JP3352412B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP3352412B2 JP35303698A JP35303698A JP3352412B2 JP 3352412 B2 JP3352412 B2 JP 3352412B2 JP 35303698 A JP35303698 A JP 35303698A JP 35303698 A JP35303698 A JP 35303698A JP 3352412 B2 JP3352412 B2 JP 3352412B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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、
印刷装置等に用いられる現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、静電潜像担持体上に一様帯電を行
った後、アナログ露光又は半導体レーザー或はLEDに
より画像露光を行って静電潜像担持体上に静電潜像を形
成した後、この静電潜像を現像装置により現像剤像とし
て可視像化し、この現像剤像を転写材に転写した後、転
写材を静電潜像担持体より分離して定着装置に送り、定
着装置において現像剤像を転写材に定着して画像として
出力する画像形成装置が知られている。
【0003】ここで、図32を用いて画像形成工程を説
明する。
【0004】図32は画像形成装置要部の断面図であ
り、該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を有しており、該感光ドラム1は表面にOP
C、a−Si等の光導電層を備え、矢印A方向に回転駆
動される。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。次いで、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に減衰させ、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。尚、
画像露光12には例えば半導体レーザー或はLEDアレ
ーが用いられる。
【0005】次に、潜像を1成分現像器である現像装置
2により現像してトナー像として可視化する。尚、乾式
1成分現像剤を用いた現像装置は簡易でキャリア等の交
換が不要であるために高耐久・高寿命であり、現像方式
として例えば磁性1成分トナーを用いたジャンピング現
像等が採用される。
【0006】而して、現像装置2は負に帯電した黒トナ
ーを用いており、現像時に現像剤担持体である現像スリ
ーブ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してこれをトナー像とし
て可視化する。その後、必要に応じてポスト帯電器(チ
ャージャー)10を用いて転写前処理(通常はDC若し
くはACによるコロナの付与又は光除電等を組み合わせ
たりする)を施し、感光ドラム1に供給された転写材上
にトナー像を転写帯電器4によって転写する。そして、
トナー像が転写された転写材を定着装置7に送ってトナ
ー像を転写材に定着することによって所望の画像を得
る。尚、感光ドラム1上の転写残トナーはクリーニング
装置6によって除去され、次の画像形成に備えられる。
【0007】ところで、画像形成装置の高速化に対して
は、現像装置においては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たり(特開平3−
204084公報参照)、現像スリーブと感光体の距離
を下流の現像スリーブ程近づけて現像スリーブからのト
ナーの補給量の均一化を図っている(特開平2−188
778号公報参照)。
【0008】又、小型化した複数現像スリーブを有する
現像装置も提案されている(特公平3−5579号公報
参照)。
【0009】一方、特に正極帯電を行う磁性トナーと粗
面化した現像スリーブを用いる現像装置では、長期の耐
久により現像剤又は現像剤中の成分が粗面化された現像
スリーブ表面の凹凸部分に融着し易いために現像スリー
ブ表面が汚染されていた。このような現象が生じると現
像剤担持体上の現像剤は本来現像剤担持体の表面物質と
摩擦帯電することによって電荷を得ており、現像スリー
ブの汚染された表面に付着した現像剤自身と摩擦するこ
とになるために帯電しにくくなる。すると、現像剤のト
リボ値が上がらなくなるために画像濃度が低下するとい
う現象が生じていた。これをスリーブ汚染と言う。
【0010】又、使用量や耐久量の増加に伴って現像ス
リーブ表面の汚染が進行すると画像濃度低下が発生して
いた。
【0011】これらの問題を解決する方法としては、現
像スリーブ表面に定形粒子によるブラスト処理によって
複数の球形痕跡窪みによる凹凸を形成する方法が知られ
ている(特開平2−64561号公報、特開平2−28
4163号公報参照)。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像装置には以下のような問題があった。
【0013】即ち、複数現像剤担持体(現像スリーブ)
を有する現像装置は単数現像スリーブに比べて濃度維持
の点で優れるものの、通常の複数現像装置は現像スリー
ブ速度の異なる現像スリーブを用いたものが多く、以下
のような問題があった。
【0014】1.上流の現像スリーブと下流の現像スリ
ーブの速度が異なるとトナー層厚規制部においてトナー
が受けるダメージが異なり、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ると現像スリーブ毎に
現像性が異なってしまい、このように現像性が現像スリ
ーブ毎に異なるために濃度制御に困難を伴っていた。こ
れは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する
ことであった。この現像性の違いはトナー層厚規制部材
のギャップでトナーコート量を同じにしてもトナーの機
械的な劣化による帯電劣化でトリボが低下することによ
って起こる。この現象はトナー帯電量が小さくて現像性
の低い磁性1成分トナーを用いた場合に特に顕著に現れ
る。
【0015】2.又、複数の現像スリーブを有する現像
装置においては、現像スリーブの外径が異なると各々の
現像スリーブでトナー層厚規制部材を通る回数が異なる
ためにスリーブ表面の受ける摩擦程度が異なり、結果と
して現像スリーブ表面のトナー汚染の程度が耐久におい
て異なるために現像スリーブ寿命が異なっていた(径が
小さい方がブレード通過回数が多いためにトナー規制部
でよりシェアを受けてスリーブ汚染の程度が大きくて寿
命も短いため)。そのため、現像スリーブの交換メンテ
ナンス間隔が異なり、サービスマンが度々ユーザーを訪
れる必要があるためにサービスコストも高騰していた。
【0016】3.高速機はそのスピードが速いために現
像時間が短くなり、現像時間が十分に取れないために結
果として現像性が不安定で濃度の変動が大きくなってお
り、又、スリーブピッチで生じるスリーブゴースト画像
等が生じていた。
【0017】而して、以上の問題を同時に解決すること
は困難であった。
【0018】従って、本発明の第1の目的賭する処は、
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
ーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことによって、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
と階調性安定性の要求を満たすことができる現像装置を
提供することにある。
【0019】又、本発明の第2の目的とする処は、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によって、サービスマンのメン
テナンスの手間を省いてサービスコストを低減すること
ができる現像装置を提供することにある。
【0020】更に、本発明の第3の目的とする処は、ス
リーブゴースト画像の発生を防ぐとともに、高速化に対
して現像性及び濃度の安定化を図ることができる現像装
置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、静電潜像担持体の回転方向
に対して上流と下流に配置される複数の現像剤担持体を
有し、各現像剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性
部材とこれを覆うNi−Pメッキ部材、Ni−Bメッキ
部材又はCrメッキ部材を形成して構成し、上流の現像
剤担持体と下流の現像剤担持体の回転速度を異ならせた
現像装置において、現像剤担持体表面の表面形状因子で
あるΔa(平均傾斜)を回転速度が大きい方の現像剤担
持体側を回転速度が小さい方の現像剤担持体側よりも小
さくしたことを特徴とする。
【0022】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、回転速度が速い方の現像剤担持体の前記メ
ッキ部材の膜厚を速度の遅い方の現像剤担持体の前記メ
ッキ部材の膜厚よりも厚くすることを特徴とする。
【0023】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記メッキ部材を形成する前の現像
剤担持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴とす
る。
【0024】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は
3記載の発明において、現像剤担持体表面の表面形状因
子であるΔa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦0.1に
設定することを特徴とする。
【0025】請求項5記載の発明は、請求項1〜3又は
4記載の発明において、正極性の磁性1成分現像剤を用
いた現像方法を採用することを特徴とする。
【0026】請求項6記載の発明は、静電潜像担持体の
回転方向に対して上流と下流に配置される複数の現像剤
担持体を有し、各現像剤担持体を内部の磁性部材の周り
に非磁性部材とこれを覆うNi−Pメッキ部材、Ni−
Bメッキ部材又はCrメッキ部材を形成して構成し、上
流の現像剤担持体と下流の現像剤担持体の外径を異なら
せた現像装置において、現像剤担持体表面の表面形状因
子であるΔa(平均傾斜)を外径が小さい方の現像剤担
持体側を外径が大きい方の現像剤担持体側よりも小さく
したことを特徴とする。
【0027】請求項7記載の発明は、請求項6記載の発
明において、外径が小さい方の現像剤担持体の前記メッ
キ部材の膜厚を外径が大きい方の現像剤担持体の前記メ
ッキ部材の膜厚よりも厚くすることを特徴とする。
【0028】請求項8記載の発明は、請求項6又は7記
載の発明において、前記メッキ部材を形成する前の現像
剤担持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴とす
る。
【0029】請求項9記載の発明は、請求項6,7又は
8記載の発明において、現像剤担持体表面の表面形状因
子であるΔa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦0.1に
設定することを特徴とする。
【0030】請求項10記載の発明は、請求項6〜8又
は9記載の発明において、正極性の磁性1成分現像剤を
用いた現像方法を採用することを特徴とする。
