JPH04247478A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録法
などにおいて形成される静電潜像をキャリアを含まない
一成分絶縁性トナーを用いて現像し、顕画像を得る現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法による画像形成は米国
特許第２２９７６９１号明細書、特公昭４３−２４７４
８号公報等に記載されているように、多数の方法が知ら
れている。一般には光導電性物質層を有する感光体上に
静電潜像を形成し、次いで該潜像をトナーを用いて現像
し、得られたトナー像を紙等の転写材に転写し、定着す
るものである。

【０００３】また、前記静電潜像をトナーを用いて可視
化する方法も種々知られている。特にトナー及びキャリ
アを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、カスケー
ド法、液体現像法等が広く実用化されている。これらの
方法ではいずれも比較的安定して良好な画像を得られる
が、反面キャリアの劣化、トナーとキャリアの混合比の
変動等の２成分現像剤にまつわる共通の問題がある。

【０００４】かかる問題を回避するため、トナーのみか
らなる一成分現像剤を用いる現像方法が各種提案されて
いる。このような一成分現像法の一つとして、特開昭５
４−４３０３６号公報に開示された現像法がある。これ
は磁性トナーを摩擦帯電させ、且つ現像スリーブ上にき
わめて薄く塗布し、次いでこのトナー層を静電潜像に近
接させ、且つ接触させることなく対向させ、磁界の作用
の下で現像するものである。

【０００５】この方法によれば、磁性トナーを現像スリ
ーブ上にきわめて薄く塗布することにより該スリーブと
トナーが接触する機会が増し、十分な摩擦帯電が可能と
なっていること、磁力によってトナーを支持し、磁石と
トナーを相対的に移動させることによりトナー粒子相互
の凝集を解くようにするとともにスリーブとトナーを十
分に摩擦させていること、トナーを磁力によって支持し
、また、これを静電潜像に接触させることなく対向させ
て現像することにより地カブリを防止していること等に
よってすぐれた画像が得られる。

【０００６】しかしこの方法では、現像スリーブ上への
トナーの塗布性は環境条件によって左右されやすく、ま
た、トナーが攪拌されることが少なく、特に、スリーブ
上でその幅方向に移動する程度が極めて少ないため種々
の問題が発生する。例えば高湿時或いは高温時等にトナ
ーの流動性が低下したときには、トナーの凝集を磁力に
よって十分に解くことができず、画質及び画像濃度の低
下をきたす。

【０００７】また、低湿時には、高度に摩擦帯電したト
ナーが現像スリーブ上に強固に付着するため、該スリー
ブの回転を重ねると、スリーブ上のトナー層にむらが生
じ、これが画像にまで影響をおよぼす。さらに、画像部
が偏在した原稿を多数枚連続して複写又はプリントした
ときに、現像に全く使用されない部分では、次に複写又
はプリントを行ったときに画像濃度が低下する。

【０００８】また、磁石を使用することによる装置のコ
ストアップ、さらには磁性トナーを使用することでクリ
アカラートナーが使用できないという問題がある。そこ
でこのような問題を解決する方法として、非磁性一成分
のトナーを用いる現像方法も提案されている。このよう
な現像方法としては、例えば図５に示すごとき規制部材
８１を弾性体ローラよりなる円筒状のトナー担持体８２
に圧接し、該規制部材とトナー担持体とのニップ部Ｎに
トナーｔを供給するとともに、トナー担持体８２を図中
矢印Ａ方向に回転駆動し、前記ニップ部においてトナー
ｔを摺擦することで摩擦帯電しながら薄く均一なトナー
層をトナー担持体８２上に形成し、このトナー層を感光
体ＰＣに搬送し、且つトナー担持体に現像バイアスＶを
印加して感光体ＰＣ上の静電潜像を可視像に現像するも
のである。

【０００９】この現像方法の場合、担持体８２及び規制
部材８１との摩擦によってトナーｔは帯電するので、ト
ナー担持体及び規制部材の摩擦帯電極性が重要となる。 もし、トナー担持体８２が金属製であるならば、その摩
擦帯電列の巾が狭く、その摩擦帯電極性の選択の範囲（
巾）が狭いので、トナーｔとの極性の差を大きくできな
いから、トナーは広い帯電分布を有するとともに、逆極
性のトナーが生じ、トナー帯電性が悪くなり、コピー又
はプリント画像にかぶりを生じて鮮明な画像が得られな
い。

