JPH0568695B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は現像剤担持体の製造方法に関し、より
詳細には、一成分高抵抗磁性トナーを使用する現
像装置に好適な現像剤担持体の製造方法に関する
ものである。

従来技術 電子写真複写機やフアクシミリ又はプリンタ等
の静電記録装置においては、原稿が線画像である
場合とベタ画像である場合とでは現像装置に要求
される現像特性が異なる。第１図は、その好適な
現像特性を示したグラフ図であり、横軸に原稿画
像濃度をとり縦軸に複写画像濃度をとつてある。
図中、実線Ａはベタ画像に要求される現像特性、
破線Ｂは線画像に要求される現像特性を示してい
る。これによれば、線画像の場合（破線Ｂ）の方
がベタ画像（実線Ａ）の場合に比べて立上り勾配
が急峻である。この理由は、原稿が線画像である
場合は原稿画像濃度が低いと画像の鮮明度が劣る
ので複写画像濃度を高めてこれを補う必要がある
が、原稿がベタ画像の場合は原稿画像濃度に応じ
た複写画像濃度が得られれば充分鮮明であるから
である。

ところで、この線画像の複写画像濃度を高める
為に、所謂エツジ効果が従来から利用されてい
る。即ち、静電潜像の画像線部における電界の強
度が画像中央領域における電界の強度よりも強ま
る結果画像縁部により多量のトナーが付着してエ
ツジ効果が起きる。従つて、画像面積の小さい線
画像の場合は、潜像形成域の大部分が縁部に該当
してエツジ効果を受け、複写画像濃度が高値とな
る。然るに、このエツジ効果は、現像剤として例
えばトナーとキヤリアとを含む二成分系のものを
使用する場合には十分な効果が得られるのである
が、キヤリアを含まない一成分系トナーを使用す
る場合には有効なエツジ効果が得られないという
難点があつた。

そこで、本願出願人は、一成分系現像剤を用い
た場合でも上述した好適な現像特性を得ることが
可能となる独特な構成の現像剤担持体を具備する
現像装置を提案した（特願昭55−185726号）。こ
の提案に係る現像剤担持体は、導電性支持体上に
微小電極としての多数の導電性粒子が夫々相互に
且つ導電性支持体に対しても電気的に絶縁状態
（フロート状態）に保持されて構成されている。

この様な現像剤担持体を安価に製造する方法と
して、導電性粒子と誘電性の樹脂とを予め混合し
ておきこの混合体を導電性支持体上に被着させる
方法とか、支持体上に先ず誘電性の接着剤を塗布
しその上から導電性粒子を散布する方法等が通常
考えられる。然るに、この場合、所望のエツジ効
果を得る為には、導電性粒子の表面に露出した面
積の全表面積に対する割合（面積率）を、所定値
以上、例えば45％以上確保することが要求され
る。又、導電性粒子の脱離を防止する為には、各
粒子をアンカー効果が作用する深さまで接着剤中
に埋設することも必要とされる。以上の条件を満
たすべく各粒子の付着密度や保持状態を管理する
ことは、上述の２方法等によつては難しく、又、
管理できたとしても大幅な工数アツプを招来す
る。

目 的 本発明は以上の点に鑑みてなされたものであつ
て、導電性粒子の付着密度及び保持状態が容易且
つ適正に管理され所望のエツジ効果を奏すると共
に耐久性に優れた現像剤担持体を安価に製造する
ことが可能な製造方法を提供することを目的とす
る。

構 成 以下、本発明の構成について、具体的な実施例
に基づき詳細に説明する。まず、本例の方法によ
り製造されるべき現像剤担持体の１実施例の構成
について第２図の模式的断面図に基づき説明す
る。第２図において、円筒状の導電性支持体１上
に誘電体からなる誘電層２が被着形成されてい
る。そして、この誘電層２上には、半球状の多数
の導電性粒子３ａが各底面を誘電層２表面に当接
させた状態で誘電性接着剤３ｂにより固定されて
なる電極層３が積層されている。従つて、各粒子
３ａは、相互には誘電性接着剤３ｂを介して、支
持体１に対しては誘電層２を介することにより、
確実にフロート状態で保持されている。そして、
電極層３の表面は凹凸なく滑らかに形成されてい
る。この為、粒子３ａの埋設深さl_3Aは電極とし
ての厚み（電極厚み）t_3Aと等しくなつている。
又、これは各粒子３ａの底面が誘電層２表面に当
接せしめられている為電極層厚t₃とも等しい。
尚、誘電層２は、エツジ効果対策から導電性支持
体１表面と導電性粒子３ａ間の距離、即ち誘電厚
みを確保する為に設けられている。