【0031】請求項11記載の発明は、静電潜像担持体
の回転方向に対して上流と下流に配置される複数の現像
剤担持体を有し、各現像剤担持体を内部の磁性部材の周
りに非磁性部材とこれを覆うNi−Pメッキ部材、Ni
−Bメッキ部材又はCrメッキ部材を形成して構成し、
下流の現像剤担持体の現像剤の層厚規制を上流の現像剤
担持体で行う現像装置において、現像剤担持体表面の表
面形状因子であるΔa(平均傾斜)を下流の現像剤担持
体側を上流の現像剤担持体側よりも小さくしたことを特
徴とする。
【0032】請求項12記載の発明は、請求項11記載
の発明において、上流の現像剤担持体の前記メッキ部材
の膜厚を下流の現像剤担持体の前記メッキ部材の膜厚よ
りも厚くすることを特徴とする。
【0033】請求項13記載の発明は、請求項11又は
12記載の発明において、前記メッキ部材を形成する前
の現像剤担持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴
とする。
【0034】請求項14記載の発明は、請求項11,1
2又は13記載の発明において、現像剤担持体表面の表
面形状因子であるΔa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦
0.1に設定することを特徴とする。
【0035】請求項15記載の発明は、請求項11〜1
3又は14記載の発明において、正極性の磁性1成分現
像剤を用いた現像方法を採用することを特徴とする。
【0036】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0037】<実施の形態1>図3は本発明に係る現像
装置を備える画像形成装置要部の断面図であり、図示の
画像形成装置はプロセススピード480mm/secで
毎分90枚の出力が可能な白黒デジタル複写機であっ
て、感光体として直径φ108mmのa−Si感光ドラ
ム1を用いている。a−Siは有機感光体に比べて比誘
電率が10程度と大きく、帯電電位が比較的低くてOP
Cに比べ潜像電位が十分に取れないが、高耐久で寿命が
300万枚以上あるために高速機に向いているという特
徴を有している。
【0038】感光ドラム1は一次帯電器3によって例え
ば+500V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第1のレー
ザービームであり、該第1のレーザービームはモータに
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に感光ド
ラム1上をラスタ走査され、その露光部の表面電位を例
えば+100Vに減衰して感光ドラム1上に像状の潜像
を形成する。尚、レーザービームの波長は680nmで
ある。
【0039】その後、感光ドラム1上に形成された潜像
を現像装置2によって現像してトナー像として顕像化
し、ポスト帯電器10によってトナーをプラスに帯電さ
せるとともに感光ドラム1とトナー間の吸着力を弱めて
転写材が転写及び分離し易いようにする。
【0040】尚、本実施の形態では、簡易で現像スリー
ブ寿命までメンテナンスが不要な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。トナーは
ポジトナーで粒径は8.0μmであり、外添剤としてS
iO2 が1.0%添加されている。そして、本実施の形
態では、複数の現像剤担持体(現像スリーブ)20,3
0を用いた反転現像を行う。トナー補給の動作は図1の
2B付近のトナーが無くなると、圧電素子22からの信
号によってマグネットロール24が回転駆動され、この
マグネットロール24の回転によってホッパー9Bから
トナーが現像装置2内に補給される。
【0041】而して、現像装置2で静電潜像を現像して
トナー像として顕像化した後、ポスト帯電器10で総電
流+200μA(AC+DC)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4によって
トナー像を転写し、トナー像が転写された転写材を定着
装置7に送ってトナー像を転写材上に定着する。
【0042】次に、本発明に係る現像装置2の詳細を図
1及び図2に基づいて説明する。尚、図1は本発明に係
る現像装置の断面図、図2は同現像装置の現像スリーブ
の斜視図である。
【0043】本実施の形態に係る現像装置2では、現像
剤として簡易でメンテナンスが不要な高耐久・高信頼性
である正極性の1成分磁性トナーを用いた。本実施の形
態のような高速機の静電潜像担持体としてa−Si感光
ドラム1を用いた場合には、朝一の画像がボケる画像流
れやa−Siが温度特性を持つため、これを防止して安
定に保つ目的でa−Si感光ドラム1にドラムヒータが
内蔵されている。このとき、現像スリーブの材質として
SUSを用いると、熱伝導率が小さいためにドラムヒー
タの熱によるスリーブ変形が生じる。そのため現像スリ
ーブ材質としては熱伝導率が大きくてドラムヒータによ
る熱変形の小さいアルミニウムを使用すると良いが、ア
ルミニウムはSUSに比べて耐摩耗性が非常に劣る。
【0044】そこで、耐摩耗性を向上させるためにアル
ミニウムの表面をNi−Pメッキ、Ni−Bメッキ又は
Crメッキによるコーティングによって硬質化すること
が考えられる。そして、正極の磁性トナーに対してフェ
ノール等の樹脂系のコートを行うと帯電極性が本来トナ
ーをネガ帯電させるものであるために殆ど正規に帯電せ
ず、濃度が初期より出ない。それに対して、多種多様な
メッキの材質の中でNi−Pメッキ、Ni−Bメッキ及
びCrメッキは正極トナーも十分帯電させることができ
る大きな特徴を有していることを見出した。これらのメ
ッキによるコーティングを施すもう1つの目的はゴース
ト画像の発生を抑制するためである。このゴースト画像
の発生は現像スリーブ表面での現像剤のチャージアップ
に起因しており、現像スリーブ表面にNi−Pメッキ
層、N−Bメッキ層又はCrメッキ層をコーティングす
ることによってこのゴーストの発生を抑制することがで
きる。
【0045】而して、現像装置2には図1に示すように
現像剤担持体として2本の現像スリーブ20,30が設
けられており、第1の現像スリーブ20は非磁性部材で
ある直径φ30mmのアルミニウムA2017の上にF
GB#600でブラスト処理(Rz3.0μm)した
後、図2に示すように本実施の形態ではNi−Pメッキ
処理を行って構成されている。又、第2の現像スリーブ
30も同様に非磁性部材である直径φ30mmのアルミ
ニウムA2017の上にFGB#600でブラスト処理
(Rz3.0μm)し、Ni−Pメッキ処理を行うこと
によって構成されている。尚、Ni−Pメッキ処理は、
スリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像の発生を
防ぐとともにスリーブ表面の耐久性を高めるためのもの
である(A1表面を保護する膜である)。Ni−Pメッ
キはNiに8%のPを入れた非磁性の無電解メッキであ
る。
【0046】第1の現像スリーブ20の内部には図4及
び表1に示すような6極(N1〜N3、S1〜S3)の
磁場パターンを有する固定マグネットを備えている。
【0047】 現像スリーブ20は感光ドラム1に対して120%の速
度で回転し、該現像スリーブ20上に担持されたトナー
は磁気ブレード20Aで層厚を規制され、現像スリーブ
20と磁気ブレード20Aとの距離S−Bgap は250
μmに設定されている。そして、第1現像スリーブ20
と感光ドラム1との距離S−Dgap は250μmに設定
され、現像スリーブ20には+400VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1500V、周波数2.5kH
zの矩形波がACバイアスとして印加されて磁性1成分
非接触現像が行われる。従って、現像コントラストは飛
翔方向に300V、かぶり取り(トナー引き戻し)コン
トラストが100Vとなる。
【0048】第2の現像スリーブ30としては非磁性部
材である直径φ30mmのアルミニウムA2017に膜
を形成したものが用いられ、その内部には図4及び表2
に示す6極(N1〜N3、S1〜S3)の磁場パターン
より成るマグネットが設けられている。
【0049】 第2の現像スリーブ30には+400VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1500V、周波数2.5kH
zの矩形波が印加されるが、この第2の現像スリーブ3
0は第1の現像スリーブ20と同一で共通であり、電源
は1つで良いためにコストダウンが図られ、電源のスペ
ースが少なくて済むメリットがある。
【0050】第2の現像スリーブ30は感光ドラム1に
対して170%の速度で回転する。このように現像スリ
ーブ30の周速は現像装置2の配置やギヤ比によって異
なる構成になることが一般的に多い。現像スリーブ30
上に担持されたトナーの層厚規制は磁気ブレード30A
によって行われ、現像スリーブ30と感光ドラム1との
距離S−Dgap は250μm、現像スリーブ30と磁気
ブレード30Aとの距離S−Bgap は250μmに設定
される。
【0051】ところで、磁気ブレード20A,30Aは
共に厚さ1.0mmの板状磁性ブレードであって磁気ブ
レード30Aは図6に示すように先端部が厚さ0.5m
mのテーパ状を成す磁性ブレードである。これは第1の
現像スリーブ20と第2の現像スリーブ30で周速が異
なり、単位時間当たりの感光ドラム1へのトナー供給量
が異なるのを補正するためであり、このようにすること
によって現像スリーブ20,30上のトナーコート量
(M/S)を変え、表3に示すようにトナーコート量
(M/S)を約1.0mg/cm2 、0.7mg/cm
2 に設定し、周速×M/Sが等しくなるようにした。単
位時間当たりのトナー供給量を揃えることは、複数現像
スリーブの現像条件を一致させ、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。
【0052】 而して、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応し
た画像の諧調性と階調性安定性の要求に応えるために
は、現像スリーブ20,30による現像特性(第1と第
2の現像特性)を一致させることが重要な課題である。
前述のように単位時間当たりのトナー供給量(M/S)
は等しい。又、第1の現像スリーブ20の現像極はN
2、第2の現像スリーブ30の現像極はS1であり、両
者の磁力と半値幅も同じである。
【0053】ところが、30k枚耐久後の現像特性は図
7に示すように異なる(上が第1現像、下が第2現
像)。このことについて以下に説明する。
【0054】これは特にプロセススピード400mm/
s以上の機械では現像スリーブ複数化が行われるが、高
速化に伴い現像スリーブの回転速度が速いためにトナー
層厚規制部材部でトナーに掛る機械的シェアは速度が速
い程大きい。この現象を示したのが図8である。図8は
現像スリーブの感光ドラムに対する周速比を120%、
170%、220%とした際の30k枚耐久後の現像ス
リーブ上のトナーのSEM写真である。新トナーと比較
して現像スリーブ速度を上げるとトナー表面にまぶされ
ている外添剤SiO2 (粒径7nm程度)がトナー中に
埋め込まれて表面がつるつるしてきていることが分か
る。これは高速化に伴ってトナーが受けるシェアが増大
して劣化するためである。この結果として、トナーの機
械的な劣化により帯電性(トリボ)が低下する。図9は
現像スリーブ周速比を120%、170%、220%と
し、トナー供給量を一定にするためにブレード厚を1.
