JP2000258990A - 電子写真現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ロール表面のトナーに対する帯電特性を
改善して、逆帯電トナーの生成を少なくし、用紙の汚れ
をなくして良好な印字品質が得られる電子写真現像装置
を提供する。 【解決手段】 トナーは現像ロール１の回転に伴って担
持され、トナー規制ブレード１３に擦られて所定の極性
に摩擦帯電されるとともに、薄層化される。そして、現
像ロール１の弾性層表面に担持されたトナーは、現像ロ
ール１と感光体１４との対向部である現像領域Ａに運ば
れ、感光体１４の表面に形成された静電潜像に静電気的
に移行して、静電潜像が可視化される。感光体１４上の
トナーは、転写ローラ１５に制御された電圧を印加する
ことにより、印字用紙３０上に転写される。この現像ロ
ール１に表面にシランカップリング剤、特に官能基とし
て、アミノ基を持つ材料を塗布し、表面のトナーに対す
る帯電特性を改善した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真装置の
静電潜像を可視像化するための電子写真現像装置、特
に、非磁性一成分現像方式における画像形成に好適する
現像ロールを備えた現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プリンタ、ＦＡΧ、複写機等、電
子写真装置では、その画像形成手段の小型軽量化、低価
格化を図ると同時に信頼性を高める必要から、一成分現
像方式による現像装置が採用されている。特に、非磁性
一成分現像方式の現像装置では透明度が高いトナーを使
用できることから、一般的に画像のカラー化を行ううえ
で有利である。

【０００３】従来、この非磁性一成分現像剤を使用する
現像装置では、ドラム状の潜像担持体（以下、感光体或
いは感光ドラムという。）に対して半導電性ゴム製の現
像ロールが接触、或いは近接して配置され、現像ロール
の表面には、−４００［Ｖ］〜−６００［Ｖ］の電圧が
印加されたトナー供給ローラから現像剤であるトナーが
供給される。また現像ロールに５００［ｇ］〜１［Kg］
の荷重で押し当てられるトナー層厚規制部材（以下、ト
ナー規制ブレードという。）が近接して配置され、これ
により現像ロール上のトナーの薄層化と、摩擦帯電とが
行われる。現像ロールが回転して、その表面に担持され
たトナーが現像領域に運ばれると、トナーは現像ロール
の印加電圧（−１５０［Ｖ］〜−３５０［Ｖ］）と、感
光体の表面電位との電位差によって現像ロールから感光
体上に移行して、感光体表面の静電潜像を可視化する。

【０００４】ところで、上述した半導電性ゴム製の現像
ロールは、シリコーンゴム組成物を導電性の軸（芯金）
のまわりに形成して構成され、トナー規制ブレードによ
ってトナーが薄層化及び摩擦帯電されたとき、トナーに
適切な帯電量を付与する役割を持っている。また、現像
バイアスを適切に確保し、静電潜像を乱さないために、
現像ロールには、その芯金とシリコーンゴム表面との間
で適切な抵抗値を有する必要がある。現像ロールの材料
としては、トナーに対する摩擦帯電列より現像ロール自
身がより＋帯電側に帯電し、温度、湿度の環境が変化し
ても、その抵抗値が変化しない材質の材料が適してい
る。こうした観点により、オルガノポリシロキサンを基
本成分とするシリコーンゴム組成物が使用される。

【０００５】現像剤であるトナーは、従来からトナー樹
脂の硬化物を粉砕する粉砕法により得ていたが、粒径の
均一性に欠けるため、現像ロールに対する摩耗が著し
く、その表面粗度を一定に保つことが難しい。そこで、
粉砕法で製造されるトナーと比較して、現像装置の長寿
命化にとって有利である重合法により、粒径の均一性を
図り、電子写真装置における６００［ＤΡＩ］以上の高
解像度化を実現している。重合法で製造されるトナー
は、その粒径が均一であって、７［μｍ］以下という要
求をも満たしているため、現像ロールの摩耗が少ないと
いう利点が有るが、一方では、トナーが球状になるため
に滑り易いので、現像ロール上におけるトナー規制ブレ
ードによるトナー層形成では、トナー層形成性が悪くな
る。このため、重合法によるトナーを用いる場合には、
十分な凸凹が現像ロールの表面に長期にわたって形成さ
れていることが要求される。

【０００６】従来の電子写真装置では、予め現像装置に
入っているトナーが消費された時点で、現像装置自体が
寿命とされて廃棄されるものがあった。トナーが消費さ
れた時点で現像装置を廃棄する場合は、そのトナーの量
は、通常では１０００枚から３０００枚程度の用紙に印
字できるに過ぎないので、印字一枚あたりのランニング
コストが高くなる。

