JPH07281517A

JPH07281517A - 現像装置および現像剤担持体の製造方法

Info

Publication number: JPH07281517A
Application number: JP7058994A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takei; 雅之武井; Shigeru Inaba; 繁稲葉; Kazumasa Fujiwara; 一雅藤原; Hideo Nagura; 英雄名倉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1995-10-27
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: JP3168815B2

Abstract

(57)【要約】【目的】現像履歴に応じて発生する現像ゴーストを抑
制できる現像装置を提供する。【構成】その表面に、Ｍｏ系皮膜２３（ＭｏとＯとＨ
を主成分とする材料）を設けた現像剤担持体を用いて、
現像装置を構成する。Ｍｏ系皮膜２３の下地となる下地
膜２２としては、Ｚｎ膜を用いることが好ましく、ま
た、Ｍｏ系皮膜２３の膜厚は、０．８μｍ以上、その表
面上には、０．３μｍを超える幅を有するクラックがな
いことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像装置に係わり、電
子写真技術を利用した複写機や印刷機で用いられる現像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真技術を利用した複写機や印刷機
では、感光体上に形成された静電潜像に、現像剤を静電
吸着させることにより、静電潜像の現像が行なわれてお
り、現像剤の供給には、円筒状の現像剤担持体が用いら
れている。このような現像の際には、感光体の帯電電位
に応じた量の現像剤を、静電潜像に供給することが必要
とされる。しかし、小粒形の現像剤や帯電性能の高い現
像剤を用いたときには、現像剤担持体上の現像剤に、現
像履歴により現像能力分布が生じ、その結果として、感
光体の帯電電位に応じた量の現像剤の供給が行なわれな
いことがある。この現像ゴーストと呼ばれる現象の発生
原因は定性的には以下のように説明することができる。

【０００３】図２に、磁性トナーを用いる現像装置の概
要を示す。現像装置は、現像剤担持体１１とマグネット
１２と現像剤ホッパ１３と現像ブレード１４とで構成さ
れる。現像剤ホッパ１３には、現像剤１５が蓄えられ、
現像剤はマグネット１２の磁力により現像剤担持体１１
に引きつけられる。現像剤担持体１１が回転することに
より、現像剤担持体上に付着した現像剤は、現像ブレー
ド１４により所定の膜厚に制御される。また、現像剤
は、現像剤同士の摩擦や現像ブレード１４との摩擦によ
り帯電される。帯電された現像剤は、静電潜像保持体１
６と近接する箇所で、静電潜像保持体上の静電潜像へク
ーロン力により転移し、静電潜像が顕像化される。この
顕像化の際には、現像剤担持体１１上の現像剤のうち、
静電潜像に対応した部分に位置した現像剤だけが消費さ
れることになる。消費された部分には、現像剤担持体の
回転により、新たな現像剤が供給され、現像ブレード１
４により帯電される。

【０００４】このような動作で現像は行われるため、現
像行程で現像剤が消費された部分に新たに供給された現
像剤は現像ブレードによる摩擦帯電を一度しか受けない
が、消費されなかった部分の現像剤は重ねて摩擦帯電を
受けることになる。このため、現像履歴に応じて、現像
剤担持体１１上の現像剤の帯電量が分布を持つことにな
る。帯電量が高くなると、現像剤と静電潜像とのクーロ
ン相互作用は強くなるが、これと同時に現像剤と現像剤
担持体との間に鏡像力による引力も強くなる。現像剤の
静電潜像への転移量、すなわち、現像能力は、これらの
力の大小関係により決まる。このため、実際の現像にお
いては、新たに現像剤が供給された部分の現像能力が他
の部分に比べて高くなる場合と、低くなる場合が生じ、
それに応じてプリント結果に静電潜像とは異なる像が現
われることになる。

【０００５】たとえば、図３に示すような、”ＧＨＯＳ
Ｔ”と書かれた部分と一様な濃度の網点領域を有する原
稿の複写を行う場合を考える。通常、現像剤担持体１１
の周速は、静電潜像保持体１６の周速に比べて早いもで
あるが、ここでは説明の便宜上、両者の周速は等しいも
のとする。また、現像は、図の上方から行われるものと
する。

