JP3054786B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一成分トナー現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、非磁性一成分トナーを用いて静電
潜像を現像する方法として、トナー担持体(すなわち現
像ローラ)上のトナーをブレード状あるいはロール状の
部材により薄層化し、これを静電潜像の形成された感光
体上に当接して現像する方法が知られている。この方法
においては現像ローラは、トナーの補給トナーの帯
電トナーの薄層形成トナーの搬送現像残留電荷
の除電等のサイクルを繰り返すのであるが、現像ローラ
が一サイクルし、次のサイクルに入る場合に現像ローラ
にはトナーとの摩擦帯電によってカウンターチャージが
生じたり、感光体からの分配電荷がその表面や内部に残
存するため繰り返しの使用によってトナーの帯電特性や
現像特性が劣化し、いわゆる残像現像が生じるといった
難点があった。

【０００３】このため、従来より現像ローラの除電方法
が色々検討されており、たとえばトナー担持体の表面に
金属ブラシや導電性スポンジなどの低抵抗体を当接する
方法が提案されている。

【０００４】しかしながら、金属ブラシを用いる方法
は、トナー担持体表面への当接が不均一であるため、画
像上にスジ状のシマが出てしまう場合があり、また導電
性スポンジを用いる方法はその残像消失効果が充分では
なかった。更に、これらの方法はトナー薄層を介してト
ナー担持体に当接する方法であることから、除電効果が
極めて悪いといった欠点があった。また、除電効果を向
上させるために、ブラシの材質や密度、スポンジロール
の設置本数の検討など様々な試みがなされているが、残
像を完全に消失するまでに至らなかった。一方、こうい
った現像システム側からの改良により、非常に初期化さ
れ易い、換言すれば電荷が残存しない現像ローラの開発
もなされている。

【０００５】このような現像ローラとしては、たとえば
第一被覆層の導電性基体として10⁵〜10¹¹Ω・ｃｍの中程
度の体積抵抗(以下、中抵抗)の弾性材料を用い、その上
に第2被覆層として可撓性の合成樹脂と導電粒子とから
なる半導電性体で被覆してある現像ローラがある。しか
しこのものは使用する材料がNBR(ニトリルブタジエンゴ
ム)、ECO(エピクロルヒドリンゴム)、クロロプレンゴ
ム、ウレタンゴム等であるため、均一で安定したものを
つくることが困難であり、特に電気特性の耐環境性(熱
とか湿度)が劣っており、そのため環境条件により現像
特性が変化するという欠点を有する。

【０００６】一方、10⁶Ω・ｃｍ以下の体積抵抗を保有す
る導電性弾性体を用い、その上に中抵抗〜高抵抗領域の
樹脂またはゴム層を、ついで電極層を順次積層した現像
ローラが提案されている。このものは各層に耐熱・耐湿
性の優れた樹脂またはゴム(例えば、シリコーン系、フ
ッ素系ポリマー)を用いることにより耐環境性を著しく
向上できるという利点を有する。

【０００７】しかしながら、この現像ローラは被覆層と
して中抵抗〜高抵抗樹脂を用いているために、トナーと
の摩擦帯電プロセスによって生じた帯電電荷が残留蓄積
し、次行程におけるトナー帯電性や現像特性に大きな影
響を与え、残像を生じるという欠点を有する。また、当
該現像ローラの電極層に、導電粒子を分散させ低抵抗化
させることによって電荷リークを促進する試みもなされ
ているが、電荷をリークさせる程度の導電性を表面層に
付与した場合 トナーの帯電量及びトナーの搬送性の低下 表面層の低抵抗化に伴う保持体との電界強度の増加に
よる濃度過多、解像度の低下 多量の導電粒子添加による表面層の対トナー の離型性の低下やトナーフィルミングの発生耐摩耗性の
低下 などの問題が生じ、すべての面において満足すべき現像
装置が開発されていないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の実情に鑑みてなされたものであって、トナーの帯電
性及び離型性に優れ、長期間繰り返し使用しても残像を
生じることがなく、しかも耐久性に優れ低コストで小型
化の可能な現像ローラを備えた現像装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、表面に
トナーを担持する現像ローラ上に補給ローラによってト
ナーを供給し、規制部材によって均一な薄層を現像ロー
ラ上に形成し、それにより静電潜像を現像する現像装置
において、該現像ローラは少なくとも２層から構成さ
れ、その最外層は、体積抵抗が１０⁸〜１０¹³Ω・ｃ
ｍ、膜厚が５０μｍ以下、かつその下層の体積抵抗が１
０¹⁶Ω・ｃｍ以上である現像ローラを備えたことを特徴
とする現像装置が提供される。

