(57)【要約】【課題】  下流スリーブのトナーコート規制を上流スリーブで行うツイン現像スリーブ現像装置において、１．下流スリーブのコート不良防止２．上下スリーブの現像特性を合わせ階調性、階調安定性を良化３．スリーブ寿命共通化【解決手段】  ツイン現像において、スリーブ表面にフェノール樹脂によるコートを行い、下流スリーブ側のみに４級アンモニム塩を入れる。また、耐久寿命共通化を球状炭素粒子により行う。【選択図】  図１
2005099394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を負極性現像剤によって可視像化する現像装置において該現像装置は複数の現像剤担持体を有し、静電潜像担持体の回転方向に対して下流現像剤担持体の現像剤層厚規制を上流の現像剤担持体により行う現像装置において、該複数の現像剤担持体は内部に磁性部材を有し、その表面がフェノール樹脂によるコーティング部材で被覆され、現像剤を静電潜像担持体に現像を行うことを特徴とし、かつ該現像剤担持体のコーティング部材表面が、下流現像剤担持体のみに４級アンモニウム塩を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１において、該現像剤担持体のコーティング部材表面が、下流現像剤担持体に炭素化または黒鉛化した球状の粒子を有することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１ないし２において、該下流現像剤担持体表面に形成された樹脂被膜中に存在する球状の炭素化または黒鉛化された球状粒子の平均粒径が１ないし１０μｍであることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３において、該現像剤の粒径が重量平均粒径で７μｍ以下であることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式を用いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、印刷装置などに用いられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電潜像担持体上に一様帯電を行った後、アナログ露光または半導体レーザーないしはＬＥＤにより画像露光を行い、静電潜像担持体上に静電潜像を形成した後、これを現像装置により現像剤像として可視像化し、転写材にこの可視像を転写した後、転写材を静電潜像担持体より分離し定着装置により定着された画像として出力する画像形成装置が知られている。図１５を用いてその工程について説明する。画像形成装置は静電潜像担持体として例えば感光ドラム１を有し、感光度ドラム１は表面にＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え、矢印Ａ方向に回転される。この感光ドラム１の表面を、一次帯電器３により例えば−７００Ｖに一様帯電する。ついで、画像信号情報による画像露光１２を行って、感光ドラム１上の露光部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰し、感光ドラム１上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。画像露光１２には、たとえば半導体レーザーあるいはＬＥＤアレーが用いられる。次に、潜像を１成分現像器である現像器２により現像して、トナー像として可視化する。乾式一成分現像剤を用いた現像装置は簡易でキャリア等の交換が要らないため高耐久高寿命であり、例えば磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像等がある。現像器２は負に帯電した黒トナーを用いる。現像時、現像剤担持体には現像バイアスとして、−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して、潜像を反転現像する。この後、必要に応じてチャージャー１０を用いて転写前処理を施し、（通常はＤＣもしくはＡＣによるコロナの付与、または光除電などを組み合わせたりする）感光ドラム１に供給された転写材上に転写帯電器４により転写する。その後、定着器７に送ってトナー像を定着し画像が得られる。一方、感光ドラム１上に転写残りのトナーをクリーニング装置１１により除去し、次の画像形成に備える。画像形成装置の高速化に対しては現像装置においては特開平０３−２０４０８４に記載されているように２成分磁気ブラシを用いた現像装置の現像ロールを複数にして対応していたり、また、特開平０２−１８８７７８に記載されているようにスリーブと感光体の距離を下流のスリーブほど近づけてスリーブからのトナーの補給量の均一化を図っている。また、小型化した複数現像スリーブを有する現像装置としては特公平３−５５７９に示されるような現像装置も提案されている。
【０００３】
一方、特開平１−１１２２５３号公報や特開平２−２８４１５８号公報等には、高画質化、高精細化のために、粒径の小さいトナーを用いることが提案されている。ネガ帯電性でこのような粒径の小さいトナーでは、単位重量当りの表面積が大きくなるために、表面電荷が大きくなり易く、所謂チャージアップ現象によりトナーが現像剤担持体に固着し、その結果、新たに現像剤担持体上に供給されてきた現像剤が帯電されにくくなり、現像剤の帯電量が不均一となり易い。このため、画像上にスリーブゴーストが発生し易く、得られる画像が、ベタ画像やハーフトーン画像等にスジ状画像やモヤ状画像等の不均一な画像になり易い。
【０００４】
