JPH11119554A - Image forming device - Google Patents
Image forming deviceInfo
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- JPH11119554A JPH11119554A JP29174397A JP29174397A JPH11119554A JP H11119554 A JPH11119554 A JP H11119554A JP 29174397 A JP29174397 A JP 29174397A JP 29174397 A JP29174397 A JP 29174397A JP H11119554 A JPH11119554 A JP H11119554A
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- Photoreceptors In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、感光体等の像担持
体上に静電潜像を現像して画像を得る画像形成装置に関
し、特に現像を改良した画像形成装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus for developing an electrostatic latent image on an image carrier such as a photoreceptor to obtain an image, and more particularly to an image forming apparatus with improved development.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
では、感光体からなる像担持体上に静電潜像を形成し、
その潜像を現像器により現像することを行なっている。
現像器は、現像剤の搬送用にマグネットローラを内包し
た非磁性金属の現像スリーブを使用している。2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, an electrostatic latent image is formed on an image carrier made of a photoreceptor.
The latent image is developed by a developing device.
The developing device uses a non-magnetic metal developing sleeve containing a magnet roller for transporting the developer.
【0003】この現像スリーブの表面には、現像剤の搬
送性および帯電性の向上を目的として、適当な凹凸を設
けている。現像スリーブには安価なアルミニウムやアル
ミニウム合金等の非磁性金属のパイプを用いることが多
いが、これらは比較的軟らかい金属であるため(ヴィッ
カース硬度Hv =70〜120)、現像スリーブを長期
間使用すると、現像剤による摩耗で表面の凹凸が減少し
たり凹凸の状態が変化し、使用初期に得られたような良
質な画像が得られなくなる欠点がある。The surface of the developing sleeve is provided with appropriate irregularities for the purpose of improving the transportability and charging property of the developer. Inexpensive nonmagnetic metal pipes such as aluminum and aluminum alloys are often used for the developing sleeve. However, since these are relatively soft metals (Vickers hardness Hv = 70 to 120), if the developing sleeve is used for a long time, Further, there is a disadvantage that the unevenness of the surface is reduced or the state of the unevenness is changed due to the abrasion caused by the developer, so that a high quality image as obtained in the early stage of use cannot be obtained.
【0004】これを図面に基づいて詳述すると、図8
は、従来から用いられている現像スリーブを示す断面図
である。現像スリーブ6は非磁性金属のアルミニウムか
らなり、内側には磁界発生手段としてのマグネットロー
ラ7が内包されている。この現像スリーブ6は、現像器
にマグネットローラ7の回りを回転自在に配設され、一
方、マグネットローラ7は非回転に配置される。[0004] This will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a developing sleeve conventionally used. The developing sleeve 6 is made of non-magnetic metal aluminum, and contains a magnet roller 7 as a magnetic field generating means inside. The developing sleeve 6 is rotatably arranged around a magnet roller 7 in a developing device, while the magnet roller 7 is arranged non-rotatably.
【0005】図9は、現像スリーブ6の表面部分の断面
図であり、現像スリーブ6の表面には、ガラスビーズを
用いたブラスト処理により凹凸11が設けられている。
このような現像スリーブ6の凹凸11を有する表面は、
たとえば使用初期に表面粗さRa=約1.0μmであっ
たものが、A4サイズの原稿でプリント枚数が約10,
000枚相当量の現像後には、Ra=約0.5μmにす
り減ってしまい、その結果、現像剤の搬送性、帯電性が
当初の設定より低下し、得られる画像濃度が低下する。FIG. 9 is a cross-sectional view of the surface of the developing sleeve 6. The surface of the developing sleeve 6 is provided with irregularities 11 by blasting using glass beads.
The surface of the developing sleeve 6 having the irregularities 11 is as follows.
For example, when the surface roughness Ra was about 1.0 μm in the early stage of use, the number of prints was about 10,
After development of an amount equivalent to 000 sheets, Ra is reduced to about 0.5 μm. As a result, the transportability and chargeability of the developer are reduced from the initial settings, and the obtained image density is reduced.
【0006】ここで、Raとは、中心線平均粗さのこと
であり、図11に示すように、粗さ曲線f(x)からそ
の中心線の方向に測定長さLの部分を抜き取り、この抜
き取り部分の中心線と粗さ曲線との偏差の絶対値を算術
平均した値のことであり、図図11に記載した式で表さ
れる。Here, Ra is the average roughness of the center line. As shown in FIG. 11, a portion of the measured length L is extracted from the roughness curve f (x) in the direction of the center line. This is a value obtained by arithmetically averaging the absolute value of the deviation between the center line of the extracted portion and the roughness curve, and is represented by the equation shown in FIG.
【0007】また現像スリーブ6を長期使用すると、ブ
ラスト処理の際に現像スリーブの表面、特に表面の凹部
内に生じた小さい凹みに、トナーの主要成分である樹脂
の断片が埋め込まれてしまうことが分かった。このよう
に現像スリーブ表面にトナーの樹脂断片が存在すると、
現像スリーブの表面と接触するトナーは、トナー中の樹
脂が現像スリーブ表面の樹脂と樹脂同士で接触すること
が多発することになり、このためトナーに十分な摩擦帯
電電荷が与えられず、トナーの帯電量が低下する。その
結果、上記と同様、満足する画像濃度が得られない問題
が生じる。When the developing sleeve 6 is used for a long period of time, fragments of resin, which is a main component of the toner, may be embedded in the surface of the developing sleeve during the blasting process, in particular, in a small recess formed in a concave portion of the surface. Do you get it. When the resin fragment of the toner exists on the surface of the developing sleeve,
As for the toner in contact with the surface of the developing sleeve, the resin in the toner frequently comes into contact with the resin on the surface of the developing sleeve, and therefore, the toner is not provided with a sufficient triboelectric charge, so that the toner is not sufficiently charged. The charge amount decreases. As a result, similarly to the above, there is a problem that a satisfactory image density cannot be obtained.
【0008】このような問題の対策として、図10に示
すように、現像スリーブ6の凹凸表面上にCrあるいは
Cu−Ni−Cr等の硬度Hv =450程度の硬い金属
層12を形成することが提案されている(特開平3−4
1485)。As a countermeasure against such a problem, as shown in FIG. 10, a hard metal layer 12 such as Cr or Cu-Ni-Cr having a hardness Hv of about 450 is formed on the uneven surface of the developing sleeve 6. It has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No.
1485).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像ス
リーブ6の表面にCrやCu−Ni−Crなどの金属層
12を形成すると、現像剤の種類によっては、現像剤を
現像スリーブ表面との摩擦によって十分に帯電すること
ができず、良好な濃度および画質の画像が得られない。However, when the metal layer 12 such as Cr or Cu-Ni-Cr is formed on the surface of the developing sleeve 6, depending on the type of the developer, the developer is rubbed by friction with the surface of the developing sleeve. It cannot be sufficiently charged, and an image of good density and quality cannot be obtained.
【0010】この問題は、特に感光ドラム(像担持体)
としてアモルファスシリコンドラムを用いた反転現像系
において、現像に磁性ポジトナー(1成分ポジ磁性現像
剤)を用いると、一層顕著になる。This problem is particularly caused by a photosensitive drum (image carrier).
In a reversal development system using an amorphous silicon drum, when a magnetic positive toner (one-component positive magnetic developer) is used for development, it becomes more remarkable.
【0011】すなわち、アモルファスシリコンの感光ド
ラムは、従来頻繁に使用されているOPCドラムに比
べ、耐久性に優れている反面、帯電能が低い。この感光
ドラム上に静電潜像を形成するために、帯電手段でドラ
ム表面を帯電しても、+400Vから+450V程度に
しか帯電されない。このため潜像電位が浅くなり、画像
濃度が低くなるので、画像濃度を高めるために、現像バ
イアスの直流成分を高めに設定すると、正に帯電したト
ナーが感光ドラム上の潜像部でない白地部にも付着し、
いわゆる「かぶり」が顕著に生じ、画像品質が低下す
る。そこでかぶり低減のために、磁性を強化したトナー
を用いると、冒頭に記したように、十分な濃度を確保す
るのに必要な帯電量が得られなくなる。That is, the photosensitive drum made of amorphous silicon is superior in durability to the OPC drum that has been frequently used in the past, but has a lower charging ability. In order to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum, even if the drum surface is charged by the charging means, it is charged only from about + 400V to about + 450V. As a result, the latent image potential becomes shallower and the image density becomes lower. Therefore, if the DC component of the developing bias is set higher in order to increase the image density, the positively charged toner becomes a white background area other than the latent image area on the photosensitive drum. Also adheres to
So-called "fogging" occurs remarkably, and image quality deteriorates. Therefore, if a toner with enhanced magnetism is used to reduce fog, as described at the beginning, the amount of charge required to secure a sufficient density cannot be obtained.
【0012】本発明の目的は、現像器の現像スリーブ表
面に金属層を形成しても、現像スリーブ上の1成分現像
剤の磁性トナーに十分な摩擦帯電電荷量および搬送量を
確保でき、像担持体としてアモルファスシリコーンドラ
ムを用い、磁性ポジトナーを用いた反転現像系の画像形
成においても良好な現像を行なって、長期間にわたって
濃度および画質を維持した高品質な画像を得ることを可
能とした画像形成装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a magnetic toner of a one-component developer having a sufficient amount of triboelectric charge and a sufficient transport amount even when a metal layer is formed on the surface of a developing sleeve of a developing device. An image that uses an amorphous silicone drum as a carrier, performs good development even in the reversal development system image formation using a magnetic positive toner, and makes it possible to obtain a high-quality image that maintains the density and image quality for a long time. It is to provide a forming device.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、表面に感光層を有する像担持体と、内部に磁石が非
回転に配置された非磁性金属材料からなる円筒状の現像
スリーブを有し、この現像スリーブ上に1成分現像剤の
磁性トナーを担持して前記像担持体と対向した現像部に
搬送し、像担持体の表面に形成された潜像をトナーで現
像する現像手段とを備えた画像形成装置において、前記
現像スリーブは、表面を粗面化し、非磁性金属のめっき
を施してなり、そのめっき層の仕事関数からトナーの仕
事関数を差し引いた仕事関数の差ΔW(eV)と、めっ
き後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さRa(μm)
とが、 Ra−13|ΔW|+0.6≦0 Ra−6|ΔW|+6≧0 19Ra−|ΔW|−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足することを特徴とする画像形成装置であ
る。The above object is achieved by an image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention has an image carrier having a photosensitive layer on the surface, and a cylindrical developing sleeve made of a non-magnetic metal material in which a magnet is arranged in a non-rotating manner. A developing unit that carries a magnetic toner of a component developer and transports the toner to a developing unit facing the image carrier, and develops a latent image formed on the surface of the image carrier with the toner. The developing sleeve has a roughened surface and is plated with a non-magnetic metal, and a work function difference ΔW (eV) obtained by subtracting the work function of the toner from the work function of the plating layer; Surface center line average roughness Ra (μm)
Is an image characterized by satisfying the following relationship: Ra-13 | ΔW | + 0.6 ≦ 0 Ra-6 | ΔW | + 6 ≧ 019 Ra− | ΔW | −0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7 It is a forming device.
【0014】本発明によれば、好ましくは、前記現像ス
リーブ上の単位面積あたりのトナーのコート量をa(m
g/cm2 )、像担持体に対する現像スリーブの周速度
の比をb(無単位)とするとき、aとbの積が 1.0≦a・b の関係を満たすようにすることができる。また、前記め
っき層の厚さが3μm以上で20μm以下、前記めっき
層の硬度Hv が450以上で1000以下とすることが
できる。前記像担持体の感光層がアモルファスシリコン
からなり、現像スリーブがアルミニウムからなることが
できる。According to the present invention, preferably, the coating amount of the toner per unit area on the developing sleeve is a (m
g / cm 2 ) and the ratio of the peripheral speed of the developing sleeve to the image carrier is b (unitless), the product of a and b can satisfy the relationship of 1.0 ≦ ab. . Further, the thickness of the plating layer can be 3 μm or more and 20 μm or less, and the hardness Hv of the plating layer can be 450 or more and 1000 or less. The photosensitive layer of the image carrier may be made of amorphous silicon, and the developing sleeve may be made of aluminum.
【0015】また、前記磁性トナーの帯電極性が正極性
であり、前記仕事関数の差ΔW(eV)と前記中心線平
均粗さRa(μm)とが、 Ra−13ΔW+0.6≦0 Ra−6ΔW+6≧0 19Ra−ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足し、前記磁性トナーの帯電極性が負極性で
あり、前記仕事関数の差ΔW(eV)と前記中心線平均
粗さRa(μm)とが、 Ra+13ΔW+0.6≦0 Ra+6ΔW+6≧0 19Ra+ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足する。The charge polarity of the magnetic toner is positive, and the work function difference ΔW (eV) and the center line average roughness Ra (μm) are Ra-13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra-6ΔW + 6. .Gtoreq.0 19Ra-.DELTA.W-0.9.gtoreq.0Ra.ltoreq.0.7, the charging polarity of the magnetic toner is negative, the work function difference .DELTA.W (eV) and the center line average roughness are satisfied. Ra (μm) satisfies the following relationship: Ra + 13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra + 6ΔW + 6 ≧ 019Ra + ΔW−0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7
【0016】さらに、前記像担持体の感光層がアモルフ
ァスからなり、その像担持体の表面を加熱温調する手段
を有し、前記磁性トナーの帯電極性が正極性であり、前
記磁性トナーの帯電極性が正極性であり、前記仕事関数
の差ΔW(eV)と前記中心線平均粗さRa(μm)と
が、 Ra−13ΔW+0.6≦0 Ra−6ΔW+6≧0 19Ra−ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足する。Further, the photosensitive layer of the image carrier is made of an amorphous material, and means for heating and controlling the surface of the image carrier is provided. The magnetic toner has a positive polarity, and the magnetic toner has a positive polarity. The polarity is positive, and the work function difference ΔW (eV) and the center line average roughness Ra (μm) are Ra-13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra-6ΔW + 6 ≧ 0 19Ra-ΔW-0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7 is satisfied.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0018】実施例1 図1は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。図において、符号1は像担持体で、本実施
例では電子写真感光ドラムとされている。この感光ドラ
ム1の周囲に、感光ドラム1の表面に静電潜像を形成す
る潜像形成部2、潜像を現像する現像器3、現像により
得られたトナー像を転写材に転写するとともに、その転
写材を感光ドラム1から分離する転写分離部4、および
感光ドラム1上に残留した転写残りのトナーをクリーニ
ングするクリーニング部5を備えている。Embodiment 1 FIG. 1 is a schematic structural view showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes an image carrier, which in this embodiment is an electrophotographic photosensitive drum. Around this photosensitive drum 1, a latent image forming section 2 for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1, a developing device 3 for developing the latent image, and a method for transferring a toner image obtained by development to a transfer material A transfer separation unit 4 for separating the transfer material from the photosensitive drum 1; and a cleaning unit 5 for cleaning the transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1.
