JP2959639B2

JP2959639B2 - 現像剤担持体の製造方法

Info

Publication number: JP2959639B2
Application number: JP20568190A
Authority: JP
Inventors: 泰男平野; 弘治鈴木; 繁和榎木; 祐一上野; 尚貴岩田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-08-01
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH0488376A

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一成分系現像剤を供給し、
外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一成分系
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一成分系
現像剤を用いた一成分現像方式が注目されている。一成
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、一成分現像方式を採用した現像装置におい
ては、一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、該担持体にこの一成分系現像
剤を担持できるので、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、非磁性の一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、かかる一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・cm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60−53976号公報）、絶縁被覆ローラー体
（特開昭55−46768号公報）中抵抗体被覆ローラ（特開
昭58−13278号公報）及び絶縁体と導電面を持つ電極ロ
ーラ（特開昭53−36245号公報）等が開示されている。

また、非磁性一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、現像ローラへトナーを
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、結果的にトナ
ー付着が不足してしまう。非磁性一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、それは一般的に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/cm²である
が、転写紙上には0.4〜0.5mg/cm²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”
という現像、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像が、発生するという問
題がある。この現像を防ぐには、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0.8〜1.2mg/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、５〜20μ
C/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
数の微小閉電界を形成し、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
小閉電界（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、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60
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）40に強
制的に寄せられ、トナー60はトナー供給部材40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100r
pm）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67rp
m）し、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10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3/10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、エラスト
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−ブタジエンゴム（SBR）、ブタジエンゴム
（BR）、イソプレンゴム（IR）、ニトリル−ブタジエン
ゴム（NBR）、ニトリル−イソプレンゴム（NIR）、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（EPM、EPDM）、ク
ロロスルホン化ポリエチレン（CSM）などのオレフィン
系ゴム；エピクロルヒドリンゴム（CHR、CHC）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意させた有機
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Al、Fe、SUS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た誘電材料と
しては、10¹³Ω・cm以上、好ましくは10¹⁴Ω・cm以上の
ものが使用される。

また、その平均粒径としては、30μｍ以上、好ましく
は50μｍ以上が良い。30μｍ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、窒化ほう素、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
した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％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％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、現像濃
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DY32−700u;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
ス成型金型に入れた後、１次加硫（170℃/10分、120kgf
/cm²）、２次加硫（200℃/4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型の表面に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SR2407: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℃/1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％
ト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SE1185u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と同じ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、 20……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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野祐一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者岩田尚貴東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09 F16C 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。