JPH0456881A - 現像装置 - 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】 ［概要］ 電子写真装置において静電潜像を一成分系現像剤を用い
て現像するための現像装置に関し、トナー担持体表面へ
のトナーの粘着や凹部へのトナーの目詰まりを防止し、
長期にわたり安定した現像特性を有し、また、トナー担
持体とトナー間の摩擦帯電特性を任意にコントロールす
ることができる現像装置を提供することを目的とし、ト
ナー担持体として弾性体ロールを用い、該弾性体ロール
上にトナーを担持し、静電潜像担持体に対して該弾性体
ロール上のトナーを接触させて現像を行う現像装置にお
いて、 前記弾性体ロールの表面を硬化型含フッ素単量体および
これと共重合可能な単量体の共重合体によりコーティン
グ処理をするように構成する。

［産業上の利用分野コ 本発明は、電子写真装置において静電潜像を一成分系現
像剤を用いて現像するための現像装置に関する。

電子写真の一例としては、帯電、露光、現像。

転写、および定着の各工程の繰り返しによって印刷物を
得る方法が一般的である。帯電プロセスは、光導電性を
有する感光体の表面に正または負の均一静電荷を施す。

続く露光プロセスでは、レーザー光などを照射して特定
部分の表面電荷を消去することによって感光体上に画像
情報に対応した静電潜像を形成する。次に、この潜像を
トナーという粉体インクによって静電的に現像すること
により、感光体上にトナーによる可視像を形成する。

最後に、このトナー像を記録紙上に静電的に転写し、熱
、光、および圧力などによって融着させることにより印
刷物を得るものである。

前記現像は、現像装置により行われ、現像装置は、例え
ば静電潜像が形成された像担持体へのトナー供給装置と
して弾性体ロールをトナー担持体として用いる。

［従来の技術］ 一成分系現像剤を用いる現像装置においては、そのトナ
ー担持体には、常に均質なトナー層を該トナー担持体上
に形成、保持、搬送し、現像部位では静電潜像担持体に
対して低い線圧で一定幅以上の現像ニップを有しながら
接触できる能力が求められている。一般にこのような特
性を満たすものとして、特開昭６２−１１８３７２号公
報、特開昭５３−２３１４６９号公報にて提案されてい
るに、シリコーン系ゴムやスポンジ材料など、弾性体を
トナー担持体に使用することが提案されている。これは
、弾性体をトナー担持体として用いるこきによりトナー
担持体に可撓性を付与できるため、現像に必要な現像ニ
ップ長を容易に得ることができるからである。また、温
度などの環境変化によりトナー担持体表面の摩擦係数が
変化してトナー担持体のトナー搬送能力が変わる問題に
対しては、スポンジ材料などの多孔買材料を用いその凹
部でトナーを搬送することにより、この問題に対処する
方法が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の現像装置にあっては、前記のよう
なトナー担持体を用いた場合、初期には比較的良好な印
字が行われる場合が多いが長期にわたり該トナー担持体
を使用すると、トナー担持体表面にトナーが粘着するこ
とによる摩擦係数の変化や、トナー担持体表面の凹部に
対しトナーが目詰まりを起こすなどの理由により、トナ
ー担持体のトナー搬送能力が変化したり、トナー担持体
の弾性が変化することにより適切な現像ニップが得られ
なくなるという問題点か生じていた。

特に、この問題点は圧力定着用やオーブン定着用トナー
など、トナーを構成するバインダ樹脂として塑性変形を
起こしやすい樹脂や軟化温度が低い樹脂が多用されるト
ナーを用いた場合より顕著となる。

このようなトナー担持体のトナー搬送能力の変化や現像
ニップに変化が、印字に悪影響を及ぼすことはいうまで
もないことである。

また、−成分現像系においてトナーは、現像器壁面、ブ
レード、トナー担持体などの現像器構成部材と摩擦帯電
することにより現像に必要な電荷を持つものであるが、
トナーとトナー担持体との摩擦帯電系列が大きく異なっ
ていると次に示すような問題点が生じる。

トナーに対してトナー担持体の帯電特性が、トナーが現
像時に所望される帯電特性に対し強く逆極性に帯電する
場合、トナー担持体との摩擦帯電によりトナーの帯電量
がさらに高くなり、その結果、 ■強く帯電したトナーの電荷が、ブレードその他の現像
器中の金属部分に放電する。このため、トナーの帯電が
不均一となる。