【0019】画像形成をするには、感光ドラム1が矢印
A方向に回転され、まず、潜像形成部2によりその感光
ドラム1の表面を帯電し、像露光を行なって静電潜像を
形成する。感光ドラム1上に形成された潜像は、感光ド
ラム1の回転にともない現像器3の位置に移動され、現
像器3により1成分現像剤の磁性トナーを用いて現像さ
れる。In order to form an image, the photosensitive drum 1 is rotated in the direction of arrow A. First, the surface of the photosensitive drum 1 is charged by the latent image forming section 2, and image exposure is performed to form an electrostatic latent image. I do. The latent image formed on the photosensitive drum 1 is moved to the position of the developing device 3 as the photosensitive drum 1 rotates, and is developed by the developing device 3 using a magnetic toner of a one-component developer.
【0020】本実施例によれば、現像器3は内に正帯電
性の磁性トナーを収容している。現像器3は、この磁性
トナーを担持して矢印B方向に回転することにより、ト
ナーを感光ドラム1と対向した現像部に搬送する現像ス
リーブ6と、現像スリーブ6内に非回転に配置された磁
界発生手段としてのマグネットローラ7と、現像器3内
のトナーを撹拌して流動性を高めるとともに、トナーを
現像スリーブ6に搬送する撹拌手段8と、現像スリーブ
6上に担持されたトナーの層厚を規制する磁性ブレード
9と、現像スリーブ6に現像バイアスを印加するバイア
ス電源10とを備えて構成される。現像スリーブ6は、
感光ドラム1に対し所定の最小間隙を隔てて対向配置さ
れている。マグネットローラ7は、磁極N1、S1、N
2、S2の4極を有している。According to the present embodiment, the developing device 3 contains a positively charged magnetic toner. The developing device 3 carries the magnetic toner and rotates in the direction of arrow B, so that the developing sleeve 6 conveys the toner to the developing section facing the photosensitive drum 1, and is arranged in the developing sleeve 6 non-rotatably. A magnet roller 7 serving as a magnetic field generating means, a stirring means 8 for stirring the toner in the developing device 3 to increase the fluidity and conveying the toner to the developing sleeve 6, and a toner layer carried on the developing sleeve 6 It comprises a magnetic blade 9 for regulating the thickness and a bias power supply 10 for applying a developing bias to the developing sleeve 6. The developing sleeve 6
The photosensitive drum 1 is opposed to the photosensitive drum 1 with a predetermined minimum gap. The magnet roller 7 has magnetic poles N1, S1, N
It has four poles of 2, S2.
【0021】磁性ブレード9は、現像スリーブ6内マグ
ネットローラ7の磁極N1と所定の間隙を開けて対向配
置され、磁性ブレード9に磁極N1(規制極)との間で
形成される磁界により、現像スリーブ6上に担持したト
ナーの層厚を規制する。層厚を規制された後、現像部に
搬送されたトナーは、現像部に配置されたマグネットロ
ーラ7の磁極S1(現像極)により現像スリーブ6の表
面で穂立ちする。そして穂立ちしたトナーは、感光ドラ
ム1上の潜像と現像スリーブ6との間の電位差により潜
像部に飛翔して付着し、潜像がトナー像として現像され
る。The magnetic blade 9 is opposed to the magnetic pole N1 of the magnet roller 7 in the developing sleeve 6 with a predetermined gap therebetween, and is developed by the magnetic field formed between the magnetic blade 9 and the magnetic pole N1 (regulating pole). The layer thickness of the toner carried on the sleeve 6 is regulated. After the layer thickness is regulated, the toner conveyed to the developing section rises on the surface of the developing sleeve 6 by the magnetic pole S1 (developing pole) of the magnet roller 7 disposed in the developing section. The spiked toner flies and adheres to the latent image portion due to a potential difference between the latent image on the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 6, and the latent image is developed as a toner image.
【0022】このとき現像を促進するために、バイアス
電源10により現像スリーブ6に感光ドラム1との間
で、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを印加
する。現像スリーブ6上のトナーは現像バイアスにより
飛翔して、感光ドラム1に対する付着、離脱を繰り返
し、感光ドラム1表面の潜像部が現像部を離れるまで
に、潜像部に潜像の電位に対応したトナーが付着して残
存し、かくして潜像が良好に現像される。At this time, in order to promote the development, a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied between the developing sleeve 6 and the photosensitive drum 1 by the bias power supply 10. The toner on the developing sleeve 6 flies due to the developing bias and repeatedly adheres to and separates from the photosensitive drum 1. The latent image portion on the surface of the photosensitive drum 1 corresponds to the potential of the latent image until the latent image portion leaves the developing portion. The residual toner adheres and remains, and thus the latent image is favorably developed.
【0023】このようにして感光ドラム1上に形成され
たトナー像は、転写分離部4において感光ドラム1に供
給された図示しない転写材に転写される。転写材は転写
分離部4により感光ドラム1からトナー像が転写されつ
つ、感光ドラム1から分離された後、図示しない搬送手
段により定着部に搬送されて、そこで定着によりトナー
像の転写材への固定が行なわれる。転写が終了した感光
ドラム1は、クリーニング部5により表面に残留した転
写残りのトナーを除去され、つぎの画像の潜像形成に備
える。The toner image formed on the photosensitive drum 1 in this manner is transferred to a transfer material (not shown) supplied to the photosensitive drum 1 in the transfer separation section 4. The transfer material is separated from the photosensitive drum 1 while the toner image is transferred from the photosensitive drum 1 by the transfer / separation unit 4, and is then conveyed to a fixing unit by a conveyance unit (not shown), where the toner image is transferred to the transfer material by fixing. Fixation is performed. After the transfer, the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaning unit 5 to remove the transfer residual toner remaining on the surface, and prepares for the formation of a latent image of the next image.
【0024】本実施例における装置の諸元の一例を示せ
ばつぎの通りである。An example of the specifications of the apparatus according to the present embodiment is as follows.
【0025】マグネットローラの磁極の磁力(現像スリ
ーブ表面上): N1=850ガウス、S1=950ガウス、N2=75
0ガウス、S2=550ガウス 感光ドラムと現像スリーブ間の最短距離:230μm 現像スリーブと磁性ブレードの距離 :240μm 現像バイアス:直流電圧+交流電圧。直流電圧=+25
0V、交流電圧=ピーク間電圧1.4k、周波数2.7
kHz 感光ドラム :a−Si。暗部電位=+400V、明部
電位+50V 画像形成速度:A4サイズ40枚/分Magnetic force of the magnetic pole of the magnet roller (on the surface of the developing sleeve): N1 = 850 Gauss, S1 = 950 Gauss, N2 = 75
0 Gauss, S2 = 550 Gauss Minimum distance between photosensitive drum and developing sleeve: 230 μm Distance between developing sleeve and magnetic blade: 240 μm Development bias: DC voltage + AC voltage. DC voltage = +25
0V, AC voltage = peak-to-peak voltage 1.4k, frequency 2.7
kHz photosensitive drum: a-Si. Dark area potential = + 400 V, bright area potential + 50 V Image forming speed: A4 size 40 sheets / min
【0026】本発明において、現像スリーブ6に使用す
るスリーブ基体の材料には、非磁性金属であれば特に制
限はないが、アルミニウム合金、銅合金等のヴィッカー
ス硬度Hv =70〜120程度の比較的軟らかい非磁性
金属材料は、本発明の効果を発揮させるのに好適であ
り、スリーブ基体の材料として特に好ましい。In the present invention, the material of the sleeve base used for the developing sleeve 6 is not particularly limited as long as it is a non-magnetic metal, but a relatively Vickers hardness Hv of an aluminum alloy, a copper alloy or the like having a hardness of about 70 to 120 is used. A soft nonmagnetic metal material is suitable for exhibiting the effects of the present invention, and is particularly preferable as a material for the sleeve base.
【0027】アルミニウム製の現像スリーブの使用は、
像担持体としてアモルファスシリコン(a−Si)ドラ
ムを用いた高速、高耐久性の画像形成装置においてみら
れる。高速、高耐久性の画像形成装置では、感光ドラム
の帯電に、コロトロンあるいはスコロトロン帯電法が帯
電効率が高いので多用されるが、その帯電過程で放電生
成物が生じ、これが感光ドラムの表面に付着すると、付
着部分の電位が変化して得られる画像にむらが生じる。
そこで、放電生成物が付着しないように感光ドラムを4
0℃に加熱温調する必要があり、現像スリーブの熱変形
が懸念されるが、アルミニウム基体は熱変形が小さく、
40℃の温度調整を行なっても問題なく使用できるから
である。The use of an aluminum developing sleeve is
This is found in high-speed, high-durability image forming apparatuses using an amorphous silicon (a-Si) drum as an image carrier. In a high-speed, high-durability image forming apparatus, the corotron or scorotron charging method is frequently used for charging the photosensitive drum because of its high charging efficiency.However, during the charging process, discharge products are generated, which adhere to the surface of the photosensitive drum. Then, the image obtained by changing the potential of the attached portion becomes uneven.
Therefore, the photosensitive drum is set to 4 so that the discharge product does not adhere.
It is necessary to control the heating temperature to 0 ° C., and there is a concern about the thermal deformation of the developing sleeve.
This is because even if the temperature is adjusted to 40 ° C., it can be used without any problem.
【0028】シュミレーション計算によると、現像スリ
ーブ直径が24.5mm、現像スリーブと感光ドラムの
間隙が約240μmの条件の場合、現像スリーブのたわ
み量は、現像スリーブ材質がSUSのとき25μmであ
るのに対し、アルミニウムのとき5μm程度であった。
現像スリーブと感光ドラムの間隙を240μmにした場
合、現像スリーブのたわみ量が20μmを超えると、画
像の濃度むらが顕著になることが確認されている。According to the simulation calculation, when the developing sleeve diameter is 24.5 mm and the gap between the developing sleeve and the photosensitive drum is about 240 μm, the amount of deflection of the developing sleeve is 25 μm when the material of the developing sleeve is SUS. On the other hand, it was about 5 μm for aluminum.
It has been confirmed that when the gap between the developing sleeve and the photosensitive drum is set to 240 μm, if the amount of deflection of the developing sleeve exceeds 20 μm, the density unevenness of the image becomes remarkable.
【0029】このように、a−Siドラムを使用した高
速、高耐久性の画像形成装置には、現像スリーブを熱変
形の小さいアルミニウム製とし、現像スリーブ表面にめ
っき層を施して硬度を上げることは、画像むらを小さく
し、かつ現像スリーブの寿命を長くできるので、本発明
は有効である。もちろん、本発明によれば、現像スリー
ブに長寿命を要求する場合に使用する高級材料である、
硬度Hv =150〜190程度のステンレスにおいて
も、耐久性が向上する。As described above, in the high-speed and high-durability image forming apparatus using the a-Si drum, the developing sleeve is made of aluminum having a small thermal deformation, and the hardness is increased by applying a plating layer on the surface of the developing sleeve. The present invention is effective because it can reduce image unevenness and extend the life of the developing sleeve. Of course, according to the present invention, it is a high-grade material used when a long life is required for the developing sleeve.
Even with stainless steel having a hardness Hv of about 150 to 190, the durability is improved.
【0030】本発明では、現像スリーブ6によるトナー
の搬送性を向上するために、現像スリーブ6の表面を粗
面化する。現像スリーブ表面の粗面化は、種々の方法で
行なうことができるが、本発明では、以下のようなサン
ドブラスト処理で行なった。In the present invention, the surface of the developing sleeve 6 is roughened in order to improve the toner transportability by the developing sleeve 6. The surface of the developing sleeve can be roughened by various methods. In the present invention, the surface is sandblasted as follows.
【0031】ブラスト材である砥粒として、定形の砥粒
(表面が滑らかな球状または偏平状粒子がよい)、好ま
しくは粒度#100から#600のガラスビーズを用い
る。ブラストノズルを現像スリーブから距離7mmに位
置させ、現像スリーブを12rpmで回転し、ノズルか
らガラスビーズを空気圧3kg/m2 で吹き付ける。こ
の吹き付け中、ノズルを現像スリーブ表面に沿って軸に
平行に1〜2分間で30cmの距離を移動させる。この
ようにして現像スリーブ表面をブラスト処理し、粗面を
得る。ブラスト処理が終了した現像スリーブは、表面を
洗浄した後、乾燥する。As the abrasive grains serving as the blast material, regular abrasive grains (preferably spherical or flat particles having a smooth surface) are preferable, and glass beads having a particle size of # 100 to # 600 are preferably used. The blast nozzle is positioned at a distance of 7 mm from the developing sleeve, the developing sleeve is rotated at 12 rpm, and glass beads are blown from the nozzle at an air pressure of 3 kg / m 2 . During this spraying, the nozzle is moved along the developing sleeve surface for a distance of 30 cm in 1 to 2 minutes parallel to the axis. Thus, the surface of the developing sleeve is blasted to obtain a rough surface. After the blast processing is completed, the developing sleeve is dried after cleaning the surface.
