JPH04163478A - 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〕 本発明は、電子写真感光体或いは静電記録誘電体等の像
担持体に静電潜像を形成し、該潜像を顕像化するための
現像装置に関するものである。

〔先行技術〕

電子写真等の画像形成装置においては一般的に静電潜像
を保持するための電子写真感光体に対して現像装置の現
像剤担持体、一般にはスリーブを一定間隙を設けて配置
し、両者間に適当なバイアス電圧を印加し、現像を行う
。

従来、この種の装置のひとつとして現像スリーブに直流
電圧を交流電圧に重畳させたバイアス電圧を印加して現
像を行う装置が特開昭５５−１８６５９号公報等に提案
され実用化されている。

以下に、絶縁性ｌ成分磁性現像剤を用いた従来の現像装
置について第４図を借りて説明する。

第４図で潜像担持体１は、矢印方向に回転する電子写真
感光体ドラムであり１次帯電器（不図示）で負に一様に
帯電された後に、被記録画像信号に応じて変調されたレ
ーサービーム等の手段で露光しネカ潜像を形成する。こ
の潜像を現像装置により反転現像する。即ち電荷を減衰
した部分に、主としてスリーブとの摩擦により潜像極性
と同極性（負）に帯電した一成分磁性現像剤を付着させ
て現像する。

上記現像装置は、マグネットロール１５を内包したアル
ミニウム、ステンレス等の非磁性金属から成る回転円筒
スリーブを有し、スリーブに弾性的に当接された弾性ブ
レード１６によって絶縁性１成分磁性現像剤（磁性トナ
ー）のスリーブ・感光体間隙よりも薄い層を形成する。

その後像担持体１に近接しスリーブと像担持体１との間
の交番電界により所謂非接触現像する。スリーブには、
電源１９により直流電圧成分を矩形波、サイン波等の交
流電圧成分に重畳した振動バイアス電圧を印加する。

かくして形成された交番電界の１つの位相では、トナー
にはスリーブから感光体ｌに向う方向の力が作用し、他
の位相ではトナーには感光体ｌからスリーブに向う方向
の力が作用し、これによりトナーは振動運動しながら現
像過程が進行し、ドラム、スリーブ間がその曲率により
離れるにつれて現像作用が収束する。これによって画像
濃度が高く、地力ブリの少ない画像を得ることができる
。振動バイアス電圧としては周波数は１０００〜２００
０Ｈｚ、ピーク間電圧■ｐｐは１１００〜１８００Ｖ程
度に設定されるのが通常である。直流電圧を重畳する場
合には、その値は潜像の明部電位と暗部電位の間の値と
される。（尚、振動バイアス電圧とは、最大値電圧と最
小値電圧が交互に周期的に現れる電圧であって、零ボル
トの上下に振動するものの他、正極性或いは負極性の範
囲内だけで振動するものも含む。）ところで、現像剤と
して、乾式１成分現像剤を用いる場合、一般に摩擦帯電
量を制御するために、たとえば気相法シリカ等の物質を
トナーに外添している。

ところが、特にネカトナー（負帯電トナー）に強いネガ
特性シリカ（負帯電シリカ粒子）を外添した現像剤では
現像スリーブ上のトナー層に、プリント済みのパターン
の履歴であるスリーブコーストが生じ、これが次回のプ
リント画像上にもあられれる。

すなわち、第５図に示すように非印字部（白地）が続い
ていたために、プリントが行われても薄い現像しか行わ
れない（ａ）部分と、プリントが継続されたために濃い
現像が行われる（ｂ）部分とで濃度ムラがでる。（ａ）
部分と（ｂ）部分の濃度差（ΔＧとする）が反射濃度で
０．１Ω以上あると画像上でかなりめだってしまう。

このゴースト形成のメカニズムは、スリーブ上に形成さ
れる微粉の層に深く関わっている。つまり現像スリーブ
のトナー最下層の粒度分布に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生じ、未消費部分のトナ
ー最下層にトナー平均粒径よりも小さい粒径のものが主
体の微粉層が形成されているのである。微粉は体積あた
りの表面積が大きいために粒径の大きなものに比べると
質量当りに有する摩擦帯電電荷量が太き（なり、自身の
鏡映力によりスリーブに対し、静電的に強く拘束される
。このため、微粉層が形成された部分の上にあるトナー
は現像スリーブと十分な摩擦帯電てきないために現像能
力が低下し、画像上にスリーブゴーストとしてあられれ
てしまう。従って、スリーブゴーストを低減させるには
、現像スリーブ近傍のチャージアップした微粉トナーの
スリーブとの間に働く鏡映力を何等かの方法で除去ある
いは軽減すればよい。

