JPH0377512B2

JPH0377512B2 -

Info

Publication number: JPH0377512B2
Application number: JP57111096A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Watanabe; Hiroshi Satomura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1991-12-10
Also published as: JPS592065A

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
は現像剤支持部材表面を粗面化し、常に良好な画
像を提供する現像装置に関するものである。

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数交番電圧を印加し、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
現象を行なうことができる。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も不十分になり易く、一
方、トナー像がうすくなると、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。

第２図に示すものは、現像剤支持部材２に内接
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
を上記現像剤支持体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。

このムラ対策として非常に有効な方法として、
本件出願人は、さらに新規な現像装置を提案した
（特開昭56−113172号）。これは、上記スリーブ面
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
溜りに周規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。

例えば、上記スリーブとしてステンレス
（SUS304）スリーブ上に、粒度＃600の不定形粒
子でサンドブラスト処理をした表面粗面化スリー
ブを用いて画出し耐久を行なつたところ、ムラは
発生しなかつた。

ところが、この現像器を使つて連続的に画像出
しを行なつたところ、以下の現像が発生した。

(1) 極端にトナー消費量の少ない白地の多い原稿
のコピーを300〜500枚続けたところ、画像濃度
Ｄは1.1から0.9へと低下していた。

(2) 画像濃度が低下した現像器で連続的に黒地コ
ピー（全面黒）をしたところ、30〜50枚続けた
ところから画像濃度が1.1に回復し始めた。

(3) 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。

そこで、まず上記(1)の画像濃度の低下したスリ
ーブ表面のトナーの粒径を測定したところ、粒径
１〜5μのトナーが主体であり、ホツパー内のト
ナー（平均粒径８〜13μ）と較べて明らかに粒径
が小さくなつており、このトナー粒径の変化によ
つて画像濃度の変化が起こることが解つた。これ
は、トナーがスリーブとの摩擦によつて電荷が与
えられると、トナーは鏡映力によつてスリーブ上
に吸引するが、このとき微小トナー（１〜5μ）
の方が平均的なトナー（８〜13μ）より吸引力が
大きいため、微小トナーがスリーブ表面に薄くコ
ーテイングされてしまうからである。即ち、長期
の使用で粗面の凹凸が摩耗したスリーブ表面はト
ナーに高い摩擦電荷を与えやすくなり、一方トナ
ーのスリーブに対する鏡影力も働きやすくなる
が、その際微小トナーは相対的により強く摩擦帯
電されてしまうので斯かるスリーブにより強く静
電的に付着してしまい、如上の微小トナー層が形
成されてしまうのである。このため、最も現像に
寄与する5μ以上のトナーはスリーブとの摩擦が
充分に行なわれず、電荷を付与されない。このこ
とにより画像濃度は徐々に低下する。

又、前記(3)のスリーブ上の凹凸を調べたとこ
ろ、長時間の回転によつてスリーブ表面の凹凸が
摩耗している為にトナーに対する摩擦力が低下し
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、前記従来の欠点を解消し、現
像支持部材表面に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。

この目的を達成する本発明は、現像剤支持部材
で一成分現像剤を摩擦帯電し、かつこの現像剤支
持部材上に現像剤の厚みを規制部材によつて一成
分現像剤を塗布し、これを潜像保持部材に対向さ
せて静電潜像を現像する装置において、前記現像
剤支持部材表面の材質をマンガン含有比率が14％
以上である高マンガン鋼とし、この高マンガン鋼
表面にサンドブラスト処理を行ない、平均粗さが
ｄ＝0.1〜0.8μ、ピツチがＰ＝２〜50μである粗面
としたことを特徴とする現像装置である。このよ
う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
テイングの安定性を図り、かつ高マンガン鋼表面
とすることにより表面の硬質化を図り、これらに
よつてトナー粒径の変化による画像濃度の変化を
防止し、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し得る現像装置を
提供するものである。

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３図に示
すものを用いた。第２図と同一の部材には同一の
番号を符してある。マグネツトロール４の磁極の
強さはN₁＝820gauss、S₁＝820gauss、N₂＝S₂＝
N₃＝N₃＝500gaussである。スリーブ２とドラム
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、V_pp
（ピーク・ツー・ピーク）＝1300V、ｆ＝1000Hz、
DC＝＋100（Ｖ）としてジヤンピング現象を行な
い、毎分30枚のスピードで複写処理を行なつた。