■トナーとトナー担持体とが強く静電吸着し、適切な現
像が行い難くなると同時に、トナー担持体表面へのトナ
ーの粘着が促進される。

また、トナーに対してトナー担持体の帯電特性が、トナ
ーが現像時に所望される帯電特性に対しより強く同極性
に帯電する場合、トナー担持体との摩擦帯電によりトナ
ーには所望と逆極性の電荷が付与され、従来トナーが所
有していた帯電を打ち消すこととなる。このためトナー
の帯電が不均一となる。特に、所望の極性と逆極性にト
ナーが帯電すると、画像背景部にトナーが付着する地か
ぶりが生じる。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、トナー担持体表面へのトナーの粘着や四部へのトナ
ーの目詰まりを防止し、長期にわたり安定した現像特性
を有し、また、トナー担持体とトナー間の摩擦帯電特性
を任意にコントロールすることかできる現像装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本研究者らは研究の結果、トナー担持体の表面特性に対
して、 ■トナーに対して非粘着性を有していること■トナーに
対して適切な帯電特性を有していること という特性を付与する手法として、含フッ素アクリレー
トおよび／または含フッ素メタクリレートを必須構成成
分とする共重合体で該トナー担持体をコートすることに
より上記目的が達成されることを見出し、本発明をなす
にいたった。

すなわち、第１の発明は、トナー担持体として弾性体ロ
ールを用い、該弾性体ロール上にトナーを担持し、静電
潜像担持体に対して該弾性体ロール上のトナーを接触さ
せて現像を行う現像装置において、 前記弾性体ロールの表面を硬化型含フッ素単量体および
これと共重合可能な単量体の共重合体によりコーティン
グ処理をするものである。

また、第２の発明は、トナー担持体として弾性体ロール
を用い、該弾性体ロール上にトナーを担持し、静電潜像
担持体に対して該弾性体ロール上のトナーを接触させて
現像を行う現像装置において、 前記弾性体ロールの表面に硬化型含フッ素単量体および
これと共重合可能な単量体の混合物をコーティングし、
その混合物を活性光線により共重合させるものである。

以下、必要に応じて第１図を参照しつつ本発明の詳細な
説明する。

第１図において、１はトナー担持体として用いられた弾
性体ロール、２は弾性体ロール１の表面に形成されたコ
ーティング層、３は弾性体ロール１内に装着された導電
体である。

本発明においては、含フッ素共重合体をコーティング層
２とすることにより弾性体ロール１の表面エネルギーは
低下し、トナーに対す良好な非粘着性を発揮する。非粘
着性を付与するためのコーティング層２のコーテイング
材としてポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエ
チレンなどが著名である。しかし、これらの含フッ素共
重合体は、化学的に安定であるが故殆どの溶媒に不溶で
あり、コーティングを施すためには表面に該含フッ素共
重合体を付着させた後、高温で、例えば３００℃程度以
上の温度環境下で該含フッ素共重合体を溶融させるなど
の方法を取る必要があった。

本発明では被コーテイング部材であるトナー担持体が、
ウレタン等に代表される高分子弾性体であり、通常、こ
のような弾性体部材の耐熱温度はポリフッ化ビニリデン
やポリテトラフルオロエチレン等の含フッ素共重合体の
溶融温度より低く、該含フッ素共重合体を熱溶融させて
コーティングする方法を取ることができない。

そこで本発明では、含フッ素共重合体として含フッ素ア
クリレートおよび／または含フッ素メタクリレートを必
須構成成分とする樹脂をトナー担持体上にコーティング
することにより、上記問題点の解決をはかった。その樹
脂のコーティング方法には次の２通りある。

■含フッ素アクリレートおよび／または含フッ素メタク
リレート単量体をあらかじめラジカル重合可能な単量体
と共重合したのち溶剤でとかし、トナー担持体にデイツ
プコート後低温で乾燥させ、コーティングする方法。

■含フッ素アクリレートおよび／または含フッ素メタク
リレート単量体および必要に応じてラジカル重合可能な
単量体、重合開始剤を混合したのち、トナー担持体デイ
ツプコートし、熱重合および／または光重合によって硬
化させる方法。

■、■共に利用可能であるが、■では溶剤へ溶解させる
ため、共重合させる単量体は架橋剤を使うことができな
いが、■の場合トナー担持体上て重合させるため架橋剤
も使用でき、硬度をコントロールすることが可能になる
。さらに光重合を行えば、低温で重合か進みさらに有利
である。

ここで含フッ素アクリレートおよび／または含フッ素メ
タクリレート単険体とは、トリフロロメチルメタクリレ
ート、２．２．３．３−テトラフロロプロピルメタクリ
レート、２．２．３．４４．４−ヘキサフロロブチルメ
タクリレート、パーフロロオクチルエチルメタクリレー
ト等である。

