JPH0312675A - 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】 ― 本発明は、電子写真法や静電記録法などによって形成さ
れる潜像担持体上の潜像を現像するために、？！像が形
成された潜像担持体へと現像剤を相持し、搬送する現像
剤担持体を有した現像装置に関するものである。

（え立藍遣 従来、この種の現像装置に設けられるスリーブ状或いは
ベルト状とされる現像剤担持体は、−成分・二成分現像
剤、磁性・非磁性現像剤、更には絶縁性番誘電性現像剤
を問わず、これら現像剤を担持して搬送する表面には現
像剤の塗布状態にムラを発生させないために、凹凸をつ
けることが行なわれている。

このように、現像剤担持体の表面に凹凸を付ける方法と
しては、サンドベーパで表面を擦るサンドペーパ法、化
学処理による表面粗し法、球形粒子によるビーズブラス
ト法、不定型粒子によるサンドブラスト法或いはこれら
の方法の混成法などが提唱され、また実施されている。

このように、現像剤担持体の表面に凹凸を付けることは
、現像剤、即ち、トナーの搬送性を高め、成る程度はト
リボを制御できる点で有利ではあるが、例えば−成分現
像剤を用いる場合などではトリポの制御が不充分である
という問題を残す。

そこで１例えば、乾式−成分トナーの帯電量（トリポ）
を制御するための物質として、気相法シリカ（乾式シリ
カ）及び混式製法シリカ（湿式シリカ）を用い、これを
トナーに外添することが知られている。

一例をあげれば、スチレンアクリルにマグネタイトを６
０重量部含有する負極性トナーに対し。

強いネガ特性を示す乾式シリカ（１００ｒｎ’の気相法
シリカに対し、）！ＭＤＳをｌｏｏｍ’当り１０重量部
の割合で添加し加熱処理したもの）を外添することによ
り、現像剤としてのトリポは増加される。

第２図に示すように、磁石ローラ７を内蔵した現像スリ
ーブの如き現像剤担持体８上に磁石ローラ７の磁気力で
磁性トナー６を担持し、規制ブレード９で表面に所望厚
さの現像剤薄層を形成すると共に、現像剤担持体８と潜
像担持体１０との最近接部（現像部）において、現像剤
担持体８から潜像担持体ｌＯにトナー６を交番電界を利
用して飛翔させる、所謂、ジャンピング現像を行なった
場合には、シリカ未外添の現像剤に比べ、シリカ外添の
上記現像剤によれば１画像濃度が上がり、又、いわゆる
“ガサツキ“の少ない画像が得られる。

ところが、ネガトナーに強いネガ特性シリカを外添した
現像剤を使用した場合には、現像剤担持体上に、プリン
トパターンの履歴であるスリーブゴーストが生じ、これ
がプリント画像上にも現われる。ネガトナーにネガシリ
カを外添した現像剤の場合に生じる現像剤担持体上のゴ
ーストは、第５図に示されるようなポジゴーストを発生
せしめる。

つまり、非印字部（白地）が続いていたためにプリント
が行なわれても薄い現像しか行われない部分（ａ）と、
プリントが自続されたために濃い現像が行なわれる部分
（ｂ）とが生じ、全体としてプリントに濃度ムラが出る
。

上述のようなゴースト形成のメカニズムは１本発明者ら
の実験及び考察によると、現像剤担持体上に形成される
微粉（粒径１〜２ｇｍ以下）の層に深く関わりがあるこ
とが分かった。

すなわち、現像剤担持体上のトナー層の粒度分布は、ト
ナー消費部分とトナー未消費部分との間で明らかな差が
あり、トナー未消費部分であるトナー層の最下層には上
記微粉が集中している。しかるに、微粉は体積当りの表
面積が大きく、粒径の大きなものに比べると、質量当り
における摩擦帯電電荷量が大きいから、自身の鏡映力も
強まり、現像剤担持体に対する静電的な強い拘束力をう
けることになる。換言すれば、このような微粉層が形成
された部分の上に位置したトナーは現像剤担持体と充分
に摩擦できず、従ってトリポ電荷量が少なく現像能力が
低下し、画像上、これがスリーブゴーストとして現われ
てしまうのである。