【０００６】現像剤担持体の周囲の長さは、一般に原稿
の長さより短いため、一枚の原稿の複写を行うために
は、現像剤担持体が複数回、回転することが必要であ
る。図５において、Ｌで示した長さが現像剤担持体の周
囲の長さであるとする。この部分の現像を行うことによ
り、現像剤担持体表面には、静電潜像に応じた形で現像
能力の分布をもった現像剤層が形成され、この層によ
り、次の部分の現像が行われることになる。このとき、
文字の現像に用いられた部分の現像剤の現像能力が他の
部分の現像剤に比して高ければ、図４に示したように、
現像剤担持体の周囲の長さＬに応じた位置にポジゴース
トと呼ばれる静電潜像にはない像が現像結果に現われる
ことになる。逆に、その部分の現像能力が低ければ、図
５に示したような、静電潜像が存在するにもかかわら
ず、その静電潜像の現像が行われない、ネガゴーストと
呼ばれる現象が発生する。

【０００７】このように現像ゴーストは、現像剤の帯電
性能に関係するものであるため、高品位な画質を得るた
めに開発が進められている小粒径の現像剤や帯電性能を
向上させた現像剤を用いたときに特に顕著となる。

【０００８】現像ゴーストに対処するための技術として
は、特開平１−２７６１７４号公報に開示されている技
術が知られている。この技術では、現像剤担持体表面
に、フェノール樹脂とカーボンからなる導電性と表面潤
滑性を有する樹脂層を設けることにより現像ゴーストの
発生を抑制している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、現像剤担持体
表面に樹脂層を設けるという方法では、樹脂層の形成行
程が複雑になるといった問題や、樹脂層と基体との接着
力が弱いため、樹脂層の剥離が生じやすいこと、樹脂層
が摩耗しやすいため、現像ゴーストを抑制できる期間が
短いことといった問題があった。

【００１０】そこで本発明の目的は、長期にわたって現
像ゴーストの発生を抑制することができる現像装置を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１ないし請求項５
記載の発明では、中空円筒状の基体上に、ＭｏとＯとＨ
とを主な構成成分とする非晶質皮膜を形成した現像剤担
持体と、この現像剤担持体上に現像剤を供給する供給手
段と、この供給手段により供給された現像剤を帯電する
帯電手段とを具備する。供給手段としては、たとえば、
現像剤担持体内にマグネットを設けて、その磁力によ
り、現像剤担持体上に磁性現像剤を供給するといった手
段が用いることができ、また、帯電手段としては、ブレ
ードにより、現像剤担持体上の現像剤を摺擦するといっ
た手段を用いることができる。

【００１２】現像剤担持体の基体としては、その表面に
Ｚｎからなる膜を備えたものであることが望ましく、た
とえば、化学メッキによりその表面にＺｎ（亜鉛）膜を
形成したＡｌ（アルミニウム）管などを用いることがで
きる。また、現像剤担持体の皮膜の膜厚は、現像ゴース
ト抑制効果の観点から、０．８μｍ以上、かつ、１０μ
ｍ以下であることが好ましく、特に、３μｍ程度である
ことが望ましい。さらに、現像剤担持体の皮膜のクラッ
ク幅は、０．３μｍ以下になるようにすると、現像ゴー
スト抑制効果の持続性を良くすることができる。なお、
ＭｏとＯとＨを含む皮膜の作成は、モリブデン酸塩を含
む溶液を用いた化成処理により、行なうことができる。

【００１３】請求項６記載の発明では、中空円筒上の基
体をモリブデン酸塩を含む溶液へ浸漬する浸漬処理行程
と、浸漬処理を行なった基体を常温で乾燥させる常温乾
燥処理行程により、現像剤担持体を製造する。

【００１４】このように、浸漬処理後に常温乾燥処理を
行なって、現像剤担持体を製造することにより、現像剤
担持体の皮膜のクラック幅を、加熱乾燥処理により得ら
れる皮膜のクラック幅より、狭くすることができる。

【００１５】

【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

【００１６】図１に、実施例の現像装置で用いた現像剤
担持体の断面構造を示す。現像剤担持体は、中空状円筒
２１上に、下地膜２２とＭｏ系皮膜２３が形成されたも
のであり、ここでは、中空状円筒２１として、引き抜き
成形後、センタレス研摩を施したＡｌ（アルミニウム）
管と、センタレス研磨とアランダム＃６００によるサン
ドブラストを行なったＡｌ管を用いた。これら２種の中
空状円筒は、表面粗度のゴースト抑制効果に与える影響
を検討するために用意したものである。また、下地膜２
２としては、Ｚｎ（亜鉛）膜を採用し、その形成は、１
リットル中にＺｎをおよそ１０ｇ、ＮａＯＨ（水酸化ナ
トリウム）をおよそ１００ｇ含む水溶液を用いた無電界
メッキにより行なっている。以下、説明の便宜上、中空
状円筒２１と下地膜２３で構成される部分を、基体と表
記する。

