JP2540992B2 - トナ―担持体を備えた現像装置およびトナ―担持体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 １） 産業上の利用分野 本発明は静電潜像が形成された潜像担持体表面（たと
えば、電子複写機の感光ドラムの表面）にトナーを付着
させるトナー担持体を備えた現像装置およびトナー担持
体の製造方法に関する。

２） 従来の技術 従来のこの種のトナー担持体を使用する現像装置は、
特開昭61−223769号公報等に記載されており、次に、そ
の現像装置の概略を第４〜７図により説明する。

第４図に示した固定支持軸01は、現像装置の図示しな
い支持部材によって固定支持される軸であり、この固定
支持軸01によって円筒状のマグネットロールMRoが固定
支持されている。このマグネットロールMRoは、第５図
に示すようにその外周面にその軸方向に沿って延びる複
数の磁極が円周方向に並んで配設されている。前記固定
支持軸01の両端部には、一対の回転支持部材02,02が回
転可能に支持されており、その回転支持部材02,02によ
って円筒状のトナー担持体03の両端部が固定支持されて
いる。このトナー担持体03には、図示しない駆動モータ
の回転力が図示しないギヤおよび前記支持部材02等を介
して伝達されるようになっている。また、前記トナー担
持体03は、前記マグネットロールMRoの外周面に所定の
距離を置いて対向する導電性内層03aとその外周に積層
状に配置された半導電性外層03bとを有している。

このように外層03bを半導電性にする理由は、仮に外
層03bを導電性にすると、現像するときにトナー担持体0
3と感光体表面との間に高電圧を印加した際、それらの
間に放電が生じて、感光体表面に付与された電荷を除去
して画像の黒ベタ部分に白点または非画像部に黒点の欠
陥を生じてしまうからである。

第５図は前記トナー担持体03を使用する現像装置の概
略説明図で、絶縁性の一成分トナー04を収容するホッパ
ー05には、トナー担持体嵌入口05aが形成され、トナー
担持体嵌入口05aの上縁は磁性ブレード05bの先端縁によ
って形成されている。この磁性ブレード05bは、トナー
担持体03表面にトナーを一様に付着させるために、トナ
ー担持体03表面に多量に付着した一成分磁性トナーの層
厚を一定にする作用を奏するものである。

前記トナー担持体03は、前記トナー担持体嵌入口05a
からホッパー05内に一部が入り込み、残部がホッパー05
の外部に露出した状態で配置される。そして、前記トナ
ー担持体03の半導電性外層03bの前記ホッパー05から露
出した部分に対向して、感光ドラム06の感光体表面06a
が配置され、この感光体表面06aの内側の導電層06bは接
地されている。また、前記トナー担持体03の導電性内層
03aは直列に接続された交流電源07およびバイアス用の
直流電源08を介して接地されている。

前記直流電源08のバイアス電圧は第6A図および7A図に
示すように、そのバイアス電圧によって定まる半導電性
外層03bのバイアス電位ＶAが、前記感光体表面06aの画
像部（黒表示部）の帯電電位（以下、「画像電位」とい
う）ＶHと非画像部（白表示部）の帯電電位（以下「背
景電位」という）ＶLとの中間の値となるように設定し
てある。そして、前記交流電源07は、前記半導電性外層
03bの最大電位ＶMAXが感光体表面06aの画像電位ＶHより
も高く、最小電位ＶMINが背景電位ＶLよりも低くなるよ
うに設定されている。したがって、第6A図に示すように
感光体表面06aの画像電位ＶHは、時間t1,t3,…,t2n−１
（ｎ＝1,2,…）の間はトナー担持体03の半導電性外層03
bの表面電位よりも高く、前記両者06a,03b間の電界の方
向は第6A図矢印Ef′で示すように半導電性外層03bから
感光体06aに向う。また、時間t2,t4,…,t2n（ｎ＝1,2,
…）の間は感光体表面06aの画像電位ＶHは半導電性外層
03bの表面電位よりも低くなり、電界の方向は第6A図矢
印Er′で示すように感光体表面06aから半導電性外層03b
に向う。また、第7A図に示すように感光体表面06aの背
景電位ＶLは、時間t1′,t3′，…,t2n−１′（ｎ＝0,1,
2,…）の間はトナー担持体03の半導電性外層03bの表面
電位よりも高くそのときの電界の方向は第7A図矢印Ef′
で示され、時間t2′,t4′，…,t2n′（ｎ＝1,2,…）の
間は低くそのときの電界の方向は矢印Er′で示される。

前述のように、前記感光体表面06aの画像電位ＶHまた
は背景電位ＶLとトナー担持体03の半導電性外層03bの表
面電位とは、その相対的高低が前記交流電源07の周期に
対応して逆転するので、感光体表面06aおよび半導電性
外層03b間には交互に向きが変化する電界が生じる。そ
の電界の強さは、半導電性外層03bに対して感光体表面0
6aの電位が高い場合の電界（以下、「トナー付着電界」
という）をEf、低い場合の電界（以下、「トナー帰着電
界」という）をErとすると、各電界Ef,Erは第6B,6C図お
よび第7B,7C図に示すように、感光体表面06aおよび半導
電性外層03b間の間隔が接近する程強くなる。そして、
領域A2,A2′の電界Ef,Erの強さは領域A1,A1′およびA3,
A3′のそれよりも強くなる。