そこで、微粉トナーのチャージアップ電荷をスリーブに
リークさせることにより軽減させ、ようという思想に基
づき次のようなスリーブが提案されている。スリーブ表
面に、非酸化性或は耐酸化性の導電性微粒子を含有する
導電性樹脂被覆層を有し、しかもこの膜の体積抵抗率ｌ
ｏ２〜ｉ　ｏ−６Ωｃｍであるようなスリーブを用いる
ことによりスリーブゴーストは低減できた。例えば、次
のようなスリーブを用いた時、良い結果が得られている
。

（被膜剤処方−１） 樹　　　脂（バインダー）・・・フェノール樹脂（固形
分）３０重量部カーホン（導電性微粒子）・・・Ｃ０Ｎ
ＤＵＣＴＥＸ　９７５　ＵＢ（コロンビアンカーボン社
製）２５重量部希　　　　釈　　　　　剤・・・イソプ
ロピルアルコールブタノール　　　　　　２００重量部 コーティングはデイピング法、あるいはスプレー法によ
ってアルミニウムスリーブ基体に膜厚約７ミクロンにコ
ートした。さらに熱硬化樹脂を用いているために、乾燥
炉にて約１５０℃−３０分の硬化を行った。この樹脂被
膜の体積抵抗率は７．０Ｘ１０−’Ωｃｍである。

このスリーブを用いることにより、トナーの摩擦帯電量
を安定化させることができ、第５図に示すポジゴースト
も低減することができた。

〔発明が解決しようとしている課題〕

ところで、最近では電子写真の高画質化のために、トナ
ーの一層の小粒径化がはかられてきている。例えば、電
子写真式レーサビームプリンタで言えば、印字密度を従
来の３００ｄｐｉから倍の６００ｄｐｉ（２３，６ｐｅ
ｌ）に上げたものの実現にあたっては、解像度、シャー
プネス等を上げ静電潜像を忠実に再現させることが、体
積平均粒径が６μｍないし８μｍ程度のトナーを用いる
ことで比較的簡単に解決される。ところがこのようなト
ナーでは、粒度分布に於いて粒径５μｍ以下の微粉量が
大きく増加するため、これらの微粉トナー内の樹脂成分
が豊富になり、その結果、これらの微粉トナーが高帯電
微粉となる。一方、粒径５μｍ以上のトナーは、十分な
摩擦電荷を持つことができず、結果的にプリントされた
画像は、濃度の低いものとなってしまう。

このためスリーブ素管（基体）に、粗面化処理（例えば
砥粒を用いてサンドブラスト処理）を行い、そのあと前
述のような導電性樹脂をコートする方法が効果的である
ことがわかった。

斯かるスリーブを使用すればトナーの摩擦帯電量の制御
が良好にできて濃度の高い、カブリの少ない現像画像を
得ることが可能となったか、しかしスリーブ表面の粗さ
により現像剤搬送力が強くなって、容器中よりスリーブ
の両端部がら現像剤が漏出しやすくなるという問題が生
じた。

〔発明の構成と作用〕

本発明の現像装置は、粗面化処理された基体に導電性樹
脂層を被覆した現像剤担持体で、容器から現像剤を搬出
し、像担持体に供給する現像装置であって、上記基体の
粗面化処理は端部周面領域を除いて施されており、容器
からの現像剤の漏出を防止するシール部材が端部周面領
域に対して設けられているものである。

これによって、現像剤を良好に摩擦帯電させて、高濃度
の鮮明な画像をカブリを抑制しつつ得ることができ、か
つ現像剤担持部材端部からの現像剤の漏出も防止できる
。

〔実施例〕

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第４図に於いて、現像装置１０は一成分磁性現像剤１１
を収容するための現像剤容器１２と、周面の一部が容器
１２内に臨んでおり、回転することによって現像剤容器
１２内の現像剤１１を現像剤容器１２から像担持体１に
対面した現像域１３へと担持し搬送する非磁性スリーブ
１４とを有する。スリーブ１４内には、現像剤をスリー
ブ１４上に磁気的に吸着させる磁石１５が固定配置され
ている。現像域１３に搬送される現像剤の層厚はスリー
ブ１４に弾性的に圧接した弾性ブレード（ゴムブレード
、金属薄板、バネ等）によって規制され、現像域１３に
於いてトラム１とスリーブ１４間の最小間隙よりも薄い
現像剤層とされる。即ち、所謂非接触現像が行われる。

