JPH04134375A - 画像形成装置 - 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】 の１ 本発明は、一般には、像担持体上に潜像を形成し、該潜
像を現像装置にて可視画像とする電子写真式或は静電記
録式の画像形成装置に関するものであり、特に現像装置
において現像剤を像担持体へと担持し搬送する現像剤担
持体の構造に特徴を有する。

１１１里 従来、像担持体上に形成された潜像を可視像、即ちトナ
ー像とする現像装置は、特開昭５４−４２１４１号公報
などに見られるジャンピング現像法や、特開昭５８−９
７０７１号公報などのフロート電極現像法などを利用し
た数多（の装置が提案され、且つ製品化されている。こ
れら現像装置の一例を第７図に示す。

第７図にて、矢示方向に回転する電子写真感光体などの
像担持体１に対し現像装置２ａ対向して配置される。現
像装置２ａは、現像剤６を担持し、像担持体１の方へと
搬送する現像スリーブの如き現像剤担持体３を有する。

つまり、矢印方向に回転する現像スリーブ３上に、現像
器筺体４内に収納された現像剤６を付与し、現像スリー
ブ３に近接対向した規制部材５ａによって、一定量の現
像剤層７を形成せしめ、該現像剤層７を像担持体１の方
へと担持搬送して、像担持体１に近接せしめ現像作動を
なす。この時、現像スリーブ３と像担持体１との間に直
流又は交流電界が適宜印加されることもある。

現像剤を現像スリーブ３上に層状に構成することは、特
に−成分現像装置においてはベタ画像の均一性などを確
保するうえで、極めて重要な技術であるが、このために
規制部材５を絶縁性としたり、導電性に構成したり、又
は磁性或は非磁性のものを用いたり、様々の提案が数多
く行なわれている。

本出願人は、特開昭５４−４３０３８号公報や特開昭５
８−１１６５５９号公報などで弾性体を規制部材として
用いる方法を提案したが、この方法は外部環境条件の変
動などに対し、現像剤層厚や摩擦電荷付与などに抜群の
安定性を示す点において優れた方法である。第１図にこ
の現像装置の略図を示す。

第１図に示す現像装置２は、第７図の現像装置２とは、
規制部材の構成において相違する。つまり、第１図の現
像装置における弾性規制部材５は、現像スリーブ３に当
接したブレード状弾性規制部材とされ、ウレタンゴム、
シリコーンゴム、ＮＢＲ等のゴム弾性体、リン青銅、ス
テ′ンレス板等の金属弾性体、ポリエチレンテレフタレ
ート、高密度ポリエチレン等の樹脂弾性体など、公知の
種々の弾性板で作製することができ、その部材自体のも
つ弾性により現像スリーブ３に当接されている。

このような構成によると、現像スリーブ３表面とブレー
ド状弾性規制部材５との接触面積を太きく設定して、圧
接力が局所的に加わることを避けることができるので、
均一な現像剤層の形成が可能となり、且つ現像剤には十
分な摩擦電荷が付与される。この現像装置を用いて、十
分な画像濃度を得るには、現像スリーブ上の現像剤に十
分な摩擦電荷を付与するとともに現像剤層厚も大きくす
る必要がる。

現像剤層厚を大きくするには、弾性規制部材の圧接力を
小さくすることや、規制部材の接触面を粗面化する等の
方法もあるが、均一な現像剤薄層を得ることができない
、そこで、一般に、現像スリーブ表面をサンドブラスト
、サンドペーパー等で凹凸粗面化して現像剤の搬送力を
高める構成とし、現像スリーブ表面粗さと弾性規制部材
の圧接力とを適切に設定することにより良好な画像を得
る試みがなされている。

が　′　しよ　と　る課 しかしながら、上記従来例では、現像スリーブ表面の凹
凸粗面の粗さを大きくした場合には、現像スリーブ上の
現像剤塗布量が大きくなるため画像濃度は高くなるもの
の凹凸の変化が急になるので、現像剤の接触可能面積は
小さくなり摩擦帯電電荷量が減少してしまい、濃度を上
げることが十分にはできなかった。

又、凹凸の変化が急峻な部分で弾性規制部材の圧接力が
局所的に強（なるために、繰り返し現像を行なった場合
には、現像スリーブ表面に現像剤の樹脂粉等が付着し１
表面を汚染すること、更には、融着が生じる場合があっ
た。その部分においては、現像剤が摩擦帯電されないの
で、濃度が低下して画像にムラ等が生じるという問題を
起こした。