このような現像装置はその使用時、トナー担持体03お
よび感光ドラム06がそれぞれ矢印ＸおよびＹ方向に回転
されると、前記一成分トナー04は例えば負に摩擦帯電
し、磁性ブレード02bによって所定の厚さでトナー担持
体03の半導電性外層03bに付着して感光体表面06aに接近
する。

このとき、前記半導電性外層03b上の一成分トナー04
は、前記感光体表面06aの電位が画像電位ＶHである場合
（第6A〜6C図に示す場合）と背景電位ＶLである場合
（第7A〜7C図に示す場合）とでは異なる振る舞いをす
る。そこで、まず感光体表面06aの表面電位が画像電位
ＶHである場合について説明する。

第6A〜6C図において、半導電性外層03bと感光体表面0
6aとが接近して領域A1に入ると、両表面05bおよび06a間
のトナー付着電界Efは、一成分トナー04が半導電性外層
03bから感光体表面06aへの移動（空間を飛翔しての移
動）を開始する移動開始スレッシュホールド電界Efth
（第6C図参照）よりも大きくなるが、トナー帰着電界Er
は、移動開始スレッシュホールド電界Erth以下のままで
ある。このとき、半導電性外層03b上に付着している一
成分トナー04は移動して感光体表面06aに付着する。以
下、前記半導電性外層03bから感光体表面06aへのトナー
04の移動を「付着移動」といい、矢印Ｆ（第6C,7C図参
照）で表わす。そしてトナー04の逆方向の移動を「帰着
移動」といい矢印Ｒ（第6C,7C図参照）で表わす。

半導電性外層03bと感光体表面06aとがさらに接近して
領域A2に入ると、両表面05bおよび06a間のトナー帰着電
界Erも、一成分磁性トナー04が感光体表面06aから半導
電性外層03bへの移動を開始する移動開始スレッシュホ
ールド電界Erthよりも大きくなる。そうすると、前記交
流電源07によって生じる向きが交互に変わる電界Ef,Er
により、一成分磁性トナー04は半導電性外層03bから感
光体表面06aへの付着移動Ｆと逆方向の帰着移動Ｒとの
往復移動を行う。このとき、トナー帰着電界Erよりもト
ナー付着電界Efの方が大きいのでトナー付着移動Ｆの方
がより大きな力の作用のもとに行われる。

次に、半導電性外層03bと感光体表面06aとがさらに回
転して領域A3に入ると、両表面05bおよび06a間のトナー
付着電界Efは前記移動開始スレッシュホールド電界Efth
以上であるが、トナー帰着電界Erは前記移動開始スレッ
シュホールド電界Erth以下となる。そうすると、一成分
磁性トナー04は、トナー担持体03の半導電性外層03bか
ら感光体表面06aへの移動のみを行う。そして、領域A3
を通過すると一成分磁性トナー04の移動は行われなくな
る。このようにして、画像電位ＶHに保持されている感
光体表面06a上には一成分磁性トナー04が付着する。

次に、感光体表面06aの表面電位が背景電位ＶLである
場合について説明する。

第7A〜7C図において、半導電性外層03bと感光体表面0
6aとが接近して領域A1に入ると、両表面05bおよび06a間
のトナー帰着電界Erは、移動開始スレッシュホールド電
界Efthよりも大きくなるが、トナー付着電界Efは、移動
開始スレッシュホールド電界Erth以下のままである。こ
のとき、感光体表面06a上に一成分磁性トナー04が付着
していれば、その一成分磁性トナー04は半導電性外層03
bに向かって帰着移動するはずであるが、感光体表面06a
上には帰着移動Ｒすべき一成分磁性トナー04が無いの
で、一成分磁性トナー04の移動は起こらない。

半導電性外層03bと感光体表面06aとがさらに接近して
領域A2に入ると、両表面05bおよび06a間のトナー帰着電
界Erおよびトナー付着電界Efがともに、移動開始スレッ
シュホールド電界ErthおよびEfthよりも大きくなる。そ
うすると、前記交流電源07によって生じる向きが交互に
変わる電界Ef,Erにより、一成分磁性トナー04は半導電
性外層03bから感光体表面06aへの付着移動Ｆと逆方向の
帰着移動Ｒとの往復移動を行う。このとき、トナー帰着
電界Erの方がトナー付着電界Efよりも大きいのでトナー
帰着電界Ｒの方がより大きな力によって行われる。

次に、半導電性外層03bと感光体表面06aとがさらに回
転して領域A3に入ると、両表面05bおよび06a間のトナー
帰着電界Erは前記移動開始スレッシュホールド電界Erth
以上であるが、トナー付着電界Efは前記移動開始スレッ
シュホールド電界Efth以下となる。そうすると、一成分
磁性トナー04は、感光体表面06aから半導電性外層03bへ
の帰着移動Ｒのみを行う。そして、領域A3を通過すると
一成分の磁性トナー04の移動は行われなくなる。したが
って、背景電位ＶLに保持されている感光体表面06a上に
は一成分磁性トナー04が付着しない。

