JP2867063B2

JP2867063B2 - トナー担持体の製造方法

Info

Publication number: JP2867063B2
Application number: JP7480190A
Authority: JP
Inventors: 洋志高嶋; 繁和榎木; 弘治鈴木; 尚貴岩田; 祐一上野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1990-03-24
Filing date: 1990-03-24
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH03274581A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、現像装置に用いられるトナー担持体の製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形成した静電潜像を可視像化して記録画
像を得る電子複写機、レーザプリンタ或いはファクシミ
リ等の画像形成装置において、必要に応じて補助剤を外
添した非磁性トナー、すなわち非磁性の一成分系現像剤
を用いる現像装置を採用することは従来より周知であ
る。

この形式の現像装置は、回転駆動されるトナー担持体
に上述の非磁性トナーを供給し、該担持体の表面に非磁
性トナーを担持して搬送し、潜像担持体とトナー担持体
が互いに対向した現像領域にて、潜像担持体に形成され
た静電潜像を、トナー担持体上の非磁性トナーによって
可視像化するものである。かかる現像装置は、キャリア
を含む二成分系現像剤を用いる現像装置に比べ、装置の
維持管理を簡素化でき、装置の構造を小型化できる利点
が得られる。しかもカラートナーを用いることにより、
カラー画像を形成するときも、トナーが非磁性であるた
め、磁性トナーを用いた場合に比べ、新鮮なカラー画像
を得ることができる。

ところで、一成分系現像剤を用いる現像装置におい
て、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へ搬送し、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、トナー担持体に内設し
た磁石の磁力を利用して、トナー担持体上に多量のトナ
ーを担持できるので、上述の要求を比較的容易に満たす
ことが可能である。

ところが非磁性トナーを用いたときは、これを磁力に
よってトナー担持体上に担持させることができないた
め、上述の要求を満たすことは容易でない。

そこで本出願人は、導電性の基体の表面に、該基体の
導電部と、基体に固着された誘電体とが規則的又は不規
則に露出しているトナー担持体を用いると共に、該誘電
体を所定の極性に帯電することにより、トナー担持体表
面の近傍に多数の微小電界を形成し、静電潜像の可視像
化に用いられる非磁性トナーを前記閉電界によってトナ
ー担持体表面に付着させ、このトナーにより潜像を可視
像化する現像装置を提案した（特願平２−15110号）。

この現像装置は、閉電界の作用により、充分に帯電し
た多量のトナーをトナー担持体上に担持させることがで
き、高品質な可視像を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述した認識から出発するものであって、
その目的とするところは、上記形式の現像装置に用いら
れるトナー担持体を低コストでかつ簡単に得ることので
きるトナー担持体の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〕

本発明は上記目的を達成するため、導電性の基体表面
にあらし加工を施し、その表面に、溶剤中に分散させた
誘電性粒子を、多数の微小透孔を有するマスキング部材
を介してスプレーすることにより塗布し、その硬化後
に、塗布表面を研磨して前記基体の導電部と、これに固
着された前記誘電性粒子より成る誘電体を表面に露出さ
せることを特徴とするトナー担持体の製造方法を提案す
る。

さらに本発明は同じ目的を達成するため、導電性の基
体表面にあらし加工を施し、その表面に、溶剤中に分散
させた誘電性粒子を、多数の微小透孔を有するマスキン
グ部材を介して蒸着法により塗布し、その硬化後に、塗
布表面を研磨して前記基体の導電部と、これに固着され
た前記誘電性粒子より成る誘電体を表面に露出させるこ
とを特徴とするトナー担持体の製造方法を提供する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る方法によって製造されたトナー
担持体を有する現像装置の一例を示す概略図であり、先
ずその全体構成と作用を明らかにする。

第１図において、潜像担持体の一例であるベルト状の
感光体１は矢印Ａ方向に駆動され、これに対向して現像
装置２が設けられている。現像装置２のトナー容器３内
には、必要に応じて補助剤が外添された非磁性トナー
４、すなわち非磁性の一成分系現像剤が収容されてい
る。トナーの体積固有抵抗率は10⁷〜10¹²Ωcm程度であ
る。トナー容器３の前後の側板には、該容器の開口から
一部を露出した状態で現像ローラ５が支持され、該ロー
ラ５は感光体１に対向して、図における反時計方向に例
えば400rpmの回転数で回転駆動される。現像ローラ５は
トナー担持体の一構成例をなすものであるが、かかるロ
ーラ５の代りにベルト状のトナー担持体を用いることも
できる。またトナー容器３の前後の側板にはトナー供給
部材の一例であるトナー供給ローラ６が支持され、該ロ
ーラ６は現像ローラ５に接触しながら例えば300rpmの回
転数で反時計方向（又は時計方向でもよい）に回転駆動
される。

