JPH08320614A - 現像剤担持体及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面上に導電性微粒子含有樹脂層を設け、表
面近傍に位置した微粉トナーの現像剤担持体との間に働
く鏡映力を除去し、或いは軽減してスリーブゴーストの
発生を回避し、高画質の画像を得ることのできる現像剤
担持体及びこの現像剤担持体を備えた現像装置を提供す
る。 【解決手段】 現像剤担持体１４は、表面に酸化被膜１
９を有する金属基材１７と、この金属基材１７上に設け
られ表面の電気抵抗を小さくするための導電性粒子含有
樹脂層１８とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、電子写
真感光体或いは静電記録誘電体等の像担持体に潜像を形
成し、該潜像を顕像化するための現像装置に関するもの
であり、特に、現像剤容器内の現像剤を現像剤容器から
像担持体に対面した現像域へと担持し搬送する現像剤担
持体及びこの現像剤担持体を備えた現像装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真感光体或いは静電記録誘
電体等の像担持体に電子写真方式や静電記録方式によっ
て潜像を形成し、該潜像を現像装置にて可視像化する画
像形成装置においては、種々の現像装置が提案されてお
り、現在、図８に図示される現像装置が一般に使用され
ている。

【０００３】図８を参照すると、現像装置１０は、像担
持体１に対向して配置され、現像剤１１を収容するため
の現像剤容器１２と、現像剤容器１２内の現像剤１１を
現像剤容器１２から像担持体１に対面した現像域１３へ
と担持し搬送する現像剤担持体１４とを有する。該現像
剤担持体１４は任意の構造とし得るが、通常は、非磁性
材料にてスリーブ状或いはエンドレスベルト状に形成さ
れ、内部に磁石１５が配置されている（現像剤担持体１
４は通常は図示されるようにスリーブ状とされるので、
以下単に「現像スリーブ」という）。非磁性材料として
はアルミニウム或いはステンレス鋼が用いられる。又、
現像装置１０は、現像スリーブ１４にて担持し現像域１
３へと搬送される現像剤１１を所定厚さに規制し該現像
スリーブ１４上に現像剤薄層を形成するために現像剤規
制部材１６を備えている。

【０００４】このような現像装置は、現像剤としては１
成分磁性トナーを使用しジャンピング現像により像担持
体上の潜像を可視像化するのに適している。

【０００５】又、ジャンピング現像を行なう１成分磁性
トナーは、画像濃度を増大させ且つガサツキの少ない画
像を得るように、１成分磁性トナーの帯電量（以下「ト
リボ」と称す）を制御するための物質、例えば気相法シ
リカ（以下「乾式シリカ」と称す）及び湿式製法シリカ
（以下「湿式シリカ」と称す）をトナーに外添すること
が知られている。例えば、スチレンアクリルにマグネタ
イトを６０重量部含有する負極性トナーに対し、強いネ
ガ特性を示す乾式シリカ（１００ｍ² の気相法シリカに
対し、ＨＭＤＳを１００ｍ² あたり１０重量部の割合で
添加し加熱処理したもの）が外添される。

【０００６】又、従来の現像装置における現像スリーブ
は、上述のようにアルミニウムやステンレス鋼材等の金
属にて製造されているが、これらの所謂導電性スリーブ
の表面には酸化皮膜が形成されており、現像剤と接した
ときの接触抵抗はトナーの張る低電界ではかなり高い値
を示すものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ネガトナー
に強いネガ特性を有したシリカを外添した現像剤では現
像スリーブ上に、プリントパタ−ンの履歴であるスリー
ブゴーストが生じ、これがプリント画像上にも現われ
る。ネガトナーにネガシリカを外添した現像剤の場合に
生じるスリーブゴーストは図９に示す如くポジゴースト
になる。即ち、非印字部（白地）が続いた後プリント
（画像出し）が行われた場合には該印字部は薄い現像し
か行われない（ａ）部分と、プリントが継続されたため
に濃い現像が行われる（ｂ）部分とが生じ、濃度ムラが
でる。

【０００８】本発明者等の実験及び考察によると、この
ようなゴースト形成のメカニズムは現像スリーブ上に形
成される微粉（粒径５〜６ミクロン以下）の層に深く関
わっていることが分かった。つまり、現像スリーブ上の
トナー消費部分とトナー未消費部分との間では現像スリ
ーブのトナー最下層の粒度分布において明らかな差が生
じ、非消費部分のトナー最下層に微粉層が形成されいる
ことが分かった。