【0032】本発明では、現像スリーブ6の表面に施す
表面粗さ(中心線平均粗さ)Raを0.7μm以下とす
る。Raの下限は0.05とされるが、具体的には、後
述の現像スリーブ表面に施す非金属めっき層と使用する
磁性トナーの仕事関数の差との関係で定まる。以下、本
発明者らが行なった実験に基づき説明する。In the present invention, the surface roughness (center line average roughness) Ra applied to the surface of the developing sleeve 6 is set to 0.7 μm or less. The lower limit of Ra is 0.05, which is specifically determined by the relationship between the work function difference between the non-metal plating layer applied to the surface of the developing sleeve described later and the magnetic toner used. Hereinafter, description will be made based on experiments performed by the present inventors.
【0033】ステンレス(SUS316)の現像スリー
ブを、表面に#300のガラスビーズでサンドブラスト
処理して現像に供し、画像性を向上が可能な小粒径のト
ナー(6μm)を用いて、連続画像形成を繰り返し行な
った。次の現象が生じた。 (1)プリント枚数2000〜5000枚のところで、
画像濃度が1.3から1.0へ低下した。(2)上記の
画像濃度が低下する時点で原稿を1面ベタ黒に変えて画
像形成すると、プリント画像は、現像スリーブの回転周
期に対応した低濃度部を有する部分的白抜け画像になっ
た。(3)画像濃度が低下する時点の現像スリーブ上の
トナーを取り除き、溶剤で現像スリーブを洗浄してから
現像に再度使用すると、画像濃度が回復した。A stainless steel (SUS316) developing sleeve is sandblasted on the surface with # 300 glass beads and subjected to development, and continuous image formation is performed using a small particle size toner (6 μm) capable of improving image quality. Was repeated. The following phenomenon occurred. (1) When the number of prints is 2000 to 5000,
The image density dropped from 1.3 to 1.0. (2) When the image is formed by changing the original to black on one side at the time when the image density is reduced, the print image becomes a partially blank image having a low density portion corresponding to the rotation cycle of the developing sleeve. . (3) When the toner on the developing sleeve at the time when the image density was reduced was removed, and the developing sleeve was washed with a solvent and then used again for development, the image density was recovered.
【0034】そこで、まず、(1)の画像濃度が低下し
た時点のトナーの摩擦帯電量を測定したところ、画像形
成開始時のトナー帯電量の1/2以下となっており、ト
ナー帯電量の低下が画像濃度の低下原因であることが分
かった。同様に、(2)の部分的白抜け画像発生につい
て調べたところ、白く抜けた部分もトナー帯電量の低下
が原因であった。しかし、(3)のトナー除去、現像ス
リーブ洗浄による画像濃度の回復は、帯電量低下を含む
トナーの劣化が原因でなく、現像スリーブ表面の性状変
化が原因であることを推定させる。Then, first, when the amount of triboelectric charge of the toner at the time when the image density was reduced in (1) was measured, it was less than half of the amount of toner charge at the start of image formation. The decrease was found to be the cause of the decrease in image density. Similarly, when the occurrence of a partial white spot image in (2) was examined, the white spot was also caused by a decrease in the toner charge amount. However, it is assumed that the recovery of the image density by the toner removal and the cleaning of the developing sleeve in (3) is not caused by the deterioration of the toner including a decrease in the charge amount, but is caused by a change in the property of the surface of the developing sleeve.
【0035】現像スリーブ表面の性状変化を確認するた
めに、上記の画像濃度が低下した時点で現像スリーブ表
面を電子顕微鏡で観察した。すると、図2に模式的に示
すように、表面の凹凸部の特に凹部13、詳しくは直径
40μm程度、深さ1μm程度の凹部13の中に、直径
5μm程度の小さな凹み14が複数あり、この凹み14
中にトナー主要成分の樹脂の断片(デブリース)が埋め
込まれているのが見出された。In order to confirm the change in the properties of the surface of the developing sleeve, the surface of the developing sleeve was observed with an electron microscope when the image density was lowered. Then, as schematically shown in FIG. 2, there are a plurality of small recesses 14 having a diameter of about 5 μm in the recesses 13 of the surface irregularities, in particular, the recesses 13 having a diameter of about 40 μm and a depth of about 1 μm. Dent 14
It was found that a resin fragment (debris) of the toner main component was embedded therein.
【0036】このように現像スリーブ表面にトナーの樹
脂断片が埋め込まれていると、現像スリーブ表面と接触
するトナーは、トナーの樹脂が現像スリーブ表面の樹脂
と樹脂同士で接触することが多発することになり、この
ためトナーに十分な摩擦帯電電荷が与えられず、トナー
の帯電量が低下する。以下、現像スリーブ表面にトナー
樹脂断片が埋め込まれる現象を「スリーブ汚染」とい
う。When the resin fragments of the toner are embedded in the surface of the developing sleeve in this manner, the toner in contact with the surface of the developing sleeve often causes the resin of the toner to come into contact with the resin on the surface of the developing sleeve. Therefore, a sufficient triboelectric charge is not given to the toner, and the charge amount of the toner decreases. Hereinafter, the phenomenon that the toner resin fragments are embedded in the surface of the developing sleeve is referred to as “sleeve contamination”.
【0037】そこで、現像スリーブ表面を条件を変えて
ブラスト処理し、表面粗さRa=0.7μmのより滑ら
かな表面にして現像に供し、連続画像形成を行なったと
ころ、スリーブ汚染はほとんど見られなかった。これか
ら考えると、Raを大きくするためには、砥粒の吹き付
けに使用する空気圧を強くしなければならず、これにと
もない現像スリーブ表面に直径5μm程度の小さな凹み
が生成するのが増大し、このためRaが0.7μm以上
においてスリーブ汚染を生じるものと思われる。Then, the surface of the developing sleeve was blasted under different conditions to obtain a smoother surface having a surface roughness Ra of 0.7 μm and subjected to development, and continuous image formation was carried out. Did not. Considering this, in order to increase Ra, it is necessary to increase the air pressure used for spraying the abrasive grains. As a result, the generation of a small dent having a diameter of about 5 μm on the surface of the developing sleeve increases. Therefore, it is considered that sleeve contamination occurs when Ra is 0.7 μm or more.
【0038】本実施例において、表面粗さRaが0.1
〜0.9μmにわたる複数個の現像スリーブを用意し、
それぞれ現像に使用して5000枚の連続画像形成を行
ない、スリーブ汚染を調べた。その結果を表1に示す。In this embodiment, the surface roughness Ra is 0.1
Prepare a plurality of developing sleeves ranging from ~ 0.9 μm,
Each image was used for development to form a continuous image of 5,000 sheets, and sleeve contamination was examined. Table 1 shows the results.
【0039】表1において、スリーブ汚染の欄の記号
は、○:現像スリーブ上のトナー電荷量が、画像形成終
了時に初期の約8割以上を有している、△:6割以上〜
8割未満を有している、×:6割未満しか有していない
ことを意味する。In Table 1, the symbols in the column of sleeve contamination are as follows: :: The toner charge amount on the developing sleeve has about 80% or more of the initial value at the end of image formation, Δ: 60% or more
X: Less than 80%, meaning less than 60%.
【0040】一般に、5000枚の連続画像形成を行な
って、その画像形成終了時に、現像スリーブ上のトナー
の電荷量が初期の電荷量の8割程度を有していれば、そ
の後、長期使用してもトナーの電荷量が大きく減少する
ことはなく、長期使用上の問題がないものと思われるの
で、目安になる。In general, if a continuous image is formed on 5,000 sheets and the charge amount of the toner on the developing sleeve has about 80% of the initial charge amount at the end of the image formation, then the toner is used for a long time. However, the charge amount of the toner does not greatly decrease, and it is considered that there is no problem in long-term use.
【0041】[0041]
【表1】 [Table 1]
【0042】表1に示されるように、連続画像形成時の
スリーブ汚染を防止して、画像濃度を安定して維持する
ためには、現像スリーブの表面粗さRaは0.7μm以
下であることが好ましいことが分かる。しかしながら、
このような範囲の表面粗さでは、トナーの電荷量の変動
は大きくない代わりに、現像スリーブ上のトナーの搬送
性が十分に得られず、トナー量の点から適切な画像濃度
を確保できないという問題が生じる。As shown in Table 1, in order to prevent sleeve contamination during continuous image formation and maintain a stable image density, the surface roughness Ra of the developing sleeve must be 0.7 μm or less. Is preferable. However,
When the surface roughness is in such a range, the fluctuation of the charge amount of the toner is not large, but the toner transport property on the developing sleeve is not sufficiently obtained, and an appropriate image density cannot be secured in terms of the toner amount. Problems arise.
【0043】本実施例において、マグネットローラを内
包したアルミニウム製の現像スリーブに対し、#300
のガラスビーズを用いてブラスト処理を行ない、表面を
粗面化した。このとき、ガラスビーズを吹き付ける空気
圧を幾つかに変えることにより、現像スリーブの表面粗
さRaを種々に変更した。そしてこれらの現像スリーブ
を図1の現像器3に用い、現像器3に収容した正帯電性
の磁性トナーに対する搬送性を調べた。結果を図3に示
す。In this embodiment, an aluminum developing sleeve containing a magnet roller is
Was blasted using the glass beads described above to roughen the surface. At this time, the surface roughness Ra of the developing sleeve was changed variously by changing the air pressure at which the glass beads were blown. These developing sleeves were used in the developing device 3 of FIG. 1, and the transportability of the positively charged magnetic toner contained in the developing device 3 was examined. The results are shown in FIG.
【0044】図3に示されるように、現像スリーブのト
ナー搬送性は、表面粗さの程度によってほぼ決まり、表
面粗さが粗くなるほど搬送量が多くなる。本発明では、
粗面化した現像スリーブ表面に非磁性金属のめっきを施
すが、このめっき厚さが薄くかつ均一であれば、現像ス
リーブの表面粗さはほぼ変わらず、トナー搬送性は影響
を受けない。As shown in FIG. 3, the toner transportability of the developing sleeve is substantially determined by the degree of surface roughness, and the transport amount increases as the surface roughness increases. In the present invention,
The surface of the roughened developing sleeve is plated with a non-magnetic metal. If the plating thickness is small and uniform, the surface roughness of the developing sleeve is almost unchanged, and the toner transportability is not affected.
【0045】一般に、感光ドラム上の単位面積あたりの
トナー量が0.5mg/cm2 以上であると、プリント
画像として十分な濃度が得られることが分かっている。
そこで、現像スリーブ上の単位面積あたりのトナーコー
ト量をamg/cm2 、感光ドラムに対する現像スリー
ブの回転速度の比(周速比)をb(無単位)とし、現像
スリーブ上トナーの最大50%量のトナーが現像に供さ
れたとすると、0.5≦a・b・0.5、従って、1.
0≦a・bの条件を満たすとき、十分な濃度のプリント
画像が得られることになる。In general, it has been found that when the toner amount per unit area on the photosensitive drum is 0.5 mg / cm 2 or more, a sufficient density as a printed image can be obtained.
Therefore, the toner coating amount per unit area on the developing sleeve is amg / cm 2 , and the ratio of the rotational speed of the developing sleeve to the photosensitive drum (peripheral speed ratio) is b (unitless), and the maximum 50% of the toner on the developing sleeve is Assuming that the amount of toner has been subjected to development, 0.5 ≦ ab · 0.5, thus:
When the condition of 0 ≦ ab is satisfied, a print image with a sufficient density can be obtained.
【0046】表2は、様々な表面粗さの現像スリーブ
を、トナーコート量aおよび周速比bを種々に変化させ
て使用したときのプリント画像の濃度を調べた結果であ
る。表2において、記号は、○:初期濃度(現像初期に
おける最大濃度)が1.3以上である、△:1.2以上
〜1.3未満である、×:1.2未満であることを示
す。Table 2 shows the results of examining the densities of print images when developing sleeves having various surface roughnesses were used with various changes in the toner coating amount a and the peripheral speed ratio b. In Table 2, the symbols are as follows: 初期: Initial density (maximum density at the beginning of development) is 1.3 or more; Δ: 1.2 or more to less than 1.3; X: Less than 1.2 Show.
【0047】[0047]
【表2】 [Table 2]
【0048】ここで、Raが0.7より大きい表面粗さ
の現像スリーブは、初期の画像濃度に適正値が確保でき
るが、いかなる周速比のときでも、前述したように、ス
リーブ汚染が生じて濃度低下が顕著であるため、適切な
現像スリーブではない。また0.05>Ra(たとえば
Ra=0.03μm)の表面粗さの現像スリーブは、い
かなる周速比のときでも、トナーの帯電量が15μC/
gを超え、現像スリーブ上にトナーが均一にコートされ
ないために、画像にむらを生じるので、これも適切な現
像スリーブでない。Here, a developing sleeve having a surface roughness Ra of greater than 0.7 can secure an appropriate value for the initial image density, but as described above, sleeve contamination occurs at any peripheral speed ratio. Therefore, it is not an appropriate developing sleeve because the density is remarkably reduced. The developing sleeve having a surface roughness of 0.05> Ra (for example, Ra = 0.03 μm) has a toner charge amount of 15 μC / at any peripheral speed ratio.
g, and the toner is not uniformly coated on the developing sleeve, which causes unevenness in the image.