トナー容器３内のトナー４は、時計方向に回転するア
ジテータ７により撹拌されつつ、トナー供給ローラ６に
運ばれ、次いでこのローラ６によって現像ローラ５に供
給される。この供給時にトナーは所定の極性、本例では
感光体１の静電潜像と逆極性の正極性に摩擦帯電され、
現像ローラ５の周面に静電的に付着し、現像ローラ５に
担持される。これに関連する構成と作用については後に
詳しく説明する。

上述のように現像ローラ５の周面に供給担持されたト
ナーは、該ローラ５の回転によって搬送され、層厚規制
部材の一例であるドクターブレード８によってならさ
れ、均一な厚さに規制される。次いでこのトナーは感光
体１と現像ローラ５の対向した現像領域９へ搬送され、
ここで、感光体１に形成された静電潜像に静電的に移行
し、該潜像を可視像化する。

現像に供されずに現像領域９を通過したトナーは、現
像ローラ５に担持されたままトナー供給ローラ６のとこ
ろに戻される。また感光体１上に形成された可視像は図
示していない転写紙に転写され、定着装置によって転写
紙上に定着される。

上述した構成自体は従来より公知な現像装置と変りは
なく、かかる従来の現像装置においては、充分に帯電し
た多量の非磁性トナーを現像領域へ搬送することが難し
く、可視像の濃度が低下する恐れがあった。

そこで図示した現像装置においては、第２図乃至第４
図に模式的に示したように、現像ローラ５として、例え
ばアルミニウムやステンレス鋼等の導電性ローラ10より
成る基体の周面部分に多数の微小誘電体（絶縁体）11が
分散して固定されたローラが用いられている。このロー
ラの表面には導電性ローラ10自体の導電部12と、該ロー
ラ10に固着された誘電体11が規則的又は不規則状態で露
出している。各誘電体11の形状やその大きさは適宜設定
できるが、現像ローラ５の表面に露出した誘電体の形状
や例えば円形であるとした場合、その径D1は例えば10乃
至500μｍ、好ましくは50乃至300μｍ程度に設定され、
その中心間距離P1は、例えば100乃至500μｍ程度に設定
される。また表面に露出した誘電体11の形が矩形である
ときは、その一辺の長さは例えば10乃至500μｍ程度で
ある。現像ローラ５の全表面積に対する、誘電体11の表
面積比率は例えば30乃至70％程度に設定される。このよ
うに比率を定めることにより、後述する閉電界の電界強
度を高め、現像ローラ５上に最適な量のトナーを付着さ
せることが可能となる。

現像剤担持体がベルトから成るときは、そのベルトの
導電性基体の表面に微小な誘電体が多数固定される。

誘電体11としては、トナーの帯電極性と反対の極性、
本例では負極性に摩擦帯電される材質のものが選択され
る。

一方、現像ローラ５に接するトナー供給ローラ６は、
現像ローラ５の誘電体11に接触して、これを都内の帯電
極性と反対の極性（本例では負極性）に摩擦帯電させる
材料から構成されている。第１図及び第２図に示した例
では、トナー供給ローラ６が、導体の芯部材14とそのま
わりに積層された円筒状の発泡体15より成り、この発泡
体15が弾性変形しながら現像ローラ５に圧接している。
このようなトナー供給ローラ６を用いた場合、発泡体15
を、上述のように誘電体11を負に摩擦帯電させる材料に
よって構成すればよい。発泡体15の代りに、例えばファ
ーブラシ等、それ自体公知のものを用いることもでき
る。

