JPH04162060A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、現像装置に関するもので、詳しくは、現像剤
支持部材上に厚み規制部材によって、現像剤を塗布し、
これを潜像保持部材に対向させて潜像を現像する現像装
置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は一般の電子写真装置の説明図で、同図において
、１は像担持体としての感光ドラム、２は現像剤支持部
材としての現像スリーブ、４は磁性プレート、６は現像
剤、８はホッパ、１１は転写・分離帯電器、１２は定着
器、１３はクリーニング装置、１４は一次帯電器である
。

第４図は第３図の現像器、つまり、従来の現像器の内部
の一部を示した正面図で、同図において、３は前記現像
スリーブ２の内部に設けられた磁気発生手段としてのマ
グネットローラ、５は現像室、７は搬送棒、９は現像バ
イアス電源、１０はトナー残量検知アンテナである。

まず、従来の電子写真方式の現像方法として−成分ジャ
ンピング方式は、現像構成の簡易さやメンテナンスの容
易性など、他の方式に比べて有利な点が多々あるので、
その−成分ジャンピング現像方式による複写方式を説明
する。

−成帯電器１４によって一様にｆ電させられた感光ドラ
ム１に、原稿像を露光することにより、帯電量の差によ
って潜像が形成される。

ホッパ８からトナー６が現像室５内に補給され、現像ス
リーブ２上に運ばれる。現像スリーブ２の材質は、ステ
ンレスやアルミニウム等で、表面はトナー６の搬送力を
上げるために、サンドブラスト処理等で凹凸がつけられ
ている。現像スリーブ２上に担持したトナー６は、現像
スリーブ２との摩擦で１！：電し、磁気ブレード４によ
って厚みが規制され、感光ドラム１と対向した部分に運
ばれる。現像スリーブ２内に設けているマグネットロー
ラ３の磁力によって穂立ちし、現像スリーブ２と感光ド
ラム１との間に印加した直流成分に交流電圧を重畳した
いわゆる現像バイアスによって、感光ドラムスとトナー
６の間を転移、逆転移し、潜像をトナー６によって可視
化することで現像が行なわれる。現像されたトナーは、
転写部で転写材（紙）に転写される。転写された転写材
は定着器１２で定着される。感光ドラム１上に残ったト
ナー６はクリーニング装置１３で除去される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の一成分ジャンビング現像法においては、感光トラ
ム１と現像スリーブ２とは非接触で、両者の間に印加し
た交流に直流を重畳した現像バイアスによって現像スリ
ーブ２上のトナー６を感光ドラム】上に！翔せしめ、感
光トラム１へ転移と逆転移を繰り返しつつ、感光ドラム
１上の潜像の電位差によってトナー６を吸着させること
により現像を行なう。したがって、−成分ジャンピング
現像法においては、現像スリーブ２上のトナーの帯電量
が現像特性に影響する。よって、トナー６への帯電量付
与の多く占める現像スリーブ２０表面形状および材質に
よって現像特性に大きな影響を与える。

表面形状としては、現像スリーブ２の表面をサンドブラ
スト処理することで凹凸形状をつけることが行われる。

粗し処理をする利点として、トナー搬送性の向上、トナ
ーの現像スリーブ２上への塗布の均一化に効果があるこ
とがわかっている。トナー６の搬送性が向上することで
画像濃度が濃くなり、トナー塗布の均一化によって画像
むらが改善される。