【０００９】微粉層を形成しているトナー微粉は体積当
りの表面積が大きいために粒径の大きなトナーに比べる
と質量当りに有する摩擦帯電電荷量が大きくなり、自身
の鏡映力により現像スリーブに対し、静電的に強く拘束
される。このため、微粉層が形成された部分の上にある
トナーは現像スリーブと十分な摩擦帯電できないために
現像能力が低下し、画像上にスリーブゴーストとして現
われてしまう。

【００１０】このように、本発明者等は、スリーブゴー
ストは微粉層の形成と共に、トナーの帯電が現像スリー
ブとの摩擦帯電に大きく依存しているために生じる現象
であることを見出した。本発明は斯る新規な知見も基づ
きなされたものである。

【００１１】従って、本発明の目的は、表面上に導電性
微粒子含有樹脂層を設け、表面近傍に位置した微粉トナ
ーの現像剤担持体との間に働く鏡映力を除去し、或いは
軽減してスリーブゴーストの発生を回避し、高画質の画
像を得ることのできる現像剤担持体及びこの現像剤担持
体を備えた現像装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記諸目的は本発明に係
る現像剤担持体及び現像装置にて達成される。要約すれ
ば本発明は、表面に酸化被膜を有する金属基材上に導電
性粒子を含有する樹脂層を設けることで表面の電気抵抗
を小さくしたことを特徴とする現像剤担持体である。好
ましくは、前記金属基材は表面をブラスト処理したアル
ミニウムである。

【００１３】本発明の他の態様によれば、現像剤を収容
する現像剤容器と、この現像剤容器内の現像剤を像担持
体上の静電像を現像とする現像域へ担持搬送する現像剤
担持体とを有する現像装置において、前記現像剤担持体
は表面に酸化被膜を有する金属基材と、この金属基材上
に設けられ表面の電気抵抗を小さくするための導電性粒
子含有樹脂層を有することを特徴とする現像装置が提供
される。一実施例によれば、前記現像剤はネガトナーで
ある。又、現像装置は、更に、現像剤の層厚を規制する
弾性ブレードを有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る現像剤担持体
及び現像装置を図面に即して更に詳しく説明する。

【００１５】図１に本発明に係る現像剤担持体を備えた
現像装置を使用する画像形成装置の一実施例が示され
る。本実施例において、画像形成装置は、ドラム形状と
される電子写真感光体或いは誘電体のような像担持体１
を有する。像担持体１の周囲には静電潜像形成部２０、
像担持体１上の潜像を可視像化する現像装置１０、可視
像化された像担持体１上の画像を転写材へ転写する転写
分離部３０、像担持体１上の残留現像剤をクリーニング
するクリーニング部４０が配置される。潜像形成部２
０、転写部３０、クリーニング部４０は当業者には周知
であるのでこれ以上の詳しい説明は省略する。

【００１６】現像装置１０は、現像剤を収容するための
現像剤容器１２と、現像剤容器１２内の現像剤を現像剤
容器１２から像担持体１に対面した現像域１３へと担持
し搬送する現像剤担持体１４とを有する。該現像剤担持
体１４は、本実施例ではスリーブ状に形成されている
が、エンドレスベルト状にも形成することができ、内部
に磁石１５が配置される。

【００１７】又、現像装置１０は、現像剤担持体１４上
の現像剤層の厚みを対向磁極とともに規制する磁性ブレ
ード１６が配置される。

【００１８】現像剤担持体１４にて現像剤容器１２内か
ら現像域１３へと搬送された現像剤１１は、磁石１５の
現像磁極によって穂立ちし、現像剤担持体３に接続され
た電源（図示せず）にて像担持体１上の潜像と現像剤担
持体１４との間に形成された電界、好ましくはＡＣのよ
うな交番電界により現像剤担持体１４上の現像剤は像担
持体１へと飛翔し像担持体上の潜像を顕画像化する。

【００１９】本発明に従えば、上記現像剤担持体１４
は、図２に示すように、導電性現像剤担持部材１７の表
面に平均粒径が２０ミリミクロン程度の導電性微粒子を
含有した樹脂層１８を有し、この導電性微粒子含有樹脂
層１８は平均の体積抵抗率が、１０² Ωｃｍ未満〜１０
^-2Ωｃｍの範囲、更には、１０^-2Ωｃｍ以下とされ、好
ましくは７×１０〜７×１０^-2Ωｃｍの範囲にあり、し
かも、導電性微粒子は表層にあらわれて、なお且つ最表
層部が砂利道状になるように２次粒子が分布されて構成
される。