従って、本発明の目的は、現像スリーブのような現像剤
担持体の表面に形成された凹部の曲率半径が平均現像剤
粒径以上であるように粗面化することにより、凹凸粗面
の粗さを太き（しても、現像剤には、十分な摩擦帯電電
荷が与えられ、繰り返し現像を行なっても、現像剤担持
体表面に現像剤の樹脂粉などが付着して画像濃度低下を
起こすことがな（、しかも高濃度の画像を安定して形成
することが可能な画像形成装置を提供することである。

を　　するための 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

要約すれば本発明は、像担持体に潜像を形成し、該潜像
を現像装置にて可視像とする画像形成装置において、前
記現像装置は、現像剤を前記像担持体の方へと担持し搬
送するために、表面が凹凸粗面化された現像剤担持体を
備え、該現像剤担持体の表面凹部の曲率半径は、少なく
とも現像剤平均粒径以上であり、且つ現像剤平均粒径の
１０倍以下であることを特徴とする画像形成装置である
。好ましくは、現像剤担持体の凹凸粗面の表面粗さは、
基準長さを現像剤平均粒径より十分長くとったときには
、現像剤平均粒径の０．３〜２．０倍であり、基準長さ
を現像剤平均粒径程度としたときには１μｍ以下とされ
、又、斯かる現像剤担持体の凹凸粗面は、球形微粒子を
砥粒としたブラスト処理によって形成される。

見里り 次に、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳
しく説明する。

本発明の画像形成装置は、電子写真式或は静電記録式の
任意の構成の画像形成装置にて具現化し得るが、本発明
の特徴とする現像装置は、第１図に図示する構成とされ
る。

つまり、矢示方向に回転する電子写真感光体などの像担
持体１に対し現像装置２が対向して配置される。現像装
置２は、現像剤を担持し、像担持体１の方へと搬送する
現像スリーブの如き現像剤担持体３を有する。つまり、
矢印方向に回転する現像スリーブ３上に、現像器筺体４
内に収納された現像剤６を付与し、現像スリーブ３に当
接したブレード状弾性規制部材５によって、一定量の現
像剤層７を形成せしめ、該現像剤層７を像担持体ｌの方
へと担持搬送して、像担持体に近接せしめ現像作動をな
す。この時、現像スリーブ３と像担持体１との間に直流
又は交流電界が適宜印加されることもある。

弾性規制部材５は、上述したように、ウレタンゴム、シ
リコーンゴム、ＮＢＲ等のゴム弾性体、リン青銅、ステ
ンレス板等の金属弾性体、ポリエチレンテレフタレート
、高密度ポリエチレン等の樹脂弾性体など、公知の種々
の弾性板で作製することができる。

本実施例にて、現像剤６は磁性１成分トナーを使用した
場合について説明する。又、現像スリーブ３内には、マ
グネット（図示せず）が配置され、その表面は、第２図
に図示されるように、粗面とされる。

斯かる構成により、現像器筺体４内の現像剤６は、磁力
により現像スリーブ３上に担持され、現像スリーブ３の
回転とともに摩擦帯電電荷を持ちながら搬送される。そ
の後現像剤規制部材としての弾性ブレード５により十分
に摩擦帯電電荷を持った均一な現像剤層７を形成する。

本実施例で、弾性ブレード５は、厚さ１．０ｍｍのウレ
タンゴムブレードとされ、線圧２０ｇ−ｃｍで現像スリ
ーブ３に当接させた。

更に、像担持体１と、現像スリーブ３との間に、交流を
重畳させた直流バイアスを印加して現像電界を形成し、
静電潜像の現像を行なった。

本発明者らは、上記構成の現像装置において、現像スリ
ーブ３の表面粗さは、トナーの平均粒径の０．３〜２．
０倍の範囲ならばトナー薄層の形成を良好に行なえるこ
とを見出した。

表面粗さをトナー平均粒径の０．３倍未満にすると、ト
ナーと現像スリーブ表面との摩擦力が十分とはいえず、
現像スリーブ上に塗布されるトナーの量が小さくなり、
濃度低下を生ずる。

一方、現像スリーブ３の表面粗さがトナー平均粒径の２
．０倍を越えると、現像スリーブ上に塗布されるトナー
の中に、十分に摩擦帯電電荷を持てないトナーが増加し
、濃度不足、かぶり等が生じる可能性がある。

