JP2648812B2 - 電子写真現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、乾式現像トナーを用いる電子写真現像装置
に係り、特にトナー担持体表面に接触させた層厚規制部
材を利用してトナー層厚の規制を行うように構成した電
子写真現像装置に関する。

「従来の技術及びその問題点」 従来より乾式現像トナーを用いる電子写真現像装置と
して、トナー担持体上に担持されたトナー層を潜像保持
面に直接接触させずに、現像位置にバイアス電圧を印加
させ、該電圧の電界効果により、前記トナーを選択的に
飛行させる、いわゆる非接触現像法が多く用いられてい
る。かかる非接触現像法においては、トナー層厚を潜像
保持面とトナー担持体との間の現像間隔以下に設定する
必要がある為に、精度よく且つ薄膜なトナー層厚に規制
する事が必要とされ、このような層厚規制方法として所
定の弾力性を有するトナー層厚規制部材をトナー担持体
上に軽く接触させ、その接触圧又は微小間隔により均一
且つ薄膜なトナー層の形成を図るものが存在する。

しかしながらかかる装置において、温度等の外部環境
の影響によりホッパ内に収納したトナーの流動性が低下
した場合又はトナーが凝集した場合には、前記層厚規制
部材の上流側でトナー溜まり等が形成されてしまい、該
トナー溜まり等に起因して層厚規制後のトナー層にうね
りや白筋等が発生し、良好な現像が困難になるという問
題を有していた。

かかる欠点を解消する為に従来より、前記層厚規制部
材と接触するトナー担持体表面に微小凹凸を有する如く
粗面化する事により、前記層厚規制部材の接触位置にお
ける摩擦力の増大とともに前記トナー溜りに振動力を付
与し、凝集トナー等の解きほぐしの容易化を図り、これ
により層厚規制後のトナー層の均一化を可能にした技術
が提案されている。（特願昭54−16453） そしてかかるトナー担持体表面を粗面化する方法とし
て、例えば引き抜きによる形成した円筒管の表面を、不
定形粒子や定形粒子を用いてサンドブラスト処理やビー
ズブラスト処理を行う事により微小凹凸を形成するとと
もに、前記ブラストを行う粒子粒度や吹付け圧力等を適
宜選択する事により、円筒状トナー担持体（以下スリー
ブという）表面の平均粗さやピッチを規制した現像装置
が種々提案されているが、いずれも粒子の衝突という機
械的処理にて粗面化する構成を取る為に、凹凸部高さ特
に各山頂部高さがランダムになるとともに、該山頂部形
状も極めて先鋭化する。

そしてかかる表面形状を有するスリーブにトナー層厚
規制部材を接触させて層厚規制を行うと、該層厚規制部
材の圧接とスリーブの回転により付勢される剪断応力に
より前記山頂部が折損し、該折損した欠落部がトナー層
内に混入される事により画像形成に悪影響を及ぼすとと
もに、前記山頂部に印加される圧接力が大になってスリ
ーブ表面の摩耗が生じ、前記粗面化の効果が永年に亙っ
て安定して得られない。

かかる欠点を解消する為に、前記機械処理により粗面
化したスリーブ表面にアルマイト処理をして、前記表面
凹凸の硬質化を図るとともに前記アルマイト被覆により
先鋭化した山頂部に丸味をもたせるようにした技術が提
案されているが（特開昭58−57164号）、機械処理した
凹凸部にアルマイトその他の被膜層を形成する方法で
は、該被膜層の膜厚調整が非常に面倒であり、該被膜層
が薄過ぎると硬質化の効果が円滑に達成されず、尚山頂
部の欠落等が生じるとともに、又被膜層が厚過ぎると凹
部谷底を前記被膜層が埋めてしまい、表面凹凸を形成し
た効果が半減してしまうという問題が生じる。

而も、バイアス電圧によりトナーを潜像保持面側に転
移させる構成を取る現像装置においては、絶縁物質であ
るアルマイトがスリーブ表面を被覆させる構成を取る
と、前記トナーの転移が困難になり、形成された画像が
薄くなるという問題が生じる。

