JPH0450879A - 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、現像剤担持体に内股した
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、１０２〜１０’Ω・Ｃ
ｌ１１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−
５３９７６号公報）、絶縁被覆ローラ一体（特開昭５５
−４６７６８号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭ｓｇ
−１３２７８号公報）及び絶縁体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。

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、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。

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−船釣に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／ａｍ２であるが、転写紙上には０．４
〜０．５［ｌ１ｇ／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沈入
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０．８〜１．２ｍ
ｇ／ｃｍ”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コニ
は、５〜２０μＣ／ｇ　（好ましくは１０〜１５μＣ／
ｇ）の値が望まれる。

これらの間駆点を解消する方法とじて、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使
用する現像剤担持体は、その作製に当たって、金属ロー
ラの微細加工など多くの工程が必要であり、その結果コ
ストが高いという欠点がある。

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を確保することが
でき、しかも簡便な作製方法で且つ低コストで得られる
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、！縁性粒子を含有し
た導電性材料を表面層として形成させた現像剤担持体が
、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、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、導電性基体上に絶縁性粒子を導
電性材料中に分散してなる表面層が形成されたものであ
ることを特徴とする現像剤担持体が提供される。

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間電界が形成されるので
、その電界強度を従来よりも著しく増大亭せることかで
きる上に、本現像剤担持体は導電性基体上に絶縁性粒子
を分散した導電性材料からなる表面層を設けた構成とし
たとこから、安定なトナー付着量とトナー帯電量が得ら
れ、しかも該担持体は簡便に作製できるので低コスト化
が可能となる。

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４
０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）　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３００ｒｐｍ）　Ｌ、現像剤担持体２
０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。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。

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、導電性基体
上に絶縁性粒子を分散した導電性材料からなる表面層が
形成されているという構成になっているが、導電性材料
としては、１０”Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０＠Ω・
Ｃｌ１１以下のものが使用できる。具体的にいうと、有
機ポリマー類に導電性付与剤を添加したものが挙げられ
る。この場合、有機ポリマー類としては樹脂材料（プラ
ストマー）とゴム材料（エラストマー）があり、その具
体例としては以下のものが挙げられる。

ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール、ポリビニルア
ルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルホルマールなどのビニル系樹脂；ポリスチレン、
スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリ
ル−ブタジェン−スチレン共重合体などのポリスチレン
系樹脂；ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
などのポリエチレン系樹脂；ポリメチルメタクリレート
、ポリメチルメタクリレート−スチレン共重合体などの
アクリル系樹脂；その他ポリアセタール、ポリアミド、
セルロース、ポリカーボネート、フェノキシ樹脂、ポリ
エステル、フッ素樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂
、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、シリコーン樹脂などのプラストマー材料
。

スチレン−ブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェンゴム
（ＢＲ）、インプレンゴム（ＩＲ）、ニトリル−ブタジ
ェンゴム（ＮＢＲ）、ニトリル−イソプレンゴム（ＮＩ
Ｒ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム；
ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（Ｅ
ＰＭ、　ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（
Ｃ３Ｍ）などのオレフィン系ゴム；エピクロルヒドリン
ゴム（ＣＨＲｌＣＨＣ）などのエーテル系ゴム；その他
シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレタン
ゴム、更にはスチレン系、オレフィン系、ポリ塩化ビニ
ル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フ
ッ素系、塩素化ポリエチレン系などの熱可塑性エラスト
マーなどのエラストマー材料。

また、導電性付与剤としては、Ｎｉ、　Ｃｕなとの金属
粉；ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブ
ラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックなど
のカーボンブラック；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化モリブ
デン、酸化アンチモン、チタン酸カリなどの導電性酸化
物；酸化チタン、雲母上などにめっきを施した無電界め
っき物；グラファイト、金属繊維、炭素繊維などの無機
系充填剤や界面活性剤などが挙げられる。

更に、ポリエチレンオキサイドやポリシロキサンなどの
ポリマーマトリックスに金属イオンを配位させた有機イ
オン伝導体なども用いることができる。

なお、導電性材料として前記有機ポリマー類中、エラス
トマーを用いた場合には、現像剤担持体の表面層が弾性
を有するものとなり、剛性のドラム状感光体との当接が
容易になって、接触現像が非常に容易になるので、導電
性エラストマーの使用は特に好ましい。

一方、絶縁性粒子材料としては、１０１３Ω・Ｃｌ１１
以上、好ましくは１０１４Ω・ｃｍ以上のものが使用さ
れる。また、その平均粒径としては、５声以上、好まし
くは１０よ以上が良い。５癖未満では、マイクロフィー
ルドが形成し難く、安定したトナーの付着や帯電が得ら
れない。なお、定形、不定形を問わない。

これらの具体的な材料としては、アルミナ、ベリリア、
マグネシア、窒化けい素、窒化はう素、ムライト、ステ
アタイト、フォルステライト、ジルコン、コージェライ
トなどの無機粒子や、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチ
レン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレ
ン樹脂などの有機粒子が挙げられる。