現像剤は主としてスリーブとの摩擦で電荷を帯びるが、
ブレード１６とスリーブ１４間のニップ部を通過する時
に最も活発に摩擦帯電する。

尚、現像剤層厚規制部材としてはスリーブ１４との間に
微小間隙をもって配置した硬質ブレード（例えば磁石１
５の磁極に対向する鉄等の磁性ブレード）も採用できる
。

前述した如く、スリーブ１４には電源１９により振動バ
イアス電圧が印加されており、これによって現像剤は感
光体１に飛翔し、潜像を現像する。尚、本実施例では潜
像の極性は負であり、これを負極性に帯電した現像剤で
反転現像する。

前述のように高精細画像を得るには体積平均粒径が６〜
８μｍのトナーを使用するのが好ましく、本発明は斯か
る現像剤を使用して好結果を得ることができるが、これ
に限られるものではない。また、現像剤には摩擦帯電量
を制御し、かつ流動性を向上する為に気相法シリカ微粒
子等、ネガ特性シリカ微粒子を外添している。また、本
発明は正極性に摩擦帯電する一成分現像剤を使用する装
置にも適用できる。しかし、現像剤粒子を構成する樹脂
バインダー等は本来的に負極性に摩擦帯電しやす（、負
極性にはより強（帯電しやすいので、本発明は現像剤を
負極性に摩擦帯電させる現像装置に特に有用である。尚
また、本発明は反転現像するもののみならず、潜像の暗
部電位領域に現像剤を付着可視化する正規現像を行う装
置にも適用できる。更に本発明は一成分非磁性現像剤（
非磁性トナー）を使用する装置にも適用できる。

さて、−例として第４図のスリーブ１４は、引き抜き加
工で形成されたアルミニウム素管（スリーブ基体）１７
に、不定形粒子（個々の粒子が尖った角を持つ不規則な
形状の粒子）であるアランダムの砥粒（Ａｓ’１００）
を用いて、圧力２Ｋｇ／ｃｒｒｆ、１分間、ワーク回転
数２０ｒｐｍの条件で一般的なエアー方式のサンドブラ
スト処理を行った。（不二製作所製二二一マブラスタ）
このときの表面粗さは、Ｒａ　＃　２．０μｍであった
。

この基体を用いて、前述の被膜剤処方−１により得られ
たコート用ペイントをエアースプレー法て付着させ乾燥
工程を経て基体上に約７μｍ厚さの被膜を形成し、現像
スリーブとして完成する。（完成時表面粗さＲａ　ｚ　
１．８　μｍ）但し、基体にサンドブラストにより粗面
化処理を施す領域、前記導電性樹脂被膜を施す領域は第
１図、第２図に示す如くである。

即ち、スリーブ１４の長手方向全長に渡って基体に前記
粗面化処理を施すのではなく、両端部の周面領域Ｇを除
（領域Ｂの周面に施される。以下各領域の幅関係につい
て説明する。（尚、本明細書で幅というのは、スリーブ
、従ってまたその基体の長手方向、即ち軸方向の寸法の
事を言う）第１図、第２図で、ブラスト処理領域Ｂの幅
は感光体上の画像形成領域Ａの幅よりも長い。そして前
記被膜層を設ける領域Ｆの幅は、領域Ｂの幅よりも長い
。一方、現像剤を担持搬送する領域りの幅、即ちプレー
ト１６が当接している領域であって、容器１２からの現
像剤の出口幅は、領域Ｂの長さ以上であって、かつ領域
Ｆの幅よりも短い。領域りの両外側領域Ｅにシール部材
２０が当接される。

シール部材２０は容器１２から、スリーブ両端部を抜け
て外に現像剤が漏出するのを防止する部材で、容器１２
の側板に固定され、容器側のスリーブ端部領域周面に圧
接せしめられている。斯かるシール部材としてはフェル
トやモルトプレーン等の柔軟材が使用できる。