【００１０】本発明の現像装置を図１に沿って説明す
る。図１においては、1は容器、2はトナー、3はアジテ
ータ、4は補給ローラ、5は現像ローラ、6は規制部材と
してのトナー薄層ブレード、7は感光体（ベルト）であ
る。

【００１１】図１において、トナー容器1の中に非磁性
の一成分トナー2が入っている。このトナー2はアジテー
タ3によって、補給ローラ4と現像ローラ5により形成さ
れるトナー貯留部に搬送され、現像ローラ5の表面に担
持される。さらにトナー薄層ブレード6によって均一な
薄層を形成するとともに所定の極性に摩擦帯電される。
トナー薄層は、静電潜像を保持する感光体7と現像ロー
ラ5とが当接する現像領域に運ばれ、ここで現像ローラ
から感光体7へトナーが静電的に移行し、潜像が顕像化
される。以上のプロセスにおいて、トナー2と現像ロー
ラ5とは摩擦帯電によって静電的に結合しているが、こ
のトナー2が感光体7に移動した後に、現像ローラ5中に
は、カウンターチャージが残存し、いわゆる残像現像を
生じる。

【００１２】本発明の現像装置はこのようなカウンター
チャージを迅速にリークし、かつトナーの帯電性、搬送
性、離型性等を改良するために、前述の如き特定構造の
現像ローラを用いた点を特徴とする。

【００１３】なお、本発明は上述のごとく非磁性−成分
現像の現像ローラにだけでなく、磁性−成分現像の現像
ローラにも適用できる。更に、形状もローラ状のものに
限らず、例えばベルト状のようなものでも良い。又静電
潜像保持体も感光体に限らず、静電潜像を保持し得る部
材であれば良い。

【００１４】図２に本発明で用いる現像ローラの模式断
面図を示す。静電潜像保持体との対向電極としての導電
性基体２１の上に、樹脂層２２、表面層２３を順次積層
した構成をとっている。導電性基体２１はステンレス、
アルミニウム、鉄、ニッケルといったような従来公知の
金属又は、カーボンブラックや金属微粉末といったよう
な導電性粒子を添加することにより導電化されたゴムや
プラスチックも用いることができる。

【００１５】樹脂層２２は、体積抵抗が１０¹⁶Ω・ｃｍ
以上のものであり、その材料樹脂としては、例えば、エ
ポキシ樹脂、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンオ
キサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリアリレート、ポリフェニレン−サ
ルファイド、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、等が挙げら
れる。この層の膜厚は、現像電界が適正となるように調
節するが、図２のような２層構成の場合は、５０〜２０
０μｍぐらいが良い。また、電界調節の目的で樹脂層の
下にさらに誘電層を設けることも可能で、この場合、樹
脂層２２の膜厚もそれに応じて薄くし調節する。

【００１６】表面層２３は、その材料樹脂として、例え
ば、アルキッド樹脂、塩素化ポリエーテル、塩素化ポリ
エチレン、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹
脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、メ
タクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、
ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
シリコーン等の樹脂類が、ゴムとしてはブタジエンゴム
(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、エチレン・プロピ
レンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、塩素化ポリエ
チレン、エピクロルヒドリンゴム(CHR)、ニトリルゴム
(NBRR)、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴ
ム、フッ素ゴム等のゴム類が挙げられるが、耐熱性、耐
湿性の観点からみてシリコーン樹脂、フッ素系樹脂の使
用が好ましい。