【００２０】後述するように、現像剤担持体１４を構成
する金属製の導電性現像剤担持部材１７が非磁性のアル
ミニウム或いはステンレス鋼材にて作製された場合に
は、図２に図示されるように、金属製現像剤担持部材１
７の表面は通常酸化被膜層１９が形成されており、該酸
化被膜層１９の上に上述のような導電性微粒子含有樹脂
層１８が形成される。

【００２１】次に、本実施例の導電性微粒子含有樹脂層
の処方について説明する。

【００２２】上記組成にて調製された樹脂液を、コーテ
ィング法、ディッピング法、又はスプレー法によって、
アランダム＃４００にてブラスト処理された、アルミニ
ウムにて作製された現像剤担持体の表面に約１．０μｍ
〜１．５μｍ、更には１．５μｍ以上〜３０μｍ程度コ
ートした。次いで、本実施例では、樹脂としてフェノー
ル樹脂を用いたために乾燥炉にて１５０℃にて３０分の
熱硬化を行った。

【００２３】なお、このときの導電性微粒子含有樹脂層
の表面抵抗率および体積抵抗率は、同一膜形成条件にて
ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）上に製膜された
導電性微粒子含有樹脂層膜の抵抗率を三菱油化製ロレス
タＡＰインテリジェントにて測定することにより得た。
本実施例では、７．０×１０^-1Ωｃｍ程度であった。

【００２４】次に、本実施例に係る現像剤担持体１４の
現像剤との接触抵抗を以下に説明する測定方法で調べ
た。

【００２５】図３に測定装置を、又図４には測定時に現
像剤担持体１４に流れる電流の方向を示す。

【００２６】本測定においては、現像剤担持体１４を矢
示の方向に約１００ｒｐｍで回転しながら、微小電圧印
加装置及び微小電圧計５１によって微小電圧を電圧印加
ブラシ５２に印加した。電圧印加ブラシは、東レ製トレ
カ（カーボンブラシ）にて作製し、ブラシを構成する各
フィラメントの直径は約５ミクロン、長さ約８ｍｍ、幅
約５ｍｍ、ブラシの総重量は約１０ｍｇであった。

【００２７】又、現像剤担持体１４からの電流は電流引
出しブラシ５３にて取出し、微小電流計５４によって測
定した。このとき、電圧印加ブラシ５２と電流引出しブ
ラシ５３の間隔Ｌは約１５０ｍｍであった。

【００２８】上記測定装置によって、印加した電圧Ｖに
対して流れた電流Ｉを測定して、所謂Ｖ−Ｉ測定を１０
０マイクロボルト〜数ボルトまでの範囲で行い、現像剤
担持体１４の表面の接触抵抗を測定した。

【００２９】このようにして得たＶ−Ｉ特性を検討する
ことによって、従来の現像剤担持体が実は数ボルト以下
の微小電圧に対してはＶ＝Ｉ×Ｒ（Ｒは抵抗）で表すこ
とができず、かなり抵抗の高い酸化物層によってバリヤ
ーが形成されていることがわかった。しかしながら、こ
のような従来の現像剤担持体であっても本発明に従っ
て、本実施例の導電性微粒子含有樹脂層を従来のバリヤ
ー層のある現像剤担持体表面に形成することによって１
００マイクロボルトの微小電圧下においてもＶ＝Ｉ×Ｒ
が成立ち、しかも従来の現像剤担持体よりもあたかもよ
く流れるかのごとき振舞いを示すことが分った。

【００３０】又、本実験においては導電性微粒子含有樹
脂層の層厚は０．５ミクロン〜３０ミクロンの膜厚で検
討を行ったが、本検討の範囲内では、第４図に示すよう
に、電流の流れはａ→ｂ→ｄ→ｆが多いと考えられる。

【００３１】図５に、本実験に係るＶ−Ｉ測定装置によ
って計測した従来の現像剤担持体と、従来の現像剤担持
体上に導電性微粒子含有樹脂層をコ−トした本実施例の
現像剤担持体のＶ−Ｉ特性を示す（曲線（イ）は従来例
を、曲線（ロ）は本実施例を示す）。なお、図５に示す
実験結果は、図３で説明した微小電圧印加装置及び微小
電圧計５１と微小電流計５４の代わりにＳｏｌａｒｔｏ
ｎ１２８６ポテンショスタット（代理店、東陽テクニカ
社製）を用い、２端子法にて行った。

【００３２】図５より、従来の現像剤担持体は、所謂Ｖ
＝Ｉ×Ｒの式に従わず、低電圧の領域では曲線の傾きが
高く抵抗が高いことを示している。又、電圧が高くなる
に従って、その傾きが緩やかになっていることが分か
る。本実施例の場合には、電圧電流は直線的に変化し、
導電性微粒子含有樹脂層を形成し、更には導電性微粒子
が表面に突出している構成とされるために、該樹脂層が
電荷のリークサイトとなっていることが理解される。