このように、現像スリーブの表面粗さは、トナーの平均
粒径の０．３〜２．０倍の範囲で弾性ブレードの当接圧
の設定との兼ね合いによって決定すればよい。

画像濃度は、現像スリーブ表面粗さを粗くすると高くな
る傾向にあるが、表面の微視的な凹凸形状によるところ
も大きいことが明らかとなった。

以下に、第２図〜第５図を用いて、本発明の実施例を詳
細に説明する。

第２図は本発明の一実施例を示す。本実施例において、
現像スリーブ３は、アルミニウム等の非磁性材料であり
、１００メツシユの球形ガラスピーズを砥粒として用い
たブラスト処理（高速空気の吹きつけ法）によって、そ
の表面に凹凸粗面を形成した。

この方法によれば凹凸粗面の粗さを太き（しても、微視
的な凹凸の変化を緩やかに形成できる。

本実施例では、現像スリーブの表面粗さＲｚは、ＪＩＳ
規格１０点平均粗さで、基準長さ２．５ｍｍとして測定
した時の値が、約１５μｍであり、平均粒径１１μｍの
磁性−成分トナーを用いて現像した。磁性−成分トナー
は、スチレンアクリル共重合体にマグネタイトを６０重
量部、その他荷電制御剤などを加えて作製した。

一方、第３図には、１００メツシユの不定形アルミナ粉
を砥粒としてブラスト処理をした場合の現像スリーブの
現像剤塗布部近傍を示す。この現像スリーブ３１は、Ｊ
ＩＳ規格１０点平均粗さで基準長さ２．５ｍｍとして測
定した時の表面粗さＲｚは、第２図の場合と同様に約１
５μｍとされるが、微視的な凹凸の変化が急げきになっ
ている。

第３図に示す現像スリーブ３１を用いた現像装置で、前
記磁性−成分トナーを用いて画像形成を行なったところ
、第２図に比べると濃度が少し低（なた。

表１に、本発明（第２図）と従来例（第３図）とにおけ
る、砥粒の粒径を変えてブラスト処理することにより現
像スリーブ表面粗さを変えた時の画像濃度の変化を示す
。

表１ 表１より、現像スリーブの表面粗さを粗くした場合、両
者とも現像スリーブ上へのトナーの塗布量が大きくなる
が、不定形ブラスト法により処理した現像スリーブを用
いた場合には、トナーの摩擦帯電電荷量が小さ（なって
しまうので画像濃度は十分高くならないことが分かる。

更に説明すると、第４図及び第５図は、本発明（第２図
）と従来例（第３図）の現像スリーブの拡大断面図であ
り、不定形ブラスト法により表面粗さを太き（した場合
、第５図のように、現像スリーブ３１の表面の微視的な
凹凸形状は急げきな変化をするため、トナーと現像スリ
ーブ表面との接触面積が小さ（なり、トナー粒子は十分
な摩擦帯電電荷が得られない。

これに対し、球形ガラスピーズによるブラスト処理によ
り現像スリーブの表面粗さを大きくした場合には、第４
図のように、表面の微視的な凹凸形状の変化が緩やかに
なるため、トナーとの接触面積も十分大きくなり、トナ
ー粒子は、十分な摩擦帯電電荷を得ることができ、且つ
十分なトナー塗布量が得られる。

すなわち、本発明者らの研究実験の結果、現像スリーブ
表面の凹凸形状が次のような場合に良好な画像が得られ
ることが分かった。

（１）巨視的には、基準長さを現像剤平均粒径より十分
長くとったときの表面粗さが平均粒径の０．３〜２．０
倍である。

（２）微視的には、基準長さを現像剤平均粒径程度とし
たときの表面粗さが７１μｍ以下である。つまり微視的
な凹凸変化が小さいこと。

（３）更に、凹部の曲率半径が少なくとも現像剤平均粒
径以上であり、平均粒径の１０倍以下であること、 以上の３つを特徴とした現像スリーブを用いた時に良好
な画像が得られた。

更に、凹凸粗面の微視的な形状変化が急げきな現像スリ
ーブを、例えば第５図に示すような現像スリーブを使用
した場合、弾性規制部材の圧接力が局所的に強くなる部
分が生じるため、繰り返し現像を行なった場合、現像ス
リーブ表面に現像剤の樹脂粉等が付着して表面を汚染し
、画像濃度が低下する場合があり問題であった。

しかしながら、凹部の曲率半径が平均トナー粒径より太
き（、微視的な凹凸変化が小さい現像スリーブを使用す
れば、トナーが現像スリーブ上に強く圧接されることが
ないため、繰り返し現像を行なった場合でも、トナーが
現像スリーブ表面を汚染することなく、耐久（長時間使
用）によっても良好な画質を得ることが可能となった。