【0049】本発明では、現像スリーブ表面の硬度を高
くするために、上述したように、現像スリーブの表面に
粗面化を行なった後、非磁性金属のめっきを施した。表
面の硬質化のためのめっき処理としては、種々のものが
あるが、本発明では、電気めっきでなく、無電解めっき
を用いる。非磁性金属の無電解めっきとしては、たとえ
ば無電解Ni−Pめっき、無電解Ni−Bめっき、無電
解Crめっきが好適である。In the present invention, in order to increase the hardness of the surface of the developing sleeve, as described above, the surface of the developing sleeve is roughened and then plated with a non-magnetic metal. There are various plating treatments for hardening the surface, but in the present invention, electroless plating is used instead of electroplating. As the electroless plating of the non-magnetic metal, for example, electroless Ni-P plating, electroless Ni-B plating, and electroless Cr plating are suitable.
【0050】上述したように、現像スリーブ6は、磁性
トナーを使用するので非磁性としているが、現像スリー
ブの表面に施す金属めっきは、そのめっきの層厚が数μ
mと薄いことから、磁性を帯びていても使用可能であ
る。好ましくは非磁性である。ニッケル(Ni)は単体
で強磁性体であるが、無電解Ni−P、Ni−Bめっき
層中では、ニッケルはリン(P)あるいはホウ素(B)
と結びつくことによって非晶質となり、非磁性化する。
そのような非磁性化のために必要とされるNi−Pめっ
き被膜中のリン含有量は8〜10wt%、Ni−Bめっ
き被膜中のホウ素含有量は5〜7wt%である。As described above, the developing sleeve 6 is made of a non-magnetic material because it uses a magnetic toner, but the metal plating applied to the surface of the developing sleeve has a thickness of several μm.
Since it is as thin as m, it can be used even if it is magnetic. It is preferably non-magnetic. Nickel (Ni) is a ferromagnetic substance by itself, but in an electroless Ni-P or Ni-B plating layer, nickel is phosphorus (P) or boron (B).
And becomes amorphous and becomes non-magnetic.
The phosphorus content in the Ni-P plating film required for such demagnetization is 8 to 10 wt%, and the boron content in the Ni-B plating film is 5 to 7 wt%.
【0051】めっきは、現像スリーブ6の表面全体に一
様に施してもよいが、任意の穴開形状のメッシュ状とす
ることができる。メッシュ状のマスキング処理を行なっ
てからめっきをすることにより、メッシュ状のめっきが
得られる。また、めっき被膜と現像スリーブ表面との密
着性を高めるためによく行なわれることであるが、めっ
き前に現像スリーブ表面に亜鉛合金被膜を生成させるジ
ンケート処理を行なうことができる。The plating may be applied uniformly on the entire surface of the developing sleeve 6, but may be formed into a mesh having an arbitrary hole shape. By plating after performing a mesh-like masking process, a mesh-like plating is obtained. Further, as is often performed to enhance the adhesion between the plating film and the surface of the developing sleeve, a zincate treatment for forming a zinc alloy film on the surface of the developing sleeve can be performed before plating.
【0052】本発明において、電気めっきでなく無電解
めっき用いるのは、現像スリーブ6の粗面化した凹凸の
ある表面に、析出しためっき金属を凹凸に左右されずに
一様な厚さに付着でき、均一な厚さのめっき被膜が得ら
れるからであり、従って粗面化により得た表面粗さをほ
とんど変えることなく維持できるからである。電気めっ
きでは、現像スリーブの粗面化した表面の凹部にめっき
金属が析出しづらく、凸部に優先的に付着して凸部のみ
が厚くめっきされるので、均一な厚さのめっき被膜を得
られず、表面粗さが変化してしまう。In the present invention, electroless plating rather than electroplating is used because the deposited plating metal adheres to the roughened uneven surface of the developing sleeve 6 to a uniform thickness without being affected by the unevenness. This is because a plated film having a uniform thickness can be obtained, and the surface roughness obtained by roughening can be maintained with almost no change. In electroplating, the plating metal is not easily deposited on the concave portions of the roughened surface of the developing sleeve, and is preferentially adhered to the convex portions and only the convex portions are plated thickly, so that a plating film having a uniform thickness is obtained. And the surface roughness changes.
【0053】本発明では、現像スリーブ6の表面に施す
非磁性金属のめっき層の厚さは、3〜20μmとする。
表面粗さRa=0.05〜0.7μmの範囲の現像スリ
ーブでは、厚さ3μm以上のめっきを施すと、図2のト
ナーの樹脂が埋め込まれるような小さな凹み14をめっ
き金属により埋めることができ、このため連続画像形成
時に、現像スリーブ表面にトナーの樹脂断片が存在する
のをなくして、現像スリーブ表面でトナーを良好に帯電
することができ、帯電量低下の発生を防止することがで
きる。めっき厚の上限は20μmであり、これより厚く
すると、現像スリーブ表面に均一なめっき被膜が得られ
ず、またトナー搬送に必要な大きな凹凸が埋められてし
まい、トナー搬送性が低下するので好ましくない。In the present invention, the thickness of the nonmagnetic metal plating layer applied to the surface of the developing sleeve 6 is 3 to 20 μm.
In a developing sleeve having a surface roughness Ra of 0.05 to 0.7 μm, when plating is performed with a thickness of 3 μm or more, a small recess 14 in which the toner resin of FIG. 2 is embedded can be filled with a plating metal. Therefore, at the time of continuous image formation, the resin fragments of the toner are not present on the surface of the developing sleeve, so that the toner can be satisfactorily charged on the surface of the developing sleeve, and a decrease in the charge amount can be prevented. . The upper limit of the plating thickness is 20 μm. If the thickness is more than 20 μm, a uniform plating film cannot be obtained on the surface of the developing sleeve, and large irregularities necessary for toner conveyance are buried. .
【0054】上記のめっき金属の埋め込みによる現像ス
リーブ表面凹部13内の小さな凹み14をなくす効果
は、硬度がHv =150〜190と比較的高いSUSを
用いた現像スリーブの場合、特に有用である。これは、
定形粒子によるサンドブラスト処理を行なっても、現像
スリーブの材料の硬度が高いと、現像スリーブ表面を粒
子の外形通りに滑らかにはブラストできず、表面にトナ
ーの樹脂が埋め込まれるような小さな凹みを少なからず
発生するからである。The effect of eliminating the small recess 14 in the recess 13 on the surface of the developing sleeve by embedding the plating metal is particularly useful in the case of a developing sleeve using SUS having a relatively high hardness of Hv = 150 to 190. this is,
Even if sand blasting with fixed-size particles is performed, if the hardness of the material of the developing sleeve is high, the surface of the developing sleeve cannot be blasted smoothly according to the outer shape of the particles, and there are few small dents such as toner resin embedded in the surface. This is because it occurs.
【0055】金属めっきの硬度としては、Hv =450
以上であることが好ましく、必要な耐摩耗性を得ること
ができる。上限は高いほどよいが、通常よく用いられる
めっきの硬度を上昇する手段のアニールを行うと、現像
スリーブにそりが生じ、回転時のふれが大きくなってし
まうので、実用上、Hv =1000程度が好ましい。The hardness of the metal plating is Hv = 450.
The above is preferable, and required wear resistance can be obtained. The upper limit is preferably as high as possible. However, if annealing of means for increasing the hardness of plating, which is often used, is performed, the developing sleeve will be warped and the deflection during rotation will be large. preferable.
【0056】以上のように、本発明では、現像スリーブ
6の表面を粗面化し、さらに非磁性金属のめっきを施し
て、非磁性金属の厚さ3〜20μmのめっき層を有す
る、表面粗さRa=0.05〜0.7μmの現像スリー
ブとする。しかしながら、めっき金属と磁性トナーの組
合せの種類によっては、現像スリーブ表面でトナーを十
分に帯電できない事態を招来することがある。以下、説
明する。As described above, in the present invention, the surface of the developing sleeve 6 is roughened and plated with a non-magnetic metal to form a non-magnetic metal having a plating layer having a thickness of 3 to 20 μm. The developing sleeve has a Ra of 0.05 to 0.7 μm. However, depending on the type of the combination of the plating metal and the magnetic toner, the toner may not be sufficiently charged on the surface of the developing sleeve in some cases. This will be described below.
【0057】正帯電性の磁性トナー(1成分磁性現像
剤)としてトナーA、B(キヤノン製)の2種類用意
し、それぞれ現像器3に収容して現像に供し、画像形成
を行なった。現像スリーブ6は、無電解Ni−Pめっき
を施したものを使用した。そのときのトナーの帯電電荷
量を測定した結果を表3に示す。Two types of toners A and B (manufactured by Canon Inc.) were prepared as positively chargeable magnetic toners (one-component magnetic developer), each of which was stored in a developing unit 3 and subjected to development to form an image. The developing sleeve 6 used was subjected to electroless Ni-P plating. Table 3 shows the measurement results of the charge amount of the toner at that time.
【0058】[0058]
【表3】 [Table 3]
【0059】表3に示されるように、トナーAと無電解
Ni−Pめっきを施した現像スリーブとの組合せでは問
題ないが、トナーBと無電解Ni−Pめっきを施した現
像スリーブとの組合せでは、トナーBの帯電量は非常に
少なく、このため十分な画像濃度および画質を得ること
ができなかった。一般に、十分な画像濃度および画質を
得るためには、トナーの帯電量は6.0μC/g程度以
上が必要である。画像濃度および画質には、現像スリー
ブ上のトナー搬送量も関係してくるが、トナーA、Bと
も0.70g/cm2 以上得られており、トナー搬送量
は十分であった。As shown in Table 3, there is no problem with the combination of the toner A and the developing sleeve coated with the electroless Ni-P plating, but the combination of the toner B and the developing sleeve coated with the electroless Ni-P plating. In this case, the charge amount of the toner B was very small, so that sufficient image density and image quality could not be obtained. Generally, in order to obtain a sufficient image density and image quality, the charge amount of the toner needs to be about 6.0 μC / g or more. The image density and image quality also depend on the amount of toner transported on the developing sleeve, but both toners A and B obtained 0.70 g / cm 2 or more, and the toner transport amount was sufficient.
【0060】トナーA、Bの帯電量が異なる原因を調べ
るために、光電効果を利用した仕事関数測定装置(理研
計器社製、表面分析装置AC−1S)を用いて、トナー
A、Bおよび無電解Ni−Pめっき等の金属めっきの仕
事関数W.F.を調べた。トナーの仕事関数は、トナー
をアルミニウム板上に板状に融解して測定した。結果を
表4に示す。In order to investigate the cause of the difference in the charge amounts of the toners A and B, a work function measuring device utilizing the photoelectric effect (Surface Analyzer AC-1S, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) was used. Work function of metal plating such as electrolytic Ni-P plating. F. Was examined. The work function of the toner was measured by melting the toner in a plate shape on an aluminum plate. Table 4 shows the results.
【0061】[0061]
【表4】 [Table 4]
【0062】一般に2つの物質を接触させた場合、仕事
関数の小さい物質の方が正に帯電する傾向があり、従っ
て正に帯電するトナーを使用するときは、現像スリーブ
表面に施すめっき剤は、トナーよりも仕事関数が大きい
ものを使う必要がある。In general, when two substances are brought into contact, a substance having a small work function tends to be positively charged. Therefore, when a positively charged toner is used, the plating agent applied to the surface of the developing sleeve is It is necessary to use one having a larger work function than toner.
【0063】表5に、現像スリーブ表面に施すめっきの
種類とトナーの組合せを変えたときに得られるトナーの
帯電量、およびこれらのめっきを施した現像スリーブ
と、トナーA、Bを組み合わせて現像を行い、画像形成
させたときの画像濃度、現像スリーブ上のトナーのコー
トむらの様子を示す。現像スリーブは、表面粗さRa=
1.1μmのものを使用した。また、図4に、この仕事
関数の差を横軸に、トナーの帯電量を縦軸に取ったグラ
フを示す。Table 5 shows the amount of toner charge obtained when the type of plating applied to the surface of the developing sleeve and the combination of the toners were changed, and the developing sleeve coated with these platings and the toner A and B were developed. The image density and the coating unevenness of the toner on the developing sleeve when an image is formed by performing the above steps are shown. The developing sleeve has a surface roughness Ra =
The thing of 1.1 μm was used. FIG. 4 shows a graph in which the difference between the work functions is plotted on the horizontal axis, and the charge amount of the toner is plotted on the vertical axis.
【0064】[0064]
【表5】 [Table 5]
【0065】表5において、濃度の欄の記号は、○:現
像初期で、最大濃度が1.3以上、△:1.2以上、
1.3未満、×:1.2未満であることを示す。コート
むらの欄の記号は、○:現像スリーブ上にトナーのコー
トむらが見られない、△:現像スリーブ上にのトナーの
コートむらが見られるが、画像では気にならない、×:
コートむらが画像むらとなって現れることを示す。現像
スリーブ上のトナー搬送量は、どの組合せの場合にもほ
ぼ0.6mg/cm2 であった。In Table 5, the symbols in the column of density are: ○: Initial development, maximum density is 1.3 or more, Δ: 1.2 or more,
Less than 1.3, ×: Less than 1.2. The symbols in the column of coat unevenness are as follows: :: No toner coat unevenness is seen on the developing sleeve, Δ: Even toner coat unevenness is seen on the developing sleeve, but not bothersome in the image, ×:
This indicates that coat unevenness appears as image unevenness. The amount of toner transported on the developing sleeve was approximately 0.6 mg / cm 2 in any combination.
【0066】一般に、十分な画像濃度を得るには、トナ
ーの帯電量は最低6μC/gほどは必要といわれている
が、これが15μC/gを超えると、現像スリーブの一
部にトナーが集中的にコートされてしまう。本実験にお
いても、現像スリーブの表面粗さRaが0.7、めっき
剤が銅の電気めっきの場合には、トナーの帯電量が17
μC/gになり、トナーのコートむらが確認された。In general, in order to obtain a sufficient image density, the charge amount of the toner is required to be at least about 6 μC / g. However, if it exceeds 15 μC / g, the toner is concentrated on a part of the developing sleeve. Would be coated. Also in this experiment, when the surface roughness Ra of the developing sleeve is 0.7 and the plating agent is copper electroplating, the charge amount of the toner is 17
μC / g, and uneven toner coating was confirmed.