これに対し、特開平１−２７７２５６号公報、特開平３−３６５７０号公報等に、このような過剰な電荷を有する現像剤の発生や、現像剤担持体への現像剤の強固な付着を防止するため、樹脂中に、カーボン、グラファイトのごとき導電性物質や固体潤滑剤を分散させた樹脂組成物からなる被膜を現像剤担持体上に形成する方法が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数現像剤担持体（現像スリーブ）を有した現像装置は濃度維持の点で優れ、複数現像スリーブの間に別にトナー層厚規制部材を設けないものはコンパクト性に優れ省スペースであるものの、これらの現像システムでは以下のような問題点があった。
【０００６】
１．下流現像スリーブのトナー層厚規制を上流の現像スリーブにより行う現像方式では、同様に上流現像スリーブの層厚規制と下流現像スリーブの層厚規制方法が異なり、下流は回転する上流スリーブとカウンター回転して層厚規制を行うためにトナーは激しく擦られ、同じトナーでもトナーのトリボが上流と下流の現像スリーブで異なっていた。そこで下流の現像スリーブでは最近の高画質化にともない７μｍ以下のトナーを用いるとトナーコート不良が生じ均一にトナー層を形成できなかった。
【０００７】
２．また、上流に比べ下流が高く、そのため上流現像スリーブと下流現像スリーブで現像性が異なり、省スペース化やコスト低減のために共通現像バイアスを用いていると、現像性が現像スリーブごとに異なることで濃度制御を困難にしていた。これき近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求に対して相反しており、この現象はトナー帯電量が比較的大きい負極性トナーを用いた場合特にひどい。
【０００８】
３．上記の複数の現像スリーブを有する現像装置においては、上流スリーブのトナー層厚規制には磁性ブレードなどが用いられるのに対して、下流の現像スリーブは上流の現像スリーブでトナー層厚規制を行う。そこで、上流の現像スリーブは通常の層厚規制に加えもう一度下部でトナー層厚規制を行うために、下流現像スリーブに比べ、トナー層厚規制部材を通る回数が多くなるためにトナーからスリーブ表面の受ける摩擦程度が大きくなり、結果として下流スリーブ表面が削れ易く、下流と上流とで寿命が異なっていた。そのため更に、現像スリーブの交換メンテ間隔が異なり、サービスマンが度々ユーザーを訪れる必要があり、サービスコストも浪費していた。
【０００９】
以上のことを同時に満たすことは困難であった。
【００１０】
本出願に係る第一の目的は複数の現像スリーブを有する小型現像装置において、下流スリーブのトナーコート不良を防止することである。
【００１１】
本出願に係る第二の目的は現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィク化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすことである。
【００１２】
本出願に係る第三の目的は複数の現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブの寿命を共通化することであり、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことでサービスコストも低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、静電潜像担持体上に形成された静電潜像を負極性現像剤によって可視像化する現像装置において該現像装置は複数の現像剤担持体を有し、静電潜像担持体の回転方向に対して下流現像剤担持体の現像剤層厚規制を上流の現像剤担持体により行う現像装置において、該複数の現像剤担持体は内部に磁性部材を有し、その表面がフェノール樹脂によるコーティング部材で被覆され、現像剤を静電潜像担持体に現像を行うことを特徴とし、かつ該現像剤担持体のコーティング部材表面が、下流現像剤担持体のみに４級アンモニウム塩を有することを特徴とすることにより本出願に係る第一の目的である複数の現像スリーブを有する小型現像装置において、下流スリーブのトナーコート不良を防止すること。
【００１４】
本出願に係る第二の目的である現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすこと。
【００１５】
本出願に係る第三の目的である複数の現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブの寿命を共通化することであり、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことでサービスコストも低減すること。
【００１６】
以上を同時に実現することに成功したものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、本発明に係る第一の目的である複数の現像スリーブを有する小型現像装置において、下流スリーブのトナーコート不良を防止すること。
【００１８】
本出願に係る第二の目的である現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすこと。
【００１９】
本出願に係る第三の目的である複数の現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブの寿命を共通化することであり、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことでサービスコストも低減すること。
【００２０】
