JPS647666B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜像を現像する装置に関する。

従来、電子写真、静電記録等における現像装置
に採用されている方法としては、大別して乾式現
像法と湿式現像法とがある。前者は、更に二成分
系現像剤を用いる方法と、キヤリア粒子を用いな
い一成分系現像剤を用いる方法とに二分される。

二成分系接触現像方法では、必然的にキヤリヤ
ー粒子とトナー粒子の混合現像剤を用い、通常現
像過程の進行によりトナー粒子はキヤリヤー粒子
に比べ遥かに大量に消費されるから、両者の混合
比が変化し、もつて顕画像の濃度が変動し、又消
費され難いキヤリヤー粒子の長時間使用による劣
化により画質が低下する等の欠点を本来的に有し
ている。

他方、一成分系の接触現像方法では、磁性トナ
ーを用いるマグネ・ドライ法及び磁性トナーを用
いないコンタクト現像法は、トナーが被現像面の
全面、即ち画像部、非画像部共に接触し、これが
ために非画像部にまでもトナーが付着し易く、所
謂地カブリとなつて汚れが生じ易い問題がある。
（このカブリの汚れの点については二成分系現像
法においても同様に生じる欠点である。） 更に、一成分系現像方法に属する所謂ジヤンピ
ング現像法として、シート等の担持体にトナーを
均一に塗布した後、これを静電像保持面に小間隙
を保つて対向させトナー担持体から静電像保持面
にトナーを静電像が有する電荷により吸引し付着
させて現像する方法が知られている（特公昭41−
9475号公報、米国特許第2839400号明細書等）。こ
の方法は、静電荷のない非画像部では、トナーが
吸引されないばかりか、トナーと非画像面とが接
触しないので、上述のカブリが出にくいという長
所を有している。又、キヤリヤー粒子を用いない
ので、上述した混合比の変動という事態もなく、
更にキヤリヤー粒子の劣化もない。

しかしながらこの方法は、次のような問題点を
有している。

(1) 実用的な均一塗布が困難である。

(2) トナー支持体からの均一なトナー離脱が困難
である。

(3) 解像度が低い。

これらの為に未だ本格的な実用化はなされてい
ない。

このような欠点を防止するため、本出願人は均
一なトナー薄層を表面に形成したスリーブを静電
像保持面に対して微小間隙に保ち、選択的に高電
位潜像面にトナーを転移させる現像方法を提案し
ている（特開昭54−42141号，特開昭54−43037号
等。） 第１図は、このような現像装置の一例を示す断
面図である。

図において１は静電像保持手段、２は、ステン
レスより成る非磁性スリーブ、３はホツパーでキ
ヤリアを含まない一成分磁性トナー４を有してお
り５は、ドクターブレードで磁性材料より成り、
トナーの厚みを規制して、スリーブ上に一様な厚
さのトナー薄層６を形成する。

このトナー層６と静電像保持手段との間は、公
知のスペーサー手段により微小な間隙が保たれ、
トナーはこの間隙を転位して静電像に吸着する、
７はマグネツトロール、８はスクレーパで、長手
方向に多数の小孔を有しスクレープされたトナー
が小孔を通して再びスリーブ上に供給される。

この現像装置を用いて、静電像保持体上の静電
像を顕像化したところあるトナーについては、カ
ブリのない階調性の高い画像を得ることができ
た。しかし、この現像器で連続的に画像出しを行
うと次第に画像濃度が低下していつた。

これは、現像剤中に存在する微粒子トナーの影
響によるものと、現像剤の摩擦帯電量（以下、ト
リボと記す）を適正値まで助長させるために現像
剤中に添加される電荷制御剤によるスリーブ汚染
が原因であることが判明した。

前者は、トナーがある粒度分布をもつているた
めに、現像されにくい微粉トナーの現像器内での
比率が、だんだんと増えるためである。これは以
下の理由による。

スリーブ表面に薄くコーテイングされているト
ナーには常にトナー電荷と導電性スリーブ側のト
ナーの鏡映電荷による吸引力が働き、トナーは、
スリーブ表面に静電吸着されている。

トナーの単位重量当たりの吸着力ｆは、トナー
半径ｒのトナーの電荷量をｑとすると、ｆ＝Ｒ
q²／r²と表わされる（Ｒ：比例定数）また半径mrの トナーの場合表面積に比例した電荷量m²qを持つ
と考えられトナーの単位重量当りの吸着力はf′＝
R′q²／mr⁵（R′；比例定数）と表わされる。