【0067】ここでさらに、現像スリーブの表面粗さR
aを0.7よりも下げて、Ra=0.5、0.3、0.
1、0.05とした場合の実験を行なった。現像スリー
ブの周速比は、前の実験から得られた適正値に設定し
た。その結果、現像スリーブの表面粗さRa、現像スリ
ーブのめっき層とトナーの仕事関数の差ΔWが、図5に
示す四角形の領域G内となるように組合せた場合に、十
分な画像濃度が得られ、また現像スリーブ上のトナーの
コートむらもないことが確認された。Here, the surface roughness R of the developing sleeve
a is lower than 0.7, and Ra = 0.5, 0.3,.
An experiment was performed when the ratio was set to 1, 0.05. The peripheral speed ratio of the developing sleeve was set to an appropriate value obtained from the previous experiment. As a result, when the surface roughness Ra of the developing sleeve and the work function difference ΔW between the plating layer of the developing sleeve and the toner are combined so as to be within the rectangular area G shown in FIG. 5, a sufficient image density can be obtained. It was also confirmed that there was no uneven coating of the toner on the developing sleeve.
【0068】図5の四角形領域Gは、仕事関数の差ΔW
が現像スリーブの表面粗さRaに関して左下がりの上下
2本の直線g2、g1により囲まれている。これは、現
像スリーブの表面粗さRaを小さくする(下げる)と、
現像スリーブ表面のトナーとの有効な摩擦面積が増すた
めトナーの帯電量が大きくなるので、トナーのコートむ
らを生じないようにするためには、仕事関数の差ΔW
(めっき層の仕事関数−トナーの仕事関数)を小さくし
なければならないことを意味している。The square area G in FIG. 5 is the work function difference ΔW
Are enclosed by two upper and lower straight lines g2 and g1 that are lower left with respect to the surface roughness Ra of the developing sleeve. This is because when the surface roughness Ra of the developing sleeve is reduced (lowered),
The effective friction area with the toner on the surface of the developing sleeve increases, so that the charge amount of the toner increases. Therefore, in order to prevent the occurrence of uneven toner coating, the work function difference ΔW
(Work function of plating layer−work function of toner).
【0069】四角形領域Gを区画する上下、左右4本の
直線g2、1、3、4を式に表すと次のようになる。The four vertical lines g2, 1, 3, and 4 that define the quadrangular region G are expressed as follows.
【0070】g1:Ra−13ΔW+0.6=0 g2:Ra−6ΔW+6=0 g3:19Ra−ΔW−0.9=0 g4:Ra=0.7G1: Ra-13ΔW + 0.6 = 0 g2: Ra-6ΔW + 6 = 0 g3: 19Ra-ΔW-0.9 = 0 g4: Ra = 0.7
【0071】従って、四角形領域Gは次の4つの不等式
で表される。Accordingly, the rectangular area G is represented by the following four inequalities.
【0072】Ra−13ΔW+0.6≦0 Ra−6ΔW+6≧0 19Ra−ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 ただし、単位はRaがμm、ΔWがeVである。Ra-13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra-6ΔW + 6 ≧ 019 Ra−ΔW−0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7 where Ra is μm and ΔW is eV.
【0073】以上は、トナーの帯電が正極性の場合であ
るが、負極性の場合にはΔWを−ΔWと入れ換えて、次
のようにすればよい。The above description is for the case where the toner is charged positively. In the case where the toner is negatively charged, ΔW may be replaced with −ΔW and the following operation may be performed.
【0074】Ra+13ΔW+0.6≦0 Ra+6ΔW+6≧0 19Ra+ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 とすればよい。Ra + 13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra + 6ΔW + 6 ≧ 019 Ra + ΔW−0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7
【0075】帯電極性が正のトナーと負のトナーに適用
できるように一般化すれば、仕事関数の差の絶対値を使
って、 Ra−13|ΔW|+0.6≦0 Ra−6|ΔW|+6≧0 19Ra−|ΔW|−0.9≧0 Ra≦0.7 である。If it is generalized so that it can be applied to a toner having a positive charging polarity and a toner having a negative charging polarity, Ra-13 | ΔW | + 0.6 ≦ 0 Ra-6 | ΔW using the absolute value of the difference between the work functions. | + 6 ≧ 0 19 Ra− | ΔW | −0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7.
【0076】以下、本発明で使用する磁性トナーについ
て説明する。Hereinafter, the magnetic toner used in the present invention will be described.
【0077】磁性トナーの粒径は、体積平均粒径で4〜
9μm、好ましくは4〜8μmである。トナーの体積平
均粒径が4μm以下では、グラフィック画像などの画像
面積比率が高い用途に用いた場合、転写材上のトナーの
載りが少なく、画像濃度が低くなる問題を生じやすい。
これは、潜像のエッジ部に対比して内部の濃度が下がる
ときの理由と同じ原因によると考えられる。トナーの体
積平均粒径が9μm以上では、解像度が良好でなく、ま
た画像形成当初は良くても使用を続けるにつれて、画質
低下を発生しやすい。The particle diameter of the magnetic toner ranges from 4 to
It is 9 μm, preferably 4 to 8 μm. When the volume average particle diameter of the toner is 4 μm or less, when the toner is used for an application having a high image area ratio such as a graphic image, a problem that the toner density on the transfer material is small and the image density is low tends to occur.
This is considered to be due to the same reason as when the density of the inside is reduced as compared with the edge portion of the latent image. When the volume average particle diameter of the toner is 9 μm or more, the resolution is not good, and the image quality is likely to deteriorate as the image is formed at the beginning of image formation and the use is continued.
【0078】トナーの粒度分布は種々の方法によって測
定できるが、本発明では、コールターカウンターTA−
II(コールター社製)を用いて行なった。コールターカ
ウンターには、トナーの個数分布、体積分布を出力する
パーソナルコンピュータCX−i(キヤノン製)を接続
した。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて1%Na
Cl水溶液を調製した。Although the particle size distribution of the toner can be measured by various methods, in the present invention, the Coulter counter TA-
II (manufactured by Coulter Inc.). A personal computer CX-i (manufactured by Canon) for outputting the number distribution and volume distribution of the toner was connected to the coulter counter. The electrolyte is 1% Na using primary grade sodium chloride.
A Cl aqueous solution was prepared.
【0079】電解液100〜150ml中に分散剤とし
て界面活性剤、好ましくはアルキルベンセンスルホン酸
塩を0.1〜5ml加え、さらに測定試料の磁性トナー
を2〜20mg加える。この測定試料を懸濁した電解液
を超音波分散器で約1〜3分間分散処理し、上記のコル
ーターカウンターにより100μのアパチャーを用い
て、個数を基準として2〜40μmのトナー粒子の粒度
分布を測定し、それから体積粒度分布を求めた。To 100 to 150 ml of the electrolytic solution, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkyl benzene sulfonate, is added as a dispersant, and 2 to 20 mg of a magnetic toner as a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the measurement sample was suspended was subjected to dispersion treatment for about 1 to 3 minutes by an ultrasonic disperser, and the particle size distribution of toner particles of 2 to 40 μm on the basis of the number was measured using the above-mentioned collocator counter with an aperture of 100 μm. Was measured and the volume particle size distribution was determined therefrom.
【0080】磁性トナーの真密度は、1.45〜1.7
0g/cm3 であることが好ましく、さらに好ましくは
1.50〜1.65g/cm3 である。磁性トナーの真
密度が1.45より小さいと、磁性トナー粒子そのもの
の重さが軽すぎて、反転かぶりおよびトナー粒子の載り
すぎによる細線のつぶれ、飛び散り、解像力の悪化を招
きやすくなる。磁性トナーの真密度が1.70より大き
いと、画像濃度が薄く、細線のとぎれなど先鋭さの欠け
た画像となる。また相対的にトナーの磁気力が大きくな
るため、トナーの穂も長くなったり、分岐状になったり
し、現像で画像が乱れやすく荒れた画質となりやすい。The true density of the magnetic toner is 1.45 to 1.7.
Is preferably 0 g / cm 3, more preferably from 1.50~1.65g / cm 3. If the true density of the magnetic toner is less than 1.45, the weight of the magnetic toner particles themselves is too light, which tends to cause reverse fogging and crushing and scattering of fine lines due to excessive loading of toner particles, and deterioration of resolution. If the true density of the magnetic toner is greater than 1.70, the image density is low, and an image lacking sharpness such as breaks in fine lines is obtained. In addition, since the magnetic force of the toner is relatively large, the spikes of the toner become long or branch off, and the image is easily disturbed in development, and the image quality is likely to be rough.
【0081】磁性トナーの真密度の測定にはいくつかの
方法があるが、本発明では、微粉体の真密度を正確かつ
簡便に測定できる次の方法を採用した。There are several methods for measuring the true density of a magnetic toner. In the present invention, the following method is employed, which can accurately and simply measure the true density of a fine powder.
【0082】内径10mm、長さ約5cmのステンレス
製のシリンダーと、その中に密着装入できる外径約10
mm、高さ5mmの円盤(A)と、外径約10mm、長
さ約8cmのピストン(B)を用意する。シリンダーの
底に円盤(A)を入れ、次いで測定試料の磁性トナー約
1gを入れてから、ピストン(B)を静かに押し込む。
ピストン(B)に油圧プレスにより400kg/cm2
の力を加えてトナーを圧縮し、この圧縮状態を5分間維
持してからトナーを取り出す。A stainless steel cylinder having an inner diameter of 10 mm and a length of about 5 cm, and an outer diameter of about 10 mm capable of being closely fitted into the cylinder.
A disk (A) having a height of 5 mm and a height of 5 mm, and a piston (B) having an outer diameter of about 10 mm and a length of about 8 cm are prepared. The disk (A) is placed at the bottom of the cylinder, then about 1 g of the magnetic toner of the sample to be measured, and then the piston (B) is gently pushed.
400 kg / cm 2 by hydraulic press on piston (B)
Is applied to compress the toner, and the compressed state is maintained for 5 minutes before the toner is taken out.
【0083】この圧縮試料の重さW(g)を秤量し、マ
イクロメーターで圧縮試料の直径D(cm)、高さL
(cm)を計って、 親密度(g/cm3 )=W/{π×(D/2)2 ×L} の式から磁性トナーの真密度を計算する。The weight W (g) of this compressed sample was weighed, and the diameter D (cm) and height L of the compressed sample were measured with a micrometer.
(Cm), and the true density of the magnetic toner is calculated from the equation: affinity (g / cm 3 ) = W / {π × (D / 2) 2 × L}.
【0084】磁性トナーによりさらに良好な現像性を得
るためには、磁性トナーは、残留磁化σr が1〜5em
u/g、好ましくは2〜4.5emu/gであり、飽和
磁化σs が20〜40emu/gであり、高磁力Hc が
40〜100エルステッド(Oe)の磁気特性を有する
ことが好ましい。In order to obtain better developability with the magnetic toner, the magnetic toner has a residual magnetization σr of 1 to 5 em.
u / g, preferably 2 to 4.5 emu / g, a saturation magnetization .sigma. of 20 to 40 emu / g, and a high magnetic force Hc of 40 to 100 Oe (Oe).
【0085】本発明において、トナーの結着樹脂として
は、オイル塗布を行なう加熱加圧ローラ定着器の使用を
考慮すると、以下の樹脂が使用可能である。In the present invention, the following resins can be used as the binder resin for the toner in consideration of the use of a heat and pressure roller fixing device for applying oil.
【0086】たとえば、ポリスチレン、ポリ−p−クロ
ルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよび
その置換体の単重合体;スチレン−p−クロルスチレン
共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレ
ン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸
エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共
重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重
合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン
−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエ
チルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン
共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−
イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−イ
ンデン共重合体などのスチレン系共重合体;ポリ塩化ビ
ニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然
樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹
脂、ポリ酢酸ビニール、シリコーン樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エ
ポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テ
ルペン樹脂、クマロインデン樹脂、石油系樹脂などが使
用できる。For example, homopolymers of styrene such as polystyrene, poly-p-chlorostyrene and polyvinyltoluene and their substituted products; styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-vinylnaphthalene Copolymer, styrene-acrylic acid ester copolymer, styrene-methacrylic acid ester copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, Styrene-vinyl ethyl ether copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-
Styrene-based copolymers such as isoprene copolymer and styrene-acrylonitrile-indene copolymer; polyvinyl chloride, phenolic resin, natural modified phenolic resin, natural resin modified maleic resin, acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetate, Silicone resin, polyester resin, polyurethane, polyamide resin, furan resin, epoxy resin, xylene resin, polyvinyl butyral, terpene resin, coumaroindene resin, petroleum resin and the like can be used.
【0087】オイルをほとんど塗布しない方式の加熱加
圧ローラ定着器では、転写材上のトナー像の一部がロー
ラに転移するいわゆるオフセット現象、および転写材に
対するトナーの密着性が重要な問題である。より少ない
熱エネルギーで定着するトナーは、通常保存中あるいは
現像器中で、ブロッキングもしくはケーキングしやすい
性質があるので、同時にこれらの問題も考慮しなければ
ならない。In a heat and pressure roller fixing device in which almost no oil is applied, so-called offset phenomenon in which a part of the toner image on the transfer material is transferred to the roller, and adhesion of the toner to the transfer material are important problems. . Toners that fix with less heat energy tend to block or cake during storage or in a developer, and these problems must also be considered.