以上を同時に実現することに成功した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（実施例１）
図２に、本発明にかかる画像形成装置の概略を図示する。
【００２２】
画像形成装置は感光体にφ１０８のＯＰＣドラム感光体を用いた。プロセススピードは５００ｍｍ／ｓｅｃで毎分１０２枚の白黒デジタル複写機である。
【００２３】
該感光体は帯電器３により例えば−６００Ｖに一様帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光１２がなされる。画像露光１２は半導体レーザーを光源として第１の画像信号により変調されたレーザービームであり、該レーザービームはモーターにより一定の回転数で回転する多面鏡により偏光され、結像レンズを経て、折り返しミラーで反射された後、感光体１上をラスタ走査されその露光部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰させて像状の潜像を形成する。波長は７８０ｎｍである。その後、現像を行い、ポスト帯電器１０でトナーをマイナスに帯電させると共に感光体とトナー間の吸着力を弱め、転写、分離しやすようにする。その後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器４により転写し、定着器７に送ってトナー像を定着する。本実施例では簡易で現像スリーブ寿命１０００枚までメンテの要らない高耐久な現像方式である黒の磁性１成分現像剤を用いた現像を行う。そして本実施例では複数の現像剤担持体（現像スリーブ）を用いた反転現像を行う。トナー補給の動作は図１Ａの２Ｂ付近のトナーがなくなると圧電素子２２信号によりマグロール２４を回転させるような信号を出し、マグロール２４の回転によりホッパー９Ｂよりトナーが現像器内に補給される。
【００２４】
次に本実施例で用いた現像装置２について詳しく説明する。
【００２５】
現像剤は簡易でメンテの要らなく高耐久高信頼性で生産性の高い負極性の一成分磁性トナーを用いた。トナー粒径は６．８μｍで、外添剤としてＳｉＯ2が１．０％まぶされている。図１Ａに示すように現像スリーブは２本よりなり、第一の現像剤担持体（現像スリーブ）２０は非磁性部材であるφ３０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００でブラスト処理をした後、図１Ｂに示すようにコーティングをおこなったものである。第二のスリーブも同様で現像剤担持体（現像スリーブ）３０は非磁性部材であるφ３０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃３００でブラスト処理し、図１ｂに示すようにコーティングを行った。のコーティングはスリーブ表面の耐久性を高めるためである。（Ａ１表面を保護する膜である）
次に磁気シール部材について説明する。図５に示すように、第一現像スリーブは内部に６極の磁極を有する現像スリーブと第二現像スリーブは６極の極性を有する現像スリーブであり、両スリーブの外周に沿って図のような形をした２本スリーブ用の主に鉄よりなるモルダロイ（ＫＮメッキ、透磁率１０−６）で作製した磁気シール部材を図６に示すように現像スリーブ両端近傍に設けた。現像スリーブ表面と磁気シール部材とのギャップは４２０μｍ±１００μｍに周全体がなるようにした。
【００２６】
第一のマグネット長はＬ１＝３０５ｍｍ、第二のマグネット長はＬ２＝３０５ｍｍとした。磁性シールの取り付け位置についてはマグネットに対する磁性シールの適切な磁性シールの外側の端部の位置とマグネットの端部を一致させるのが一番好ましい。これは磁気シールの外側よりマグネットが外に出ると長手方向の外にも磁力が存在するために、その磁力でトナーが外に運ばれてしまい、トナー漏れを引き起こすためである。また、逆に磁性シールの外端に対してマグネットの端部が中に入り過ぎると、本来、磁性シールとマグネットの間で磁気ブラシを形成して、トナー漏れを無くす磁性シールが、磁気シールの外端部では磁力が存在しないのにもかかわらず、スリーブ上には磁気シールの幅で磁気ブラシを形成するために、外側のトナーは端部に漏れると同時に、トナー層厚も大きくなり、ボタ落ちする場合も有る。また、長手方向には、スリーブとマグネットの関係等でガタがあるために、それらを考慮して図６に示すようにマグネット端から１ｍｍ内側に入ったところに磁性シールの端部が位置するようにした。
【００２７】
第一の現像スリーブの内部には図３、表１に示すような６極の磁場パターンを有する固定マグネットを備えている。現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。トナーは磁気ブレードで層厚を規制し、Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍとした。第一現像スリーブと感光ドラムとの距離Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとし、現像スリーブには−５００ＶのＤＣバイアスと図４に示すようにＶpp１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとして印加した磁性一成分非接触現像を行う。従って、現像コントラストは飛翔方向に３００Ｖ、かぶりとりコントラストが１００Ｖとなる。
【００２８】