第２図で、縦軸は表面粗さ（Ｒａ）を、横軸はスリーブ
長手方向位置を表わすが、基体のブラスト処理面の粗さ
■は約２μｍであり、その領域Ｂでの被膜面の粗さ■は
約１．８μｍである。従ってこの領域では現像剤の搬送
力が強く、かつ現像剤の摩擦帯電量も適度に制御される
。

一方、領域Ｇては表面粗さが領域Ｂよりも小さく、領域
Ｇ内の領域Ｃ１即ち被膜形成領域Ｆの端部領域Ｃ（基体
の平滑面に被膜が形成された領域）では表面粗さが約０
．５μｍである。従ってこの領域では現像剤の搬送力が
弱くなっている。

第３図にスリーブ表面粗さＲａと、スリーブ上のトナー
コート量の関係のグラフを示した。本実施例の装置にお
いては、Ｂ領域のＲａ々１４８μｍの場合スリーブ上の
トナーコート量は約１．３ｍｇ／ｃｒｒｆで、Ｃ領域の
Ｒａ　ｚ　Ｏ，５μｍの場合は約０　、７　ｍ　ｇ　／
ｃｒｒ？であった。これによりスリーブ両端部Ｃ領域で
はトナーの担持、搬送能力が低いことがわがる。

而して図示例ではシール部材２０は領域Ｃと、被膜の形
成されていないスリーブ基体平滑面領域とにかけて圧接
されている。即ち、シール部材２ｏは現像剤の搬送力の
低くされている領域に当接されているので現像剤の漏出
防止効果が高くなる。また、被膜面のＲａを小さくする
ことによって、ここに当接するシール部材との間のすべ
り性、潤滑性も増すため、シール部材２１の摩耗、損傷
を抑制する効果もある。

尚、図示例では領域Ｅは領域Ｂの完全に外側の領域に設
定されているが、領域りを領域Ｂより若干短くし、領域
Ｅの内側端部域が領域Ｂの端部域に若干幅重なるように
してもよい。一方、領域Ｅを領域Ｆの完全に外側に設定
し、領域Ｅと領域Ｆの間に基体の平滑表面がスリーブ表
面として露出する領域を設けることは好ましくない。と
いうのは、斯かる露出平滑面は現像剤の機械的搬送力は
弱い反面、現像剤の摩擦帯電能力は高（、これらの事が
複合して現像剤がムラ状に搬出され易くなって、現像剤
の飛散、感光体の汚損、画像劣化等を招来するからであ
る。これ−に対して領域Ｆ内にのみ領域Ｅを設定するこ
とはかまわないが、領域Ｅに於いてシール部材との摩擦
により被膜が剥がれる等損傷した場合、その部分でのシ
ール性能が低下するので、シール部材２〇一部は図示例
の如く基体３の端部側平滑面の一部分に直接圧接せしめ
られることがより好ましい。

実施例２ 本実施例では樹脂層１７として実施例１に示した処方に
、更に導電性固体潤滑剤としてグラファイト微粒子を添
加した。

（被膜材処方−２） 樹　　脂・・・フェノール樹脂（固形分）３０重量部カ
ーホン・・・Ｃ０ＮＤＵＣＴＥＸ９７５ＵＢ（コロンビ
アンカーボン社製）１５重量部 導電潤滑剤・・・人工グラファイト（７μｍ）　　　　
　　　１５重量部希釈剤・・・イソプロピルアルコール
、ブタノール　　　２２５重量部本実施例においても、
前記実施例１と同様にスリーブ基体に前記ブラスト処理
を画像域Ａより大きく、かつ現像剤出口幅りまたは両端
シール部材域Ｅの間隔より小さい範囲で行った。その後
上記樹脂層をブラスト幅より太き（コートした。これに
より画像域Ａはブラスト域Ｂに含まれ、画像形成に適し
た粗さ（Ｒａ　ｚ　１．８）となり、両端シール部分Ｅ
領域は粗さが小さ（（Ｒａｍ０．５μｍ）トナー搬送力
を小さくすることができる。これにより、本実施例２に
おいても、画像濃度を高め、カブリを防止し、更にスリ
ーブ両端部からの現像剤漏れを防止できた。