【0088】これらの問題にはトナーの結着樹脂の物性
が最も大きく関与している。本発明者らの研究によれ
ば、トナー中の磁性体の含有量を減らすと、定着時に転
写材に対する密着性は良くなるが、オフセットが起こり
やすくなり、またブロッキングやケーキングも生じやす
くなる。The physical properties of the binder resin of the toner are most involved in these problems. According to the study of the present inventors, when the content of the magnetic substance in the toner is reduced, the adhesion to the transfer material at the time of fixing is improved, but offset tends to occur, and blocking and caking tend to occur.
【0089】そのため、オイル塗布がほとんどない方式
の加熱加圧ローラ定着器を用いるときには、トナーの結
着樹脂の選択が重要であり、好ましい結着樹脂として、
架橋されたスチレン系共重合体もしくは架橋されたポリ
エスエルが使用される。For this reason, when using a heat and pressure roller fixing device of a type that hardly applies oil, it is important to select a binder resin for the toner.
A crosslinked styrenic copolymer or crosslinked polyester is used.
【0090】このスチレン系共重合体のスチレンモノマ
ーに対するコモノマーとしては、たとえば、アクリル
酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、ア
クリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、
メククリル酸、メククリル酸メチル、メククリル酸エチ
ル、メククリル酸ブチル、メククリル酸オクチル、アク
リロニトリル、メタクリニトリル、アクリルアミドなど
のような二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその
置換体;たとえばマレイン酸、マレイン酸ブチル、マレ
イン酸メチル、マレイン酸ジメチルなどのような二重結
合を有するジカルボン酸およびその置換体;たとえば、
塩化ビニル、酢酸ビニル、安息香酸ビニルなどのような
ビニルエステル類;たとえばエチレン、プロピレン、ブ
チレンなどのようなエチレン系オレフィン類;たとえば
ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトンなどのよう
なビニルケトン類;たとえばビニルメチルエーエル、ビ
ニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテルなどの
ようなビニルエーテル類;等のビニル単量体を単独もし
くは2つ以上で用いることができる。Examples of comonomers for the styrene monomer of the styrene copolymer include acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, dodecyl acrylate, octyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and acrylic acid. Phenyl acid,
Monocarboxylic acids having a double bond such as methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, octyl methacrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide and the like; substituted maleic acid, butyl maleate, Dicarboxylic acids having a double bond such as methyl maleate, dimethyl maleate, and the like;
Vinyl esters such as vinyl chloride, vinyl acetate and vinyl benzoate; ethylene olefins such as ethylene, propylene and butylene; vinyl ketones such as vinyl methyl ketone and vinyl hexyl ketone; vinyl methyl Vinyl monomers such as ether, vinyl ethyl ether, vinyl isobutyl ether and the like; and vinyl monomers such as one or more can be used.
【0091】架橋剤としては、主として2個以上の重合
可能な二重結合を有する化合物が用いられる。たとえば
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタリンなどのような芳
香族ジニル化合物;たとえばエチレングリコールジアク
リレート、エチレングリコールジメタクリレート、1,
3−ブタンジオールジメタクリレートなどのような二重
結合を2個有するカルボン酸エステル;ジビニルアニリ
ン、ジビニルエーテル、ジビニルスルフィド、ジビニル
スルホンなどのようなジビニル化合物;3個以上のビニ
ル基を有する化合物;が単独もしくは混合して用いられ
る。As the crosslinking agent, a compound having two or more polymerizable double bonds is mainly used. Aromatic dinyl compounds such as, for example, divinylbenzene, divinylnaphthalene and the like; for example, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate,
Carboxylic acid esters having two double bonds such as 3-butanediol dimethacrylate; divinyl compounds such as divinylaniline, divinylether, divinylsulfide, divinylsulfone, and the like; compounds having three or more vinyl groups; Used alone or as a mixture.
【0092】また加圧定着方式の定着器を用いる場合に
は、圧力定着用トナーの結着樹脂が使用可能であり、た
とえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチレン、
ポリウレタンエラストマー、エチレン−エチルアクリレ
ート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオ
ノマー樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン
−イソプレン共重合体、線状飽和ポリエステル、パラフ
ィンなどが挙げられる。When a fixing device of the pressure fixing type is used, a binder resin for the pressure fixing toner can be used. For example, polyethylene, polypropylene, polymethylene,
Examples thereof include polyurethane elastomer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, ionomer resin, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, linear saturated polyester, and paraffin.
【0093】磁性トナーは荷電制御剤を添加して用いる
ことが好ましく、トナー粒子中に荷電制御剤を含有させ
るか(内添)、トナー粒子と荷電制御剤を混合すること
(外添)ができる。The magnetic toner is preferably used with a charge control agent added. The charge control agent can be contained in the toner particles (internal addition), or the charge control agent can be mixed with the toner particles (external addition). .
【0094】正荷電制御剤としては、ニグロシンおよび
脂肪酸金属塩等による変性物;トリブチルベンジルアン
モニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸
塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート
などの四級アンモニウム塩;ジブチルスズオキサイド、
ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキ
サイドなどのジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズ
ボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロスズボレ
ートなどのジオルガノスズボレート;を単独もしくは2
種類以上を組合せて用いることができる。これらの中で
も、ニグロシン系、四級アンモニウム塩のごとき荷電制
御剤が、特に好ましく用いることができる。Examples of the positive charge controlling agent include denatured products such as nigrosine and fatty acid metal salts; quaternary ammonium salts such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate and tetrabutylammonium tetrafluoroborate; dibutyltin oxide ,
Diorganotin oxides such as dioctyltin oxide and dicyclohexyltin oxide; diorganotin borates such as dibutyltin borate, dioctyltin borate and dicyclotin borate alone or 2
More than one type can be used in combination. Among these, a charge control agent such as a nigrosine or quaternary ammonium salt can be particularly preferably used.
【0095】また、一般式Also, the general formula
【0096】[0096]
【化1】 (ただし、R1 はHもしくはCH3 である;R2 、R3
は置換または未置換のアルキル基で、好ましくはC1 〜
C4 である)で表されるモノマーの単重合体、またはこ
のモノマーと前述したようなスチレン、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステルなどの重合性モノマーとの
共重合体を正電荷制御剤として用いることができる。こ
れらの荷電制御剤は、結着樹脂の一部または全部として
の作用を合わせ持つ。Embedded image (Where R 1 is H or CH 3 ; R 2 , R 3
The substituted or unsubstituted alkyl group, preferably a C 1 ~
Homopolymers of monomers represented by C 4 a is), or styrene as described above with the monomer, acrylic acid esters, the use of a copolymer of a polymerizable monomer such as methacrylic acid ester as a positive charge control agent Can be. These charge control agents also act as part or all of the binder resin.
【0097】本発明で使用することができる負荷電制御
剤としては、たとえば有機金属錯体、キレート化合物が
有効であり、例示すれば、アルミニウムアセチルアセト
ナート、鉄(II)アセチルアセトナート、3,5−ジタ
ーシャリーブチルサリチル酸クロム等がある。特にアセ
チルアセトン金属錯体、サリチル酸系金属錯体またはサ
リチル酸系金属塩が好ましく、中でもサリチル酸系金属
錯体または金属塩が好ましい。As the negative charge controlling agent which can be used in the present invention, for example, organometallic complexes and chelate compounds are effective. For example, aluminum acetylacetonate, iron (II) acetylacetonate, 3,5 -Chromium ditertiary butyl salicylate and the like. Particularly, an acetylacetone metal complex, a salicylic acid-based metal complex or a salicylic acid-based metal salt is preferable, and among them, a salicylic acid-based metal complex or a metal salt is preferable.
【0098】上記の荷電制御剤(結着樹脂としての作用
を有しないもの)は、微粒子状として用いることが好ま
しく、その個数平均粒径は4μm以下、特には3μm以
下がよい。The charge control agent (having no action as a binder resin) is preferably used in the form of fine particles, and its number average particle size is preferably 4 μm or less, particularly preferably 3 μm or less.
【0099】トナーに内添する荷電制御剤の添加量は、
結着樹脂100重量部に対して0.1〜20重量部、さ
らには0.2〜10重量部が好ましい。The amount of the charge control agent added to the toner is
It is preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the binder resin.
【0100】トナーに外添する荷電制御剤の添加量は、
微粉末シリカの場合を挙げれば、トナー100重量部に
対し0.01〜8重量部、さらには0.1〜5重量部が
好ましい。このシリカは、トナー粒子と現像スリーブ表
面との間に介在することにより、現像スリーブの摩耗を
著しく軽減する作用も合わせ持つ。The amount of the charge control agent externally added to the toner is
In the case of finely divided silica, the amount is preferably 0.01 to 8 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner. This silica also has an effect of remarkably reducing abrasion of the developing sleeve by being interposed between the toner particles and the surface of the developing sleeve.
【0101】トナーに外添剤としてフッ素含有重合体の
微粉末、たとえばポリテトラフロオロエチレン、ポリビ
ニリデンフルオライド等の微粉末、あるいはテトラフロ
オロエチレン−ビニリデンフルオライド共重合体の微粉
末を添加することは好ましい。特にポリビニリデンフル
オライド微粉末は、トナーの流動性および研摩性を改善
する点で好ましい。トナーに対するフッ素含有重合体微
粉末の添加量は、0.01〜2.0重量%、特に0.0
2〜1.0重量%が好ましい。Fine powder of a fluorine-containing polymer, for example, fine powder of polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride or the like, or fine powder of tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer is added to the toner as an external additive. Is preferred. In particular, polyvinylidene fluoride fine powder is preferred from the viewpoint of improving the fluidity and abrasiveness of the toner. The addition amount of the fluorine-containing polymer fine powder to the toner is 0.01 to 2.0% by weight, particularly 0.0 to 2.0% by weight.
2 to 1.0% by weight is preferred.
【0102】特にシリカ微粉末とフッ素含有重合体微粉
末とを組合せて添加した場合には、理由は明確でない
が、磁性トナーに付着したシリカの存在状態を安定化し
て、付着したシリカがトナーから遊離してトナーを摩耗
したり、現像スリーブを汚染することを減少でき、また
トナーの帯電安定性をさらに増大することができる。In particular, when the silica fine powder and the fluorine-containing polymer fine powder are added in combination, although the reason is not clear, the state of the silica adhering to the magnetic toner is stabilized, and the adhering silica is removed from the toner. It is possible to reduce abrasion of the toner due to separation and contamination of the developing sleeve, and it is possible to further increase the charging stability of the toner.
【0103】感光ドラムの研摩剤としてチタン酸ストロ
ンチウムがトナーに添加されることもある。この研摩剤
は、感光ドラム表面へのトナーの付着を防止する働きが
あり、トナーに対する添加量は好ましくは0.01〜
1.0重量%とされる。In some cases, strontium titanate is added to the toner as an abrasive for the photosensitive drum. The abrasive has a function of preventing the toner from adhering to the surface of the photosensitive drum, and the amount of the abrasive added to the toner is preferably 0.01 to 0.01.
1.0% by weight.
【0104】磁性トナーは着色剤の役割を兼ねても良い
が、磁性材料を含有している。磁性トナー中に含有させ
る磁性材料としては、マグネタイト、γ−酸化鉄、フェ
ライト、鉄過剰型フェライト等の酸化鉄;鉄、コバル
ト、ニッケルのような金属、あるいはこれらの金属とア
ルミニウム、コバルト、銅、鉛、マグネシウム、スズ、
亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウ
ム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングス
テン、バナジウムのような金属との合金、およびその混
合物等が挙げられる。これらはいずれも強磁性体であ
る。The magnetic toner may also serve as a colorant, but contains a magnetic material. Examples of the magnetic material to be contained in the magnetic toner include magnetite, γ-iron oxide, ferrite, iron oxides such as iron-rich ferrite; metals such as iron, cobalt, and nickel; or these metals and aluminum, cobalt, copper, Lead, magnesium, tin,
Examples include zinc, antimony, beryllium, bismuth, cadmium, calcium, manganese, alloys with metals such as selenium, titanium, tungsten, and vanadium, and mixtures thereof. These are all ferromagnetic materials.
【0105】これらの磁性体の平均粒径は0.1〜1.
0μm、好ましくは0.1〜0.5μm程度がよい。磁
性トナーの磁性体含有量は、トナーの樹脂100重量部
に対し60〜110重量部、好ましくは樹脂100重量
部に対し65〜100重量部である。The average particle size of these magnetic materials is 0.1-1.
0 μm, preferably about 0.1 to 0.5 μm. The magnetic material content of the magnetic toner is from 60 to 110 parts by weight, preferably from 65 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin.
【0106】以下、本実施例における画像形成実験例に
ついて説明する。Hereinafter, an example of an image forming experiment in this embodiment will be described.
【0107】実験例1 本実施例に従って、アルミニウムスリーブの表面をガラ
スビーズによるブラスト処理で粗面化し、その後、無電
解Ni−Pめっき(仕事関数=4.4eV)を施して、
めっき厚さ6μm、表面粗さRa=1.1μmを有する
現像スリーブを得た。これを図1の現像スリーブ6とし
て現像器3に組込んで現像に供し、画像形成を行なっ
た。Experimental Example 1 According to this example, the surface of the aluminum sleeve was roughened by blasting with glass beads, and then subjected to electroless Ni-P plating (work function = 4.4 eV).
A developing sleeve having a plating thickness of 6 μm and a surface roughness Ra of 1.1 μm was obtained. This was incorporated into the developing device 3 as the developing sleeve 6 in FIG. 1 and subjected to development to form an image.