前記第６〜７図により説明した現像方法は、マグネッ
トロールMRoの磁力によりトナー担持体03表面に付着し
た一成分磁性トナーを磁性ブレード05bで一定の層厚に
してから感光体表面06aに移動させて現像する方法であ
るが、これと同様にトナーを移動させて現像する現像方
法は一成分非磁性トナーにも適用することができる。

一成分非磁性トナーをトナー担持体表面に付着させる
力としては、磁力を利用できないので、静電気力（鏡像
力）、粘着力、ファデルワールス力等を利用している。
それらの力によるトナー担持体表面へのトナーの付着力
は磁力に比べて弱いので、前記小さな付着力によりトナ
ー担持体表面に均一なトナー層を形成するために設計上
種々の注意が払われている。例えば、第８図に例示する
ような一成分非磁性トナーを用いた従来の現像装置で
は、トナー担持体010表面にトナーを付着させるための
トナー供給部材011を設けたり、層厚規制部材012の形
状、配置等を工夫したりしている。この第８図におい
て、前記層規制部材012は、ステンレス板013とその自由
端側に接着されたシリコンゴム014とから構成されてい
る。一成分非磁性トナーは、トナー担持体010表面の回
転移動に伴い、トナー担持体010表面とこの表面にニッ
プ（圧接）する層圧規制部材012とのニップ部に移送さ
れる。前記ニップ部に移送された一成分トナーは、ニッ
プ部において摩擦帯電され、前記トナー担持体010表面
に静電気力等で付着されるとともにトナー担持体010表
面に圧接された層厚規制部材012によってならされ、均
一な層とされる。

ところで、現像装置においては、トナー担持体表面の
トナー分布にムラが生じた場合、その現像の結果得られ
る画像に濃度ムラ等が生じてしまうので、現像装置で使
用されるトナー担持体においては、その表面全体に均一
にトナーを付着させる必要がある。

また、トナー担持体表面と感光体表面との間隔が均一
でない場合には、現像して得られる画像にムラが生じて
しまうので、前記間隔を均一に保持する必要がある。

以上の各必要性から、前記一成分トナーを用いた現像
装置で使用されるトナー担持体には、次の各特性が要求
される。

（ａ） 前記半導電性外層のを形成する材料の体積固有
抵抗値のバラツキが少ないこと。

（ｂ） 前記半導電性外層の外径寸法のバラツキが少な
く巨視的には表面が滑らかであること。

（ｃ） トナー担持体の軸の撓み量が少ないこと。さら
に、トナー担持体へのトナーの付着力が非常に弱い一成
分非磁性トナーを用いた現像装置で使用されるトナー担
持体では、前記付着力を増すために次の特性が特に要求
される。

（ｄ） 微視的にはトナー担持体表面に表面粗さRz＝1.
0μｍ以上10μｍ以下の均一な凹凸が形成されているこ
と。

また、一成分磁性トナーを用いた現像装置で使用され
るトナー担持体では、次の特性を備えていれば特に有利
である。

（ｅ） 小さな磁力のマグネットロールを用いた場合、
トナー担持体表面での磁力をできるだけ大きな値にする
ためには、トナー担持体の表面とマグネットロールの表
面との距離ができるだけ小さいこと。

３） 発明が解決しょうとする課題 ところで、前記第６図に示す従来のトナー担持体03
は、導電材を混入したフェノール樹脂等の材料を用いて
圧縮成形、射出成形、または押出成形等の手段により円
筒状の半導電性樹脂スリーブによって半導電性外層03b
を成形し、その内周面に導電性材料層を形成して、製造
されていたので、次のような問題点があった。

（イ） 成形時の寸法精度が悪いため、外径研磨、両端
加工等の後加工を行う必要がある。したがって、工程数
が多くなる。

（ロ） 円筒状に形成された半導電性樹脂スリーブの内
周面に導電性材料層を形成する作業は、外側に露出した
外周面に施す作業に比べて面倒である。

（ハ） 半導電性樹脂スリーブは、導電性材料を混入し
たフェノール樹脂等を使用して形成されるが、樹脂では
剛性があまり大きくないので、半導電性樹脂スリーブの
肉厚を薄くすることができない。したがって、一線分自
制トナーを用いる場合、半導電性樹脂スリーブの表面す
なわちトナー担持体03の表面とマグネットロールMRoの
表面との距離を小さくすることができないので、トナー
担持体03表面での磁力を大きな値にするためには大きな
磁力のマグネットロールMRoを使用しなければならな
い。

