JP3020522B2

JP3020522B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3020522B2
Application number: JP1285918A
Authority: JP
Inventors: 三長斉藤; 雅弘細矢; 周逸佐藤; 光治遠藤; 善光大高
Original assignee: Toshiba Corp; Tec Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Tec Corp
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH03145673A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子写真装置において、静電潜像保持体
（感光体）上に形成された静電潜像を非磁性−成分現像
剤によって可視化するのに適した現像装置に関する。

（従来の技術）静電潜像保持体に形成された静電潜像を、非磁性−成
分現像剤によって可視化する現像装置として第１図に要
部構成を断面的に示すように構成ないし動作する現像装
置が知られている。すなわち、トナー容器１に投入され
たトナー２は、撹拌器３やトナー供給ローラ４などによ
り、現像ローラ５へと搬送される。現像ローラ５に搬送
されたトナー２は、トナー層厚規制部材６を通過するこ
とによって、現像ローラ５の表面に薄層化して保持され
る一方、規定の電荷を付与される。

このようにして、現像ローラ５面上に担持されたトナ
ーにより、潜像保持体７に形成保持された静電潜像を電
界を利用して現像し、潜像保持体７に記録された静電気
的情報を可視化する非磁性−成分現像装置である。

ところで、上記現像ローラ５は、通常第２図に一部切
欠して斜視的に示す構造をしている。すなわち、少なく
とも外周表面にポリウレタン樹脂またはポリウレタンエ
ラストマーを主成分とする抵抗値が10¹⁰Ω・cm以下の導
電性層5aを有し、この導電性層5aの内側にJIS規格K6301
のＡ型硬度計で測定した硬度が40度以下、好ましくは35
度以下の耐油性ゴムからなる弾性体層5bとを具備した構
成を成している。なお、図において5cは金属性ローラ基
体であり、また前記弾性体層5bを形成する耐油性ゴムと
しては、EPDM、ウレタン、シリコーン、NBR、クロロプ
レンなどが挙げられ、これらに導電性フィラーを分散さ
せ導電化した系も用いられる。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記現像装置には次のような不都合が認めら
れる。すなわち、前記現像装置に用いられている現像ロ
ーラの少なくとも表面には、導電性のウレタン系塗料を
コーティングして所要の導電性層を形設した構成を成し
ている。しかしながら、ウレタン塗料に用いられている
樹脂やカーボンなど導電性を付与する添加物がトナーと
同極性に帯電するため、意識的に、トナーに十分な帯電
量を与えることができない。このため、トナーこぼれや
付着担持するトナー層が不均一になるなど、トナー層不
良や搬送不良が起きやすく、実用上十分な画像を得られ
ない場合が往々ある。

本発明は上記の問題を解消するためになされたもの
で、現像ローラに担持・搬送されるトナーに所要の帯電
量を容易にかつ、常時付与し得るよう構成された現像ロ
ーラを具備した現像装置の提供を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、弾性を有する現像ローラに現像剤を供給
し、規制部材により前記現像ローラ外周面上に現像剤の
薄層を形成するとともに電荷を与え、この現像剤層を静
電潜像保持体に近接または接触させ、前記静電潜像保持
体に保持された静電潜像上に現像剤を付着せしめて可視
像に現像する現像装置において、前記現像ローラの少なくとも外周面が、アミノ基もし
くはアミノ置換基を有するカップリング剤および導電性
フィラーを含有し、かつ現像ローラ中に存在するカップ
リング剤がインテグラルブレンド法で添加配合されたポ
リウレタンで構成されていることを特徴とする。

しかして、本発明は上記現像プロセスにおいて負帯電
性トナーが用いられていること、現像ローラを正に帯電
させることにより前記トナーに十分な帯電を与え得るこ
とに着目してなされたものである。

本発明に係る現像装置が具備する現像ローラの少なく
とも表面に導電性フィラーとともに含有されるカップリ
ング剤は、特に限定されるものでないがおよそ次の構造
式で示されるものである。

（NH₂）ｍ−Ｒ′M-RX_n 但し、式中ＭはSi、Ti、Zr、Cr、Ｐ、Al、Al−Zrな
ど、RXは、アアルコキシ基、アセトキシ基、アミノ基、
ハロゲン基などの加水分解性ないし縮合性を有する基、
Ｒ′は炭化水素基でNH₂−によって置換されていること
を示し、ｍおよびｎは１〜３の数である。なお、必ずし
も上記の構造式にはあてはまらないが、類似する物質も
同様に利用できる。