【００３３】本実施例の現像剤担持体を、図１に図示す
るような構成の現像装置に組込み、電子写真複写装置と
される画像形成装置に装着し画像出しを行なった。現像
は、非接触のジャンピング現像法を用いて行った。尚、
現像バイアスは、交流バイアスＶｐｐ１６００Ｖ、周波
数１８００Ｈｚ、現像剤担持体と像担持体との間隔は約
３００ミクロンであった。

【００３４】又、本実施例の画像出し実験において、現
像剤は比較的ポジゴーストの出現し易い負極性の現像剤
を用いて、反転現像系で行った。

【００３５】本発明に従った現像剤担持体を有する構成
とされた画像形成装置では、得られた画像にポジゴース
トはないか、極めて少ないものであった。一方、従来の
現像剤担持体を有する現像装置を組込んで画像出しを行
なった場合にはポジゴーストがかなり顕著に現れた。

【００３６】これは、本発明に従って構成された現像剤
担持体が図５に示したように１ボルト以下の低電圧下に
おいても現像剤から現像剤担持体へと電荷を移動させ易
くさせる性質があるためであり、従ってポジゴーストの
原因である現像剤担持体近傍の微粉のチャージを低く
し、現像剤自身による鏡映力が低減し微粉が現像剤担持
体より離れ易くなったためにポジゴーストの低減効果を
得たものだと考えられる。

【００３７】本発明は従来の現像剤担持体上に本実施例
のように薄層にコートすることでその効果を得るが、従
来の導電性現像剤担持体は、アルミニウムやステンレス
鋼（ＳＵＳ）等の金属を用いており、表面は詳しくみれ
ば、酸化されている。これは、第３図に示した通りであ
る。本発明は、このように比較的バリヤーの低い酸化皮
膜を表面に持つ現像剤担持体においても、その上に導電
性微粒子含有樹脂層を形成することにより同様の効果を
得ることができる。

【００３８】つまり、導電性微粒子含有樹脂層を表面に
設けた場合には導電性微粒子が突出して構成されるため
に、該導電性微粒子含有樹脂層が電荷のリークサイトと
なっているために、酸化皮膜のバリヤーが突き抜けられ
るからであると考えられる。

【００３９】上記実施例で説明した導電性微粒子含有樹
脂層に更に表面潤滑性を付与することにより、ポジゴス
ートの低減効果を確実にし、また、現像剤の稼動時間が
増えるに連れて増加してくる現像剤担持体上の現像剤に
よる汚染を低減することが可能となる。

【００４０】一実施例を挙げれば次の通りである。

【００４１】上記組成にて調製された樹脂液を、コーテ
ィング法、ディッピング法、又はスプレー法によって、
アランダム＃４００にてブラスト処理された、アルミニ
ウムにて作製された現像剤担持体の表面に約６μｍ程度
コートした。次いで、本実施例では、樹脂としてフェノ
ール樹脂を用いたために乾燥炉にて１５０℃にて３０分
の熱硬化を行った。なお、このときの導電性微粒子含有
樹脂層の表面抵抗率および体積抵抗率は、同一膜形成条
件にてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ−ト）上に製膜
された導電性微粒子含有樹脂層膜の抵抗率を三菱油化製
ロレスタＡＰインテリジェントにて測定することにより
得た。本実施例では、７．０×１０^-1Ωｃｍ程度であっ
た。

【００４２】本実施例によると、スリーブゴーストの低
減効果を得ることができたのみならず、現像剤による現
像剤担持体への汚染の低減効果が顕著であった。即ち、
現像剤担持体表面に固体潤滑性を付与することにより濃
度の耐久低下が防止できた。これは、現像剤担持体表面
が潤滑性を持つことにより表面に汚染物質がつき難くな
っているためであると考えられる。

【００４３】上記効果は次の処方により得られた導電性
微粒子含有樹脂を現像剤担持体表面に塗布することによ
っても得られる。

【００４４】なお、本処方により調製された導電性微粒
子含有樹脂層膜の抵抗率は、約７．０×１０^-1Ωｃｍで
あった。又、グラファイトに関しては粒径を変化させて
みたが、０．３μｍ〜７μｍまで人工、天然を問わず有
効に作用した。

