JPH03274581A - トナー担持体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、現像装置に用いられるトナー担持体の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形式した静電潜像を可視像化して記録画像
を得る電子複写機、レーザプリンタ或いはファクシミリ
等の画像形成装置において、必要に応じて補助剤を外添
した非磁性トナー、すなわち非磁性の一戒分系現像剤を
用いる現像装置を採用することは従来より周知である。

この形式の現像装置は、回転開動される！・ナー担持体
に上述の非磁性トナーを供給し、該担持体の表面に非磁
性トナーを担持して搬送し、潜像担持体とトナー担持体
が互いに対向した現像領域にて、潜像担持体に形成され
た静電潜像を、トナー担持体上の非磁性トナーによって
可視像化するものである。かかる現像装置は、キャリア
を含む二成分系現像剤を用いる現像装置に比べ、装置の
維持管理を簡素化でき、装置の構造を小型化できる利点
が得られる。しかもカラートナーを用いることにより、
カラー画像を形成するときも、トナーが非磁性であるた
め、磁性トナーを用いた場合に比べ、鮮明なカラー画像
を得ることができる。

ところで、−成分系現像剤を用いる現像装置において、
所定濃度の高品質な可視像を形成するには、充分に帯電
した多量のトナーを現像領域へ搬送し、かかるトナーに
よって潜像を可視像化する必要がある。

磁性トナーを用いた場合には、トナー担持体に内設した
磁石の磁力を利用して、トナー担持体上に多量のトナー
を担持できるので、上述の要求を比較的容易に満たすこ
とが可能である。

ところが非磁性トナーを用いたときは、これを磁力によ
ってトナー担持体上に担持させることができないため、
上述の要求を満たすことは容易でない。

そこで本出願人は、導電性の基体の表面に、該基体の導
電部と、基体に固着された誘電体とが規則的又は不規則
に露出しているトナー担持体を用いると共に、該誘電体
を所定の極性に帯電することにより、トナー担持体表面
の近傍に多数の微小電界を形成し、静電潜像の可視像化
に用いられる非磁性トナーを前記閉電界によってトナー
担持体表面に付着させ、このトナーにより潜像を可視像
化する現像装置を提案した（特願平２−１５１１０号）
。

この現像装置は、閉電界の作用により、充分に帯電した
多量のトナーをトナー担持体上に担持させることができ
、高品質な可視像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した認識から出発するものであって、そ
の目的とするところは、上記形式の現像装置に用いられ
るトナー担持体を低コストでかつ簡単に得ることのでき
るトナー担持体の製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、導電性の基体表面に
あらし加工を施し、その表面に、溶剤中に分散させた誘
電性粒子を、多数の微小透孔を有するマスキング部材を
介してスプレーすることにより塗布し、その硬化後に、
塗布表面を研磨して前記基体の導電部と、これに固着さ
れた前記誘電性粒子より成る誘電体を表面に露出させる
ことを特徴とするトナー担持体の製造方法を提案する。

さらに本発明は同じ目的を達成するため、導電性の基体
表面にあらし加工を施し、その表面に、溶剤中に分散さ
せた誘電性粒子を、多数の微小透孔を有するマスキング
部材を介して蒸着法により塗布し、その硬化後に、塗布
表面を研磨して前記基体の導電部と、これに固着された
前記誘電性粒子より成る誘電体を表面に露出させること
を特徴とするトナー担持体の製造方法を提案する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は本発明に係る方法によって製造されたトナー担
持体を有する現像装置の一例を示す概略図であり、先ず
その全体構成と作用を明らかにする。

第１図において、潜像担持体の一例であるベルト状の感
光体１は矢印Ａ方向に駆動され、これに対向して現像装
置２が設けられている。現像装置２のトナー容器３内に
は、必要に応して補助剤が外添された非磁性トナー４、
すなわち非磁性の一成分系現像剤が収容されている。ト
ナーの体積固有抵抗率は１０７〜１０１２Ω■程度であ
る。トナー容器３の前後の側板には、該容器の開口から
一部を露出した状態で現像ローラ５が支持され、該ロー
ラ５は感光体１に対向して、図における反時計方向に例
え（ｆ４００ｒｐｍの回転数で回転駆動される。現像ロ
ーラ５はトナー担持体の一構成例をなすものであるが、
かかるローラ５の代りにベルト状のトナー担持体を用い
ることもできる。またトナー容器３の前後の側板にはト
ナー供給部材の一例であるトナー供給ローラ６が支持さ
れ、該ローラ６は現像ローラ５に接触しながら例えば３
００　ｒｐｍの回転数で反時計方向（又は時計方向でも
よい）に回転駆動される。

