JPH0132506B2

JPH0132506B2 -

Info

Publication number: JPH0132506B2
Application number: JP55142204A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Isaka; Kimio Nakahata; Masaaki Sakurai; Takeshi Watanabe; Fumitaka Kan; Kenji Takeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1989-07-04
Also published as: JPS5766455A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、現像剤支持部材上に現像剤の厚み規
制部材によつて現像剤を塗布し、これを潜像保持
部材に対向させて潜像を現像する装置に関する。

従来一成分磁性トナーを使用する現像方法とし
ては、米国特許第3909258号明細書等に開示され
ている導電性磁性トナーによる現像方法が知られ
ており、又広く用いられている。

しかし、かかる現像方法に於ては、トナーは本
質的に導電性であることが必要であり、導電性ト
ナーは潜像保持部材上のトナー像を最終画像支持
部材（例えば普通紙等）に電界を利用して転写す
ることが（その原因は充分に解明されていないの
であるが）困難であつた。

本出願人は、先に従来の一成分磁性トナーによ
る現像方法の、かかる欠点を解消する新規な現像
方法を提案した（例えば特開昭55−18656号及び
同昭55−18659号等）。これは内部に磁石を有する
円筒状の現像剤支持部材上に絶縁性磁性トナーを
均一に塗布し、これを潜像保持部材に接触させる
ことなく対向せしめ、現像するものである。この
とき現像剤支持部材と潜像保持部材の基盤導体と
の間に低周波交番電圧を印加し、トナーを現像剤
支持部材と潜像保持部材の間で往復運動させるこ
とにより地カブリのないかつ階調性の再現にすぐ
れ、画像端部の細りのない良好な現像を行うこと
ができる。この現像方法でトナーは絶縁体である
ため転写が容易である。

かかる現像方法においては、トナーを現像剤支
持部材上に均一に塗布することが極めて重要であ
る。即ち現像支持部材上のトナー層が過剰に厚く
なると、トナーが潜像保持部材にこすり付けられ
るばかりでなく、現像剤支持部材との摩擦による
トナーの摩擦帯電も不十分になりやすく、一方ト
ナー層がうすくなると現像に供されるトナーの量
が不足するため、現像像の濃度が不満足なものと
なる。

現像剤支持部材上に均一なトナー層を形成する
方法としては、第１図及び第２図に示すようにト
ナー容器出口に塗布用のプレードを用いる方法が
ある。

第１図に示すものは、ゴム等の弾性プレード１
を現像剤支持部材２に圧接し、これによつてトナ
ー層３の厚みを規制するものである。

第２図に示すものは現像剤支持部材２に内装さ
れた固定磁石４の１つの磁極Ｎ１に対向する位置
に、磁性体より成るプレード１ａを設け、該磁極
と磁性体プレード間の磁力線に沿つてトナーを穂
立させ、これをプレード先端のエツジ部で切るこ
とにより磁力の作用を利用して、トナー層の厚み
を規制するものである（例えば特開昭54−43037
号参照）。

なお、第１，２図に於て、７はトナー１０を収
容した現像器、９は電子写真に於ける感光ドラ
ム、静電記録に於ける絶縁性ドラム等の潜像保持
部材（以下感光体或いは感光ドラムという）であ
る。

これらの方法により現像剤支持部材２上に、略
均一なトナー層３をつくることが可能となつた。
しかし実用上長期にわたつて、均一なトナー層を
上記現像剤支持部材２上に安定に形成することが
困難な場合も実験上見出された。殊に著しく流動
性の悪いトナーを用いた場合、凝集を生じたトナ
ーを用いた場合等には、均一なトナー層をつくる
ことが一層困難となりやすかつた。

現像剤支持部材２（以下スリーブと称す）上の
トナーの層厚にムラがあると顕画像にムラを生
じ、良好な画像は望めない。このムラを生ずる現
象を詳しく観察すると次のことが判つた。

即ち、プレード１ａでトナー厚を規制すると
き、プレード１ａの感光体９側（第２図のＡ部）
にトナーがはみ出し、第３図に拡大断面図として
示すように、Ａ部にトナー溜り１０₁を生ずる。
そしてそのトナー溜りがある限界量に達すると、
スリーブ２の搬送力に打ち負けスリーブ上へと転
移し、３′のような塗布ムラを生ずる。一様にコ
ーテイングされたトナー層３に３′のようなトナ
ー塊があるとこれが画像上にムラとなつて現われ
る。そのムラは濃度の濃いムラ、ムラ状のカブリ
等である。トナー塗布ムラ３′の形状は矩形の斑
点模様・波形の斑点模様・波形模様等があり、そ
の模様はＡ部でのトナー溜り１０₁の限界量の差、
環境等の差によつて生ずることが判つた。