上記構成のより詳細な作用を説明すると以下の通りで
ある。

第１図を参照して先に説明したように、現像領域９を
通過した現像ローラ部分はトナー供給ローラ６のところ
に移動して該ローラ６に接触する。ここで現像ローラ５
上に担持されている、現像に供給されなかったトナーは
トナー供給ローラ６から受けるスキャベンジンク力によ
って掻き落される。同時に、現像ローラ５の誘電体11
は、トナー供給ローラ６との摩擦によってトナーの帯電
極性と反対の負極性に帯電される。その際、現像領域９
を通過した現像ローラ周面の誘電体11に、感光体１の静
電潜像の影響による静電的な残像が残っていても、トナ
ー供給ローラ６との摩擦により、誘電体11がほぼ飽和状
態まで帯電し、その電荷量が均一となるため、残像はな
くなり、現像ローラ５が初期化される。

一方、トナー供給ローラ６の周面に接触しながら現像
ローラ５に運ばれるトナーは、トナー供給ローラ６との
摩擦によって正極性に摩擦帯電され、現像ローラ５に供
給されるが、このときこの現像ローラ５、特にその誘電
体11との摩擦によりさらに正極性に強く摩擦帯電され、
現像ローラ５の周面に静電的に付着する。

このとき、現像ローラ４の各誘電体11は負極性に摩擦
帯電していて、各誘電体11のまわりには導体部12が存在
するので、現像ローラ５の表面は、多数の誘電体11のと
ころだけに選択的に負極性の電荷が付与された状態とな
っている。これにより第４図に示すように、負に帯電し
た各誘電体11とそのまわりの導体部12との間に閉電界が
形成され、現像ローラ５の表面の近傍には無数と言える
程多数の微小閉電界（マイクロフィールド）が形成され
る。すなわち、電界の状態を表わす電気力線を考えた場
合、現像ローラ５の表面近傍の空間には、第４図に円弧
状の多数の線で表わしたように電気力線が形成され、そ
の電気力線は現像ローラ５から出て同一の現像ローラ５
に戻り、各誘電体11と導体部12との間に閉電界が形成さ
れるのである。このように電界傾度の大なる電界が現像
ローラの表面近傍に形成される。

各誘電体11の表面積は前述のように大変微小であるた
め、各閉電界は所謂エッジ効果ないしはフリンジング効
果（周辺電場効果）によってその強度が大変強くなる。
かかる閉電界によって、正に帯電したトナーは、誘電体
11に強く引かれ該ローラ５上に多量に離れ難い状態に保
持される。その際、トナーはトナー供給ローラ６と現像
ローラ５との摩擦によって強く摩擦帯電しており、しか
も現像ローラ５の表面に強い微小閉電界の作用で保持さ
れるので、現像ローラ５上には高い電荷を持った多量の
トナーが担持される。しかも、現像ローラ５に担持され
たトナーが例えばウレタンよりなるドクターブレード８
によって層厚を規制されるとき、帯電の充分なトナーは
微小閉電界によって現像ローラ５の表面に強く保持され
るが、帯電量の小なるトナーはドクターブレード８との
接触圧によって除去され、結局、帯電量の大なるトナー
だけが、従来よりも多量に現像領域９へ搬送され、前述
の如く静電潜像を可視像化する。現像領域９での現像ロ
ーラ５と感光体１との間の電界は、電極効果が大きくな
り、現像ローラ５上のトナーが感光体１に付着しやすい
状態となる。このようにして可視像の画像濃度を高め、
かつその地汚れを防止することができる。

なお、現像ローラ５の表面近傍には、第４図に模式的
に示したようにその全体に亘って微小閉電界が形成され
る場合と、閉電界でない電界が閉電界に混在する場合と
が考えられるが、いずれにしても閉電界が存在するの
で、その強度が高められ、トナーを多量に担持すること
ができる。

