JPH02306274A

JPH02306274A - 現像装置

Info

Publication number: JPH02306274A
Application number: JP1111004A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Hasegawa; 浩人長谷川; Eiichi Imai; 今井　栄一; Tetsuya Kuribayashi; 栗林　哲哉; Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Akihiko Takeuchi; 昭彦竹内; Koichi Tanigawa; 谷川　耕一; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-12-19
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JP2749869B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は複写機やレーザービームプリンターなどの電子
写真装置における現像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、乾式−成分磁性トナーを用いる現像装置において
、現像剤の現像剤担持体への均一な薄層コートを行うこ
とは、トナーの安定した帯電を実現し、環境変動やプリ
ント枚数によらず安門した一画像を提供するために極め
て重要な技術であるとされている。そのため特開昭５８
−５７１６４号公報。

特開昭５８−５７１６４５号公報に開示されるように、
円筒形の金属性現像剤担持体（以下現像スリーブと称す
）上にサンドブラスト処理等による微小凸凹を形成する
ことにより現像剤の搬送力の向上と安定した帯電を図る
とともに、該現像スリーブ表面から微小間隔（１００〜
４００μｍ程度）を保持してやり強磁性ブレードを配置
することにより、スリーブ内包マグネットとの間に磁気
シールを形成し、磁性トナーの薄層コートを行う等の提
案がなされている。第２図に上記提案における現像装置
を示す。また、近年、電子写真複写機等画像形成装置が
広く普及するに従がい、その用途も多種多様に広がり、
その画像品質への要求も厳しくなってきている。一般の
書類、書物の如き画像の複写では、微細な文字に至るま
で、つぶれたり、とぎれたすすることなく、極めて微細
且つ忠実に再現することが求められている。特に、画像
形成装置が有する感光体上の潜像が１００μｍ以下の線
画像の場合に細線再現性が一般に悪（、線画像の鮮明さ
がいまだ充分ではない。また、最近、デジタルな画像信
号を使用している電子写真プリンターの如き画像形成装
置では、潜像は一定電位のドツトが集まって形成されて
おり、ベタ部、ハーフトーン部およびライト部はドツト
密度をかえることによって表現されている。ところが、
ドツトに忠実にトナー粒子がのらず、ドツトからトナー
粒子がはみ出した状態では、デジタル潜像の黒部と白部
のドツト密度の比に対応するトナー画像の階調性が得ら
れないという問題点がある。さらに、画質を向上させる
ために、ドツトサイズを小さくして解像度を向上させる
場合には、微小なドツトから形成される潜像の再現性が
さらに困難になり、解像度及び階調性の悪、シャープネ
スさに欠けた画像となる傾向がある。

また、初期においては、良好な画質であるが、コピーま
たはプリントアウトをつづけているうちに、画質が劣悪
化してゆくことがある。この現象は、コピーまたはプリ
ントアウトをつづけるうちに、現像されやすいトナー粒
子のみが先に消費され、現像機中に、現像性の劣ったト
ナー粒子が蓄積し残留することによって起こると考えら
れる。

〔発明が解決しようとしている問題点〕上記従来例で示
すところの現像スリーブを用いて微粒子トナーによる画
像を出力したところ以下のような問題点があった。

１）チャージアップによる濃度ウス上記の現象は低温、低湿環境において顕著である。また
一般に使用されている通常粒径トナー（平均粒径９〜１
５μｍ）においても発生しており、これはスリーブ上に
形成される微粉（粒径５〜６μｍ）トナーが原因である
と考えられている。すなわち微粉トナーは体積当りの表
面積が大きいためトリポ付与が過剰（±２０μｃ／ｇ以
上）となり該微粉トナーが現像スリーブ表面にトナー自
身の鏡映力により強く拘束されるため、現像条件に適切
な粒径をもったトナーの正常な帯電が阻害され、現像能
力が低下するため、濃度ウスが発生すると考察されてい
る。