ところで、スリーブが回転してゆくと、トナー
には磁気力によるトナーを毛羽立たせる力、スリ
ーブ上をころがす力等のトナーをほぐすような力
が働くが、単位重量当りのトナーに働く力は、ト
ナーの半径に無関係に等しい。

このため、小径トナーは、大径トナーよりもス
リーブ表層に吸着しやすい故に、微粉トナーが、
静電像保持体面へ向けて飛翔しにくいため連続的
な画出し処理をすると、現像器内の微粉トナーの
比率が増してゆき、画像濃度は次第に低下してゆ
く。

かつ、スリーブ表面に、不均一な微粉トナー層
が形成され画像ムラも目立ちやすくなる。

上記欠点を防止するためには、スリーブ表面に
薄い絶縁層を設けて、微粉トナーの鏡映力を減じ
させることが有効である。

しかし、上記絶縁スリーブを用いれば微粉トナ
ーに対しては有効であるが絶縁スリーブは非磁性
であること、高強度であること、静電像保持体面
と、絶縁スリーブ間の小ギヤツプ確保するため
に、高精度の加工が可能な材質であること、コス
ト面でも安いこと、等の制約があり、材質が限定
されること、及びトナーも画像性、定着性、流動
性、保存性等の多々の制約により材質が限定され
るために、絶縁スリーブを用いた場合も、トナー
のトリボが最適値にならないことが多い。そこで
一般的に、トナー中に電荷制御剤を混入して、ト
ナーのトリボを所望値に近づけることが行われて
いるが、電荷制御剤の混入量を増加すると、この
電荷制御剤が耐久使用により、スリーブ上に被覆
されその結果として、トナーのトリボが充分大き
な値まで上がらず画像濃度低下を起すことが判明
した。

従つて本発明の目的はこのような問題点を解決
し長期に亘つて画質低下のない現像装置を提供す
ることにある。

本発明はこのような目的のためにトナー中に電
荷制御剤を入れないか、入れても少量の電荷制御
剤ですますことができるべくトナーのトリボを増
す方法を提供することである。

本発明は、現像剤担持体表面とトナー粒子との
摩擦帯電を利用して、所定極性に帯電したトナー
粒子で潜像を現像する現像装置において、 上記現像剤担持体表面は、凹所又は小孔を表面
に有する絶縁性現像剤担持体表面の該凹所又は小
孔内に、摩擦帯電系列上で上記トナー粒子の所定
極性の帯電を与えるトリボ増長物質が埋め込まれ
ており、該トリボ増長物質は摩擦帯電系列上の該
絶縁性現像剤担持体表面と上記トナー粒子との差
よりも摩擦帯電系列上の上記トナー粒子との差が
大きいことを特徴とする現像装置である。

すなわち本発明では、表層に絶縁体薄層を有す
るスリーブ表面に多数の凹所や小孔を形成し、前
記凹所や小孔内に、現像剤の摩擦帯電量を助長さ
せるための物質を埋設させることにより長期に亘
つて画質低下のない現像器が得られた。

以下、本発明について更に詳細に述べる。

第２図は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。この一実施例に於いてスリーブ９に担持され
たトナー層と感光ドラム１との間には間隙があ
り、トナーはスリーブ表面からドラムに転移して
潜像を顕画化する。

第１図と同一機能のものは、同符号で記した。

図において１は潜像保持手段としての感光ドラ
ムであり、勿論ベルト状、シート状の形態のもの
でも良い。

９はこの保持手段に対向して設けられた現像剤
担持手段で表面が陽極酸化されたアルミニウムス
リーブ１０（以下アルマイト（商品名）スリーブ
と呼ぶ）の微視孔及びクラツク中にポリヘキサメ
チレンアジパミド（ナイロン66）を埋蔵した非磁
性、絶縁スリーブである。

潜像保持手段１は矢印方向に動く。このときス
リーブ９を潜像保持面と同一方向に回転させるこ
とにより、ホツパー３から送られる一成分絶縁性
強磁性トナー４をスリーブ９面上に塗布し、か
つ、この円周面とトナー粒子との摩擦によつて、
トナー粒子に静電像電荷と逆極性の荷電を与え
る。

さらに鉄製ドクターブレード５をスリーブ表面
に近接（間隔50μ〜500μ）して配置することによ
り、トナー層６の厚さを薄く（30μ〜500μ好まし
くは30μ〜100μ）かつ均一に規制する。なお、７
はスリーブ２内に固設されたマグネツトローラで
ある。