この為本発明者達は先に前記トナー担持体表面が、少
なくとも後記第１及び第２の粗さ成分を含む粗面で形成
した事を必須構成要件とする電子写真現像装置を提案し
ている。（昭和62年６月５日付特許願） 即ち、前記第２図に示すように第１の粗さ成分10は、
層厚規制部材３と接触する山頂部11p高さをほぼ揃え、
微小ピッチ間隔で形成され、好ましくは該第１の粗さ成
分10が実質的に、前記粗面全域の粗さ分布を平均して得
られる粗さ平均線Ｘの上側に位置している点を特徴と
し、又、第２の粗さ成分20は、第１の粗さ成分10のピッ
チ間隔より大なるピッチ間隔20piを有し、その谷部22の
平均深さ22bを実質的に現像に寄与するトナーの最少粒
径から最大粒径の範囲に設定し、好ましくは該第２の粗
さ成分20が実質的に、前記粗面全域の粗さ分布を平均し
て得られる粗さ平均線Ｘの下側に位置している点を特徴
とするものである。

かかる発明によれば、層厚規制部材３と接触する第１
の粗さ成分10が山頂部11p高さをほぼ揃え且つ微小ピッ
チ間隔で形成されている為に、層厚規制部材３の接触面
に多数（少なくとも２以上）の山頂部11pが接触する事
となり均一な圧接力が得られるとともに、前記第２の粗
さ成分20の谷部22でトナーをしっかりと保持し確実に搬
送させる事が可能とな為に、前述した従来技術の欠点を
一挙に解消出来るものである。

しかしながらかかる先願技術においても、前記層厚規
制部材３の接触圧を第１の粗さ成分10の山頂部11pで直
接受圧する構成を取る為に、例え前記山頂部11pを微小
ピッチ間隔で形成したとしても、前記山頂部11pの摩耗
を完全には解消し得ず、前記層厚規制部材３の接触圧が
大な場合、又レーザプリンタのように高速度で多量枚数
の印刷を連続して行う装置等においては、永遠使用によ
り、前記山頂部11pが尚摩耗する恐れがあり、長期間の
耐久性に一抹の不安があった。

本発明にかかる従来技術に鑑み、前記層厚規制部材側
の接触圧が大又はトナー担持体の真円度の狂い等により
バラツキを有していてもこれらに影響される事なく、更
にはレーザプリンタのように高速度で多量枚数の印刷を
連続して行う装置においても、前記トナー担持体側に形
成した粗面効果を永年に亙って安定して得る事が出来る
電子写真現像装置を提供する事を目的とする。

「問題点を解決する為の手段」 本発明は、かかる技術的課題を達成する為に、 トナー担持体表面に接触させた層厚規制部材を利用し
て乾式現像トナーの層厚規制を行う装置において、下記
（１）から（３）項を必須構成要件とする電子写真現像
装置を提案する。

（１）前記トナー担持体表面のトナー層形成領域のみ
を、微小凹凸を有する如く粗面化し、特に更に前記トナ
ー層形成領域の粗面頂部高さが、少なくともその両側に
位置する非トナー層形成領域の緻密面と実質的に同等か
それ以下に設定した点。

（２）前記粗面化されたトナー層形成領域の両側に位置
する、トナー担持体表面の非トナー層形成領域を緻密面
化した点。

尚、緻密面とは、前記粗面域より小なる表面粗さを有
すれば足り、必ずしも平滑面である必要はなく、例えば
粗面化を行う為のブラスト処理を行う前の表面状態で足
りる。

（３）前記緻密面上に前記トナー層形成領域から延在し
た前記層厚規制部材の接触面が接触面が構成した点。

従って、本発明は後記詳述するように、前記層厚規制
部材がトナー形成領域に接触しているか否かを問わず、
言い変えれば層厚規制部材の接触圧を利用して層厚規制
を行う装置のみならず、層厚規制部材とトナー層形成領
域間が、微小空隙間隔を保持して層厚規制を行う装置に
も適用する事が出来る事は自明である。