【００１７】これらのうち、体積抵抗値が１０⁸〜１０
¹³Ω・ｃｍのものを選択するか、カーボンブラックや金
属微粉末等の導電性微粒子を添加するなどして、所望の
体積抵抗値に調節する。尚、本発明における現像ローラ
は、上記構成のみに限らず、導電性基体２１と樹脂層２
２の間では、弾性を付与するための弾性層など、必要に
応じて別の機能を持たせるための層を設けてもよい。例
えば、ドラム状の感光体を用いる場合には、弾性層を設
けるのが好ましい。

【００１８】次に、現像ローラを本発明のような特定構
造とする点について説明する。前述したとおり、本現像
プロセスにおいて、現像ローラ中にチャージが残存して
しまう。ところが、現像ローラを本発明の如き構成とす
ると、現像ローラ中に生じたチャージが除電部材によ
り、すみやかにリークし、次工程まで残存しないことが
わかった。

【００１９】さらに詳しく説明すれば、例えば、体積抵
抗１０⁸〜１０¹³Ω・ｃｍの樹脂層単層で構成する現像
ローラを用いた場合、適正画像濃度を得るためには、１
００μｍ以上の膜厚を必要とするが、ローラ表面に生じ
たチャージは、膜内に拡散する。表面近傍に存在してい
るチャージは除電部材によって除電されるが、内部深く
に移動したチャージは除電されずに残存する。そこで膜
厚を薄く（５０μｍ以下）すると、チャージは残存せず
残像は発生しないが、現像電界が強すぎ、濃度過多の非
常に質の悪い画像となってしまう。また、表層を１０⁸
〜１０¹³Ω・ｃｍ・膜厚５０μｍ以下とし、下層を１０
¹⁶Ω・ｃｍよりも小さい体積抵抗の樹脂層とした場合、
表層で生じたチャージは拡散し、下層へと侵入する。表
層に存在するチャージは除電部材によって除電される
が、下層に侵入したチャージは除電されず残存する。

【００２０】ところが、本発明の様に、下層の体積抵抗
を１０¹⁶Ω・ｃｍ以上とすると、表層で生じたチャージ
は、表層と下層の界面でブロッキングされ、下層には侵
入しなくなる。すなわち、チャージは表層内にすべて存
在する。従って、これらのチャージは、除電部材によっ
て残存することなく、すみやかに除電される。

【００２１】

〔表面層形成成分〕

フッ素系共重合体樹脂(固形分５０％) １００重量部 (旭硝子(株)社製:ルミフロン６０１Ｃ) コロネートＥＨ（５０％キシレン溶液) ２０重量部 カーボンブラックマスターバッチ ８０重量部 トルエン ２００重量部 キシレン ２００重量部 なお、カーボンマスターバッチは以下のようにして調製
した。 フッ素系共重合体樹脂（固形分５０％) １００重量部 (旭硝子(株)社製:ルミフロン６０１Ｃ) カーボンブラック ４０重量部 （ブラックパールＬ：キャボット社製） トルエン ５０重量部 キシレン ５０重量部 上記混合物を７２時間ボールミルで分散してカーボンマ
スターバッチを調製した。この表面層２３の体積抵抗
は、１×１０¹¹Ω・ｃｍであった。

【００２２】実施例２ 実施例１における樹脂層２２を以下のものとする他は同
じとする。 アルキッド変性シリコン樹脂（商品名：ＳＡ４ 信越化学） １００重量部 キシレン ５００重量部 塗装後２００℃、２０分で硬化乾燥し、約５０μｍの層
を得た。この層の体積抵抗は２．５×１０¹⁷Ω・ｃｍで
あった。

