JPH0225868A - 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−にの利用分野１ 本発明は電子写真法や静電記録法等により形成される静
電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］ 従来、−成分現像剤・二成分現像剤、磁性・非磁性現像
剤や絶縁性・誘電性現像剤を問わｒ、現像剤を担持して
搬送させる円筒状の現像剤担持体（以ド現像スリーブと
称す）ｆの現像剤の塗布状態にムラを発生させないため
に、その表面に凹凸をつけることが必須な技術とされて
きた。このとき、スリーブ表面に凹凸をつける方法とし
ては、サンドベーパーで現像スリーブ面を擦るサントベ
ーパー法、化学処理による粗し法、球形粒子によるビー
ズブラスト法や、不定型粒子によるサンドブラスト法や
これらの混合法などが提案されでおり、また実施されて
いる。

これらの現像スリーブを用いた現像装置には、現像スリ
ーブ上の現像剤を均一な薄層とするために現像剤規制部
材を有しており、その形態としては、磁性体ツレードや
弾性体プレー・トをとるものが種々提案されており、ま
た実施されている。

一方、現像装置の小型化や低消費電力化と共に、現像装
置の機械的な寸法公差の許容範囲の拡大や圧力定着や低
温熱定着可能な現像剤の使用が望まれてきた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の方法で現像スリーブの表面
に凹凸をっけようとすると、−・度研摩成型した現像ス
リーブをブラストなどの別処理工程により再処理せねば
ならず製造コストか高くなったり、使用により劣化した
ブラスト粒子等の交換を必要としたり、また該ブラスト
粒子の交換前後では表面性に差が生じるために、生産効
率や、品質の安定性に問題があった。

また、圧力定着や低温熱定着可能なＩ・ナーを使用した
ときには、トナーの現像スリーブへの融着、いわゆるス
リーブ融着や、トナーの劣化によるトナーの現像スリー
ブへの融着現象が問題となる等、現像スリーブに起因す
ると思われる種々の問題があった。

特に、現像剤規制部材として、弾性体ブレードを用いた
装置にあっては、小型化による機械的寸法公差の拡大や
トリボ付与１１力に優れるようになるものの、Ｌ記のよ
うなトナーを使用した場合には、スリーブ融−Ｒ等を発
生し易くなり使用に供し炸いものであった。

また、スリーブ融着を発生させないようぼスリーブの表
面の粗しを単に従来の方法によって弱くしても、融着現
象はなくなるものの、塗布ムラやチャージアップ等の原
因によるブロッナや濃度薄の弊害が発生してしまい、同
時に上記二つの現象を解決する方法がなかった。

本発明は、上述のととくの問題を解決し、装置の小型化
や低消費電力化を図れる現像スリーブをもつ現像装置を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的は、 現像剤規制弾性部材を、現像剤を担持して搬送する円筒
外径を有する現像剤担持体に当接して現像剤を塗Ｉノす
る現像装置において、 上記現像剤担持体の表面がその外周径を決定する面とし
ての平面部と該平面部から延びる四部とから成る粗面で
形成され、上記平面部が不均一に分散している、 ことにより達成される。

［作用コ かかる本発明によると、平面部と凹部との適度に不均一
な混在によって、装置の小型化や低消費電力化に伴なう
弾性ブレードとカプセルトナーの組合せにξいても融着
現象の発生がなく現像剤の塗布ムラのない均一・で薄層
なトナー塗布層が得られ、良好な画像を形成できること
が確認された。

［実施例］ 以下、添付図面にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明を適用した現像装置の一実施例の断面
図である。

