JPH02109075A

JPH02109075A - 現像装置

Info

Publication number: JPH02109075A
Application number: JP26369988A
Authority: JP
Inventors: Keiji Okano; 啓司岡野; Katsuhiko Nishimura; 克彦西村; Michihito Yamazaki; 道仁山崎; Koichi Suwa; 諏訪　貢一; Koji Sato; 佐藤　康志; Kimio Nakahata; 中畑　公生
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1990-04-20

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、電子写真技術を使用した静電複写機あるいは
、同プリンタの現像装置に係わるものである。

〔従来の技術〕

従来、乾式ｌ成分現像剤の摩擦帯電ｔＣ以下トリポと称
す）を制御するための物質、例えば気相法シリカ（以下
乾式シリカと称す）及び湿式製法シリカ（以下湿式シリ
カと称す）をトナーに外添することは知られている。

例えば、スチレンアクリルにマグネタイトを６０重世部
含有する負極性トナーに対し、強いネガ特性を示す乾式
ネガシリカ（＋００ｒｒｒの気相法シリカに対し、ＨＭ
ＤＳを１００　ｎ（あたり１０重量部の割合で添加し加
熱処理したもの）を外添することにより、現像剤として
のトリボは増加する。この現像剤を用い現像を行った場
合、シリカ未外添の現像剤に比べ画像濃度が上がり、か
つガサツキの少ない画像が得られるようになることは、
広く知られていることである。

ところが、特にネガトナー（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ゴーストが生じ、これが次回のプ
リント画像上にもあられれる。ネガトナーにネガシリカ
を外添した現像剤の場合に生じるスリーブゴーストは第
６図に示すごとく、ポジゴーストになる。

すなわち、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０．１Ｄ以上あると画像上でかなりめだってしま
う。そこで、△Ｇ≧０．ＩＤの時、ゴーストＸとする。

例えば、第７図に示すように、固定マグネットロール３
を内包したアルミニウム、ステンレス等の非磁性金属ス
リーブ１１を回転させて磁性トナー６を搬送し、マグネ
ットロール３と鉄等の磁性金属ブレード１４で形成する
磁界により、スリーブ１１上に電子写真感光体２とスリ
ーブ３の間隙よりも薄い］・ナー薄層を形成する現像装
置を用い、スリーブ１１に電源１２から交流電圧に直流
電圧を重ねた現像バイアス電圧を印加して現像部に振動
電界を形成してトナーを振動させることによって潜像の
現像を行っても、上述の如くスリーブゴーストが生じる
。現像バイアスとして交流バイアス］　６００　Ｖ　Ｐ
−ｐ　、　　１８００　Ｈｚ　、直流−５００Ｖｏｏ（
潜像電位Ｖ。−７００，Ｖ、−１００）、スリーブ１１
と感光体ドラム２間の距離を３００μｍとして、反転現
像を行った結果を後退の表１に示す。

〔実施例１〕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（粒径５〜６ミクロン以下）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、非消費部分とトナー最下層に微粉層が形成さ
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
擦帯電電荷量が大きくなり、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で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
は軽減すればよいと考え、本発明者らは次のような提案
を行ってきた。

すなわち、微粉トナーのチャージアップをスリーブにリ
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を提案してきた。

スリーブ表面に、導電性微粒子を含有する樹脂層を有し
、この微粒子が表面に突出しており、しかもこの膜の体
積抵抗率が１０４〜１０−６Ωｃｍ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。

（処方）導電性微粒子　・・・・・・・・・・・・・・・グラフ
ァイト（７ミクロン）１５重量部樹脂　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・フェノール
樹脂（固形分＞　　１５重量部希釈剤　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・メチルアルコール
メチルセロソルブ　　　　２２５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）てアルミスリ
ーブに膜厚約４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。

この膜の体積抵抗率は７．０Ｘ１０”９０ｍである。

このスリーブを用い、〔従来例１〕の場合と全く同じ条
件で画像形成を行った結果を表１〔従来例２〕に示す。

１５℃−１０％ＲＨの低温低湿環境下でもスリーブゴー
ストが低減される。さらに現像効率もアップするので画
像濃度も高くなっている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕ところで、３５
℃−８０％ＲＨのような高温高湿環境下では、トナーの
摩擦帯電電荷（トリボ）が不足して濃度低下を生じる傾
向がある。特に、長時間放置後は濃度低下が太き（なっ
ていた。これは、第７図のような磁性金属ブレードでト
ナー層を形成する現像装置では、特にその傾向が強かっ
た。それを防止するのに、弾性ブレードをスリーブに当
接させてトナー層を形成する構成の現像器は効果的であ
る。弾性ブレードとしてはウレタンゴム等のゴム弾性体
、ステンレス等の金属弾性体、ポリエチレンテレフタレ
ート等の樹脂弾性体を使用できる。