第二の現像スリーブ３０は現像剤担持体（現像スリーブ）は非磁性部材であるφ３０のアルミＡ２０１７に膜を形成したものを用いる。その内部には図３、表２に示す６極の磁場パターンよりなるマグネットを有する。現像スリーブには−５００ＶのＤＣバイアスと図４に示すようにＶpp１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波を印加する。第一現像スリーブと同一なので共通であり、電源は１つでよいのでコストダウンになり、かつ電源のスペースが少なくて済むメリットがある。現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。ブレードは第一の現像スリーブは厚さ１．０ｍｍの板状磁性ブレードであり、第二現像スリーブ上のトナー層厚規制は上流の現像スリーブにより行う。第一現像スリーブと第二現像スリーブ間の距離は５００μｍにした。これは第一と第二の現像スリーブのトナー供給量を等しくなるようにするための値である。このようにすることでスリーブ上のトナーコート量（Ｍ／Ｓ）を約１．０ｍｇ／ｃｍ2にした。第二現像スリーブのＳ−Ｄｇａｐは２５０μｍである。単位時間あたりのトナー供給量をそろえることは、複数現像スリーブの現像特性を一致させ、階調性を安定させる制御を可能にする上で最も重要である。
【００２９】
その上、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求の答えるためには第一と第二の現像特性を一致させることが、重要な課題である。上述のように単位時間あたりのトナー供給量は等しい。また、第一現像スリーブの現像極はＮ2、第二現像スリーブの現像極はＮ2であり、極力、半値幅も同じである。しかし、１０００枚耐久後の現像特性は図９に示すように異なる。（上が第二現像、下が第一現像）このことについて説明する。
【００３０】
これは第一現像スリーブは磁性ブレードでのトナー規制であるのに対して、第二現像スリーブは第一現像スリーブによる規制でかつ第一現像スリーブはトナー規制部でトナーの進行方向と逆方向に回転する。そのため第二現像スリーブと第一現像スリーブ間でトナーは強く擦られ、トナーの摩擦帯電能力が通常の磁性ブレード規制に比べて高くなる。つまり第一現像に比べて第二現像はトリボ（Ｑ／Ｍ）が大きくなる。一般に現像特性はトリボ（Ｑ／Ｍ）に依存するために、Ｑ／Ｍの差が現像特性の差としてＶ−Ｄカーブに現れてくるのである。この傾向はプロセススピード４００ｍｍ／ｓ以上の高速機のように現像時間の十分とれない場合でかつ、現像スリーブ回転速度が速くて、トナー層厚規制部材部でトナーへの摩擦力が大きい場合に顕著である。この差が図９の現像特性（１ｋ枚時）の違いを生じさせる。（図９は横軸がコントラスト電位で縦軸が濃度を示すＶ−Ｄ特性を呼ばれる）また、トナーの選択によっては下流スリーブのトリボが高すぎるため、トナーの帯電が極端に高いものが存在し、トナーコート不良がおき不均一なため、画像的には極端な濃度むらを生じていた。ここでは磁性粒子を樹脂中に分散した磁性トナーが使用される。トナー樹脂をポリエステルとして、磁性体９０重量部のトナーに対してＳｉＯ2量を０．５％−１．０％と変化させた通常の場合のトナーコート不良のレベルを表６に示す。レベルは主観評価である。また、表５に示すようにトナー粒径が７μｍ以下の場合、この現象は顕著である。高画質化のためには粒径を小さくすることが今後も望まれるため、これを解決することは重要なテーマとなる。本実施例は以上のことを鑑みて実施したものである。
【００３１】
膜の処方はＡｌスリーブ表面にフェノール樹脂と結晶性グラファイトおよびカーボンを混合して、膜厚１０μｍで１５０℃環境で硬化させた膜を用いた。膜の厚さは安定かつ均一な膜を形成するための厚さは２０μｍ程度である。この場合Ｐ／Ｂ比は１／２．５である。Ｂは樹脂の重量、Ｐは樹脂以外のものの重量（結晶性グラファイト＋カーボン）を表す。
【００３２】
本構成のように上流のスリーブで下流スリーブとトナーコート量を規制する場合に、負極性トナーに対しての帯電特性が高すぎるために第二スリーブのみに４級アンモニウム塩を０７０重量部有するフェノール樹脂を用いた。
【００３３】
第４級アンモニウム塩化合物は、添加されるとフェノール樹脂中に均一に分散され、更に、加熱硬化して被膜を形成する際にフェノール樹脂の構造中に取り込まれ、その結果、上記化合物を有するフェノール樹脂組成物自身が負帯電性を有する物質へと変化する。従って、このような材料を用いて形成された被覆層を有する現像剤担持体を用いれば、現像剤を好適に正極性に帯電させることが可能となる。
【００３４】
本発明において好適に使用される、上記した機能を有する第４級アンモニウム塩化合物としては、例えば、下記一般式で表わされる化合物が挙げられる。
【００３５】
【化１】
2005099394.tif 000003
【００３６】
（式中のＲ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、夫々置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアリール基、アルアルキル基を表わし、Ｒ1〜Ｒ4は夫々同一でも或いは異なっていてもよい。Ｘ−は、酸の陰イオンを表わす。）
上記の一般式において、Ｘ−の酸イオンの具体例としては、有機硫酸イオン、有機スルホン酸イオン、有機リン酸イオン、モリブデン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン原子或いはタングステン原子を含むヘテロポリ酸等が挙げられる。
【００３７】
【化２】
2005099394.tif 000004
【００３８】