図におい乙　ｌは現像剤担持体たる現像スリーブ、２は
現像剤規制部材たる弾性ブレード、３は感光体ドラム、
４は固定磁石ローラ、５は交互電界を形成するための電
源、６は現像剤、７は現像容器である。この現像装置に
おいて、現像剤６は現像容器７の内部に貯蔵されており
、磁石ローラ４の磁力によって現像スリーブｌの表面り
に保持され、現像スリーブの回転によって矢印ａの方向
へ搬送されると同時に弾性ブレードや現像スリーブとの
摩擦によってトリボを与えられる。この現像剤は、弾性
プレート２によって現像に必要な一賃に規制・塗布され
、現像部すなわち、現像スリーブとドラムの最近接部に
おいて、感光体ドラム３に現像される。現像部で残った
現像剤は現像容器７へ回収され、以下これの繰返しとな
る。

本実施例における現像スリーブの表面は、概略として第
２図（Ａ）に示すように、現像スリーブの長手方向（回
転軸方向）に対して平行にすし状の粗れた而か目視によ
って観察される。断面図を模式的に画くと第２図（Ｂ）
のようになっＣいる。

第２図（Ｂ）におい゛乙２Ｒは現像スリーブの外径であ
る。また、２ｒは現像スリーブの内径であり、外径より
肉厚の分だけ小さい、すなわち、現像スリーブの肉厚は
（Ｒ−ｒ）である。

さらに２Ｒ’は、現像スリーブの外径表面に形成された
凹部先端部を組編した平均径を表している。

第２図（Ｃ）は、第２図（Ｂ）に′つぃての詳細な説明
をするために描いた拡大図である。図において曲線ＩＩ
は、現像スリーブの外径を表すその表面を示しており、
はぼなめらかな曲線からなる平面部を表している０曲線
１２は、現像スリーブの内径を表すその表面を示してい
る。

第２図（Ｃ）において１４は、現像スリーブの外形表面
に形成された凹部を表しており１図に示されているよう
に、先端部が細かくなった形状をしているが、これにか
えて先端部が平坦であるような構造郡全体が丁度井戸形
状（同図における１４′参照）であっても構わない。ま
た、破＆！１３は、この凹部の先端部の平均を組編した
ときの仮想曲面である。その半径はＲｏとした。

この四部による表面粗さはＲ，＝０．１〜１０＃Ｌｎ＋
であることか望ましい。さらに第２図（Ｃ）における入
は、上記凹部間の平均ピッチであり、入＝１〜２００４
ｔａであることか好ましい。

また、本発明による表面状態は例えば叶ａｗｉｎｇ　＆
Ｉｒｏｎｉｎｇ工程（以下、Ｄ−１加工法という）によ
る加工工程でのダイスの硬度・表面あらさ・形状や潤滑
油の粘度・分子量などによって凹凸の状態を制御てき突
起状、丸状やこれらの混合状態、凹凸の大小等種々の表
面形状及び粗さを得ることが可能である。−例として第
３図の走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−７２２０８本電子（
株）製）による写真を図化したものに見られるような微
視的な平滑面（平面部）と四部が配列されており、現像
スリーブ長手方向（回転軸方向）（Ｘ方向）に対して溝
状の四部がほぼ全域にわたって存在しており、さらによ
く見ると、平面状態を形成した表面に凹部のみか不規則
に散在している。なお、上記写真はアルミニウム製（Ａ
３００３）の現像スリーブであって、試料表面に対して
４５″の角度から撮影した５００倍の拡大写真である。

本発明において求める表面性を一義的に記述することは
不可能であるが、−例として第３図の粗し表面を微小表
面粗さ計（ティラーボブソン社。

小板研究所製等）で測定すると第４図のような波形か得
られ、表面性の管理を行なうことができる。ただし、第
４図（Ａ）は現像スリーブの周方向を、第４図（Ｂ）′
は現像スリーブの軸方向の波形をあられしている。たた
し、目盛は任意目盛である。

ちなみに表面粗さＲ８は各々２．５１Ｌｍ　、ｉ、Ｏｌ
ｉ、ｓであった。ここで表面粗さはＪＩ８１０点平均粗
さ（Ｒ，）　　ｒ、ＩＩｓ　Ｂ　０６０ｔＪ　ニよルモ
ノテある。