従来公知の現像装置においては、ドクターブレードを
通過した後の現像ローラの表面に約0.1〜0.3mg/cm²のト
ナーを付着できる程度であったが、転写紙上には0.4〜
0.5mg/cm²程のトナーを付着させる必要があるため、現
像ローラ上のトナーの付着量が不足していた。そこで従
来は、現像ローラの回転速度を高め、その線速を感光体
の線速の３乃至４倍程度に設定し、これによって現像領
域へ搬送されるトナー量を増大させ、可視像の濃度低下
を防止する方法も採用されている。ところが、このよう
に両者の線速を設定すると、感光体上に形成されたベタ
画像の感光体移動方向後端側だけが他の部分に比べて濃
度が異常に高くなる「後端トナー寄り」と称せられる現
像が発生し、その画質が劣化する。この不具合を除去す
るには、現像ローラの線速を感光体の線速と等しくする
か、又はこれに近づける必要があるが、このようにする
と、現像ローラ上に例えば0.8〜1.2mg/cm²程のトナーを
付着させなければならず、従来公知の現像装置ではこれ
に対応することはできなかった。ところが、第１図に示
した現像装置では、可視像の地汚れを防止でき、かつそ
のシャープネスを高めるべく、５〜20（好ましくは10〜
15）μc/g程に帯電した多量のトナー（例えば0.8〜1.2m
g/cm²）を現像領域に搬送でき、現像ローラ５の線速を
感光体１の線速と等しくし、又はこれに近づけることが
可能となる。

なお、第１図の例では現像領域９において非接触現像
を行っているが、接触現像方式により潜像を可視像化し
てもよい。また必要に応じて現像ローラ５、トナー供給
ローラ６に直流、交流、直流重畳交流、パルスなどのバ
イアス電圧を印加して可視像の画質を一層高めるように
構成することもできる。さらに、上述した例では、誘電
体11をトナーと逆極性に帯電させたが、トナーの帯電極
性と同極性に誘電体11を帯電させ、現像ローラ上に多量
のトナーを付着させることも可能である。

次に、参考として非磁性トナーと現像装置の主要部材
の材質を例示する。

トナーとしては、一般にポリエステル、BMA、ポリス
チレン、エポキシ、フェノールなどの樹脂が基本とな
り、トナーに内添又は外添する極性制御剤によりその帯
電極性及び帯電量も制御できる。なお、外添とは極性制
御剤などの補助剤をトナーと混合することであり、内添
とは各トナー粒子に練り込んだ状態で一体化することで
ある。

また現像装置の各部材も、トナーを帯電極性、トナー
との離型性、耐久性などを考慮して、例えば次に例示す
る如きものが適宜使用される。

次に、上述した現像ローラ５を本発明に従って製造す
る方法の具体例を説明する。

先ず、第５図に示すように現像ローラの素材となる導
電性の基体、すなわち円筒状の導電性ローラ10を用意す
る。このローラ10としては、Al、Cu、Fe等の金属製ロー
ラが用いられる。次に、この導電性ローラ10の表面にサ
ンドブラスト法などによってあらし加工を施し、その表
面を、例えば10乃至100μｍの表面あらさの粗面とす
る。このときの状態を第６図（ａ）に拡大して模式的に
示してある。

次に、第５図に示す如く導電性ローラ10の上方にマス
キング部材100を配置する。このマスキング部材100は、
第７図に拡大して示す如く多数の微小透孔101が形成さ
れたシート状の部材であり、各透孔101の大きさは第２
図乃至第４図に示した各誘電体11だけが通過するよう
に、その一辺が例えば10〜500μｍに形成されている。

一方、多数の誘電性粒子を例えば有機系の溶剤中に分
散させた液を用意し、これを第５図に示したスプレー塗
布装置102によって、マスキング部材100を介して、表面
をあらした導電性ローラ10の表面にスプレーすることに
より塗布する。このとき、導電性ローラ10を回転させな
がら、その全周面に、誘電性粒子を分散した溶剤を塗布
する。このようにして導電性ローラ10の表面には、マス
キング部材100の透孔101を通った誘電性粒子だけが塗布
される。このときの誘電性粒子の状態を第６図（ｂ）に
模式的に示す。11aで示したものが各誘電性粒子である
が、導電性ローラ10の表面はあらし加工が施されている
ので、各粒子11aが確実にローラ10の表面に付着する。
またマスキング部材100を介して塗布されているので、
各粒子11aは均一に分散した状態でローラ10上に付着す
る。

次いで、溶剤を熱風乾燥又は自然乾燥させ、その硬化
後に、例えばバフ研磨等によって、第６図（ｃ）に示す
ように、その表面を研磨する。これにより、導電性ロー
ラ10の導電部12と、これに固着された誘電性粒子11aよ
り成る誘電体11が表面に露出し、第２図乃至第４図に示
した現像ローラ５が完成する。

