(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状円筒としての基体の外周上に、ＭｏとＯおよびＨとを主な構成成分としたＭｏ系皮膜を形成する第１の工程と、
この第１の工程で作成したＭｏ系皮膜を常温乾燥する第２の工程と、
この第２の工程を終了したＭｏ系皮膜に液体の極性分子を含有させて現像剤を担持する皮膜とする第３の工程
とを具備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】
前記皮膜中に含有する液体は純水であることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持体の製造方法。
【請求項３】
前記皮膜中に含有する液体はアミノ変性シリコンオイル、カルボン酸変性シリコンオイルあるいはアルコール変性シリコンオイルのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持体の製造方法。
【請求項４】
前記液体の極性分子が前記皮膜中に占める含有率は、０．２５％〜０．５％であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の現像剤担持体の製造方法。
【請求項５】
前記皮膜における純水の含水率が０．３〜０．４５％であることを特徴とする請求項２記載の現像剤担持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真技術を適用した複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置で画像の現像の際に使用される現像剤担持体の製造方法に係わり、特に画像の品質の向上を図った現像剤担持体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術を使用した画像形成装置は、高画質の画像情報を高速で得ることができ、複写機、レーザプリンタあるいはファクシミリ装置のような各種の画像形成装置に広く使用されている。このような画像形成装置では、画像の形成を行うために静電像担持体を使用している。すなわち、静電像担持体をまず帯電させ、この上に画像情報に対応したパターンの光像を照射して電荷をこのパターンに応じて除去し、静電潜像を形成する。そして、帯電した現像剤をこの静電潜像に吸着させて、顕像化させる。これが現像である。
【０００３】
これを更に具体的に説明する。静電像担持体に現像のための現像剤を供給するのが現像剤担持体である。現像剤担持体は円筒状の形状をしている。この現像剤担持体を一定速度で回転させ、これに付着した現像剤を現像ブレードによって所定の膜厚に制御する。
【０００４】
このように一定の膜厚に制御された現像剤（トナー）は、現像剤担持体との摩擦によって、および現像ブレードとの摩擦の際に帯電する。帯電した現像剤は、現像剤担持体の回転によって静電像担持体と近接する部位まで運ばれてくる。そして、交流と直流の重畳されたバイアス電圧の印加によるクーロン力で、静電像担持体上の静電潜像に転移することになる。このようにして、静電潜像が顕像化する。
【０００５】
静電潜像の顕像化の際に現像剤の帯電が十分でないと、帯電電位に応じた現像剤の供給が静電潜像に対して行われない。この結果、十分な画像濃度が得られないばかりでなく、本来現像剤が存在するはずのない非現像部にも現像剤が付着して、“かぶり”と呼ばれる地汚れが発生する。更には、ゴーストの発生も見られる。
【０００６】
図７は、現像装置の要部を表わしたものである。現像装置１１は、円筒状の現像剤担持体１２と、この内部に組み込まれたマグネット１３と、現像剤１４を収容する現像剤ホッパ１５と、現像剤担持体１２上に静電的に吸着した現像剤１４を一定の膜厚に設定するための現像ブレード１６とによって構成されている。現像剤担持体１２は、円筒状の静電像担持体１８に近接して配置されている。現像剤１４は、マグネット１３の磁力によって現像剤担持体１２上に引きつけられるが、現像ブレード１６で膜厚が所望の厚さになるように削ぎ落とされ、静電像担持体１８上に形成された静電潜像の現像に使用されることになる。
【０００７】