スリーブ２は約14％のマンガン、２％のクロム
を主体とした高マンガン鋼により形成した。次い
で、スリーブ表面上に不定形のブラスト砥粒とし
て＃600の炭化珪素（SiC）を用い、ノズル径φ7
mm、距離100mm、空気圧４Kg／cm²で約150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。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
ラは生じなかつた。更に上記スリーブで５万枚画
像形成を行なつたが、常時良好な画像が得られ画
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。

高マンガン鋼はマンガンを含むことにより、通
常の鉄（フエライト組織）とは原子の結晶の仕方
が異なるオーステナイト組織となるため、非磁性
であり内部磁石の磁力を妨げない。したがつて、
スリーブ表面上に一様なトナーのコーテイング層
が形成できる。また高マンガン鋼は非常に硬く、
衝撃、加工等により力を受けると増々硬くなる加
工硬化を生ずる特性を有する。そのため、スリー
ブ表面は使用すればする程硬くなり、摩耗はほと
んどなく、ムラの発生することがない。即ち本実
施例を適用するならば、前記従来の問題点を解消
し、長期に亘つて高性能を発揮し得るものであ
る。

なお、マンガンの含有率を20％以上とし、炭素
の比率を下げた高マンガン鋼は更に硬くなる性質
を持つているので、耐摩耗性向上に適する。

実施例２前記第３図の実施例装置を用い、サンドブラス
ト処理において低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たトナーの
均一コートが行な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は0.3〜3.0μであり、
凹凸のピツチは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
500時間空回転した後、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と同じく第３図の装置に用い、今度は
不定形ブラストの代をりにフエライト球などの定
形ブラスト粒子を用いてスリーブ表面にサンドブ
ラスト処理を施こし粗面２ａとした。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、トナーとしてポリエチレン
100重量部に対して、磁性粉70部・電荷制御剤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。因みに用いた磁性トナー
の平均粒径は５〜30μ、好ましくは５〜15μであ
る。

更に第３図に示した現像装置のように、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100μ〜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
象が確められた。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
の強い方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、一義的に表面粗さ
を表現するこは難かしいが、一例として表面をテ
イラーホプソン社、あるいは小板研究所等で発売
している微小表面粗さ計により測定すると、第４
図のような波形が得られ、表面性の管理を行なう
ことができる。第４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
５図に示すように、断面極線から基準長さｌだけ
抜き取つた部分の平均線Ａに平行は直線で高い方
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（μ
ｍ）で表わしたもので、基準長さｌ＝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、下記のよ
うに求めた。

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
持部材表面の材質を高マンガン鋼としたから、画
像濃度の変化を防止し、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図は従来の現像装置の断面図、
第３図は本発明の一実施例を適用した現像装置の
断面図、第４図はスリーブ表面の粗さを測定した
波形図、第５図は表面粗さとピツチの定義説明図
である。図において、１……磁性ブレード、２……現像
剤支持部材、２ａ……高マンガン鋼の凹凸表面、
３……トナー層、４……固定磁石、５……ドラ
ム、６……バイアス電源、を表わす。

Claims

【特許請求の範囲】１現像剤支持部材で一成分現像剤を摩擦帯電
し、かつこの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現像剤を塗布し、これを潜
像保持部材に対向させて静電潜像を現像する装置
において、前記現像剤支持部材表面の材質をマン
ガン含有比率が14％以上である高マンガン鋼と
し、この高マンガン鋼表面にサンドブラスト処理
を行ない、平均粗さがｄ＝0.1〜8μ、ピツチがＰ
＝２〜50μである粗面としたことを特徴とする現
像装置。２前記粗面の平均粗さがｄ＝0.1〜4μであり、
前記厚み規制部材によつて潜像保持部材と現像剤
支持部材との間〓よりも薄い一成分現像剤層を形
成し、現像剤支持部材に交流成分を有する現像バ
イアス電圧が印加される特許請求の範囲第１項記
載の現像装置。