現像スリーブ２の材質として金属を使用すると、現像ス
リーブ２とトナー６とが接触することで、接触の摩擦帯
電によりトナー６への電荷付与が良好に行なえる。しか
し、トナー内の微粉（トナー、遊離シリカ、帯電制御剤
等）がスリーブ表面を覆い、トナー６へのＩＦ電付与が
さまたげられることがおこる。これは表面を絶縁層で覆
うことで回避できることが知られている。金属スリーブ
として、ステンレスやアルミニウム等が使われるが、ア
ルミニウムは熱特性がよく、摩擦や外部からの熱による
変形等の弊害が少ない利点があるが、柔らかいため、表
面に施したサンドブラストなどの表面処理が摩耗等で失
い昌い欠点を持っている。よって、耐久性が劣っている
。ステンレスは表面が硬いため、耐久性に優れているが
、熱特性が劣るために熱による変形等の欠点がある。上
記の欠点による画像上への影響は、アルミニウムの場合
は、複写枚数が増えるにしたがって画像濃度が低下する
。ステンレスの場合、感光ドラム１には露結を防止する
ためにヒータが備えてあり、常時、一定温度に保たれて
いるため、複写機本体の停止時には現像スリーブ２には
感光ドラム１に面した部分に、常時、熱が加えられるこ
とになる。したがって、現像スリーブ２は、第５図に示
すように、感光ドラム１の方向にたわみ、複写開始後、
数枚の複写された原稿１５には、％：６図に示すように
、現像スリーブ局長の周期で濃度の濃淡のむらが発生す
る。加えて、ステンレスでも、僅かながら摩耗していく
。機械本体の耐久性が向上し、現像スリーブ２に対して
も耐久性の向上が望まれる。とくに、高速機に関して現
像スリーブ２の摩耗が早くなるため、本体寿命までに数
回の現像スリーブ２の交換が必要であるが、サービスの
簡略化やランニングコストを低下させるために、メンテ
ナンス不要の材質が求められている。上記のことを解決
するためには、現像スリーブ２の表面を硬くすればよい
ことがわかっている。そのためにスリーブ表面をセラミ
ックで覆う方法などが従来から試みられてはいるが、セ
ラミックは非常に硬いため、耐摩耗性に優れているが、
それゆえ、表面の凹凸をつくる方向がむずかしく、凹凸
の度合いがトナーの搬送性に充分なほど得られず、また
凹凸の度合いがトナー搬送に充分なほど加工するために
は、コストが非常に高いものになる。加えて、従来のセ
ラミック層を形成した現像スリーブではセラミック層の
厚みが厚く、セラミック層の厚みを電子が通過できず、
トナーへの電荷付与が良好に行なわれないため、現像濃
度が薄く、画質も、がさついた画しか得られなかった。

このセラミック処理したスリーブを使用するためには、
複写濃度を濃く保つために特別な現像器を使用しなくて
はならず、やはり、コスト高になってしまうという問題
点があった。これらの理由により、セラミック処理した
現像スリーブは、使いこなせずにいた。

本発明は上記の問題点を解決しようとするものである。

すなわち、本発明は、現像剤相持体が最適な表面硬さお
よび表面粗さを保ち、かつ、充分な複写濃度も保つこと
ができて、しかも、コストダウンを図ることができる現
像装置を提供することを目的とするものである。

［！Ｊ題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、現像剤支持部材
上に厚み規制部材によって、現像剤を塗布し、これを潜
像保持部材に対向させて潜像を現像する現像装置におい
て、現像剤支持部材の金属表面が粒子によってブラスト
処理されていて、かつ、その表面にセラミックの薄層が
形成されているものとした。

［作　　　用］ 本発明によれば、現像剤支持部材の金属表面が粒子によ
ってブラスト処理されていて、かつ、その表面にセラミ
ックの薄層が形成されているので、その表面が硬く、現
像剤の搬送にも適する相さとなるばかりでなく、セラミ
ック層が薄いことからして電子の通過が可能となって、
現像濃度も充分なものが得られる。

第１図は本発明の一実施例の内部の一部を示した正面図
で、同図においては、現像スリーブ２を除いては、第４
図に示した構成と同様である。

すなわち、第１図における現像スリーブ２は、後述する
ように、表面がブラスト処理された金属スリーブ２ａと
、その表面にセラミックの薄層２ｂが形成されているも
のからなっている。

