JPH0314192B2 - - Google Patents

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
器に使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わる。

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
上記現像剤支持部材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は、又は凝集を生
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
（特願昭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づ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
子でサンドブ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、以下の現像が発生した。

(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、３〜50枚続けた
ところから画像濃度が1.1に回復し始めた。

(3) 又、スリーブ上に点状及び周方向に平行に線
状にトナー融着が発生した。これは圧力定着用
トナーを使用した場合特に顕著であつた。

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

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）トナーに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、(3)のトナー融着を走査型電子顕微鏡で観察
するとスリーブ面の微細な無数の突起部にトナー
がなすり付けられる様に融着していることがわか
つた。

又、前記(4)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明した。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、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V_PP（ピーク・
ツー・ピーク）＝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、硫酸15％溶液中での陽
極酸化法によりその表面に約30μのアルマイト層
２ａを形成し、その後スリーブ表面上に定形（球
形）のブラスト砥粒として＃800のガラスビーズ
を用い、ノズル径φ7、距離100mm、空気圧４Kg／
cm²で約120秒サンドブラスト処理を行なつたもの
を使用した。定形粒子として鋼球、フエライト球
も用い得る。上記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。又、スリーブ上にトナー融着
を生ずることも無かつた。更に上記スリーブで５
万枚画像形成を行なつたが、常時良好な画像が得
られ画像濃度の低下も無かつた。又、５万枚の通
紙に対してもスタート時で表面粗さ0.7μのものは
そのまま0.7μと変わらず、全くスリーブは摩耗し
ておらずムラの発生は無かつた。これはスリーブ
表面にアルマイト層を形成し、該表面を絶縁化し
ていることによつて、画像濃度低下を防止してい
ることと、アルマイト処理後定形のすなわち球形
の粒子によりブラスト処理を行つているために、
最終的にスリーブ表面上の凹凸の内鋭い突起が無
くなり、丸みを帯びた形状となり、トナーがなす
りつけられることが無く、融着を生じなくなつた
ためである。又、アルマイト処理によりスリーブ
は硬化し、摩耗も発生しない。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図の実施例装置を用い、アルマイト処
理後のスリーブに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。

次に本実施例で、トナーを入れた状態で更に
500nrs空回転した後、画像出しを行なつたが、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てアルマイト層の厚み
を種々変化させ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。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。

なお上記実験では、トナーとしてポリエチレン
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の厚さはスリーブ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 B0601〕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（μｍ）
で表わしたもので、基準長さｌ＝0.25mm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 (1)

1. 【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
   こし、その後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 前記定形粒子はガラスビーズ、鋼球、フエラ
   イト球の内のいずれか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。