「作用」 かかる技術手段によれば、例えば第１図に示す如く、
前記層厚規制部材３がトナー担持体２両端側に位置する
緻密面2B,2B′上で支持されている為に、該層厚規制部
材３側の接触圧が大又はトナー担持体２の真円度の狂い
等により接触圧にバラツキを有していてもこれらに影響
される事なく、その間に挟まれる粗面化されたトナー層
形成領域2Aの接触圧を軽減又は微小間隔G2（第２図）を
保持して非接触の状態を維持する事が出来、これにより
レーザプリンタのように高速度で多量枚数の印刷を連続
して行う装置においても、前記トナー担持体２側に形成
した粗面10の山頂部11pの摩耗や折損を完全に防止し
得、該粗面効果を永年に亙って安定して得る事が出来
る。

而も前記層厚規制部材３を接触して支持する両端面2
B,2B′は緻密面である為に、長期に亙って前記層厚規制
部材３と緻密面2B,2B′間で摺擦を繰り返してもいずれ
の側も摩耗する度合が極めて少なく、この面からもトナ
ー層形成領域2A側の安定した接触圧又は微小間隔G2の維
持が図られ、耐久性が一層向上する。

尚、前記緻密面2B,2B′のみを必要に応じて平滑化し
たり、又アルマイト又は硬質メッキのような表面硬化処
理を行う事により前記効果は一層助長される。

更に本発明は、前述した粗面効果を長期に亙って安定
して維持出来る点に加えて下記のような別異にして且つ
顕著な作用効果を有す。

即ち従来トナー層厚の規制を行う技術として、トナー
担持体と離間させてドクターブレードを配置し、該ブレ
ードとトナー担持体に内包した磁石体との間で生じる磁
気力によりトナー層厚を規制する方法と、トナー担持体
表面に層厚規制部材を接触させ、該層厚規制部材の接触
圧により層厚規制を行う方法に大別されるが、前者にお
いては磁気的作用力により層厚規制を行う為に、より薄
膜なトナー層の形成が困難であり、又後者においては、
層厚規制部材をトナー担持体の幅方向（トナー搬送方向
と直交する方向）のほぼ全域に亙って接触させて層厚規
制を行う為に、当然にトナー層形成領域幅方向に沿って
接触圧のバラツキが生じ易く均一な厚みのトナー層を形
成する事が困難である等の問題を有す。

しかしながら本発明においては、層厚規制部材３がト
ナー担持体２のトナー層形成領域2Aを外れた両端側で二
点（二面）支持した状態で、層厚規制を行う為に、当然
にトナー層形成領域2A内では幅方向に沿って接触圧のバ
ラツキが生じる恐れがなく容易に均一な薄層トナー層の
形成が可能となる。

而も前記粗面10の山頂部11pの高さを前記緻密面2B,2
B′より僅かに小に設定したために、常に微小間隔G2を
保持した状態で層厚規制が可能である為に、トナー層形
成領域に層厚規制部材を接触させて層厚規制を行う場合
に比較して規制位置上流側におけるトナー溜まりやトナ
ースリップが生じる恐れが大幅に低減し、一層均一な薄
層トナー層の形成が可能となる。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

先ず第３図において本発明の実施例に係る電子写真現
像装置の概略構成を示す。

１は表面に光導電層が形成された感光体ドラムで、回
転方向に沿って図示しない画像形成用の電子写真用周辺
装置が配置されている。

２は、固定磁石集成体５が内包され、矢印方向に所定
の周速で回転可能に構成した非磁性スリーブで、該スリ
ーブ２の回転によりトナー容器６内の高抵抗磁性トナー
がその周面上に担持しながら、現像位置まで搬送され、
所定の現像を行う事が出来る。

又スリーブ２には直流パルス発生回路７が接続され、
感光体ドラム１との間の現像領域にスイッチング直流バ
イアスを印加する事により、該電界効果によりスリーブ
２に担持しているトナーを感光体ドラム１の潜像保持面
に選択的に飛行させて現像を行う。尚、本実施例に使用
される乾式現像トナーには、ポリエチレン、磁性粉、荷
電制御剤及びシリカ等が所定重量部配合して形成された
磁性トナー塊を粉砕して、その平均粒径10μｍ、トナー
粒径範囲を５〜20μｍの範囲に収めた磁性トナーを用い
てる。