（ニ） 前述の（イ）〜（ハ）の問題点により前記第４
図に示すトナー担持体03は生産コストが上昇する。

また、従来、導電性接着剤を用いて金属製の導電性ス
リーブの外側に樹脂製の半導電性スリーブを接着したト
ナー担持体も知られているが、このものでは、導電性接
着剤が前記両スリーブ間に均一に充填されていない場
合、トナー担持体表面に不規則なへこみが生じたり、接
着不良により表面電位が不均一になったりする場合があ
る。さらに、前記両スリーブの厚みを小さくすることが
できないので、内側にマグネットロールを配置する際、
マグネットロールの表面とトナー担持体表面との距離が
大きくなってしまう。このため、マグネットロールの磁
力が大きくても、トナー担持体表面では磁力が小さくな
ってしまうという問題点があった。

さらに従来、特公昭64−5704号公報には、金属スリー
ブ表面およびその表面に塗膜されたシラン化合物を含む
樹脂層から構成されたトナー担持体と、そのトナー担持
体を用いた現像装置とが記載されている。しかしなが
ら、この公報に記載された技術は、トナー担持体への付
着力の小さい一成分磁性トナーを用いる場合については
考慮されておらず、また、トナー担持体の表面形状につ
いても何等の考慮もなされていない。したがって、そこ
に記載されたトナー担持体は、前記付着力の小さな一成
分非磁性トナーを用いた現像装置では使用できないとい
う問題点があった。

さらにまた、従来、特公平２−23864号公報には、金
属スリーブ表面に塗膜された誘電体層を研削し、その表
面に接着剤を介して樹脂で被覆した導電性粒子層を形成
し、その後、前記導電性粒子が露出するように表面を研
削して構成されたトナー担持体が記載されている。しか
しながら、この公報に記載されたトナー担持体は構成お
よび製作工程が複雑である。

本発明は前述の事情に鑑み、前記必要な特性（ａ）〜
（ｃ）を満たし且つ製作の容易で、一成分非磁性トナー
の現像にも使用できるトナー担持体を備えた現像装置と
トナー担持体の製造方法を提供することを課題とする。

B.発明の構成 １） 課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本出願の第１発明のトナ
ー担持体を備えた現像装置は、導電性金属材料製の円筒
状スリーブによって形成された導電性内層（４）と前記
円筒状スリーブの外周面に塗膜された半導電性樹脂層に
よって形成されるとともに表面に摩擦帯電した一成分ト
ナーが付着する均一な凹凸が形成された半導電性外層
（５）とを有する円筒状のトナー担持体を備え、所定間
隔離れて配置されたトナー担持体および潜像担持体間に
バイアスした交流電流を印加して半導電性外層（５）の
表面電位を制御することによりトナー担持体表面に付着
した一成分トナーを前記潜像担持体に移動させて現像す
るトナー担持体を備えた現像装置において、下記の要件
を備えたことを特徴とする、 （Y01）前記半導電性外層（５）は、樹脂中に導電性を
付与する材料とこの導電性付与材料とは別に表面に均一
な凹凸を生じさせるとともに膜厚を持たせるモース硬度
6.5以上の微粒子が分散した半導電性樹脂層により形成
されたこと、 （Y02）前記半導電性樹脂層の厚みは60μｍ以上である
こと。

（Y03）前記半導電性樹脂層の表面粗さはRz＝1.0〜10μ
ｍの範囲にあること。

また、本出願の第２発明のトナー担持体の製造方法
は、所定間隔離れて配置されたトナー担持体および潜像
担持体間にバイアスした交流電流を印加してトナー担持
体の表面電位を制御することによりトナー担持体表面に
付着した一成分トナーを前記潜像担持体に移動させて現
像する現像装置で使用される前記トナー担持体を製造す
るに際し、導電性金属材料製の円筒状スリーブによって
形成された導電性内層（４）の外周面に、導電性を付与
する材料を分散した樹脂液を塗布してから硬化させるこ
とにより、摩擦帯電した一成分トナーが付着する均一な
凹凸が表面に形成された半導電性外層（５）を形成する
トナー担持体の製造方法において、下記の要件を備えた
ことを特徴とする、 （Y04）前記樹脂液に、前記導電性付与材料とは別に表
面に均一な凹凸を生じさせるとともに膜厚を持たせるモ
ース硬度6.5以上の微粒子を分散させ、その樹脂液を硬
化させて膜厚が60μｍ以上で、表面粗さがRz＝1.0〜10
μｍの範囲にある半導電性樹脂層を形成し、この半導電
性樹脂層により前記半導電性外層（５）を形成するこ
と。

２） 作 用 前述の構成を備えた本出願の第１発明の現像装置に備
えられたトナー担持体は、導電性非磁性金属材料から形
成された円筒状スリーブと、その外周面に塗膜された半
導電性樹脂層とから構成されている。前記円筒状スリー
ブを金属材料によって形成する技術は従来確立された技
術であるので、前記円筒状スリーブは従来確立された技
術を使用して容易に形成することができる。また、一般
に金属材料は樹脂よりも剛性が大きいので、前記導電性
非磁性金属材料から形成された円筒状スリーブは、従来
の半導電性樹脂スリーブに比較して薄く形成することが
できる。このようなトナー担持体は、これに所定間隔離
れて配置された潜像担持体との間にバイアスした交流電
流を印加して半導電性外層の表面電位を制御することに
よりトナー担持体表面に付着した一成分トナーを前記潜
像担持体に移動させて現像する現像装置で使用される。