第２図は第１図の現像スリーブ２の表面処理の状態を拡
大して示した説明図で、第２図（ａ）はサンドブラスト
処理を施した金属スリーブ表面を、′ｓ２図（１＋）は
セラミックの超微粒粉体を塗布した上記金属スリーブ表
面を、３４２図（ｃ）は上記スリーブを加熱してセラミ
ック薄層を形成したスリーブ表面を、それぞれ示してい
る。

第１図のマグネットローラ３の磁極の強さは、磁極Ｎ、
が１０００ガウス、磁極Ｓ１が１０００ガウス、磁極Ｎ
２が６００ガウス、磁極Ｓ２が６００ガウスで設定して
いる。

現像スリーブ２と感光ドラム１との間隔を０．３ｆｆｉ
ω、現像スリーブ２と磁気ブレード４との間隔を０．２
４ｍｍに保持した。現像バイアス電源９として、交流に
直流を重畳したものを用い、Ｖ、、＝１４００Ｖ、、　
ｆ　＝２０００　）１．　、　Ｄ　Ｃ＝　＋１７０　Ｖ
として、ジャンピング現像を行い、毎分８０枚のスピー
ドで複写を行った。また現像スリーブ２としては、金属
スリーブ２ａであるアルミニウムスリーブ上に不定形の
ブラスト砥粒として＃３６０の酸化アルミニウム（Ａ又
ｚＯｓ）を用い、吹き付はノズル径φ７、距１１１００
ｍｍ、射出圧３ｋｇ／＋ｕ＋’で約１分間サンドブラス
ト加工を行い、その後、現像スリーブ表面にセラミック
の薄層コートを行なった。形成されたセラミック層の厚
みは平均で１０μｍでビッカース硬度で２８００ｋｇ／
　ｍｍ’の硬度を得た。

現像条件へのセラミック薄層２ｂの影響は感光ドラム１
と現像スリーブ２との間隔がＯＪｍｍであり、セラミッ
ク薄層２ｂの厚みが（１，ｏｌｍｍであり、またセラミ
ックは絶縁層であるので、電気的にセラミック薄層２ｂ
が現像条件に与える影響は無視し得る。

実際に上記構成の現像スリーブ２を現状で市販されてい
る複写機の現像器に組み込んで現像を行なったところ、
現像スリーブ固止のトナーコーティングは良好であり、
塗布むらは生じなかった。さらに、上記現像スリーブ２
で百万枚の通紙を行なってみたが、常時、良好な画像が
得られ、画像濃度の低下も起こらなかった。現像スリー
ブ上にトナー融着を生ずることもない。また百万枚の通
紙に対してもスタート時で表面粗さ３μｍだったものが
、百万枚通紙の後も３μｍであり、全く現像スリーブ２
はほとんど摩耗もしていなかった。これは現像スリーブ
２の表面を絶縁性のセラミックによって覆うことで画像
濃度の低下を防止でかだということと、ブラスト後にセ
ラミック薄層２ｂを形成させているために、表面形状を
セラミックによって保護する結果となっているために現
像スリーブ表面の凹凸の摩耗がほとんど起らなか）たこ
とを示している。この点、ガラスピーズや鋼球、フェラ
イト球等の定形粒子によるサンドブラストでも同様に効
果が得られた。

上記セラミック薄層２ｂはエチルシルケート［Ｓｔ、　
（０（：ｚＨｓ）４］　を水に溶かすことで、Ｓｉ　（
ＯＣ２Ｈ，）　、＋４Ｈ２０→Ｓｉ　（ＯＨ）　４”４
ＣＪｓＯＨの反応が起こる。上記溶液を加熱することで
Ｓｉ　（ＯＨ）　ａ→ＳｉＯ２＋２Ｈ，０で５ｉ０２が
生ずる。さらに、加熱することで、分子が重合を始め、
ゲル状になる。この状態で、ブラスト処理をしたスリー
ブに薄層塗布する。