【００４５】更に、潤滑剤として固体潤滑剤を使用して
も同様の効果を得ることができた。その時の処方は次の
通りであった。 又、固体潤滑剤として２硫化モリブデンの他に窒化ボロ
ンなども使用できる。

【００４６】上記各実施例では、導電性微粒子含有樹脂
層形成樹脂としてはフェノール樹脂を使用したが、他
に、、塩酸ビニル、酢酸ビニル、塩酸ビニルと酢酸ビニ
ルの重合体、ポリエステル、ポリスチレン、ＰＭＭＡ、
酢酸セルロース、ブチラール、メラミン、エポキシ樹
脂、水系カゼイン等も同様に使用可能である。

【００４７】更には、上記の如き熱可塑、熱硬化樹脂の
みならずＵＶ（紫外線）硬化樹脂も同様に使用すること
ができる。ただし、ＵＶ硬化樹脂の場合には、硬化条件
を考えれば膜厚はあまり厚くすることができないが、熱
硬化型樹脂或いは熱可塑樹脂との併用にて十分厚くする
ことができる。

【００４８】上記説明では、現像剤としては、ネガ現像
剤を使用したが、ボジ現像剤も同様に使用し得ることは
明らかであろう。

【００４９】又、上記本発明の実施例においては現像剤
担持体金属としてはアルミニウムをアランダム＃４００
にてサンドブラスト処理したものを用いて説明したが、
引き抜き加工後のアルミニウムを用いても同様な効果を
得ることができ、更にはアルミニウム以外の他の金属を
も使用し得る。

【００５０】本発明における現像装置の構成は、図１の
構成に限定されるものではなく、図６及び図７に図示す
るように、現像剤の層厚規制部材としては剛性の磁性ブ
レードの代りに弾性ブレードを、或いは金属板等を使用
することもできる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した如くに、本発明に係る現像
剤担持体は、表面に酸化被膜を有する金属基材上に導電
性粒子を含有する樹脂層を設けることで表面の電気抵抗
を小さくした構成とされ、又、本発明の現像装置は、斯
る特徴ある構成を有する現像剤担持体を備えた構成とさ
れるので、導電性微粒子含有樹脂層の表面にソフトに接
触させた電極に対し印加する電圧が５ボルト未満の電圧
に対して、流れる電流が、前記導電性微粒子含有樹脂層
が設けられていない場合に比較して増加し、且つ印加さ
れる電圧と電流の比が１０００マイクロボルトまでの低
電圧印加に対してほぼ一定であるように構成されるため
に、ポジのスリーブゴーストをなくするか、或いは著し
い低減効果を発揮することができ、高画質の画像を得る
ことができるという特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像剤担持体を備えた現像装置を
適用し得る画像形成装置の一実施例を示す概略断面図で
ある。

【図２】本発明に従って構成される現像剤担持体の部分
断面図である。

【図３】現像剤担持体の抵抗率を測定するための測定装
置の概略を説明する説明図である。

【図４】現像剤担持体の表面を流れる電流の態様を示す
説明図である。

【図５】本発明に従って構成される現像剤担持体と従来
の現像剤担持体のＶ−Ｉ特性を示すグラフである。

【図６】本発明に従って構成される現像装置の他の実施
例の断面図である。

【図７】本発明に従って構成される現像装置の他の実施
例の断面図である。

【図８】従来の現像装置の断面図である。

【図９】スリーブゴーストを説明するための複写物の平
面図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 １０ 現像装置 １２ 現像剤容器 １３ 現像域 １４ 現像剤担持体 １７ 現像剤担持部材 １８ 導電性微粒子含有樹脂層 １９ 酸化被膜層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 啓司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に酸化被膜を有する金属基材上に導
   電性粒子を含有する樹脂層を設けることで表面の電気抵
   抗を小さくしたことを特徴とする現像剤担持体。
2. 【請求項２】 前記金属基材は表面をブラスト処理した
   アルミニウムであることを特徴とする請求項１の現像剤
   担持体。
3. 【請求項３】 現像剤を収容する現像剤容器と、この現
   像剤容器内の現像剤を像担持体上の静電像を現像とする
   現像域へ担持搬送する現像剤担持体とを有する現像装置
   において、 前記現像剤担持体は表面に酸化被膜を有する金属基材
   と、この金属基材上に設けられ表面の電気抵抗を小さく
   するための導電性粒子含有樹脂層を有することを特徴と
   する現像装置。
4. 【請求項４】 前記現像剤はネガトナーであることを特
   徴とする請求項３の現像装置。
5. 【請求項５】 更に、現像剤の層厚を規制する弾性ブレ
   ードを有することを特徴とする請求項３又は４の現像装
   置。