トナー容器３内のトナー４は、時計方向に回転するアジ
チータフにより撹拌されつつ、トナー供給ローラ６に運
ばれ、次いでこのローラ６によって現像ローラ５に供給
される。この供給時にトナーは所定の極性１本例では感
光体１の静電潜像と逆極性の正極性に摩擦帯電され、現
像ローラ・５の周面に静電的に付着し、現像ローラ５に
担持される。これに関連する構成と作用については後に
詳しく説明する。

上述のように現像ローラ５の周面に供給担持されたトナ
ーは、該ローラ５の回転によって搬送され１層厚規制部
材の一例であるドクターブレード８によってならされ、
均一な厚さに規制される。

次いでこの１−ナーは感光体上と現像ローラＳの対向し
た現像領域９へ搬送され、ここで、感光体上に形成され
た静電潜像に静電的に移行し、該潜像を可視像化する。

現像に供されずに現像領域９を通過したトナーは、現像
ローラ５に担持されたままトナー供給ローラ６のところ
に戻される。また感光体１上に形成された可視像は図示
していない転写紙に転写され、定着装置によって転写紙
上に定着される。

上述した構成自体は従来より公知な現像装置と変りはな
く、かかる従来の現像装置においては、充分に帯電した
多量の非磁性トナーを現像領域へ搬送することが難しく
、可視像の濃度が低下する恐れがあった。

そこで図示した現像装置においては、第２図乃至第４図
に模式的に示したように、現像ローラ５として１例えば
アルミニウムやステンレス鋼等の導電性ローラ１０より
成る基体の周面部分に多数の微小誘電体（絶縁体）１１
が分散して固定されたローラが用いられている。このロ
ーラの表面には導電性ローラ１ｏ自体の導電部１２と、
該ローラ１０に固着された誘電体１１が規則的又は不規
則状態で露出している。各誘電体上１の形状やその大き
さは適宜設定できるが、現像ローラ５の表面に露出した
誘電体の形状が例えば円形であるとした場合、その径Ｄ
ｉは例えば１０乃至５００μｍ、好ましくは５０乃至３
００μｍ程度に設定され、その中心間距離Ｐ１は、例え
ば１００乃至５００μｍ程度に設定される。また表面に
露出した誘電体１１の形が矩形であるときは、その−辺
の長さは例えば１０乃至５００μｍ程度である。現像ロ
ーラ５の全表面積に対する、誘電体１工の表面積比率は
例えば３０乃至７０％程度に設定される。

このように比率を定めることにより、後述する閉型界の
電界強度を高め、現像ローラ５上に最適な量のトナーを
付着させることが可能となる。

現像剤担持体がベルトから成るときは、そのベルトの導
電性基体の表面に微小なり１重体が多数固定される。

誘電体１１としては、トナーの帯電極性と反対の極性、
本例では負極性に摩擦帯電される材質のものが選択され
る。

一方、現像ローラ５に接するトナー供給ローラ６は、現
像ローラ５の誘電体１１に接触して、これをトナーの帯
電極性と反対の極性（本例では負極性）に摩擦帯電させ
る材料から構成されている。

第１図及び第２図に示した例では、トナー供給ローラ６
が、導体の芯部材１４とそのまわりに積層された円筒状
の発泡体１５より戊り、この発泡体１５が弾性変形しな
がら現像ローラ５に圧接している。このようなトナー供
給ローラ６を用いた場合、発泡体１５を、上述のように
誘電体１１を負に摩擦帯電させる材料によって構成すれ
ばよい。

発泡体１５の代りに、例えばファーブラシ等、それ自体
公知のものを用いることもてきる。

上記構成のより詳細な作用を説明すると以下の通りであ
る。

第１図を参照して先に説明したように、現像領域９を通
過した現像ローラ部分は１−ナー供給ローラ６のところ
に移動して該ローラ６に接触する。

ここで現像ローラ５上に担持されている、現像に供給さ
れなかったトナーはトナー供給ローラ６から受けるスキ
ャベンジンクカによって掻き落される。同時に、現像ロ
ーラ５の誘電体上１は、トナー供給ローラ６との摩擦に
よってトナーの帯電極性と反対の負極性に帯電される。