上述の如く構成される現像剤担持体において、
所望のエツジ効果を得ると共に粒子３ａを強固に
保持するには、例えば使用する個々の粒子３ａの
粒径が74乃至104μｍ程度の場合は、最終的には
電極層厚t₃が52乃至62μｍとなる様に電極層３を
形成すれば良い。その理由は、次の通りである。

第３図は、粒子３ａの電極厚みt_3Aとその面積
率A_Rとの関係を示したグラフ図である。第３図
において、曲線α、曲線β及び曲線γは、夫々、
粒系が104μｍの最大粒径、平均的な粒系の粒子
及び粒系が74μｍの最小粒子における各関係を示
している。これによれば、好適な現像特性を得る
為に必要とされる45％以上の面積率A_Rを確保す
る為には、最小粒子（曲線γ）で面積率A_Rが45
％以上となる様に電極厚みt_3Aの最大値を62μｍに
設定すればよい。又、アンカー効果により粒子の
脱離を防止する為、最大粒子（曲線α）の半分で
ある52μｍ以上の電極厚みt_3Aを確保する必要があ
る。従つて、電極厚みt_3Aの許容範囲は52乃至62μ
ｍとなる。ところで、本発明方法により製造すべ
き現像剤担持体においては、前述した如く電極厚
みt_3Aは電極層厚t₃に等しいから、最終的には電極
層厚t₃が上記許容範囲内に収まるべき工程管理す
れば良い。

次に、上述の如く構成された現像剤担持体を適
正に電極層厚を管理して製造可能な製造方法の１
実施例について説明する。まず、第４図に示す如
く、円筒状の導電性支持体１を用意する。この場
合、現像剤として磁性現像剤を用い磁力でこれを
担持する方式の現像装置に適用される場合は導電
性支持体１を非磁性の例えばステンレス等で薄肉
に形成する。尚、支持体１は円筒状に限らず、例
えば無端ベルト状に形成してもよい。

次に、支持体１の外周面を脱脂処理した後、こ
の外周面の略全体に亘つて均一に誘電体膜を被着
形成する。具体的には、例えば第４図に示す如
く、螺旋状のヒータ４が内部に装着された円筒状
のシーズヒータ５を水平且つ回転自在に設け、こ
れに支持体１を外挿して所定の温度に加熱すると
共に適切な速度で両者を略一体に回転させる。そ
して、静電塗装ガン６で誘電体パウダ２′を静電
塗装法により支持体１外周面上に均一に吹きつけ
る。この場合、誘電体パウダ２′としては、例え
ば熱硬化性のエポキシ樹脂粉末が好適であり、従
つて加熱温度もその溶融温度の180℃近傍に設定
すれば良い。又、吹きつける際は、塗装ガン６を
シーズヒータ５に平行に等速度で往復移動可能な
保持台（不図示）等に取付け、目的とする例えば
約500μｍの膜厚に達するまで吹き付け作業を繰
返し実施すれば良い。吹き付け塗装終了後はシー
ズヒータ５で加熱したまま支持体１の回転を適長
時間継続し、第５図に示される如く誘電体膜２′
を硬化させる。これにより、誘電体膜２′の膜厚
t₂′が、長手軸方向たけでなく周方向においても
略均一となる。

本誘電体形成工程における他の方法としては、
第６図に示す如く、遠赤外線ヒータ８を用い外部
から支持体１を加熱する方法がある。この場合、
図示される如く、大量の支持体１を連続的に搬送
するコンベヤ経路７に沿つて適数個の遠赤外線ヒ
ータ８を配設して加熱工程S₁静電塗装工程S₂及び
硬化工程S₃を連続的に実施すれば、大量の支持体
１に効率良く誘電体膜２′を形成でき量産性が向
上する。又、加熱方法としては電気炉による炉内
加熱方法も採用可能である。

被着形成された誘電体膜２′の表面には、通常
多数の凹凸が形成されており、このままでは前述
したエツジ効果対策や電極厚みの管理の面で不都
合となる。従つて、施盤等の工作機械により第１
表面化を施し表面を滑らかにすると共に層厚が所
望の例えば400μｍに均一化された誘電層を形成
する。本例においては、施盤による施削加工法に
より中心基準の外径加工を施す。この場合、第７
図に示す如く、中央部にテーパ部９ａが形成され
た心出治具９を支持体１の両端に圧入し、このテ
ーパ部９ａに施盤の支持用マンドレルＭの先端を
嵌合させて支持すれば、容易に加工軸C₂を支持
体１の中心軸C₁に略一致させることができると
共に、爾後に予定される電極層表面を外径加工時
においても同一治具９を使用することによりその
加工軸も略同一に容易に設定でき電極厚みを管理
する面で有利となる。このように加工軸C₂を支
持体１の中心軸C₁に合せることにより、第８図
に示す如く層厚t₂が均一な誘電層２が施削加工さ
れる。尚、本誘電体塗膜の表面加工工程は、他の
円筒研削法や或いは加工軸を整合させる必要のな
いセンタレス円筒研削法若しくは超仕上法等によ
つても実施することができる。