【０００７】そこで、トナーを詰めたカートリッジを何
度も交換して、現像装置自体の再利用することにより、
１００００枚から３００００枚印字可能な現像装置が実
用化されてきている。このような問題点が改良されるこ
とによって、エネルギー消費上の無駄をなくし、ゴミ、
産業廃棄物を減量するという改善も可能になるけれど
も、カートリッジ方式の場合には現像装置を再利用する
うえで、その長寿命化が必要になる。

【０００８】このような現像装置の要求を満たす現像ロ
ールには、特開平８−８２９９５号公報に開示したもの
がある。ここに示された現像ロールは、シリコーンゴム
をベースにして球状シリコーンエラストマー粒子（以
下、シリコーンパウダーという。）等を混合したゴム組
成物よりなる。この現像ロールは、使用によってローラ
表面が磨耗した場合でも、ベースのシリコーンゴムとシ
リコーンパウダーとの磨耗特性の差によって、その表面
が常に凸凹状態に保たれる。そのため、トナー規制ブレ
ードにより現像ロールの表面のトナー層厚を変化させず
にトナーを供給して、良好な印刷濃度が長期にわたり確
保できる。

【０００９】しかし、上述した現像ロールには初期印字
において充分なベタ黒濃度が得られないという欠点があ
った。現像ロールの表面は、例えば円筒研磨機によって
仕上げられるが、ゴム特性としての引っ張り強度と伸び
との関係から、研磨されたロール表面には０．１［mm］
〜０．５［mm］程度のピッチで、うろこ模様の段差がで
きる。そして、これらの段差と段差の間の部分が平らで
あるために、初期の印字において、現像ロールの平らな
表面部分では、トナー規制ブレードによるトナー層形成
性が悪くなって、充分な印字濃度が得られなくなるから
である。

【００１０】最近になって、これら欠点を改良した現像
ロールを備えた現像装置が実用化された。これによれ
ば、従来のローラ表面のシリコーンゴムに低圧水銀ラン
プの光エネルギー、高エネルギーの電子ビームによる電
子線照射エネルギーを与えるとともに、高濃度オゾンを
当てて、表面部分での架橋を促進し、或いは分子の分解
や再結合反応を促進することにより、ローラ表面が改質
される。また、添加されているシリコーンパウダーが見
え隠れするレベルでローラ表面を凸凹とすることができ
るため、印字の初期においても、現像ロールとトナー規
制ブレードによって安定したトナー層厚が形成され、良
好なベタ黒濃度が得られる。それと同時に、表面層の架
橋が促進されることにより硬化した現像ロールでは、ゴ
ム組成内のシリコーンオリゴマー（oligomer:重合度の
低いシリコン重合体）が少なくなるため、印字使用状態
で現像ロールのローラ表面、及びローラ内部からトナー
中へのシリコーンオリゴマーのしみ出しが少なくなっ
て、トナーの流動性もそれ程に低下しない。さらに、ト
ナー流動性値が経時変化しないだけでなく、トナーが少
なくなった状態でもある値以上の流動性が保たれるため
に、トナーカートリッジ内のトナーがなくなるまで、印
字濃度の低下及び印字のカスレが生じない、良好な印字
品質が確保できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな表面改質が施された現像ロールを使用した現像装置
においても、高温高湿の環境下で使用する際には感光体
上の未印字部に逆帯電したトナーが生成される。このト
ナーは、転写工程を通過する用紙に対して電気的には転
写されないが、機構的には感光体が用紙と接触している
ため、若干量のトナーが用紙に付着する。このようなト
ナー付着による汚れの程度は、感光体上に付着している
逆帯電トナーの量に比例する。したがって、現像ロール
表面のトナーに対する摩擦帯電性を改善して、トナー規
制ブレードと摩擦する際の帯電性を上げ、或いは帯電の
バラツキを少なくするように、現像ロールの表面部を更
に改質する必要があった。

【００１２】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は、現像ロール表面の
トナーに対する帯電特性を改善して、逆帯電トナーの生
成を少なくし、用紙の汚れをなくして良好な印字品質が
得られる電子写真現像装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子写真
現像装置は、導電性の軸の外周面に弾性層を形成した現
像ロールと、表面に静電潜像が形成される感光体とを備
え、前記現像ロールの弾性層表面に担持された薄層のト
ナーによって、前記感光体の静電潜像を現像する電子写
真現像装置において、前記現像ロールの弾性層表面には
シランカップリング剤が塗布されたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
この発明の実施の形態について説明する。

