JPH0488376A - 現像剤担持体の製造方法 - 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、回転駆動される現像剤担持体に、必要に応じ
て補助剤を外添した非磁性−成分系現像剤を供給し、該
現像剤担持体の表面に前記現像剤を担持して搬送し、潜
像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向した現像領域
にて、該潜像担持体に形成された静電潜像を現像剤担持
体に担持された前記現像剤によって可視像化する画像形
成方法に用いる現像剤担持体の製造方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

潜像担持体に静電潜像を形成し、これを現像剤によって
可視像化して記録画像を得る電子複写機、プリンタ或い
はファクシミリ等の画像形成装置では、粉体状の現像剤
を用いる乾式の現像装置が広く採用されている。

かかる粉体状の現像剤としては、トナーとキャリアを有
する二成分系現像剤と、キャリアを含まない二成分系現
像剤とが公知であり、前者の二成分系現像剤を用いた二
成分現像方式は、比較的安定した良好な記録画像が得ら
れる反面、キャリアの劣化やトナーとキャリアの混合比
の変動が発生しやすく、装置の維持管理が煩雑で、装置
全体の構造が大型化しやすくなる欠点を有している。

このような観点から、上述の欠点を有しない二成分系現
像剤を用いた一成分現像方式が注目されている。−成分
系現像剤は、トナーのみから成るものと、これに必要に
応じて補助剤を外添したトナーと補助剤を混合したもの
とがある。またトナーとしては、その各トナー粒子自体
に磁性粉を練り込んだ磁性トナーと、磁性体を含まない
非磁性トナーとがある。

ここで、磁性体は一般に不透明であるため、フルカラー
やマルチカラーを含めたカラー画像を磁性トナーによっ
て形成すると、現像された可視像が不鮮明となり、鮮や
かなカラー画像を得ることはできない。従って、特にカ
ラー現像に対しては。

非磁性トナーを用いた一成分現像方式を採用することが
望ましい。

ところで、−成分現像方式を採用した現像装置において
は、−成分系現像剤を現像剤担持体に担持させて搬送し
、この現像剤担持体と潜像担持体とが互いに対向した現
像領域において、潜像担持体に形成された静電潜像を現
像剤によって可視像化しているが、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
現像領域に搬送し、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、現像剤担持体に内設した
磁石の磁力を利用して、該担持体にこの二成分系現像剤
を担持てきるので、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、非磁性の二成分系現像剤を用いたときは、こ
れを磁力によって現像剤担持体に担持させることはでき
ないため、上述の要求を満たすことは難しい。これに対
する対策も従来より各種提案されており、例えば特開昭
６１−４２６７２号公報には。

現像剤担持体（現像ローラ）の表面に誘電体（絶縁体）
の層を積層形成し、これに対して、例えばスポンジロー
ラから成る現像剤供給部材を圧接させ、両者を互いに異
極性に摩擦帯電させると共に、この誘電体と逆極性に帯
電させた非磁性トナーを誘電体に静電的に付着させ、か
かる−成分系現像剤を現像領域に搬送する方法が提案さ
れている。しかし、この方法によっても、誘電体表面の
近傍に形成される電界の強さを充分に高めることができ
ないため、現像ローラの表面に多量のトナーを担持させ
ることは難しく、現像領域へ搬送できる現像剤量が不足
し、高濃度の可視像を形成することは困難である。

また、現像ローラと現像剤供給部材の間に、非磁性トナ
ーが現像ローラ側へ静電的に移行する向きの電界を印加
する構成も公知であるが、このような構成′を付加して
も、現像ローラへ充分な量のトナーを付着させることは
難しい。

なお、トナー供給部材としては、１０２〜１０６Ω・Ｃ
ｍの導電性発泡体（特開昭６０−２２９０５７号公報）
、スキン層付弾性体（特開昭６０−２２９０６０号公報
）及びファーブラシ（特開昭６１−４２６７２号公報）
等を使用することが提案されており、また現像ローラと
しては、表面に凹凸を有する金属体（特開昭６０−５３
９７６号公報）、絶縁被覆ローラ一体（特開昭５５−４
６７６８号公報）中低抗体被覆ローラ（特開昭５８−１
３２７８号公報）及び＃０！縁体と導電面を持つ電極ロ
ーラ（特開昭５３３６２４５号公報）等が開示されてい
る。

