JPS60136774A - 現像剤担持体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は磁性現像剤担持体とその製造方法に関し、より
詳細には、−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とそ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ァクシミリ又はプリンタ等の静祐記
録装置に於いては、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
とっである。

図中、実ｍＡ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１１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十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
謂エツジ硬化が従来から利用されている。

即ち、静電潜像の画像縁部に於ける電界の強度が画像中
央領域に於ける電界の強度よりも強まる結果画像縁部に
より条苗のトナーが付着してエツジ効果が起きる。従っ
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１〜す
−とキャ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、キャリアを含まな
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った。

そこで、本願出願人は、−成分系規血剤を用いた場合で
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
な構成の現像剤相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、第２図に示される如く、円筒状の導電性支持
体１の外周面に導電性材料からなる半球状の多数の微小
な電極粒子２ａをその周方向及び幅方向に一様に点在さ
せて形成した電極層２が形成されて構成されており、こ
れら個々の電極粒子２ａは相互に絶縁状態にあり電気的
にフロート状態に保持されている。そして、磁性現像剤
を用いる場合は、支持体１の内部に磁性現像剤の担持力
となる磁力を供給するマグネットロ−ル３がその軸３ａ
を回転自在に支承され配設されている。この様に構成さ
れた現像剤担持体は、電極層２表面で必要な磁力を得る
為にマグネットロール３が大型化するだけでなく、これ
と支持体内周面間のギャップＧの適切な管理が困難であ
り、この為組立作業性が悪化して大幅なコストアップを
招来する。又、所望の］−ツジ効果を得る為の各電極粒
子２ａの１ｇ４！ｉ厚みｔ２Ａの適正な管理が難しいと
いう欠点も有している。更に、現像すべぎ潜像の担持体
が剛性体の例えば感光体ドラム等である場合は、感光体
表面と現像剤担持体表面の位置にバラツキが発生して現
僅効果が悪化するという難点も存在する。

目　的 本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、軽
量化が促進されると共に製造作業性が向上されてコスト
ダウンに奇与し、且つ剛性潜像相持体に対しても所望の
機能を発揮して高度な画像品質を長期間に旦っで安定的
に得ることが可能な現像剤担持体とその製造方法を提供
することを目的とする。

硅−」Ｌ 以下、本発明の構成について具体的な実施例に謎づき詳
細に説明する。まず、本発明の１実施例としての現（船
剤担持体の構成について第３図の模式的断面図に基づき
説明する。第３図に於いて、導電体材料の例えばアルミ
ニウム又はステンレス等からなる導電性支持体どしての
円柱状の芯金４が回転軸４ａに固着されている。この芯
金４の外周面には、例えば塩素化ポリエチレン等のエラ
ストマーにフェライト等の磁性材料を混ぜた材料からな
る複合弾性層を被着形成した後これに公知の方法で着磁
を施してなる弾性マグネット層５が形成されている。こ
の場合、弾性マグネット層５の周方向に沿って交互にＮ
、Ｓ極を着磁すれば良く、又、■極の分布密度等の着磁
条件は、本現像剤担持体の回転速度やこの上に積層され
る層の層厚と現像されるべき潜像を搬送する潜像担持体
の移動速１ａ等との兼ね合い等を考慮して設定すること
が望ましい。この１並に弾性マグネッ１〜Ｎ５の弾性材
料としてエラストマー（常温付近で弾性の顕著な高分子
物質）を用いることにより、優れた弾性が得られると共
に成形加工性が向上され製造工数の低減に大きく寄与す
る。特に、本例で用いた塩素化ポリエチレンは、主鎖に
二重結合を有しないハロゲン系ポリマーであり、耐候性
、耐オゾン性。

耐薬品性、耐油性、耐熱性及び離燃性等に於いてぼれた
特性を有しており、電子写真複写機に用いる部品材料と
して好適である。尚、導電性支持体は、円柱状芯金４に
限らず、無端ベルト状に形成しても良い。

弾性マグネット層５上には、ゴム等の弾性を有する誘電
体からなる弾性誘電層６が形成されている。弾性誘電体
材料としては、例えば（クロロブレン又はシリコーン）
等の合成ゴムが好適であるが、天然ゴムも適用可能であ
る。本弾性Ｍ電層６の層厚［６は、電極層７表面に於け
る磁力の低下を考慮して設定する必要がある。