その際、現像領域９を通過した現像ローラ周面の誘電体
１１に、感光体１の静電潜像の影響による静電的な残像
が残っていても、トナー供給ローラ６との摩擦により、
誘電体１１がほぼ飽和状態まで帯電し、その電荷量が均
一となるため、残像はなくなり、現像ローラ５が初期化
される。

一方、トナー供給ローラ６の局面に接触しながら現像ロ
ーラ５に運ばれるトナーは、トナー供給ローラ６との摩
擦によって正極性に摩擦帯電され、現像ローラ５に供給
されるが、このときこの現像ローラ５、特にその誘電体
１１との摩擦によりさらに正極性に強く摩擦帯電され、
現像ローラ５の周面に静電的に付着する。

このとき、現像ローラ４の各誘電体１工は負極性に摩擦
帯電していて、各誘電体１１のまわりには導体部１２が
存在するので、現像ローラ５の表面は、多数の誘電体１
１のところだけに選択的に負極性の電荷が付与された状
態となっている。これにより第４図に示すように、負に
帯電した各誘電体１１とそのまわりの導体部１２との間
に閉型界が形成され、現像ローラＳの表面の近傍には無
数と言える程多数の微小閉型界（マイクロフィールド）
が形成される。すなわち、電界の状態を表わす電気力線
を考えた場合、現像ローラ５の表面近傍の空間には、第
４図に円弧状の多数の線で表わしたように電気力線が形
成され、その電気力線は現像ローラ５から出て同一の現
像ローラ５に戻り１名誘電体１１と導体部１２との間に
閉型界が形成されるのである。このように電界傾度の大
なる電界が現像ローラの表面近傍に形成される。

各誘電体１１の表面積は前述のように大変微小であるた
め、各閉型界は所謂エツジ効果ないしはフリンジング効
果（周辺電場効果）に、よってその強度が大変強くなる
。かかる閉型界によって、正に帯電したトナーは、誘電
体１１に強く引かれ該ローラ５上に多量に離れ難い状態
で保持される。

その際、トナーはトナー供給ローラ６と現像ローラ５と
の摩擦によって強く摩擦帯電しており、しかも現像ロー
ラ５の表面に強い微小閉型界の作用で保持されるので、
現像ローラ５上には高い電荷を持った多量のトナーが担
持される。しかも、現像ローラ５に担持されたトナーが
例えばウレタンよりなるドクターブレード８によって層
厚を規制されるとき、帯電の充分なトナーは微小閉型界
によって現像ローラ５の表面に強く保持されるが、帯電
量の小なるトナーはドクターブレード８との接触圧によ
って除去され、結局、帯電量の大なるトナーだけが、従
来よりも多量に現像領域９へ搬送され、前述の如く静電
潜像を可視像化する。現像領域９での現像ローラ５と感
光体１との間の電界は、＠横効果が大きくなり、現像ロ
ーラ５上のトナーが感光体１に付着しやすい状態となる
。このようにして可視像の画像濃度を高め、かつその地
汚れを防止することができる。

なお、現像ローラ５の表面近傍には、第４図に模式的に
示したようにその全体に亘って微小閉型界が形成される
場合と、閉型界でない電界が閉型界に混在する場合とが
考えられるが、いずれにしても閉型界が存在するので、
その強度が高められ、トナーを多量に担持することがで
きる。