0mm、0.5mm、0.3mmとしてスリーブ上トナ
ーコート量M/Sを調整して周速×M/Sが1.2程度
と同じになるようにした際の耐久濃度推移を示す。これ
は図10に示すようにM/Sとブレード厚にはブレード
厚を小さくするとM/Sを減らすことができる特性を利
用したのものである。このように約20k枚を過ぎると
濃度に差が出てくる。これはスリーブ速度に対するトナ
ー劣化の程度が異なること及びスリーブ表面のトナー汚
染が進んでいることを意味し、それによる帯電性の低下
が主な理由である。この差が図7の現像特性(30k枚
時)の違いを生じさせる。尚、図7は横軸がコントラス
ト電位Vcont(V)で縦軸が濃度であるV−D特性を示
すものである。
【0055】現像スリーブ径が同じでトナー供給量が同
じ場合、現像性は基本的にトナーのトリボ(Q/M)に
比例する。
【0056】次に、第2の問題点である現像スリーブの
寿命について説明する。
【0057】正極帯電を行う磁性トナーについては、負
極帯電トナーと比較するとその凝集度が負極性トナーが
20%程度に対して正極性トナーは60〜70%と高
い。スリーブ汚染はトナー層厚規制部材部で現像スリー
ブがトナーより受けるシェアに依存する。速度が速い程
汚染し易い。長期の耐久により現像剤又は現像剤中の成
分が粗面化された表面の凹凸部分に融着し易く表面が汚
染される。このような現象が生じると汚染した表面に付
着したトナーによりその上のトナーは現像スリーブ表面
と接触することができなくなるために帯電しにくくな
る。このため、画像濃度が低下するという現象が生じて
いた。これをスリーブ汚染という。この現象を表したの
が図11である。図11は横軸が現像スリーブ上に付着
した汚染トナーの濃度、縦軸が実際の画像濃度である。
図9より現像スリーブ表面にトナーが付着する程画像濃
度が低下するのが分かる。このスリーブ汚染による濃度
低下及びトナーの機械的な劣化が現像スリーブの寿命を
決める。ここでは、濃度1.2以下になった現像スリー
ブを耐久寿命とする。
【0058】速度の異なる現像スリーブにおいては、速
度が大きい方が単位コピー(単位時間)にブレード部を
通過する回数が小さい方に比べて増え、且つ、速度が速
いために機械的に受けるシェアも大きい。現像スリーブ
表面は基本的にはトナー規制部で最もシェアを受ける。
従って、現像スリーブ周速が本実施の形態の場合のよう
に異なる場合は、第1と第2現像ではスリーブ汚染によ
り第1の現像スリーブ20の寿命は未だあるのに先に第
2の現像スリーブ30を交換しなければならず、その
後、第2の現像スリーブ30を交換するとサービスマン
のコストが嵩むことになり、現像スリーブ寿命の共通化
が望まれる。
【0059】本実施の形態は以上のことに鑑みて実施し
たものである。
【0060】スリーブ汚染を防止するためには、現像剤
が付着しにくい表面形状をもった現像スリーブを使用し
なければならない。表面形状を一般的に表す表面形状パ
ラメータとしてはRa(中心線平均粗さ)、Rz(十点
平均粗さ)がある。これらのパラメータを用いて検討し
たが、従来のパラメータではトナー付着(汚染)との相
関が取れなかった。又、この汚染を防止又は低減させる
方法として現像スリーブの表面をより平滑にすることが
望まれるが、ただ単に表面を平滑にするとトナー搬送性
が落ち、感光体上の潜像を現像するに十分なトナーを供
給することが難しくなる。
【0061】そこで、これらを解決するためにΔa(平
均傾斜)というパラメータを発見した。Δaは図12に
示す式で与えられる。Δaは基本的にtanθを意味す
る。図13は3種類のスリーブ表面形状を模式的に描い
たものであり、図13の下から上へ向かってなだらかで
傾斜の小さい表面形状になっている。ここで、θは図示
するように傾斜を意味し、実際には測定した粗さを持つ
凹凸の平均値を取ることになる。従って、Δa=tan
θは凹凸の平均傾斜を表す。ここで注意すべきことは、
通常粗さと称しているRa,Rzとは無関係にΔaが決
められることである。Δaの値は大きく変化してもR
a,Rzの値は同じである。このことは、通常トナーコ
ート量(トナー供給量)を大きく左右するRa,Rzの
値を変えないでΔaを変えることができることを意味す
る。
【0062】Δa及びRa,Rzの測定には接触式表面
粗さ計(サーフコーダSE−3300:(株)小坂研究
所製)を用いた。この測定器は1回の測定でΔa、R
a,Rzを同時に計算することができる。測定条件はカ
ットオフ値が0.8mm、測定長さが2.5mm、送り
スピードが0.1mm/sec、倍率が5000倍であ
る。
【0063】Ni−Pメッキによってコーティングした
現像スリーブにおいては、スリーブ汚染は良くなるが、
それでも未だ現像剤又は現像剤中の成分が粗面化された
表面の凹凸部分に融着して表面が汚染されるという問題
がある。
【0064】図14にΔaとスリーブ表面に付着したト
ナー濃度との関係を示す。このように、スリーブ汚染の
レベルは表面形状因子であるΔa(平均傾斜)との間に
相関があり、Δaの値が小さい程汚染レベルは良く、Δ
aの値が0.1以下であればスリーブ汚染のレベルは可
成り良好なものとなる。実際の画像濃度とΔaとの関係
は図15に示すようにΔaを小さくすると汚染しずらく
なり、その結果、画像濃度も維持できる。これは図13
より想像できるようにΔaを小さくすることでトナーを
凹凸に引っ掛からないようにするのである。但し、通常
のブラスト処理ではトナー搬送力に効くRzを保った状
態でΔaを小さくすることは困難であった。
【0065】そこで、本実施の形態では、Ni−Pメッ
キの膜厚を変えることでRzの値を保ちつつΔaを小さ
くでき、スリーブ汚染のレベルを良くすることができ
た。
【0066】表4に比較例でのΔa、Ni膜厚、Q/
M、現像ニップ、Q/M(トリボ)×(M/S)×現像
周速比の値を示す。
【0067】 表4に示すように30k枚耐久でトナー劣化とスリーブ
汚染による現像性の差があり、現像特性の指標であるQ
/M(トリボ)×(M/S)×現像周速比は9.79と
7.61であり、第1現像と第2現像で大きな差が出て
しまっていた。
【0068】それに対して、本実施の形態では表3の構
成にすることで以上の問題を解決した。これは、表面形
状因子であるΔa(平均傾斜)を回転速度が大きい方の
現像スリーブ側を回転速度が小さい方より小さくした。
その方法として、現像スリーブ表面各々のNi−Pメッ
キの膜厚を現像スリーブの外径の小さい方を外径の大き
い方よりも厚くすることにより行った。このことで現像
性と汚染によるスリーブ寿命の共通化を同時に達成し
た。
【0069】ここで、Ni−Pメッキ膜厚とΔaとの関
係を図16に示す。このように膜厚を大きくするとΔa
が小さくなることが分かる。Ni−Pメッキをすること
によって先ず汚染に効果が得られる0.1以下にΔaを
設定することができる。そして、膜厚を大きくするとΔ
aは徐々に小さくなり、50μm以上にして約0.01
に集束する。これはそれ以下のΔaにすることは製造上
困難であることを意味する。従って、効果がある製造実
現可能な範囲は0.01〜0.1となる。
【0070】ここで、本実施の形態の効果を表3に示
す。
【0071】先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるス
リーブ寿命については、第1現像スリーブ20が980
k枚に対して第2現像スリーブ30が従来650k枚で
あったのが900k枚とほぼ同等にできた。これは前述
のように図15に示すような性質を持つためである。Δ
aが大きくなるとスリーブ表面は汚染し易くなり、逆に
小さくすると汚染しずらくなる特性を応用した。
【0072】次に、トリボ(Q/M)は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化し、耐久におい
てはスリーブ汚染により更に低下するのに対し、劣化し
た方のトナーの帯電性を上げると共に汚染しないために
そのトリボを維持することができた。即ち、速度の速い
方の現像スリーブのトリボ(Q/M)を遅い方よりも常
に上げることができた。これは図17に示すΔaとQ/
Mとの関係を見て分かるように、Δaを大きくするとQ
/Mが小さくなり、逆にΔaを小さくするとQ/Mが大
きくなる特性を利用したものである。このようにするこ
とによって現像特性の指標であるQ/M(トリボ)×M
/S×現像周速比の値を9.79、9.48とほぼ同等
にすることができ、その結果として、従来図7に示すよ
うに現像特性であるV−Dカーブに差があったものが、
図18に示すようにほぼ同一曲線にすることができた
(因に、初期は劣化が少ないために現像性が非常に高
く、Q/Mの違いは濃度差として出てこない)。このこ
とによって画像の階調性と階調性安定性の制御が可能に
なるとともに、耐久寿命の共通化を図ることができた。
【0073】尚、本実施の形態ではNi−Pメッキの事
例を示したが、Ni−Bメッキ及びCrメッキでも同様
の効果が得られた。特に、Crメッキは正極トナーの帯
電能が高く、耐摩耗性に優れている点で超高速機向きで
ある。
【0074】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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
性と階調性安定性の要求を満たすことができ、又、第2
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ができ、サ
ービスマンのメンテナンスの手間を省くことによってサ
ービスコストも低減することができ、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0075】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形
態2について説明する。
【0076】本発明に係る画像形成装置は実施の形態1
と同様である。
【0077】本実施の形態の特徴は、更に現像スリーブ
の小径化を図って省スペース化した点にある。本実施の
形態ではNi−Pメッキ膜厚に加え、メッキ処理前の下
地の加工方法に特徴がある。これは外径の大きい方の現
像スリーブの帯電性と汚染性を良くすると径の小さい方
を更に良くしなければならないのに対して、Δaを小さ
くするのに膜厚のみでは十分ではなく、これにダイヤモ
ンド研磨加工を先に施すことに特徴がある。ダイヤモン
ド研磨加工した後に通常のFGBによるブラスト処理を
行った。
【0078】次に、本実施の形態で用いた現像装置2に
ついて詳しく説明する。
【0079】現像剤は正極性の1成分磁性トナーを用い
た。図1に示すように2本の現像スリーブ20,30を
用い、第1の現像スリーブ20は非磁性部材である直径
φ20mmのアルミニウムA2017の上にFGB#6
00でブラスト処理した後、Ni−Pメッキ処理を施し
て構成される。第2の現像スリーブ30も同様に非磁性
部材である直径φ20mmのアルミニウムA2017の
上にFGB#600でブラスト処理し、ダイヤモンドに
よって研磨して鏡面状に仕上げた後、Ni−Pメッキ処
理を施して構成される。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、現像スリーブ表面の耐久性を高めるためのものであ
る。
【0080】第1の現像スリーブ20は感光ドラム1に
対して120%の速度で回転する。トナーは磁気ブレー