微粒子トナーにおいては、このチャージアップによる濃
度ウスはより顕著な現象である。これは微粒子トナーの
平均粒径が６〜９μｍであり、はぼ通常粒径トナーにお
ける微粒子トナーの大きさに相当することによる。すな
わち微粒子トナーの体積あたりの表面積が大きいため、
個々の微粒子トナーが容易にトリボ過剰となり、合わせ
て微粒子トナーの粒径が小さいためトナー自身の鏡映力
はより強力となり、スリーブ表面により強（拘束される
ためと考えられる。このため微粒子トナーを用いて低温
、低湿環境で画像を出力すると、１００枚程度でチャー
ジアップによる濃度ウスが発生してしまい、実用上微粒
子トナーを使いこなすことは困難であった。

〔課題を解決するための手段〕

現像剤としてその粒度分布が、（ｉ）粒径５μｍ以下の磁性トナー粒子が１７〜６゜個
数％含有され、（ｉｉ）粒径６．３５〜１０．０８μｍ以下の磁性トナ
ー粒子が５〜５０個数％含有され、（ｉｉｉ）粒径１２．７０μｍ以上の磁性トナー粒子が
２体積％以下含有され、（ｉｖ）体積平均粒径が６〜９μｍであり、（ｖ）５μ
ｍ以下の磁性トナー粒子群が下記式Ｎ／Ｖ　＝　−０，
０５Ｎ　＋ｋＮ：５μｍ以下のトナー粒子の個数５７２５μｍ以下のトナー粒子の体積％ｋ　：　４．６〜６．７の正数Ｎ　：　１７〜６０の正数を満たす磁性トナーを用いた現像装置において１、現像
剤担持体表層に結着樹脂に対しカーボンブラック及び、
或いはグラファイトを配合した導電性被膜材料をコーテ
ィングすることにより該導電性顔料の顔料面をスリーブ
表面に突出させ、合わせてスリーブ表面に適当な粗さを
与えることにより、チャージアップによる濃度ウスを防
止し合わせてスリーブゴーストを軽減したものである。

〔実施例〕

第１図が本発明の実施例を示す現像スリーブの構成図で
あり、また第５図はこれを強磁性ブレード３を有する現
像装置に組込んだ場合の構成図であって５は微粒子トナ
ー３は、スリーブｌと２５０μｍの間隔をもって配され
た強磁性ブレードである。第１図において、スリーブ１
はフェノール樹脂をバインダーとして重量比５０％使用
し導電性カーボンブラック（コロンビア社製Ｃ０ＮＤＵ
ＣＴＥＸ９００）を重量比５％、およびグラファイト（
日本黒鉛製Ｃ３ＰＥ）を重量比４５％練大した状態から
成る被膜剤をメチルセロソルブおよびメタノールを用い
て希釈した後現像スリーブｌにスプレー法によってコー
ティングを行い１５０℃にて３０分間熱硬化を行ったも
のである。ここでスプレ一時におけるコート圧などを変
化させることが可能であるが、以下の実験の結果、微粒
子トナーを用いた場合、チャージアップによる濃度ウス
が発生しないコートスリーブの表面状態はある一定の範
囲にあることが判った。

実験ｌ）現像剤として、その粒度分布が、（ｉ）５μｍ
以下：１７〜６０個数％（ｉｉ）　６．３５〜１０．０８　μｍ以下：５〜５０
個数％（ｉｉｉ）　１２　、７０μｍ以上：２体積％以
下（ｉｖ）体積平均粒径：６〜９μｍ（ｖ）５μｍ以下の磁性トナー粒子群が下記式Ｎ／Ｖ＝
−０，０５Ｎ＋ｋＮ：５μｍ以下のトナー粒子の個数５７２５μｍ以下のトナー粒子の体積％ｋ　：　４，６〜６．７の正数Ｎ：１７〜６０の正数を満たす磁性トナーを使用した。