【0108】感光ドラム1にはa−Siドラムを用い、
感光ドラムと現像スリーブのギャップを230μmとし
た。感光ドラムを表面電位+400Vに帯電し像露光を
行なって、潜像を表面電位+50Vに形成し、前出の正
帯電性のトナーA(仕事関数=4.1eV)を用いて現
像した。現像スリーブの周速比bは2.1とした。現像
スリーブには、+250VのDC電圧と、ピーク間電圧
Vpp=1.4kV、周波数f=2.7kHzのAC電圧
を重畳した現像バイアスを印加した。The photosensitive drum 1 uses an a-Si drum.
The gap between the photosensitive drum and the developing sleeve was 230 μm. The photosensitive drum was charged to a surface potential of +400 V and subjected to image exposure to form a latent image at a surface potential of +50 V. The latent image was developed using the above-described positively chargeable toner A (work function = 4.1 eV). The peripheral speed ratio b of the developing sleeve was 2.1. A developing bias in which a DC voltage of +250 V and an AC voltage having a peak-to-peak voltage Vpp = 1.4 kV and a frequency f = 2.7 kHz were superimposed was applied to the developing sleeve.
【0109】その結果、現像スリーブ上のトナーに、
0.6mg/cm2 の十分なトナー搬送量(このときa
×b=1.26)および11.1μC/gの十分な帯電
量が得られ、A4サイズで印字率6%のプリントを3,
000,000枚行なっても、濃度低下、画像の劣化等
がほとんど見られなかった。As a result, the toner on the developing sleeve
0.6 mg / cm 2 sufficient toner transport amount (at this time, a
× b = 1.26) and a sufficient charge amount of 11.1 μC / g were obtained.
Even after performing the operation on the 1,000,000 sheets, almost no decrease in the density and no deterioration of the image were observed.
【0110】実験例2 本実施例に従い、ステンレススリーブの表面をガラスビ
ーズブラスト処理で粗面化し、無電解Ni−Bめっき
(仕事関数=4.5eV)を施して、めっき厚さ6μ
m、表面粗さRa=0.4μmの現像スリーブを得、同
様に、図1の現像器3に組込んで現像に供し、画像形成
を行なった。Experimental Example 2 According to this example, the surface of a stainless steel sleeve was roughened by glass bead blasting, electroless Ni-B plating (work function = 4.5 eV) was performed, and the plating thickness was 6 μm.
m, and a developing sleeve having a surface roughness Ra of 0.4 μm was obtained. Similarly, the developing sleeve was incorporated in the developing device 3 of FIG. 1 and subjected to development to form an image.
【0111】感光ドラム1にはOPCドラムを用い、感
光ドラムと現像スリーブのギャップを250μmとし
た。感光ドラム上の表面電位−600Vとし、潜像を表
面電位−100Vで形成し、前出のトナーA(仕事関数
=4.1eV)を用いて現像した。現像スリーブの周速
比bは1.8とした。現像スリーブには、−450Vの
DC電圧と、ピーク間電圧Vpp=1.2kV、周波数f
=2.2kHzのAC電圧を重畳した現像バイアスを印
加した。The photosensitive drum 1 was an OPC drum, and the gap between the photosensitive drum and the developing sleeve was 250 μm. A latent image was formed at a surface potential of -100 V with a surface potential of -600 V on the photosensitive drum, and developed using toner A (work function = 4.1 eV) described above. The peripheral speed ratio b of the developing sleeve was 1.8. A DC voltage of -450 V, a peak-to-peak voltage Vpp = 1.2 kV, and a frequency f
= 2.2 kHz AC bias voltage was applied.
【0112】その結果、現像スリーブ上のトナーに、
0.57mg/cm2 のトナー搬送量(このときa×b
=1.03)および10.5μC/gの帯電量が得られ
た。また、無電解Ni−Bを施さない現像スリーブを用
いた場合に比べ、その約5倍量の5,000,000枚
のプリントを行なった時点でも、濃度低下、画像の劣化
等がほとんど見られなかった。As a result, the toner on the developing sleeve
0.57 mg / cm 2 of toner transport amount (at this time, a × b
= 1.03) and 10.5 μC / g. In addition, even when 5,000,000 prints, which is about 5 times the amount of the developing sleeve without electroless Ni-B, are used, a decrease in density and image deterioration are almost observed. Did not.
【0113】実施例2 図6は、本発明の画像形成装置の他の実施例の全体を示
す概略構成図で、本装置はデジタル複写装置である。Embodiment 2 FIG. 6 is a schematic structural view showing another embodiment of the image forming apparatus of the present invention. This apparatus is a digital copying apparatus.
【0114】感光ドラム1は、円筒状の導電基体上にア
モルファスシリコンの光導電層を設けてなり、矢印A方
向に回転自在に軸支されている。この感光ドラム1の周
囲に、その回転方向にそって、感光ドラム1の表面を均
一に帯電するスコトロン帯電器15、感光ドラム1上方
のガラス台23上に置かれた原稿22を読み取って、色
分解画像の濃度に比例した画像信号に基づいて感光ドラ
ム1に像露光33を施す、露光ランプ21およびイメー
ジスキャナ26等を含む露光装置、像露光により得られ
た静電潜像を正に帯電したトナーを用いて現像する現像
器3、潜像の現像により感光ドラム1上に形成されたト
ナー像を、感光ドラム1に供給された転写材P上に転写
するコロナ帯電器16、トナー像が転写された転写材P
を感光ドラム1から分離する静電分離帯電器17、トナ
ー像を転写した後の感光ドラム1の表面をクリーニング
して、転写残りのトナーを除去するクリーニング装置
5、および感光ドラム1の表面の残留電荷を除去する前
露光装置(ランプ)18などが配置されている。The photosensitive drum 1 is provided with a photoconductive layer of amorphous silicon on a cylindrical conductive substrate, and is rotatably supported in the direction of arrow A. A scotron charger 15 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 1 around the photosensitive drum 1 along the rotation direction thereof, and a document 22 placed on a glass table 23 above the photosensitive drum 1 are read, and the color is read. An exposure device including an exposure lamp 21 and an image scanner 26 for subjecting the photosensitive drum 1 to image exposure 33 based on an image signal proportional to the density of the separated image, and the electrostatic latent image obtained by the image exposure is positively charged. A developing unit 3 for developing using toner; a corona charger 16 for transferring a toner image formed on the photosensitive drum 1 by developing the latent image onto a transfer material P supplied to the photosensitive drum 1; Transfer material P
And a cleaning device 5 for cleaning the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to remove toner remaining after the transfer, and a residual device on the surface of the photosensitive drum 1. A pre-exposure device (lamp) 18 for removing charges is disposed.
【0115】感光ドラム1から分離された転写材Pは定
着器19に搬送され、ここで加熱および加圧されること
により転写したトナーが像転写材Pに定着されて、所望
のプリント画像に形成された後、画像形成装置の機外に
排出される。The transfer material P separated from the photosensitive drum 1 is conveyed to a fixing device 19, where the transferred toner is fixed on the image transfer material P by being heated and pressurized to form a desired print image. Then, the sheet is discharged outside the image forming apparatus.
【0116】露光装置の露光ランプ21は、ガラス台2
3に沿って移動しながらその上の原稿22を読み取り、
得られた画像情報は、露光ランプ21とともに移動する
反射ミラー24a、24bおよび24c、さらに短焦点
レンズ25を経て、イメージスキャナ26に挿入され
る。イメージスキャナ26は、画像情報を電気信号に変
換するもので、この電気信号はA/Dコンバータ29に
よりデジタル化されたのち信号処理部28送られ、そこ
で画像濃度に比例した256階調のデジタル画像信号に
変換される。The exposure lamp 21 of the exposure apparatus is
While reading the original 22 while moving along 3,
The obtained image information is inserted into the image scanner 26 via the reflection mirrors 24a, 24b and 24c that move together with the exposure lamp 21, and the short focus lens 25. The image scanner 26 converts image information into an electric signal. The electric signal is digitized by an A / D converter 29 and then sent to a signal processing unit 28, where it is converted into a digital image of 256 gradations proportional to the image density. Converted to a signal.
【0117】この画像信号は駆動信号発生部としてのレ
ーザドライバー29に送られ、駆動信号によりレーザ3
0の発光を画像信号に応じて変調するように、レーザド
ライバー29でレーザ30の駆動信号を発生するのに使
用される。画像信号に応じて変調されたレーザ光は、ポ
リゴンミラー31、反射ミラー32を経て、像露光33
として感光ドラム1に照射され、これにより感光ドラム
1上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。This image signal is sent to a laser driver 29 as a drive signal generator, and the drive signal
The laser driver 29 is used to generate a drive signal for the laser 30 so as to modulate the emission of 0 according to the image signal. The laser light modulated in accordance with the image signal passes through a polygon mirror 31 and a reflection mirror 32, and passes through an image exposure 33
Is irradiated on the photosensitive drum 1 to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 according to an image signal.
【0118】本実施例のデジタル複写機の複写速度は、
A4サイズで毎分60〜100枚である。The copying speed of the digital copying machine of this embodiment is
A4 size is 60 to 100 sheets per minute.
【0119】本実施例において、画像形成を行なった。
まず、感光ドラム1を帯電器15で+400Vに帯電
し、画像信号に基づいた像露光33を行なって、露光部
の表面電位をたとえば最大+50Vに減衰し、潜像を形
成する。ついで現像器3の現像スリーブ6に現像バイア
スとして、たとえば+250Vの直流電圧、またはこれ
にピーク間電圧Vppが1.4kV、周波数fが2.7k
Hzの矩形波の交流電圧を重畳した電圧を印加し、1成
分現像剤として磁性トナーの黒トナーを用いて、潜像を
反転現像方式により現像した。In this embodiment, an image was formed.
First, the photosensitive drum 1 is charged to +400 V by the charger 15 and the image exposure 33 is performed based on the image signal to attenuate the surface potential of the exposed portion to, for example, +50 V at the maximum to form a latent image. Next, a DC voltage of +250 V, for example, or a peak-to-peak voltage Vpp of 1.4 kV and a frequency f of 2.7 k is applied to the developing sleeve 6 of the developing device 3 as a developing bias.
A latent image was developed by a reversal development method using a black toner of a magnetic toner as a one-component developer by applying a voltage obtained by superimposing a rectangular wave AC voltage of Hz.
【0120】現像スリーブ6は、アルミニウムスリーブ
の表面を定形ガラスビーズでブラスト処理して粗面化
し、ついで無電解Ni−Pめっきを施して、表面粗さR
a0.5μm、めっき厚さ6μm、硬度Hv が約500
としたものである。現像器3のその他の構成は、図1に
記載した現像器3と同じである。磁性トナーには前出の
トナーAを用いた。現像スリーブの周速比bは1.6と
した。The surface of the developing sleeve 6 is roughened by blasting the surface of the aluminum sleeve with regular glass beads, and then subjected to electroless Ni-P plating to obtain a surface roughness R.
a0.5μm, plating thickness 6μm, hardness Hv is about 500
It is what it was. Other configurations of the developing device 3 are the same as those of the developing device 3 shown in FIG. The toner A described above was used as the magnetic toner. The peripheral speed ratio b of the developing sleeve was 1.6.
【0121】この場合の現像スリーブ上のトナー搬送量
は0.65mg/cm2 、トナー帯電量は10.5μC
/gとなり、初期から十分な画像濃度、画質が得られ
た。A4サイズ1,000,000枚のプリントの時点
で、現像スリーブ表面のめっき削れ量は1.0μm程度
であり、現像スリーブ表面にトナーの樹脂などの埋め込
まれもなく、十分な濃度、画質を維持することができ
た。In this case, the toner transport amount on the developing sleeve is 0.65 mg / cm 2 , and the toner charge amount is 10.5 μC
/ G, sufficient image density and image quality were obtained from the beginning. At the time of printing 1,000,000 sheets of A4 size, the amount of shaving of the plating on the surface of the developing sleeve is about 1.0 μm, and there is no toner resin or the like embedded on the surface of the developing sleeve, and sufficient density and image quality are maintained. We were able to.
【0122】実施例3 本実施例は、本実施例では、図7に示すように、現像器
3の現像剤規制部材として、磁性ブレードの代わりに弾
性ブレード9aを使用し、これを現像スリーブ6に直接
当接させた。また現像スリーブ6として、ステンレスス
リーブをガラスビーズのブラスト処理で粗面化し、その
後、無電解Pd−P(仕事関数=4.5eV)を施し、
表面粗さRa=0.7μm、めっき厚さ=6μm、硬度
Hv =470の現像スリーブを作成し、これを使用し
た。Embodiment 3 In this embodiment, as shown in FIG. 7, an elastic blade 9a is used in place of a magnetic blade as a developer regulating member of the developing device 3 as shown in FIG. Directly contacted. Further, as a developing sleeve 6, a stainless sleeve was roughened by blasting glass beads, and then electroless Pd-P (work function = 4.5 eV) was applied.
A developing sleeve having a surface roughness Ra of 0.7 μm, a plating thickness of 6 μm, and a hardness Hv of 470 was prepared and used.
【0123】本実施例の画像形成装置自体の機械的構成
は、図1の実施例1と基本的に同じである。The mechanical structure of the image forming apparatus of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG.
【0124】感光ドラム1はOPCドラムを用い、感光
ドラムと現像スリーブとのギャップを250μmにし
た。感光ドラムの表面を−600Vに帯電し、像露光を
行なって、潜像を表面電位−100Vで形成し、前出の
トナーA(仕事関数=4.1eV)を用いて現像した。
現像スリーブには直流電圧(−450V)と交流電圧
(Vpp=1.2kV、f=2.2kHz)を重畳した現
像バイアスを印加し、画像形成を行なった。As the photosensitive drum 1, an OPC drum was used, and the gap between the photosensitive drum and the developing sleeve was set to 250 μm. The surface of the photosensitive drum was charged to -600 V, image exposure was performed, a latent image was formed at a surface potential of -100 V, and developed using the toner A (work function = 4.1 eV) described above.