ラジカル共重合可能な単量体としては公知のものが利用
できる。具体例を挙げれば、スチレン、α−メチルスチ
レン、０−メチルスチレン、ｍメチルスチレン、ｐ−メ
チルスチレン、ｐ−メトキシスチレン、クロロスチレン
、ブロモスチレン、ジクロロスチレン、ジプロモスチレ
ン、ｐ−フェニルスチレン、ＩｅｒＩ−ブチルスチレン
、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、
ｎ−オクチルメタクリレート、メチルアクリレート、ジ
ビニルベンゼン、ジアリルフタレート、マレイン酸、マ
レイン酸ハーフエステル、アクリロニトリル、エチレン
グリコールジメタクリート、エチレングリコールジアク
リレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート
、１．３−ブタジェン、イタコン酸等がある。

これらの単量体は単独もしくは混合して使用することが
できる。

また重合開始剤も公知のものが利用でき、具体例を挙げ
れば水溶性光重合開始剤としては２．３−ブタンジオー
ル、３．４−ヘキサンジオール、３−ソディウムホルム
アルデビドジサルファイト、４−ピペリジツールヒドロ
クロライド等がある。

水溶性の光または熱重合開始剤としては２，２〜アゾビ
ス（２−アミジノプロパン）ジアセテート、２．２−ア
ゾビス（２−アミジノプロパン）ジヒドロクロライド等
がある。

油溶性光重合開始剤としてはベンゾイン、ベンゾインメ
チルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジル
、ベンゾフェニン、３．３’、　４．４’−テトラ−（
ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェニン等が
ある。

油溶性熱重合開始剤としてはソディウムベンゼンサルフ
ィネート、ソディウムｐ−）ルエンサルフィネート、ジ
イソプロビルバオキシジカーポネート、ベンゾイルパー
オキサイド、ラウロイルパーオキサイド、イソプロピル
パーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド等がある
。

油溶性の光または熱重合開始剤としては２，２′−アゾ
ビスイソブチロニトリル、１．１′−アゾビス（シクロ
ヘキサン−１−カルボニル）、２．２’−アゾビス（４
−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２．
２′−アゾビス（メチルイソブチレート）等がある。

さらにこれらの開始剤は１種もしくは複数種組み合わせ
て使用することができる。

ここで用いることの可能な光線とは単量体組成物を硬化
せしめることのできる光線であり、可視光線（レーザ光
等）、紫外線または放射線（γ線等）等である。またそ
の光源としては、キセノンランプ、アーク灯、低圧水銀
灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などがある。

また、■で利用可能な架橋剤としては公知のものが利用
でき、具体例を挙げればジビニルベンゼン、ジビニルナ
フタレン、ジビニルエーテル、ジエチレングリコールジ
メタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリ
レート、ペンタエリスリトールの多官能アクリＬノ、−
）またはメタクリレート等がある。

また、含フッ素アクリレートおよび／または含フッ素メ
タクリレート単量体のモル％を制御することにより、硬
化型含フッ素共重合体の摩擦帯電特性を制御できること
から、所望の帯電特性を有した硬化型含フッ素共重合体
をトナー担持体表面にコーティングすることによりトナ
ー担持体の帯電特性を任意に制御することが可能となる
。

なお、トナー担持体の構成部材としては、体積抵抗が１
０４Ω・ｃｍ〜１０１１Ω・ｃｍであり、硬度がアスカ
−Ｃ硬度計で５０°以下である多孔質状のポリウレタン
で形成されているものが最適である。また、硬化型含フ
ッ素共重合体とコーティング厚に関しては、１μｍ以下
であることが望ましい。これは、以下の理由によるもの
である。

まず、体積抵抗についてはトナー担持体に印加するバイ
アス電位が有効に作用するためには、抵抗か１０１１Ω
・Ｃｍ以下で有ることが望ましく、方、トナー担持体と
の接触により像担持体上の静電潜像がリークを起こさな
いためには、抵抗が１０４Ω・ｃｍ以上であることが望
ましい。

また、ブレードに微小な凹凸があった場合においても、
トナー担持体上に均質なトナー層を形成し、かつ、現像
の際に弱い線圧て充分な現像ニップを確保するためには
、トナー担持体の硬度はアスカ−Ｃ硬度計５０°以下で
あることが望ましい。

また、温度変動による摩擦係数の変化に基づくトナー担
持体のトナー搬送能力の変化をできうる限り抑えるため
には、トナー担持体表面は多孔質状であることが望まし
く、さらに、部材の耐摩耗性を考慮すると、スポンジ等
を用いるよりもポリウレタンを用いる方がより望ましい
。

また、トナー担持体上にコーティングされる硬化型含フ
ッ素共重合体の膜厚が厚くなると、トナー担持体の表面
抵抗が高くなり、トナー担持体に印加された現像バイア
スが有効に作用しなくなるため、その膜厚は１μｍ以下
であることが望ましい。

