分系現像剤を現像剤担持体に担持して現像
領域に搬送することができ、高濃度の高品質画像を安定
して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に有用な現像剤担持体上にマイク
ロフィールドの電界を形成させた現像装置の一例を示す
現像剤担持体部を中心とした模式断面図である。

【図２】図１で示される装置において、現像剤担持体上
にマイクロフィールドによる閉電界が生成している状態
を説明するための模式断面図である。

【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の現像剤担持体
の作製過程における表面状態を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１０　　静電潜像担持体 ２０　　現像剤担持体 ３０　　トナー層厚規制部材 ４０　　トナー供給部材 ５０　　撹拌羽根 ６０　　トナー ７０　　トナータンク ８０　　現像領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像剤担持体の表面上に、選択的に電
   荷を保持させることにより、現像剤担持体表面近傍に多
   数の微小閉電界を形成し、この現像剤担持体上に、必要
   に応じて補助剤を外添したトナーよりなる非磁性一成分
   系現像剤を供給し、前記微小閉電界により前記現像剤を
   現像剤担持体表面に担持させ、該担持現像剤によって静
   電潜像を可視像化する画像形成方法に用いる現像剤担持
   体であって、少なくともその表面に誘電体部と導電体部
   とが海島構造の形で形成され、且つ海の部分に相当する
   誘電体部がポリチタノカルボシランを含有するものであ
   ることを特徴とする現像剤担持体。
2. 【請求項２】　　前記ポリチタノカルボシランがカルボ
   シラン骨格−（ＳｉＣ）ｎ−からなるポリカルボシラン
   部分をチタン化合物で架橋結合してなる有機金属架橋重
   合体である請求項１記載の現像剤担持体。