従来公知の現像装置においては、ドクターブレードを通
過した後の現像ローラの表面に約０．１〜０．３ｍｇ／
ａＪのトナーを付着できる程度であったが、転写紙上に
は０．４〜０、５　ｍｇ／−程のトナーを付着させる必
要があるため、現像ローラ上のトナーの付着量が不足し
ていた。そこで従来は、現像ローラの回転速度を高め、
その線速を感光体の線速の３乃至４倍程度に設定し、こ
れによって現像領域へ搬送されるトナー量を増大させ、
可視像の濃度低下を防止する方法も採用されている、と
ころが、このように両者の線速を設定すると、感光体上
に形成されたベタ画像の感光体移動方向後端側だけが他
の部分に比へて濃度が異常に高くなる「後端トナー寄り
」と称せられる現象が発生し、その画質が劣化する。こ
の不具合を除去するには、現像ローラの線速を感光体の
線速と等しくするか、又はこれに近づける必要があるが
、このようにすると、現像ローラ上に例えば０．８〜１
．２ｎｇ／ａ＋ｆ程のトナーを付着させなければならず
、従来公知の現像装置ではこれに対応することはできな
かった。ところが、第】９図に示した現像装置では、可
視像の地汚れを防止でき、かつそのシャープネスを高め
るにく、５〜２０（好ましくは１０〜１５）μｃ／ｇ程
に帯電した多量のトナー（例えば０．８〜１．２ｍｇ／
ｃＪ）を現像領域に搬送でき、現像ローラ５の線速を感
光体１の線速と等しくし、又はこれに近づけることが可
能となる。

なお、第１図の例では現像領域９において非接触現像を
行っているが、接触現像方式により潜像を可視像化して
もよい。また必要に応じて現像ローラ５、トナー供給ロ
ーラ６に直流、交流、直流重畳交流、パルスなどのバイ
アス電圧を印加して可視像の画質を一層高めるように構
成することもできる。さらに、上述した例では、誘電体
１１をトナーと逆極性に帯電させたが、トナーの帯電極
性と同極性に誘電体１工を＃Ｅ電させ、現像ローラ上に
多量のトナーを付着させることも可能である。

次に、参考として非磁性トナーと現像装置の主要部材の
材質を例示する。

トナーとしては、一般にポリエステル、ＨＭＡ、ポリス
チレン、エポキシ、フェノールなどの樹脂が基本となり
、トナーに内添又は外添する極性制御剤によりその帯電
極性及び帯電量を制御できる。

なお、外添とは極性制御剤などの補助剤をトナーと混合
することであり、内添とは各トナー粒子に練り込んだ状
態で一体化することである。

また現像装置の各部材も、トナーを帯電極性、トナーと
の離型性、耐久性などを考慮して、例えば次に例示する
如きものが適宜使用される。

次に、上述した現像ローラ５を本発明に従って製造する
方法の具体例を説明する。

先ず、第５図に示すように現像ローラの素材となる導電
性の基体、すなわち円筒状の導電性ローラ１０を用意す
る。このローラ１０としては、Ａ１１．Ｃｕ、Ｆｅ等の
金属製ローラが用いられる。

次に、この導電性ローラ１０の表面にサンドブラスト法
などによってあらし加工を施し、その表面を、例えば１
０乃至１００μｍの表面あらさの粗面とする。このとき
の状態を第６図（ａ）に拡大して模式的に示しである。

次に、第５図に示す如く導電性ローラ１０の上方にマス
キング部材１００を配置する。このマスキング部材１０
０は、第７図に拡大して示す如く多数の微小透孔１０１
が形成されたシート状の部材であり、各透孔１０１の大
きさは第２図乃至第４図に示した各誘電体１１だけが通
過するように。

その−辺が例えば１０〜５００μｍに形成されている。

一方、多数の誘電性粒子を例えば有機系の溶剤中に分散
させた液を用意し、これを第５図に示したスプレー塗布
装置Ｅ１０２によって、マスキング部材１００を介して
、表面をあらした導電性ローラ１０の表面にスプレーす
ることにより塗布する。

このとき、導電性ローラ１０を回転させながら、その全
周面に、誘電性粒子を分散した溶剤を塗布する。このよ
うにして導電性ローラ↓Ｏの表面には、マスキング部材
１００の透孔１０１を通った誘電性粒子だけが塗布され
る。このときの誘電性粒子の状態を第６図（ｂ）に模式
的に示す。１１ａで示したものが各誘電性粒子であるが
、導電性ローラ１０の表面はあらし加工が施されている
ので、各粒子１１ａが確実にローラ１０の表面に付着す
る。またマスキング部材１００を介して塗布されている
ので、各粒子１１ａは均一に分散した状態でローラ１０
上に付着する。

次いで、溶剤を熱風乾燥又は自然乾燥させ、その硬化後
に、例えばパフ研磨等によって、第６図（ｃ）に示すよ
うに、その表面を研磨する。これにより、導電性ローラ
１０の導電部工２と、これに固着された誘電性粒子１１
ａより戒る誘電体１１が表面に露出し、第２図乃至第４
図に示した現像ローラ５が完成する。