以上の如く、スリーブゴーストは現像剤担持体上に微粉
層が形成されることと、トナーの帯電が現像剤担持体と
の摩擦帯電に大きく依存していることとによって生じる
現象である。従って、スリーブゴーストを解決するには
現像剤担持体の表面に近い側でチャージアップしたトナ
ーの微粉層が現像剤担持体との間で慟〈鏡映力を何等か
の手段で除去或いは軽減させればよい。

そこで１発明者らは現像剤担持体が金属スリーブで構成
される場合、その表面に誘電体層（例えば樹脂層）を設
けた場合、上述の鏡映力にどのような影響があるかに考
察を進めた。

このような条件での鏡映力の算式は以下の通りである。

Ｆ＝（（Ｋ−１）÷（Ｋ＋　１））　ＸＱ”　＋１６π
ε。ｒ”　Ｘｆ　（ｄ）ｅ　＊　＊　＊　（１）ここで
、に：誘電体層の平均の体積比誘電率（Ｋ＞１） Ｑ：トナーの帯電量 ｒ：トナーの粒径 ｆ　（ｄ）　：誘電体層の厚さｄに関する関数で、ｄの
増加と共に減少す る性質を持つ 従って、現像剤拘持体が金属スリーブ単体で構成され、
誘電体層が存在しない場合は、Ｋ±ψ且っｄよ０である
から、上述の鏡映力は最も強くなる。

逆に、鏡映力Ｆを軽減するには上述のファクターに、Ｑ
、ｆ　（ｄ）のいずれかを減少させればよいことが理解
される。しかしながら、トナーの帯電量Ｑを減らすこと
は、画像劣化、画像濃度低下などの現像性の低下を招き
易いので好ましいことではない。

そこで、本発明者らは、現像剤担持体上での誘電体層の
平均体積比誘電率を低下させることに留意した。しかし
、通常低誘電率であれば、これにつれて導電率も低下す
る傾向となるので、単に誘電体層の誘電率を低下させる
だけでは、現像剤担持体表面に溜る電荷の逃げ場がなく
１表面がチャージアップしてしまい４画像濃度の低下を
もたらす。

本発明者らは、上記問題を解決するべく研究、実験を続
けた結果、現像剤担持体表面の大部分を低誘電率化する
と同時に、所々に数多くの現像剤担持体自体の金属表面
を不均−且つ微細に分散して露出させることにより、現
像剤担持体表面上に留るはずの電荷を適当にリークし、
実用上好ましい制御状態が得られることを見出した・又
、現像剤担持体表面上では、本来鏡映力Ｆは非常に大き
く、スリーブゴーストの原因となる微粉の層を形成する
と考えられるが、現像剤担持体の表面である金属表面が
パターン化されず不均−且つ微細に分散している場合に
は、画像上には影響を示さず実用上問題とならないこと
が分かった。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたものである。

従って、本発明の目的は、現像剤担持体の表面に低誘電
性物質を薄層として形成し、しかも、現像剤担持体の表
面自体が不均一で且つ微細に分散して露出するようにし
、スリーブゴーストがなく、カブリもない且つ濃度低下
もない良好な画像を得ることのできる現像装置を提供す
ることである。

上記目的は本発明に係る現像装置にて連成される。要約
すれば本発明は、潜像が形成された潜像担持体へと現像
剤を担持し、搬送する現像剤担持体を有した現像装置に
おいて、前記現像剤担持体の表面には、該現像剤担持体
表面が不均一で且つ微細に分散して露出されるようにし
て低誘電性物質よりなる薄層が形成されて成ることを特
徴とする現像装置である。好ましくは、現像剤拘持体は
、平均表面粗さ（Ｒ２）が０．１４ｍ−１０４ｍ、好ま
しくは０．５終ｍ〜８ｕＬｍとされる。

支１１ 次に、本発明に係る現像装置を図面に即して更に詳しく
説明する。

先ず、本発明に従って構成される現像剤担持体の製造過
程を第１図（ａ）〜第１図（ｃ）を参照して具体的に説
明する。

現像剤拘持体は１本実施例では金属スリーブとされ、金
属管ｌｏｔを引抜き加工して作製される。該現像剤担持
体用の金属管１０１は先端を潰した後ペンチ１０９にて
把持し、プラグ１０８を金属管１０ｘ内に配置し、ダイ
ス１０７を介して引抜かれる。この時、ダイス１０７の
手前には引抜き塗布ｊａ１０６が用意されていて、低誘
電性の塗料１０２が金属管１０１のまわりに供給される
。