誘電層２を形成した後は、誘電層２表面を洗浄
し、次いで、第９図に示す如く、例えば圧送式エ
アスプレ１０によつて、誘電層２の表面に誘電性
で例えば常温硬化型のアクリルウレタン等の第１
接着剤３ｂを一様に吹き付け塗装する。これによ
り、第１０図に示す如き第１接着膜３ｂが被着さ
れるが、その膜厚t_3Bは、次順の工程（第１図参
照）で散布される粒径が例えば74乃至104μｍの
導電性粒子３ａが誘電層２表面に沿つて当接した
状態で保持され易い３乃至15μｍ程度が好適であ
る。尚、本工程においても、被加工物である支持
体１上に誘電層２が被着形成された中間製品（以
下ワークＷと表わす）を誘電体膜形成時と同様に
適切な速度で回転させつつ水平に支持し、これに
沿つて上述の接着剤の吹き付けを反復して行なえ
ば均一な膜厚の第１接着剤膜３ｂを容易に被着す
ることができる。

第１接着剤膜３ｂを被着したら、これが硬化す
る前に多数の導電性粒子を誘電層表面に略均一に
付着させる。少ない工数で高い付着密度を得るこ
とが可能な好適な付着方法としては次の方法があ
る。例えば、第１１図に示す如く、ワークＷの幅
方向（軸方向）の略全域に延在するスリツト状の
散布口１１ａを備えたホツパ１１を用い、その散
布口１１ａがワークＷの軸方向に平行でその周表
面と適長離隔して対向する様に設置する。この場
合、散布する粒子の粒径に対する散布口１１ａの
スリツト幅ｄの大きさがワークＷ周面への粒子の
付着密度に大きく関与するから、本例では導電性
粒子として後述する如く粒系が74乃至104μｍの
銅粒子を用いるから、これに対してスリツト幅ｄ
が0.6mm以上の設定される構成となつている。こ
の理由は次の通りである。

第１２図は、上述した粒径を有する銅粒子を用
いる場合におけるスリツオ幅ｄと28mm²面積当りに
付着する導電性粒子の個数で表わされる付着密度
との関係を示したグラフ図である。ところで、前
述した必要とする45％以上の導電性粒子の面積率
を確実に得るためには粒子の付着密度が全周面に
亘つて均一に約280個／2.8mm²（100個／mm²）以上
であることが要求される。そこで、第１２図によ
れば、粒子の付着密度が280個／2.8mm²以上となる
のは、スリツト幅ｄが0.6mm以上確保された場合
であることが分かる。尚、散布の開始と停止をよ
り的確に行なう為には、第１１図で示される如
く、散布口１１ａ近傍に摺動自在にシヤツタ１１
ｂを設ければよい。

この様に構成されたホツパ１１内に導電性粒子
３ａとして粒径が74乃至104μｍの銅粒子を多量
に収容しておき、まずワークＷを水平に支持して
適切な速度で回転させ、次にシヤツタ１１ｂを引
き出して散布口１１ａを開き、回転するワークＷ
周表面上に粒子３ａを均一にふりかける。この場
合、ここで使用される各導電性粒子３ａに、予め
例えばアクリルラツカやメチルメタクリルレート
（MMA）等の誘電体材料を被覆しておけば、自
然落下等により無作為に粒子３ａを散布しても
個々の粒子３ａをより確実に周囲に対して電気的
絶縁状態（フロート状態）で第１接着剤膜３ｂ中
に保持することができる。ところで、第１接着剤
膜３ｂ上に振り掛けられた各粒子３ａは、第１接
着膜３ｂの膜圧が３乃至15μｍと薄い為に自然に
誘電層２表面に沈下する。従つて、第１３図に示
す如く、個々の粒子３ａを自然落下させるだけで
その底面を誘電層２表面に容易且つ確実に備える
ことができる。なお、本例では、導電性粒子３ａ
として銅粒子を用いたが、これに限らず他の導電
性の例えば黄銅やリン青銅若しくはステンレス等
の粒子も適用できる。但し、この場合も、それら
粒子が浮遊せずに確実に誘電層２表面上に沈下す
る様に、粒子の大きさや比重等に応じ適正に第１
接着剤膜３ｂの膜厚を設定する必要がある。