弾性誘電層６上には、微小電極としての多数の半球状の
導電性粒子７ａが、誘電性接着剤７ｂ中に相互に電気的
絶縁状態（〕〕Ｏトート態に保持されてなる電極Ｎ７が
形成されている。本例の電極層７は、常温硬化型接着剤
としてのエポキシ樹脂中に多数の銅粒子が微小電極とし
てその一部を表面に露出させると共に互いに絶縁状態で
保持され形成されている。この場合、電極層７０表面は
凹凸なく滑かに仕上げられると共に各導電性粒子７ａは
夫々の底面を弾性誘電層６表面に当接させた状態に揃え
て保持されており、従って、電極厚みｔ７Ａと電極層厚
ｔ７は等しくなる。

而して、電ｆｆ１層厚ｔ７は、例えば使用する粒子７ａ
の粒径が例えば７４乃至１０４　ｐｍの場合には５２乃
至６２牌の許容範囲内に収めることが要求される。その
理由は次の通りである。

第４図は、粒子７ａの電極厚みｔ７Ａとその表面に露出
した面積の全表面積に対する割合（面積率ＡＲと表わす
）との関係を示したグラフ図である。第４図に於いて、
曲線α１曲線β及び曲線γは、夫々、粒径が１０４＊の
最大粒子、平均的な粒径の粒子及び粒径が７４鉾の最小
粒子における各関係を示している。これによれば、所望
のエツジ効果が発揮され第１図に示す如き好適な現像特
性を得る為に必要とされる４５％以上の面積’＋　Ａ　
Ｒを確保する為には、最小粒子（曲線γ）で面積率△Ｒ
が４５％以上となる様に電極厚みｔ７Ａの最大値を６２
％に設定すれば良い。又、粒子のｌ１１ｍを防止すべく
アンカー効果を維持する為には、最大粒子（曲線α）の
半分である５２μｍ以上のＮ極厚みｔ７Ａを確保する必
要がある。従って電極厚みｔ７Ａの許容範囲は５２乃至
６２Ｊ＋−となる。ところで、本発明の現像剤担持体に
於いては、前述した如く電極厚みｒｙＡと電極層厚ｔ７
とは等しいから、結局電極層厚ｔ７が上記許容範囲内に
収まるべく工程管理すれば良い。

以上の如くして構成された現像剤担持体に於いては、磁
界発生手段としてのマグネットがエラストマーを媒体材
料として軽量に形成されると共に電極層等と同一支持体
上に一体的に被着形成されるから、ギャップ管理等の面
倒な作業が省かれ組立作業性が向上し原価低減が促進さ
れる。又、中間に弾性層を介在させる為、感光体ドラム
等の剛性潜像担持体に対しても柔軟に接触して好適な現
像す】果を発揮することが可能となる。

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実施について説
明する。まず、１５１に示す如き回転軸４ａを備えた導
電性材料からなるマグネツ１〜ロールの芯金４を形成す
る。

芯金４を形成したら、その外周面を清浄した後ゴムマグ
ネット層を被着形成する。本工程の好適な１実施例を、
第６（ａ）図乃至第６（Ｃ）図に示しである。これによ
れば、まず、第６（ａ）図に示される如く、素練りを終
了した例えばエラストマーとじての塩素化ポリエチレン
に磁性材料としてのフェライト等と共に目的に応じて加
硫剤等の種々の配合剤を加え、２本ロール機８等で混練
りする。そして、混練りされ均一な組成となった複合弾
性材５−をシート状に形成して、第７（ｂ）図に示す如
く芯金４の周面に巻着する。次いで、加圧プレスの金型
９に於けるキャビティ９ａ中に芯金４に複合弾性材シー
ト５′を巻着した加工物（以下ワークＷと称する）を収
容し、圧力をかけながら加熱し加硫する。これにより、
第７（ｂ）図に示す如く、層厚ｔ５−が略均−な複合弾
性層５−が芯金４の周面に被着形成される。この後、通
常の方法で着磁を施せば、第７（ａ）図の如く、例えば
周方向に沿って交互にＮ、Ｓ極が設けられた弾性マグネ
ット層５′が形成される。

被着形成された弾性マグネッｉ〜層５−の表面には通常
多数の凹凸が形成されているので、円筒研削盤等の研削
加工法により第１表面加工を施し表面を滑かにすると共
に層厚ｔ５−を所望の例えば５〜３ｍｍに整える。本例
においては、第８図に示す如（、円筒研削加工によりワ
ークＷの中心を基準とした外径加工を施す。この場合芯
金４の回転軸４ａを円筒研削盤の支持具１Ｏで把持して
研削加工を施すことにより、偏心することなく正確に層
厚［５が均一な弾性マグネット随５が形成される。