本発明は上記従来の欠点を解消し、現像剤支持
部材２面に常に安定に一様均一なムラのない現像
剤薄層を塗布形成し得るように改善したものを提
供することを目的とするもので、現像剤支持部材
２の表面を特定の凹凸状態の凹凸粗面としたこと
を特徴とする。

その目的とする表面は、一例としの第４図の顕
微鏡写真に見られるように表面が全域にわたつて
抉られており、微細な無数の切り込み或いは突起
がランダムな方向に構成されている態様のもので
ある。尚この写真はステンレス製スリーブ表面を
≠800の不定形砥粒を用いてブラスト処理したも
のの表面を走査型電子顕微鏡により表面に対して
45゜の角度から撮影した3750倍写真である。

このような粗し表面を得る方法は、例えばサン
ドブラスト方法、液体ホーニング方法等各種のブ
ラスト技術が使用できる。

本発明において求める表面性を一義的に記述す
ることは不可能であるが、一例として第４図の粗
し表面を微小表面粗さ計（発売元、テイラーホブ
ソン社、小坂研究所等）で測定すると第５図のよ
うな波形が得られ、表面性の管理を行なうことが
できる。

これを基に本発明において求める表面性を定義
すると前記したようになる。

ここで表面粗さは、JIS10点平均あらさ（RZ）
「JIS Ｂ 0601」によるものである。

即ち第６図に示すように、断面曲線から基準長
さｌだけ抜き取つた部分の平均線に平行な直線で
高い方から３番目の山頂を通るものと、深い方か
ら３番目の谷底を通るものの、２直線の間隔をマ
イクロメータ（μｍ）で表わしたもので、基準長
さｌ＝0.25ｍ／ｍとした。又ピツチは、凸部が両
側の凹部に対して0.1μ以上の高さのものを、一つ
の山として数え基準長さ0.25mmの中にある山の数
により、下記のように求めた。

250（μ）／250（μ）に含まれる山の数（μ）具体的に本発明の於ける凹凸粗面の状態は凹凸
のピツチＰ（第６図、大きな凹部と凹部、又は凸
部と凸部間の平均的な間隔）が２〜50μ、上記定
義の表面粗さｄが0.1〜8μの範囲にある種々の凹
凸がランダムに存在した状態であることが好まし
い。

更に現像剤支持部材２と潜像保持部材９との間
に低周波交番電圧を印加して現像剤支持部材側か
ら潜像面へ現像剤を飛翔させて現像を行なう方式
にあつては、現像剤支持部材面が上記凹凸粗面で
あるとそ凹凸部分に交番電圧により電界が集中し
て画像に乱れを生じる傾向となるので、この場合
に於ける現像剤支持部材面の表面粗さｄの範用は
0.1〜4μ程度のものにすることが好ましい。

現像剤支持部材即ちスリーブ２の表面を粗す方
法としては、上記の不定形粒子によるサンドブラ
スト処理の他に、球形粒子によるビーズブラスト
法、例えばスリーブ周方向に凹凸を持たせるため
にサンドペーパでスリーブ面を軸方向に擦るサン
ドベーパ法、化学処理による粗し法等が考えられ
る。

しかしそれ等の粗し法（Ｂ法という）は、不定
形粒子によるサンドブラスト法（Ａ法という）に
比べて、スリーブ面に得られる凸部が何れも丸味
を帯びており、Ａ法で粗したものとは同じ凹凸深
さ状態でもその表面形状は全く異なり、Ａ法で粗
したものに関しては先端が鋭く突出しており、そ
の全体の凹凸以上に先端そのものの突出、窪みが
凹凸としての意味を持つので、実験に於ても現像
剤の搬送性に於ける情況は全く異なり、形成され
る現像剤層のムラ解消効果に顕著な違いのあるこ
とが判つた。即ちＡ法で粗したものの方がＢ法の
のものよりも優れる。