【００１７】基体上へのＭｏ系皮膜の作成は、陰極電界
処理行程と乾燥行程に大別され、陰極電界処理行程で
は、基体上に、ＭｏとＯとＨを主成分とした複塩膠質の
膜が形成され、乾燥行程において、その膠質の膜の乾燥
（硬質化）が行なわれる。実施例では、陰極電界処理時
に、モリブデン酸イオン（ＭｏＯ₄ ^2-）を含む処理液
（日本表面化学株式会社製；商品名５Ｃ０１１）を用
い、基体を陰極として電界処理を行い、その処理時間を
変えることにより、Ｍｏ系皮膜の膜厚を変えた現像剤担
持体を作製している。

【００１８】また、乾燥行程として、６０℃の雰囲気下
での加熱乾燥と、常温、送風下での常温乾燥の２種類の
行程を用いることにより、Ｍｏ系皮膜の表面形態を違え
た現像剤担持体も作製した。

【００１９】このようにして作製した現像剤担持体の評
価は、作成した現像剤担持体を複写機に組み込んで、ゴ
ーストが生じやすい画像の複写を行い、そのプリント結
果を目視にて検査することにより行った。なお、実験に
用いた現像剤は、平均粒径７μｍの磁性一成分の負極性
トナーに、一次粒子の平均粒径が１６ｎｍの疎水性シリ
カが外添されたものであり、現像は、以下に記す条件下
で、非接触のジャンピング現像法を用いて行なってい
る。

【００２０】現像バイアス（ＡＣ）＝２．２ｋＶ（周波
数２．４ｋＨｚの正弦波）現像バイアス（ＤＣ）＝−２４０ＶＶ_HIGH＝−３５０Ｖ、Ｖ_LOW＝−６０Ｖドラム・現像剤担持体間隔＝２５０μｍ周囲温度＝１０℃、湿度＝１５％_RH

【００２１】まず、ゴースト抑制効果のＭｏ系皮膜膜厚
依存性について説明する。

【００２２】表１に、Ｍｏ系皮膜の膜厚を変えた各試料
（現像剤担持体）に対するゴースト抑制効果の評価結果
を示す。表中、効果の欄に記載した〇、△、×は、ゴー
スト抑制効果の程度を示したものであり、それぞれ、プ
リント結果にゴーストが発生しないもの、ゴーストが僅
かに発生したもの、ゴーストが明らかに発生したことを
示している。また、比較試料として用いた現像剤担持体
は、Ａｌ管にセンタレス研摩を施したものであり、この
表に示した試料は、すべて、加熱乾燥（６０℃）により
得られたものである。

【００２３】

【表１】

【００２４】このように、Ｍｏ系皮膜を設けていない比
較試料では、明らかなポジゴーストが発生するのに対
し、Ｍｏ系皮膜を設けた現像剤担持体（試料１ないし
７）では、明確なゴーストは現れず、０．６μｍ厚のＭ
ｏ系皮膜がその表面に設けられている試料１において、
僅かにネガゴーストが認められているだけである。実
際、黒印字後のトナーの平均粒径および剥離電界と、白
印字後のトナーの平均粒径および剥離電界の測定し、平
均粒径の差および剥離電界の差を、それぞれ膜厚に対し
てプロットしたところ、試料１から試料２（膜厚０．６
から０．８μｍ）の間が、膜厚の変化量に対する平均粒
径差の変化量が最も大きくなっており、また、３．０μ
ｍ以上の膜厚では、平均粒径差は、ほぼ一定値となるこ
とが確認されている。なお、平均粒径の測定には、コー
ルターカウンタ装置を用い、剥離電界の測定は、真空チ
ャンバ中に、白現像または黒現像後の試料を、Ａｌ電極
に対して４００μｍのギャップを有するように設置し、
試料上から５０％の現像剤を剥離するために必要な電界
を求めることにより行なっている。

【００２５】ただし、皮膜膜厚が約１２μｍである試料
７では、評価を行なっている際に、Ｍｏ系皮膜が剥離す
るような現象が観測された。このため、Ｍｏ系皮膜の膜
厚としては、およそ０．８μｍ以上、１０μｍ以下を採
用することが好ましく、特に、３μｍ以上とすることが
望ましい。