第４図（Ａ）において破線４１は、現像スリーブの外周
表面を示す測定値の山側の先端部分を組編したものであ
る。また、破線４２は、現像スリーブの外周表面凹部の
先端部を示す測定値の谷側の先端部分を平均して組編し
たものである。

この図から明らかなようく、現像スリーブの外周表面を
形成する破線４１では、部分的に不連続となっており、
その不連続部分に四部を生じることによって、粗れた面
を形成している。

このとき７図中の１１は微小な平面を表わしており、本
発明でいうところの平面部を意味している。ここで、平
面とは、パルス上の波形１４に対して比較的滑らかな面
１１のことをいう。

次に本発明の現像スリーブの製造方法の一例を従来の方
法と比べながら概略的に説明する。

第５図は加工工程の簡単な流れを示す図である。第５図
（Ａ）は本発明の現像スリーブを加工したときに実施し
たｈａ工工程を示ｌノだ図であり。

第５図（Ｂ）は従来例の現像スリーブの加工工程を示し
た図である。なお、本実施例では、現像スリーブ製造法
にＤ−ｆ加工法を用いた。この図を比較すれば、トＩ加
工法を用いることによって、従来の素管作製・表面切削
・ブラスト処理の３つの工程を１つの工程で行なうこと
が可能となることかわかる。そのため、生産コストを大
幅に下げることか可能となった。また、本発明で最も重
要なＩｒｏｎｉｎｇによって得られる四部表面は、例え
ば第６図に示すような管のＩｒｏｎｉｎｇ工程でのダイ
ス８の表面形状によフて決まる。

ここて、バンチ９は内径を規定するためのものである。

また、ダイス表面形状や潤滑油ｌＯによって、ダイス表
面形状と同等の表面状態が得られたり、潤滑油１０の粘
度や分子量などを変化させることによって凹凸が変化す
る。

次に具体的な数値をもフで本実施例及びその試験結果に
ついて説明する。第１図の現像装置において、第３図及
び第４図に示した外径２０ｍｍ、内径１８．５ｍｍのア
ルミニウム（Ａ３００３）現像スリーブを用い、該現像
スリーブ内にマグネットローラ４を固定配置し、各磁極
の強さをＮ、＝９００Ｇ（ガウス）。

Ｎ２　＝６００Ｇ、　Ｓ＋　＝８００Ｇ、　Ｓ２　＝７
００Ｇとし、弾性ブレード２には厚さ１５口Ｉ、硬度６
５″のウレタンゴムを用いた。ただし、弾性ブレードは
上記の値であれば、他の弾性材料のものでもよい。

本例の場合、ゴムブレードの自由長は ６ｍｍとし、当接圧は２０ｇｒ／ｃｍとした。たたし、
ａ接圧は５〜１００　ｇｒ／ｃｍの範囲とすることが望
ましい。当接方法は図示したように腹当りでカウンタ一
方向（現像スリーブの回転に対し逆方向に延出する形態
）としたか、従動方向（現像スリーブの回転に対し順方
向に延出する形態）としてもかまわないし５腹邑りでな
くなてもよい。現像剤６としてＷ均粒径１０μｍの一成
分絶縁性磁性カプセルトナーを用いたところ、均一な薄
層が形成された。ちなみに、トリボはＱ／Ｍ　＝ＬＯμ
Ｃｏｕｌ／ｇｒ、塗布ｉＭ／Ｓ−１，１ｍｇ／ｃｍ”で
あった。これにバイアス電源５としてはＡＣにＤＣを重
畳させたものを用い、ＡＣとしてＶ　ｐｐ”　１２００
Ｖ、　ｆ−１５００１ｆｚ、ＤＣとしてＶ、）ｃ＝−３
５０をゲえたところ、カブリやムラのない良好な画像か
得られた。また、弾性プレートの代わりに、磁性体から
なる磁性ブレードを用いたら、きれのない、ややカブリ
の多い画像か得られた。現像剤特性を調べたところトリ
ボは減り、Ｑ／ト４．Ｏｐｃｏｕｌ／ｇｒ、塗布量は増
えＭ／Ｓ−１，６ｍｇ／ａｍ”であった。