例えば、下記磁性トナーを使用した。

上記成分を混合、混練、粗粉砕、微粉砕、分級の工程に
投入し以下の粒度分布のトナー分級品を得た。

（ｉ）　、５μｍ以下：　３５．４個数％（ｉｉ）　６
．３５〜１０．０８　μｍ　＋　３６．９個数％（ｉｉ
ｉ）１６μｍ以上：０．５体積％（ｉｖ）体積平均粒径
６．５μｍ（ｖ）　Ｎ／Ｖ＝＝３．５この分級品１００重量部にジメチルシリコンオイル処理
したシリカを１．２重量部加えて混合し、負帯電性の絶
縁性磁性トナーを調製した。

前述の処方のコートスリーブをスプレー法によって作成
した。ここで、エアースプレーを用いたが、使用したガ
ンはビンウス社製６０１番で塗料圧力を０．１Ｋｇ／ｃ
ｒｒｒ〜５Ｋｇ／ｃｒｄ、パターン調整用エアー圧力を
ＯＫｇ／ｃｇ〜５　Ｋ　ｇ　／　ｃ耐、霧化用エアー圧
力を０．５Ｋｇ／ｃｒｒｒ〜４Ｋｇ／ｃｒｔに調整する
ことにより表１に示す表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）
およびＲｚ　（１０点平均粗さ）をもつスリーブを得た
。第３図、第４図にスリーブ上でのＲａおよびＲｚの定
義を示す。上記スリーブおよびトナーを用いて２３°Ｃ
９６０％Ｒ，Ｔ、、１５°Ｃ，１０％Ｒ，Ｔ、、３２．
５℃、８５％Ｒ，Ｔ、の３環境にて、第５図に示す現像
器により画像を出力したところ、５０濃度、ベタ濃度は
表２に示されるように耐久を通じてチャージアップによ
る濃度ウスは発生しなかった。しかしスリーブＮα１及
びＮα５ではそれぞれ現像剤コート不良が発生し実用に
は適さないことが判った。このときスリーブ上を観察す
るとＮα１スリーブではスリーブ全面にサザ波状のムラ
（以下ブロッナと称す）が発生し、Ｎα５スリーブでは
コートが厚（なっていた。

よってスリーブＮａ　２〜４、Ｒａ　＝　０．３〜５．
０　μｍ　。

Ｒｚ＝１．０〜３０．０μｍの表面粗度を持ったスリー
ブにおいて、チャージアップによる濃度ウスが発生せず
安定した薄層コートを提供できる。

さらに、Ｒａ、Ｒｚの値を変化させ再現実験を行ったと
ころ、Ｒａ＝０．５〜１．５　μｍ、　Ｒｚ＝３．５−
１０．０μｍを示すスリーブにおいて、Ｎα３のスリー
ブとほぼ同じ値を示すことが確認された。さらにＲａ＜
０．３　μｍ、Ｒｚ＜１．０　μｍを示すスリーブにお
いては、全面にブロッナが発生しＲａ　＞　５．０μｍ
１Ｒｚ＞３０．０μｍを示すスリーブにおいてはコート
が厚く、安定した画像が得られなかった。また上記実施
例ではカーボンとグラファイトの比率は１／９であり、
カーボンとグラファイトに対するフェノール樹脂の比率
はｌ／ｌであるが、検討の結果コート剤として用いる導
電性被膜材料として導電性カーボンブラックとグラファ
イトの比率は１／９〜３／７、導電性カーボンブラック
とグラファイトに対するフェノール樹脂の比率は２／ｌ
〜５／１０の範囲でＮα２．３．４スリーブと同様な特
性を示すことが判った。