次に、第１接着剤膜３ｂを略完全に乾燥させ
る。効率良く乾燥させる方法としては、量産性を
考慮して第６図に示される遠赤外線ヒータ８を用
いた連続硬化式の製造装置によるのが好適であ
り、又、第１４図に示される如く、心出治具を一
旦ワークＷから脱装して誘電装２の硬化工程と同
様にシーズヒータ５にワークＷを外挿し、適切な
速さで回転させつつ内部から加熱して乾燥させる
方法は、製造設備も共用でき都合が良い。更に、
加熱手段としては、ヒータ以外の電気炉や熱風供
給手段も採用できる。尚、本工程においては必ず
しも加熱する必要はなく、例えば速乾性の接着剤
も使用する場合は、送風するか若しくは適長時間
放置するだけでも良い。

第１接着剤膜３ｂを略完全に乾燥硬化させた後
は、第１５図に示す如く再度誘電性の第２接着剤
３b′を前回と同様な方法で導電性粒子３ａ及び第
１接着剤膜３ｂ上に厚塗り（オーバーコート）す
る。この場合、前回と同一物質の接着剤を用いれ
ば、両者が確実に接着し合つて粒子３ａを誘電層
２表面に当接させた状態でより強固に固定でき耐
久性の面等で有利である。然るに、互いに接着し
合い粒子３ａを確実に固定できるならば、互いに
異なる物質の誘電性接着剤の組合せも充分可能で
ある。この様に接着剤を乾燥工程を挾んで二度に
分けて被着すれば、先に被着した第１接着剤３ｂ
の再溶解が防止され、粒子３ａを浮遊させること
なく誘電層２表面に沈下させた状態で強固に固定
できる。これにより、前述した所望の現像剤担持
体を得る為に必要とされる埋設深さの管理を、容
易に実施できる電極層厚の管理で代用することが
可能となる。

接着剤の厚塗りが終了したら、これを乾燥硬化
させる。この場合も、前回の接着剤乾燥工程と同
様な方法で乾燥させれば良い。これにより、第１
６図に示す如く、厚塗りした第２接着剤３b′が垂
れる事なく、誘電層２上に積層される第１接着剤
膜３ｂ、誘電性粒子３ａ及び第２接着剤３b′を合
せた電極層３′（粒子３ａの一部が表面に露出さ
れる前の状態）の層厚t₃′が均一となる。この様
にして、例えば層厚t₃′が150μｍ程度の電極層
３′を形成する。

電極層３′を形成した後は、第１７図に示す如
く、電極層３′表面に第２表面加工を施し、その
表面を円滑化すると共に各導電性粒子３ａの一部
を表面に露出させて電極層３′を電極層３に仕上
げる。ここで、電極層３の層厚ｔ３を52乃至62μ
ｍの許容範囲内に収めることが要求されるが、本
例では、心出治具９を活用して誘電層２の表面加
工時の加工軸と本工程における加工軸を整合さ
せ、仕上げ後の電極層３の層厚ｔ３の変動時を上
記許容範囲幅の10μｍ以下に抑える。即ち、本工
程においても、誘電層２の外径加工時にワークＷ
を支持するのに介在された心出治具９と同一の心
出治具９を同様に介してワークＷを支持し、例え
ば施盤や円筒研削盤等により施削加工を施す。こ
れにより、誘電層２の外径加工時の加工軸C₂（第
７図参照）と電極層３′の外径加工時の加工軸C₃
とズレ幅を層厚t₃の許容範囲幅の半分の5μｍ以下
に抑えることが充分可能となり、電極層厚t₃を許
容範囲の52乃至6μｍ内に確実に収めることがで
きる。尚、本例では、装着剤の厚塗り後の乾燥工
程で硬化前の接着剤の垂れ下がりを防止し仕上げ
間の電極層厚t₃′が略均一となる様に工程管理し
ているので、加工軸を整合させる必要のない外周
面基準による超仕上加工法や心なし研削加工法に
よつても所望の電極層３を得ることができる。
又、ワークＷが円筒状ではなく無端ベルト状を成
す場合は、ワークＷを適数個のローラ間に張架し
て回動させこれに円筒研削と同様に回転する砥石
を押し当てて表面を研削加工すればよい。以上の
如くして電極層３′の全周面に亘つて第２表面加
工を実施し、第２図に示される如く、層厚t₃が52
乃至62μｍの許容範囲内に収められた電極層３を
形成する。この後は、研削油等の汚れを清浄し、
心出治具９をワークＷの両端から脱装させれば、
最終的な製品としての現像剤担持体１２が完成す
る。

