JPH0314191B2

JPH0314191B2 -

Info

Publication number: JPH0314191B2
Application number: JP56155225A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Watanabe; Kimio Nakahata; Masaaki Sakurai; Kazuo Isaka; Fumitaka Kan; Kenji Takeda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-09-30
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1991-02-26
Also published as: JPS5857163A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は複写機、情報記録装置等の画像形成機
器に適用される乾式現像装置に関する。更に詳し
くは、現像剤支持部材表面に粗面化・硬質化処理
を施した現像装置に係る。

従来一成分磁性トナーを使用する現像方法とし
てはは、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
かる現像方法においては、トナーは本質的に導電
性である事が必要であり、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事が困難
であつた。

そこで、本件出願人は、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
接触させる事なく対向せしめ、現像するものであ
る。この時、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
を行なうことができる。この現像方法ではトナー
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きわめて重要で
ある。すなわ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易く、一
方トナー像がうすくなると、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図に示すようなト
ナー容器出口に塗布用のブレードを用いる方法が
ある。

第１図に示すものは、ゴム等の弾性ブレード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に内接さ
れた固定磁石４の１つの磁極N₁に対向する位置
に、磁性体より成るブレード１を設け、該磁極と
磁性体ブレード間の磁力線に沿つてトナー３を穂
立させ、これをブ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）。

これらの方法により現像剤支持部材２上に、ほ
ぼ均一なトナー層３をつくる事が可能となつた。
しかし実用上長期にわたつて、均一なトナー層を
上記現像剤支持体上に安定に形成する事が困難な
場合も実験上見出された。殊にいちじるしく流動
性の悪いトナーを用いた場合、又は凝集を生じた
トナーを用いた場合には、均一なトナー層をつく
る事が一層困難となり易かつた。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を望め
ない。

このムラ対策として非常に有効な方法として、
本件出願人は、さらに新規な現像装置を提案した
（特開昭55−16453号）。これは、上記スリーブ面
のその移動方向に沿つて、凹凸を設けることによ
り、塗布ムラを防止するものである。スリーブ面
の、その移動方向に沿つての凹凸がムラに対して
有効な理由は、スリーブ面とトナー間の摩擦力が
増えてスリツプがしずらくなりブレードからのト
ナーの押し出し力が安定したこと、及び、スリー
ブ周方向の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、トナーがさらさらの状態になつたため
と考えられる。

例えば、上記スリーブとして、ステンレス
（SUS304）スリーブ上に、粒度＃600の不定形粒
子でサンドプラスト処理をした表面粗面化スリー
ブを用いて、画出し耐久を行なつたところ、ムラ
は発生しなかつた。

ところが、この現像器を使つて連続的に画像出
しを行つたところ以下の現象が発生した。

(1) 極端にトナー消費量の少ない白地の多い原稿
のコピーを300〜500枚続けたところ画像濃度Ｄ
は1.1から0.9へと低下していた。

(2) 画像濃度が低下した現像器で連続的に黒地コ
ピー（全面黒）をしたところ、30〜50枚続けた
ところから画像濃度が1.1に回復し始めた。

(3) 普通原稿で数万枚連続コピーを続けたとこ
ろ、実用上は問題を生じないが若干のムラを生
じた。

そこで、まず上記(1)の画像濃度の低下したスリ
ーブ表面のトナーの粒径を測定したところ、粒径
１〜5μのトナーが主体であり、ホツパー内のト
ナー（平均粒径８〜13μ）と較べて明らかに粒径
が小さくなつており、このトナー粒径の変化によ
つて画像濃度の変化が起こることが解つた。これ
は、トナーがスリーブとの摩擦によつて電荷を与
えられると鏡映力によつてスリーブ上に吸引する
が、このとき微小トナー（１〜5μ）の方が平均
的（８〜13μ）トナーより吸引力が大きいため、
微小トナーがスリーブ表面に薄くコーテイングさ
れてしまうからである。このため、最も現像に寄
与する5μ以上のトナーはスリーブとの摩擦が充
分に行なわれず電荷を付与されない。このことに
より画像濃度は徐々に低下する。微小トナーの鏡
映力によるスリーブコーテイングを抑えるために
はスリーブ表面を絶縁性にするとよいことがわか
つた。

又前記(3)のスリーブ上の凹凸を調べたところ、
長時間の回転によつてスリーブ表面の凹凸が摩耗
していることがわかり、摩耗によつて若干のムラ
を生じていることが判用した。この摩耗を防止す
るためにはスリーブ表面を硬質化するとよいこと
がわかつた。