【００１５】（Ａ）電子写真現像装置の構成 図１は、この発明の電子写真現像装置を示す構成概要図
である。現像装置１０には、トナーを収容したトナーカ
ートリッジ２０が装着されている。トナーカートリッジ
２０から供給されたトナーは、アジテータ１１によっ
て、図１において時計方向に回転するスポンジ状のトナ
ー供給ローラ１２へ運ばれる。トナー供給ローラ１２に
は現像ロール１が圧接状態で配置され、トナー供給ロー
ラ１２と現像ロール１の電位差、及びそのスポンジセル
目により生じる機構的な搬送力によって、現像ロール１
の弾性層表面にトナーを供給している。供給されたトナ
ーは現像ロール１の回転に伴って担持され、トナー規制
ブレード１３に擦られて所定の極性に摩擦帯電されると
ともに、薄層化される。そして、現像ロール１の弾性層
表面に担持されたトナーは、現像ロール１と感光体１４
との対向部である現像領域Ａに運ばれ、感光体１４の表
面に形成された静電潜像に静電気的に移行して、静電潜
像が可視化される。感光体１４上のトナーは、転写ロー
ラ１５に制御された電圧を印加することにより、印字用
紙３０上に転写される。その後、図示せぬ加熱定着器を
通過することにより、トナーは印字用紙３０上に融着さ
れ固着される。

【００１６】（Ｂ）現像ロールの概要 図２（ａ）〜（ｄ）は、この発明の現像装置に組み込ま
れる現像ロールの概要を示す断面図である。同図（ａ）
に示すように、現像ロール１は、シリコーンゴムの半導
電硬化物層２を導電性の軸である芯金３のまわりに形成
したものである。図２（ｂ）は、シリコーンゴムの半導
電硬化物層２の詳細構成を示す断面図である。半導電硬
化物層２は、オルガノシロキサン、導電性材料、及びそ
の他添加物から構成される部分２１とシリコーンエラス
トマ粒子２２とを含む。シリコーンゴムの半導電硬化物
層２の表面には、低圧水銀ランプの照射により形成され
た硬化処理層２３、及び改質された最表面層２４が存在
している。

【００１７】同図（ｃ）は、半導電硬化物層２にシリコ
ーンエラストマ粒子２２を含まない場合の断面図であ
る。また、同図（ｄ）は、シリコーンゴムの半導電硬化
物層２の表面に硬化処理層２３を形成していない場合の
断面図である。これらについては、後に説明する。

【００１８】（Ｃ）半導電硬化物層の形成方法 同図（ｂ）に示す半導電硬化物層２は、次の３種を含有
するシリコーンゴム組成物として形成される。 （ア）下記平均組成式（１）で表されるオルガノポリシ
ロキサン ＲｎＳｉＯ_{(4 ーｎ )/2} …（１） （但し、式中Ｒは置換又は非置換の一価炭化水素基であ
り、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。） （イ）平均粒径が１〜３０［μｍ］の球状シリコーンエ
ラストマ粒子 （ウ）導電性材料 まず、上記シリコーンゴム組成物の半導電硬化物層２を
形成する方法について説明する。

【００１９】上記（ア）の式（１）におけるＲは、置換
又は非置換の一価炭化水素基を表し、通常、炭素数１〜
１０、特に、１〜８のものである。具体的には、メチル
基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペン
チル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニ
ル基、アリル基等のアルケニル基、シクロアルケニル
基、フェニル基、トリル基等のアリール基、或いはこれ
らの基の水素原子が部分的に塩素原子、シアノ基などの
有機基で置換されたハロゲン化炭化水素基、シアノ炭化
水素基が例示される。特に、一般的には該オルガノポリ
シロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるも
の、或いはこのジメチルポリシロキサンの主鎖にフェニ
ル基、ビニル基、３，３，３−トリフロロプロピル基等
を導入したものが好適に使用できる。

【００２０】（イ）の球状シリコーンエラストマ粒子
は、上記オルガノポリシロキサン１００重量部に対し２
５〜２００重量部程度の割合で含まれており、平均粒径
が１〜３０［μｍ］を有するオルガノポリシロキサンの
硬化物であれば、その種類、グレード、製造方法等に何
ら制限はなく、適当のものが使用できる。

【００２１】（ウ）の導電材料は、導電性カーボンブラ
ック、導電性亜鉛華、導電性酸化チタンのうちのいずれ
か１種のみ、又は２種以上を併用して構成される。

【００２２】ここで、導電性カーボンブラックとして
は、通常、導電性ゴム組成物に常用されているものが使
用できる。これには、例えば、アセチレンブラック、コ
ンダクティブファーネスブラック（ＣＦ）、スーパーコ
ンダクティブファーネスブラック（ＳＣＦ）、エクスト
ラコンダクティブファーネスブラック（ΧＣＦ）、コン
ダクティブチャネルブラック（ＣＣ）、或いは１５００
［℃］程度の高温で熱処理されたファーネスブラックや
チャネルブラック等を挙げることができる。また、ファ
ーネスブラックの１種であるものを用いることもでき
る。

【００２３】なお、これらのうちでは、アセチレンブラ
ックが不純物含有量が少ないうえ、発達した二次ス卜ラ
クチャ構造を有することから導電性に優れており、この
発明において特に好適に用いられる。また、その卓越し
た、比表面積から低充填でも優れた導電性を示すケッチ
ェンブラックも好ましく使用できる。上記導電材料の添
加量は、要求される現像ロール１の電気抵抗値で決定さ
れるが、上述したジオルガノポリシロキサン１００部に
対して１部から５０部の範囲とすることが好ましい。