また、非磁性−成分現像剤を用いる現像装置において、
特開昭６０−２２９０５７号公報ではスポンジローラ、
特開昭６２−２２９０６０号公報では弾性ローラ、特開
昭６１−５２６６３号公報ではファーブラシ等を用いて
、トナーと補給部材との摩擦帯電でトナーに電荷を付与
し、更に現像ローラとの接触においての摩擦により、現
像ローラヘトナーを静電的に付着させ、更にブレード等
の層厚規制部材を用いて、トナー層を制御して感光体の
潜像を現像する。現像ローラの材料としては、絶縁性の
もの、中抵抗のもの、積層のものなど各種のものが用い
られている。

これらの引例で示されている方式によると、現像ローラ
へのトナー付着は、トナー補給部材と現像ローラとの摩
擦帯電によって行なわれるが、トナーの付着した部材で
摩擦するため、充分な帯電が得にくく、精果的にトナー
付着が不足してしまう。非磁性−成分現像方式での最適
付着量と帯電量について説明すると、次のようになる。

白黒用では、帯電量が重視され、それは−船釣に１０〜
２０μＣ／ｇである。この値より小さいと、地汚れ、シ
ャープ性などの画質面で劣るものとなる。

また、付着量に関しては、現像ローラ上の付着量は０．
１−０．３ｍｇ／ｃ＋ａ２であるが、転写紙上には０．
４−０．５１１１ｇ／ｃＩ１１２が必要であり、現像ロ
ーラのスピードを感光体のスピードの３〜４倍にするこ
とによって、トナーの付着量をカバーしている。ただ、
３〜４倍の現像ローラの回転には、“′トナー後端より
″という現象、すなわちベタ部を現像した場合、画像の
後端部の濃度が高くなるという現象が、発生するという
問題がある。この現象を防ぐには、現像ローラのスピー
ドを感光体のスピードに近ずけることである。つまり、
現像ローラ上の付着量を多くして、回転数を小さくしな
ければならない。

一方、カラートナーでは、その色特性は黒トナーに比べ
て着色度が小さく、また″トナー後端より″を改良しよ
うとすると、黒トナーに比べ更に多い０．８〜１．２ｍ
ｇ／ｃｍ２という現像ローラ上の付着量が必要になる。

また、帯電量に関しては、安定した画像を得るためには
、５〜２０μＣ／ｇ（好ましくは１０〜１５μＣ／ｇ）
の値が望まれる。

これらの問題点を解消する方法として、本発明者らは、
先に「回転駆動される現像剤担持体に、必要に応じて補
助剤を外添した非磁性トナーより成る一成分系現像剤を
供給し、該担持体の表面に前記現像剤を担持して搬送し
、潜像担持体と前記現像剤担持体が互いに対向した現像
領域にて、該潜像担持体に形成された静電潜像を現像剤
担持体に担持された前記現像剤によって可視像化する現
像方法において、前記現像剤担持体の表面に選択的に電
荷を保持させることにより該担持体表面の近傍に多数の
微小間電界を形成し、この閉電界により帯電トナーを吸
引し、現像剤を現像剤担持体表面に付着させて担持し、
該担持現像剤によって静電潜像を可視像化する画像形成
方法」を提案した。

かかる方法は、現像剤担持体の表面の近傍に多数の微小
間電界（マイクロフィールド）が形成されるので、その
電界強度を従来よりも著しく増大させることができ、帯
電した多量の非磁性トナーを現像剤担持体に担持して現
像領域に搬送できるといった多くの利点を有するもので
ある。

しかしながら、このような方法において用いられる現像
剤担持体の工業的に有利な製造方法については未だ充分
な研究がされておらず、その解決が望まれていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、前記の現像剤担持体表面の近傍に多数
のマイクロフィールドを形成し、このマイクロフィール
ドによってトナーを前記担持体上に保持した後、現像領
域において静電潜像を現像する方法において、現像領域
において現像剤担持体表面と静電潜像担持体表面との間
に一定間隔を維持管理するという設計上面倒な手段を要
することなく、現像領域において、現像剤担持体表面と
静電潜像担持体表面とを接触させ、かつ現像濃度ムラ等
現像性を損うことない現像方法に用いられる現像剤担持
体の簡便かつ安価な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〕