尚、上記実施例において、誘電体塗膜２′の形
成を、静電塗装法によらず、第１８図に示される
如く、同様に支持された支持体１に対し誘電体パ
ウダ２を空気により大量に飛散させて加熱された
支持体１の表面に溶融付着させる粉体流動浸漬法
により実施することも可能である。又、この誘電
体膜２′の材料としては、エポキシ樹脂の他にポ
リエステル樹脂や熱可塑性のポリイミド、ABS
樹脂等も使用できる。更に、上記実施例において
は、接着剤の被着工程を２工程に分割したが、こ
れは必要に応じて３工程以上に分割しても良い。
更に又、誘電体２の材料と第１接着剤３ｂとを同
一又は同種類の誘電性材料とすることも出来る。

効 果 以上詳述した如く、本発明によれば、所望のエ
ツジ効果を得る為に必要な電極面積率を確保する
為の前提条件である導電性粒子の均一且つ高度な
付着密度を、少ない工数で簡単に得ることができ
る。又、微小電極となる多数の導電性粒子を予め
設けた誘電装表面に当接させた状態で確実に保持
でき、管理の困難な粒子の埋設深さを比較的管理
が容易な電極層厚で代用することが可能となる。
従つて、所望のエツジ効果を奏し濃度不足を生じ
させず且つ導電性粒子の脱離し難い高品質の現像
剤担持体を容易に製造可能となり、有用な現像剤
担持体の原価低減が大幅に促進される。尚、本発
明は上記の特定の実施例に限定されるべきもので
はなく、本発明の技術的範囲において種々の変形
が可能であることは勿論である。例えば、接着剤
を被着させる場合に他の浸漬成形法（デイツプ成
形法）等によることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は好適な現像特性を示したグラフ図、第
２図は本発明方法により製造する現像剤担持体の
１実施例を示した模式的断面図、第３図は電極厚
みt_3Aと露出面積率A_Rとの関係を示したグラフ図、
第４図は本発明の１実施例における誘電体膜被着
工程を示した斜視図、第５図は同じく誘電体膜
２′を示した模式的断面図、第６図は同じく誘電
体膜被着工程の変形実施例を示した斜視図、第７
図、第８図は夫々本発明の１実施例における誘電
層の第１表面加工工程とその形成品を示した各模
式的断面図、第９図、第１０図は夫々同じく第１
接着剤膜被着工程とその形成品を示した各模式的
断面図、第１１図は同じく導電性粒子被着工程を
示した各模式的断面図、第１２図は同じくスリツ
ト幅と導電性粒子の付着密度の関係を示したグラ
フ図、第１３図は同じく導電性粒子の付着具合を
示した模式的断面図、第１４図は本発明の１実施
例における第１接着剤膜乾燥工程を示した模式的
断面図、第１５図は同じく第２接着剤厚塗り工程
を示した模式的断面図、第１６図は同じく第２接
着剤乾燥後の形成品を示した模式的断面図、第１
７図は同じく電極層の第２表面加工工程を示した
模式的断面図、第１８図は本発明の誘電体膜被着
工程の他の実施例を示した斜視図である。 （符号の説明）、１：導電性支持体、２′：誘電
体膜、２：誘電層、３ａ：導電性粒子、３ｂ：第
１接着剤（膜）、３b′：第２接着剤、３′：電極層
（仕上前）、３：電極層（仕上後）、１１：ホツパ、
１１ａ：散布口、ｄ：スリツト幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導電性支持体上に電極としての多数の導電性
   粒子を夫々一部を表面に露出させると共に誘電性
   接着剤により相互に電気的絶縁性状態に保持して
   成る現像剤担持体の製造方法において、前記導電
   性支持体上に誘電体から成る誘電層を形成する工
   程と、前記誘電層表面に誘電性の第１接着剤を被
   着する第１接着剤被着工程と、前記導電性支持体
   を巡回移動させつつ該移動方向に垂直な幅方向の
   略全域に延在する散布口を備えた容器内に収容さ
   れた前記導電性粒子を適量づつ散布して前記第１
   接着剤を被着した前記誘電層上に付着させる工程
   と、前記導電性粒子及び前記第１接着剤上に誘電
   性の第２接着剤を被着する第２接着剤被着工程
   と、前記第２接着剤を被着させた外周面を表面加
   工して前記導電性粒子を一部表面に露出させる工
   程とを有することを特徴とする現像剤担持体の製
   造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記導電性
   粒子の粒径が74乃至104μｍであり、前記容器の
   散布口の間隙幅が0.6mm以上であることを特徴と
   する現像剤担持体の製造方法。