JP3720403B2

JP3720403B2 - 現像剤担持体

Info

Publication number: JP3720403B2
Application number: JP3513995A
Authority: JP
Inventors: 茂雄太田; 健司中戸川; 拓高山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JPH08234559A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等、電子写真方式を採用した画像形成装置の現像機に組み込まれ、静電潜像を現像する現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置においては、静電潜像保持体（感光体）に形成された静電潜像を現像する現像方法として、従来から、使用する現像剤の種類等に応じた各種の方法が提案されている。米国特許第２８９５４７号の明細書には、現像剤（トナー）を表面に担持して、静電潜像が現像される現像位置に現像剤を搬送する現像剤担持体（現像スリーブ）を使用する現像方法が開示されており、この方法として、次の（１）〜（３）の３つの方式が開示されている。
（１）現像剤担持体に担持された現像剤と感光体とを非接触にして、現像剤を感光体へ飛翔させて現像する方式
（２）現像剤担持体に担持された現像剤と感光体とを接触させながら、現像剤担持体と感光体を同期して回転させて、現像剤を感光体に移動させて現像する方式（３）現像剤担持体に担持された現像剤が感光体表面で摺動するように現像剤と感光体とを接触させながら、現像剤担持体と感光体を回転させて、現像剤を感光体に移動させて現像する方式
図２を参照して上記各方式のうち（１）の方式を、現像剤担持体を使用する現像方法の一例として説明する。
【０００３】
現像機１０は、矢印２０ａで示される方向に回転する感光体２０との間に微小間隙を保って矢印１２ａで示される方向に回転自在に配置され、現像剤との摩擦により磁性一成分系現像剤１９に電荷を付与する現像スリーブ１２と、現像スリーブ１２の内部に現像スリーブ１２と同軸に配置され、固定された５極のマグネットロール１４と、現像スリーブ１２の外周面における現像剤層の厚みを規制する層厚規制部材１６を備えており、ホッパ１８に収容された磁性一成分系現像剤１９が現像スリーブ１２に担持されて現像位置２０ｂに搬送される。現像スリーブ１２は、通常、ステンレスやアルミニウム合金からなる円筒状の支持体１２ｂとこの支持体の外周面を被覆するコート層１２ｃとから構成されている。この現像スリーブ１２には交流電源３０と直流電源３２から直流重畳交流電圧が印加され、現像位置２０ｂで生じる振動電界によって、現像位置２０ｂに移動してきた静電潜像２２に現像剤を飛翔させ、これにより静電潜像が現像される。
【０００４】
上記した現像スリーブ１２のコート層１２ｂは現像剤が直接に接触するものであり、従来から種々のコート層が提案されている。
例えば，特開昭６３−３１１３６７号公報には、階調性を向上させるために、１０⁹ 〜１０¹³Ω・ｃｍという高い抵抗値をもつ樹脂製コート層を備えた現像剤担持体が開示されている。
【０００５】
また、特開平４−１６６８６４号公報には、現像機の立ち上がり時では現像剤の撹拌が不十分で現像剤の帯電量が低く、この結果、感光体に移動する現像剤が少なくて画像濃度が低下するので、この濃度低下を防止するために、結晶性グラファイトと正帯電性樹脂粒子を含むコート層が開示されている。
また、特開平４−２４６６７６号公報には、同じ画像パターンを繰り返して用紙に印刷すると用紙の送り方向に沿って用紙の一部の濃度が薄くなる現象を防止するために、表面研磨処理によって、表面の算術平均粗さＲａを０．５μｍ以上３．５μｍ以下の範囲内にし、表面の平均間隔Ｓｍを１０μｍ以上９０μｍ以下の範囲内としたコート層が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６３−３１１３６７号公報に開示された樹脂製コート層を有する現像剤担持体では、コート層の抵抗が高いため、コート層表面のうち前回の現像の際に感光体に移動した現像剤が担持されていた部分の電荷が移動せずに残りこの部分では電荷が他の部分に比べ多くなり、新たに担持された現像剤がコート層に強く引かれて感光体に移動しにくくなり、この結果、今回現像された現像像のうち前回に現像された現像像に相当する部分が薄くなる現像ゴーストが生じて画質が低下するという問題がある。
【０００７】
また、特開平４−１６６８６４号公報に開示されたコート層を有する現像剤担持体では、正帯電性樹脂粒子の分散が局部的に不均一になってコート層の抵抗が不均一になり、コート層のうち抵抗の低い部分では電荷が流れ易くなり、この部分と感光体との間に放電（バイアスリーク）が発生して感光体の表面が破壊され、この結果、形成された画像の粒子が粗くなり画質が低下するという問題がある。
【０００８】
また、特開平４−２４６６７６号公報に開示されたコート層を有する現像剤担持体では、コート層表面の平均間隔Ｓｍが小さいのでコート層表面の凹部に現像剤粒子が嵌り込んで移動しにくく、この嵌り込んだ現像剤粒子の上にある現像剤粒子の帯電が不十分になり、画像濃度が低下するという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑み、従来よりも画質が向上した画像を得ることができる現像剤担持体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の現像剤担持体は、円筒状の支持体とこの支持体の外周面を被覆するコート層とを備え、このコート層の表面に磁性一成分現像剤を担持して、静電潜像が現像される現像位置に上記現像剤を搬送する現像剤担持体において、上記コート層が、カーボンブラックとグラファイトと結着樹脂とからなるコート層であり、上記コート層の表面が、１．０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲内の算術平均粗さＲａを有し、かつ、１２０μｍ以上１４０μｍ以下の範囲内の平均間隔Ｓｍを有するものであることを特徴とする。
【００１１】
ここで、図１を参照して算術平均粗さＲａと平均間隔Ｓ．を説明する。
算術平均粗さＲａとは、日本工業規格（ＪＩＳＢＯ６０１）で規定されている通り、粗さ曲線（対象面に直角な平面で対象面を切断したときにその切り口に現れる輪郭を表す断面曲線から、所定の波長より長い表面うねり成分を位相補償形高域フィルタで除去した曲線）Ｃからその平均線ｍの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜取り部分の平均線ｍの方向にＸ軸を取り、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線Ｃをｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。
【００１２】
【数１】