上記カップリング剤としての化合物において、中心金
属がTiであるものは、などが挙げられ、また、中心金属がケイ素であるものとして、などが挙げられ、さらにジルコアルミニウム系として、などが挙げられ、これらの化合物は単独または２種類
以上混合して用いてもよい。

一方、本発明に係る現像装置が具備する現像ローラの
少なくとも表面にカップリング剤とともに含有される導
電性フィラーとしては、カーボンブラック、金属酸化物
半導体（酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズなど）、金属
粉（銅、ニッケル、金、銀、鉄や合金など）がある。

本発明において、前記現像ローラの少なくとも表面に
含有される導電性フィラーおよびカップリング剤は次の
ように予め処理しておくことが好ましい。すなわち、導
電性フィラーとバインター溶液を混合する際、直接カッ
プリング剤を添加する（インテグラルブレンド法）。

そして、塗料に対して0.01重量％から10重量％、好ま
しくは0.1重量％から５重量％のカップリング剤を添加
する。

しかして、現像ローラ外周面、たとえば耐油性ゴムか
ら成る弾性体表面に、所要の導電性層を形成する手段と
しては、ディッピング法、スプレー法、ロール法などが
ある。ここで導電性層の厚さは５μｍ〜200μｍの範
囲、好ましくは30μｍ〜120μｍであり、導電性を有す
るようにに調整するのが良い。

また、上記導電性塗料を調整する場合、たとえば、シ
リカや酸化チタン、タルク、マイカなどを性能向上のた
めに適宜添加含有させてもよい。

（作用）本発明によれば、アミノ基もしくは置換アミノ基を含
有するカップリング剤および導電性フィラーを含む塗料
を現像ローラの少なくとも表面に塗装し、所要の導電性
層を形設したことにより、トナーに有効な電荷を与える
ことができ、したがって、シャープなライン画像、均一
なベタ画像を出力することが可能となる。また、トナー
が現像ローラへ固着するフィルミング現象による経時的
な画像劣化もなくなり、現像装置として所要の性能を長
く保持できる。

なお、前記導電性層を形成する塗料の帯電性は第３図
に模式的に示す静電式塗膜表面解析装置（東芝ケミカル
製）で測定しうる。たとえば測定条件を25℃、65％の雰
囲気に設定し、球状鉄粉を用い流し掛け量１回あたり1.
30g、流し掛け時間5.0秒、傾斜勾配60°、測定点１サン
プル５点で測定したところ、導電性フィラーおよびカッ
プリング剤を含有する塗料から形成した導電性層の場合
は、80×10^-9Ｃ以上1200×10^-9Ｃ以下の範囲にあるのに
対して、導電性フィラーのみを含有する塗料から形成し
た導電性層の場合は80×10^-9Ｃ以下で、明らかに帯電性
が良くなっていることがわかる。

なお、第３図において、15は基準鉄粉投入口、16は傾
斜板（サンプル台）、17は基準鉄粉、18は受皿、19は絶
縁板、20はエレクトロメータ、21はメータ接続端子であ
る。

（実施例） γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメ
トキシシラン3gを、一成分系のウレタンエラストマー
（バインダー）のTHF:メチルエチルケトン（MEK）…1:1
混合液…溶液77gに添加し、ホモジナイザーで高速撹拌
しながら、導電性カーボンケッチェンブラックEC20gを
添加、30分間分散して、導電性塗料を得た。

上記導電性塗料をウレタンゴムからなるローラー外周
面にディッピングで80μｍの厚さに塗布した後、100℃
で20分間乾燥器で乾燥して現像ローラを作製した。かく
して得た現像ローラは表面の比抵抗が１×10⁵Ω・cmで
あった。

上記現像ローラーを用い前記第１図に要部構成を示す
現像装置と同様の現像装置を構成・組み立て、常套の手
段によって現像ないし画出しを行った。すなわち、トナ
ーとしてポリエステル樹脂92wt％、低分子量ポリプロピ
レン2wt％、カーボン4wt％、含有染料2wt％および外添
剤0.5wt％からなる11μｍのトナーを用い、潜像保持体
（感光体はOPC）の回転を表面速度で50mm/secと設定
し、コロナ放電で一様に表面電位−500Vに帯電し、レー
ザーで画像情報を書込んだ後、表面速度100mm/secで回
転させかつ、−200Vを印加した現像ローラを感光体に押
し当て、所要の現像を行なった。この現像された粉体像
を6kVの直流コロナ放電で記録紙へ転写した後、熱定着
した。