このような現像プロセスが行われるとき、現像剤の帯電が十分でない場合がある。帯電が十分でない状況では、クーロン力による現像剤の転移力が十分でなく、静電潜像の形成された箇所で帯電電位に応じた現像剤の供給が行われないことになる。また、現像剤が本来転移されるべきでない非画像部に吸着されて現像される現象が発生し、画像に“かぶり”を発生させる。すなわち、交流と直流の重畳されたバイアス電圧の印加によって、静電像担持体上の現像剤１４は付着すべきでない非画像部も飛翔するが、現像剤１４の帯電が十分でないと、静電像担持体からのファンデルワールス力によってこれらの部分に飛翔した現像剤１４が現像剤担持体１２上に戻らなくなってしまう。この結果、“かぶり”現象が発生する。
【０００８】
次にポジゴーストの発生原理を説明する。帯電したトナー（現像剤）が現像剤担持体１２と対向すると、その帯電量ｑの二乗に比例し半径の二乗に反比例する鏡像力を発生させる。すなわち、鏡像力は次の（１）式で表わすことができる。
【０００９】
鏡像力＝（１／４πε）・ｑ２／ｒ２……（１）
【００１０】
図８は、ある画像情報についての静電潜像領域を表わしたものである。この静電潜像領域は、文字「Ｃ」の部分２１が黒色で、背景部分（地色部分）２２が白色となっている。
【００１１】
図９は、現像剤担持体上での現像剤の堆積の様子の初期状態を表わしたものである。現像剤担持体１２上に堆積した現像剤１４の粒径はある規格の範囲内で各種のものが混在している。ここでは、図示を簡単にするために大と小の２種類の現像剤１４で表わしている。
【００１２】
図１０は、文字「Ｃ」の部分が現像された直後のこの部分と背景部分の現像剤担持体上でのトナーの堆積の様子を表わしたものである。文字「Ｃ」の部分２１でトナーが静電潜像領域（図示せず）に飛翔した結果としてこの部分２１のトナーの多くが失われている。現像に使用されたこの欠損部分には、現像剤担持体１２に対する現像剤の次の補充サイクルで現像剤が他の部分と同様に所定の膜厚となるように補充される。
【００１３】
図１１は、このようにトナーが補充された後の文字「Ｃ」の部分と背景部分の現像剤担持体上でのトナーの堆積の様子をやや誇張的に表わしたものである。図で右側の背景部分２２では、図９に示した初期状態とトナーの粒子自体の構成は変化していない。しかしながら、（１）式で表わしたようにトナーの粒径が小さいものほど鏡像力が大きいので現像剤担持体により強力に吸引することになる。この結果として、背景部分２２では図１１に示したようにトナーの粒径の小さなものが他のものを押し分けて次第に現像剤担持体の表面近くに移動してくる。この結果として、背景部分２２では現像剤担持体の表面から離れた位置、すなわち静電潜像領域に対面する側の位置に、現像剤担持体に比較的強く吸引しない粒径の大きなトナー粒子が比較的多く存在することになる。このような粒径の大きな現像剤１４は、帯電量が少ないため、現像バイアス電圧からのクーロン力が小さく、静電潜像領域に転移しにくくなる。
【００１４】
したがって、文字「Ｃ」の部分２１の現像剤担持体に相当する部分の現像剤は、現像剤の粒径によらず、比較的高い帯電量が得られる。
【００１５】
このため、この図１１に示した現像剤１４の方が粒径の大きなものが静電潜像担持体１８に近接配置されても、文字「Ｃ」の部分２１の方が多くの量の現像剤１４が静電潜像担持体１８上に移動することになる。
【００１６】
図１２は、文字「Ｃ」の静電パターンが形成されなくなったこの時点での静電像担持体上に形成される現像剤のパターンを表わしたものである。文字「Ｃ」の部分２１の方が、多くの量の現像剤１４が静電像担持体１８上に移動することになった結果として、文字「Ｃ」の部分２１が濃く強調された画像が現われ、これが最終的に用紙に転写されることになる。このように、静電パターンが存在しない領域に前の静電潜像の影響を受けて現われる画像をゴーストと呼んでいる。
【００１７】
図１３は、「ＧＨＯＳＴ」という文字の印字とその静電潜像の現像によって発生するゴーストが１枚の記録用紙上に発生した例を示したものである。記録用紙２５上には、間隔Ｌを置いて文字とそのゴーストが発生している。間隔Ｌは、現像剤担持体の円周に等しくなる。
【００１８】
このようにゴーストの発生は、画像の品位を著しく低下させることになる。そこで、ゴーストの発生を防止するために、本発明者等は特開平７−２８１５１７号公報で新たな現像剤担持体を提案した。