ド20Aで層厚が規制され、該磁気ブレード20Aと第
1現像スリーブ20との距離S−Bgap は250μmに
設定されている。第1現像スリーブ20と感光ドラム1
との距離S−Dgap は200μmとし、現像スリーブ2
0には+400VのDCバイアスと図5に示すようにV
pp1200V、周波数2.5kHzの矩形波をACバイ
アスとして印加した磁性1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、かぶり取
り(トナー引き戻し)コントラストが100Vとなる。
【0081】第2の現像スリーブ30としては、非磁性
部材である直径φ20mmのアルミニウムA2017に
ダイヤモンド研磨処理した後FGB#600のブラスト
処理を行い、更にNi−Pメッキ処理を施したものを用
いる。この現像スリーブ30には+400VのDCバイ
アスと図5に示すようにVpp1200V、周波数2.5
kHzの矩形波を印加する。第2現像スリーブ30は第
1現像スリーブ20と同一で共通であり、電源は1つで
済むためにコストダウンが図られるとともに、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3
0は感光ドラム1に対して170%の速度で回転する。
トナーの層厚規制には磁気ブレード30Aを用い、磁気
ブレード30Aの第2現像スリーブ30との距離S−B
gap は250μm、現像スリーブ30と感光ドラム1と
の距離S−Dgap は200μmに設定される。磁気ブレ
ード20A,30Aは実施の形態1と同様である。
【0082】次に、本実施の形態の特徴について述べ
る。
【0083】本実施の形態ではNi−Pメッキの膜厚を
変え、小径スリーブを下地の時点でダイヤモンド研磨処
理した後、ブラスト処理することでRzの値を保ちつつ
Δaを小さくでき、スリーブ汚染のレベルを良くするこ
とができた。
【0084】表7に比較例でのΔa,Ni−P膜厚、Q
/M、現像ニップ、Q/M(トリボ)×(M/S)×現
像周速比の値を示す。
【0085】 表5では30k枚耐久でトナー劣化とスリーブ汚染によ
る現像性の差があり、現像特性の指標であるQ/M(ト
リボ)×(M/S)×現像周速比は9.79と9.48
であり、第1現像と第2現像で大きな差が出てしまって
いた。
【0086】それに対して、本実施の形態では表6の構
成にすることによって以上の問題を解決した。これは、
表面形状因子Δa(平均傾斜)を回転速度が大きい方の
現像スリーブ側を回転速度が小さい方より小さくしたも
のである。その方法として、現像スリーブ表面を形成す
る際にNi−Pメッキ前の現像スリーブ表面にダイヤモ
ンドによる研磨を行う工程を経ることにより行った。こ
のことで現像性と汚染によるスリーブ寿命の共通化を同
時に達成した。
【0087】このような構成にした際の効果を表6に示
す。
【0088】 先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるスリーブ寿命
は、第1現像スリーブ20が820k枚に対して第2現
像スリーブ30が従来500k枚であったのが800k
枚とほぼ同等にできた。これは前述のように図15に示
すような性質を持つためである。Δaが大きくなるとス
リーブ表面は汚染し易くなり、逆に小さくすると汚染し
ずらくなる特性を応用した。
【0089】次に、トリボ(Q/M)は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化し、耐久におい
てはスリーブ汚染により更に低下するのに対し、劣化し
た方のトナーの帯電性を上げると共に汚染しないために
そのトリボを維持することができた。即ち、速度の速い
方の現像スリーブのトリボ(Q/M)を遅い方のそれよ
りも常に上げることができた。これは図17に示すΔa
とQ/Mとの関係を見て分かるように、Δaを大きくす
るとQ/Mが小さくなり、逆にΔaを小さくするとQ/
Mが大きくなる特性を利用したものである。このように
することによって現像特性の指標であるQ/M(トリ
ボ)×M/S×現像周速比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カーブに
差があったものが、ほぼ同一曲線にすることができた。
このような表面形状を形成することで、画像の階調性と
階調性安定性の制御が可能になり、且つ、耐久寿命の共
通化が図れ、更なる省スペース化ができた。
【0090】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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を満たすことができ、又、
第2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がで
き、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、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0091】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化を図ることができ、8
0万枚の寿命の現像装置を提供することができた。
【0092】<実施の形態3>次に、本発明の実施の形
態3について説明する。
【0093】本実施の形態の特徴はリユース画像形成装
置に本発明に係る現像装置を適用したことにある。
【0094】リユース系は基本的には転写されないで残
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、且つ、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。
これを示したのが図19のリユース系の現像特性であ
る。Newトナーの場合と比較して濃度が低く、更に現
像スリーブ差が大きくなっていることが分かる。本実施
の形態はこれらのことに鑑みて実施したものである。
【0095】本実施の形態では、図20に示す画像形成
システムで感光ドラム201としてa−Siドラムを用
いたデジタル複写機について説明する。
【0096】デジタル複写機のプロセススピードは63
0mm/sの120枚/分であり、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。次いで、波長680μmの半導体レーザーで600
dpiでPWMによる露光212を行って感光ドラム2
01上に静電潜像を形成する。
【0097】次に、現像装置202により正規現像して
静電潜像をトナー像として可視化する。現像剤として磁
性1成分ポジトナーを用て、ジャンピング現像する。ト
ナー粒径は6.0μmである。従来の2成分現像剤では
キャリアの交換を10万枚毎ににサービスマンが行わね
ばならず、メンテナンスフリーでないためにリユースの
利点が余り反映できない。それに対して、耐久性が無限
でノーメンテナンスで済む乾式磁性1成分トナーを用い
た。現像バイアスは第1、第2現像共に2000Hz,
1500Vpp,Duty50%の交流電圧に+400Vの直
流電圧を重畳したバイアス電圧を印加する。S−Bgap
は共に250μm、S−Dgap は250μmとした。そ
の後、ポスト帯電器210で総電流+200μAを流し
てトナー像を帯電させた後、矢印方向に進む転写材にト
ナー像を転写帯電器204によって転写し、トナー像が
転写された転写材を定着装置207に送ってトナー像を
定着する。
【0098】一方、感光ドラム201上の転写残トナー
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を経て廃トナー(リユーストナー)を現像ホ
ッパー209Bに戻す。搬送パイプ208内にはスクリ
ュー状の搬送部材が設けられており、この搬送部材が回
転することによってリユーストナーが搬送される。そし
て、リユーストナーは現像ホッパー209Bに回収され
て再利用される。
【0099】又、Newトナーはホッパー209Aに収
容されており、マグネットローラ21A,21Bの磁力
でそれぞれ引き付けられ、マグネットローラ24A,2
4Bが回転することによって現像装置202に搬送され
る。本実施の形態では、リユーストナーとNewトナー
を現像装置202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て混ぜても構わない。
【0100】而して、現像装置202内で混ぜられたト
ナーは再び現像スリーブに送られ、感光ドラム201上
に形成された静電潜像の現像に供される。マグネットロ
ーラ21Aの通常の回転速度は2回転/分であり、マグ
ネットローラ21Bの回転速度を変化させる。現像装置
202内のピエゾセンサー(TDK製)にトナーの自重
が掛らなくなり、ピエゾセンサーが振動するとトナー供
給信号が発せられる。通常は、マグネットローラ21B
はマグネットローラ21Aに対して10/90(マグネ
ットローラ21A:マグネットローラ21B=9:1)
にする。
【0101】本実施の形態の現像装置202は前記実施
の形態2と同様にNi−Pメッキ処理した現像スリーブ
を備え、スリーブ径は共にφ20mmである。
【0102】表7に本実施の形態の効果を示す。
【0103】 このようにすることによって更に凝集度の大きいリユー
ストナーでも耐久によって汚染しずらく、且つ、トリボ
を維持することができるのが分かる。
【0104】第1現像スリーブのNi−Pメッキの膜厚
は15μm、第2現像スリーブのそれは20μmとし、
第2現像スリーブに対してはブラスト処理前にダイヤモ
ンド研磨を行った。そして、結果として寿命を同程度に
することができた。これはリユースで廃トナーの凝集に
も拘らず、寿命が従来400kであったものが700k
程度まで増大することを意味する。
【0105】次に、トリボ(Q/M)は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化するのに対し、
劣化した方のトナーの帯電性を更に上げることができ
た。即ち、速度の速い方の現像スリーブのトリボ(Q/
M)を遅い方よりも上げることができた。このようにす
ることで全体的に帯電性の低いリユース系において、現
像特性の指標であるQ/M(トリボ)×M/S×周速比
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。このことで、画像の階調性と階調性安定性の制
御が可能になり、且つ、耐久寿命の共通化が図れたリユ
ース系にできた。
【0106】以上のような構成により、リユース対応の
現像システムであるとともに、第1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毎
に現像性が異なるのを防ぐことができ、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と階調性
安定性の要求を満たすことができ、又、第2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ができ、サービスマンの
メンテナンスの手間を省くことによってサービスコスト
も低減することができ、濃度が高濃度で安定した現像装
置を提供することができた。
【0107】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化が図れるとともにリユ