この傾向は、本発明者の実験によると現像スリーブの外
径が小さくなる程顕著となフた。マグネットローラや現
像剤等積々の条件を変化させたが現像スリーブの小径化
には磁性ブレードては対応てきず、どうしても弾性プレ
ートか・必要なことか判明した。

また、本発明者の実験によると第２図（Ｃ）で示した上
記四部の平均ピッチ入がＺＯＯ，■を越えると、平坦な
表面部分が多くなり、現像スリーブ表面が鏡面状態に近
づき、トナーの搬送能力が悪化し１画像源度か低下して
しまうだけでなく、現像スリーブ上にトナーの塗布ムラ
も生じてしまい画像に悪影響を及ぼしてしまった。

また、逆に上記四部のとッチλが１μｍ未満になると、
表面の凹凸状態か激しくなり、トナーの搬送能力は向上
するものの、弾性ブレード２のよるトナーの整理・規制
謝方が追従せず、さらにはトリボ付与も十分に行うこと
ができなくなってしまう。そのため、画を濃度は十分に
出るが、画質のキレかないばかりか、カブリや飛散を生
じてしまったり、トナーを劣化させたり、スリーブ融着
な発生するなどやはり実用り問題となるレベルであった
。

よってλは、ｉ　ｐ、ｒａ　〜２００　ＩＬｒｎ　、　
好ｔ　ｔｙ　＜　ハ５ｇｍ〜ｍ５０　終１の範囲内にあ
るときに本発明の現像スリーブとしての効果を顕著に発
揮することが確認できた。

さらに、上記四部の表面粗さＲ７の変化によっても、λ
の変化のときと同様の現象が生する。

すなわち、Ｒ２が０．Ｉ　ＩＬｖａよりも小さいときは
、現像スリーブの表面を粗してぃないと同様の状態であ
り、入のピッチか長くなったのと同様の効果か現れてし
まい好ましくない。

また、Ｒ？：が１０μ壇よりも深くなってしまうとほぼ
トナー・の平均粒径に近くなってしまうので、トナーの
搬送使方は向上するが、λのピッチを短くしたのと同様
の効果が現れてしまい、１−ナーのスリーブ融着を発生
させたりして、やはり問題が生じた。

よッテ、Ｒ７は、０．１　μｍ　〜１０ｐ、ｍ　、、好
マシくは０．２ルｌ〜８μｌの範囲内にあるときに本発
明の現像スリーブとしての効果を顕著に発揮することか
確認できた。

なお、未発ｔｑによる現像スリーブは、第２１間（Ｃ）
よりからもわかるように、サンドブラスト法やビーズブ
ラスト法とは異なり、耐久（長期間使用）による表面摩
耗によっても、七の基本的な表面性に変化がないので、
耐久性においても優れ°Ｃいることがわかる。実際１本
発明による現像スリーブを用いて行った実験としては、
環境特性として低温・低湿（１５℃、１０％）から高温
・多湿（３２，５℃、９０％）までの環境変化において
、１万枚の耐久試験を行った。その結果１本発明におけ
る現像スリーブを上記の好ましい範囲において用いたと
ころ、濃度変化も少なく、カブリや飛散がなく、スリー
ブ融着も発生しない良好な画像を形成し続けることがで
きた。

第７図は、現像スリーブをその回転軸方向に従来の方法
のサントベーパーによって粗したときの断面図の要部拡
大図である。

第２図（Ｃ）と第７図とを比較すると明らかであるか、
第７図では、スリーブ本来の外径を保つている箇所か少
なく、しかも平面部は存在せずに先端は尖形になってい
ることがわかり、トナー融着等を発生し易い。

また第７図のようなサンドベーパー法による粗し法だと
、耐久していくうちに該先端尖部か摩耗していき、初期
の状態を保持することが不可能となり、初期の画質を維
持することが極めて困難であることが確認された。