【００１０】また、担持体８２の表面に種々の金属をメ
ッキする等の改良手段が知られているが、このようにす
るとコスト高につくとともに、摩擦帯電極性の選択の範
囲が狭くなる。また、現像にあたり、現像領域に交互電
界が形成されるような現像バイアスが印加された場合は
、トナー担持体８２と感光体ＰＣは非接触状態でもよい
が、現像領域の電界が直流電界であるならば、一般には
トナー担持体８２と感光体ＰＣは接触して配置される。 しかし、このように接触して配置された場合には担持体
８２の円筒度、偏芯、或いは感光体ＰＣの円筒度、偏芯
の問題があり、現像領域の接触状態が大きく変わり画質
に影響を与える。

【００１１】この問題解決のため、特開昭６３−２２６
６７６号公報に示すように、接触現像法における欠点を
除去した現像方法も提案されている。すなわち、例えば
図６に示すように、図示しない駆動手段により回される
駆動ローラ１と、該駆動ローラの周長よりも長目の周長
を有し、駆動ローラに外装された筒状の薄膜現像スリー
ブ２と、駆動ローラ１の両端部に前記現像スリーブを介
して接触し、少なくとも駆動ローラ１と静電潜像保持体
ＰＣとの対向部において駆動ローラ１と現像スリーブ２
との間に空間部Ｓを形成するとともに、該空間部を覆う
現像スリーブの外面を前記静電潜像保持体の外周面に密
着させるガイド部材３と、駆動ローラに接触する現像ス
リーブ２の外面に圧接し、駆動ローラ１とともに回転す
る該現像スリーブの外周面に荷電トナー薄層を形成する
トナー規制部材４とを備えた現像装置である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上種
々述べた一成分現像剤による現像方法では、トナー担持
体乃至現像スリーブ、或いはトナー規制部材との摩擦等
によりトナー粒子を摩擦帯電し、これを静電潜像保持体
に接触させて、或いは非接触状態で現像するものであり
、これらの方法ではトナー粒子と摩擦帯電部材との接触
回数が少なく、摩擦帯電が不十分になり易いという問題
がある。さらに、ある程度以上の圧力をかけて規制部材
がトナー担持体に接触しているため規制部材にトナーが
融着したりトナー担持体表面が摩耗したり、さらにはト
ナー担持体上にトナーのフィルミングが発生して十分な
トナー荷電量が得られないとともに均一なトナー薄層が
形成されないという問題がある。

【００１３】従って、一成分絶縁性トナーを用いて、摩
擦帯電を利用して電気的潜像を現像する場合には、トナ
ー担持体等の摩擦帯電部材の表面性が極めて重要であり
、一つには、トナーと摩擦帯電部材との間の摩擦力、親
和性がトナーの均一な塗布性、トナーの安定な帯電性を
決定する。つまり、摩擦帯電部材の表面の摩擦係数が小
さすぎればトナーを規制する部分において、トナーが滑
って塗布が薄く不均一になり、大きすぎれば厚くなり過
ぎてトナーに十分なトリボ電荷を付与することが難しく
なる。

【００１４】そして、摩擦荷電性の面、画質の面、コス
トの面から摩擦帯電部材に樹脂材料を使用することが考
えられるが、規制部材或いはトナー担持体表面へのトナ
ーの融着現象及びトナー担持体の表面が摩耗し易いとい
う問題が残されている。そこで本発明は、トナー担持体
表面にトナーを供給し、規制部材により摩擦帯電せしめ
られたトナーの薄層を該担持体表面に形成し、該トナー
層を表面に静電潜像を保持する静電潜像保持体に供給し
て該静電潜像を現像する現像装置であって、静電潜像の
良好な現像を行える均一な一成分絶縁性トナー薄層及び
十分なトナー荷電量が得られ、トナー担持体表面へのト
ナーの融着、フィルミング等が生じ難く、該担持体表面
の摩耗も少ない現像装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従い
、トナー担持体表面にトナーを供給し、規制部材により
摩擦帯電せしめられたトナーの薄層を該担持体表面に形
成し、該トナー層を表面に静電潜像を保持する静電潜像
保持体に供給して該静電潜像を現像する現像装置におい
て、前記トナー担持体の少なくとも表面層の一部又は全
部が結晶性ポリアミド樹脂と非晶質ポリアミド樹脂を主
体とする混合材料で製作されていることを特徴とする現
像装置を提供するものである。