［実施例］ 以下に実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明す
るが、本発明はこれによって限定されるものではない。

実施例１ まず、スチレン３０重量部、ブチルアクリレート４０重
量部、トリフロロメチルメタクリレート（共栄社油脂）
３０重量部、アゾイソブチロニトリル０．　２重量部を
用いて、懸濁重合し、重合体を得た。そして、この重合
体を１−ブタノンに溶解しコーテイング液とした。次に
、このコーテイング液を多孔質ウレタン製の弾性体ロー
ルにデイツプコーティングし、３０℃で乾燥した。

コーテイング後のトナー担持体断面をＳＥＭ像により観
察し、コーティング層の膜厚を計測した結果、コーティ
ング膜厚は０．５〜０．８μｍであった。

次に、該トナー担持体を一成分用プリンタに組み混み、
アミド化合物（針入度１０．ＪＩＳ−に２５３０試験法
）をバインダとした負極性圧力定着用トナーを用いて、
連続印刷試験を行った。その結果、５０００シートの連
続印刷後も初期と変わらぬ印字特性を示した。また、ト
ナー担持体表面を目視観察したところ、トナーの粘着は
殆ど認められなかった。

実施例２ 実施例１におけるトリフロロメチルメタクリレートを２
．２．３．３−テトラフロロプロピルメタクリレートに
代えて、コーテイング液とし、弾性体ロールにコーティ
ングした。

該トナー担持体を一成分用プリンタに組み込み、スチレ
ンアクリル樹脂をバインダとした負極性トナーを用いて
、連続印刷試験を行った。その結果、７０００シートの
連続印刷後も初期と変わらぬ印字特性を示した。

実施例３ 実施例１と同様の単量体およびベンゾインを用いて、こ
れらを混合し、コーテイング液とした。

このコーテイング液を多孔質ウレタン製の弾性体ロール
にデイツプコーティングし、２００Ｗ／インチの高圧水
銀灯を用いて、５ｃｍの距離で１５分間紫外線を照射し
、コーテイング液を硬化した。

コーテイング後のトナー担持体断面をＳＥＭ像により観
察し、コーティング層の膜厚を計測した結果、コーティ
ング膜厚は０．５〜０．８μｍであった。

次に、該トナー担持体を一成分用プリンタに組み込み、
アミド化合物（針入度１０；ＪＩＳ−に２５３０試験法
）をバインダとした負極性圧力定着用トナーを用いて、
連続印刷試験を行った。その結果、６０００シートの連
続印刷後も初期と変わらぬ印字特性を示した。また、ト
ナー担持体表面を目視観察したところ、トナーの粘着は
殆ど認められなかった。

比較例 未コーティングのトナー担持体を用いることを除いては
実施例と同様にして、連続印刷試験を行った。その結果
、約１００シート印刷後から、トナー担持体体表面にト
ナーの粘着が目視観察により認められた。また、約５０
０シート印刷後から、トナー担持体体表面のトナーの粘
着が激しい部位と対応する部分の印字に黒筋が見られる
ようになったため、この時点で連続印刷試験を中止した
。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、トナー担持体表面に非粘着性
を有する薄層を形成するようにしたため、トナー担持体
表面へのトナーの粘着や凹部へのトナーの目詰まりを防
止することができ、長期にわたり安定した現像特性を有
する現像装置を実現することができる。

また、トナー担持体とトナー間の摩擦帯電特性を任意に
コントロールすることができ、適切な帯電特性をトナー
に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の構成図である。 図中 に弾性体ローラ、 ２：コーティング層、 ３・導電体。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー担持体として弾性体ロールを用い、該弾性
   体ロール上にトナーを担持し、静電潜像担持体に対して
   該弾性体ロール上のトナーを接触させて現像を行う現像
   装置において、 前記弾性体ロールの表面を硬化型含フッ素単量体および
   これと共重合可能な単量体の共重合体によりコーティン
   グ処理をすることを特徴とする現像装置。
2. （２）トナー担持体として弾性体ロールを用い、該弾性
   体ロール上にトナーを担持し、静電潜像担持体に対して
   該弾性体ロール上のトナーを接触させて現像を行う現像
   装置において、 前記弾性体ロールの表面に硬化型含フッ素単量体および
   これと共重合可能な単量体の混合物をコーティングし、
   その混合物を活性光線により共重合させることを特徴と
   する現像装置。
3. （３）前記弾性体ロールを多孔質ウレタンで形成するこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
4. （４）前記共重合体が含フッ素アクレリートおよび／ま
   たは含フッ素メタクリレートを含有するものであること
   を特徴とする請求項１または２記載の現像装置。