上記転写・定着により、ライン画像の鮮明な、ベタ画
像も均一な高濃度の状態を呈していた。また、５万枚の
ライフ試験後の画像は、劣化のない初期と同等の画質を
保持しており、さらに高温、高湿（30℃、80％）におい
ても、極めて良好な画像が得られた。

比較例１ γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメ
トキシシランの代りにメチルトリメトキシシランを用い
た他は、前記実施例の場合と同様に、インテグラルブレ
ンド法で導電性塗料を調製し、ウレタンローラ外周面に
ディッピングで塗布し、乾燥し、導電性層を形成して現
像ローラとした。この現像ローラを用い実施例１の場合
と同様現像装置を組立、また同条件で現像・画出しを行
ったところ、細線の再現は良好ではあったが、ベタ画像
の均一性が著しく悪かった。

比較例２導電性フィラーのみを含有する（カップリング剤など
含まない）導電性塗料を用い、実施例の場合と同様にし
て現像ローラを作製し、この現像ローラを用い画出しを
行ったが、細線の再現は良好であったものの、ベタ画像
の均一性が著しく悪かった。

なお、上記ではトナーとして、ポリエステル樹脂、低
分子量ポリプロピレン、カーボン、含金染料および外添
剤からなるものを用いたが、他のトナーであってもよ
い。つまり、本発明に係る現像装置では、結着樹脂と、
着色剤、帯電制御剤、ワックス、ケーキング防止剤など
からなる公知のトナーを使用できる。

たとえば、結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−
Ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン
およびその置換体の単重合体、たとえばスチレン−Ｐ−
クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合
体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビ
ニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル
共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル
酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共
重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチ
レン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−ク
ロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロ
ニトリル共五合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共
重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、ス
チレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタ
ジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチ
レン−アクリロニトリルインジン共重合体、スチレン−
マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エスチル共
重合体等または、ポリメチルメタクリレート、ポリプチ
ルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウ
レタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラ
ール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テル
ペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水
素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフ
ィンワックスなどが単独あるいは混合して使用できる。

また、着色材、荷電制御剤としては、カーボンブラッ
ク、各種染顔料などがあり、ワックスとしては、ポリエ
チレンやポリプロピレンなどが用いられる。ケーキング
防止剤としては、疎水性シリカ、酸化アルミニウム、酸
化チタンなどの金属酸化物、マイカ、マイラなどの鉱
物、PMMA、テフロン、スチレンなどの球状樹脂粒子があ
る。

［発明の効果］以上のように、アミノ基または置換アミノ基を含有す
るカップリング剤および導電性フィラーを含有した導電
性層を少なくとも外周面に形設したことにより現像ロー
ラの現像特性は著しく向上される。しかして、上記現像
ローラを具備した本発明に現像装置によれば、ライン画
像が鮮明な、また、ベタ画像が均一な高濃度の画像を常
に得ることができる。しかも上記現像ローラの製造は、
比較的低コストでなし得るので、前記良好な画質の画像
を得られること、長期間にわたり所要の機能を保持する
ことなどの点と相挨って実用上多くの利点をもたらすも
のといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の要部構成を示す断面図、第２図は現
像ローラの構成を示す一部切欠斜視図、第３図は静電式
塗膜表面解析装置の原理図である。１………トナー容器、２………トナー、３………撹拌
器、４………トナー供給ローら、５………現像ローラ、
5a………導電性層、5b………弾性体層、６………トナー
層厚規制部材、７………潜像保持体（感光体ドラム）、
８………露光器、９………帯電器、10………クリーニン
グユニット、11………転写装置、12………リカバリプレ
ート、13………保護抵抗、14………直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者細矢雅弘神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者佐藤周逸神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者遠藤光治東京都目黒区中目黒２丁目６番13号東京電気株式会社内 (72)発明者大高善光東京都目黒区中目黒２丁目６番13号東京電気株式会社内 (56)参考文献特開平１−284862（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−260257（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−260255（ＪＰ，Ａ) 特開平１−147478（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−203177（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性を有する現像ローラに現像剤を供給
し、規制部材により前記現像ローラ外周面上に現像剤の
薄層を形成するとともに電荷を与え、この現像剤層を静
電潜像保持体に近接または接触させ、前記静電潜像保持
体に保持された静電潜像上に現像剤を付着せしめて可視
像に現像する現像装置において、前記現像ローラの少なくとも外周面が、アミノ基もしく
はアミノ置換基を有するカップリング剤および導電性フ
ィラーを含有し、かつ現像ローラ中に存在するカップリ
ング剤がインテグラルブレンド法で添加配合されたポリ
ウレタンで構成されていることを特徴とする現像装置。