すなわち、本発明によれば、軸芯上に、導電性弾性部材
本体からなり、その少なくとも表面においてそれぞれ独
立して、かつ間隔を空けて設けられた誘電材料からなる
誘電微小領域が多数設けられてなる弾性表面層を有する
。静電潜像現像に用いられる現像剤担持体の製造方法に
おいて、内壁に微／ｈな凹凸を有する成形型に軸芯及び
導電性エラストマー組成物を入れ、表面に微小凹凸を有
する導電性弾性層を軸芯上に成形加工を施した後、取り
出し、次いで該表面凹部に誘電材料を埋込み表面弾性層
と一体化せしめた後、表面を平滑化処理することを特徴
とする現像剤担持体の製造方法が提供され、また軸芯上
に、導電性弾性部材本体からなり、その少なくとも表面
においてそれぞれ独立して、かつ間隔を空けて設けられ
た誘電材料からなる誘電微小領域が多数設けられてなる
弾性表面層を有する、静電潜像現像に用いられる現像剤
担持体の製造方法において、成形型の内壁に誘電材料か
らなる微小な突起部を多数付着せしめた後、軸芯及び導
電性エラストマー組成物を入れて、軸芯上に弾性表面層
が一体化され、かつ該弾性表面層に前記誘電材料からな
る微細な突起部が埋込まれた現像剤担持体を、敗り出し
、必要に応じて表面を平滑化処理することを特徴とする
現像剤担持体の製造方法が提供される。

本発明の方法によって得られた現像剤担持体を用いるこ
とにより、金属製ドラム上に光導電性を設けた感光体の
如き剛体の潜像担持体と現像剤担持体との間の精密なギ
ャップ維持管理等の必要性がなく、設計許容度を広くす
ることができる。

まず、本発明方法によって製造された現像剤担持体を用
いる画像形成方法について説明する。

第１図にこの画像形成方法の実施に有用な代表的な現像
装置の現像剤担持体部を中心とした概要を示す。第１図
において、トナータンク７０に内蔵されているトナー６
０は、撹拌羽根（トナー供給補助部材）５０によりトナ
ー供給部材（スポンジローラ又はファーブラシなど）４
０に強制的に寄せられ、トナー６０はトナー供給部材４
０に供給される。一方、現像を終了した現像剤担持体（
現像ローラ：例えば２０φ）２０は、矢印の方向に回転
（例えば１０１００ｒｐし、トナー供給部材４０との接
触部に至る。トナー供給部材４０は現像剤担持体２０と
逆方向に回転（例えば６７ｒｐｍ）　Ｌ、　、現像剤担
持体２０とトナー６０に帯電を与え、現像剤担持体２０
上にトナー６０を付着させる。更に現像剤担持体２０は
回転し、現像剤担持体２０上の付着トナーは、トナー層
厚規制部材（弾性ブレード）３０により、厚みを制御さ
れながら帯電も安定化され、現像領域８０に達する。現
像領域８０において、現像剤担持体２０と潜像担持体１
０とをその表面において同方向となるよう回転接触させ
て（潜像担持体の回転速度：例えば１２０ｒｐｍ）、潜
像担持体１０上の潜像が現像される。ここで必要に応じ
て、現像剤担持体２０、トナー供給部材４０に直流。

交流、直流重畳交流、パルスなどのバイアス９０などを
印加して、最適な画像を制御することができる。

また現像領域における現像剤担持体表面の表面弾性層の
変形量を該弾性層の厚さの３７１０以下で行なうよう設
定することが、現像剤担持体全体の変形を起し難く、ま
た接触による振動発生を抑えるために好ましい。

つぎに、本発明の現像剤担持体の製造方法について説明
する。

現像剤担持体を製造する本発明の第１の方法は、内壁に
微小な凹凸を有する成形型に軸芯及び導電性エラストマ
ー組成物を入れ、表面に微小凹凸を有する導電性弾性層
を軸芯上に成形加工を施した後、取り出し、次いで該表
面凹部に誘電材料を埋込み表面弾性層と一体化せしめた
後、表面を平滑化処理するという方法である。

成形型の内壁に微小な凹凸を設ける方法としては、従来
公知の方法たとえばサンドブラスト法或いはローレット
加工法等が採用される。

また、導電性エラストマー組成物としては、ニジストマ
ー（ゴム材料）中に導電性付与剤を添加したものが使用
される。

エラストマーとしては、たとえば以下のようなものが挙
げられる。

スチレン−ブタジェンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェンゴム
（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ニトリル−ブタジ
ェンゴム（ＮＢＲ）、ニトリル−イソプレンゴム（ＮＩ
Ｒ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム；
ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（Ｅ
ＰＭ、　ＥＰＤＭ）、クロロスルホン化ポリエチレン（
（１，ＳＭ）などのオレフィン系ゴム；エピクロルヒド
リンゴム（ＣＨＲ１ＣＨＣ）などのエーテル系ゴム；そ
の他シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、ウレ
タンゴム、更にはスチレン系、オレフィン系、ポリ塩化
ビニル系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系
、フッ素系、塩素化ポリエチレン系などの熱可塑性エラ
ストマーなどのエラストマー材料。