このように弾性ブレードをスリーブに当接させる現像装
置では、トナーへのトリボ付与能力が大きくなるため、
高湿環境下でも十分な画像濃度を得られるがスリーブゴ
ーストは一般に悪化する傾向にある。しかし、前述の導
電性樹脂コートスリーブを用いれば、微粉のチャージア
ップを防止でき、スリーブゴーストも低減された画像が
得られる。

表１の〔従来例３〕に、ウレタンゴムブレードを当接圧
３０　ｇ　／　ｃ　ｍで、前記コートスリーブに当接さ
せた現像器を用いて画像形成を行った場合の結果を示す
。このように画質的には良好な結果が得られるが、導電
性微粒子含有樹脂をコーティングしたスリーブでは、耐
久性に問題があった。すなわち、１０万枚のオーダーで
スリーブ交換をするような大型、高速の画像形成装置で
はスリーブ表面の樹脂層がはげてしまい、画像上に濃淡
ムラとなって表れ、またスリーブゴーストも生じてしま
うという問題が生じた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、炭素繊維を含有した樹脂を成形した現
像スリーブを使用するとともに、このスリーブに弾性ブ
レードを当接して現像剤薄層を形成して現像を行うこと
により、スリーブゴーストを低減でき、高温高湿環境下
での濃度低下も防止でき、さらに、耐久性も高めること
が可能となった。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例の現像スリーブ部分図である。

本実施例の現像スリーブは、導電性炭素繊維の短繊維Ｉ
Ａを合成樹脂バインダーＩＢ中に含み、少なくとも炭素
繊維の一部がスリーブ表面に突出するように成形したも
のであり、従来の樹脂コートスリーブに比べ強度に優れ
ている。

以下に、この現像スリーブについて詳細に説明する。炭
素繊維含有樹脂として、三菱レイヨン■製の商品名「パ
イロフィルベレットナイロン６６」を使用し、スクリュ
ータイプの射出成形機で、外径１６．０ｍｍ。

肉圧１　、　Ｏｍ　ｍの円筒状に成形した。パイロフィ
ルベレットナイロン６Ｇはへキサメチレンジアミンとア
ジピン酸の重縮合体であるナイロン６６樹脂に、繊維径
約７μｍのポリアクリロニトリル系炭素繊維パイロフィ
ルを約４０ｗｔ％含有させたものであり、耐摩耗特性、
耐熱性、導電性に優れている。

これを外径１６φ、厚さ１゜Ｏｍｍの円筒状に射出成形
し、軸方向の両端にアルミニウム等の金属で作った軸フ
ランジを接着して構成したもので、炭素繊維含有樹脂の
体積抵抗率はｉ　ｏ’Ωｃｍであり、第１図に示すよう
に表面に炭素繊維ＩＡが突出する現像スリーブを得た。

このスリーブの表面粗さはＲｚで約５μｍであった。以
上説明したスリーブを用い厚さ１．Ｏｔのウレタンゴム
の弾性ブレード４を上記スリーブ２にスリーブ長手方向
１ｃｍ当り当接圧３０ｇで当接させた現像器を第４図に
示す。資極性１成分磁性トナーを用いて従来例１〜３の
場合と同じ条件で非接触ジャンピング現像を行った結果
を表１〔本実施例Ｉ〕に示す。低温低湿環境下において
もスリーブゴーストが低減され、濃度も十分高い画像を
得ることができた。また高温高湿下においても弾性ブレ
ードを用いてトナーをスリーブに摺擦して摩擦帯電させ
ているので濃度低下を防止することができた。

表１さらに、ＩＯ万枚の耐久テストを行っても、すなわち、
スリーブが摩耗しても常に炭素繊維の面が現れるので画
像劣化のない高耐久性の現像器を得ることができた。

なお、弾性ブレードとしては、ステンレス等の金属弾性
体を用いても良く、当接圧はスリーブ長手方向１ｃｍ当
り１０〜１００ｇの範囲で設定可能であり、第５図のよ
うにスリーブ回転方向に対してカウンターに設定しても
良い。また、スリーブ表面を様々な粗度に加工したとこ
ろ粗さはＲｚｌ〜２０μｍの範囲、望ましくは３〜１０
μｍ程度の場合良好なトナー層がスリーブ上に形成され
、良好な画像が得られた。

本実施例の現像スリーブは、炭素繊維の一部がスリーブ
表面に現れるように成形しており、スリーブ全体として
も高い導電性を持っているので、前記従来例で述べた導
電性微粒子を含有した樹脂スリーブと同じ（スリーブゴ
ーストを低減する効果をもつ。

すなわち、微粉トナーのチャージアップは炭素繊維にリ
ークさせることによって防止できるので、スリーブゴー
ストが低減できる。

さらに本スリーブは、スリーブ材質自体が高い強度と耐
摩耗特性を持っているが径方向（放射状）に同じ構造で
あるため、１０万枚のオーダーの耐久により表面が摩耗
した場合にも、常に炭素繊維の面が現れるため、画質の
劣化を生じないという特徴を持つ。また、炭素繊維自体
が潤滑性を持っているので、トナーの樹脂粉や帯電制御
剤等のスリーブ汚染物質が付着するのを防ぐという効果
をも合せ持っている。