弾性マグネット層５を形成した後は、弾性マグネット層
５表面を清浄し、次いで、複合弾性層５−を被着した場
合と同様な方法で、今度は磁性１４科を含まないゴム材
料により弾性誘電層を被着形成する。即ち、第６（ａ）
図乃至第６（Ｃ）図に示した工程に沿って例えばクロロ
プレン又はシリコーン等のゴム素材を加硫剤等の配合材
と混ぜて混練りし、弾性マグネット層５上に巻着すれば
良い。これにより、第９図に示される如く、層厚【６−
が略均−な弾性誘電層６−（表面仕上前）が形成される
。

形成された弾性誘電層６−の表面には同様に多数の凹凸
が存在しており、これは爾復に電極層厚を管理する上で
不利となる。従って、弾性誘電層６−の表面に、弾性マ
グネット層５に対する第１表面加工と同様の研削加工法
による第２表面加工を施す。これにより、第１０図に示
す如く、表面が円滑化されると共に層厚ｔ６が均一な弾
性誘電層６が仕上げられる。

弾性誘電層６を形成した後は、その表面を清浄し、次い
で、第１１図に示す如く、例えば圧送式エアスプレ１１
によって、弾性層Ｎ層６の表面に誘電性で例えば常温硬
化型のエポキシ（；１脂等の第１接着剤７１）を一様に
吹き付は塗布する。これにより、第１２図に示す如き第
１接着剤膜７１）が被着されるが、その膜厚ｔｙａは、
次順の工程でｆｉｋ布される粒径が例えば７４乃至１１
０４ＩＩの導電性粒子７ａが弾性誘電層６表面に治って
当接した状態（第１４図参照）で保持され易い３乃至１
５μｍ程度が好適である。この場合、芯金４の回転軸４
ａを水平且つ回転自在に支持し、適切な速度でワークＷ
を回転させつつこれに沿ってエアスプレ１１を所定の速
度で往復移動させ上述のＭ１１接剤の吹きつけを反復し
て行なえば、均一な膜厚の第１接着剤ｎｕ　７１）を容
易に被着することができる。

第１接着剤膜７１）を被着したら、これが硬化する前に
多数の導電性粒子を弾性層電層６表面に略均−に付着さ
せる。この付着方法としては、例えば、第１３図に示ず
如く、散布口１２ａを備えたトレイ１２内に導電性粒子
７ａどして粒径が７４乃至１０４μｍの銅粒子を多已に
収容しておき、水平に支持され回転されるワークＷに沿
ってトレイ１２を適正な速度で往復移動させつつ適度に
傾け、散布口１２ａから粒子７ａを少量ずつ落下させて
第１接看剤膜７ｂ上に均一にふりかければ良い。

この場合、ここで使用される各導電性粒子７ａに、予め
例えばスチレンブチルアクリレ−１へやメチルメタアク
リレート（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７ａを散布しても個々の
粒子７ａをより確実に周囲に対して電気的絶縁状Ｂ（フ
ロート状態）で第１接錠剤膜７ｂ中に保持することがで
きる。ところで、第１接着剤膜７ｂ上に振り掛けられた
各粒子７ａは、第１接着剤膜７ｂの膜厚が３乃至１５１
１−と薄い為に自然に弾性誘電層６表面に沈下する。

従って、第１４図に示す如く、個々の粒子７ａを自然落
下させるだけでその底面を弾性誘電層６表面に容易且つ
確実に揃えることができる。尚、本例では、導電性粒子
７ａ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
確実に誘電層２表面上に沈下ザる様に、粒子の大ぎさや
比重等に応じ適正にＭ１１接剤膜７１）の膜厚をｉｉＱ
定づ−ろ必要がある。又、上述の如くワークＷを水平に
支持する代りに、第１５図に示される如くワークＷを適
度に傾斜させた状態で支持して回転させ、これに対して
粒子７ａを同様に自然落下により均一に散布しても良い
。これにより粒子７ａの付性密度を更に向上させること
が可能となる。そして、この後第１接着剤７ｂを加熱せ
ずに自然乾燥し略完全に硬化させる。

第１接着剤胎６ｂを略完全に乾燥硬化さけた後は、再度
誘電性の第２接着剤７１１′を前回と同様な方法で導電
性粒子７ａ及で第１接牲朗膜７　ｂ　−１，７に厚塗り
（オーバーツー卜）する。この場合、前回と同一物質の
接着剤を用いれば、両７石が確実（二接着しあって粒子
７ａを弾性誘電６６表面に方接させた状態でより強固に
固定でき耐久１１の面等で有利である。然るに、互いに
接廿し合い粒子７ａを確実に固定できろならば、互いに
巽イ【る物質の４電性接着剤の組合せも十分可能である
。この様に接着剤を乾燥工程を挾んで２度に分けて被着
することにより、第１６図に示す如く、先に被着した第
１接着剤膜７ｂを再溶解させず、従って、各粒子７ａを
浮遊させずに確実に弾性誘電＠６表面に沈下させた状ば
て強固に固定でき、前述した如く各粒子の電極厚みの管
理を管理が容易な電極層１１で代用可能となる。