また、導電性付与剤としては、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属粉
：ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラ
ック、アセチレンブラック、チャンネルブラックなどの
カーボンブラック；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化モリブデ
ン、酸化アンチモン、チタン酸カリなどの導電性酸化物
；酸化チタン、雲母上などにめっきを施した無電界めっ
き物；グラファイト、金属繊維、炭素繊維などの無機系
充填剤や界面活性剤などが挙げられる。

更に、ポリエチレンオキサイドやポリシロキサンなどの
ポリマーマトリックスに金属イオンを配位させた有機イ
オン伝導体なども用いることができる。

軸芯としては、導電性基体たとえばＡＱ、　Ｆｅ、　Ｓ
Ｏ８などの金属材料が使用される。

また、前記弾性表面層の表面に埋込まれる誘電材料とし
ては、１０１３Ω・０ｍ以上、好ましくは１０１４Ω・
０ｍ以上のものが使用される。

また、その平均粒径としては、３０声以上、好ましくは
５０μｓ以上が良い。３０鴻未満では、マイクロフィー
ルドが形成し難く、安定したトナーの付着や帯電が得ら
れない。なお、定形、不定形を問わないが、不定形のも
のを用いる方が、表面平滑化処理工程中に導電性エラス
トマーから該誘電材料が離脱することがないという点で
優れている。

これらの具体的な材料としては、アルミナ、ベリリア、
マグネシア、窒化けい素、窒化はう素、ムライト、ステ
アタイト、フォルステライト、ジルコン、コージェライ
トなどの無機粒子や、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリ
コーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリスチ
レン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレ
ン樹脂などの有機粒子が挙げられるが、本発明において
は、誘電材料としてエラストマーを用いることが好まし
い。

この場合のエラストマーとしては、導電性エラストマー
に用いたエラストマーと同様の材料が使用される。

誘電性エラストマー粒子を製造するには、エラストマー
をドライアイスなどで凍結した後、粉砕し粉末化する方
法、グラインダーにかけて粉砕し粉末化する方法、界面
活性剤などを用いて水性エマルジョンを形成した後、硬
化する方法など、公知の方法が採用される。

なお、導電性エラストマー組成物及び誘電材料に使用す
るエラストマーとしては、低硬度性、耐環境性、離型性
などの点から、特にシリコーンゴムが好ましい。

現像剤担持体を製造する本発明の第２の方法は、成形型
の内壁に誘電材料からなる微小な突起部を多数付着せし
めた後、軸芯及び導電性エラストマー組成物を入れて、
軸芯上に弾性表面層が一体化され、かつ該弾性表面層に
前記誘電材料からなる微細な突起部が埋め込まれた現像
剤担持体を取り出し、必要に応じて表面を平滑化処理す
るという方法である。

この場合、導電性エラストマー組成物、軸芯及び誘電材
料としては、前記第１の方法で用いたものと同様な材料
が使用できる。

またこの第２の方法において、成形型の内壁に誘電材料
からなる微小な突起部を多数付着せしめるには、まず内
壁表面に接着剤を塗布しておき、この上に誘電材料（絶
縁性材料）粉末を散布することにより得ることができる
。他の方法としては内壁にフッ素系の界面活性剤等の撥
水、撥油性材料を塗布した後、樹脂、エラストマー等の
絶縁性材料溶液又はエマルジョン液をスプレーすること
により内壁表面にスプレー液の液滴を形成せしめた後、
固化せしめる方法が例示される。

また、平滑処理方法としては従来公知の切削又は研磨加
工がそのまま使用できる。

上記第１及び第２の方法に用いられる成形型として、ワ
リ型のものが最も簡便であり、好ましいものであるが、
他に引き抜き型のものでもよく、この場合には、例えば
液状エラストマーを加温して硬化成型した後、冷却して
成型物を収縮せしめることにより容易に引き抜くことが
できる。

また、本発明で用いる現像剤担持体の表面誘電部の面積
は、５０〜８０′１の範囲が好ましく、該担持体作製後
この範囲内になるように、誘電材料の添加量を適宜調節
する。