そのスリーブを加熱することで、上記現像スリーブ２が
形成される。上記Ｓｔのアルコキシド以外にも、ＴＪ、
＾１．　Ｚｒおよびこれらのアルコキシド混合液からな
る溶液にてセラミック薄層２ｂを形成させた６反応と焼
結温度を変化させることで、種々の硬度の薄層が作成で
きた。またアルカリ金属塩、酸性りん酸金属塩、シリカ
ゾル等を利用することで、セラミック薄層２ｂが形成で
きるか、その多くは電気絶縁性、硬度、膜厚等で上記実
施例におどるものの、種々の条件等によって、本発明の
条件を満足するものを作成することが可能である。

つぎに、本発明のもう１つの実施例について説明する。

前記一実施例の装置を用いて、砥粒の粒径を種々に変化
させたり、射出圧を変化させたりしてブラスト処理を行
ない、現像スリーブ表面粗さを０．０５〜１００　μｍ
にして、その後、現像スリーブ表面にセラミックの薄層
を形成させた。

この現像スリーブ２を用いて実験を行フた。この結果、
平均粗さが０．１　μｍ以下では粗さが十分でなく、ト
ナーの均一のコーティングが行なわれず、塗布むらが生
じた。さらに、８μｍ以上では、むらの発生は全くなく
、現像スリーブの表面が粗すざてトナーはスリーブ上の
凹の部分にトナーが入り込むため、現像スリーブとの摩
擦が不充分となってトナーに電荷を与えず、トナーの現
像能力がなくなって、画像濃度の低い顕画像しか得られ
なかった。また凹凸のピッチは５〜３０μｍであった。

そして、本実施例で、＃３６０の粗さの不定形粒子によ
るブラスト処理の後に＃８０の定形粒子によるブラスト
処理を行った現像スリーブにて前記実験を行ったところ
、現像スリーブ上のトナーコート量が増加し、画像上の
最大濃度が増加した。これは、現像スリーブのトナーの
搬送力が向上したためである。この場合、定形粒子によ
る現像スリーブ表面に形成される凹部分の面積が全体の
２５〜５５％を占めるようにしたとき、良好な画が得ら
れた。しかし、２５％未満では効果はうすく、５５％を
越えるとトナーの現像スリーブ上に融着が発生した。さ
らに、凹部分の深さが１０〜２５μｍのとき、良好な画
が得られ、１０μｍ未満では効果が現れず、２５μｍを
越えると、やはり、トナーの融着が発生した。これらの
現像スリーブにて百万枚通紙実験を行なったところ、実
験後も良好な画が得られ、画像濃度も濃く、安定した画
像と、画像濃度推移を示した。

前記実施例の現像装置を用い、ブラスト処理後、セラミ
ック層の厚みを種々変化させて実験を行なった。その結
果、セラミック層の厚みが１０μｍより厚いセラミック
層のスリーブでは画像濃度が安定せず、トナーへの電荷
付与もなく、良好な画像が得られなかった。また表面の
セラミック層の硬度を種々に変えて実験を行なったとこ
ろ、ビッカース硬度が２５００ｋｇ／　ｍｍ”未満では
、百万枚の通紙後に、現像スリーブ表面の摩耗が認めら
れ、画像濃度低下が起こり、許容濃度以下に落ちた。

上記実験では、平均粒径が５〜１２μＩの熱定着用の正
帯電磁性トナーを使用した。これは負帯電トナーを使用
した場合、セラミックの基体である５ｉｎ２が負に帯電
しなく、トナーと同極となり、今回使用したトナーにお
いては、本発明におけるスリーブとの接触に際してトナ
ーに電荷付与がなく、トナーは帯電せず、スリーブ上に
むらができてしまい、また画像もがさついたものとなっ
た。