【００２４】また、導電性亜鉛華の具体例としては、本
荘ケミカル（株）製の導電性亜鉛華が好適に使用され、
１種のみで導電性を得る場合には、１００部から２５０
部を添加することが好ましい。

【００２５】更に、白色導電性酸化チタンとして、例え
ば、ＥＴ−５００Ｗ（石原産業（株）製）を挙げること
ができる。この場合、基本組成はＴｉＯｚ−ＳｎＯ₂に
Ｓｂをドープしたものとすることが好ましい。なお、添
加量は上述した導電性亜鉛華の場合と同等とする。

【００２６】上記シリコーンゴムを硬化させるには硬化
剤が使用されるが、そのような硬化剤としては、通常導
電性シリコーンゴムの加硫に使用されるラジカル反応、
付加反応、縮合反応等を利用して、加硫硬化させるもの
であれば、その硬化機構に制限なく、従来公知の種々の
硬化剤を用いることができる。

【００２７】シリコーンゴム組成物には、必要に応じて
シリカヒドロゲル（含水けい酸）、シリカエアロゲル
（無水けい酸−煙霧質シリカ）などの補強製シリカ充填
剤、クレイ、炭酸カルシウム、ケイソウ土、二酸化チタ
ンの等の充填剤、低分子シロキサンエステル、シラノー
ル、例えばジフェニルシランジオール等の分散剤、酸化
鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱向上剤、接着
性や成形加工性を向上させるための各種カーボンファン
クショナルシラン、難燃性を付加させる白金化合物等を
添加混合しても良い。

【００２８】図２（ａ）に示す現像ロール１では、芯金
３の周りに上記シリコーンゴム組成物の半導電性硬化物
層（シリコーンゴム層）２を形成するものであるが、こ
の場合の芯金３の材質は適宜に選定できる。また、シリ
コーンゴム組成物の成形、硬化法も適宜選定し得、例え
ば、加圧成形、移送成形、押し出し成形、射出成形、カ
レンダー成形等の方法によって成形でき、硬化法は硬化
剤の種類に応じて選択される。

【００２９】（Ｄ）シリコーンゴムの具体的な製造方法 ジメチルシロキサン（単位９９．８５［モル％］）とメ
チルビニルシロキサン（単位０．１５［モル単位］）と
からなる平均重合度が約８０００のメチルビニルポリシ
ロキサンと、処理シリカＲ−９７２（日本エアロジル
製）と、球状シリコーンエラストマー粒子（シリコーン
パウダー）ＫＭＰ５９４（粒径３〜１０［μｍ］、信越
化学工業社製）とを、メチルビニルポリシロキサン１０
０部、処理シリカ２０部、シリコーンパウダー１３０部
の割合で配合し、更にアセチレンブラック１３部を添加
し、混練した。次いで、有機過酸化物の２，５−ジメチ
ル−２，５（ｔ−ブチルパールオキサイド）ヘキサン
１．６部を混練し、得られたコンパウンドを用いて成形
温度１７０度、時間１５分、圧力３０［Kg/cm²］で成形
して、温度２００℃、２時間の条件で、２次加硫を行
い、その後、円筒研磨機で所要の直径に研磨して、円筒
形状とするものである。ここまでは、従来のローラ製造
工程と同じである。

【００３０】この発明では、以下に説明するようにシリ
コーンゴム組成物からなる半導電硬化物層の表面を照射
することにより、トナー層を安定に得、良好なベタ黒濃
度を得るようにしている。

【００３１】図３は、半導電硬化物層を照射して、その
表面を改質する照射装置を示す原理図である。

【００３２】低圧水銀ランプ３１（以下、ランプとい
う。）は、波長１８５［nm］及び２５４［nm］を含む発
光スペクトルを有し、そこから発光する光３２を効率良
く現像ロール１に照射させるため金属反射板３３が備え
られている。この金属反射板３３は反射率の高い高純度
アルミ製ミラーであって、改質にほとんど寄与しない可
視光線及び赤外線３２Ｒをミラーの後方に透過させるた
めに、ガラス成形板に金属膜を多層蒸着したコールドミ
ラーとして構成されている。

【００３３】一方、光３２が現像ロール１に均一に照射
されるよう、現像ロール１を支持するための支持台３４
に現像ロール１の芯金３が支持されるとともに、モータ
３５により駆動ベルト３６を介して現像ロール１を回転
するように構成している。また、ランプ３１と現像ロー
ル１の間には、熱線カットフィルタ３７を置いても良
い。熱線カットフィルタ３７は、半導電硬化物層の改質
に必要ない可視光線、及び赤外線を反射し、必要な紫外
線のみを透過させながら、現像ロール１の温度が上昇し
ないように熱線をカットするものである。さらに、ファ
ン３８等によりエアーＥを送風して、現像ロール１の周
りにオゾンの原料となる酸素を供給すると共に、現像ロ
ール１の温度上昇を押さえることもできる。