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、現
像剤支持部材表面に常に安定に一様なムラのない
現像剤薄層を塗布形成し、得るように改善した現
像装置を提供することにある。

この目的を達成する本発明は、移動する現像剤
支持部材上に、現像剤の厚み規制部材によつて、
一成分現像剤を塗布し、かつ一成分現像剤を現像
剤支持部材で摩擦帯電し、これを潜像保持部材に
供給して、潜像を現像する装置において、前記現像剤支持部材表面にアルマイト処理を施
し、その後不定形粒子によるサンドブラスト処理
により粗面化したことを特徴する現像装置であ
る。

このように、現像剤支持部材表面をアルマイト
とすることにより、前述したような微粉トナーの
鏡影力による現像剤支持部材表面へのへばりつき
を防止でき、一成分現像剤を現像剤支持部材によ
つて摩擦帯電することの妨害をなくすことができ
る。また、アルマイトは硬質であるので、不定形
粒子によるサンドブラスト処理に固有の微細構造
の粗面が形成でき、これによつて一成分現像剤の
搬送性が向上するとともに、一成分現像剤へ与え
る摩擦帯電量が適宜に制御されたものとなり、ム
ラのない良好な濃度の現像画像を得ることができ
る。そしてアルマイトの耐摩耗性により微細構造
粗面が長期にわたつて維持されるので、一成分現
像剤の初期設定時の搬送性能、摩擦帯電性能が長
期間持続し、良好な現像画像を長期安定して得る
ことができる。

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。

実施例１この実施例に用いる現像器としては第３図に示
すものを用いた。第２図と同一の部材には同一の
番号を符してある。マグネツトロール４の磁極の
強さはN₁＝820gauss、S₁＝820gauss、N₂＝S₂＝
N₃＝S₃＝500gauss、スリーブ２とドラム５との
間隙を0.25mm、スリーブ２とブレード１との間隙
を0.2mmに保持した。またバイアス電源６として、
ACにDCを重畳させたものを用いVpp（peak−to
−peak）＝1300V、ｆ＝1000Hz、DC＝＋100（Ｖ）
としてジヤンピング現像を行ない、毎分30枚のス
ピードで複写処理を行つた。又スリーブ２はアル
ミニウム製で、そのスリーブ表面を硫酸15％溶液
中での陽極酸化法によるアルマイト処理（アルマ
イト層２ａの厚み約30μ）を施した径φ32のスリ
ーブである。上記スリーブに不定形のブラスト砥
粒として＃600の炭化ケイ素を用い、吹きつけノ
ズル径φ7、距離100mm空気圧４Kg／cm²で90秒サン
ドブラスト処理を行つたものを使用した。不定形
粒子と粒子としては上記の他にAl₂O₃、SiO₂、
Fe₂O₃、TiO₂等が用いられる。

上記の構成の現像装置を用いて実際に潜像面の
現像処理を行つたところ、スリーブ２面のトナー
コーテイングは非常に良好であり、塗布ムラは生
じなかつた。また上記スリーブで５万枚通紙した
が、常時良好な画像が得られ、最大画像濃度
Dmaxの低下もなかつた。又５万枚の通紙に対し
てもスタート時で表面粗さが0.8μのものはそのま
ま0.8μであり、全くスリーブは摩耗しておらず、
ムラの発生はなかつた。即ち本実施例を用いるな
らば前記従来の問題点は解消し得るものである。

実施例２前記第３図実施例装置を用い、アルマイト処理
後のスリーブを砥粒の粒径を種々変えたり、空気
圧を変化させたりしてブラスト処理を行い、スリ
ーブ上の表面粗さを0.05〜10μにして実験を行つ
た。

その結果、0.1μ以下では粗さが充分でないため
にトナーがスリーブ上をスリツプしてトナーの均
一コートが行なわれずムラを発生した。

更に8μ以上ではムラの発生は全く無く、スリ
ーブの表面が粗過ぎてトナーはスリーブでスリツ
プすることはないが、スリーブ上の凹の部分にト
ナーが入り込むためスリーブとの摩擦が不充分の
ためトナーに電荷を与えず、トナーの現像能力が
無くなり、画像濃度の低い顕画像しか得られなか
つた。又特に有効な表面粗さは0.3〜3.0μであり、
凹凸のピツチは５〜30μであつた。なお、本実験
において検討した現像器構成においては＃300〜
＃800の砥粒を用いた場合に特に良好な結果が得
られた。