（１）のようにフェノール樹脂に、本発明で用いる特定の第４級アンモニウム塩化合物を添加した樹脂組成物を使用して被覆層を形成すると、先に述べたように、結着樹脂であるフェノール樹脂を加熱硬化させて被覆層を形成した場合に、該第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれる。このため、前記したネガ性シリカ粒子或いはネガ性テフロン（登録商標）粒子等のような粒子添加系の場合と異なり、部分的にではなく、被覆層全体として正帯電性現像剤に対する正摩擦帯電付与性が向上する。更に、粒子添加系の被膜と異なり、加工性が損なわれたり、被覆層の強度低下を生じることもない。
【００３９】
本発明に好適に用いられる、第４級アンモニウム塩化合物としては、具体的には、以下のようなものが挙げられるが、勿論、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００４０】
【化３】
2005099394.tif 000005
【００４１】
【化４】
2005099394.tif 000006
【００４２】
【化５】
2005099394.tif 000007
【００４３】
【化６】
2005099394.tif 000008
【００４４】
【化７】
2005099394.tif 000009
【００４５】
【化８】
2005099394.tif 000010
【００４６】
【化９】
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【００４７】
【化１０】
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【００４８】
本発明において使用する結着樹脂を構成するフェノール樹脂として、その製造工程において、触媒として含窒素化合物を用いて製造されたものを用いると、特に、加熱硬化時に第４級アンモニウム塩化合物がフェノール樹脂の構造中に取り込まれ易く、トナーのチャージアップ防止に好ましいことがわかった。従って、本発明においては、このような作用を有する、その製造工程において触媒として含窒素化合物を用いて製造されたフェノール樹脂を現像剤担持体上の被覆層を構成する材料の１つとして用いれば、トナーのチャージアップを防止する現像装置の実現が可能となる。
【００４９】
本発明で好適に使用し得る、フェノール樹脂の製造工程において触媒として用いられる含窒素化合物としては、例えば、酸性触媒としては、硫酸アンモニウム、燐酸アンモニウム、スルファミド酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウムといったアンモニウム塩又はアミン塩類が挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア、或は、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソブチルアミン、ジアミルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリｎ−ブチルアミン、トリアミルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｎ−ブチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジアミルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジｔ−アミルアニリン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ｎ−ブチルジエタノールアミン、ジｎ−ブチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等のアミノ化合物、ピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、２，４−ルチジン、２，６−ルチジン等のピリジン及びその誘導体、キノリン化合物、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環式化合物等が挙げられる。
【００５０】
本発明において、被覆層の抵抗値を、上記の値に調整するためには、下記に挙げる導電性物質を被覆層中に含有させることが好ましい。この際に使用される導電性物質としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、銀等の金属粉体、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物、カーボンファイバー、カーボンブラック、グラファイト等の炭素物等が挙げられる。本発明においては、これらのうち、カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは、特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与したり、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるため好適に用いられる。
【００５１】
最終的な膜の処方はフェノール樹脂２５０重量部に対して平均粒径６．５μｍのグラファイト９０重量部、カーボン１０重量部、４級アンモニウム７０部である。ちなみに、グラファイトとカーボンの比は膜全体の抵抗の安定化のため、グラファイトをカーボンの３倍以上にすることが好ましい。膜は吹き付け法によりスリーブに塗布後、１５０℃で３０分間乾燥させる。
【００５２】