【００１９】
図１４は、特開平７−２８１５１７号公報で提案した現像剤担持体の構成を表わしたものである。現像剤担持体９０は、中空円筒状の基体９１上に、例えばＺｎ膜からなる下地膜９２を配置し、その上にＭｏ系皮膜９３を配置した構成となっている。このような現像剤担持体９０は、従来の現像剤担持体と比較すると、基体に対する現像剤の吸着力を大幅に低減することができ、鏡像力をかなり小さくすることができる。この結果として、図１１で説明したような現像剤１４の粒径の小さなものが現像剤担持体１２の方向に移動して粒径分布が不均一となるといった現象が発生しにくくなる。この結果としてこの提案でゴーストの発生を防止することが可能になる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４に示した現像剤担持体９０は、Ｍｏ系皮膜３３の形成時の乾燥工程で、温度や湿度がばらつくとその影響を受けて０．３μｍ以上のクラックが発生したり、電荷付与特性が最適な値よりも低い値となっており、現像剤に十分な帯電量が得られない場合が生じるという問題があった。
【００２１】
そこで本発明の目的は、現像剤に対する電荷付与特性を最適な値に設定することができ、良好な画質を長期間維持することのできる現像剤担持体の製造方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、（イ）中空状円筒としての基体の外周上に、ＭｏとＯおよびＨとを主な構成成分としたＭｏ系皮膜を形成する第１の工程と、（ロ）この第１の工程で作成したＭｏ系皮膜を常温乾燥する第２の工程と、（ハ）この第２の工程を終了したＭｏ系皮膜に液体の極性分子を含有させて現像剤を担持する皮膜とする第３の工程とを現像剤担持体の製造方法に具備させる。この製造方法の現像剤担持体は、皮膜が有極性の液体を含有することによって、鏡像力を適度な値に抑制することができ、良好な画質を長期間維持することができるようになる。
【００２３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の現像剤担持体の製造方法で製造した現像剤担持体の皮膜中に含有する液体は純水であることを特徴としている。純水は有極性であり、かつ入手が容易であって、これにより良好な画質を確保することができる。
【００２４】
請求項３記載の発明では、請求項１記載の現像剤担持体の製造方法で製造した現像剤担持体の皮膜中に含有する液体はアミノ変性シリコンオイル、カルボン酸変性シリコンオイルあるいはアルコール変性シリコンオイルのいずれかであることを特徴としている。これ以外の有極性の液体も実験の結果同様に有効である。
【００２５】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２記載の現像剤担持体の製造方法で製造した現像剤担持体の皮膜中に含有する液体は０．２５％〜０．５％の含有率であることを特徴としている。これよりも少ないと画質向上の効果が顕著でなく、この範囲よりも多いと、皮膜の強度が落ちるからである。
【００２６】
請求項５記載の発明では、請求項２記載の現像剤担持体の製造方法で製造した現像剤担持体は、皮膜における純水の含水率が０．３〜０．４５％であることを特徴としている。これは、後に説明するように濃度、かぶりおよびゴーストの３つについて共に優れた画像を得ることができるからである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１の実施例
【００２８】
図１は、本発明の第１の実施例における現像剤担持体の製造方法で製造する現像剤担持体の構成を表わしたものである。この現像剤担持体１０１は、アルミニウム製の中空状円筒１０２の外側表面に下地膜１０３を形成し、更にその外側にＭｏ系皮膜１０４を形成した構造となっている。Ｍｏ系皮膜１０４には有極性液体を含有させている。
【００２９】
このような本実施例の現像剤担持体１０１は、次のようにして製造する。まず、現像剤担持体１０１は、その基体（中空状円筒）１０２として、Ａｌ（アルミニウム）の中空状円筒を使用する。この中空状円筒１０２は、アルミニウムの引き抜き成形後、センタレス研磨を施し、この後、研磨した表面をアランダム♯４００を用いてサンドブラストを行う。この後、前記した特開平７−２８１５１７号公報に示したようにＭｏ系皮膜を形成する。