以上をまとめると、現像剤として５μｍ以下の粒径を有
する磁性トナー粒子が１７〜６０個数％含有され、磁性
トナーの体積平均粒径が４〜９μｍである磁性トナーを
用いた現像装置において、導電性被膜材料をスリーブ上
層にコーティングした場合、ｉ）　スリーブ表面の粗さをＲａ＝０．３〜５．０　μ
ｍ、Ｒｚ＝１．０〜３０．０μｍにすることにより、チ
ャージアップによる濃度ウスを防止することが可能であ
る。

ｉｉ）　　好ましくはＲａ＝０．５〜１．５　μｍ５Ｒ
ｚ＝３゜５〜１０．０μｍが好ましい。

コートスリーブの表面状態が上記の値の範囲にある場合
、チャージアップによる濃度ウスを防止している理由を
考察すると、上記範囲（Ｒａ　〜０．３〜５．０　μｍ
、Ｒｚ＝１．０〜３０．０　μｍ）においては化学的に
不活性であるカーボン粒子が、スリーブ表面において微
粒子トナーとの接触抵抗を減らすリークサイトとして効
果的に作用しており、粒径が小さく、かつ体積あたりの
表面積の大きい微粒子トナー粒子のチャージアップを抑
制するためと考えられる。また、Ｒａが０．３μｍ、Ｒ
ｚが１．０μｍより小さくなった場合にはコートスリー
ブ表面のすべり性が太き（なりすぎ、いわゆるブロッナ
と呼ばれるコート不良が発生し、逆にＲａが５．０μｍ
、Ｒｚが１０．０μｍより大きくなった場合、スリーブ
表面が過剰に粗されているためリークサイトとしての効
果が拡大しトリボが下がる方向であり、濃度はダウンす
る傾向があり、合わせて粒径の小さい微粒子トナーが粗
れたスリーブ表面につまり込むことにより、スリーブ本
来の作用である均一な薄層コートができず画像がガサつ
くという問題が生じる。このため、コートスリーブの表
面粗さはＲａ＝０．３〜５．０　μｍ、　Ｒｚ＝　１．
０〜３０ｙＯμｍの間にあることが必要である。さらに
上述のコートスリーブが微粒子トナー粒子のリークサイ
トとして作用することはいわゆるスリーブゴーストの防
止においても効果があることは言うまでもない。

〔他の実施例〕

以下に他の実施例を示す。第６図及び第７図は他の実施
例における現像器の構成を示すものであり、スリーブ表
面に対し弾性を有する金属ブレードやゴムブレードを当
接させることによりトナーコート量の規制を行うもので
ある。第６図はスリーブ回転方向に対して順方向にブレ
ード当接を行ったものであり、第７図はスリーブ回転方
向に対して逆方向にブレード当接を行っている。従来、
この方法はスリーブ、トナー粒子、ブレードの接触部に
おいて、トナー粒子へ積極的に摩擦帯電を付与するもの
であり、安定したトリボ付与が可能である。しかしなが
ら、微粒子トナーにおいてプラストスリーブおよび弾性
ブレードを使用した場合、従来例における強磁性ブレー
ドを使用した場合に比べ、よりトリボ付与が過剰となる
ためチャージアップによる濃度ウスが容易に発生してし
まう。このため特に微粒子トナーと弾性ブレードの組合
せでは使いこなしが非常に困難であった。そこで第６図
、第７図に示すようにコートスリーブに弾性ブレードを
使用したところ以下の実験より効果があることが判った
。

実験２）実験１で使用した現像剤とＮα２．３．４のスリーブを
第６図、第７図に示す現像器に組み込み、ブレードとし
て厚さ１．０ｍｍのウレタンゴムを使用した。

２３°Ｃ１６０％Ｒ，Ｔ、、１５℃、ｉｏ％Ｒ，Ｔ、、
３２．５°Ｃ１８５％Ｒ，Ｔ、の環境にて画像を出力し
たところ表３に示すように３環境ともイニシャルから５
０００枚までにおいて５０（５ｍｍＸ５ｍｍ）およびベ
タ濃度は安定しており、チャージアップによる濃度ウス
は発生せずコート不良も発生することはなかった。この
とき、弾性ブレードはスリーブ回転方向に対して順方向
および逆方向に当接する場合どちらもスリーブに対して
腹当りになっていることが望ましく、エツジ当りになっ
ている場合、エツジ部にてトナーをかき取ってしまうた
め、スリーブ上で均一なコートを行うことができず、安
定した画像を得ることはできない。

