JPH0442178A - 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】 〔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。

〔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。

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。

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。−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た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。

ところで、−成分現像方式を採用した現像装置において
は、−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。

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
を担持てきるので、上述の要求を比較的容易に満たすこ
とが可能である。

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、現像剤担持体（現像ロー
ラ）の表面に誘電体（絶縁体）の層を積層形成し、これ
に対して、例えばスポンジローラから成る現像剤供給部
材を圧接させ、両者を互いに異極性に摩擦帯電させると
共に、この誘電体と逆極性に帯電させた非磁性トナーを
誘電体に静電的に付着させ、かかる−成分系現像剤を現
像領域に搬送する方法が提案されている。しかし、この
方法によっても、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。

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。

なお、トナー供給部材としては、１０２〜１０６Ω・Ｃ
ｍの導電性発泡体（特開昭６０−２２９０５７号公報）
、スキン層付弾性体（特開昭６０−２２９０６０号公報
）及びファーブラシ（特開昭６１−４２６７２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６０−５３
９７６号公報）、絶縁被覆ローラ一体（特開昭５５−４
６７６８号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭５８−１
３２７８号公報）及び絶縁体と導電面を持つ電極ローラ
（特開昭５３３６２４５号公報）等が開示されている。

また、非磁性−成分現像剤を用いる現像装置において、
特開昭６０−２２９０５７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、トナーと補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
、現像ローラヘ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、　Ｍ
！Ａｍ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。

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、トナー補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。非磁性−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が、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。

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０．８〜１．２Ｂ
／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１０〜１５μＣ／ｇ）
の値が望まれる。

これらの問題点を解消する方法として、本発明者らは、
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
像方法において、前記現像剤担持体の表面に選択的に電
荷を保持させることにより該担持体表面の近傍に多数の
微小間電界を形成し、この閉電界により帯電トナーを吸
引し、現像剤を現像剤担持体表面に付着させて担持し、
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」を提案した。

かかる方法は、現像剤担持体の表面の近傍に多数の微小
間電界（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、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。

〔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画像形成方法においても
、マイクロフィールドによって充分且つ安定したトナー
量を現像剤担持体上に担持てきるものの、トナーの帯電
量については不充分である場合があり、長期にわたって
充分な帯電量を安定して確保することが難しいという問
題点がある。

従って、本発明の目的は、前記の画像形成方法において
、充分なトナー付着量とトナー帯電量とを長期にわたっ
て安定して確保し得る現像剤担持体を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、鋭意検討した結果、現像剤担持体表面に
おいて、特定の比誘電率を有する高誘電部と低誘電部と
が微小面積で混在し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。

すなわち１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間電界を形成し、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
間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、平滑ローラ上に
導電性の接着剤をコートし、その上に比誘電率が５以上
の材料からなる微粒子を接着させ、次いで比誘電率が３
以下の低誘電体をコートシ、更に乾燥後研磨することに
よって得られた、表面に高誘電部と低誘電部とが微小面
積で混在していることを特徴とする現像剤担持体が提供
される。

本発明の現像剤担持体を用いる画像形成方法は、現像剤
担持体表面の近傍に多数の微小閉電界が形成すれるので
、その電界強度を従来よりも著しく増大させることがで
きる上に、本現像剤担持体はその表面に比誘電率５以上
の高誘電部と比誘電率３以下の低誘電部とが微小面積で
混在しているという構成としたことから、充分なトナー
付着量とトナー帯電量を確保することができ、その結果
長期間安定して、充分に帯電した多量の非磁性トナーを
現像剤担持体レコ担持して現像領域に搬送できるものと
なる。

以下、かかる画像形成方法について説明する。

第１図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。第１図
において、トナータンク７０に内蔵されているトナー６
０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）４
０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）２
０は、矢印の方向に回転（例えば４００ｒｐｍ）　Ｌ／
、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３０
０ｒｐｍ）　Ｌ、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）３
０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、潜像が現像されるにこで必要に応じ
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。

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は、例えば第２図に示されるように、
その表面に高誘電体部と低誘電体部とが微小面積で混在
するように構成されている。面積比としては、低誘電体
部の面積が２０〜６ｔ）％の範囲が好ましい。

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４ｏ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、低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に静電的に付着する。このとき、現像
剤担持体は高誘電部、低誘電部により静電容量の差があ
るため、電界傾度を生じる。

また、このときの現像剤担持体２０上の電界は、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。

　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。

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、平滑ローラ
上に導電性の接着剤をコートし、その上に比誘電率が５
以上の材料からなる微粒子を接着させ、次いで比誘電率
が３以下の低誘電体をコートし、更に乾燥後研磨するこ
とによって得られた。