ースで環境性に優れた現像装置を提供することができ
た。
【0108】<実施の形態4>次に、本発明の実施の形
態4について説明する。
【0109】本実施の形態に係る現像装置2には、図2
1に示すように、現像剤担持体として2本の現像スリー
ブ20,30が設けられており、第1の現像スリーブ2
0は非磁性部材である直径φ30mmのアルミニウムA
2017の上にFGB#600でブラスト処理(Rz
3.0μm)した後、図22に示すようにNi−Pメッ
キ処理を行って構成されている。又、第2の現像スリー
ブ30も同様に非磁性部材である直径φ20mmのアル
ミニウムA2017の上にFGB#600でブラスト処
理(Rz3.0μm)し、Ni−Pメッキ処理を行うこ
とによって構成されている。尚、Ni−Pメッキ処理
は、スリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像の発
生を防ぐとともにスリーブ表面の耐久性を高めるための
ものである(A1表面を保護する膜である)。Ni−P
メッキはNiに8%のPを入れた非磁性無電解メッキで
ある。
【0110】第1の現像スリーブ20の内部には図23
及び表8に示すような6極(N1〜N3、S1〜S3)
の磁場パターンを有する固定マグネットを備えている。
【0111】 現像スリーブ20は感光ドラム1に対して150%の速
度で回転し、該現像スリーブ20上に担持されたトナー
は磁気ブレード20Aで層厚を規制され、現像スリーブ
20と磁気ブレード20Aとの距離S−Bgap は250
μmに設定されている。そして、第1現像スリーブ20
と感光ドラム1との距離S−Dgap は200μmに設定
され、現像スリーブ20には+400VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1200V、周波数2.5kH
zの矩形波がACバイアスとして印加されて磁性1成分
非接触現像が行われる。従って、現像コントラストは飛
翔方向に300V、かぶり取り(トナー引き戻し)コン
トラストが100Vとなる。
【0112】第2の現像スリーブ30としては非磁性部
材である直径φ20mmのアルミニウムA2017にN
i−Pメッキを施してたものが用いられ、その内部には
図23及び表9に示す4極(N1,N2,S1,S2)
の磁場パターンより成るマグネットが設けられている。
【0113】 第2の現像スリーブ30には+400VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1200V、周波数2.5kH
zの矩形波が印加されるが、この第2の現像スリーブ3
0は第1の現像スリーブ20と同一で共通であり、電源
は1つで良いためにコストダウンが図られ、電源のスペ
ースが少なくて済むメリットがある。
【0114】第2の現像スリーブ30は感光ドラム1に
対して150%の速度で回転する。現像スリーブ30上
に担持されたトナーの層厚規制は磁気ブレード30Aに
よって行われ、現像スリーブ30と感光ドラム1との距
離S−Dgap は250μm、現像スリーブ30と磁気ブ
レード30Aとの距離S−Bgap は200μmに設定さ
れる。
【0115】ところで、磁気ブレード20A,30Aは
共に厚さ1.0mmの板状磁性ブレードである。これは
第1と第2の現像条件を出来るだけ同じにすることによ
って環境や耐久によって濃度変動が生じた場合に補正を
可能にするためである。
【0116】近年のデジタル画像やグラフィック化に対
応した画像の諧調性と階調性安定性の要求に応えるため
には、現像スリーブ20,30による現像特性(第1と
第2の現像特性)を一致させることが重要な課題であ
る。S−Bgap は同じであるため、トナー供給量(M/
S)は約1.0mg/cm2 と同じになる。そして、第
1の現像スリーブ20の現像極はN2、第2の現像スリ
ーブ30の現像極はS1であり、両者の磁力と半値幅も
同じである。又、現像スリーブ20,30の周速も同じ
であるが、実際の現像特性は図7に示すように異なる
(上が第1現像、下が第2現像)。このことについて以
下に説明する。
【0117】これは図24に示すように複数の現像スリ
ーブを用いた場合に外径が異なると現像領域(現像ニッ
プ)の大きさがスリーブ径によって異なるためである。
スリーブ径が大きくなると現像ニップも大きくなる。現
像性は基本的にトナーの供給量(M/S)とトリボ(Q
/M)と現像ニップに比例する。即ち、現像スリーブの
周速比が等しい場合、トナーの供給量(M/S)×トリ
ボ(Q/M)×現像ニップに比例する。従って、前記現
像条件の場合の現像ニップは第1現像で5.7mm、第
2現像で5.0mmであり、この差が図7に示す現像特
性の違い(100k枚時)を生じさせる。この現像特性
の違いは初期からあり、耐久においてはこれにスリーブ
汚染による影響が更に加わる。
【0118】次に、第2の問題点である現像スリーブの
寿命について説明する。
【0119】外径の異なる現像スリーブにおいては、外
径が大きい方が単位コピー(単位時間)にブレード部を
通過する回数が小径の方に比べて減るために現像スリー
ブがトナーから受けるシェアは小さい。現像スリーブ表
面は基本的にはトナー規制部で最もシェアを受ける。従
って、現像スリーブ径が本実施の形態の場合のようにφ
20mmとφ30mmと異なる場合は、φ20mmの現
像スリーブはφ30mmの現像スリーブに比べて約1.
6倍トナー規制部を通過するため、スリーブ汚染により
φ30mmの現像スリーブ20の寿命は未だあるのに先
にφ20mmの現像スリーブ30を交換しなければなら
ず、その後、φ30mmの現像スリーブ20を交換する
とサービスマンのコストが嵩むことになり、現像スリー
ブ寿命の共通化が望まれる。
【0120】本実施の形態は以上のことに鑑みて実施し
たものである。
【0121】表10に比較例でのΔa、Ni膜厚、Q/
M、現像ニップ、トナー供給量(M/S)及び(M/
S)×(Q/M)×現像ニップの値をそれぞれ示す。
【0122】 表10に示すように初期から現像ニップによる現像性に
差があり、1k枚で現像特性の指標である(M/S)×
Q/M(トリボ)×現像ニップは45.1と39.7で
あり、更に100k枚ではこれにスリーブ汚染の差が出
て44.0と33.8と第1現像と第2現像で大きな差
が出てしまっていた。
【0123】それに対して、本実施の形態では表11の
構成にすることで以上の問題を解決した。これは、表面
形状因子Δa(平均傾斜)を外径が小さい方の現像スリ
ーブ側を外径が大きい方より小さくした。その方法とし
て、現像スリーブ表面各々のNi−Pメッキの膜厚を現
像スリーブの外径の小さい方を外径の大きい方よりも厚
くすることにより行った。このことで現像性と汚染によ
るスリーブ寿命の共通化を同時に達成した。
【0124】Ni−Pメッキをすることによって先ず汚
染に効果が得られる0.1以下にΔaを設定することが
できる。そして、膜厚を大きくするとΔaは徐々に小さ
くなり、50μm以上にして約0.01に集束する。こ
れはそれ以下のΔaにすることは製造上困難であること
を意味する。従って、効果がある製造実現可能な範囲は
0.01〜0.1となる。
【0125】ここで、本実施の形態の効果を表11に示
す。
【0126】 先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるスリーブ寿命に
ついては、φ30mmの現像スリーブ20が980k枚
に対してφ20mmの現像スリーブ30が900k枚と
ほぼ同等にできた。これは前述のように図15に示すよ
うな性質を持つためである。Δaが大きくなるとスリー
ブ表面は汚染し易くなり、逆に小さくすると汚染しずら
くなる特性を応用した。
【0127】次に、トリボ(Q/M)は現像ニップが小
さく現像性が初期から劣るとともに耐久による汚染によ
っても更に差が出るφ20mmの第2現像を初期より耐
久においても大きくすることができた。これは図17に
示すΔaとQ/Mとの関係を見て分かるように、Δaを
大きくするとQ/Mが小さくなり、逆にΔaを小さくす
るとQ/Mが大きくなる特性を利用したものである。こ
のようにすることによって現像特性の指標であるQ/M
(トリボ)×M/S×現像ニップの値を初期より45.
1と44.1、耐久で44.0と41.7とほぼ同等に
することができ、その結果として、従来図7のように現
像特性であるV−Dカーブに差があったものが、図18
に示すようにほぼ同一曲線にすることができた。このこ
とによって画像の階調性と階調性安定性の制御が可能に
なるとともに、耐久寿命の共通化を図ることができた。
【0128】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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
性と階調性安定性の要求を満たすことができ、又、第2
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ができ、サ
ービスマンのメンテナンスの手間を省くことによってサ
ービスコストも低減することができ、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0129】<実施の形態5>次に、本発明の実施の形
態5について説明する。
【0130】本発明に係る画像形成装置は実施の形態4
と同様である。
【0131】本実施の形態の特徴は、更に現像スリーブ
の小径化を図って省スペース化した点にある。本実施の
形態ではNi−Pメッキ膜厚に加え、メッキ処理前の下
地の加工方法に特徴がある。これは外径の大きい方の現
像スリーブの帯電性と汚染性を良くすると径の小さい方
を更に良くしなければならないのに対して、Δaを小さ
くするのに膜厚のみでは十分ではなく、これにダイヤモ
ンド研磨加工を先に施すことに特徴がある。ダイヤモン
ド研磨加工した後に通常のFGBによるブラスト処理を
行った。
【0132】次に、本実施の形態で用いた現像装置2に
ついて詳しく説明する。
【0133】現像剤は正極性の1成分磁性トナーを用い
た。図21に示すように2本の現像スリーブ20,30
を用い、第1の現像スリーブ20は非磁性部材である直
径φ20mmのアルミニウムA2017の上にFGB#
600でブラスト処理した後、Ni−Pメッキ処理を施
して構成される。第2の現像スリーブ30も同様に非磁
性部材である直径φ15mmのアルミニウムA2017
の上にFGB#600でブラスト処理し、ダイヤモンド
によって研磨して鏡面状に仕上げた後、Ni−Pメッキ
処理を施して構成される。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、現像スリーブ表面の耐久性を高めるためのもので
ある。
【0134】第1の現像スリーブ20は感光ドラム1に
対して150%の速度で回転する。トナーは磁気ブレー
ド20Aで層厚が規制され、該磁気ブレード20Aと第
1現像スリーブ20との距離S−Bgap は250μmに
設定されている。第1現像スリーブ20と感光ドラム1
との距離S−Dgap は200μmとし、現像スリーブ2
0には+400VのDCバイアスと図5に示すようにV
pp1200V、周波数2.5kHzの矩形波をACバイ
アスとして印加した磁性1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、かぶり取