【００１６】前記トナー担持体としては、例えば金属等
の基体上にポリアミド樹脂の薄く均質な被覆層を設けた
もの、先に説明した特開昭６３−２２６６７６号公報に
開示されている薄膜現像スリーブ或いは無端現像ベルト
の形態とし、それをポリアミド樹脂を用いて形成したも
の、さらには弾性ローラ上にポリアミド樹脂のフィルム
を被覆をしたもの等が考えられる。何れにしても該ポリ
アミド樹脂は結晶性ポリアミド樹脂と非晶質ポリアミド
樹脂を主体とする混合材料であることが重要である。

【００１７】結晶性ポリアミド樹脂としては一般に市販
されているナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０
、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド樹脂を採
用することができるが、できるだけ環境の影響を受け難
いものが好ましいので、その点から特に吸水率の低いナ
イロン１２が推奨される。金属等の基体上に結晶性ポリ
アミド樹脂と非晶質ポリアミド樹脂との混合樹脂を塗布
する方法としては、均一な被覆層を得るために、酢酸、
フエノール等の酸類、或いはメタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノール等の低級アルコール、或いは
これらとクロロホルム、トリクレン等のハロゲン化炭化
水素或いは少量の水、エステル類、芳香族炭化水素とか
らなる溶媒等と、前記結晶性ポリアミド樹脂及び非晶質
ポリアミド樹脂の混合樹脂の溶液とを調整してなる溶液
中に金属等の基体を浸漬する等の公知の塗布手段を採用
することができる。このような塗布方法により、前記混
合樹脂による均一で、十分な強度と柔軟性を有する被覆
膜を形成することができる。

【００１８】また、前記基体と混合樹脂との接着性、混
合樹脂の基体への塗布性、混合樹脂の耐久性等の諸物性
の改良の目的或いはその他の目的のために、前記混合樹
脂にその効果を減じない範囲で他の適当な高分子やカー
ボンブラック、金属粉末等の導電化助剤、ガラス繊維、
ステンレスフィラメント等の補強部材、又は染顔料等の
荷電制御剤を添加してもよい。

【００１９】トナー担持体を前記薄膜現像スリーブの形
態や無端ベルト状に形成しようとするときには、例えば
、通常の押し出し成形機に結晶性ポリアミド樹脂と非晶
質ポリアミド樹脂とを投入し、該成形機でそれら樹脂か
らなる混合樹脂をつくり、これを押し出し成形して得る
ことができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の断面を示している。この
現像装置は図６に示す従来現像装置におけるトナー担持
体としての現像スリーブ２に代えて結晶性ポリアミド樹
脂と非晶質ポリアミド樹脂との混合樹脂で形成した現像
スリーブ２０を用いている点が異なっているだけで、そ
の余は図６に示す現像装置と同構成である。

【００２１】現像スリーブ２０は、結晶性ポリアミド樹
脂中に非晶質ポリアミド樹脂を重量比で５０％添加した
混合樹脂を押し出し成形により外径２５ｍｍ、厚さ１５
０μｍの筒状（シリンダ）に形成し、そのあとブラスト
処理によって表面に２〜３μｍの微細な凹凸を形成した
ものである。この現像装置によると、駆動ローラ１の回
転にともない、該ローラとの摩擦力で現像スリーブ２０
も図中矢印ｂ方向に回され、このスリーブに攪拌部材５
の回転にて一成分絶縁性トナーＴ（本例では負帯電性）
が供給され、供給されたトナーＴはトナー規制ブレード
４によって十分に帯電するとともに、所定の均一な薄層
となって現像スリーブ２０表面に付着し、現像領域Ｘへ
運ばれ、そこで静電潜像保持体（本例では感光体ドラム
）ＰＣ上の静電潜像の現像に供される。

【００２２】本実施例のような構成では、現像スリーブ
膜の剛性等の如何によって現像スリーブ２０の潜像担持
体ＰＣとの接触部でのたるみ形状が軸方向において異な
ってしまう。それ故、たるみ形状を軸方向で一定にする
ためには、ある一定以上の膜剛性が必要となる。実験に
よると、この結晶性ポリアミド樹脂と非晶質ポリアミド
樹脂との混合比が膜剛性にも影響することが確認されて
おり、本構成で使用するには非晶質ポリアミド樹脂を重
量比で４０〜６５％添加した混合樹脂を用いると均一接
触状態が得られる。非晶質ポリアミド樹脂の添加量がそ
れ以下では十分な膜剛性が得られず、よって現像スリー
ブ２０と潜像担持体ＰＣとの均一接触が得られない。ま
た、それ以上添加量が多くなるとスリーブ膜自身がもろ
くなり本構成の使用法では割れが発生してしまう。