接着剤の厚塗りが終了したら、これを乾燥硬化さぼる。

この場合も、前回の接着剤乾燥工程と同様にワークＷを
回転させつつ水平に支持して乾燥させれば良い。これに
より、第１６図に示される如く、厚塗りした第２接着剤
７ｂ＝が垂れることなく、弾性誘電層６上に積層される
第１接着剤膜７ｂ、導電性粒子７ａ及び第２接谷剤７ｂ
′を合せた電極層７″（粒子７ａの一部が表面に露出さ
れる前の状態）の層厚【ア′が均一となる。この様にし
て、例えば層厚ｔ７−が１５０坤程度の電極ｊΔ７′を
形成する。

電（Ｉ層７−を形成した後は、第１７図に示す如く、電
極層７表面に研削加工法により第３表面加工を流し、そ
の表面を円滑化すると共に各導電性粒子７ａの一部を表
面に露出させて電４ｒ！層７′を電極層７に仕上げる。

ここで、電極層７の層厚ｔ７を５２乃至６２ＪＩｆｆ＋
の許容範囲内に収めることが要求されるが、本例では芯
金４の回転軸４ａを加工軸とすることにより常に加工軸
は一定となる為、層厚ｔ７を上記特許範囲内に容易に収
めることができる。即ち、本第３表面加工を例えば円筒
研削盤で寅施する場合、図示される如く弾性誘電層６′
に対する第２表面加工時に加工軸とした回転軸４ａを同
様に本工程においてもチャック等の支持具１０′で把持
することにより両工程に於ける加工軸が一致し、従って
層厚ｔ７が高精度で均一化される。尚、本例では、第２
接酋剤７ｂ′の厚塗り後の乾燥工程で硬化前の第２接着
剤７ｈ”の垂れ下がりを前述した方法により防止し、仕
上前のＮ極肋厚ｔ７′が略均−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っても所望の
Ｎ極層７を得ることかできる。

又、芯金に回転軸が形成されていない場合や、ワークＷ
が円筒状では・なく無端ベルト状や平面状をなす場合は
、ワークＷを適数個のローラ間に張設して回動させ、こ
れに円筒研削と同様に回転する砥石を押し当てて各表面
加工を実施すれば良い。

以上の如くして電極層７′の全周面に亘って第３表面加
工を実施し、第３図に示される如く、層厚ｔアが５２乃
至６２μｍの許容範囲内に収められたＮ極層７を形成す
る。この後は、切削油等の汚れを洗浄すれば最終的な製
品としての現像剤担持体１２が完成する。

尚、上記実施例に於いては複合弾性層に着磁を施す工程
を複合弾性層５′形成後に実施したが、この着磁工程は
、他の例えば、複合弾性層５′に第１表面加工を施した
後や弾性誘電層６′に第２表面加工を施した後、或いは
、第２接着剤７ｂ＝乾燥後若しくは電極層７−に第３表
面加工を施した後等に実施する事も可能である。但し、
＠磁後の邸の付着や着磁時の取扱いによるワーク外周面
のギズの発生等を考慮すれば、第２接看剤７６′乾燥後
が墾ましい。又、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１工程又は３工程以上に分割し
ても良い。更に、第１表面加工は省略することも可能で
ある。