引抜き塗布機１０６には、第３図（Ｃ）に最もよく図示
されるように、塗料１０２の供給口１０４及び排出口１
０５が設けられていて、塗料１０２は塗料タンク１１０
からポンプ１１２、フィルター１１３を介して供給口０
４へ供給され、また排出口１０５から塗料タンク１１０
に戻され、フィルター１１１でろ過される。

又、引抜き塗布機１０６における金属管１０１の人出口
には塗料漏れを防止するシーリング１０３が配置されて
いる。

上記製造装置により、金属管１０１は所望の径に引抜き
形成されると同時に、その外表面に塗料１０２が塗Ｔさ
れ、これによって本実施例では現像スリーブとされる現
像剤担持体が製造される。

更に具体的に言えば、金属管１０１にはアルミニウム合
金製円筒体（Ａ　３００３）を用いるとよく、又、塗料
には熱硬化性フェノール樹脂をメチルアルコールで希釈
したものを用いルトヨイ。

このようにして得られた現像剤担持体の表面構造は、以
下に述べる通りである。

Ｌ記担持体の表面は、第３図からも明らかなように１通
常の単なる引抜き管の表面を洗浄後観察した場合に比較
して、頗く浅い溝が多数存在している。また、不滑面と
して成形した部分においても、精しく観察すると極〈細
い筋が無数に不均一に散らばって存在していることが確
認される。

そこで、表面粗さ計を用いて現像剤担持体の表面を周方
向と、長手方向とについて、粗さ測定したところ、表面
粗さＲｚは周方向で５　、０　ｕＬｍ。

長手方向で３．０ｇｍであった。なお、表面粗さのＵ定
はｒＪＩｓ　　８０６０１４の平均粗さＲｚによる。

本発明者らは、本発明で期待する効果を有効に発揮する
には、どのような表面粗さの範囲があるかを実験的に確
かめたところ１表面粗さＲｚは０．１ｇ、ｍ−１０であ
り、好ましくは０．５４ｍ〜８７ｈｍ程度であることを
見出した。

つまり、表面粗さＲｚが０．１１ｉｎ以下になると、平
坦な表面部分が多くなり、現像Ｉｓ担持体表面が鏡面状
態に近づくので、トナーの搬送能力に悪影響を与え、画
像濃度の低下が認められるだけでなく、現像剤担持体表
面でのトナーの塗布ムラも生じ１画像の品位を低下する
おそれが出てくる。又、逆に１０ｇｍ以上になった場合
には、表面の凹凸が激しく、トナーの搬送能力は向上す
るが、トナー層厚を規制する規制ブレードによるトナー
の整理・規制能力が追従できなくなり、更には、トリボ
付与も充分に行えなくなる。そのため、画像濃度は充分
であるが、画質のキレがなくなり、カブリや飛散を生じ
てしまい、トナーを劣化させたり、現像剤担持体への融
着を生じるなどの実用上での重要な問題を発生する。

次に、Ｌ記のようにして引抜き塗工を行って作製した現
像剤担持体（現像スリーブ）を使用した現像装置を、実
際に画像形成装置に組込んで行なった場合の特性の評価
を実施例について説明する。

尖ｊ１１１ 第４図に図示されるように、本実施例にて、感光ドラム
２１に形成されたＮ潜像を現像するための現像装置は、
上述のようにして作製された現像剤担持体である現像ス
リーブと同じ現像スリーブ１６を使用し、該現像スリー
ブ１６内にはマグネットローラ１７を固定した通常の構
成とされた。マグネットローラ１７の磁極の磁力はＮ、
＝９００ＣＧ）、Ｈ２＝６００　（Ｇ）、Ｓｔ　　＝８
００（Ｇ）、Ｓｚ　＝７００　（Ｇ）とされた０層厚規
制ブレード１８は磁性体である厚さｉｎｍの鉄板を電気
メツキ法でニッケルメッキしたものを使用した。