実際に、第３図及び第５図に図示するような凹凸粗面の
微視的な形状変化が急げきな現像スリーブ（Ｒｚ＝１５
μｍ）を使用した場合には、初期画像濃度は１．４であ
ったが、５０００枚後は１．１となり、耐久により画像
濃度が低下し、更に濃度ムラも生じた。これに対し、本
発明に従った、即ち、凹部の曲率半径が平均トナー粒径
の２倍以上であり、微視的な凹凸変化の小さい現像スリ
ーブ（Ｒｚ＝１５μｍ）を用いた場合には、画像濃度は
１．４５と高く、しかも耐久による濃度低下も認められ
なかった。

前記実施例では、弾性ブレード５が現像スリーブ３の回
転方向に対して順方向に圧接している現像装置について
説明したが、第６図に示すように、弾性ブレード５が現
像スリーブ３の回転方向とは逆の、つまりカウンタ一方
向に圧接している構成の現像装置においても、同様な効
果が得られる。

又、前記実施例では、現像剤として、平均粒径１１μｍ
の磁性−成分トナーを用いたが、例えば高画質な画像形
成を行なうために、平均粒径５μｍの磁性−成分トナー
を用いる場合には次のようにすればよい。

すなわち、基準長さを２．５ｍｍとしたＪＩＳ規格１０
点平均粗さによる表示で表面粗さＲｚが７μｍであり、
凹部の曲率半径が約２０ＬＬｍ程度の現像スリーブを用
いて、前記実施例で説明した構成の現像装置で画像形成
を行なったところ、画像濃度が１．４０と高く、飛び散
りも少なくライン再現性も良い高画質な画像が得られた
。更に、繰り返し現像を行なってもトナーが現像スリー
ブ表面を汚染することなく良好な画像が得られた。

現像スリーブ表面を本発明の目的にかなうような形状に
加工する際に、本実施例では、球形ガラスピーズを砥粒
としてプラストすることにより作成した。しかし、砥粒
としては、球形のセラミック粉等を用いても同様の効果
が得られる。すなわち、表面が滑らかな粒子を使用して
現像スリーブの表面加工を行えば同様の効果を得ること
ができる。

兄Ｕ里 以上説明したように、本発明に係る画像形成装置によれ
ば、弾性規制部材を現像スリーブのような現像剤担持体
に接触させて現像剤を塗布する現像装置にて潜像を現像
し、そのとき、現像剤担持体表面を凹部の曲率半径が少
なくとも平均現像剤粒径以上であり、微視的な凹凸変化
が十分率さいような形状に粗面化することにより、繰り
返し現像を行なっても、現像剤担持体表面に現像剤の樹
脂粉等が付着して画像濃度低下を起こすことな（、しか
も高濃度の画像を安定して形成することが可能となった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の画像形成装置に使用される現像装置
の一実施例を示す断面図である。 第２図は、本発明に従って構成され゛る現像スリーブの
表面形状を示す断面図である。 第３図は、従来の現像スリーブの表面形状を示す断面図
である。 第４図は、本発明に従って構成される現像スリーブの表
面形状を示す拡大断面図である。 第５図は、従来の現像スリーブの表面形状を示す拡大断
面図である。 第６図は、本発明の画像形成装置に使用される現像装置
の他の実施例を示す断面図である。 第７図は、従来の現像装置を示す断面図である。 ｌ：偉担持体 ２：現像装置 ３：現像剤担持体 ５：規制部材 （現像スリーブ） １１１イ眉−一真一」平ｊ５フー零ｔｔｉ第２図 第３図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）像担持体に潜像を形成し、該潜像を現像装置にて可
   視像とする画像形成装置において、前記現像装置は、現
   像剤を前記像担持体の方へと担持し搬送するために、表
   面が凹凸粗面化された現像剤担持体を備え、該現像剤担
   持体の表面凹部の曲率半径は、少なくとも現像剤平均粒
   径以上であり、且つ現像剤平均粒径の１０倍以下である
   ことを特徴とする画像形成装置。 ２）現像剤担持体の凹凸粗面の表面粗さが、基準長さを
   現像剤平均粒径より十分長くとったときには、現像剤平
   均粒径の０．３〜２．０倍であり、基準長さを現像剤平
   均粒径程度としたときには１μｍ以下であることを特徴
   とする請求項１記載の画像形成装置。 ３）現像剤担持体の凹凸粗面を、球形微粒子を砥粒とし
   たブラスト処理によって形成したことを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。