【００３０】
最終の乾燥工程では、Ｍｏ系皮膜１０４中の含水率の低下を抑えると共に、皮膜中のクラックの発生を０．３μｍ以下に制御するために２０度Ｃでの常温乾燥工程を行うことにした。
【００３１】
次に、有極性液体である純水（Ｈ２Ｏ）をＭｏ系皮膜１０４中に含有させ、取り出して自然乾燥を行うか、あるいは強制乾燥を行う。これで本実施例の現像剤担持体が最終的に完成する。
【００３２】
ここで、Ｍｏ系皮膜１０４中に含有させる液体は、本実施例で純水を使用したが、どのような液体が効果的であるかについて評価した方法について説明する。Ｍｏ系皮膜１０４を前記したように２０度Ｃで常温乾燥させたら、これに純水（Ｈ２Ｏ）、メタノール、グリセリン、アミノ変性シリコンオイル、カルボン酸変性シリコンオイルといった極性液体や、ベンゼン、ジメチルシリコンオイル、フロロシリコンオイルといった無極性の液体に入れて、皮膜中に含有させる。
【００３３】
このようにして各種の液体を選択して含有させた後に乾燥させた現像剤担持体は、評価の対象に使用する静電潜像現像装置を組み込んだプリンタに適用して試験を行う。この試験では、濃度やかぶりあるいはゴーストの出やすい画像の印刷を行う。そして、その記録画像を目視すると共に、マクベス濃度計を使用して測定を行った。なお、この実験に使用した現像剤は、平均粒径が７μｍの磁性一成分の負極性現像剤に、一次粒子の平均粒径が１６ｎｍの疎水性シリカが外添されたものである。このような現像剤は、以下に示す現像条件で、非接触のジャンピング現像法を使用している。
【００３４】
（現像条件）
現像バイアス（ＡＣ）＝２．０ＫＶ（周波数が２．４ＫＨｚの正弦波）
現像バイアス（ＤＣ）＝−３００Ｖ、絶対最高電圧（ＶＨＩＧＨ）＝−４００Ｖ、
絶対最低電圧（ＶＬＯＷ）＝−８０Ｖ
静電像担持体と現像剤担持体の間隔＝２５０μｍ
周囲温度＝１０度Ｃ、相対湿度＝１５％
【００３５】
次の表１は、現像剤担持体上のＭｏ系皮膜に含有させた各種液体についての画質評価結果を示したものである。この表１で、「結果」の欄に記載した記号「○」、「△」、「×」は、それぞれ濃度、がぶり、あるいはゴーストの程度を表わしたものである。これらの記号は、「濃度」について順に高い方から低い方のそれぞれの程度を表わしており、「かぶり」について順に少ない方から多い方にそれぞれの程度を表わしている。「ゴースト」については、「○」が発生していないものを、「△」が若干発生しているものを、「×」がひどく発生しているものを表わしている。「含有率％」については、カールフィッシャ式滴法（加熱気化法）によって測定した値である。
【００３６】
【表１】
0003570190.tif 000002
【００３７】
この表１から了解されるように、純水（Ｈ２Ｏ）のような有極性の液体をＭｏ系皮膜１０４中に含有させた現像剤担持体では、無極性液体を含有させた現像剤担持体よりも画像の濃度の向上およびかぶりならびにゴーストの発生の防止の面で優れた性能を発揮していることがわかる。また、無極性液体を含有させた現像剤担持体の画質は、何らの液体も含有させない常温で乾燥させた従来の現像剤担持体と性能的には何らの変化もない。以上の実験結果より、有極性の液体を含有したＭｏ系皮膜１０４を有する現像剤担持体は、それ以外の現像剤担持体と比べて優れた画像を得ることができることがわかる。
第２の実施例
【００３８】
第２の実施例では、先の第１の実施例と同様にＭｏ系皮膜を有する現像剤担持体を純水（Ｈ２Ｏ）等の有極性液体に含水させ、この後、同様にプリンタを用いて画像の濃度、かぶりおよびゴーストの発生について評価した。また、有極性液体についての各種の含有率のＭｏ系皮膜を得るために、含水させる時間や温度を変化させたり、真空脱気して高含水率のＭｏ系皮膜を備えた現像剤担持体を得た。次の表２にこの実験結果を示す。第１の試料〜第３の試料が本実施例の現像剤担持体を示すもので、第１の比較試料〜第４の比較試料は、本実施例の現像剤担持体と特性を比較するために、有極性液体を含有させる率を少な目に設定したものと多めに設定したものである。
【００３９】
【表２】
0003570190.tif 000003
【００４０】