り(トナー引き戻し)コントラストが100Vとなる。
【0135】第2の現像スリーブ30としては、非磁性
部材である直径φ15mmのアルミニウムA2017に
ダイヤモンド研磨処理した後FGB#600のブラスト
処理を行い、更にNi−Pメッキ処理を施したものを用
いる。この現像スリーブ30には+400VのDCバイ
アスと図5に示すようにVpp1200V、周波数2.5
kHzの矩形波を印加する。第2現像スリーブ30は第
1現像スリーブ20と同一で共通であり、電源は1つで
済むためにコストダウンが図られるとともに、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3
0は感光ドラム1に対して150%の速度で回転する。
トナーの層厚規制には磁気ブレード30Aを用い、磁気
ブレード30Aの第2現像スリーブ30との距離S−B
gap は250μm、現像スリーブ30と感光ドラム1と
の距離S−Dgap は200μmに設定される。磁気ブレ
ード20A,30Aは実施の形態1と同様である。
【0136】次に、本実施の形態の特徴について述べ
る。
【0137】本実施の形態ではNi−Pメッキの膜厚を
変え、小径スリーブを下地の時点でダイヤモンド研磨処
理した後、ブラスト処理することでRzの値を保ちつつ
Δaを小さくでき、スリーブ汚染のレベルを良くするこ
とができた。
【0138】表12に比較例でのΔa,Ni膜厚、Q/
M、現像ニップ、スリーブ寿命及び(M/S)×Q/M
(トリボ)×(M/S)×現像周速比の値を示す。
【0139】 表12では初期より現像ニップによる現像性の差があ
り、1k枚で現像特性の指標であるM/S×Q/M(ト
リボ)×現像ニップは39.6と34.8であり、更に
100k枚ではこれにスリーブ汚染の差が出て38.6
と28.2と第1現像と第2現像で大きな差が出てしま
っていた。
【0140】それに対して、本実施の形態では表13の
構成にすることによって以上の問題を解決した。これ
は、表面形状因子Δa(平均傾斜)を外径の小さい方の
現像スリーブが外径の大きい方の現像スリーブよりも小
さくなるようにしたものである。その方法として、現像
スリーブ表面を形成する際にNi−Pメッキ前の現像ス
リーブ表面にダイヤモンドによる研磨を行う工程を経る
ことにより行った。このことで現像性と汚染によるスリ
ーブ寿命の共通化を同時に達成した。
【0141】このような構成にした際の効果を表13に
示す。
【0142】 先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるスリーブ寿命は
φ20mmの現像スリーブ20が820k枚に対してφ
15mmの現像スリーブ30が850k枚とほぼ同等に
できた。これは前述のように図15に示すような性質を
持つためである。Δaが大きくなるとスリーブ表面は汚
染し易くなり、逆に小さくすると汚染しずらくなる特性
を応用した。
【0143】次に、トリボ(Q/M)は現像ニップが小
さく現像性が初期から劣るとともに耐久による汚染によ
っても更に差が出るφ15mmの第2現像を初期より耐
久においても大きくできた。これは図17に示すΔaと
Q/Mとの関係を見て分かるように、Δaを大きくする
とQ/Mが小さくなり、逆にΔaを小さくするとQ/M
が大きくなる特性を利用したものである。このようにす
ることによって現像特性の指標である(M/S)×Q/
M(トリボ)×現像ニップの値を初期より39.6と4
1.0、耐久で38.6と39.2とほぼ同等にするこ
とができ、その結果として、現像特性であるV−Dカー
ブに差があったものが、ほぼ同一曲線にすることができ
た。このような表面形状を形成することで、画像の階調
性と階調性安定性の制御が可能になり、且つ、耐久寿命
の共通化が図れ、更なる省スペース化ができた。
【0144】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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を満たすことができ、又、
第2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がで
き、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、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0145】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化を図ることができ、8
0万枚の寿命の現像装置を提供することができた。
【0146】<実施の形態6>次に、本発明の実施の形
態6について説明する。
【0147】本実施の形態の特徴はリユース画像形成装
置に本発明に係る現像装置を適用したことにある。
【0148】本実施の形態の現像装置前記実施の形態5
と同様にNi−Pメッキ処理した直径φ20mmとφ1
5mmの現像スリーブを備えている。
【0149】表14に本実施の形態の効果を示す。
【0150】 このようにすることによって更に凝集度の大きいリユー
ストナーでも耐久によって汚染しずらく、且つ、トリボ
を維持することができるのが分かる。そして、寿命を同
程度にすることができた。これはリユースで廃トナーの
凝集にも拘らず、寿命が700k程度まで増大すること
を意味する。
【0151】次に、トリボ(Q/M)は現像ニップが小
さくて現像性が劣るφ15mmの方を大きくでき、廃ト
ナーとして劣化したトナーにも拘らず7.6、8.5と
できた。このようにすることで現像特性の指標である
(M/S)×Q/M(トリボ)×現像ニップの値も3
6.1、36.3と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。このことで、画像の階調性と階調
性安定性の制御が可能になり、且つ、耐久寿命の共通化
が図れたユリース系にできた。
【0152】以上のような構成により、リユース対応の
現像システムであるとともに、第1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毎
に現像性が異なるのを防ぐことができ、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と階調性
安定性の要求を満たすことができ、又、第2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ができ、サービスマンの
メンテナンスの手間を省くことによってサービスコスト
も低減することができ、濃度が高濃度で安定した現像装
置を提供することができた。
【0153】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化が図れるとともにリユ
ースで環境性に優れた現像装置を提供することができ
た。
【0154】<実施の形態7>次に、本発明の実施の形
態7について説明する。
【0155】本実施の形態に係る現像装置2には、図2
5に示すように、現像剤担持体として2本の現像スリー
ブ20,30が設けられており、第1の現像スリーブ2
0は非磁性部材である直径φ30mmのアルミニウムA
2017の上にFGB#600でブラスト処理(Rz
3.0μm)した後、図26に示すようにNi−Pメッ
キ処理を行って構成されている。又、第2の現像スリー
ブ30も同様に非磁性部材である直径φ30mmのアル
ミニウムA2017の上にFGB#600でブラスト処
理(Rz3.0μm)し、Ni−Pメッキ処理を行うこ
とによって構成されている。尚、Ni−Pメッキ処理
は、スリーブ周期で発生するスリーブゴースト画像の発
生を防ぐとともにスリーブ表面の耐久性を高めるための
ものである(A1表面を保護する膜である)。Ni−P
メッキはNiに7%のPを入れた非磁性無電解メッキで
ある。
【0156】次に、磁気シール部材について説明する。
【0157】図27及び図28に示すように、第1現像
スリーブ20と第2現像スリーブ30は共に内部に6極
(N1〜N3、S1〜S3)の磁極を有し、良現像スリ
ーブ20,30の外周に沿って図示のような形状を有す
る磁気シール部材13が現像スリーブ20,30の両端
近傍に設けられている。そして、現像スリーブ20,3
0の表面と磁気シーール部材13との420μm±10
0μmに設定されている。尚、磁気シール部材13は主
に鉄から成るモルダロイ(KNメッキ、透磁率10.
6)で構成されている。又、第1及び第2マグネット長
は共に305mmに設定されている。
【0158】磁気シール部材13の取付位置については
マグネットに対する磁気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最
も好ましい。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
起こすためで有る。又、逆に磁気シールの外側に対して
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
存在しないにも拘らず、現像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、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
る場合もある。長手方向には現像スリーブ20,30と
マグネットとの関係等でガタがあるため、それらを考慮
して図29に示すようにマグネット端から1mm内側に
入った所に磁性シール部材13が位置するようにした。
【0159】ところで、第1の現像スリーブ20の内部
には図27及び表15に示すような6極(N1〜N3、
S1〜S3)の磁場パターンを有する固定マグネットを
備えている。
【0160】 現像スリーブ20は感光ドラム1に対して120%の速
度で回転し、該現像スリーブ20上に担持されたトナー
は磁気ブレード20Aで層厚を規制され、現像スリーブ
20と磁気ブレード20Aとの距離S−Bgap は250
μmに設定されている。そして、第1現像スリーブ20
と感光ドラム1との距離S−Dgap は200μmに設定
され、現像スリーブ20には+400VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1200V、周波数2.7kH
zの矩形波がACバイアスとして印加されて磁性1成分
非接触現像が行われる。従って、現像コントラストは飛
翔方向に300V、かぶり取り(トナー引き戻し)コン
トラストが100Vとなる。
【0161】第2の現像スリーブ30としては非磁性部
材である直径φ30mmのアルミニウムA2017にN
i−Pメッキを施してたものが用いられ、その内部には
図27及び表16に示す6極(N1〜N3,S1〜S
3)の磁場パターンより成るマグネットが設けられてい
る。
【0162】 第2の現像スリーブ30には+200VのDCバイアス
と図5に示すようにVpp1400V、周波数2.7kH
zの矩形波が印加されるが、この第2の現像スリーブ3
0は第1の現像スリーブ20と同一で共通であり、電源
は1つで良いためにコストダウンが図られ、電源のスペ
ースが少なくて済むメリットがある。
【0163】第2の現像スリーブ30は感光ドラム1に
対して150%の速度で回転し、第1の現像スリーブ2
0との距離は300μmに設定されている。
【0164】ところで、磁気ブレード20Aは厚さ1.