第７図は各種粗し法で粗した表面粗さと、ムラ
対策性（ムラ解消性）、画質良好性との関係を示
す。即ち、縦軸にムラ対策性、横軸に画像良好性
をとり、各種粗し法で夫々粗し処理したスリーブ
表面の表面粗さと、現像剤塗布ムラの出にくさ及
び画質の良さを表わしたもので、斜線領域は現像
剤塗布ムラを生じるため使用不可能領域、点線斜
線領域は画像不良領域、直線１はスリーブ表面を
不定形粒子によるサンドブラストで粗し処理した
場合に於ける表面粗さの各種と、ムラ対策性、画
質良好性の関係を、直線２はスリーブ表面をサン
ドペーパにより粗し処理した場合に於ける同関係
を、又直線３は定形ブラスト処理による場合に於
ける同関係る夫々示すグラフである。

即ち、１は表面粗さ0.1μ以下はムラ発生領域と
なり、8μ以上は画質不良領域となり、その間の
0.1〜8μの範囲が適正範囲であり、２は同様に0.2
〜10μの範囲が、又３は0.3〜15μの範囲が夫々適
正範囲であることを示している。しかし各直線１
〜３のレベル及び勾配は異なり、互いに同レベル
のムラ対策性を得るには夫々形成すべき表面粗さ
は異なる。例えば１に於て表面粗さ0.4μのものと
同じレベルのムラ対策性を２，３で得るには夫々
２に於ては1μ、３に於ては2μの表面粗さにする
必要があることを示している。

即ち、本発明に従つて現像剤支持部材２として
その表面を不定形粒子によるサンドブラスト処理
をして特定の凹凸状態の凹凸粗面となしたものを
用いることにより、その支持部材２面に一様均一
なムラのない現像剤層を形成保持させることがで
き、その結果現像ムラのない常に良好な現像状態
を維持することができる。

つまり該現像剤支持部材は、不定形粒子による
ブラスト処理、即ち不定形粒子を激しい勢いで叩
き付けて粗面化されたもので、斯かる粗面には鋭
い突起が無数に形成されている、而してこの無数
に鋭い突起を有する粗面によつて現像剤を搬送す
るので、ほぐし効果が更に向上し、現像剤層のム
ラ解消効果が高まるのである。また、不定形粒子
が叩き付けられる為現像剤支持部材の表面は硬化
して耐摩耗性が高まり、前記鋭い突起の摩減が抑
制されるから、長期にわたつて高いムラ解消効果
が維持される。

又その形成する凹凸粗面の表面粗さ凹凸のピツ
チ等は上記のように小さい範囲で十分に高レベル
のムラ対策性、画質良好性を示すから、現像剤支
持部材２と潜像保持部材９との間に交番電界を印
加する方式の場合でも凹凸部分に電界が集中する
ことに基づく画像乱れを実質的に生せず非常に解
像性のよい高品質の画像を得ることができるもの
である。

又不定形砥粒により粗し処理がなされた場合に
は表面全域にわたつて抉られたその突起がムラに
対する本質的な効果の原因となつている為、粗し
処理のなされた表面粗さのばらつきに対するラチ
チユードが広いことも利点である。

以下図面を参照しながら本発明の実施例につい
て詳述する。

第８図は本発明を適用した現像装置の一実施例
の断面図である。図に於て４は固定磁石ローラ、
２は可動スリーブ、７は現像容器、７ａはホツパ
部、１ａは磁石又は磁性体からなる厚み規制のた
めの磁性ブレード、９は感光ドラム、１０は一成
分磁性トナーである。１１はスリーブ２と感光ド
ラム９の間の交番電圧を印加するための電源で、
詳細は前掲特開昭55−18656号、同昭55−18659号
等に記されているので、ここではその作用の説明
は省略する。この現像装置に於て、トナー１０は
ホツパ７ａに貯蔵されており、磁石ローラ４の磁
力によつてスリーブ２上へと引き寄せられる。ス
リーブ上のトナーは、スリーブの回転によるスリ
ーブとの摩擦によつて電荷を与えられる。そして
トナー中に含まれる添加制御剤によつてトナーは
安定した電荷を持つに至る。トナーは回転するス
リーブによつて搬送されてブレード部に達する。
磁性ブレード／ａの対向位置には磁極N₁が配置
されている。トナーはブレード１ａと磁極N₁と
の間に生ずる磁界と、ブレード１ａとスリーブ２
との間隙によりある一定の厚みに規制される。こ
の点の作用効果については前掲特開昭54−43037
号等に詳しいのでここではその説明を略す。ブレ
ード１ａで厚みを規制された際に残つたトナー
は、ブレードの手前側で第３図に矢示しようにあ
る大きさの対流状態を形成する。