【００３４】ここで、現像ロール１の温度はエアーＥの
風量により変わる。また、ファン３８で強力に送風する
と、照射により発生したオゾンＯ₃、活性酸素Ｏもロー
ラ表面付近より飛ばされてしまうため、適当な調節が必
要である。ランプ３１により、所定の強度の光を一定時
間だけ照射するとき、１００［nm］〜２１０［nm］（特
に１８５［nm］）の紫外線を照射すれば酸素（Ｏ₂）か
らオゾン（Ｏ₃）が生成され、また、波長２００［nm］
〜３００［nm］（特に、２５４［nm］）の紫外線を照射
すればオゾン（Ｏ₃）から、さらに活性酸素（Ｏ）が生
成される。これによって、シリコーンゴム表面の分子が
架橋したり、分解及び再結合等の反応が進み、ゴム表面
部分の改質が行われる。

【００３５】（Ｅ）表面改質のための照射装置の具体例 ランプ３１にはウシオ電気製ＵＬ２−４００ＵＳΡ（４
００［Ｗ］）を使用した。反射板３３には平行光型のコ
ールドミラータイプのものを使用し、ランプ３１と現像
ロール１との距離を１０［cm］とした。ランプ３１と現
像ロール１の間に熱線カットフィルタ３７を設置した。
現像ロール１の回転速度は、特に制限はないが、ここで
は１０［ΡＰΜ］に設定した。照射時間は、ランプ３１
の光の強度により適正時間が異なるが、３分から２０分
の範囲の時間が好ましく、ここでは５分とした。

【００３６】図４は、量産用の照射装置を示す概略図で
ある。

【００３７】照射装置４０は、ランプ、金属反射板、及
び必要に応じて熱線カットフィルタを組み込んだ照射器
４１を複数個備えている。並べて配置された照射器４１
の下に、ベルトコンベア４２で複数個の現像ロール１を
自動搬送する。ベルトコンベア４２上の現像ロール１
は、それぞれの芯金３を駆動ベルト４３で受け、芯金３
を回転させるように支持している。また、多量に発生す
るオゾンが室内に漏れないように、装置全体を外部から
遮断する必要がある。ここでは遮蔽装置４４の開口部を
できるだけ小さく構成して、オゾンフィルタ４５を取り
付けた。内部で発生したオゾンは、図示しないダクトか
らオゾン排出ブロー４６により屋外に排出する。

【００３８】なお、照射に使用するランプは、発光波長
１８５［nm］と２５４［nm］を含む発光波長を有するも
のであればどんな種類のランプでも構わない。低圧水銀
ランプを使用したのは、上記波長のうち発光効率の良い
発光波長分布特性を有するためである。

【００３９】（Ｆ）表面改質されたローラにおけるカブ
リ現象 図５は、図１の現像装置１０のうちのカブリ現象に係わ
る要部構成のみを示すブロック図である。ここでは、ト
ナーはアジテータ１１によって攪拌された後、トナー供
給ローラ１２から現像ロール１に供給されるときに帯電
される。また、現像ロール１とトナー規制ブレード１３
との間での摩擦によってもトナーは帯電される。さら
に、現像ロール１と感光体１４との擦れによっても帯電
される。現像ロール１及びトナー規制ブレード１３との
間で機構的にトナー表面が、どの位擦られるか、又材料
的には、お互いの材料電子の供与性がどうか、トナーが
電子を受け取りやすいか等によって、トナーの帯電量、
及び電位分布は影響される。

【００４０】図５に示すように、トナー規制ブレード１
３を通過して薄層化されたトナーは、全体の総和でみれ
ば負（−）に帯電しているが、個々のトナーの帯電量に
はバラツキがある。

【００４１】図６は、トナーの帯電量分布の一例を示す
分布図である。ここで、横軸にトナーの帯電量を、縦軸
にその割合を示す。トナーの帯電量の分布状況は、平均
帯電量Ｘ（＝Ｑ［ｑ／ｇ］）が負である場合でも、−側
に大きく帯電しているトナーもあれば、＋側に帯電して
いるトナーもある。