以、ヒのととくの本発明では、本発明の特徴である不均
一な平面部の存在は、スリーブ外周面積Ｓ−スリーブ直
径（２Ｒ）　ｘπ×現像現像血塗布部（９，）に対し°
Ｃ１その平面の面積占有率が５−８０％、好ましくは１
０〜６０％であることが望ましい。

占有率が５％より小の場合は、入がｌｐ■より小さいと
きや、Ｒ２が１０用廖より大きいときと同様に好ましく
ない。

また、占有率は８０％より大きい場合は、はとんど鏡面
状態となって、λが２００ル麿より大きいときや、Ｒ２
が０．１井謹よりも小さいときと同様に好ましくないこ
とが確認された。

また、本発明による現像装置は、現像剤（非磁性・磁性
）や現像方法（−成分、二成分）等については公知のも
のに対して十分有効的に適用可能である。

現像スリーブの材料に関しては、実施例ではアルミニウ
ムを用いたが、木発司による加工法で作製可能な導電性
の材料なら全て適用可能である。

また、本発明の実施例では、Ｄ−１法を用いたか、！−
１法や押出加工法、引抜加工法やこれらの組合せ法で作
製してもよいしフォトエツチングなどによるエツチング
処理などによって加工作製してもよい。

さらに、本発明の弾性ブレードとしでは、ゴムやプラス
チック、エラストマの他、りん青銅等の金属板を用いて
も有効的に適用可能である。その際、弾性ブレート部へ
バイアス圧力を印加してもよい。また、弾性ブレートの
代わりに弾性ローラを用いても実施可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、現像剤規制部材
を用いた現像装置において、現像剤を担持して搬送する
円筒外径を有する現像剤担持体の表面か、その外周径を
決定する面としての平面部と該平面部から延びて形成さ
れる四部とから戊る粗面で形成され、上記Ｙ面部が不均
一に分散するようにしたので、装置の小型化や低消費電
力化の可能性を維持してカプセルトナーの使用時におい
てもトナーの劣化・融着な無くすことができるとともに
生産効率、品質を高め、生産コストを下げることを可能
にできるという効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての現像装置の断面図、
第２図（Ａ）は第１図装置の現像剤担持体の正面図、第
２１５！１（Ｂ）は第２図（Ａ）のものの断面図、第２
図（Ｃ）は第２図（Ｂ）の一部拡大断面図、第３図は表
面粗し処理した第２図（Ａ）の現像剤担持体表面の拡大
図、第４図（Ａ）、（Ｂ）は、第３図の現像剤担持体の
周方向及び長手方向の表面の微小表面粗さ計でのそれぞ
れの測定グラフ図、第５図（Ａ）は第２図の現像剤担持
体に適した製造工程の流れ図、第５図（Ｂ）は従来の現
像剤担持体についての製造工程の流れ図、第６図は第５
図（Ａ）のｉｒｏｎｉｎｇ工程に用いられる装置断面図
、第７図は従来のサンドペーパー法によって粗した現像
剤担持体の表面の断面拡大図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・現像剤担持体（現像スリー
ブ）２・・・・・・・・・・・・現像剤規制部材（弾性
体ブレード）３・・・・・・・・・・・・感光体ドラム
６・・・・・・・・・・・・現像剤 １１・・・・・・・・・・・・平面部（平滑面）１４・
・・・・・・・・・・・凹部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤規制弾性部材を、現像剤を担持して搬送す
   る円筒外径を有する現像剤担持体に当接して現像剤を塗
   布する現像装置において、 上記現像剤担持体の表面がその外周径を決定する面とし
   ての平面部と該平面部から延びる凹部とから成る粗面で
   形成され、上記平面部が不均一に分散している、 ことを特徴とした現像装置。
2. （２）現像剤担持体は、円筒外径の半径が１０ミリメー
   トル以下４ミリメートル以上であることとする請求項（
   １）に記載の現像装置。
3. （３）現像剤はカプセルトナーであることとする請求項
   （１）または請求項（２）に記載の現像装置。