ドクターブレード５を上記のように磁性部材で
形成すると、トナー層を薄く均一に規制できる。

この構成の現像装置を用いて画像出しを行うに
あたつて、先ず磁性トナーとしては、一例とし
て、ポリスチレン100部，マグネタイト60部，電
荷制御剤0.5部，ポリエチレン２部の割合で混合
して周知の方法により形成された平均粒径５〜
10μのものを用いた。

その他周知の磁性トナーが利用できること勿論
である。スリーブ９としては、ポリヘキサメチレ
ンアジパミドの表面占有率が全体の12％のものを
用いた。

磁石は、静電像（電位コントラスト約600V）
の保持部材とスリーブとの最接近部に磁極を配
し、そのときの表面磁束密度は600〜1300ガウス
程度の範囲内から一例として800ガウスを選んだ。

以上の、構成に基づき実際に画像出しを行なつ
た。

なお、30μ厚の絶縁スリーブを使用したため現
像に充分な電界強度を得るために、スリーブにピ
ーク値500Vの交流バイアスを印加した。（この作
用については例えば特開昭55−18659号公報参
照。） 上記条件で、３万枚のコピーをし続けても、画
像濃度低下やムラは全く発生しなかつた。

また硬質表面になつているため、スリーブ表面
にキズを生じることがなく、長期に亘り安定なジ
ヤンピング特性を示した。

また、ポリヘキサメチレンアジパミドは、アル
マイト内の微視孔やクラツク内に埋蔵されている
ため一般のコーテイングと違いポリヘキサメチレ
ンアジパミドの削れは生じなかつた。

この時、スリーブ表面のトナー粒度を測定した
ところ５〜10μのトナーが主体であり、ホツパー
内のトナーと粒径の変化はみられなかつた。

次に、30μ厚の通常のアルマイトスリーブで現
像出しを行なつたところトナーのトリボが満足に
得られず、薄い画像しか得られなかつた。

次に、トナーとして、ポリスチレン100部、マ
グネタイト60部、電荷制御剤３部、ポリエチレン
２部の混合比のものを使用して、上記アルマイト
スリーブで画像出しを行つたところ適正なトリボ
値が得られ、良好な画像が得られた。

しかし、3500枚コピーすると、画像濃度低下と
濃度ムラが生じた。

スリーブ表面を観察したところ、電荷制御剤の
薄膜がムラに形成されているのが確認された。

スリーブ表面を溶剤で清掃すると、一時的に画
像は元に戻つたが、2000枚コピーで再び濃度低下
が生じた。

故に、トナー中に電荷制御剤を入れる量を増加
することにより、トリボをコントロールすること
は望ましいことではない。

今回の実験では、アルマイトスリーブ内に、パ
ウダー状に粉砕したポリヘキサメチレンアジパミ
ドを埋蔵したスリーブを用いて良好な結果を得た
が、この他にも、トナーに対して摩擦帯電系列
上、離れた位置にあり、かつ、スリーブ基体より
もトナーに対してより正特性を示す材質を用いた
場合、良好な結果が得られた。

埋蔵物質としては特に、アミン、シリカ、シリ
コンゴムの中から選定することが好ましい。ま
た、スリーブ内の微視孔やクラツク内に埋蔵させ
る材質によつてトナーのトリボが変化するので、
アルミスリーブを陽極酸化させるときの電圧、電
流値及び硫酸水溶液の温度、濃度等を変えて、所
望のトリボが得られるような、適正な気孔率のア
ルマイトスリーブを作成することが必要である。

以上述べたように、本発明ではスリーブ表面に
絶縁体薄層を設け、前記絶縁体薄層表面に凹所や
小孔を形成し前記凹所や小孔内にトナーの摩擦帯
電量を増長させる物質を埋蔵させることにより、
長期に亘つて安定した良好画像を得ることが可能
となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像装置の断面図、第２図は本
発明に係る現像装置の一実施例の断面図である。 １……潜像保持体、９……現像剤担持体、１１
……凹所又は小孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 現像剤担持体表面とトナー粒子との摩擦帯電
   を利用して、所定極性に帯電したトナー粒子で潜
   像を現像する現像装置において、 上記現像剤担持体表面は、凹所又は小孔を表面
   に有する絶縁性現像剤担持体表面の該凹所又は小
   孔内に、摩擦帯電系列上で上記トナー粒子の所定
   極性の帯電を与えるトリボ増長物質が埋め込まれ
   ており、該トリボ増長物質は摩擦帯電系列上の該
   絶縁性現像剤担持体表面と上記トナー粒子との差
   よりも摩擦帯電系列上の上記トナー粒子との差が
   大きいことを特徴とする現像装置。 ２ 前記現像剤担持体に交流バイアスが印加され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   現像装置。