JPH0435075B2 - - 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
器に適用される乾式現像装置に関し、更に詳しく
は内部に磁界発生手段を有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磁性現像
剤を塗布し、これを潜像保持部材に対向させて現
像する装置に関する。

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
ること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。すなわち現像剤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を不十分になり易く、
一方トナー層がうすくなると、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
ａを現像剤支持部材としてのスリーブ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。４は磁界発生手段としての固定磁石
（マグネツトロール）、５は潜像保持部材、７は現
像剤収容容器、１０は一成分絶縁性磁性トナー
（現像剤）である。

第２図に示すものは、現像剤支持部材２に内設
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をつくることが可能となつた。
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ことが困難
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等には、均一なトナー層を
つくること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。

このムラ防止対策に有効な方法として、本出願
人はさらに新規な現像装置を提案した（特開昭56
−113172号）。これは現像剤支持部材としてのス
リーブ２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。

具体的には例えば、上記スリーブ２としてステ
ンレス（SUS304）スリーブ上に、粒度＃400の
不定形粒子でサンドプラスト処理して表面を粗面
化２ａ（第２図）するものである。

しかしこの場合も長期的には、即ち普通原稿で
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。そしてそのス
リーブ表面の粗面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。

本発明の目的は現像剤支持部材の硬質化を図
り、これにより長期にわたつて常に安定に一様な
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。

即ち本発明は内部に磁界発生を有する現像剤支
持部材上に現像剤の厚み規制部材によつて一成分
磁性現像剤を塗布しこれを潜像保持部材に対向さ
せて現像する装置において、前記現像剤支持部材
表面をボロン化処理を施し現像剤支持部材表面を
ほう素化合物とした現像装置である。

この様に現像剤支持部材の表面に微細な凹凸を
設けることによりトナーの搬送性の向上及び一様
コーテイングの安定を図り、かつ、ほう素化合物
表面とすることにより表面の硬質化を図り表面の
摩耗を防いで長期に亘つて安定した高性能を発揮
し得る現像装置が得られる。

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２図の形
式のものを用いた。マグネツトロール（磁界発生
手段）４の磁極の強さはN₁＝820gauss、S₁＝
820gauss、N₂＝S₂＝N₃＝S₃＝500gaussである。
スリーブ（現像剤支持部材）２とドラム（潜像保
持部材）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（ピーク・ツー・ピーク）＝1300V、ｆ＝
1000Hz、DC＝＋100（Ｖ）としてジヤツピング現
像を行い、毎分30枚のスピードで複写処理を行つ
た。

スリーブ２はアルミニウムをベースとしたク
ロム５〜10％入りの合金で形成した。

次いで、スリーブ表面上に不定形のブラスト
砥粒として＃400の炭化珪素（SiC）を用い、
ノズル径φ7mm、距離100mm、空気圧３Kg／cm²で
約70秒サンドブラスト処理を行つてスリーブ上
に凹凸表面２ａを形成した。

次いでスリーブを電気炉でボロン粉末ととも
に約1000℃に加熱して２時間ほどボロン化処理
すると表面にほう素化合物ができ表面硬度はビ
ツカース硬度で約1200のものが形成できた。

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、塗布ムラを生じな
かつた。更に上記スリーブで５万枚画像形成を行
つたが、常時良好で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と変わりが
なく、全くスリーブ表面は摩耗しておらずムラの
発生はなかつた。

ボロン化処理で表面が硬くなるのはボロンが表
面より内部へ加熱のため浸透して、内部のクロム
と反応して硬いほう素化合物を作るためである
（硬化層約10μm）。

尚本実施例のスリーブに於て、クロムのかわり
に鉄を入れてボロン化処理を施しても良い。アル
ミニウムに鉄を15〜25％添加したスリーブをボロ
ン化処理すると、ビツカース硬度約700、層厚
40μmの硬化層が形成された。

［実施例 ２］ 実施例１に於て、スリーブ２のサンドブラスト
処理において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ｄ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なく、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
ためにスリーブとの摩擦が不充分となり、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ｄは0.3〜3.0μであり、凹凸の
ピツチＰは２〜50μ、好ましくは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
500hrs空回転した後、画像出しを行つてやはり良
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］ 実施例１に於て、スリーブ２の粗面化処理を不
定形ブラストの代わりにフエライト球などの定形
ブラスト粒子を用いて行つた。その他は実施例１
と同一の条件で実験を行つたところ、実施例１と
同様にスリーブ表面は摩耗しておらず、スリーブ
面のトナーコーテイングは非常に良好であり、画
像濃度の低下も見られなかつた。

なお上記実験では、トナー１０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100〜500μ）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
性が悪くなる現像が確かめられた。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力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、一般的に表面粗さ
を表現することは難しいが、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３
図のような波形が得られ、表面性の管理を行うこ
とができる。第３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 Ｂ 0601］によるものである。すなわち第
４図に示すように、断面極線から基準長さだけ
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（図中で示す）を通るもの
と、深い方から３番目の谷底（図中′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＝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様に
求めた。

250（μ）／250（μ）に含まれる山の数（μ） 以上詳細に述べたように本発明では現像剤支持
部材表面をボロン化処理を施し表面をほう素化合
物とすることにより現像剤支持部材表面の摩耗を
防いで、長期に亘つて安定した高性能を発揮する
現像装置が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々現像装置例の断面図、
第３図はスリーブ表面の粗さを測定した波形図、
第４図は表面粗さとピツチの定義説明図である。 １……磁性ブレード、２……現像剤支持部材、
２ａ……ほう粗化合物の凹凸表面、３……トナー
層、４……固定磁石、５……ドラム、６……バイ
アス電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に磁界発生手段を有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磁性現
   像剤を塗布し、これを潜像保持部材に対向させて
   現像する装置において、 前記現像剤支持部材についてその表面をボロン
   化処理してほう素化合物面と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をサンドブラスト
   処理して粗面化した後にボロン化処理を施した、
   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 前記現像剤支持部材の表面粗さが凹凸のピツ
   チＰ＝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２項記載
   の現像装置。