ベルト状のトナー担持体を製造するときは、導電性ロー
ラ１ｏの代りにシート状の導電性基体を用意し、前述し
たところと同様にその表面をあらし、その表面に溶剤中
に分散させた誘電性粒子をマスキング部材１００を介し
てスプレーして塗布し、その乾燥後に、第６図（ｃ）と
同様にその表面を研磨すればよい。

第８図は現像ローラの製造方法の他の実施例を示す。こ
の実施例においても、例えばＡｎ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属
製の導電性ローラ１０より成る導電性の基体を用意し、
ベルト状の現像剤担持体を製造するときは、同し材質の
シート状の基体を用意する。次いでこの基体の表面に、
先の実施例と同しくサンドブラスト法などによってあら
し加工を施し、その表面あらさを例えば１０〜１００μ
ｍとする。

次いで、溶剤中に分散させた誘電性粒子を蒸着法によっ
て、表面をあらした基体に塗布する。すなわち、第８図
に示す如く、表面をあらした導電性ローラ１０（又はシ
ート）を、弱真空に保った蒸着室１０３内に配置し、一
方、誘電性粒子を分散した溶剤を入れた容器１０４も蒸
着室１０３に収容し、これをヒータ１０５によって加熱
し、誘電性粒子と共に溶剤を蒸発させ、その蒸気を、先
の実施例でも用いたマスキング部材１００を介して導電
性ローラ１０（又はシート）に付着させてこれを塗布す
る。これにより、マスキング部材１００の透孔１０１（
第７図）を通過した所定サイズの誘電性粒子が第６図（
ｂ）と同様に導電性ローラ１０（又はシート）に付着す
る。このときも導電性ローラｌＯを回転させなから、そ
の全周に塗布する。

次に、塗布表面を乾燥させてその硬化後に、パフ研磨な
どによって表面を研磨し、第５図（Ｃ）に示した如く、
導電性ローラ１０（又はシート）の導電部１２と、これ
に固着された誘電性粒子１１８より成る誘電体１１が表
面に露出した現像ローラ又はシート状のトナー担持体を
得る。

上述のように、第８図に示す実施例では蒸着法によって
、溶剤中に分散した誘電性粒子を導電性の基体に塗布す
るので、その塗布厚さを一定に保ち、誘電体１１と導電
部１２が所定の割合で露出したトナー担持体をより簡単
かつ確実に得ることができる。

〔発明の効果〕

請求項１及び２に記載の方法によれば、簡単に、かつ低
コストで誘電体と導電部が表面に露出したトナー担持体
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の一例を示す概略断面図、第２図は現
像ローラの誘電体と該ローラに付着するトナーを模式的
に拡大して示した説明図、第３図は同じく誘電体を模式
的に拡大して示した現像ローラ表面の説明図、第４図は
誘電体により形成される微小電界の電気線を示した説明
図、第５図は現像ローラの製造方法の一例を示す説明図
、第６図（ａ）　、（ｂ）、（ｃ）はその各製造工程を
説明する模式図、第７図はマスキング部材の拡大平面図
、第８図は現像ローラの製造方法の他の例を示す説明図
である。 １１・・誘電体　　　　１１ａ・・誘電性粒子１２・・
・導電部　　　　１００・・マスキング部材１０１・・
・透孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性の基体表面にあらし加工を施し、その表面
   に、溶剤中に分散させた誘電性粒子を、多数の微小透孔
   を有するマスキング部材を介してスプレーすることによ
   り塗布し、その硬化後に、塗布表面を研磨して前記基体
   の導電部と、これに固着された前記誘電性粒子より成る
   誘電体を表面に露出させることを特徴とするトナー担持
   体の製造方法。
2. （２）導電性の基体表面にあらし加工を施し、その表面
   に、溶剤中に分散させた誘電性粒子を、多数の微小透孔
   を有するマスキング部材を介して蒸着法により塗布し、
   その硬化後に、塗布表面を研磨して前記基体の導電部と
   、これに固着された前記誘電性粒子より成る誘電体を表
   面に露出させることを特徴とするトナー担持体の製造方
   法。