このような現像装置で使用されるトナー担持体は、ト
ナー担持体表面（すなわち半導電性樹脂層）が磨耗した
り、傷が付いたりして、トナー担持体の表面に導電性の
円筒状スリーブが露出すると、安定して均一なトナー層
を形成することができなかったり、また、トナー担持体
表面と感光体表面との間で放電が生じたりする。しかし
ながら、本発明の前記半導電性外層は、樹脂中に導電性
を付与する材料とこの導電性付与材料とは別に表面に均
一な凹凸を生じさせるとともに膜厚を持たせるモース硬
度6.5以上の微粒子が分散した膜厚が60μｍ以上の半導
電性樹脂層により構成されている。前記モース硬度6.5
以上の微粒子を分散させること、および膜厚を60μｍ以
上とすることにより、トナーに対する十分な対磨耗性を
持たせることができる。

このような半導電性樹脂層が形成されたトナー担持体
を用いた現像装置は、トナー担持体表面と感光体表面と
の間に高電圧を印加した際、それらの間に放電が生じた
場合に、放電により感光体表面の帯電電荷が除去されて
画像の黒ベタ部分に白点が発生したり、非画像部に黒点
が発生したりする不具合を防止することができる。

また、前記半導電性樹脂層の表面粗さをRz＝1.0〜10
μｍの範囲にすることにより、一成分トナーの付着性を
良好に保つことができる。

前記微粒子が分散した半導電性樹脂層を有するトナー
担持体は、半導電性樹脂層の表層部だけではなく内部に
も微粒子が含まれているため、トナー担持体表面が磨耗
ししても微粒子が露出し、表面の凹凸が存在し続ける。
なお、前記微粒子は、塗装後に膜厚を持たせるための顔
料としても機能する。

さらに、前記半導電性樹脂層は、前記円筒状スリーブ
の表面（すなわち外側に露出した表面）に形成されてい
るので、楽な作業で形成することができる。

また、前述の本出願の第２発明のトナー担持体の製造
方法は、前記導電性非磁性金属材料から形成された円筒
状スリーブの外周面に、硬化したとき膜厚が60μｍ以上
でその表面に表面粗さRz＝1.0〜10μｍの均一な凹凸が
生じるモース硬度6.5以上の微粒子を分散させた樹脂液
を硬化させて塗膜を形成するので、前記第１発明のトナ
ー担持体を容易に製造することができる。

３） 実施例 以下、図面にもとずいて本発明のトナー担持体を備え
た現像装置およびトナー担持体の製造方法の実施例につ
いて説明する。

第１図は、本発明のトナー担持体の一実施例の縦断面
図であり、一成分非磁性トナーを用いる現像装置用のト
ナー担持体である。

第１図において、現像装置の図示しない支持部材によ
って回転自在に支持される支持軸１上には、その軸方向
両端部に一対の円板状支持部材2,2が固定されており、
その円板状支持部材2,2に円筒状のトナー担持体３の両
端部が固定支持されている。

前記トナー担持体３は、アルミニウム製の肉厚1mm、
外径略20.0mmの円筒状スリーブ（すなわち、導電性内
層）４と、この円筒状スリーブ４の外周面に形成された
半導電性樹脂層（すなわち、半導電性外層）５とから構
成されている。そして、前記半導電性樹脂層５の膜厚は
約110μｍであり、その表面には、表面粗さRz＝2.5〜4.
5（μｍ）の均一な凹凸が形成されている。なお、前記
円筒状スリーブ（導電性内層）４は非磁性ステンレス等
の他の導電性非磁性金属材料から形成することも可能で
ある。なお、この実施例の電源は、交流電源６およびバ
イアス直流電源７から構成されている。

次に、前記トナー担持体３の製造方法の第１実施例に
ついて説明する。

前記円筒状スリーブ４表面に形成する半導電性樹脂層
５の材料として下記の成分のものを使用する。

導電性カーボンブラック ……5.0wt％ 微粒子（シリカ系体質顔料） ……25.0wt％ ポリエステル樹脂 ……13.5wt％ メラミン樹脂 ……3.7wt％ エポキシ樹脂 ……4.0wt％ キシロール（芳香族炭化水素系溶剤） ……22.0wt％ MIBK（ケトン系溶剤） ……20.3wt％ ブタノール（アルコール系溶剤） ……3.2wt％ ブチルセロゾルフ ……3.2wt％ 添加剤（顔料を分散させる油） ……0.1wt％ 前記成分表から分かるように、この実施例では前記微
粒子としてシリカ系体質顔料を使用している。この実施
例で使用したシリカ系体質顔料は、モース硬度6.5の無
定形シリカであり、10μｍシリカとして塗装メーカから
市販されているものである。この10μｍシリカは粒径に
バラツキがあり、その重量％は、最大粒径10μｍ未満の
粒子が98％、最大粒径10μｍ以上の粒子が２％である。
トナー担持体の表面粗さをたとえばRz＝３（μｍ）以上
に大きくした場合、トナーに対する磨耗を防ぐには、無
定形シリカを結晶化して得られるモース硬度７以上の結
晶シリカが有効である。なお、前記シリカ系体質顔料の
原料としては、アルミナシリカ、溶融シリカ、石英ガラ
ス等を採用することも可能で、それらのモース硬度はい
ずれも７以上で、表面粗さの維持、対磨耗性に優れてい
る。