以上コートスリーブの表面粗さをＲａ＝０．３〜５．０
　ｐ　ｍ、、Ｒｚ＝　１．０〜３０．０　μｍの範囲に
することにより、弾性ブレードを用いる場合においても
微粒子トナーのチャージアップによる濃度ウスを防止す
ることが可能となった。合わせて弾性ブレードを用いる
ことにより、高温、高温環境においても、トナー粒子へ
の十分なトリボ付与が可能となり、環境によらず安定し
た画像を出力することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように５μｍ以下の粒径を有する磁性トナ
ー粒子が１７〜６０個数％含有され、磁性トナーの体積
平均粒径が６〜９μｍである磁性トナーを用いた現像装
置において、スリーブ表層に合成樹脂に対し、カーボン
ブラックおよび或いはグラファイトを配合した導電性被
膜材料のコーティングを行い、この時のスリーブ表層の
表面粗さをＲａ＝０．３〜５．０　μｍ、　Ｒｚ＝　１
．０〜３０．０　ｐ　ｍとすることによりコートむらな
くチャージアップによる濃度低下およびスリーブゴース
トを防止することが可能となった。

よって従来使いこなしが困難であった微粒子トナーを用
いて細線再現性及び階調性に優れた画像を安定して提供
することができる。

表１

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における現像スリーブの斜視図を示し
、第２図は従来例を示し、第３図は中心線平均粗さＲａ
の定義を表わす図を示し、第４図は１０点平均粗さＲｚ
の定義を表わす図を示し、第５図は実施例１における現
像器の構成図を示し、第６図は実施例２における現像器
の構成図を示し、第７図は実施例２における現像器の構
成図を示す。ｌ・・・スリーブ、２・・・フランジ、３・・・強磁性
ブレード、４・・・ホッパー、５・・・トナー、６・・
・マグネット。７・・・ドラム、８・・・弾性ブレード、９・・・従来
におけるスリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）現像剤が、結着樹脂及び磁性粉を少なくとも有す
る１成分系磁性トナーであり、その粒度分布が（ｉ）粒径５μｍ以下の磁性トナー粒子が１７〜６０個
数％含有され、（ｉｉ）粒径６．３５〜１０．０８μｍの磁性トナー粒
子が５〜５０個数％含有され、（ｉｉｉ）粒径１２．７０μｍ以上の磁性トナー粒子が
２体積％以下含有され、（ｉｖ）体積平均粒径が６〜９μｍであり、（ｖ）粒径
５μｍ以下の磁性トナー粒子群が下記式Ｎ／Ｖ＝−０．０５Ｎ＋ｋＮ：５μｍ以下のトナー粒子の個数％Ｖ：５μｍ以下のトナー粒子の体積％ｋ：４．６〜６．７の正数Ｎ：１７〜６０の正数を満たす磁性トナーを有する乾式−成分現像装置であり
、現像剤担持体表面に結着樹脂とカーボングラファイト
及び、或いはカーボンブラックとの複合材料からなる薄
層を形成し、該薄層の表面粗度がＲａ＝０．３〜５μｍ
、Ｒｚ＝１．０〜３０μｍの範囲にあることを特徴とす
る現像装置。
（２）該現像剤担持体と対向して強磁性金属ブレードを
微小間隔をもって配することを特徴とする特許請求の範
囲第１項の現像装置。
（３）該現像剤担持体と対向して弾性体から成るブレー
ドを当接することを特徴とする特許請求の範囲第１項の
現像装置。