また、本発明においては、現像剤担持体と潜像担持体と
を第１図に示すように同方向にかつほぼ同一の速度で回
転さながら現像する場合には、現像剤担持体としての圧
縮永久歪（ＪＩＳ　Ｋ　６３０１）を２５に以下とする
ことが好ましい。これにより現像剤担持体上に十分な量
のトナーを担持、搬送させることができる上に、かつ両
担持体との接触回動による振動の発生を抑えることがで
き、現像−度ムラの発生がないという利点を有する。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお
、部は重量部を表わす。

実施例１ 予め導電プライマー（商品名ＤＹ３９−０１１；　トー
レシリコーン社製）を塗布したＳＵＳ製金属ローラーの
表面に導電性シリコーンゴム（商品名ＤＹ３２−７００
ｕ：トーレシリコーン社製）を巻き付け、これを、内壁
にピッチ０．４ｍｍ、深さ０．５ｍｍの角溝ローレット
加工が設けられたワリ型プレス成形金型に入れた後、１
次加硫（１７０℃／１０分、１２０ｋｇｆ／ｃ川２）、
２次用硫（２００℃７４時間）を行ない成型した。次い
で、成型機から取り出した成型物の表面にＸ、Ｙプライ
マー（トーレシリコーン社製）に塗布した後、軟質シリ
コーン樹脂（商品名５Ｒ２４０７：　トーレシリコーン
社製）をスプレー塗布して、表面凹部を軟質シリコーン
樹脂で埋めた。これを１５０℃７１時間硬化せしめた後
表面を研磨して、現像剤担持体を作製した。

実施例２ ワリ型プレス成型金属の内壁全面に、液状シリコーンゴ
ム（商品名ＤＸ３５−２０３：　トーレシリコーン社製
）の５０％　ｌ−ルエン溶液を塗布した後、シリコーン
ゴム粒子（トーレシリコーン社製の商品名５Ｅ１１８５
ｕを凍結粉砕し、分級して得た平均粒径約２００μの粒
子）を散布し、乾燥した。次に実施例１と同しく導電性
シリコーンゴムを巻き付けた金属ローラーを成型器に設
置し、実施例１と同じ条件により加硫処理を行ない、成
型加工し、次いで表面研磨を行なって現像剤担持体を作
製した。

〔発明の効果〕

請求項（１）及び（２）の製造方法により、軸芯上に表
面にそれぞれ独立した微小誘電性部分が存在する導電性
弾性層を有する静電潜像現像に用いられる現像剤担持体
が簡単且つ安価に製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に有用な現像剤担持体上にマイク
ロフィールドの電界を形成させた現像装置の一例を示す
現像剤担持体部を中心とした模式断面図である。 １０・・・静電潜像担持体、２０・・・現像剤担持体、
３０・・・トナー層厚規制部材、４０・・・トナー供給
部材、５０・・・撹拌羽根、６０・・・トナー、７０・
・トナータンク、８０・・現像領域、９０・・・バイア
ス。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸芯上に、導電性弾性部材本体からなり、その少
   なくとも表面においてそれぞれ独立して、かつ間隔を空
   けて設けられた誘電材料からなる誘電微小領域が多数設
   けられてなる弾性表面層を有する、静電潜像現像に用い
   られる現像剤担持体の製造方法において、内壁に微小な
   凹凸を有する成形型に軸芯及び導電性エラストマー組成
   物を入れ、表面に微小凹凸を有する導電性弾性層を軸芯
   上に成形加工を施した後、取り出し、次いで該表面凹部
   に誘電材料を埋込み表面弾性層と一体化せしめた後、表
   面を平滑化処理することを特徴とする現像剤担持体の製
   造方法。
2. （２）軸芯上に、導電性弾性部材本体からなり、その少
   なくとも表面においてそれぞれ独立して、かつ間隔を空
   けて設けられた誘電材料からなる誘電微小領域が多数設
   けられてなる弾性表面層を有する、静電潜像現像に用い
   られる現像剤担持体の製造方法において、成形型の内壁
   に誘電材料からなる微小な突起部を多数付着せしめた後
   、軸芯及び導電性エラストマー組成物を入れて、軸芯上
   に弾性表面層が一体化され、かつ該弾性表面層に前記誘
   電材料からなる微細な突起部が埋込まれた現像剤担持体
   を、取り出し、必要に応じて表面を平滑化処理すること
   を特徴とする現像剤担持体の製造方法。