上記成分の材料をミキサー等によりミキシングし、ミ
キシング途中で分散ミルを２回通すと、前記シリカ系体
質顔料の最大径は、2.5（μｍ）となる。このようにし
て、前記半導電性樹脂層５を形成する材料となる塗料を
製造する。

前記塗料は、適当な粘度、造膜性（10μｍ以上の造膜
性があり、且つ塗液ダレの少ない粘度）がある。なお、
前記塗料の粘度および造膜性の調節は、エーテル系、炭
化水素系、またはアルコール系等の溶剤の混合割合を調
節して行うことができる。

次に前記塗料を、必要な造膜厚に応じて室温〜100℃
程度にプレヒートした前記アルミニウム製の円筒状スリ
ーブ４を毎分80回転で回転させながらその表面に、エア
ースプレーによって吹き付け塗装を行い、室温〜130℃
程度で数十秒乾燥させた後、150℃〜250℃で焼付硬化さ
せると、前記円筒状スリーブ４の表面に厚さ60μｍの半
導電性樹脂層５が形成される。このような塗装工程を２
回繰り返して行うと、厚さ約110μｍ（塗装工程を２回
行うと、膜厚は計算上60μｍ×２＝120μｍとなるが、
実際は110μｍ程度となる。）の半導電性樹脂層５が形
成される。このようにして製造したトナー担持体３の表
面粗さは、Rz＝2.5〜4.5μｍであり、トナーを均一且つ
安定に付着させるには適当な粗さとなる。

前述のトナー担持体の製造方法の実施例によれば、膜
厚の略均一な半導電性樹脂層５が形成でき、その寸法精
度が高いため後加工を行う必要が無くなった。また撓み
テストを行ったところ、10μm/（200g/cm）以上であ
り、前記肉厚1mmのアルミ製の円筒状スリーブ４で充分
な撓み強度があることも分かった。この円筒状スリーブ
４の肉厚は従来のフェノール樹脂製のスリーブの肉厚に
比べて約0.7mm程度薄い厚さであり、このスリーブの厚
さの減少によってトナー担持体３表面の磁力を50〜200
ガウス増大させることが可能となる。

次に第2A〜2C図により、前記トナー担持体３を組み込
んだ現像装置について説明する。

第2A図において、現像装置Ｕは、ハウジング10を備え
ており、ハウジング10内には、一成分非磁性トナーが貯
留されるトナー貯留室11、このトナー貯留室11の下部に
設けられた撹拌室12、この撹拌室12と小さな（低い）堰
13によって仕切られたトナー担持体収容室14等が形成さ
れている。前記撹拌室12には、回転軸15に一体的結合さ
れた撹拌棒16およびマイラーシール16aが収容されてい
る。この撹拌棒16およびマイラーシール16aが前記回転
軸15とともに第2A図矢印方向に回転することにより、一
成分非磁性トナーは撹拌されて固まるのが防止され且つ
トナー担持体表面に供給されるようになっている。前記
一成分非磁性トナーは、前記撹拌室12から前記小さな堰
13上方を通って前記トナー担持体収容室14に供給され
る。

トナー担持体収容室14には、前記実施例のトナー担持
体３が収容されている。このトナー担持体３は前記トナ
ー担持体収容室14の開口部において感光体表面17と約0.
3〜0.4mmの間隔を保っている。また、トナー担持体収容
室14には、層厚規制部材18が配置されている。

第2A図、第3A,3B図に示すように、層厚規制部材18
は、前記ハウジング10に基端部を支持された弾力性の有
る薄いステンレス等から形成されたシート状のブレード
本体19とこのブレード本体19の先端部に張り付けられた
シリコーンゴムブロック20とから構成されている。ま
た、前記層厚規制部材18の前記シリコーンゴムブロック
20の略中央部がトナー担持体３表面とニップしている。
そして、層厚規制部材18は一成分非磁性トナーの中に埋
まった状態となっているので、層厚規制部材18の背面
（トナー担持体３に対面する側と反対側の面）に存在す
る一成分非磁性トナーによって、トナー担持体３表面へ
の押圧力を受けている。このため、前記層厚規制部材18
のブレード本体19を非常に弾性力の弱い薄いスレンレス
板から形成しても、層厚規制部材18とトナー担持体とを
確実にニップさせることができる。したがって、この実
施例では、層厚規制部材18のシリコーンゴムブロック20
をできるだけ低圧でトナー担持体３表面にニップさせて
いる。また、トナー担持体３表面とシリコーンゴムブロ
ック20先端部との間には楔状空間21が形成されている
が、その楔状空間21の大きさを適当にすることにより、
前記トナー担持体３と層厚規制部材18との前記ニップ部
に移送される一成分トナーの量が適当な値に調節されて
いる。