【００４２】感光体１４は、例えば−１２５０［Ｖ］〜
−１４５０［Ｖ］のバイアスが印加された帯電ローラ１
６によって−７００［Ｖ］〜−８００［Ｖ］に帯電さ
れ、さらに、その表面に静電潜像を書き込むため、ＬＥ
Ｄヘッド１７等により照射される。感光体１４上の帯電
電位は、印字部では０［Ｖ］〜−５０［Ｖ］であるが、
未印字部は−７００［Ｖ］〜−８００［Ｖ］である。感
光体１４上の未印字部のうち、現像ロール１上でプラス
に逆帯電したトナーは、現像領域Ａで感光体１４上に移
行するが、負に帯電したトナーは移行しない。感光体１
４と転写ローラ１５との接触部には制御された電圧が印
加されているが、これによって感光体１４上の十帯電ト
ナーが用紙上に転写される訳ではない。しかし、機構的
には用紙３０が感光体１４と転写ローラ１５との間を圧
接状態で搬送されるため、プラスに逆帯電したトナーの
一部が用紙３０上に移行し、用紙３０を汚すことにな
る。

【００４３】したがって、この汚れは、トナーの帯電分
布でプラスに逆帯電したトナーの割合に比例する。すな
わち、現像ロール１の表面におけるトナーへの摩擦作用
が、負電荷を持つ電子のトナー側への移行のし易さの程
度に関係する。これはトナーの材料及び現像ロール表面
の持っている官能基に依存するはずである。確立された
理論は現在の所まだないが、よくマハメット則のσ値で
表されるこの値が−の物質ほど、相手に電子を供与し相
手を−に、自分自身は＋に帯電する。したがって、現像
ロールの表面にマハメッ卜則のσ値の−値の大きな物質
を現像ロール表面に使用することによりカブリの性能は
良くなる。σ値が一番大きい官能基はアミノ基である。

【００４４】（Ｇ）カブリ特性を改良するシランカップ
リング剤の塗布工程 まず、シランカップリング剤について説明をする。シラ
ンカップリング剤は、分子中に２個以上の異なった官能
基をもつ有機ケイ素単量体である。２個の官能基の一つ
は無機質（ガラス、金属、硅砂など）と化学結合する官
能基（メトキシ基、エトキシ基、シラノール基など）で
あり。もう一つの基は有機材料（各種合成樹脂）と化学
結合する官能基（アミノ基、ビニール基、エポキシ基、
メタクリ基、メルカプト基など）である。ここでは、例
えばアミノ基を有するシランカップリング剤の場合、一
個の官能基はシリコーンゴムの表面にあるＳｉ、或いは
ＯΗ基と反応し、他の基はアミノ基として、反応してい
ない状態存在する。このアミノ基がトナー接触又は摩擦
する際トナーに電子を供与し、トナーの帯電性能を良く
している。

【００４５】図７は、カブリ改良のために使用される塗
布装置の原理的構成を示すブロック図である。

【００４６】最初に、γ−アミノプロピルメチルジエト
キシシラン（信越化学工業製ＫＢＥ９０２）を有機溶媒
であるエタノールにて１〜１０００倍に希釈し、シラン
カップリング剤となる希釈液を作る。

【００４７】図７に示す塗布装置は、スポンジローラ５
０、モータ５１、駆動ベルト５２、及び現像ロール１を
スポンジローラ５０に押当てるためのロール保持機構５
３から構成されている。ロール保持機構５３により保持
された現像ロール１は、上述のγ−アミノプロピルメチ
ルジエトキシシランの希釈液を含浸した細かいセルを持
つスポンジローラ５０に当てつけられる。スポンジロー
ラ５０が、駆動ベルト５２を介してモータ５１により回
転させられると、現像ロール１に希釈液が塗布される。

【００４８】このようにしてシランカップリング剤を塗
布した後、有機溶媒であるエタノールを飛ばすため、室
温下に１２時間以上放置する。短時間でエタノールを飛
ばすためには、２００［℃］以下であれば、加熱するこ
とも可能である。ここでは、１２０［℃］の加熱炉で３
０分焼成した。塗布された重量を確認するためには、塗
布前と塗布されたエタノールを飛ばした後で、それぞれ
の重量を測定すれば良い。最適な塗布量は、シランカッ
プリング剤の希釈倍率、塗布方法により異なる。例えば
０．０ｌ［ｇ］〜０．３［ｇ］の範囲であれば、良好な
結果を得ることができる。

【００４９】ここで使用される塗布剤は、シランカップ
リング剤であれば特に制限されるものではない。前述し
たように、シランカップリング剤の官能基には２種類あ
って、一方はメトキシ基、或いはエトキシ基であり、こ
れらはどちらの官能基でも構わない。他方の官能基とし
ては、アミノ基、ビニル基、エポキシ基、メタクリル
基、メルカプト基のいずれかである。これらは、いずれ
もトナーに対する帯電性を有しており、後述するよう
に、特にアミノ基は大きな効果がある。

【００５０】（Ｈ）シランカップリング剤の具体例 アミノ基を有するシランカップリング剤の具体例として
は、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン（ＫＢ
Ｍ９０２；信越化学工業製）、γ−アミノプロピルトリ
メトキシシラン（ＫＢＭ９０３；信越化学工業製）、γ
−アミノプロピルトリエトキシシラン（ΚＢＥ９０３；
信越化学工業製）、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノ
プロピル卜リメトキシシラン（ＫＢＭ６０３；信越化学
工業製）、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピル
トリエトキシシラン（ＫＢＥ６０３；信越化学工業
製）、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチ
ルジメトキシシラン（ＫＢＭ６０２；信越化学工業
製）、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン（ＫＢＭ５７３；信越化学工業製）などがある。