本実施例で、ブレード１８と現像スリーブ１６との間隙
は２５０終ｍに保持してあり、現像剤１９として一成分
絶縁性磁性トナーを用いた。バイアス電源２０としては
、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したものを用い、ＡＣ電圧
としてＶｐｐ＝Ｌ２００Ｖ、ｆ＝１５００Ｈｚ、ＤＣ電
圧としテ＋３５０Ｖを設定した。現像剤１９のトナーは
、ポリスチレン５５部、マグネット４０部、カーボンブ
ラック５部（いづれも＃Ｌ量比）で、現像スリーブに対
しネガ性を有する平均粒径１２ＩＬｍのものに、電荷制
御剤を外添したものであった。

その結果１通常の現像スリーブと比較して、ポジゴース
トが実用レベルまで解消していることが確認できた。

画像形成装置を、低温低ｌ１ｌ（１５℃、１０％）や高
温高湿（３２，５℃、９０％）の環境下で耐久試験した
ところが、カブリも生じない上、耐久上の濃度低下も認
められず、良好な画像が得られた。

ｌｊ口１ヱ 本実施例においては、上述の引抜き塗工方式による現像
スリーブ表面の処理を行なわず、第６図ニ示すようなデ
ィッピング塗布方式を採用して現像スリーブ表面の処理
を行った。

第６図において、現像スリーブ３１の表面に塗工される
低誘電性物質の塗液３０は、具体的には例えば、熱硬化
性フェノール樹脂をメチルアルコールにより粘度２０Ｃ
ＰＳになるまで希釈した液体である０本実施例で現像ス
リーブ３１の素材はアルミニウム合金（Ａ３００３）製
の金属管であり、矢印Ｍ方向へ毎分１００ｍｍでゆっく
りと引き上げた。その結果は、本発明の効果を達成する
ことのできる現像スリーブ表面を得ることができた。

この時、粘度が高過ぎたり、引き上げ速度が遅すぎたり
すると、塗＊Ｊ！が厚くなり過ぎ、金属の表面露出部分
がなくなるという問題を生じるので、粘度、引上げ速度
などを充分に管理、制御する必要がある。

亙ｊ自１】 本実施例では、第７図に示すようなスプレー塗布方式を
採用して、現像スリーブ表面の処理を行った。

第７図において、現像スリーブの素材３２は上記各実施
例と同じアルミニウム合金であって、回転手段（図示せ
ず）で２０Ｏｒ、ｐ、ｍで回転された。この金属管３２
に対して、スプレーの吐出口３３から例えば２ｇ／分の
吐出量で、粘度１００ＰＳにまでメチルアルコールで希
釈された熱硬化性フェノール樹脂の液３０を吐出させつ
つ、矢印Ｎ方向へスプレー１３００ｍｍ／分で移動させ
た。その結果は、本発明の効果を達成することのできる
現像スリーブ表面を得ることができた。

この場合も、塗布層を所望の薄層にするために、現像ス
リーブの素材の回転速度、塗料の吐出量、粘度、移動速
度などを適宜調整する必要がある。

火Ｊ口九Ａ 種々の表面粗さを持った素材を用いて、これに上記実施
例１〜３の方式により塗布層を形成して、現像スリーブ
の如き現像剤担持体を構成することができる。

すなわち、塗料を塗布するに先立って現像剤担持体の素
材表面が適度に粗面とされている場合には、粗面の凹部
に塗液が埋まり、凸部には塗液が乗りにくいので、本発
明の目的に添う表面が得易くなり、場合によっては、塗
布後の粗面化工８！などを省略することも可能となる。

このように予め素材表面を粗面化する方法としては１通
常の引抜き方式のほかに、不定形粒子によるサンドブラ
スト方式などが採用できる。又、化学的に表面を腐食さ
せるエツチング方式もあり、球形粒子によるプラスト方
式でもよい、更にサンドペーパ方式もある。或いは、こ
れらの複合方式でもよい。

第８図（ａ）は、引き抜き方式において、ダイス通過時
に積極的に塗液中に空気を混入して、その気泡小爆発を
利用した場合の現像スリーブのための粗面化した素材を
拡大して示す。