第2A,2C図に示すように、前記トナー担持体３の両端
の外周部分には、前記ハウジング10との間に帯状の柔軟
なブラシ22,22が配設されている。このブラシ22,22は、
トナー担持体３の軸方向外方にトナーが移行しないよう
にして、トナーのこぼれを防いでいる。

次に、前述の本発明のトナー担持体３の実施例を組み
込んだ現像装置の作用を説明する。

前記トナー貯留室から供給された一成分非磁性トナー
は前記撹拌室において撹拌棒16で撹拌されて前記堰13の
上方からトナー担持体収容室14内に供給される。トナー
担持体収容室14に供給された一成分非磁性トナーは、前
記トナー担持体表面の回転移動に伴い前記楔状空間21か
ら、トナー担持体表面とこの表面にニップ（圧接）する
層厚規制部材とのニップ部に移送される。前記ニップ部
に移送された一成分非磁性トナーは、ニップ部において
摩擦帯電され、前記トナー担持体表面に静電気力で吸着
されるとともにトナー担持体表面に圧接された層厚規制
部材18によってならされ、均一な層とされる。

その際、層厚規制部材18と、トナー担持体３表面と
は、前述のようにできるだけ低圧でニップしているの
で、それらの間隙でのトナーの凝集の発生が防止され
る。また、それらの間隙に挟まれる異質物（ごみ等）は
表面粗さRz＝約2.5〜4.5（μｍ）の凹凸を形成する粒状
シリカ（Si2O3）によって除外される。したがって、ト
ナー担持体３表面は常に、安定且つ均一なトナー層が形
成され得る状態に保持されることになる。

このようにして、トナー担持体３が表面に均一に付着
した一成分非磁性トナーは感光体表面17とのニップ部に
おいて、従来例と同様に移動して前記感光体表面17の画
像部に吸着されることになる。

前述の本発明のトナー担持体の実施例を組み込んだ現
像装置では、層厚規制部材18がトナーの圧力によりトナ
ー担持体３に押圧されるように配置されているので、ブ
レード本体19に弱い弾性力の部材を使用することができ
る。このため、トナー担持体３の半導電性樹脂層５と層
厚規制部材18との接触圧が小さくされているので、層厚
規制部材18および半導電性樹脂層５の磨耗が少なくな
る。したがって、層厚規制部材18およびトナー担持体の
寿命を延ばすことができる。また、トナー担持体３表面
の半導電性樹脂層５の厚さを約110μｍ以上としたの
で、トナー担持体３表面（すなわち半導電性樹脂層５）
が多少磨耗したり、傷が付いたとしても、トナー担持体
３表面に導電性の円筒状スリーブが露出することがな
い。このため、常に安定して均一なトナー層を形成する
ことができ、また、トナー担持体表面と感光体表面との
間で放電が生じたりすることがない。なお、我々の試作
品では半導電性樹脂層５の厚さが60μｍでも前記110μ
ｍと同様の作用を奏しているので、半導電性樹脂層５の
厚さは60μｍ以上あれば前記磨耗および傷に対する障害
は生じないものと考えられる。

以上、本発明によるトナー担持体を備えた現像装置お
よびトナー担持体の製造方法の実施例を詳述したが、本
発明は、前述の実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく、種
々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば、前記円筒状スリーブ４の表面に形成する半
導電性樹脂層５の材料として下記の成分の塗料を使用す
ることができる。

導電性カーボンブラック ……3.5wt％ 微粒子（シリカ系体質顔料） ……16.0wt％ ポリエステル樹脂 ……21.7wt％ メラミン樹脂 ……7.2wt％ エポキシ樹脂 ……7.0wt％ キシロール（芳香族炭化水素系溶剤） ……15.0wt％ MIBK（ケトン系溶剤） ……17.0wt％ ブタノール（アルコール系溶剤） ……5.0wt％ ブチルセロゾルフ ……3.2wt％ 添加剤（顔料を分散させる油） ……0.1wt％ また、前記塗料の成分の割合は例示した以外の種々の
重量％を採用することが可能であり、さらにまた、トナ
ー担持体３はトナーの飛翔を伴わない種々の現像装置に
も適用可能であり、適用する現像装置によっては、半導
電性外層５の表面電位を制御するために導電性内層４に
接続する電源は、直流バイアス電源のみとすることも可
能である。また、前記トナー担持体の表面の均一な凹凸
を形成するため、半導電性樹脂層の原料となる塗料中に
シリカ系体質顔料を混入する場合、結晶シリカの粒の最
大径は約2.5μｍとする代わりに、1.0μｍ以上の適当な
値を採用することも可能である。そして、トナー担持体
の表面の表面粗さは、Rz＝約1.0〜10.0（μｍ）以上で
あれば一応満足できる機能を奏する。そしてまた本発明
のトナー担持体は、一成分非磁性トナー以外のトナー
（一成分磁性トナー）を用いた現像装置にも適用するこ
とが可能である。