【００２３】また、非晶質ポリアミド樹脂の添加量は形
成されたスリーブ膜の表面硬度にも関係し、添加量が多
くなると表面硬度が高くなる。この表面硬度はトナー搬
送性と関連し、本発明者の実験によると、表面硬度は鉛
筆硬度計の測定でＨＢ以上必要である。この表面硬度も
非晶質ポリアミド樹脂４０％以上の添加でＨＢ以上の硬
度が得られ、それ以下の添加量ではこの表面硬度は得ら
れない。このような理由により非晶質ポリアミド樹脂の
添加量は４０％以上が好ましい。

【００２４】また、潜像担持体ＰＣとの均一接触、スリ
ーブの安定駆動ということに関しては、現像スリーブの
膜厚も重要な項目で本実施例のような構成では現像スリ
ーブ膜厚が７０〜２５０μｍが好ましい。膜厚がそれ以
下になると常に安定して一定のたるみ部分が形成されに
くく、それ以上の膜厚になると膜自身の剛性が高くなっ
てスリップ現象を起こし、安定した駆動が得られない状
態となる。

【００２５】次に図２に示す本発明の他の実施例につき
説明する。この現像装置は磁極を設けた固定マグネット
ローラ２１に現像スリーブ２２を外装し、この現像スリ
ーブにトナー規制部材２３を圧接したもので、現像スリ
ーブ２２へは後方の攪拌回転部材２４により一成分絶縁
性磁性トナーが供給されるようになっており、他方、現
像スリーブ２２は感光体ドラムＰＣに臨んでいる。

【００２６】この現像スリーブ２２は結晶性ポリアミド
樹脂中に非晶質ポリアミド樹脂を重量比で５０％添加し
た混合樹脂をメチルアルコールに溶かし、５％溶液とし
てこの溶液中に直径２５ｍｍのアルミニウム製のスリー
ブを浸漬し、引き上げて乾燥し、該アルミニウムスリー
ブ表面に約１０μｍ厚さの均一な被膜を形成したもので
ある。

【００２７】この現像装置によると、現像スリーブ２２
は図示しない駆動手段により図中矢印ｂ方向に回転駆動
され、攪拌部材２４の回転により該スリーブ上に一成分
絶縁性の磁性トナーが供給され、該トナーが規制部材２
３により所望状態に十分荷電するとともに所定厚さの均
一な薄層にされて現像領域Ｘへ運ばれ、そこで感光体ド
ラムＰＣ上の静電潜像の現像に供される。

【００２８】本実施例のような構成では現像スリーブ膜
剛性はそれ程必要としないこと、むしろ膜表面硬度が必
要であることから非晶質ポリアミド樹脂の添加量として
は重量比で５０〜７５％の範囲でも良好で、膜厚として
は５〜２５μｍの範囲でトナー搬送性、荷電性が安定し
、長期にわたって均一良好な画像が得られ、好ましい特
性を示す。

【００２９】次に図３に示す本発明のさらに他の実施例
につき説明する。この現像装置は図示しない駆動手段に
より図中矢印ｃ方向に回転駆動されるトナー担持体であ
る現像ローラ３を備えており、該ローラにはトナー規制
部材３３が圧接し、現像ローラには後方の回転攪拌部材
３４によって一成分絶縁性トナーが供給されるようにな
っている。また、現像ローラ３の表面は感光体ドラムＰ
Ｃに接触する。

【００３０】現像ローラ３は弾性ローラ３１の表面にフ
ィルム３２を被覆したものであり、該フィルムは結晶性
ポリアミド樹脂中に非晶質ポリアミド樹脂を重量比で５
０％添加した混合樹脂から形成されており、厚さは約１
００μｍである。この実施例ような構成の場合、現像ロ
ーラ全体としての弾性が必要となり、フィルム膜厚とし
ては３０〜１５０μｍ、非晶質ポリアミド樹脂の添加量
は４０〜６５％が望ましい。

【００３１】この現像装置においても現像ローラ３に供
給されたトナーは規制部材３３の作用で所望状態に十分
帯電し、所定厚さの均一な薄層となって現像領域へ運ば
れ、感光体ドラムＰＣ上の静電潜像の現像に供される。 次に図４に示す本発明のさらに他の実施例につき説明す
る。この現像装置は無端ベルト状の現像ベルト４３をプ
ーリ４１、４２に巻き掛け、該ベルトに規制部材４４を
圧接させるとともに、トナー供給回転部材４５により一
成分絶縁性トナーを供給できるようにしたもので、ベル
ト４３は感光体ドラムＰＣに接触する。