なお、導電性材料として前記導電性エラストマーを使用
した場合には、更にその低硬度を促進するだめに、絶縁
性粒子としてエラストマーを用いることが好ましい。こ
の場合のエラストマーとしては、導電性エラストマーに
用いるエラストマーとして例示されたと同様の材料が使
用される。絶縁性エラストマー粒子を製造するには、エ
ラストマーをドライアイスなどで凍結した後、粉砕し粉
末化する方法、グラインダーにかけて粉砕し粉末化する
方法、界面活性剤などを用いて水性エマルジョンを形成
した後、硬化する方法など、公知の方法が採用される。

なお、導電性材料や絶縁性粒子に使用するエラストマー
としては、低硬度性、耐環境性、離型性などの点から、
特にシリコーンゴムが好ましい。

導電性材料に対する絶縁性粒子の添加量は、導電性材料
１００重量部に対して、１０〜２００重量部の範囲で適
宜選択される。現像剤担持体の表面絶縁部の面積は、２
０〜６０％の範囲が好ましく、該担持体作製後この範囲
内になるように、絶縁性粒子添加量を適宜調節する。

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。第２図に本発明の現像剤担持体の表面の代表的な構
成例（表面の拡大部分断面図）を示す。第２図に示され
る表面を有する現像剤担持体は、前記の導電性材料に前
記の絶縁性粒子を、ボールミル、練り込みなど通常の分
散方法に基いて添加した後、該混合材料を射出成型、押
し出し成型、スプレーコーティング、ディッピングなど
の工法により、ＳＵＳ、鉄、ＡＱなどの金属ローラに代
表される導電性基体上に成型し、その後表面が平滑にな
るように研磨を施すことによって作製された例である。

なお、導電性材料と導電性基体との接着性を向上するた
めに、プライマーを使用することも可能であり、この場
合プライマーは導電性であることが好ましい。

〔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１ 導電性塗料　　　　　　　　　　　　　　　　　１００
部上記処方の塗工液を、ＳＵＳ製金属ローラにスプレー
コーティングにより塗工し、８０°Ｃ／１時間乾燥後、
研磨して、膜厚１００閾の現像剤担持体（現像ローラ）
を作製した。

実施例２ ケッチエンブラックＥＣ１０部 （アクゾシミー社製） 上記処方により、７２時間ボールミリングを行ない、カ
ーボンブラックマスターバッチを製造した。

マスターバッチ　　　　　　　　　　１００部トルエン １００部 上記処方の塗工液を用いて、実施例１と同様にして現像
ローラを作製した。

実施例３ メチルビニルシロキサン生ガム　　　　　１００部フル
オロシロキサン生ガム　　　　　　　１００部上記混合
物を２本ロールで混練した後、混合物１００部に対し架
橋剤（２，４−ジメチル−２，４−ジ−ターシャリ−ブ
チルペルオキシヘキサン：商品名ＲＣ−４：トーレ・シ
リコーン社製）１．５部を添加し、成型用コンパウンド
を調製した。

予め導電プライマー（商品名ＤＹ３９−０１１：　トー
レ・シリコーン社製）が塗布されたＳＵＳ製金属ローラ
上に、上記処方の成型用コンパウンドを塗布し、次加硫
：１７０℃／１０分、１２０ｋｇｆ／ｃＩ！＋２、二次
加硫：２００°Ｃ／４時間の条件下でプレス成型して表
面層を形成した後、研磨して、現像ローラを作製した。

実施例４ 実施例３で用いたｗＡ縁縁性シリコ−粒子の代わリニ、
絶縁性シリコーンラバー粒子（商品名トレフィルＥ−８
５０；トーレ・シリコーン社製）を用いた以外は、実施
例３と同様にして現像ローラを作製した。

■ 実施例１及び２で得られた現像ローラを第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、
感光体は支持体上に有機電荷発生層と有機電荷移動層と
を順次設けてなるベルト状感究体を、装填した。

第１表 第１表の結果から、実施例１及び２によって作製された
現像ローラは、安定したトナー付着量とトナー帯電量を
得ることができることが分かる。

続いて、実施例３及び４で得られた現像ローラについて
、前記現像装置を使用し、ただ感光体としてドラムＯＰ
Ｃを装着して、同様に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２表に示す。

第２表 第２表の結果から、実施例３及び４によって作製された
現像ローラは、安定したトナー付着量とトナー帯電量を
得ることができる上に、ドラム感光体を使用した接触現
像装置に容易に使用できることが分かる。

〔発明の効果〕

請求項（１）の現像剤担持体は、導電性基体上に絶縁性
粒子を分散した導電性材料からなる表面層を設けた構成
としたことから、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、請求項（１）の
現像剤担持体を用いると、長期間安定したトナー付着量
とトナー帯電量が確保される上に、該担持体は簡便に作
製することができるので低コスト化を可能にする。

また、請求項（２）の現像剤担持体は、前記導電性材料
が導電性エラストマーからなるという構成としたことか
ら、剛性のドラム状感光体との当接が非常に容易になる
という効果が加わる。

【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表面の模式部分断面図で
ある。 １０・・静電潜像担持体、２０・・・現像剤担持体、３
０・・・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。 特許呂願人　株式会社　リ　　コ

Claims (2)

【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
   、導電性基体上に絶縁性粒子を導電性材料中に分散して
   なる表面層が形成されたものであることを特徴とする現
   像剤担持体。
2. （２）前記導電性材料が導電性エラストマーである請求
   項（１）記載の現像剤担持体。