その結果を表６の実施例１として示す。このように常温／常湿のみでなく、トナーのチャージアップに厳しい常温／低温でもトナーコート不良を起こさないことがわかる。表３に従来系での耐久１０００枚時のトリボを示す。これに対して本実施例の場合を表４に示す。このようにトリボの値をかなり同じにでき、かつトナーコート不良のない均一で高画質な画像を得ることができた。また、結果として現像特性（Ｖ−Ｄカーブも）図１１のように上流と下流のスリーブに対してかなり近い特性にすることができた。
【００５３】
（Ｑ／Ｍ（トリボ）は現像剤担持体上の吸引法トリボ値の測定については、以下の方法で行った。即ち、現像剤担持体表面の形状に沿った金属製の吸引口を取付けた、円筒濾紙を有する測定容器を用いて、画像形成直後の現像剤担持体表面上の現像剤層を過不足なく一様に吸引できるように吸引圧を調整して、現像剤担持体表面上の現像剤を吸引する。このとき吸引された現像剤の電荷Ｑを６１６ディジタルエレクトロメーター（ＫＥＩＴＨＬＥＹ製）で測定し、又、この現像剤の質量Ｍを測定し、Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）により現像剤のトリボ値を計算した。）
以上の構成にすることで高速機対応の小型現像装置において、第一の目的である下流スリーブのトナーコート不良を防止すること、第二の目的である、現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすことができ、濃度が高濃度でかつ安定した現像装置を提供することができた。
（実施例２）
次に現像スリーブの寿命について説明する。表７より上流スリーブはＰ／Ｂ  １：２．５フェノール樹脂２５０重量部とグラファイト９０重量部、カーボン１０重量部で構成されたもの、下流はこれに４級アンモニウム塩を７０重量部いれたものである。４級アンモニウム塩を入れたコート材は若干ではあるが、なにも入れない系に対して耐久による膜削れが多いことがわかる。本発明の現像方式は現像スリーブ間に部材がないために、よりコンパクトな構成になっている。このことが、第一現像と第二現像のコート寿命（スリーブ寿命）を異なるものとしている。そこで、一方のスリーブの寿命はまだあるのに先に他方のスリーブを交換しなければならず、その後、別のスリーブを交換するとサービスマンのコストがかさむことになり、現像スリーブ寿命の共通化が望まれる。
【００５４】
本実施例はこの耐久性の共通化について鑑みたものである。そこで耐久によってスリーブの耐久性が低下するのを防ぐために炭素化または黒鉛化した球状粒子をいれたコート材を用いた。
【００５５】
炭素化または黒鉛化した球状粒子は日本カーボン社のカーボンマイクロビーズ（ＰＣ）で本実施例では粒径５μｍで抵抗が図７のような測定で１０-4−１０-2Ωｃｍのものである。粒径はコールターカウンタにより計測し、重量平均粒径（Ｄ４）で表している。
【００５６】
次に本実施例の形態について説明する。
【００５７】
本発明にかかる画像形成装置は実施例１と同様である。
【００５８】
次に本実施例で用いた現像装置２について詳しく説明する。
【００５９】
現像剤は負極性の一成分磁性トナーを用いた。
【００６０】
評価に用いた現像剤としては、下記の構成材料を溶融混練、粉砕及び分散して得られた。
【００６１】
・ポリエステル系樹脂（Ｔｇ５８℃）                    １００質量部
・マグネタイト                                          ９０質量部
・負電荷制御剤                                            ２質量部
図１Ａに示すように現像スリーブは２本よりなり、第一の現像剤担持体（現像スリーブ）２０は非磁性部材であるφ２０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃６００でプラスト処理をした後、コーティングをおこなったものである。第二のスリーブも同様で現像剤担持体（現像スリーブ）３０は非磁性部材であるφ２０のアルミＡ２０１７の上にＦＧＢ＃６００でブラスト処理し、コーティングをおこなった。このコーティングはスリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像を防止するとともにスリーブ表面の耐久性を高めるためである。
【００６２】
第一の現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。トナーは磁気ブレードで層厚を規制し、Ｓ−Ｂｇａｐは２５０μｍとした。第一現像スリーブと感光ドラムとの距離Ｓ−Ｄｇａｐは２５０μｍとし、現像スリーブには−５００ＶのＤＣバイアスと図４に示すようにＶpp１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波をＡＣバイアスとして印加した磁性一成分非接触現像を行う。従って、現像コントラストは飛翔方向に３００Ｖ、かぶりとりコントラストが１００Ｖとなる。
【００６３】
第二の現像スリーブ３０は現像剤担持体（現像スリーブ）は非磁性部材であるφ２０のアルミＡ２０１７に膜を形成したものを用いる。現像スリーブには−５００ＶのＤＣバイアスと図４に示すようにＶpp１５００Ｖ、周波数２．７ｋＨｚの矩形波を印加する。第一現像スリーブと同一なので共通であり、電源は１つでよいのでコストダウンになり、かつ電源のスペースが少なくて済むメリットがある。現像スリーブは対ドラムに対して１２０％の速度で回転する。ブレードは実施例１と同様である。
【００６４】
次に本実施例の特徴を述べる。
【００６５】
本実施例で用いた材料は、上流のコート材として樹脂（Ｂ）として（化学式５の）４級アンモニウム塩７０部を有するフェノール樹脂２５０部（全体で３２０部）、ピグメント（Ｐ）としてカーボン１０重量部と平均粒径３μｍの小径のグラファイト９０重量部、平均粒径５μｍの炭素化または黒鉛化した球状粒子７５重量部を用いた。