【００２６】また、表面粗度を変えたＡｌ管を用いた場
合にも、表２に示すように、同様のＭｏ系皮膜膜厚依存
性が観測された。表２に、ゴースト抑制効果の評価結果
を示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】これらのことから、Ｍｏ系皮膜によるゴー
スト抑制効果が、基体の表面粗度に依らず得られるもの
であることが分かる。なお、Ｍｏ系皮膜は、Ｍｏ（Ｏ
Ｈ）₃・Ｍｏ（ＯＨ）・ＭｏＯ₄を主成分とした材料で
あると考えているが、その正確な構造は不明である。

【００２９】なお、Ｚｎ下地膜を設けているのは、Ａｌ
管に、直接、Ｍｏ系皮膜を作成した場合には、形成され
た皮膜が剥離しやすいためであり、ゴースト抑制効果を
有する現像剤担持体を作製する上では、Ｚｎ下地膜は、
必須のものではない。

【００３０】表３に、Ｚｎ下地膜を設けていない現像剤
担持体のゴースト抑制効果の評価結果を示す。この表に
示してある試料２４は、基体として、その表面にＺｎ下
地膜を備えていないものを用いているが、他の条件は、
表２に示した試料１４と同様のものとした現像剤担持体
である。このように、Ａｌ管に、直接、Ｍｏ系皮膜を作
成した現像剤担持体（試料２４）でも、Ｚｎ下地膜上に
Ｍｏ系皮膜を設けた現像剤担持体（試料１４）と同等の
ゴースト抑制効果が認められており、Ｚｎ下地膜は、ゴ
ースト抑制効果に直接的に寄与するものではない。この
ため、下地膜として、他の材料からなる膜を用いること
も可能である。しかし、他の材料を下地膜として用いる
場合には、下地膜の作製方法として、たとえば、蒸着法
などを用いることが必要となり、量産化には不適当であ
る。これに対し、Ｚｎを、その材料として採用した場合
には、この実施例で示したように、簡単な方法で、優れ
た特性を有する現像剤担持体を得ることができる。

【００３１】

【表３】

【００３２】以上、説明を行なった試料は、いずれも、
乾燥時に、加熱乾燥を行なったものであるが、加熱乾燥
により得られた現像剤担持体は、３０００枚程度の印刷
を行なうと、その表面のＭｏ系皮膜が剥離する場合があ
ることが分かった。このような剥離が生じた現像剤担持
体では、Ｍｏ系皮膜のクラック内への現像剤の侵入が観
測され、このクラック内に侵入したトナーまたは外添剤
により、Ｍｏ系皮膜が剥離しやすくなっているものと考
えられた。このため、乾燥行程を常温乾燥に変えること
により、クラック幅の小さな現像剤担持体を作製し、そ
の評価を行なった。その評価結果の一例を、表４に示
す。

【００３３】

【表４】

【００３４】この表に記した試料３４は、センタレス研
摩だけを行なったＡｌ管にＺｎ下地膜を設けた基体を用
いて、Ｍｏ系皮膜をおよそ３μｍ形成した後に、送風
下、常温乾燥を行なった結果得られたものである。表
中、“耐久性”欄に示した数値は、現像剤担持体に、現
像剤による汚染が生じたプリント枚数を示したものであ
り、“クラック幅”欄に示した値は、走査電子顕微鏡を
用いた表面観察により、存在することが確認されたクラ
ック幅の最小幅と最大幅である。また、表中には、比較
のために、加熱乾燥（６０℃）を行なって作製した試料
の評価結果も併せて示してある。

【００３５】このように、常温乾燥を行なって作製した
試料３４の方が、加熱乾燥により得られた試料４より、
相対的に小さなクラック幅を有しており、また、優れた
“耐久性”を示している。このＭｏ系皮膜のクラック幅
を狭くすると、現像剤担持体の“耐久性”が向上すると
いう現象は、実験を行なった膜厚範囲（０．６から１０
μｍ）内の試料、全てで観測されている。

【００３６】また、乾燥行程の違いは、ゴースト抑制効
果には、何ら影響を及ぼすものでなはく、常温乾燥を行
なった試料でも、加熱乾燥を行なった試料と同様に、優
れたゴースト抑制効果を有することが確認されている。

【００３７】なお、実施例では、モリブデン酸イオンを
含む処理液を用いて、Ｍｏ系皮膜の作製を行なっている
が、本発明のゴースト抑制効果は、Ｍｏ系皮膜を現像剤
担持体表面に設けることによって得られるものであり、
その作製方法は上記の方法に限るものではない。たとえ
ば、真空蒸着などの物理蒸着法を用いてもよい。しか
し、量産性の面からは、実施例で示したように、モリブ
デン酸イオンを含む処理液を用いて膠状皮膜をまず作製
し、その後、常温乾燥を行なうといった方法を採用する
ことが望ましい。