【００５１】また、ビニル基のシランカップリング剤と
しては、ビニルトリメトキシシラン（ΚＢＭ１００３；
信越化学工業製）、ビニルトリス（βメトキシエトキ
シ）シラン（ＫＢＣ１００３；信越化学工業製）などが
ある。

【００５２】エポキシ基のシランカップリング剤として
は、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（Ｋ
ＢＭ４０３；信越化学工業製）、γ−グリシドキシプロ
ピルトメチルジエトキシシラン（ＫＢＥ４０２；信越化
学工業製）などがある。

【００５３】メタクリル基のシランカップリング剤に
は、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン（ＫＢＥ５０２；信越化学工業製）、γ−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ５０３；信越
化学工業製）がある。

【００５４】いずれも、上記シランカップリング剤とし
て使用する場合は希釈して使用する必要がある。希釈し
ないで使用するとコー卜膜ができて、抵抗が高くなり過
ぎるからである。希釈液としては有機溶剤、例えばアル
コール類（エタノール、メタノール、イソプロピルアル
コール等）、トルエン、キシレン、酢酸エチル、メチル
エチケトン、アセトン等溶剤、低粘度のジメチルシリコ
ーンオイル２ＣＳ以下のものを１〜１０００倍に希釈す
ればよい。

【００５５】（Ｉ）カブリ値の測定方法 カブリ値とは、感光体上に付着した逆帯電トナーの量を
数値化したものである。ここでは、付着トナーが多いと
反射率が小さくなることを利用して、以下のようにカブ
リ値が測定される。

【００５６】未印字状態でプリンタの電源を瞬断し、感
光体上の転写ローラとの接触部に透明性の高いテープを
張り付ける。これにより、転写ローラとの接触部で感光
体上に付着している逆帯電トナーが透明テープに移行す
る。この透明テープを未印字の印字用紙に張り付ける。
同じ印字用紙に、同じ透明テープであって、トナー汚れ
のないものを張り付ける。

【００５７】これらの透明テープを張り付ける印字用紙
は反射率が高い用紙が良い。ここでは、反射率が９５％
以上ある紙を、平らな台の上に載せて反射率を測定す
る。感光体上に付着されて逆帯電トナーを移行させた透
明テープの反射率Ｘ、及び未使用の透明テープの反射率
Ｋをそれぞれ測定して、次の式によってカブリ値が計算
される。 カブリ値＝Ｋ（％）−Χ（％） 表１は、図２（ｂ）に示す構成の半導電硬化物層からな
る現像ロールを使用した場合のカブリ値である。

【００５８】

【表１】 表１に示すように、各種のシランカップリング剤を塗布
した現像ロールを現像装置に組み込み印字試験を実施
し、プロセスの基本特性評価を実施した。組立後の初期
時での高温高湿化条件（ＨＨ環境）でのカブリ値、及び
ベタ黒印字部のマクベス濃度を測定した。反射率の測定
には、ミノルタ製の測定器を使用した。

【００５９】カブリ値については、アミノ基を持つシラ
ンカップリング剤が特に優れており、ビニル基、エポキ
シ基、メタクリル基、メルカプト基の順に悪くなるが、
塗布しない従来のローラに比較するといずれの場合も効
果がある。

【００６０】（Ｊ）他の半導電硬化物層の形成方法 トナーを詰めたカートリッジを何度も交換して使用する
現像装置において、現像装置の長寿命が必要であり、そ
のため、前記（Ｃ）の半導電硬化物層では、重合法によ
り製造される球状卜ナーを使用している。さらに球状ト
ナーを使用することで、現像ローラとトナー規制ブレー
ドの形成性が悪いので、現像ローラの表面は十分な凸凹
が必要なため、球状シリコーンエラストマを混合してい
る。

【００６１】現像剤であるトナーが消費された時点で現
像装置の寿命とするような、寿命の短い現像装置や、粉
砕法によるトナーを使用する場合でも十分なベタ黒濃度
を必要としない現像装置などにおいては、現像ロールの
表面の凸凹が大きい必要がない。そこで、このような場
合には、現像ローラに使用されるシリコーンゴム組成と
して、球状シリコーンエラストマ粒子を添加しないで半
導電硬化物層を形成してもよい。

【００６２】図２（ｃ）は、半導電硬化物層２にシリコ
ーンエラストマ粒子２２を含まない場合の現像ロールの
断面図である。また、表２は、そのような構成の半導電
硬化物層からなる現像ロールを使用した場合のカブリ値
である。