スリーブは更に回転して感光ドラム９と対向す
る。感光ドラム９と対向したトナー層３は現像磁
極S₁の磁力によつて穂立ちし、感光ドラム上の静
電潜像とスリーブとの間に印加される低周波交番
電界の作用によつて往復動して、潜像電荷のある
ところだけに付着する。現像残りのスリーブ上の
トナーは更にスリーブの回転、搬送磁極N₁、S₂
の磁力によつて現像容器内へと搬送される。

第９図は第８図装置のスリーブ２の正面図で、
該スリーブ表面は本発明に従つて粗し処理がなさ
れている。

従来このようにスリーブ表面が滑らかであつた
場合には、先に第３図で説明したようにスリーブ
２の進行方向に対して、磁性ブレード１ａ上流側
のトナー溜りでトナーが磁気的に凝集して大きな
凝集塊となり、この塊がブレード１ａからはみ出
してＡ部に溜り１０₁を生じ、塗布ムラ３′を生じ
ていたものである。この時ブレード上流側のトナ
ー溜りでは、第３図に矢示したように凝集したト
ナーが半径の大きな対流を描いていた。

ところが本発明の凹凸を有するスリーブを用い
てトナーコーテイングを行つたところ、トナーの
はみ出しによるトナーの塗布ムラが生じなくなつ
た。又ブレード上流のトナー溜りでのトナー対流
の径は従前よりも小さくなつたことが観察され
た。これはスリーブ表面凹凸によつてブレード上
流部のトナー溜りに周期的な微振動が与えられ、
トナー塊がほぐされてトナーがさらさらな状態に
なつたためと考えられる。この周期的な振動発生
のためには凹凸のピツチＰを２〜50μとすると良
いことが実験的に確められた。

又表面粗さｄに関して次の要件を満たす必要が
あることが確められた。

先ず第１に均一な厚さのトナー層３を得るため
には、ｄを0.1μ以上にすると良いことが確められ
た。これは0.1μ以下ではトナーとスリーブ表面の
摩擦係数が小さいからである。

第２にトナーに十分な摩擦帯電電荷を与えるに
は、ｄは0.1μ以上、8μ以下であるとよいことが確
められた。その理由は凹部が浅すぎるとトナーは
スリーブ表面との摩擦による摩擦帝電電荷を得ら
れず、又深すぎて8μ以上あるとトナーの層が厚
くなり、トナーの摩擦帯電が不安定となつて画像
が乱れるからである。

第３にトナーのスリーブへの融着を防ぐには、
ｄを0.1μ以上10μ以下にすると良いことが判明し
た。スリーブの表面が滑らかであるとトナーはス
リーブ表面でスリツプして却つて融着を起しやす
く、又10μ以上になるとトナーが凹部に入りこん
でしまい、これが融着をひき起すからである。

以上の点から表面粗さｄは0.1〜8μとすること
が好ましい。

因みに用いる磁性トナーの平均粒径は５〜30μ
好ましくは５〜15μである。

更に第８図に示した現像装置のように、トナー
層３の厚さをスリーブ２と感光ドラム９との間隔
（例えば100μ〜500μ）よりも薄く（50〜300μ）に
規制し、スリーブ２・ドラム９間に交番電圧Ｖを
印加して両者間でトナーを往復動させて現像する
装置にあつては、表面粗さが4μ以上になるとト
ナーが四方に飛び散り、画像再現性が悪くなる現
像が確められた。これはスリーブ２とドラム９間
にかけた交番電界が凸部に集中し、トナーが電界
の強い方に引き寄せられてしまうからである。従
つて上記の現像方法に本発明を適用する場合に
は、表面粗さｄを0.1〜4μとすることが好適であ
る。

以下更に本発明の具体的な実施例を説明する。

第８図の現像装置において、現像剤支持部材た
る非磁性スリーブ２として直径50ｍ／ｍのステン
レススリーブ（SUS 304）を用い、スリーブ内
のマグネツト４の磁極N₁＝850ガウス、N₂＝500
ガウス、S₁＝650ガウス、S₂＝500ガウスとし、ブ
レード１ａには磁性体である鉄を用い、ブレード
１ａとスリーブ２の間隙は250μ、トナー１０は
一成分磁性トナー、バイアス電源１１としては
ACにDCを重畳させたものを用い、V_pp＝1200V、
ｆ＝800（Hz）、DC＝＋100Wとした。

一成分磁性トナーは、ポリスチレン60％（wt）
マグネタイト35％、カーボンブラツク５％、負性
荷電制御剤25％の組成のものに、外添物としてコ
ロルダルシリカをトナーとの重量比0.2％を添加
混入させたものを用いた。