次に本実施例で、トナーを入れた状態で更に
500hrs空回転した後、画出しを行なつたがやはり
良好な画像が得られた。しかも走査型電子顕微鏡
で表面を観察したが、初期と同じ形状で、摩耗は
全く見られなかつた。

実施例３前記実施例の装置を用いアルマイト層の厚みは
種々変化させた後にブラスト処理を行つて実験し
た。その結果、アルマイトの厚さが5μ以下では
ブラスト処理に対して、アルミの下地の影響を受
けて充分なブラスト処理がなされなかつた。又、
厚さが50μ以上では静電保持面とスリーブ表面と
の電界が著しく減少して、最初から現像作用が抑
えられた薄い画像となる。それ故アルマイト層の
厚みは5μ〜50μ程度が有効である。なお50μのア
ルマイト層を形成するとき、アルマイト処理によ
つて精度が維持できない場合があるため、本実施
例ではアルマイト層を100μ程度に形成した後に
研摩して50μのアルマイト層とした。

又更にアルマイトとしては硬質アルマイトを使
用することによりスリーブの摩耗はより確実に抑
えられることがわかつた。

なお上記実験では、トナーとしてポリエチレン
100重量部に対して、磁性粉70部・荷電制御剤２
部を配合し、最終的にシリカを１％外添した圧力
定着用トナーを用いた。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３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５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５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
象が確められた。これはスリーブ２とドラム５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。

また上記スリーブは、ランダムな凹凸が全域に
わたつて形成されているため、一義的に表面粗さ
を表現することは難かしいが、一例として表面を
テイラーホブソン社、あるいは小坂研究所等で発
売している微小表面粗さ計により測定すると、第
４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。第４図で平均粗さRz＝1.5μ、
ピツチ＝19μである。

ここで表面粗さは、JIS10点平均あらさ（Rz）
〔JIS BO601〕によるものである。すなわち第５
図に示すように、断面極線から基準長さｌだけ抜
き取つた部分の平均線Ａに平行な直線で高い方か
ら３番目の山頂（図中３で示す）を通るものと深
い方から３番目の谷底（図中３′で示す）を通る
ものの、２直線の間隔をマイクロメーター（μ
ｍ）で表わしたもので、基準長さｌ＝0.25μmmと
した。また、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）に含まれる山の数以上述べた如く、本発明では現像剤支持部材表
面にアルマイト処理を施した後に不定形粒子によ
るサンドブラスト処理をして粗面化したことによ
り、長期にわたつて安定した高性能を発揮し得る
現像装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の現像装置の断面図、
第３図は本発明の一実施例を適用した現像装置の
断面図、第４図はスリーブ表面の粗さを測定した
波形図、第５図は表面粗さとピツチの定義説明図
である。図において、１……弾性ブレード、２……現像
剤支持部材、２ａ……アルマイト層、３……トナ
ー層、４……固定磁石、５……ドラム、６……バ
イアス電源、を表わす。

Claims

【特許請求の範囲】１移動する現像剤支持部材上に、現像剤の厚み
規制部材によつて、一成分現像剤を塗布し、かつ
一成分現像剤を現像剤支持部材で摩擦帯電し、こ
れを潜像保持部材に供給して、潜像を現像する装
置において、前記現像剤支持部材表面にアルマイト処理を施
し、その後不定形粒子によるサンドブラスト処理
により粗面化したことを特徴とする現像装置。２前記現像剤支持部材の表面粗さが、凹凸のピ
ツチ２〜50μ、平均粗さｄ＝0.1〜8μの粗面である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現
像装置。３前記アルマイト処理によつて形成されたアル
マイト層は硬質アルマイトからなつていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の現像装置。４前記アルマイト処理によつて形成されたアル
マイト層の厚みは５〜50μであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１
項記載の現像装置。５前記アルマイト処理により、厚目にアルマイ
ト層を形成し、その後研摩により上記５〜50μに
することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の現像装置。６前記不定形粒子は炭化ケイ素、Al₂O₃、
SiO₂、F₂O₃、TiO₂のいずれか１つであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の現像装
置。７前記厚み規制部材は潜像保持部材と現像剤支
持部材の間〓よりも薄い現像剤層を形成し、現像
剤支持部材にはAC成分を有する電圧が印加され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
６項のいずれかに記載の現像装置。