【００１３】
また、平均間隔Ｓ_m とは、日本工業規格（ＪＩＳＢ０６０１）で規定されている通り、粗さ曲線Ｃからその平均線ｍの方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜取り部分において１つの山及びそれに隣り合う１つ谷に対応する平均線の長さ（凹凸の間隔）Ｓ₁ ，Ｓ₂ ，…，Ｓ_i …，Ｓ_n の和を求め、この多数の凹凸の間隔の算術平均値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいい、次の式で表される。
【００１４】
【数２】

【００１５】
【作用】
本発明は、現像剤担持体のコート層の表面粗さのうち、表面の算術平均粗さＲａが主として画像の濃度に影響を及ぼし、表面の平均間隔Ｓｍが主として現像ゴーストに影響を及ぼすことに着目してなされたものである。
現像剤担持体のコート層表面の算術平均粗さＲａが０．８μｍ未満の場合は、コート層表面が平滑すぎて現像剤の搬送量が少なく、この結果、画像濃度が薄くなる。一方、算術平均粗さＲａが２．５μｍを超える場合は、現像剤の搬送量が多すぎて現像剤の帯電量が低くなり、この結果、画像濃度が薄くなる。すなわち、コート層表面の算術平均粗さＲａが、０．８μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内から外れると、形成された画像の濃度が薄くなる。また、コート層表面の平均間隔Ｓｍが９５μｍ以上１５０μｍ以下の範囲を外れると、形成された画像に現像ゴーストが生じて画質が低下する。
【００１６】
ここで、上記算術平均粗さＲａが１．０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲内である場合は、画質がいっそう良好な画像が形成される。
また、上記平均間隔Ｓｍが１００μｍ以上１４０μｍ以下の範囲内である場合は、形成された画像に現像ゴーストが発生せず画質が向上する。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の現像剤担持体の実施例を比較例と共に説明する。
ここでは、アルミニウム合金製の円筒状の支持体とこの支持体の外周面を被覆する樹脂製のコート層とを備え、コート層の表面粗さが後述するように変えられた複数種類の現像剤担持体を用いた。これら各現像剤担持体をレーザープリンター（商品名ＦＸ４１０９）に組み込んでプリントテストを行い、画質を比較した。コート層は下記の組成の塗料を用いて形成した。
【００１８】