【００６６】
耐久性の効果の差は表７に示すとおりである。これは、この球状の粒子は膜内でミクロ的に膜内の骨格となりその間に樹脂、カーボンが分散された形となっているため、耐久性が向上していると考えられる。また、球状なのでコート内での分散性がよく、均一にこれらの耐久性にたいして骨格となる構造を作っているのである。球状粒子の粒径は１−１０μｍが好ましい。
【００６７】
このようにすることで現像特性の指標であるＱ／Ｍ（トリボ）の値をほぼ同等にすることができ、現像特性であるＶ−Ｄカーブをほぼ同一曲線にすることができた。
【００６８】
このことで、画像の階調性並びに階調性安定性の制御が可能になり、かつ耐久寿命の共通化が図れた。
【００６９】
以上の構成にすることで高速機対応の現像システムであるとともに小型現像装置において、第一の目的である下流スリーブのトナーコート不良を防止すること、第二の目的である、現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすことができ、また、第三の目的である複数の現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブの寿命を共通化することであり、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことでサービスコストも低減することができ、濃度が高濃度でかつ安定し省スペース化すると共に１００万枚の寿命の現像装置を提供できた。
（実施例３）
本実施例の特徴は実施例１に対してコートのグラファイトをＭｏＳ2にしたことである。これは図１４に示すように４級アンモニウム塩のみでなくグラファイトも若干ではあるが負極性トナーのチャージアップ防止に効果があり、よりのぞましいことを見出した。このことを図１４に示す。図１４はグラファイトとＭｏＳ2の仕事関数である。仕事関数は理研の表面分析装置（ＡＣ−１）で測定した。これは紫外線励起による光電子を計測するものである。
【００７０】
この仕事関数が大きいとその材質が負極性になりやすい、すなわち接触するトナーに対しては負帯電するのを防止することを意味する。そこでグラファイトも若干ではあるが負極性トナーのチャージアップ防止に効果があるのである。このことを利用して本実施例で用いた材料は膜の処方はＡｌスリーブ表面に４級アンモニウム塩（化学式２）を有するフェノール樹脂と結晶性のＭｏＳ2、カーボンを３２０：９０：１０の重量比割合で混合して、膜厚２０μｍで１５０℃環境で硬化させた膜を用いた。本体の構成は実施例１と同様である。その結果、トナーコート不良のない均一で高画質な画像を得ることができた。
【００７１】
また、結果として現像特性（Ｖ−Ｄカーブも）同様に上流と下流のスリーブに対してかなり近い特性にすることができた。
【００７２】
以上の構成にすることで高速機対応の小型現像装置において、第一の目的である下流スリーブのトナーコート不良を防止すること、第二の目的である、現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすことができ、濃度が高濃度でかつ安定した現像装置を提供することができた。
（実施例４）
本実施例の特徴はリュース画像形成装置に本発明の現像装置を適用したことである。リュース系トナーは基本的には転写されずに残りクリーニングで回収された廃トナーであるために、劣化でＮｅｗトナーと比較して、トリボが極端に小さいために現像性が落ち、かつ廃トナーの凝集度が高くなり、Ｓ−Ｂｇａｐでのシェアが高まり、膜の削れも多くなる。これはリュース径の現像特性である。Ｎｅｗトナーの場合と比較して全体的に濃度が低く、さらに現像スリーブ間の差が大きくなっていることがわかる。本実施例はこれらのことを鑑みて実施したものである。
【００７３】
本実施例では図１０に示す画像形成システムで感光体としてａ−Ｓｉドラムを用いたアナログ複写機について説明する。プロセススピードは６００ｍｍ／ｓの１２０枚／分である。この感光ドラム２０１の表面を、一次帯電器２０３により＋５００Ｖに一様帯電する。ついで、アナログ露光２１２を行って、感光ドラム２０１上に静電潜像を形成する。次に、現像器２０２により正規現像し、トナー像として可視化する。現像剤は磁性一成分ポジトナーを用いジャンピング現像をする。トナー粒径は６．０μｍである。これは従来の２成分現像剤ではキャリアの交換を１０万枚ごとにサービスマンが行わねばならずメンテフリーでないためリュースの利点があまり繁栄できない。それに対して耐久性が無限でノーメンテで済む乾式磁性一成分トナーを用いた。現像バイアスは第一、第二共に２４００Ｈｚ、１５００Ｖpp、Ｄｕｔｙ５０％の交流電圧に＋２００Ｖの直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。Ｓ−Ｂｇａｐは第一が２５０μｍ、でＳ−Ｄｇａｐは共に２５０μｍとした。その後、ポスト帯電器で総電流−２００μＡ流してトナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材に転写帯電器２０４により転写し、定着器７に送ってトナー像を定着する。一方、感光ドラム１上の転写残りのトナーをクリーニング装置２０６により除去、回収して搬送パイプ２０８を通して廃トナー（リューストナー）を現像ホッパー２０９Ｂに戻す。搬送パイプにはスクリュー状の搬送部材が内部にあり、回転することでリューストナーを運ぶ。更に詳細を述べると図１０に示すように運ばれたリューストナーは現像ホッパー２０９Ｂに入れられ再利用される。また別にＮｅｗトナーはホッパー２０９Ａに入れられ、マグローラ２１Ａ、２１Ｂにより磁力でそれぞれのトナーは引きつけられ、マグローラ２１Ａ、２１Ｂが回転することにより現像器内にトナーは運ばれる。本実施例ではリューストナーとＮｅｗトナーを現像器内で混ぜる方法を採用したが、ホッパー内に混合するスペースを設け混ぜても構わない。現像器内で混ぜられたトナーは再び現像スリーブに送られ、感光体上に現像される。マグローラ２１Ａの通常の回転速度は２回転／分でマグローラ２１Ｂの回転速度を変化させる。マグローラ回転の信号は現像器内のピエゾセンサー（ＴＤＫ製）にトナーの自重がかからなくなり、振動するとトナー供給信号が発せられる。通常はマグローラ２１Ｂはマグローラ２１Ａに対して１０／９０（マグローラ２１Ａ：マグローラ２１Ｂ＝９：１）にする。