又スリーブ２は、ブラスト破粒として≠800の
カーボンランダムを用い、吹きつけノズル径7φ
距離100ｍ／ｍ、air圧４Kg／cm²、２分間の条件で
サンドブラスト処理を行なつた。

上記の条件により得られたスリーブ表面を電子
顕微鏡により撮影したものが第４図であり、その
表面を粗さ測定器により測定して得られたデータ
が第５図である。第４図は前述のように表面を
45゜の方向より×3750で撮影したものであり、第
５図は縦方向（縦軸目盛）0.2μ／div、横方向
（横軸目盛）50μ／divであり、凹凸の表面粗さｄ
〜6μ、ピツチＰ〜20μmという数値が得られた。

上記の構成の現像装置を用いて実際に潜像面の
現像処理を行なつたところ、スリーブ２面に対す
るトナーコーテイングは非常に良好となり、塗布
ムラは生じなかつた。そしてこの状態にて連続複
写を行なつたところ画像には現像ムラは認められ
ず、常に良好な画像を維持することができた。

尚この実施例ではスリーブ２のブラスト砥粒と
して＃800のカーボンランダムを使用したが、ブ
ラスト用ノズル径、ノズル−スリーブ間距離、吹
きつけ圧等を調整することにより、又スリーブ表
面材質により他の粒度、他種砥粒も使用できるこ
とは勿論である。本実験において検討した現像器
構成においては＃320〜＃800の砥粒を用いた場合
に特に良好な結果が得られた。

以上本発明によれば、スリーブ即ち現像剤支持
部材２面にトナー即ち現像剤１０の一様均一な薄
層３を容易・安定に形成することができ、又現像
剤１０の成分の違いに対しては凹凸粗面の凹凸の
程度を適当に選ぶことにより、各種現像剤につい
て常に良好・適当な摩擦帯電電荷を付与すること
ができ、現像剤の支持部材２面への融着も生ぜ
ず、常に良好な画像を得ることができるもので、
この種の現像装置の改良として有効・適切なもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性ブレードを使用した現像装置の断
面図、第２図は磁性ブレードを使用した現像装置
の断面図、第３図は塗布ムラを生ずる原因説明
図、第４図は表面粗し処理したスリーブの一例の
表面の電子顕微鏡拡大写真、第５図はその表面の
微小表面粗さ計での測定グラフ、第６図は表面粗
さとピツチの定義説明図、第７図は各種粗し法で
粗した表面粗さと、ムラ対策性、画質良好性との
関係を示すグラフ、第８図は実施例装置の断面
図、第９図は第８図例装置のスリーブの正面図。１ａは磁性ブレード、２はスリーブ（現像剤支
持部材）、３は塗布現像剤層、４は固定磁石ロー
ラ、７は現像容器、９は感光ドラム、１０は現像
剤、１１は交番電圧電源。

Claims

【特許請求の範囲】１磁性体を有する現像剤を支持搬送する現像剤
支持部材と、この現像剤支持部材の一方の側に配
置された固定磁石と、現像剤支持部材を間にして
上記固定磁石とは反対側に現像剤支持部材と間隙
をもつて配置され、上記固定磁石の磁極との間に
磁界を形成して、現像剤支持部材上の現像剤の厚
みを規制する磁性の厚み規制部材と、を備えた現
像装置に於いて、上記現像剤支持部材の表面を不定形粒子により
ブラスト処理して凹凸のピツチが２〜50μ、表面
粗さが0.1〜8μの粗面となしたことを特徴とする
現像装置。２現像剤を支持搬送する現像剤支持部材と、こ
の現像剤支持部材上の現像剤層厚を規制する厚み
規制手段と、潜像保持部材と現像剤支持部材との
間に交番電界を形成する交番電界形成手段と、を
備えた現像装置に於いて、上記現像剤支持部材の表面を不定形粒子により
ブラスト処理して凹凸のピツチが２〜50μ、表面
粗さが0.1〜4μの粗面となしたことを特徴とする
現像装置。３前記現像剤は磁性体を有する現像剤であり、
前記厚み規制手段は、現像剤支持部材の一方の側
に配置された固定磁石と、現像剤支持部材を間に
して上記固定磁石とは反対側に現像剤支持部材と
間隙をもつて配置され、上記固定磁石の磁極との
間に磁界を形成する磁性部材とを有する特許請求
の範囲第２項に記載の現像装置。