九−１ 以上詳述した如く、本発明によれば、中間層としてゴム
材からなる弾性誘電層を介在させることにより、剛性体
の潜像相持体に対しても柔軟に接触し好適な現像効果を
発揮できる現像剤１０持体を容易に製造可能となる。又
、導電性支持体に一体にエラストマーを媒体とする弾性
マグネット層を形成すると共に電極厚みと電極層厚が等
しくなる様に電極層を形成することにより、磁力調整の
手間が省かれて組立作業性が向上すると共に電極厚みを
電極層厚で代用して容易且つ確実に筐理することができ
る。従って、十分な磁力を確保して軽量化が促進され、
且つ、剛性潜像担持体に対しても所望のエツジ効果を奏
する高品質の現像剤担持体を効率良く低コストで製造可
能となる。更に、エラストマーを弾性材料として用いる
ことにより、弾性マグネット層の成形加工性が向上しコ
ストダウンがより促進されると共に、耐オゾン性、耐薬
品性及び耐熱性等が向上し現像剤担持体の、耐久性が大
幅に上昇する。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
着剤を被着する場合に、他の浸漬成形法（ディップ成形
法）等によることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は好適な現懺特性を示したグラフ図、第２図は従
来の現像剤担持体を示した模式的断面図第３図は本発明
の１実施例としての現像剤担持体１２を示した模式的断
面図、第４図は電極厚みとその面積率との関係を示した
グラフ図、第５図は本発明方法の１実施例に於ける芯金
４を示した斜視回、第６（ａ）図乃至第６（Ｃ）図は夫
々同じく複合弾性層５′の形成工程を示した各説明図、
第７（ａ）図、第７（ｂ）図は夫々同じく弾性マグネッ
ト層５′を示した模式的側面図と模式的正断面図、第８
図は同じく第１表面加工工程を示した模式的断面図、第
９図、第１０図は夫々同じく弾性誘電層６−の第２表面
加工前後の状態を示した各模式的断面図、第１１図、第
１２図は夫々同じく第１接着剤被着工程とその形成量を
示した各模式的断面図、第１３図、第１４図は夫々同じ
く導電性粒子の付着工程とその形成量を示した説明図と
模式的断面図、第１５図は同じく粒子付着工程の他の実
施例を示した説明図、第１６図は同じく第２接着剤厚塗
り後の形成量を示した模式的断面図、第１７図は同じく
第３表面加工工程を示した模式的断面図である。 （符号の説明） ２．７：　電４ａｉ層　４：　芯金 ５′：　複合弾性層１弾性マグネット層（表面加工前） ５：　複合弾性層９弾性マグネット層 （表面加工後） ６：　弾性誘電層 第１図 節２１」 第３図 電極厚み：　ｔ７Ａ　（７＋　ＩＩＩ　］第６（Ｃｌ苫 第９図 第１０図 第１１図 第１２図 第１３１１ 第１４図 第１５図 第１６１１ 第１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性支持体上に、エラストマーと磁性材料の混合
   材料からなる複合体に＠磁を施した弾性マグネット層と
   、ゴム材料からなる弾性誘電層と、微小電極としての多
   数の導電性粒子が誘電性接着剤中に夫々相互に電気的絶
   縁状態に保持されてなる電極層とが積層され開成されて
   いることを特徴とする現像剤担持体。 ２、上記第１項において、前記エラストマーは主鎖に二
   重結合をもたないハロゲン系ポリマーであることを特徴
   とする現像剤担持体。 ３、上記Ｍ２項において、前記ハロゲン系ポリマーは塩
   素化ポリエチレンであることを特徴とする現像剤担持体
   。 ４、上記第１項において、前記誘電性接着剤はエポキシ
   樹脂からなる常温硬化性接着剤であることを特徴とする
   現像剤担持体。 ５．１Ｊ電性材料からなる支持体を形成する工程と、前
   記支持体上にエラストマーと磁性材料からなる複合弾性
   層を形成する工程と、前記複合弾性層に＠磁を施す工程
   と、前記複合弾性層の表面にゴム材料からなる弾性誘電
   層を形成する工程と、前記弾性誘電層表面に誘電性接着
   剤を′１＆着すると共に前記弾性誘電層上に微小電極と
   しての多数の導電性粒子を付着させ電極層を形成する工
   程と、前記電極層に表面加工を施し前記各導電性粒子の
   一部を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。 ６、上記第５項において、前記エラストマーは主鎖に二
   重結合をもたないハロゲン系ポリマーであることを特徴
   とする現像剤担持体の製造方法。 ７、上記第６項において、前記ハロゲン系ポリマーは塩
   素化ポリエチレンであることを特徴とする現像剤担持体
   の製造方法。 ８、上記第５項において、前記電極層を形成する工程は
   、前記弾性誘電層表面に誘電性の第１接着剤を被着する
   工程と、前記第１接荷剤が被着された前記弾性誘電層上
   に前記導電性粒子を付着させる工程と、前記第１接着剤
   を乾燥する工程と、前記第１接着剤及び前記導電性粒子
   上に誘電性の第２接着剤をオーバーコートする工程とか
   らなることを特徴とする現像剤担持体のｖ遠方法。 ９、上記第８項において、前記第１接着剤及び前記第２
   接着剤はエポキシ樹脂からなる常温硬化性接着剤である
   ことを特徴とする現像剤担持体の製造方法。