C.発明の効果 前述の本発明の現像装置が備えたトナー担持体は、導
電性金属材料製の円筒状スリーブとその外周面に塗膜さ
れた半導電性外層とから構成されているので、構成がシ
ンプルで製作も容易である。表面が滑らかで外形寸法の
バラツキが少なく且つ体積固有抵抗値のバラツキが少な
い半導電性外層が得られる。さらに、本発明のトナー担
持体は表面に均一な凹凸が形成されているので、トナー
担持体表面にニップする層厚規制部材との間隙に異質物
が挟まった場合、前記均一な凹凸を形成する凸部によっ
て前記異質物が除去される。したがって、トナー担持体
表面は、常に安定且つ均一なトナー層が形成される状態
に保持される。さらに、前記トナー担持体表面の凹凸は
トナー付着力を増す作用があるので、本発明のトナー担
持体は、その表面への付着力の小さい一成分非磁性トナ
ーを用いた現像装置にも適用することができる。さらに
また、前記トナー担持体は、樹脂材料製の円筒状スリー
ブ内面に導電層を形成した従来のものに比べて剛性の大
きな導電性金属材料性の円筒状スリーブを使用している
ので撓み量を増加させることなくその肉厚を薄くするこ
とができる。したがって、一成分磁性トナーを用いた現
像装置に本発明のトナー担持体を適用した場合には、円
筒状スリーブ内側に配設されたマグネットロールとトナ
ー担持体表面との距離を小さくすることができるので、
マグネットロールの磁力が小さくてもトナー担持体表面
の磁力を大きくすることができる。

そして、本発明のトナー担持体の製造方法は、前記本
発明のトナー担持体を容易に製造することができる。ま
た、本発明のトナー担持体の製造方法によって製造され
たトナー担持体は、表面の均一な凹凸を形成する微粒子
が半導電性外層内部に存在するので、半導電性外層が磨
耗しても、前記凹凸は常に半導電性外層表面の均一な凹
凸が無くなることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置で使用するトナー担持体の一
実施例の正面図、第２図は同実施例を組み込んだ現像装
置の説明図、第3A,3B図は同現像装置の層厚規制部材の
説明図、第４〜7C図は従来技術の説明図で、第４図は従
来のトナー担持体の説明図、第５図は第４図の従来のト
ナー担持体を使用した現像装置の説明図、第6A〜6C図お
よび第7A〜Ｃ図は第５図の現像装置の作用説明図、第８
図は従来の一成分非磁性トナーを用いた現像装置の説明
図、である。 ４……導電性内層（円筒状スリーブ）、５……半導電性
外層（半導電性樹脂層）、6,7……電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−73275（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−257881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−183469（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−70877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−140967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−23171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−178380（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性金属材料製の円筒状スリーブによっ
   て形成された導電性内層（４）と前記円筒状スリーブの
   外周面に塗膜された半導電性樹脂層によって形成される
   とともに表面に摩擦帯電した一成分トナーが付着する均
   一な凹凸が形成された半導電性外層（５）とを有する円
   筒状のトナー担持体を備え、所定間隔離れて配置された
   トナー担持体および潜像担持体間にバイアスした交流電
   流を印加して半導電性外層（５）の表面電位を制御する
   ことによりトナー担持体表面に付着した一成分トナーを
   前記潜像担持体に移動させて現像するトナー担持体を備
   えた現像装置において、下記の要件を備えたことを特徴
   とするトナー担持体を備えた現像装置、 （Y01）前記半導電性外層（５）は、樹脂中に導電性を
   付与する材料とこの導電性付与材料とは別に表面に均一
   な凹凸を生じさせるとともに膜厚を持たせるモース硬度
   6.5以上の微粒子が分散した半導電性樹脂層により形成
   されたこと、 （Y02）前記半導電性樹脂層の厚みは60μｍ以上である
   こと。 （Y03）前記半導電性樹脂層の表面粗さはRz＝1.0〜10μ
   ｍの範囲にあること。
2. 【請求項２】所定間隔離れて配置されたトナー担持体お
   よび潜像担持体間にバイアスした交流電流を印加してト
   ナー担持体の表面電位を制御することによりトナー担持
   体表面に付着した一成分トナーを前記潜像担持体に移動
   させて現像する現像装置で使用される前記トナー担持体
   を製造するに際し、導電性金属材料製の円筒状スリーブ
   によって形成された導電性内層（４）の外周面に、導電
   性を付与する材料を分散した樹脂液を塗布してから硬化
   させることにより、摩擦帯電した一成分トナーが付着す
   る均一な凹凸が表面に形成された半導電性外層（５）を
   形成するトナー担持体の製造方法において、下記の要件
   を備えたことを特徴とするトナー担持体の製造方法、 （Y04）前記樹脂液に、前記導電性付与材料とは別に表
   面に均一な凹凸を生じさせるとともに膜厚を持たせるモ
   ース硬度6.5以上の微粒子を分散させ、その樹脂液を硬
   化させて膜厚が60μｍ以上で、表面粗さがRz＝1.0〜10
   μｍの範囲にある半導電性樹脂層を形成し、この半導電
   性樹脂層により前記半導電性外層（５）を形成するこ
   と。