この表２から了解されるように、Ｍｏ系皮膜における純水の含水率が０．２５〜０．５％の範囲で、濃度、かぶりおよびゴーストの３つについて共に優れた画像を得ることができる。含水率が０．５％を越えても濃度、かぶりおよびゴーストの３つについて優れた画像になるものの、Ｍｏ系皮膜の強度が弱くなり、現像剤担持体としての実用性からは遠のくことになる。
【００４１】
図２〜図６は、この第２の実施例の実験結果を基にして水分含有量と画像の濃度（図２）、水分含有量と画像の背景部分のかぶり（図３）、水分含有量とゴーストの発生（図４）、水分含有量と現像剤（トナー）の帯電量の比較（図５）および水分含有量と単位面積当たりのトナー量（図６）をそれぞれ表わしたものである。図２〜図４から水分含有量が０．２５％を越える範囲で良好な画質を確保することができることがわかる。
【００４２】
以上の純水の他に、他の極性液体としてアミノ変性シリコンオイル、カルボン酸シリコンオイルおよびアルコール変性シリコンオイルについても同様の実験を行った。これらについては、０．３％以上の含有率で、濃度、かぶりおよびゴーストの３つについて共に優れた画像を得ることができることがわかった。また、０．４５％を越える含有率に対しては、Ｍｏ系皮膜の強度について同様の問題が発生する他、現像剤担持体上の現像剤の層形成にむらが見られるようになることがわかった。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、現像剤担持体の皮膜が有極性の液体を含有することによって、鏡像力を適度な値に抑制することができるので、液体の極性分子を含有させて含有率を調整するといった簡単な製法で、良好な画質を長期間維持することができ、現像剤担持体の耐久性を高め、経済的な現像剤担持体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における現像剤担持体の構成を表わした断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例で水分含有量と画像の濃度の関係を示した特性図である。
【図３】第２の実施例で水分含有量と背景部分のかぶりの関係を示した特性図である。
【図４】第２の実施例で水分含有量とゴーストの発生の関係を示した特性図である。
【図５】第２の実施例で水分含有量とトナーの帯電量の関係を示した特性図である。
【図６】第２の実施例で水分含有量と単位面積当たりのトナー量の関係を示した特性図である。
【図７】現像剤担持体を使用した現像装置の要部を表わした断面図である。
【図８】ある画像情報についての静電潜像領域を表わした説明図である。
【図９】現像剤担持体上での現像剤の堆積の様子の初期状態を表わした説明図である。
【図１０】文字「Ｃ」の部分が現像された直後の文字の部分と背景部分の現像剤担持体上でのトナーの堆積の様子の様子を表わした説明図である。
【図１１】トナーが補充された後の文字「Ｃ」の部分と背景部分の現像剤担持体上でのトナーの堆積の様子を表わした説明図である。
【図１２】文字「Ｃ」の静電パターンが形成されなくなった時点での静電像担持体上に形成される現像剤のパターンを表わした説明図である。
【図１３】「ＧＨＯＳＴ」という文字の印字とその静電潜像の現像によって発生するゴーストが１枚の記録用紙上に発生した例を示した平面図である。
【図１４】従来提案された他の現像剤担持体の構成を表わした断面図である。
【符号の説明】
１４  現像剤（トナー）
１０１  現像剤担持体
１０２  中空状円筒
１０３  下地膜
１０４  Ｍｏ系皮膜
【図１】
0003570190.tif 000004
【図２】
0003570190.tif 000005
【図３】
0003570190.tif 000006
【図４】
0003570190.tif 000007
【図５】
0003570190.tif 000008
【図６】
0003570190.tif 000009
【図７】
0003570190.tif 000010
【図８】
0003570190.tif 000011
【図９】
0003570190.tif 000012
【図１０】
0003570190.tif 000013
【図１１】
0003570190.tif 000014
【図１２】
0003570190.tif 000015
【図１３】
0003570190.tif 000016
【図１４】
0003570190.tif 000017