【００６３】

【表２】 表２に示すように、カブリ値については、アミノ基を持
つシランカップリング剤が特に優れており、ビニル基、
エポキシ基、メタクリル基、メルカプト基の順に悪くな
るが、シランカップリング剤を塗布しない従来のローラ
に比較するといずれの場合も効果がある。

【００６４】（Ｋ）シリコーンゴムの表面改質を行なわ
ない現像ロール この発明では、前記（Ｄ）でシリコーンゴムの具体的な
製造方法を説明したように、シリコーンゴム組成物から
なる半導電硬化物層の表面を照射することにより、良好
なベタ黒濃度を得るようにしている。しかし、低圧水銀
ランプ等の照射光による現像ロール表面の改質には、長
時間を要する。

【００６５】そこで、シランカップリング剤を塗布した
だけで現像ロールの表面改質を実施せずに電子写真現像
装置を構成することもできる。この場合、印字の初期に
現像ロールの平らな表面部分では、トナー規制ブレード
によるトナー層形成性が悪くなって、充分な印字濃度が
得られなくなるが、通常のテキスト印字では印字デュー
ティが５〜１０％であって、印字品質の低下は問題にな
らない。図２（ｄ）は、シリコーンゴムの半導電硬化物
層２の表面に硬化処理層２３を形成していない場合の断
面図である。表３は、そのような表面改質を行なわない
現像ロールを使用した場合のカブリ値である。

【００６６】

【表３】 表３に示すように、カブリ値については、アミノ基を持
つシランカップリング剤が特に優れており、ビニル基、
エポキシ基、メタクリル基、メルカプト基の順に悪くな
るが、シランカップリング剤を塗布しない従来のローラ
に比較するといずれの場合も効果がある。

【００６７】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように現像
ロールの表面に卜ナーに対する電子供与性がおおきいア
ミノ基を官能基として持つシランカップリング剤を塗布
し現像ロールの表面改質を行ったので、感光体等の間で
トナーを摩擦帯電させ易くすることができ、カブリを抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の電子写真現像装置の構成を示す概
要図である。

【図２】 この発明の現像装置に組み込まれる現像ロー
ルの概要を示す断面図である。

【図３】 半導電硬化物層を照射して、その表面を改質
する照射装置を示す原理図である。

【図４】 量産用の照射装置を示す概略図である。

【図５】 カブリ現象に係わる現像装置の要部構成を示
すブロック図である。

【図６】 トナーの帯電量分布の一例を示す分布図であ
る。

【図７】 塗布装置の原理的構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 現像ロール、 １０ 現像装置、 １１ アジテー
タ、 １２ トナー供給ローラ、 １３ トナー規制ブ
レード、 １４ 感光体、 １５ 転写ローラ、 １６
帯電ローラ、 １７ ＬＥＤヘッド、 ２ シリコー
ンゴムの半導電硬化物層、 ２０ トナーカートリッ
ジ、 ２１ 硬化物層の内オルガノシロキサン、導電性
材料、及びその他添加物から構成される部分、 ２２
シリコーンエラストマ粒子、 ２３ 低圧水銀ランプの
照射により生じる硬化層、 ２４改質された最表面層、
３ 芯金、 ３０ 印字用紙、 ３１ 低圧水銀ラン
プ、 ３２ ランプの光、 ３２Ｒ 可視光線及び赤外
線、 ３３ 金属反射板、３４ 支持台、 ３５ モー
タ、 ３６ 駆動べルト、 ３７ 熱線カットフィル
タ、 ３８ ファン、 ４０ 照射装置、 ４１ 照射
器、 ４２ べルトコンベア、 ４３ 駆動ベルト、
４４ 遮蔽装置、 ４５ オゾンフィルタ、４６ オゾ
ン排出ブロー、 ５０ スポンジローラ、 ５１ モー
タ、 ５２駆動ベルト、 ５３ ロール保持機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 明人 東京都港区芝浦４丁目11番地22号 株式会 社沖データ内 (72)発明者 鈴木 雅之 東京都港区芝浦４丁目11番地22号 株式会 社沖データ内 Ｆターム(参考） 2H077 AC04 AC13 AD06 AD13 AD17 AD35 AE03 EA14 FA01 FA22 FA25 3J103 AA02 AA15 AA21 AA51 FA07 FA14 GA02 GA57 GA58 GA60 GA66 HA04 HA41 HA54

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性の軸の外周面に弾性層を形成した現
   像ロールと、表面に静電潜像が形成される感光体とを備
   え、前記現像ロールの弾性層表面に担持された薄層のト
   ナーによって、前記感光体の静電潜像を現像する電子写
   真現像装置において、 前記現像ロールの弾性層表面にはシランカップリング剤
   を有することを特徴とする電子写真現像装置。
2. 【請求項２】前記シランカップリング剤は、官能基とし
   てアミノ基を有することを特徴とする請求項１に記載の
   電子写真現像装置。