0mmの板状磁性ブレードであって、第2現像スリーブ
30上のトナー層厚規制は上流の現像スリーブ20によ
り行う。第1現像スリーブ20と第2現像スリーブ30
間の距離は300μmに設定されている。この値は第1
及び第2現像スリーブ20,30でのトナー供給量が等
しくなるようにするための値である。このようにするこ
とによって現像スリーブ20,30上のトナーコート量
(M/S)を約1.0mg/cm2 とした。第2現像ス
リーブ30のS−Dgap は200μmである。単位時間
当たりのトナー供給量を揃えることは複数現像スリーブ
の現像特性を一致させ、諧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。
【0165】而して、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諧調性と諧調性安定性の要求に応
えるためには、現像スリーブ20,30による現像特性
(第1と第2の現像特性)を一致させることが重要な課
題である。前述のように単位時間当たりのトナー供給量
は等しい。そして、第1の現像スリーブ20の現像極は
N2、第2の現像スリーブ30の現像極はS1であり、
両者の磁力と半値幅も同じである。又、現像スリーブ2
0,30の周速も同じであるが、30k耐久後の現像特
性は図30に示すように異なる(上が第2現像、下が第
1現像)。このことについて以下に説明する。
【0166】これは第1現像スリーブ20は磁性ブレー
ド20Aでの規制であるのに対して、第2現像スリーブ
30は第1現像スリーブ20による規制であるととも
に、第1現像スリーブ20はトナー規制部でトナーの進
行方向とは逆方向に回転する。このため、第2現像スリ
ーブ30と第1現像スリーブ20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1現像に比べて第2現像は
トリボ(Q/M)が大きくなる。
【0167】一般に、現像特性はトリボ(Q/M)×ト
ナーの供給量(M/S)に依存するためにトリボ(Q/
M)の差が図30に示すような現像特性の差としてV−
Dカーブに現れる。この傾向はプロセススピード400
mm/s以上の高速機のように現像時間が十分確保でき
ない場合で、且つ、現像スリーブ回転速度が速くてトナ
ー層厚規制部材でトナーへの摩擦力が大きい場合に顕著
である。そして、この差が図30に示す現像特性(30
k枚時)の違いを生じさせる。
【0168】次に、第2の問題点である現像スリーブの
寿命について説明する。
【0169】本発明に係る現像装置2は現像スリーブ2
0,30間に部材を有さないためによりコンパクトな構
成となっている。この方式では第1現像スリーブ20は
磁性ブレード20Aでトナー規制を行った後、第2現像
スリーブ30のトナーを規制する。即ち、現像スリーブ
20が1回転する間にトナーとのシェアを2回受ける。
これに対して第2現像スリーブ30は規制部でシェアを
1回受ける。つまり、画像形成耐久において第1現像ス
リーブ20の表面は第2現像スリーブ30の表面に比べ
て約2倍程度のシェアを受け、トナー層厚規制部材部で
受けるシェアは第1現像スリーブ20の方が多くなる。
スリーブ汚染はシェアを受ける程悪くなる。このことが
第1現像と第2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原因となっている。このため、一方
の現像スリーブの寿命は未だあるのに先に他方の現像ス
リーブを交換しなければならず、その後、別の現像スリ
ーブを交換するとサービスマンのコストが嵩むことにな
り、現像スリーブ寿命の共通化が望まれる。
【0170】本実施の形態は以上のことに鑑みて実施し
たものである。
【0171】表17に比較例でのΔa、Ni−P膜厚、
Q/M、M/S及び(Q/S)×(M/S)の値をそれ
ぞれ示す。
【0172】 表17では50k枚耐久でトナー劣化とスリーブ汚染に
よる現像性の差があり、現像特性の指標であるQ/M
(トリボ)×(M/S)は初期よりトリボの違いにより
7.9と8.7と差があり、耐久50k枚においてはこ
れにスリーブ汚染し易さの差が出て6.6、8.0と全
体的にも低く、第1現像と第2現像で大きな差が出てし
まっていた。
【0173】それに対して、本実施の形態では表18の
構成にすることで以上の問題を解決した。具体的には、
表面形状因子Δa(平均傾斜)を下流よりも上流を小さ
くした。その方法として、現像スリーブ表面各々のNi
−Pメッキの膜厚を上流の現像スリーブを下流の現像ス
リーブよりも厚くすることにより行った。このことで現
像性と汚染によるスリーブ寿命の共通化を同時に達成し
た。
【0174】Ni−Pメッキをすることによって先ず汚
染に効果が得られる0.1以下にΔaを設定することが
できる。そして、膜厚を大きくするとΔaは徐々に小さ
くなり、50μm以上にして約0.01に集束する。こ
れはそれ以下のΔaにすることは製造上困難であること
を意味する。従って、効果がある製造実現可能な範囲は
0.01〜0.1となる。
【0175】ここで、本実施の形態の効果を表18に示
す。
【0176】 先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるスリーブ寿命に
ついては、第2現像スリーブ30が960k枚に対して
第1現像スリーブ20が630k枚であったものが92
0k枚とほぼ同等にできた。これは前述のように図15
に示すような性質を持つためである。Δaが大きくなる
とスリーブ表面は汚染し易くなり、逆に小さくすると汚
染しずらくなる特性を応用した。
【0177】次に、トリボ(Q/M)は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化し、耐久におい
てはスリーブ汚染により更に低下するのに対し、劣化し
た方のトナーの帯電性を上げるとともに汚染しないた
め、そのトリボを維持することができた。即ち、速度の
速い方の現像スリーブのトリボ(Q/M)を遅い方より
も常に上げることができた。
【0178】次に、Q/Mについては第2現像スリーブ
は第1現像スリーブによる規制で且つ第1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
ために生じる第1現像と第2現像のトリボ(Q/M)の
差が初期で8.7、9.0μC/g、50k枚で8.
0、8.3μC/gと同程度にすることができた。これ
は図17に示すΔaとQ/Mとの関係を見て分かるよう
に、Δaを大きくするとQ/Mが小さくなり、逆にΔa
を小さくするとQ/Mが大きくなる特性を利用したもの
である。このようにすることによって現像特性の指標で
あるQ/M(トリボ)×M/Sの値を初期で8.5と
8.7、50k枚で7.8と8.0とほぼ同等にするこ
とができ、その結果として、従来図30のように現像特
性であるV−Dカーブに差があったものが、図31に示
すようにほぼ同一曲線にすることができた(因に、初期
は劣化が少ないために現像性が非常に高く、Q/Mの違
いは濃度差として出てこない)。このことによって画像
の階調性と階調性安定性の制御が可能になるとともに、
耐久寿命の共通化を図ることができた。
【0179】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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
性と階調性安定性の要求を満たすことができ、又、第2
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ができ、サ
ービスマンのメンテナンスの手間を省くことによってサ
ービスコストも低減することができ、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0180】<実施の形態8>次に、本発明の実施の形
態8について説明する。
【0181】本発明に係る画像形成装置は実施の形態7
と同様である。
【0182】本実施の形態の特徴は、更に現像スリーブ
の小径化を図って省スペース化した点にある。本実施の
形態ではNi−Pメッキ膜厚に加え、メッキ処理前の下
地の加工方法に特徴がある。これは外径の大きい方の現
像スリーブの帯電性と汚染性を良くすると径の小さい方
を更に良くしなければならないのに対して、Δaを小さ
くするのに膜厚のみでは十分ではなく、これにダイヤモ
ンド研磨加工を先に施すことに特徴がある。ダイヤモン
ド研磨加工した後に通常のFGBによるブラスト処理を
行った。
【0183】次に、本実施の形態で用いた現像装置2に
ついて詳しく説明する。
【0184】現像剤は正極性の1成分磁性トナーを用い
た。図25に示すように2本の現像スリーブ20,30
を用い、第1の現像スリーブ20は非磁性部材である直
径φ20mmのアルミニウムA2017の上にFGB#
600でブラスト処理した後、Ni−Pメッキ処理を施
して構成される。第2の現像スリーブ30も同様に非磁
性部材である直径φ20mmのアルミニウムA2017
の上にFGB#600でブラスト処理し、ダイヤモンド
によって研磨して鏡面状に仕上げた後、Ni−Pメッキ
処理を施して構成される。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、現像スリーブ表面の耐久性を高めるためのもので
ある。
【0185】第1の現像スリーブ20は感光ドラム1に
対して150%の速度で回転する。トナーは磁気ブレー
ド20Aで層厚が規制され、該磁気ブレード20Aと第
1現像スリーブ20との距離S−Bgap は250μmに
設定されている。第1現像スリーブ20と感光ドラム1
との距離S−Dgap は200μmとし、現像スリーブ2
0には+400VのDCバイアスと図5に示すようにV
pp1200V、周波数2.5kHzの矩形波をACバイ
アスとして印加した磁性1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、かぶり取
り(トナー引き戻し)コントラストが100Vとなる。
【0186】第2の現像スリーブ30としては、非磁性
部材である直径φ20mmのアルミニウムA2017に
ダイヤモンド研磨処理した後FGB#600のブラスト
処理を行い、更にNi−Pメッキ処理を施したものを用
いる。この現像スリーブ30には+400VのDCバイ
アスと図5に示すようにVpp1200V、周波数2.5
kHzの矩形波を印加する。第2現像スリーブ30は第
1現像スリーブ20と同一で共通であり、電源は1つで
済むためにコストダウンが図られるとともに、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3
0は感光ドラム1に対して150%の速度で回転する。
トナーの層厚規制には磁気ブレード30Aを用い、磁気
ブレード30Aの第2現像スリーブ30との距離S−B
gap は250μm、現像スリーブ30と感光ドラム1と
の距離S−Dgap は200μmに設定される。磁気ブレ
ード20A,30Aは実施の形態7と同様である。
【0187】次に、本実施の形態の特徴について述べ
る。
【0188】本実施の形態ではNi−Pメッキの膜厚を
変え、小径スリーブを下地の時点でダイヤモンド研磨処
理した後、ブラスト処理することでRzの値を保ちつつ
Δaを小さくでき、スリーブ汚染のレベルを良くするこ
とができた。ダイヤモンド研磨のメリットは超ミクロな
凹凸を無くし、全体の大きな凹凸はそのままにして滑ら
かにできることである。
【0189】表19に比較例でのΔa,Ni−P膜厚、
Q/M、M/S及びQ/M(トリボ)×(M/S)の値
をそれぞれ示す。
【0190】 表19では50k枚耐久でトナー劣化とスリーブ汚染に
よる現像性の差があり、現像特性の指標であるQ/M
(トリボ)×(M/S)は初期で7.8と8.7で、耐
久では6.2と8.0と、第1現像と第2現像で大きな
差が出てしまっていた。
【0191】それに対して、本実施の形態では表20の
構成にすることによって以上の問題を解決した。これ
は、表面形状因子Δa(平均傾斜)を回転速度が大きい
方の現像スリーブ側を回転速度が小さい方より小さくし
たものである。その方法として、現像スリーブ表面を形
成する際にNi−Pメッキ前の現像スリーブ表面にダイ
ヤモンドによる研磨を行う工程を経ることにより行っ
た。このことで現像性と汚染によるスリーブ寿命の共通
化を同時に達成した。
【0192】このような構成にした際の効果を表20に
示す。
【0193】 先ず、濃度1.2を切る耐久枚数であるスリーブ寿命
は、第2現像スリーブ30が810k枚に対して第1現
像スリーブ20が従来500k枚であったのが800k
枚とほぼ同等にできた。これは前述のように図15に示
すような性質を持つためである。Δaが大きくなるとス
リーブ表面は汚染し易くなり、逆に小さくすると汚染し
ずらくなる特性を応用した。
【0194】次に、トリボ(Q/M)については第2現
像スリーブ30は第1現像スリーブ20による規制で且
つ第1現像スリーブ20はトナー規制部でトナーの進行
方向とは逆方向に回転するために生じる第1現像と第2
現像のトリボ(Q/M)の差が初期で9.1と9.0、
50k枚で8.4μC/gと8.3μC/g と同程度
にすることができた。このようにすることによって現像