A developing bias in which a DC voltage (−450 V) and an AC voltage (Vpp = 1.2 kV, f = 2.2 kHz) were superimposed was applied to the developing sleeve to form an image.
【0125】その結果、現像スリーブ上のトナーには、
適正な0.70g/cm2 のトナー搬送量および10.
5μC/gの帯電量が得られ、画像形成初期から十分な
濃度、画質を得ることができた。As a result, the toner on the developing sleeve
9. A proper toner conveyance amount of 0.70 g / cm 2 and 10.
A charge amount of 5 μC / g was obtained, and sufficient density and image quality could be obtained from the beginning of image formation.
【0126】本実施例では、現像スリーブに直接する接
触する弾性ブレードを使用したので、長期使用による現
像スリーブ表面の削れ等が懸念されるが、無電解Pd−
Pめっきは、上記したようにHv =470と硬度が高い
ため問題がなく、A4サイズ1,000,000枚のプ
リントの時点で削れ量は2.5μmであり、長期使用後
にも十分な濃度、画質を維持することができた。なお、
本実施例は、磁性トナを用いて説明したが、本発明の特
徴が、トナーと現像スリーブ表面のめっき層の帯電特性
を規定するものであるから、本発明は、非磁性トナーに
対しても有効であり、マグネットローラを内側に有しな
い現像スリーブを用いる非磁性1成分現像法に適用可能
である。In this embodiment, since the elastic blade which comes into direct contact with the developing sleeve is used, there is a concern that the surface of the developing sleeve may be shaved due to long-term use.
The P plating has no problem because it has a high hardness of Hv = 470 as described above, and the amount of shaving is 2.5 μm at the time of printing 1,000,000 A4 size sheets. Image quality could be maintained. In addition,
Although the present embodiment has been described using a magnetic toner, the present invention defines the charging characteristics of the toner and the plating layer on the surface of the developing sleeve. It is effective and applicable to a non-magnetic one-component developing method using a developing sleeve having no magnet roller inside.
【0127】本実施例では、現像剤規制部材として弾性
ブレード9aを使用したが、単発泡の弾性体で作ったロ
ーラを用いてもよく、同様にこれを現像スリーブに当接
して使用するが、このような単発泡弾性体制の規制ロー
ラを使用した場合にも本発明は有効である。In this embodiment, the elastic blade 9a is used as the developer regulating member. However, a roller made of a single foamed elastic body may be used. Similarly, the roller is used in contact with the developing sleeve. The present invention is also effective when such a regulating roller having a single foam elastic structure is used.
【0128】[0128]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、現像
器の現像スリーブ表面を粗面化し、非磁性金属のめっき
を施し、めっき層の仕事関数と使用する1成分現像剤の
磁性トナーの仕事関数の差と、現像スリーブの表面粗さ
Raとの関係を Ra−13|ΔW|+0.6≦0 Ra−6|ΔW|+6≧0 19Ra−|ΔW|−0.9≧0 Ra≦0.7 を満足するようにしたので、現像スリーブ上の磁性トナ
ーに十分な帯電量および搬送量を確保でき、像担持体と
してアモルファスシリコーンドラムを用い、磁性ポジト
ナーを用いた反転現像系の画像形成においても、長期間
にわたって良好な現像を行なって濃度および画質が十分
な画像を得ることができ、かつ現像器の耐久性を高くし
た画像形成装置を提供することができた。As described above, according to the present invention, the surface of the developing sleeve of the developing device is roughened, plated with a non-magnetic metal, and the work function of the plating layer and the magnetic toner of the one-component developer used. Ra-13 | ΔW | + 0.6 ≦ 0 Ra-6 | ΔW | + 6 ≧ 0 19 Ra− | ΔW | −0.9 ≧ 0 Ra ≦ The relationship between the work function difference and the surface roughness Ra of the developing sleeve is as follows. 0.7, so that a sufficient amount of charge and conveyance can be ensured for the magnetic toner on the developing sleeve, and an amorphous silicone drum is used as an image carrier, and image formation of a reversal developing system using a magnetic positive toner is performed. In this case, it was possible to provide an image forming apparatus in which satisfactory development was performed over a long period of time to obtain an image with sufficient density and image quality, and the durability of the developing device was increased.
【図1】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an image forming apparatus of the present invention.
【図2】サンドブラスト処理のままの現像スリーブを連
続画像形成に繰り返し使用したときの現像スリーブ表面
の模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the surface of the developing sleeve when the developing sleeve with the sandblast processing is repeatedly used for continuous image formation.
【図3】現像器の現像スリーブの表面粗さと磁性トナー
の搬送性との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the surface roughness of a developing sleeve of a developing device and the transportability of magnetic toner.
【図4】現像スリーブ表面の非磁性金属のめっき層と磁
性トナーとの仕事関数の差とトナーの帯電量との関係を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a difference in work function between a nonmagnetic metal plating layer on a developing sleeve surface and a magnetic toner and a charge amount of the toner.
【図5】本発明における仕事関数の差ΔWと表面粗さR
aの組合せの好ましい範囲を示す説明図である。FIG. 5 shows the work function difference ΔW and surface roughness R in the present invention.
It is explanatory drawing which shows the preferable range of the combination of a.
【図6】本発明の他の一実施例を示す概略構成図であ
る。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
【図7】本発明のさらに他の一実施例における現像器を
示す概略構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a developing device according to still another embodiment of the present invention.
【図8】従来の画像形成装置の現像器の現像スリーブを
示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a developing sleeve of a developing device of a conventional image forming apparatus.
【図9】図8の現像スリーブの表面部分を示す断面図で
ある。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a surface portion of the developing sleeve of FIG.
【図10】図8の現像スリーブの表面部分に金属層を設
けたところを示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where a metal layer is provided on a surface portion of the developing sleeve of FIG. 8;
【図11】図8の現像スリーブの表面が有する粗面の中
心線平均粗さRaを示す説明図である。11 is an explanatory diagram showing a center line average roughness Ra of a rough surface of the surface of the developing sleeve of FIG. 8;
1 感光ドラム 2 潜像形成部 3 現像器 4 転写分離部 5 クリーニング部 6 現像スリーブ 7 マグネットローラ 9 磁性ブレード 9a 弾性ブレード Ra 中心線平均粗さ ΔW 仕事関数の差 REFERENCE SIGNS LIST 1 photosensitive drum 2 latent image forming unit 3 developing unit 4 transfer separating unit 5 cleaning unit 6 developing sleeve 7 magnet roller 9 magnetic blade 9a elastic blade Ra center line average roughness ΔW work function difference
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 孝男 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takao Honda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc.
Claims (9)
剤担持体としての現像スリーブを有し、この現像スリー
ブ上に1成分現像剤を担持して前記像担持体と対向した
現像部に搬送し、像担持体の表面に形成された潜像を現
像剤で現像する現像手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記現像スリーブは、表面を粗面化し、金属のめっ
きを施してなり、そのめっき層の仕事関数からトナーの
仕事関数を差し引いた仕事関数の差ΔW(eV)と、め
っき後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さRa(μ
m)とが、 Ra−13|ΔW|+0.6≦0 Ra−6|ΔW|+6≧0 19Ra−|ΔW|−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足することを特徴とする画像形成装置。An image bearing member having a photosensitive layer on a surface thereof; and a developing sleeve having a developing sleeve serving as a developer carrying member, the developing sleeve carrying a one-component developer and facing the image carrying member. And a developing means for developing the latent image formed on the surface of the image carrier with a developer, wherein the developing sleeve has a surface roughened and plated with metal. , The work function difference ΔW (eV) obtained by subtracting the toner work function from the work function of the plating layer, and the center line average roughness Ra (μm) of the surface of the developing sleeve after plating.
m) and Ra-13 | ΔW | + 0.6 ≦ 0 Ra-6 | ΔW | + 6 ≧ 019Ra− | ΔW | −0.9 ≧ 0Ra ≦ 0.7 Image forming apparatus.
に磁石が非回転に配置された非磁性金属材料からなる円
筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ上に1成
分現像剤の磁性トナーを担持して前記像担持体と対向し
た現像部に搬送し、像担持体の表面に形成された潜像を
トナーで現像する現像手段とを備えた画像形成装置にお
いて、前記現像スリーブは、表面を粗面化し、非磁性金
属のめっきを施してなり、そのめっき層の仕事関数から
トナーの仕事関数を差し引いた仕事関数の差ΔW(e
V)と、めっき後の現像スリーブ表面の中心線平均粗さ
Ra(μm)とが、 Ra−13|ΔW|+0.6≦0 Ra−6|ΔW|+6≧0 19Ra−|ΔW|−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足することを特徴とする画像形成装置。2. An image carrier having a photosensitive layer on its surface, and a cylindrical developing sleeve made of a non-magnetic metal material in which a magnet is arranged non-rotatably, and a one-component developer is provided on the developing sleeve. A developing unit for carrying a magnetic toner of the type described above and transporting the toner to a developing unit opposed to the image carrier, and developing the latent image formed on the surface of the image carrier with the toner. Is obtained by roughening the surface and plating a non-magnetic metal, and subtracting the work function of the toner from the work function of the plating layer to obtain a work function difference ΔW (e
V) and the center line average roughness Ra (μm) of the developing sleeve surface after plating is Ra-13 | ΔW | + 0.6 ≦ 0 Ra-6 | ΔW | + 6 ≧ 0 19Ra- | ΔW | -0 An image forming apparatus satisfying a relationship of 0.9 ≧ 0Ra ≦ 0.7.
トナーのコート量をa(mg/cm2 )、像担持体に対
する現像スリーブの周速度の比をb(無単位)とすると
き、aとbの積が 1.0≦a・b の関係を満たす請求項1または2の画像形成装置。3. When the amount of toner coated per unit area on the developing sleeve is a (mg / cm 2 ) and the ratio of the peripheral speed of the developing sleeve to the image carrier is b (no unit), a and a 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a product of b satisfies a relationship of 1.0 ≦ ab.
μm以下である請求項1〜3のいずれかの項に記載の画
像形成装置。4. When the thickness of the plating layer is 3 μm or more, 20
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the thickness of the image forming apparatus is not more than μm.
1000以下である請求項1〜4のいずれかの項に記載
の画像形成装置。5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the plating layer has a hardness Hv of 450 or more and 1000 or less.
リコンからなり、現像スリーブがアルミニウムからなる
請求項1〜5のいずれかの項に記載の画像形成位置。6. The image forming position according to claim 1, wherein the photosensitive layer of the image carrier is made of amorphous silicon, and the developing sleeve is made of aluminum.
前記仕事関数の差ΔW(eV)と前記中心線平均粗さR
a(μm)とが、 Ra−13ΔW+0.6≦0 Ra−6ΔW+6≧0 19Ra−ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足する請求項1〜6のいずれかの項に記載の
画像形成装置。7. The charging polarity of the toner is positive,
The work function difference ΔW (eV) and the center line average roughness R
a (μm) satisfies the following relationship: Ra-13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra-6ΔW + 6 ≧ 019 Ra-ΔW-0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7 7. Image forming apparatus.
前記仕事関数の差ΔW(eV)と前記中心線平均粗さR
a(μm)とが、 Ra+13ΔW+0.6≦0 Ra+6ΔW+6≧0 19Ra+ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足する請求項1〜6のいずれかの項に記載の
画像形成装置。8. The charging polarity of the toner is negative,
The work function difference ΔW (eV) and the center line average roughness R
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a (μm) satisfies the following relationship: Ra + 13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra + 6ΔW + 6 ≧ 019 Ra + ΔW−0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7.
らなり、その像担持体の表面を加熱温調する手段を有
し、前記トナーの帯電極性が正極性であり、前記トナー
の帯電極性が正極性であり、前記仕事関数の差ΔW(e
V)と前記中心線平均粗さRa(μm)とが、 Ra−13ΔW+0.6≦0 Ra−6ΔW+6≧0 19Ra−ΔW−0.9≧0 Ra≦0.7 の関係を満足する請求項1または2の画像形成装置。9. A photosensitive layer of the image bearing member is made of amorphous material, and has means for heating and controlling the surface of the image bearing member. The toner has a positive polarity and the toner has a positive polarity. The work function difference ΔW (e
V) and the center line average roughness Ra (μm) satisfy the following relationship: Ra-13ΔW + 0.6 ≦ 0 Ra-6ΔW + 6 ≧ 019 Ra−ΔW-0.9 ≧ 0 Ra ≦ 0.7. Or the image forming apparatus of 2.
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Applications Claiming Priority (1)
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ID=17772840
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29174397A Expired - Fee Related JP3902843B2 (en) | 1997-10-08 | 1997-10-08 | Image forming apparatus |
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| JP (1) | JP3902843B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062725A (en) * | 2000-06-08 | 2002-02-28 | Canon Inc | Developing device |
| JP2009198782A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Seiko Epson Corp | Development roller, developing device, image forming apparatus, and method of manufacturing development roller |
| US7907879B2 (en) | 2008-02-21 | 2011-03-15 | Seiko Epson Corporation | Development roller, development device, image forming apparatus, and method of manufacturing development roller |
| US8023868B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-09-20 | Seiko Epson Corporation | Development roller, development device, and image forming apparatus |
-
1997
- 1997-10-08 JP JP29174397A patent/JP3902843B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002062725A (en) * | 2000-06-08 | 2002-02-28 | Canon Inc | Developing device |
| US8023868B2 (en) | 2008-02-20 | 2011-09-20 | Seiko Epson Corporation | Development roller, development device, and image forming apparatus |
| JP2009198782A (en) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Seiko Epson Corp | Development roller, developing device, image forming apparatus, and method of manufacturing development roller |
| US7907879B2 (en) | 2008-02-21 | 2011-03-15 | Seiko Epson Corporation | Development roller, development device, image forming apparatus, and method of manufacturing development roller |
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|---|---|
| JP3902843B2 (en) | 2007-04-11 |
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