【００２３】実施例３ ステンレスの金属ローラ４１に下記組成の中抵抗弾性層
形成成分を１６℃、３０分、１００ｋｇ／ｃｍ^２でプレ
ス成形して肉厚６ｍｍの中抵抗弾性層４２を設けた。 ＮＢＲ（ＪＳＲＮ２６０Ｓ；日本合成ゴム） １００重量部 （ＮＩＰＯＬ１３１２；日本ゼオン） ３０重量部 ＥＣＯ（エピクルマＣ；大阪曹達） ８０重量部 軟化剤（黒サブ；昭和化学工業） ２０重量部 滑剤（ステアリン酸） ０．５重量部 混合剤（ステアリン酸亜鉛） １重量部 加硫促進助剤（亜鉛華） １０重量部 加硫促進剤 （サルファックスＨ；鶴見化学工業） ０．５重量部 （サンセラーＴＴ；三新化学） １重量部 （サンセラーＤＭ；三新化学） １．５重量部 （サンフェルＲ；三新化学） １重量部 （サンセラー２２；三新化学） １重量部 この中抵抗弾性層の体積抵抗は、２×１０^１０Ω・ｃｍ
であり、ゴム硬度は、３０度であった。この上に、実施
例２で用いた樹脂層形成成分を塗装し、約１０μｍの樹
脂層４３を形成した。続いて、実施例１で用いた表面層
形成成分を塗装し、約２５μｍの表面層４４を形成し、
図４の如き、現像ローラを形成した。

【００２４】比較例１ 実施例１における樹脂層２２を除く他は実施例１と同じ
とした。

【００２５】比較例２ 実施例１における樹脂層２２を除き、表面層２３を２０
０μｍとする他は実施例１と同じとした。

【００２６】比較例３ 実施例１における樹脂層２２を下記のものに代える他は
実施例１と同じとした。 〔樹脂層形成成分〕 メチルフェニル変性シリコン樹脂 １００重量部 （商品名ＳＲ２３０６；トーレダウコーニングシリコーン） トルエン ３００重量部 この樹脂層の体積抵抗は、７．２×１０¹⁴Ω・ｃｍであ
った。

【００２７】（評価）以上の各現像ローラについて、以
下の評価を行った。尚、現像装置は、実施例１、２、比
較例１、２、３は図１を実施例３は図３を用いた。ま
た、 トナー供給ローラ…導電性ウレタンスポンジ トナー薄層ブレード…ポリウレタン トナー…負帯電性トナー とした。 〔残像性の評価〕上記のトナー及び現像装置を用いパタ
ーン画像により残像を評価した。即ち、黒ベタ現像後、
網点を現像し、黒ベタの位置に相当する網点の画像濃度
（ＩＤL)と黒ベタ相当部以外の、その真横部の網点画像
濃度(ＩＤH)との比(ＩＤL／ＩＤH)をマクベス濃度計に
より測定した。なお左右２ケ所においてその比を測定し
た。 〔画像評価〕通常の文字原稿を複写した出力画像を観察
した。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明の現像装置は前記構成の現像ロー
ラを備えているので、残像の発生を防止できると共に、
良好な高品質の画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置（感光体がベルトの場
合）

【図２】本発明で用いる現像ローラの模式断面図

【図３】本発明に係る現像装置（感光体がドラムの場
合）

【図４】本発明で用いる現像ローラの模式断面図（他の
例）

【符号の説明】

１ 容器 ２ トナー ３ アジテーター ４ 補給ローラ ５ 現像ローラ ６ トナー薄層ブレード ７ 感光体（ベルト） ８ 感光体（ドラム） ２１ 導電性基体 ２２ 樹脂層 ２３ 表面層 ４１ 導電性基体 ４２ 中抵抗弾性層 ４３ 樹脂層 ４４ 表面層

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にトナーを担持する現像ローラ上に
   補給ローラによってトナーを供給し、規制部材によって
   均一な薄層を現像ローラ上に形成し、それにより静電潜
   像を現像する現像装置において、該現像ローラは少なく
   とも２層から構成され、その最外層は、体積抵抗が１０
   ⁸〜１０¹³Ω・ｃｍ、膜厚が５０μｍ以下、かつその下
   層の体積抵抗が１０¹⁶Ω・ｃｍ以上である現像ローラを
   備えたことを特徴とする現像装置。