実施例１では、炭素繊維の含有率を４０ｗｔ％にしたが
、実際には２０〜９０ｗｔ％の範囲で本発明の効果を実
現するスリーブが得られる。２０ｗｔ％より少ない場合
は、スリーブの体積抵抗率がＪＯ２ΩＣｍを越え、スリ
ーブ表面に突出する炭素繊維の割合が減るためスリーブ
ゴーストが悪化してしまう。

逆に、９０ｗｔ％を越えるとスリーブの強度が低くなっ
てしまう。また、炭素繊維の径は７μｍのものを使用し
たが、この径を種々選ぶことにより、スリーブ表面の粗
さを様々に成形することができる。

なお、樹脂バインダーとしては本実施例以外にＡＢＳ、
ポリエチレン、ポリアクリル、ポリエステル、ポリカー
ボネート、ポリブチレンテレフタレート等でも同様の効
果が得られる。

次の実施例は、比較的長い炭素繊維を用いたものであり
、実施例１と同じ効果があり、さらにスリーブの表面性
を規則的に安定して製造できる効果をもつ。第２図に本
実施例の現像スリーブの部分図を示す。

長炭素繊維ＩＡ（直径５μｍの三菱レイヨン■製パイロ
フィル）を互いにクロスさせて層状に重ね、ポリカーボ
ネートをバインダーＩＢとして固めて厚さ］、Ｏｍｍの
シートにしたものを直径１４．０ｍｍの円柱棒に巻き付
けて成形した。炭素繊維含有率は４０ｗｔ％、スリーブ
の体積抵抗率として１０°Ωｃｍである。またスリーブ
の表面粗度はＲｚが４．０μｍである。

本実施例の場合、長炭素繊維を用いたので、スリーブ表
面にクロスした繊維が規則正しく配列している。そのた
め、スリーブの表面粗度も安定して製造でき、すなわち
スリーブ上のトナーコート量も安定して制御できるとい
う特徴を持つ。これは画像濃度を安定させること、画質
を良（する効果がある。

なお、スリーブ表面粗度は、炭素繊維径を変えることに
よって制御できることは言うまでもない。

本実施例のスリーブを用いて実施例１と同様の条件で画
像形成を行ったところ、同様の効果を得た。

なお、本実施例の場合、炭素繊維の含有率は、２０〜７
０ｗｔ％のものが使用可能である。２０ｗｔ％の場合ス
リーブとしての体積抵抗率は１０４Ωａｍであるが長繊
維自体の導電性は約１０−”Ｑｃｍと低く、スリーブの
軸方向に繊維が広がっているため軸方向の抵抗を下げる
ことができ、また表面に突出する炭素繊維を多（すれば
、スリーブゴーストも低減できる。逆に、７０ｗｔ％の
場合でも、長炭素繊維がクロスしている構造なので強度
が高く使用に耐えるものである。また、長炭素繊維ＩＡ
をスリーブ軸方向に方向付けて配列した第３図のような
現像スリーブでも以上説明したのと同じ効果が得られる
。

尚、本発明は非磁性−成分現像剤使用の装置にも適用で
きる。また、現像部に振動電界を形成するのではなくバ
イアス電圧をスリーブに印加するものにも適用できるし
、スリーブ、感光体間の間隙をスリーブ上の現像剤層よ
り狭くした装置にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように導電性炭素繊維含有樹脂を成形した
現像スリーブを使用し、このスリーブに当接した弾性ブ
レードでトナー層を形成することにより、スリーブゴー
ストを軽減し、濃度も十分高い画像が得られ、さらに、
耐久性に優れた現像装置を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例１の現像スリーブの部分図。第２図は本発明実施例２の現像スリーブの部分図。第３図は本発明の他の実施例の現像スリーブの部分図。第４図は本発明を実施した現像器の図。第５図は本発明を実施した現像器の図。第６図はスリーブゴーストの説明図。第７図は磁性ブレードを用いた現像器。ｌは本発明の現像スリーブ、ＩＡは炭素繊維、１Ｂはバインダー樹脂、２は感光体ドラム、３はマグネットロール、４は弾性ブレード、５は現像器ホッパー６はトナーである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）現像剤担持体表面に弾性体から成る現像剤規制部
材を当接させて現像剤の層を形成し、現像剤担持体表面
から静電像保持対面に現像剤を転移させて静電像を顕在
化する現像装置であって、現像剤担持体が導電性炭素繊
維を含有した樹脂を成形して成ることを特徴とする現像
装置。
（２）上記現像剤担持体表面に炭素繊維の少なくとも一
部が突出していることを特徴とする請求項第１項記載の
現像装置。
（３）上記現像剤担持体が導電性炭素繊維を２０〜９０
重量％含有することを特徴とする請求項第１項もしくは
第２項記載の現像装置。
（４）上記現像剤担持体は、体積抵抗率が１０＾４〜１
０＾−＾３Ωｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項
第１項、第２項、又は第３項記載の現像装置。