第８図（ｂ）は、不定形サンドブラスト方式により得ら
れた現像スリーブのための粗面化した素材を拡大して示
す。

第８図（ｃ）は５通常の引き抜き方式により得られた現
像スリーブのための粗面化した素材を拡大して示す。

第８図（ｄ）は、エツチング方式により得られた現像ス
リーブのための粗面化した素材を拡大して示す。

第８図（ｅ）は、球形ブラスト方式により得られた現像
スリーブのための粗面化した素材を拡大して示す。

第８図（ｆ）は、不定形ブラスト方式或いは球形ブラス
ト方式、又はサンドベーパ一方式などの粗面化を一度行
なった後に引き抜き方式を利用した場合に得られた現像
スリーブのための粗面化した素材を拡大して示す。

第８図（ｇ）は、第８図（ａ）に示す現像スリーブのた
めの粗面化した素材の表面を拡大して示しており、第６
図に関連して実施例２で説明したデイピング方式により
得られた現像スリーブの塗布層表面の拡大図である。斜
線部が塗布層面を示す。

第８図（ｈ）は第８図（ｇ）の線Ａ−Ａにとった断面図
であり、第８図（１）は、第８図（ｈ）の要部拡大図で
ある。

本発明によれば、これらの図から理解されるように、現
像スリーブ、即ち、現・像剤担持体自体の表面は、不均
一で且つ微細に分散して表面に現われているのであり、
しかも塗液は四部のみに！＆布されていることが観察さ
れた。

１亙１」 種々の塗布方式を用いて、例え厚い塗布をなして、金属
表面が露出されない状態になったとしても、その後、塗
布面に粗面化処理を施せば、本発明の目的に添う現像剤
担持体を得ることができた。

犬ｉ跣ｊ 上記各実施例では、低誘電性物質として、熱硬化性フェ
ノール樹脂をメチルアルコールで希釈した塗液を使用し
たが、これに代えて、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂など
の他の材料を用いてもよいことは勿論であり、その希釈
にメチルアルコール以外の材料を用いてもよいことは勿
論である。

ｌ豆立差Ｊ 本発明に係る現像装置は、以上詳述したように、現像剤
担持体の表面に低誘電性物質を薄層として塗上し、しか
も、現像剤担持体の表面自体が不均一で且つ微細に分散
して露出するようにしたから、スリーブゴーストがなく
、カブリもない良好な画像が得られ、それでいて濃度低
下も起らない現像を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び第１図（ｂ）は、本発明に従った現像
剤担持体を製造する過程を説明するための装置の縦断面
図である。 第１図（ｃ）は第１図（ａ）＋７）Ａ−Ａ線に沿う断面
図である。 第２図は、画像形成装置に組込んだ本発明の現像装置の
一実施例の断面図である。 第３図は、現像剤担持体表面の拡大図である。 第４図は、現像装置の他の実施例の断面図である。 第５図は、スリーブゴーストの状態を説明する模式図で
ある。 第６図及び第７図は、現像剤担持体の他の製造方法を説
明する説明図である。 第８図（ａ）〜第８図（ｆ）は、現像剤担持体（現像ス
リーブ）の表面状況を示す断面図である。 第８図（ｇ）は、現像剤担持体（現像スリーブ）の表面
状況を示す拡大斜視図である。 第８図（ｈ）は、第８図（ｇ）のＡ−Ａ線に沿う現像剤
担持体（現像スリーブ）の表面状況を示す断面図である
。 第８図（ｉ）は、第８図（ｈ）のＸ部の拡大断面図であ
る。 １０２：低誘電性物質 ８．１６：現像剤担持体（現像スリーブ）１０１　：現
像剤担持体の素材（金属管）第 １ 図（ａ） 第 図（ｂ） １υｂ ２５にＵ ５００ ０７ｕｍ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）潜像が形成された潜像担持体へと現像剤を担持し、
   搬送する現像剤担持体を有した現像装置において、前記
   現像剤担持体の表面には、該現像剤担持体表面が不均一
   で且つ微細に分散して露出されるようにして低誘電性物
   質よりなる薄層が形成されて成ることを特徴とする現像
   装置。 ２）現像剤担持体は、平均表面粗さ（Ｒ＿ｚ）が０．１
   μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜８μｍである
   請求項１記載の現像装置。