【００３８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように請求項１ない
し５記載の発明によれば、Ｍｏ系皮膜を設けた現像剤担
持体を用いているので、現像履歴によって生ずる現像ゴ
ーストの発生を抑制することができ、その結果として高
品質の画像を形成することができる。

【００３９】また、現像剤担持体の基体としてその表面
にＺｎからなる膜を備えたものを用いた場合には、Ｍｏ
系皮膜と基体との密着性を向上させることができ、現像
剤担持体の皮膜の膜厚は、０．８μｍ以上とすると、ゴ
ースト抑制効果が特に優れた装置を得ることができる。
また、現像剤担持体の皮膜のクラック幅が、０．３μｍ
以下になるようにすると、安定的に使用できる期間を長
くすることができる。

【００４０】そして、請求項６記載の製造方法によれ
ば、適度なクラック幅を有する現像剤担持体を容易に作
製することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の現像装置で用いる現像剤担
持体の構成を示す断面図である。

【図２】現像装置の構成の概要を示す構成図である。

【図３】従来の現像装置の問題点である現像ゴースト
を説明するために用いた原稿の概要図である。

【図４】従来の現像装置の問題点である現像ゴースト
を説明するために用いたポジゴーストが発生したプリン
ト結果の概要図である。

【図５】従来の現像装置の問題点である現像ゴースト
を説明するために用いたネガゴーストが発生したプリン
ト結果の概要図である。

【符号の説明】

１１…現像剤担持体、１２…マグネット、１３…現像剤
ホッパ、１４…現像ブレード、１５…現像剤、１６…静
電潜像保持体、２１…中空状円筒、２２…下地膜、２３
…Ｍｏ系皮膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】現像剤担持体の基体としては、その表面
にＺｎからなる膜を備えたものであることが望ましく、
たとえば、化学メッキによりその表面にＺｎ（亜鉛）膜
を形成したＡｌ（アルミニウム）管などを用いることが
できる。また、現像剤担持体の皮膜の膜厚は、現像ゴー
スト抑制効果の観点から、０．８μｍ以上、かつ、１０
μｍ以下であることが好ましく、特に、３μｍ程度であ
ることが望ましい。さらに、現像剤担持体の皮膜のクラ
ック幅は、０．３μｍ以下になるようにすると、現像ゴ
ースト抑制効果の持続性を良くすることができる。な
お、ＭｏとＯとＨを含む皮膜の作成は、モリブデン酸塩
を含む溶液を用いた処理により、行なうことができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】基体上へのＭｏ系皮膜の作成は、陰極電
解処理行程と乾燥行程に大別され、陰極電解処理行程で
は、基体上に、ＭｏとＯとＨを主成分とした複塩膠質の
膜が形成され、乾燥行程において、その膠質の膜の乾燥
（硬質化）が行なわれる。実施例では、陰極電解処理時
に、モリブデン酸イオン（ＭｏＯ₄ ^2-）を含む処理液
（日本表面化学株式会社製；商品名５Ｃ０１１）を用
い、基体を陰極として電解処理を行い、その処理時間を
変えることにより、Ｍｏ系皮膜の膜厚を変えた現像剤担
持体を作製している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者名倉英雄埼玉県岩槻市府内３丁目７番１号富士ゼロックス株式会社岩槻事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空円筒状の基体上に、ＭｏとＯとＨと
を主な構成成分とする皮膜を備えた現像剤担持体と、この現像剤担持体上に現像剤を供給する供給手段と、この供給手段により供給された現像剤を帯電する帯電手
段とを具備することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤担持体の基体がその表面にＺ
ｎからなる膜を備えたものであることを特徴とする請求
項１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体の皮膜の膜厚が０．８
μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項
１および請求項２記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤担持体の皮膜のクラック幅が
０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし
請求項３記載の現像装置。
【請求項５】前記現像剤担持体の皮膜がモリブデン酸
塩を含む溶液を用いた化成処理によって形成された皮膜
であることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の
現像装置。
【請求項６】中空円筒上の基体をモリブデン酸塩を含
む溶液へ浸漬する浸漬処理行程と、浸漬処理を行なった
基体を常温で乾燥させる乾燥処理行程とからなる現像剤
担持体の製造方法。