【００７４】
本実施例の現像器構成は実施例２と同様で、フェノール樹脂と結晶性グラファイト、カーボン、球状炭素粒子を用いた膜で、スリーブ径は共にφ２０である。
【００７５】
本方式をリュース系に適用することによって、通常、現像性が低いために図１２のように更に現像特性に差があったものが図１３のように全体の濃度は若干低いものの、第２現像スリーブのトリボ（Ｑ／Ｍ）を第１現像と同程度にすることができ、下流スリーブの穴とコート不良を防止することができた。ちなみに第一が９．０μ  Ｃ／ｇ、第二が９．４μ  Ｃ／ｇである。このようにすることで、現像特性の指標であるＱ／Ｍ（トリボ）の値をほぼ同等にすることができ、その結果として、現像特性であるＶ−Ｄカーブをほぼ同一曲線にすることができた。リュース系ははじめはＮｅｗトナーのみで現像するため、廃トナーとＮｅｗトナーが混合した状態は帯電性が低い。このような差の大きい現像系に本方式を実施することでとあな−コート不良を防ぎ、現像特性を上下で合わせかつ上流と下流のスリーブの耐久性をほぼ同じにすることでサービスコストを低減することができた。
【００７６】
このことで、画像の階調性並びに階調性安定性の制御が可能になり、かつ耐久寿命の共通化が図れたリュース系にできた。
【００７７】
以上のような構成により、リュース対応の現像システムであるとともに小型現像装置において、第一の目的である下流スリーブのトナーコート不良を防止すること、第二の目的である、現像スリーブごとで現像性が異なるのを防ぐことにより、近年のデジタル画像やグラフック化に対応した画像の階調性並びに階調性安定性の要求を満たすことができ、また、第三の目的である複数の現像スリーブを有する現像装置において、現像スリーブの寿命を共通化することであり、サービスマンのメンテナンスの手間を省くことでサービスコストも低減することができ、濃度が高濃度でかつ安定し省スペース化すると共に、リュースで環境性に優れた現像装置を提供できた。
【００７８】
【表１】
2005099394.tif 000013
【００７９】
【表２】
2005099394.tif 000014
【００８０】
【表３】
2005099394.tif 000015
【００８１】
【表４】
2005099394.tif 000016
【００８２】
【表５】
2005099394.tif 000017
【００８３】
【表６】
2005099394.tif 000018
【００８４】
【表７】
2005099394.tif 000019
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】Ａは第１実施例の現像装置を説明するための構成図、Ｂは第１実施例の現像スリーブを説明するための構成図
【図２】第１実施例及び第２実施例で用いる画像形成装置を説明するための図
【図３】第１実施例で用いる現像スリーブの磁極配置を説明するための図
【図４】第１実施例で用いる現像バイアスを説明するための図
【図５】本実施例の複数スリーブとシールの関係を説明するための図
【図６】本実施例の複数スリーブとシールの長手方向の関係を説明するための図
【図７】粉体の抵抗を測定する方法を説明するための図
【図８】グラファイトの露出量と帯電量を説明するための図
【図９】従来の現像特性を説明するための図
【図１０】実施例３のリュース画像形成装置を説明するための図
【図１１】実施例１で改良された現像特性を説明するための図
【図１２】従来のリュース系の現像特性を説明するための図
【図１３】実施例３のリュース系の現像特性を説明するための図
【図１４】グラファイトとＭｏＳ2の仕事関数を説明するための図
【図１５】従来の画像形成装置を説明するための図
【符号の説明】
【００８６】
１  ドラム感光体
２  現像器
３  一次帯電器
４  転写帯電器
５  分離帯電器
６  クリーニング装置
７  定着装置
９  現像器ホッパー
１０  ポスト帯電器
１２  画像露光
２０  第一の現像スリーブ
３０  第二の現像スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005099394.tif 000024
【図６】
2005099394.tif 000025
【図７】
2005099394.tif 000026
【図８】
2005099394.tif 000027
【図９】
2005099394.tif 000028
【図１０】
2005099394.tif 000029
【図１１】
2005099394.tif 000030
【図１２】
2005099394.tif 000031
【図１３】
2005099394.tif 000032
【図１４】
2005099394.tif 000033
【図１５】
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