特性の指標であるQ/M(トリボ)×M/S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カーブに差があったものが、ほぼ同一曲線にす
ることができた。このことによって画像の階調性と階調
性安定性の制御が可能になり、且つ、耐久寿命の共通化
が図れ、更なる省スペース化ができた。
【0195】以上のように構成することによって、高速
機対応の現像システムであるとともに、第1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
スリーブ毎に現像性が異なるのを防ぐことができ、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を満たすことができ、又、
第2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がで
き、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、スリーブゴースト
画像がなく濃度が高濃度で、且つ、安定した現像装置を
提供することができた。
【0196】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化を図ることができ、8
0万枚の寿命の現像装置を提供することができた。
【0197】<実施の形態9>次に、本発明の実施の形
態9について説明する。
【0198】本実施の形態の特徴はリユース画像形成装
置に本発明に係る現像装置を適用したことにある。
【0199】本実施の形態の現像装置は前記実施の形態
8と同様にNi−Pメッキ処理した現像スリーブを備
え、スリーブ径は共にφ20mmである。
【0200】表21に本実施の形態の効果を示す。
【0201】 このようにすることによって更に凝集度の大きいリユー
ストナーでも耐久によって汚染しずらく、且つ、トリボ
を維持することができるのが分かる。
【0202】第1現像スリーブのNi−Pメッキの膜厚
は30μm、第2現像スリーブのそれは15μmとし、
第2現像スリーブに対してはブラスト処理前にダイヤモ
ンド研磨を行った。そして、結果として寿命を同程度に
することができた。これはリユースで廃トナーの凝集に
も拘らず、寿命が従来400kであったものが700k
程度まで増大することを意味する。
【0203】次に、トリボ(Q/M)は現像スリーブ速
度が速い方が機械的なシェアにより劣化するのに対し、
劣化した方のトナーの帯電性を更に上げることができ
た。即ち、速度の速い方の現像スリーブのトリボ(Q/
M)を遅い方よりも上げることができた。このようにす
ることで全体的に帯電性の低いリユース系において、現
像特性の指標であるQ/M(トリボ)×M/S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。
このことで、画像の階調性と階調性安定性の制御が可能
になり、且つ、耐久寿命の共通化が図れたユリース系に
できた。
【0204】以上のような構成により、リユース対応の
現像システムであるとともに、第1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毎
に現像性が異なるのを防ぐことができ、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と階調性
安定性の要求を満たすことができ、又、第2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ができ、サービスマンの
メンテナンスの手間を省くことによってサービスコスト
も低減することができ、濃度が高濃度で安定した現像装
置を提供することができた。
【0205】又、第3の目的である高速化に対して濃度
が高濃度で安定し、省スペース化が図れるとともにリユ
ースで環境性に優れた現像装置を提供することができ
た。
【0206】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、近年のデジタル画像やグラフィック化に対応し
た画像の諧調性及び諧調性安定性の要求を満たすことが
できるという効果が得られる。
【0207】又、本発明によれば、現像剤担持体の寿命
を共通化することによってサービスマンによるメンテナ
ンスの手間を省き、サービスコストを低減することがで
きるという効果が得られる。
【0208】更に、本発明によれば、スリーブゴースト
画像の発生を防ぐとともに、高速化に対して現像性及び
濃度の安定化を図ることができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る現像装置の断面図
である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る現像装置の現像ス
リーブの斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る現像装置を備える
画像形成装置要部の断面図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る現像装置の現像ス
リーブの磁極配置を示す断面図である。
【図5】現像バイアス波形を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態1に係る現像装置の磁性ブ
レート先端部の拡大断面図である。
【図7】従来の現像装置の現像特性を示す図である。
【図8】トナーのSEM写真を示す図である。
【図9】耐久枚数に対する画像濃度を周速比をパラメー
タとして示す図である。
【図10】ブレード厚とM/Sとの関係を示す図であ
る。
【図11】汚染トナー濃度と画像濃度との関係を示す図
である。
【図12】Δa(平均傾斜)を説明するための図であ
る。
【図13】Δa(平均傾斜)を説明するための図であ
る。
【図14】ΔaとNi−Pメッキ膜厚との関係を示す図
である。
【図15】Δaと濃度との関係を示す図である。
【図16】Δaとスリーブ上付着トナー濃度との関係を
示す図である。
【図17】ΔaとQ/M(トリボ)との関係を示す図で
ある。
【図18】本発明に係る現像装置の現像特性を示す図で
ある。
【図19】従来のリユース画像形成装置の現像特性を示
す図である。
【図20】本発明の実施の形態3に係るリユース画像形
成装置要部の断面図である。
【図21】本発明の実施の形態4に係る現像装置の断面
図である。
【図22】本発明の実施の形態4に係る現像装置の現像
スリーブの斜視図である。
【図23】本発明の実施の形態4に係る現像装置の現像
スリーブの磁極配置を示す断面図である。
【図24】スリーブ外径と現像ニップとの関係を示す図
である。
【図25】本発明の実施の形態7に係る現像装置の断面
図である。
【図26】本発明の実施の形態7に係る現像装置の現像
スリーブの斜視図である。
【図27】本発明の実施の形態7に係る現像装置の現像
スリーブの磁極配置を示す断面図である。
【図28】本発明の実施の形態7に係る現像装置の現像
スリーブの配置と端部シールを説明するための図であ
る。
【図29】本発明の実施の形態7に係る現像装置の現像
スリーブの配置と端部シールとの関係を示す図である。
【図30】従来の現像装置の現像特性を示す図である。
【図31】本発明に係る現像装置の現像特性を示す図で
ある。
【図32】従来の現像装置を備える画像形成装置要部の
断面図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム(静電潜像担持体) 2 現像装置 3 一次帯電器 4 転写帯電器 6 クリーニング装置 7 定着装置 10 ポスト帯電器 12 画像露光 20 現像スリーブ(現像剤担持体) 30 現像スリーブ(現像剤担持体)
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−286503(JP,A) 特開 平10−31368(JP,A) 特開 平5−313485(JP,A) 特開 平10−232562(JP,A) 特開 平2−256082(JP,A) 特開 平7−92814(JP,A) 特開 昭61−219974(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03C 15/08 G03C 15/09

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電潜像担持体の回転方向に対して上流
    と下流に配置される複数の現像剤担持体を有し、各現像
    剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性部材とこれを
    覆うNi−Pメッキ部材、Ni−Bメッキ部材又はCr
    メッキ部材を形成して構成し、上流の現像剤担持体と下
    流の現像剤担持体の回転速度を異ならせた現像装置にお
    いて、 現像剤担持体表面の表面形状因子であるΔa(平均傾
    斜)を回転速度が大きい方の現像剤担持体側を回転速度
    が小さい方の現像剤担持体側よりも小さくしたことを特
    徴とする現像装置。
  2. 【請求項2】 回転速度が速い方の現像剤担持体の前記
    メッキ部材の膜厚を速度の遅い方の現像剤担持体の前記
    メッキ部材の膜厚よりも厚くすることを特徴とする請求
    項1記載の現像装置。
  3. 【請求項3】 前記メッキ部材を形成する前の現像剤担
    持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴とする請求
    項1又は2記載の現像装置。
  4. 【請求項4】 現像剤担持体表面の表面形状因子である
    Δa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦0.1に設定する
    ことを特徴とする請求項1,2又は3記載の現像装置。
  5. 【請求項5】 正極性の磁性1成分現像剤を用いた現像
    方法を採用することを特徴とする請求項1〜3又は4記
    載の現像装置。
  6. 【請求項6】 静電潜像担持体の回転方向に対して上流
    と下流に配置される複数の現像剤担持体を有し、各現像
    剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性部材とこれを
    覆うNi−Pメッキ部材、Ni−Bメッキ部材又はCr
    メッキ部材を形成して構成し、上流の現像剤担持体と下
    流の現像剤担持体の外径を異ならせた現像装置におい
    て、 現像剤担持体表面の表面形状因子であるΔa(平均傾
    斜)を外径が小さい方の現像剤担持体側を外径が大きい
    方の現像剤担持体側よりも小さくしたことを特徴とする
    現像装置。
  7. 【請求項7】 外径が小さい方の現像剤担持体の前記メ
    ッキ部材の膜厚を外径が大きい方の現像剤担持体の前記
    メッキ部材の膜厚よりも厚くすることを特徴とする請求
    項6記載の現像装置。
  8. 【請求項8】 前記メッキ部材を形成する前の現像剤担
    持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴とする請求
    項6又は7記載の現像装置。
  9. 【請求項9】 現像剤担持体表面の表面形状因子である
    Δa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦0.1に設定する
    ことを特徴とする請求項6,7又は8記載の現像装置。
  10. 【請求項10】 正極性の磁性1成分現像剤を用いた現
    像方法を採用することを特徴とする請求項6〜8又は9
    記載の現像装置。
  11. 【請求項11】 静電潜像担持体の回転方向に対して上
    流と下流に配置される複数の現像剤担持体を有し、各現
    像剤担持体を内部の磁性部材の周りに非磁性部材とこれ
    を覆うNi−Pメッキ部材、Ni−Bメッキ部材又はC
    rメッキ部材を形成して構成し、下流の現像剤担持体の
    現像剤の層厚規制を上流の現像剤担持体で行う現像装置
    において、 現像剤担持体表面の表面形状因子であるΔa(平均傾
    斜)を下流の現像剤担持体側を上流の現像剤担持体側よ
    りも小さくしたことを特徴とする現像装置。
  12. 【請求項12】 上流の現像剤担持体の前記メッキ部材
    の膜厚を下流の現像剤担持体の前記メッキ部材の膜厚よ
    りも厚くすることを特徴とする請求項11記載の現像装
    置。
  13. 【請求項13】 前記メッキ部材を形成する前の現像剤
    担持体表面をダイヤモンド研磨することを特徴とする請
    求項11又は12記載の現像装置。
  14. 【請求項14】 現像剤担持体表面の表面形状因子であ
    るΔa(平均傾斜)を0.01≦Δa≦0.1に設定す
    ることを特徴とする請求項11,12又は13記載の現
    像装置。
  15. 【請求項15】 正極性の磁性1成分現像剤を用いた現
    像方法を採用することを特徴とする請求項11〜13又
    は14記載の現像装置。
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