したがって、セラミックの成分としては、トナーと異極
性もしくは陰性度がトナーに帯電付与するようにトナー
の陰性度と差のあるものを選んだ。

第７図は各種現像スリーブによる耐久実験での、通紙枚
数と画像濃度推移を示している。すなわち、第７図にお
いて、ｐはアルミニウムスリーブ、９はステンレススリ
ーブ、ｒは硬度２０００ｋｇ／　＋ｎｍ’のセラミック
スリーブ、Ｓは硬度２８００ｋｇ／ｍｍ２のセラミック
スリーブの場合であり、ｔは許容濃度である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、現像剤支持部材
の金属表面が粒子によってブラスト処理されていて、か
つ、その表面にセラミックの薄層が形成されている。ま
ず、セラミックによる効果としては、現像剤支持部材の
表面が非常に硬いものとなり、その表面形状が失いにく
く、又、表面に傷がつきにくい。これにより、現像剤支
持部材の耐久性が飛躍的に向上し、メンテナンスの部品
化が可能となり、かつ、組立作業時にも、傷をつけない
ように注意をはらう必要がなくなるので、その作業が容
易となる。

またセラミックは熱による変形が少ないため、長期の休
止後の複写時のその変形による濃度むらを防止すること
ができる。とくに、本発明によると、超微粒子のセラミ
ックの基体などによってセラミックの薄層が形成されて
いるので、現像剤支持部材の表面に現像剤搬送、電子の
通過が許容されて現像剤への電荷の付与、現像剤の塗布
むらの解消等のために充分な粗さを、少ないコストで達
成することが可能となる。

これにより、セラミック処理した現像剤支持部材の利点
を持ちつつ、現像剤搬送性を持った現像剤支持部材を安
価に得ることがで艶、従来の現像器にそのまま使用する
ことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は本発明の一実施例の内部の一部を示した正面
図、第２図（ａ）、（ｂ）　、　（ｃ）は第１図の現像
スリーブの表面処理の状態を拡大して示した説明図、′
ｓ３図は一般の電子写真装置の説明図、第４図は従来の
現像器の内部の一部を示した正面図、第５図は従来の現
像スリーブの熱による変形を示した説明図、第６図はそ
の変形が画像に与えるスリーブ局長ピッチのむらを示し
た説明図、′ｓ７図は各種現像スリーブによる耐久実験
での通紙枚数と画像濃度の推移を示した説明図である。 １・・・感光ドラム　　　　２・・・現像スリーブ２ａ
・・・金属スリーブ　　２ｂ・・・セラミック薄層３・
・・マグネットローラ　４・・・磁気ブレード５・・・
現像室　　　　　　６・・・トナー７・・・搬送棒　　
　　　　８・・・ホッパ９・・・現像バイアス電源 第２図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　現像剤支持部材上に厚み規制部材によって、現像剤
   を塗布し、これを潜像保持部材に対向させて潜像を現像
   する現像装置におい て、現像剤支持部材の金属表面が粒子によってブラスト
   処理されていて、かつ、その表面にセラミックの薄層が
   形成されていることを特徴とする現像装置。 ２　ブラスト処理が、定形粒子と不定形粒子のいずれか
   によってなされている請求項１記載の現像装置。 ３　セラミックの薄層の形成手段として、金属スリーブ
   上に少なくとも１種の水とアルコールのいずれかの溶液
   中で反応を起こさせることで生成するセラミック基体物
   質の微粉を薄層で均一塗布してから加熱焼結してガラス
   状に変化させることでなっている請求項１または２記載
   の現像装置。 ４　セラミックの薄層の厚みが、１０μｍ以下である請
   求項１、２または３記載の現像装置。 ５　セラミックの薄層の硬度が、ビッカース硬度で２５
   ００ｋｇ／ｍｍ＾２以上になっている請求項１、２、３
   または４記載の現像装置。 ６　セラミックの材質が、現像剤の帯電特性とは逆の帯
   電特性を持つものとしている請求項１、２、３、４また
   は５記載の現像装置。