【００３２】現像ベルト４３は結晶性ポリアミド樹脂中
に非晶質ポリアミド樹脂を重量比で５０％添加した混合
樹脂を押し出し成形機により押し出して成形したもので
、厚さ２００μｍであり、表面にはブラスト処理によっ
て２〜７μｍの微細な凹凸が付されている。本実施例の
ような構成では、ベルト膜のひっぱり強度がむしろ重要
となり、非晶質ポリアミド樹脂の添加量としては４０〜
６５％、ベルト膜厚としては１００〜５００μｍ程度が
好ましい。

【００３３】この現像装置においても、現像ベルト４３
に供給された一成分絶縁性トナーは規制部材４４の作用
で所定状態に十分帯電し、所定厚さの均一な薄層となっ
て現像領域へ運ばれ、ここで感光体ドラムＰＣ上の静電
潜像の現像に供される。以上説明した各現像装置による
と、そのトナー搬送担持体２０、２２、３、４３の表面
が結晶性ポリアミド樹脂と非晶質ポリアミド樹脂との混
合樹脂から形成されているため、表面硬度、膜剛性が適
切なものとなっており、その結果、規制部材へのトナー
固着、トナー担持体へのトナー固着やフィルミングの形
成が防止され、さらに該トナー担持体の表面摩耗も抑制
されており、多数枚複写又はプリントを行っても常にト
ナー搬送量が安定し、長期にわたって高品位な画像を得
ることができる。

【００３４】また、ポリアミド樹脂を用いているため、
トナーＴを負電荷に高く荷電することができ、急速なト
ナー荷電立ち上がりが可能となっている。なお、トナー
担持体の表面硬度と規制部材へのトナー固着の関係は十
分には解明されていないが次のように考えられる。即ち
、規制部材による接触規制はトナー規制量とトナー荷電
量が重要で、通常はある一定以上の圧力をかけて規制す
る。そのために摩擦熱等の発生によりトナーが溶けて規
制部材の規制部の近傍に付着、固着する。この状態を長
期にわたって続けていくと規制部にまでトナー固着が広
がり、均一なトナー薄層、荷電性が得られなくなる。 しかしトナー担持体の表面硬度が高いと、トナー担持体
による規制部材の規制部のトナー固着が研磨されること
になり、結果としてトナー固着の成長が止まってしまう
。トナー担持体の表面硬度が低いと（本発明者の実験で
は、表面硬度がＨＢ以下では）、この研磨効果が十分で
ないため、固着が成長する。

【００３５】また、トナー担持体の表面硬度或いは膜剛
性が低いと、規制部材の規制部先端がトナー担持体に沈
み込んでしまい、その結果、規制部材とトナー担持体表
面で形成されるデルタ部分の形状が変化し、よりトナー
固着し易い状態となる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によると、トナー担持体表面にト
ナーを供給し、規制部材により摩擦帯電せしめられたト
ナーの薄層を該担持体表面に形成し、該トナー層を表面
に静電潜像を保持する静電潜像保持体に供給して該静電
潜像を現像する現像装置であって、静電潜像の良好な現
像を行える均一な一成分絶縁性トナー薄層及び十分なト
ナー荷電量が得られ、トナー担持体表面へのトナーの融
着、フィルミング等が生じ難く、該担持体表面の摩耗も
少ない現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】本発明の他の実施例の断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施例の断面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例の断面図である。

【図５】従来例の断面図である。

【図６】他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

２０　　現像スリーブ ２２　　現像スリーブ ３　　現像ローラ ４３　　現像ベルト ４、２３、３３、４４　　規制部材 Ｔ　　一成分絶縁性トナー ＰＣ　　感光体ドラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　トナー担持体表面にトナーを供給し、
   規制部材により摩擦帯電せしめられたトナーの薄層を該
   担持体表面に形成し、該トナー層を表面に静電潜像を保
   持する静電潜像保持体に供給して該静電潜像を現像する
   現像装置において、前記トナー担持体の少なくとも表面
   層の一部又は全部が結晶性ポリアミド樹脂と非晶質ポリ
   アミド樹脂を主体とする混合材料で製作されていること
   を特徴とする現像装置。