JPH0488377A - 静電潜像現像方法 - 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−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静電潜
像現像方法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
する一成分系現像剤と、キャリアを含まない一成分系現
像剤とが公知であり、前者の一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
の作動が発生しやすく、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（＃＠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、１０”〜１０６Ω・ｃ
ｎ＋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６０−５
３９７６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５８−
１３２７８号公報）及び＃＠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
−０．５ｍｇ／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１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、黒トナーに比へ更に多い０．８〜１　、
２Ｂ／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に
は、５〜２０μＣ／ｇ（好ましくはｌＯ〜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〕

本発明の目的は、前記の現像剤担持体表面の近傍に多数
のマイクロフィールドを形成し、このマイクロフィール
ドによってトナーを前記担持体上に保持した後、現像領
域において静電潜像を現像する方法において、現像領域
において現像剤担持体表面と潜像担持体表面との間に一
定間隔を維持管理するという設計上面倒な手段を要する
ことなく、現像領域において、現像剤担持体表面と潜像
担持体表面とを接触させ、現像濃度ムラ等現像性を損う
ことがなく、しかも現像剤担持体と潜像担持体との摺擦
においても該潜像担持体の表面を損傷することがなく、
長期に亘って安定した画像が得られる現像方法を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、回転駆動し弾性表面層を有する現像剤担持体
の該表面上に、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、該現
像剤担持体と静電潜像を担持する潜像担持体とを接触せ
しめることにより、前記静電潜像を顕像化する方法であ
って、前記現像剤担持体の弾性表面層は絶縁性粒子を導
電性エラストマー中に分散してなる層からなり、しかも
該絶縁性粒子の硬度がロックウェル硬度で潜像担持体表
面の硬度より小さいことを特徴とする静電潜像現像方法
を提供するものである。

本発明の現像方法は、金属製ドラム上に光導電性を設け
た感光体の如き剛体の潜像担持体と現像剤担持体との間
の精密なギャップ維持管理等の必要性がなく、設計許容
度を広くすることができ、また潜像担持体の表面を損傷
することなく、長期にわたって安定した画像を得ること
ができる。

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、現像を終了した現像剤担持体（
現像ローラ：例えば２０φ）２０は、矢印の方向に回転
（例えば１０１００ｒｐ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６７ｒｐｍ）　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）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、現像剤担持体２０と潜像担持体１０と
をその表面において同方向となるよう回転接触させて（
潜像担持体の回転速度：例えば１２０ｒｐｍ）、潜像担
持体１０上の潜像が現像される。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９０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、本発明で用いる現像剤担持体について説明する。

本発明で用いる現像剤担持体は、前記したように、弾性
を有するものであり、代表的な構造例としては、導電性
基体上に絶縁性粒子を分散した弾性を有する導電性エラ
ストマーからなる表面層が形成され、かつ該絶縁性粒子
の硬度がロックウェル硬度で潜像担持体の硬度よりも小
さいという楕成になっている。

導電性エラストマーとしては、１０１２Ω・Ｃｍ以下、
好ましくは１０［ｌΩ・ｃｍ以下のものが使用される。

具体的にいうと、エラストマー（ゴム材料）中に導電性
付与剤を添加したものが挙げられる。エラストマーの具
体例としては以下のものが挙げられる。

スチレン−ブタジェンゴム（ＳＤＲ）、ブタジェンゴム
（８Ｒ）、イソプレンゴム（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（ＥＰＭ、
　ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（Ｃ５Ｍ
）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
どのニジストマー材料。

また、導電性付与剤としては、Ｎ１、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。

また、本発明で用いる絶縁性粒子は、その硬度が、いわ
ゆるロックウェル硬度で潜像保持体表面の硬度より小さ
いものが使用される。

絶縁性粒子の硬度がロックウェル硬度で潜像保持体の表
面硬度より大きいと、両者の摺擦によって潜像保持体表
面の摩耗が著しく、表面が損傷する。

このような目的に沿う１ｍ性粒子としては、たとえばエ
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。

特に、１１！！Ａａ性粒子としては、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
されたもの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。