又、カーボンとグラファイトの比率は、上記（処方−２
）に限定されるものではな（、カーボン／グラファイト
＝１／９〜９／１の範囲にて実際に実験してみたが、い
ずれの場合も、実施例１と同様の良好な結果を得ること
ができた。

尚、グラファイト微粒子はカーボン微粒子（カーホンブ
ラック）と同様にトナー過剰帯電のリークサイトを構成
するとともに、固体潤滑性が高いので、微粉トナーのス
リーブへの付着力を機械的に減じさせ、ゴースト防止効
果を高めるとともに、スリーブ端部からの現像剤の漏出
防止効果を高島、更にシール部材の損傷防止効果も高め
ることができる。

実施例３ 本実施例では樹脂層１７としてグラファイトのみをバイ
ンダー樹脂中に分散させたものを使用した。

（被膜材処方−３） 樹　　　脂・・・フェノール樹脂（固形分）１５重量部
導電潤滑剤・・・人工グラファイト（１μｍ）　　　　
　　１５重量部希　釈　剤・・・イソプロピルアルコー
ル、ブタノール　２２５重量部本実施例においても、前
記実施例と同様にブラスト処理したあとにスプレーコー
トを行った。本実施例（処方−３）においてもカブリを
防止しつつ高濃度画像が得られ、現像剤の漏出防止効果
が得られた。

本実施例において、グラファイトに関して、その平均粒
径を変化させてみたが、０．３μｍ〜７μｍまで人工、
天然を問わず有効に作用した。また実施例１〜３におい
て導電性微粒子とバインダー樹脂の比率Ｐ／Ｂ比につい
てＰ／Ｂ＝１／２〜２／１まで確認したが、この範囲で
は同様な傾向を示し、よい結果が得られた。

尚、表面粗さＲａとは、ＪＩＳ　　Ｂ−０６０１に規定
されている中心平均粗さの事である。導電性樹脂被膜形
成後の領域Ｂの表面粗さＲａは１〜３．５μｍが好まし
い。一方、粗面化処理されない基体の平滑面領域に形成
された導電性樹脂被膜の表面粗さＲａは０．８μｍ以下
が適当である。

一方、被膜の体積抵抗は１０”〜１０−’Ωｃｍが適当
であり、厚みは５〜１５μｍであることが適当である。

尚、以上の例では基体の粗面化処理は不定形砥粒による
サンドブラストで行ったが、定形粒子（球形等、個々の
粒子の形状が一定で角を持たない全体に丸みを帯びてい
る粒子）によるサンドブラスト処理でもよく、サントペ
ーパによる粗面化処理でもよい。

また、図示例ではシール部材はスリーブに当接させたが
、鉄等の磁性体の半リングをスリーブの領域Ｅに対して
微小間隙をもって対向させ、マグネット１５とこの磁性
体の間に磁界を形成して、この磁界により現像剤の漏出
を防止したり、或いは実開昭５５−４１８８９号公報に
記載されているようにマグネットの半リングをスリーブ
の領域Ｅに対向させ、かつマグネットの磁界により現像
剤の漏出を防止してもよい。但し、これらの場合は非磁
性現像剤は使用できない。

〔発明の効果〕

本発明によればゴースト現象を防止しつつ、カブリの抑
制された高濃度の画像が得られ、また視像側担持体端部
からの現像剤漏出が防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成図、第２図はスリー
ブの長手方向のＲａを示す図、第３図はスリーブ表面粗
さＲａとトナーコート量との関係を示す図、 第４図は本発明の実施例の概略構成図、第５図はスリー
ブゴーストを説明する図である。 １・・・感光体ドラム １０・・・現像装置 １２・・・現像剤容器 １４・・・現像スリーブ １７・・・スリーブ基体 １８・・・導電性樹脂被膜 ２０・・・シール部材 ヌ１１−１表暑Ｉ姐さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）粗面化処理された基体に導電性樹脂層を被覆した
   現像剤担持体で、容器から現像剤を搬出し、像担持体に
   供給する現像装置であって、上記基体の粗面化処理は端
   部周面領域を除いて施されており、容器からの現像剤の
   漏出を防止するシール部材が端部周面領域に対して設け
   られている現像装置。
2. （２）前記導電性樹脂層は前記シール部材が対する領域
   にも被覆されている請求項（１）に記載の現像装置。