上記組成の塗料を製造するに当たっては、上記各材料をサンドミルで６時間撹拌した。このようにして製造した塗料をエタノールで１．５倍に希釈して周知の霧化装置を用いて支持体に塗布し、この支持体を熱風乾燥炉を用いて１６０℃で３０分間加熱し塗料を乾燥・硬化させて現像剤担持体を製造した。
【００１９】
表１に示す実施例１から実施例４までの各現像剤担持体、及び比較例１から比較例６までの各現像剤担持体それぞれのコート層表面の算術平均粗さＲａと平均間隔Ｓｍが表１に示す値になるように、霧化装置の回転数、霧化装置からの塗料の吐出量、支持体と霧化装置の吐出口との距離などの塗装条件を変えた。また、コート層の膜厚を２０μｍにし、体積固有抵抗率を５×１０^-2Ω・ｃｍにした。尚、コート層表面の算術平均粗さＲａと平均間隔Ｓｍを測定するに当たっては、接触式粗さ計（商品名サーフコム東京精密（株））を使った。測定条件は、触針の半径を２μｍ、触針の移動速度（トレーシングスピード）を０．３ｍｍ／ｓｅｃ、カットオフ値を０．２５ｍｍとし、それぞれ１５回測定して平均を求めた。また、上述の基準長さＬ（図２参照）を２．５ｍｍにした。
【００２０】
上記のプリントテストで得られたプリントサンプルの画像の濃度をＸ−Ｒｉｔｅ社のＭｏｄｅｌ４０４Ａで測定し、濃度１．５以上を○（良好）で表し、濃度１．３以上１．５未満を△（実用上問題なし）で表し、濃度１．３未満を×（実用不可）で表した。プリントサンプルの画像に現れた現像ゴーストは目視で評価し、その程度によって、○（発生なし）、△（発生あるが実用上問題なし）、×（発生多く実用不可）で表した。また、バイアスリークによる画像欠陥も目視で評価し、○（発生なし）、×（発生あり）で表した。これらの結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１に示すように、バイアスリークによる画像欠陥は、各実施例と各比較例ともに発生しなかった。また、プリントサンプルの濃度は、各実施例では「実用不可」は全く無く、特に、コート層表面の算術平均粗さＲａを１．０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲内にしたものでは「良好」な濃度であった。一方、各比較例のプリントサンプルの濃度は、比較例４，５を除いて「実用不可」であり、比較例４，５では「実用上問題なし」であるものの、以下に示すように現像ゴーストについては「実用不可」であった。現像ゴーストについては、各実施例では「発生多く実用不可」は全く無く、特に、コート層表面の平均間隔Ｓｍを１００μｍ以上１４０μｍ以下の範囲内にしたものでは「発生なし」であった。一方、各比較例では、比較例３，６を除いて「発生多く実用不可」であり、比較例３，６では「発生あるが実用上問題なし」であるものの、上記したように濃度については「実用不可」であった。尚、上記実施例で使用したレーザープリンターは、上記した従来の（１）〜（３）の方式のうち（１）の方式を採用したものであるが、（２）、（３）の方式を採用したものでも同様の効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の現像剤担持体によれば、コート層表面の算術平均粗さＲａと平均間隔Ｓｍを所定範囲内に限定したため、濃度不良、現像ゴースト、バイアスリークといった画質欠陥が発生せず、従来よりも画質が向上した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コート層表面の算術平均粗さＲａと平均間隔Ｓｍを説明する説明図である。
【図２】従来の一成分磁性現像剤を用いる現像機の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０現像機
１２現像スリーブ（現像剤担持体）
１２ｂ支持体
１２ｃコート層
１９現像剤
２０感光体

Claims

円筒状の支持体と該支持体の外周面を被覆するコート層とを備え、
該コート層の表面に磁性一成分現像剤を担持して、静電潜像が現像される現像位置に前記現像剤を搬送する現像剤担持体において、
前記コート層が、カーボンブラックとグラファイトと結着樹脂とからなるコート層であり、
前記コート層の表面が、１．０μｍ以上２．２μｍ以下の範囲内の算術平均粗さＲａを有し、かつ、
１２０μｍ以上１４０μｍ以下の範囲内の平均間隔Ｓｍを有するものであることを特徴とする現像剤担持体。