３は現像位置上流側のトナー容器６出口側に配設され
たトナー層厚規制部材で、前記スリーブ２軸方向全長よ
り小にして且つ該スリーブ２のトナー層形成領域2A（第
１図）より大なる幅長を有する金属系薄板弾性部材で形
成され、その自由端側を所定の曲率で折曲し、該折曲部
3aをスリーブ２周面に所定の押圧力で接触させるととも
に、一方基端側は所定の侵入角度でトナー容器６側に延
設し、該基端部をトナー容器６出口部に形成された支持
部材８外壁面に固設させる。

次に本発明の要旨たる前記スリーブ２の表面形状につ
いて製造順序に従って詳細に説明する。

先ず引き抜きにより所定直径に形成したアルミ製円筒
管表面の内、両端側を残して、感光体ドラム１の潜像形
成領域幅に対応するトナー層形成領域2Aのみを、粒度＃
20〜500の不定形粒子を用いてサンドブラスト処理をし
て、粗面を形成した後、該スリーブ２全体を12〜13％の
カセイソーダ水溶液中に約２分間浸漬してしてアルカリ
処理した後、水洗い洗浄して表面状態を確認した所、ブ
ラスト処理を行わないスリーブ両端側2B,2B′（第１
図）はほぼ平滑な面が形成出来たが、ブラスト処理を行
ったトナー層形成領域2Aについては、第２図に示すよう
な粗面10−20が形成されていた。

かかる粗面形状を表面粗さ測定器により詳細に測定し
てみた結果、前述した先願技術と同様に前記粗面10−20
全域の粗さ分布を平均して得られる粗さ平均線Ｘの上側
には第１の粗さ成分10が、又下側に前記第２の粗さ成分
20が夫々実質的に存在するとともに、第１の粗さ成分10
の平均ピッチと分布は2.0±1.8（２σ）μｍ、又十点平
均粗さは3.5μｍといずれも実質的に現像に寄与するト
ナー最少粒径（５μｍ）以下であるとともに、該第１の
粗さ成分10の粗さ平均線Ｘとスリーブ両端側の平滑面2
B,2B′とのギャップG1が10μｍ前後存在し、且つ該第１
の粗さ成分10の山頂部11pとスリーブ両端側の平滑面2B,
2B′とのギャップG2は２〜４μｍであった。

又第２の粗さ成分の平均ピッチと分布は400±200（２
σ）μｍ、又谷部22の平均深さ22bと分布は、14±5.0
（２σ）μｍとトナー粒径範囲５〜20μｍ内にある。

次にかかる実施例を用いて白地部の多い原稿を10000
枚、次にほとんどベタ黒の原稿を続けて10000枚夫々連
続してコピーした所、いずれも良好な画像が得られた。
次に前記現像終了後スリーブの表面状態を確認した所、
トナー層形成領域2Aの前記第１の粗さ成分の微小凹凸部
の存在が確認されるとともに、該凸部山頂部11pには何
等トナーが融着していない事が確認された。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、層厚規制部材側の
接触圧のバラツキや永年使用による劣化等に影響される
事なく、長期に亙って安定してトナー層形成領域の粗面
効果を維持する事が出来、これによりレーザプリンタの
ように高速度で多量枚数の印刷を連続して行う装置にお
いても、永年に亙って初期品質を維持する事が可能とな
り、耐久性を大幅に向上させる事が可能となるととも
に、特に本発明においてはトナー層形成領域幅方向に沿
って容易に均一な薄層トナー層の形成が可能となる為
に、従来に比して一層鮮明な画像形成が可能となる。等
の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の実施例に係る電子写真現像
装置を示し、第３図は概略構成図、第１図はトナー担持
体と層厚規制部材の接触状態を示す切欠正面図、第２図
はその縦断拡大説明図である。 ２……トナー担持体、３……層厚規制部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー担持体表面に接触させた層厚規制部
   材を利用して乾式現像トナーの層厚規制を行う電子写真
   現像装置において、 前記トナー担持体表面の、微小凹凸を有する如く粗面化
   されたトナー層形成領域の両側に位置する非トナー層形
   成領域を緻密面化し、該緻密面上に前記トナー層形成領
   域から延在した前記層厚規制部材の接触面を接触させて
   構成し、更に前記トナー層形成領域の粗面頂部高さが、
   少なくともその両側に位置する非トナー層形成領域の緻
   密面と実質的に同等かそれ以下に設定した事を特徴とす
   る電子写真現像装置。