また、絶縁性粒子の体積抵抗は、１０１３Ω・０ｍ以上
、好ましくは１０１４Ω・０ｍ以上のものが使用される
。また、その平均粒径としては、３０声以上。

好ましくは５０μｍ以上が良い。３０−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、不定形を問わないが、
不定形のものを用いる方が、絶縁性粒子が容易には、弾
性導電性エラストマーから離脱することがないという点
で優れている。

なお、導電性エラストマーやＩＩ＠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。

導電性エラストマーに対する＃＠縁性粒子の添加量は、
導電性エラストマー１００重量部に対して、１０〜２０
０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、５０〜８０％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、Ｍ縁性粒子添加
量を適宜調節する。

次に、本発明で用いる現像剤担持体の作製方法について
説明する。第２図に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
導電性ニジストマーに前記のｆＩＡ縁性粗性粒子ボール
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などの金属ローう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、導電性エラストマー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。

前述した現像剤担持体の構造例の他、現像剤担持体表面
近傍にマイクロフィールドを形成する方法として、現像
剤担持体表面を絶縁性で構成しておき、−様な微小電荷
パターンを直接付与する方法もあり、その場合には、前
記絶縁性表面層を弾性ゴム材料で構成させておけばよい
。

〔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
１部は重量部を表わす。

実施例 メチルビニルポリシロキサン　　　　　　１００部石英 、２０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、現像剤担
持体形成材料を調製した。

尚、上記＊ａｍ性粒子粒子ポリフェニレンサルファイド
樹脂を粉砕し、それを分級により平均粒径１００／ａと
した。また、この樹脂粒子のロックウェル硬度は、４０
側スケール）であった。

つぎに、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、上記処方の形成材料を巻き付け、次加硫：
１７０℃７１０分、１２０ｋｇｆ／ｃｍ２、二次加硫：
　２００℃／４時間の条件下でプレス成型後、研磨して
、現像剤担持体を作製した。

比較例 実施例における絶縁性粒子を以下のものに代えた以外は
実施例と同様にして現像剤担持体を作製した。

〔絶縁性粒子〕

ポリカーボネート樹脂（パンライトに−１３００；帝人
化成（株））を粉砕、分級して平均粒径１１００７ｚと
した。

尚、この樹脂のロックウェル硬度は７５（Ｍスケール）
であった。

■ 実施例及び比較例で得られた現像剤担持体を第１図に示
される現像装置に装着し、１０万枚ランニングを行った
ところ、実施例の現像剤担持体では１０万枚ランニング
後も初期画像とほとんど変わらない鮮明な画像が得られ
たが、比較例の現像剤担持体では、ところどころに画像
抜けが発生していた。また、実施例の感光体の表面には
損像が何ら生じていなかっ″たが、比較例の感光体の表
面には傷が発生していた。

なお、上記現像装置において、トナー層厚規制部材はウ
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、感光
体はアルミニウム製筒状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ドラム状感光体を、装
填した。この感光体のロックウェル硬度は５０　（Ｍス
ケール）であつた・ 〔発明の効果〕 本発明の現像方法は、現像剤担持体の弾性表面上に、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−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方法において、前記現像
剤担持体の弾性表面層は絶縁性粒子を導電性エラストマ
ー中に分散してなる層からなり、しかも該絶縁性粒子の
硬度がロックウェル硬度で潜像担持体表面の硬度より小
さい構成としたことから、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、現像領域において、
現像剤担持体表面と静電潜像担持体表面とを接触させ、
しかも現像濃度ムラ等現像性を損うことのない現像が可
能となる。また、現像剤担持体と潜像担持体との摺擦に
おいても該潜像担持体の表面を損傷することがなく、長
期に亘って安定した画像が得られる。

【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図は本発明に使用される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、
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、７ｏ・
・・トナータンク、８０・・・現像領域、９０・・バイ
アス。 第１図 特許畠願へ　株式会社　リ　　コ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動し弾性表面層を有する現像剤担持体の該
   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、該現像剤
   担持体と静電潜像を担持する潜像担持体とを接触せしめ
   ることにより、前記静電潜像を顕像化する方法であって
   、前記現像剤担持体の弾性表面層は絶縁性粒子を導電性
   エラストマー中に分散してなる層からなり、しかも該絶
   縁性粒子の硬度がロックウェル硬度で潜像担持体表面の
   硬度より小さいことを特徴とする静電潜像現像方法。