表面に高誘電部と低誘電部とが微小面積で混在している
構成となっている、 この場合、高誘電部に用いる材料は、比誘電率５以上の
ものであるが、特に１０以上のものが好ましい。その具
体例としては、例えばポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビ
ニリデン、ポリアミド、ポリウレタン、ニトリル−ブタ
ジェンゴム、ヒドリンゴム、フロロシリコーンゴム等の
有機ポリマー類や、チタン酸バリウム、チタン酸ストロ
ンチウム、チタン酸鉛、ロッシェル塩、リン酸二水素カ
リウム等の強誘電体やアルミナ、ベリリア、マグネシア
、窒化けい素、ムライト、ステアタイト、フォルステラ
イト、ジルコン等のセラミックスに代表される無機材料
類が挙げられる。

また、比誘電率３以下の低誘電部に用いる材料としては
、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂。

ポリエチレン、ポリカーボネートなどが挙げられる。な
お、平滑ローラ上にコートする導電性の接着剤としては
、エポキシ系、ポリイミド系、フェノール系、ポリエス
テル系などの樹脂に、導電性フィラー、例えばＡｇ、　
Ａｕ、ＣＩＪ、Ｎｉ、　ＡｇめっきＣｕ、Ａｇめっきガ
ラス、カーボンブラックなど、を添加したものがある。

次に、本発明の現像剤担持体の作製方法について説明す
ると、次のようになる。

（ｉ）まず、ＡＱ、ＳＯ５などの金属ローラ上に前記導
電性接着剤を塗布する。

（ｉｉ’）予め粉砕、分級した前記の比誘電率５以上の
材料からなる微粒子（平均粒径２０〜１００Ａｕｎのも
のが好ましい）を、前記導電性接着剤層に接着させる。

（ｉｉｉ）高誘電率微粒子が接着されたローラ表面に。

前記の比誘電率３以下の低誘電材料を、スプレーディッ
ピング、射出成型などの方法によりコーティングし、溝
が完全に埋まる状態にする。

（ｉｖ）次に、ローラの表面を切削又は研磨加工により
、高誘電面と低誘電面とが微小面積で混在するように、
しかも所定の面積比（低誘電部が２Ｏ−６０２）になる
ように削り、はぼ平滑な表面とする。

以上のように本発明の現像剤担持体は、金属ローラ上に
導電性接着剤を塗布し、高誘電率材料を接着させ、低誘
電率材料を塗工し１表面加工するという簡便な方法によ
り得ることができる。

〔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。

実施例 低１１１１を粁 上記の材料を用い、次の要領により現像剤担持体（現像
ローラ）を作製した。

（ｉ）ＳＵＳ製ローラ上に上記導電性接着剤を塗布する
。

（ｉｉ）上記高誘電率材料を導電性接着剤層に接着させ
る。

（ｉｉｉ）高誘電率材料が接着されたローラ表面に、上
記低誘電率材料を、溝が完全に埋まる状態にスプレーコ
ーティングする。

（ｉｖ）ローラ表面を研磨し、高誘電面と低誘電面が微
小面積で混在するようにして、その面積比が１７１にな
るようにした。

比較例１ 現像ローラの表面層として、前記高誘電率材料のみで成
型して、現像ローラを作製した。

比較例２ 現像ローラの表面層として、前記低誘電率材料のみで成
型して、現像ローラを作製した。

圧支 各現像ローラを第１図に示される現像装置に装着し、ト
ナーの帯電量及びトナーの付着量を測定した。それらの
結果を第１表に示す。

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、トナー供給ローラは導電性ウ
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。

第１表 第１表の結果から、本発明の現像ローラによると、充分
なトナー帯電量とトナー付着量が得られることが分かる
。

〔発明の効果〕

本発明の現像剤担持体は、その表面に高誘電部と低誘電
部とが微小面積で混在す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型界を
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
、前記微小閉型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
、静電容量の差による電界傾度の大きい電界をつくり、
トナーを静電的に引きつける力が大きくなり、安定した
帯電量のトナーを多層に形成することができ、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】

第１図は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。また、
第２図は本発明の現像剤担持体の層構成を示す模式断面
図である。 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. （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
   、平滑ローラ上に導電性の接着剤をコートし、その上に
   比誘電率が５以上の材料からなる微粒子を接着させ、次
   いで比誘電率が３以下の低誘電体をコートし、更に乾燥
   後研磨することによって得られた、表面に高誘電部と低
   誘電部とが微小面積で混在していることを特徴とする現
   像剤担持体。