ベルト状のトナー担持体を製造するときは、導電性ロ
ーラ10の代りにシート状の導電性基体を用意し、前述し
たところと同様にその表面をあらし、その表面に溶剤中
に分散させた誘電性粒子をマスキング部材100を介して
スプレーして塗布し、その乾燥後に、第６図（ｃ）と同
様にその表面を研磨すればよい。

第８図は現像ローラの製造方法の他の実施例を示す。
この実施例においても、例えばAl、Cu、Fe等の金属製の
導電性ローラ10より成る導電性の基体を用意し、ベルト
状の現像剤担持体を製造するときは、同じ材質のシート
状の基体を用意する。次いでこの基体の表面に、先の実
施例と同じくサンドブラスト法などによってあらし加工
を施し、その表面あらさを例えば10〜100μｍとする。

次いで、溶剤中に分散させた誘電性粒子を蒸着法によ
って、表面をあらした基体に塗布する。すなわち、第８
図に示す如く、表面をあらした導電性ローラ10（又はシ
ート）を、弱真空に保った蒸着室103内に配置し、一
方、誘電性粒子を分散した溶剤を入れた容器104も蒸着
室103に収容し、これをヒータ105によって加熱し、誘電
性粒子と共に溶剤を蒸発させ、その蒸気を、先の実施例
でも用いたマスキング部材100を介して導電性ローラ10
（又はシート）に付着させてこれを塗布する。これによ
り、マスキング部材100の透孔101（第７図）を通過した
所定サイズの誘電性粒子が第６図（ｂ）と同様に導電性
ローラ10（又はシート）に付着する。このときも導電性
ローラ10を回転させなから、その全周に塗布する。

次に、塗布表面を乾燥させてその硬化後に、バフ研磨
などによって表面を研磨し、第５図（ｃ）に示した如
く、導電性ローラ10（又はシート）の導電部12と、これ
に固着された誘電性粒子11aより成る誘電体11が表面に
露出した現像ローラ又はシート状のトナー担持体を得
る。

上述のように、第８図に示す実施例では蒸着法によっ
て、溶剤中に分散した誘電性粒子を導電性の基体に塗布
するので、その塗布厚さを一定に保ち、誘電体11と導電
部12が所定の割合で露出したトナー担持体をより簡単か
つ確実に得ることができる。

〔発明の効果〕

請求項１及び２に記載の方法によれば、簡単に、かつ
低コストで誘電体と導電部が表面に露出したトナー担持
体を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の一例を示す概略断面図、第２図は現
像ローラの誘電体と該ローラに付着するトナーを模式的
に拡大して示した説明図、第３図は同じく誘電体を模式
的に拡大して示した現像ローラ表面の説明図、第４図は
誘電体により形成される微小電界の電気線を示した説明
図、第５図は現像ローラの製造方法の一例を示す説明
図、第６図（ａ），（ｂ），（ｃ）はその各製造工程を
説明する模式図、第７図はマスキング部材の拡大平面
図、第８図は現像ローラの製造方法の他の例を示す説明
図である。 11……誘電体、11a……誘電性粒子 12……導電部、100……マスキング部材 101……透孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 (56)参考文献特開昭55−62469（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−82853（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−204571（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−72968（ＪＰ，Ａ) 特開平２−32380（ＪＰ，Ａ) 特開平２−298971（ＪＰ，Ａ) 特開平３−228073（ＪＰ，Ａ) 特開平４−127177（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−54150（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−79257（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性の基体表面にあらし加工を施し、そ
の表面に、溶剤中に分散させた誘電性粒子を、多数の微
小透孔を有するマスキング部材を介してスプレーするこ
とにより塗布し、その硬化後に、塗布表面を研磨して前
記基体の導電部と、これに固着された前記誘電性粒子よ
り成る誘電体を表面に露出させることを特徴とするトナ
ー担持体の製造方法。
【請求項２】導電性の基体表面にあらし加工を施し、そ
の表面に、溶剤中に分散させた誘電性粒子を、多数の微
小透孔を有するマスキング部材を介して蒸着法により塗
布し、その硬化後に、塗布表面を研磨して前記基体の導
電部と、これに固着された前記誘電性粒子より成る誘電
体を表面に露出させることを特徴とするトナー担持体の
製造方法。