(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体現像剤担持体に担持した液体現像剤により潜像担持体上に形成された潜像を現像する画像形成装置において、
少なくとも現像剤担持体が無機酸化物であるか、無機酸化物以外の場合は室温放置以外の積極的な表面酸化処理を行った無機または有機材料で構成され、かつ、臨界表面張力が２５ｍＮ／ｍ以下で、加水分解可能な官能基を少なくとも一つ有する非晶質樹脂が、少なくとも現像剤担持体表面において、前記材料の酸素を介した結合を行っており、かつ、前記樹脂が0℃〜７０℃の温度範囲内で液相となる条件を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体における非晶質樹脂として、主鎖にパーフルオロポリエーテルを用いていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項1記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体における加水分解可能な官能基として、アルコール基またはアルコキシ基、望ましくはメトキシ基、エトキシ基を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体における加水分解可能な官能基として、シラノール基またはアルコキシシラン基、望ましくはメトキシシラン基、エトキシシラン基を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体における加水分解可能な官能基として、カルボン基またはエステル基、望ましくはメチルカルボネート基、エチルカルボネート基を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３または４記載の官能基と請求項２記載の主鎖の間に、少なくとも一つの水素を臭素またはヨウ素で置換させたメチレン基を存在させた現像剤担持体を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体における非晶質樹脂のコーティング厚さが、１ｎｍ以上の厚さであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体の材料として、少なくともその表面に、ジルコニアやアルミナを主組成とする酸化物系セラミクス材料を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体の材料として、少なくともその表面に、炭化珪素や窒化珪素などの非酸化物系セラミクス材料を用い、この表面に１ｎｍ以上厚さの酸化膜を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体の材料として、少なくともその表面に、シリコンまたはニッケルを主組成とする材料を用い、この表面に１ｎｍ以上厚さの酸化膜を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１記載の画像形成装置において、上記現像剤担持体の材料として、少なくともその表面に、ポリイミドやポリサルフォンに代表される有機材料を主組成とする材料を用い、表面酸化処理を行って水に対する接触角を２５°以下にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項1乃至１１のいずれか１つに記載の現像剤担持体を備えた液体現像装置。
【請求項１３】
請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の画像形成装置に用いられる現像材担持体の表面を酸化処理する方法であって、
上記現像剤担持体の少なくともその表面材料を表面酸化に必要な温度環境下に曝露させることを特徴とする現像剤担持体の表面の酸化処理方法。
【請求項１４】
請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の画像形成装置に用いられる現像材担持体の表面を酸化処理する方法であって、
現像剤担持体の少なくともその表面材料を波長４００ｎｍ以下の紫外線に曝露させることを特徴とする現像剤担持体の表面の酸化処理方法。
【請求項１５】
請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の画像形成装置に用いられる現像材担持体の表面を酸化処理する方法であって、
現像剤担持体の少なくともその表面材料を赤外線フラッシュ光に曝露させることを特徴とする現像剤担持体の表面の酸化処理方法。
【請求項１６】
請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の画像形成装置に用いられる現像材担持体の表面を酸化処理する方法であって、
高周波電圧または電磁波を用いて酸素をイオンまたはラジカルにした空間を作り、ここに現像剤担持体の少なくともその表面材料を曝露させることを特徴とする現像剤担持体の表面の酸化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、現像剤担持体及び之を用いた電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、詳しくは、キャリア液中にトナーを分散した高粘性高濃度の液体現像剤を担持する少なくとも１つの現像剤担持体を有し、上記現像剤担持体に担持した上記液体現像剤により潜像担持体上に形成された潜像を現像する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現像剤担持体にトナーがフィルミングする問題があった。そうすると、現像バイアス電圧が正常に印加されない場合があり、画像濃度の低下や非画像部濃度の上昇などの不具合が起こる。その対策として、表層の材料としてPTFE、PVdF、PFAなどのフッ素樹脂を用いたり、表層をそれらのフッ素樹脂でコートする方法があった。
【０００３】
しかし、材料としてフッ素樹脂を用いた場合は、材料自体の強度が低く、傷が付きやすく、従来のフッ素コートでは、基材に対するコートの接着力が弱く、コートがはがれ易いという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の方法には次のような課題がある。第１の課題は、印字特性の高精細化・高速化に伴って、ローラの高精度化の必要が強まっており、表面粗さやローラ径やフレなどの精度を極めて高くすることが必要とされている点である。ローラの径やフレのばらつきは線速のばらつきとなり、微小ドットがつぶれたり、塗布ローラとの接触に支障をきたしたり、表面粗さは、微小ドットの現像性や画像の滑らかさに影響するからである。
第２の課題は、現像剤担持体としての現像ローラなどの表面に存在させるフッ素系材料には耐摩擦性を持たせることが必須となる点である。現像ローラは現像後、ローラ上に残った現像剤を一度かき落す必要があり、常時、ブレードなどのクリーニングを当接させる必要がある。また、現像剤を塗布するために、凹凸を有するアニロクスローラなどを当接させる場合もあるからである。
【０００５】
第１の課題の解決策の一つは、フッ素系材料の薄膜化である。共析メッキはこの薄膜化の観点で限界があり、ドライプロセスを用いる方法が最も薄膜化には適している。しかし、ドライプロセスのほとんどは最大でも０.１μｍの薄膜が物理的に現像ローラの基材上に付着しているだけであり、第２の課題である耐摩擦性の要求を解決できない。また、ウェットプロセスを用いる方法については、ＰＴＦＥのように結晶性材料では薄膜化に対応できなく、また、このような非晶質フッ素樹脂材料も基本的には物理的な付着であり、第２の課題を満たすことはできない。
【０００６】
これらの課題に対する最適解決策はフッ素系材料に化学的な修飾を行い、現像ローラの基材にも積極的な最適処理を行い、強固な化学的な結合を持たせることである。
【０００７】
さらに、第３の課題としてフッ素系材料と現像剤担持体との間の、一部の剥離が、大規模な剥離に拡大することを防止することが必須となる点がある。従来、ヘテロ環系の非晶質フッ素樹脂として一般的に用いられているテフロンＡＦ（商品名、デュポン製）について摩擦に対する耐久性を実際に試験すると、その樹脂の部分的なコーティングの剥離がきわめて短時間で拡大して大規模な剥離となった。これは、上記の非晶質フッ素樹脂のガラス転移点温度が１００℃以上であり、複写機やプリンタなどの画像形成装置として用いられる実用温度領域よりも十分に高く、実際の使用状態ではコーティングされた樹脂は固相であり、フィルムとして機能していることに由来する。フィルム状であるので、部分的な剥離は、すなわち現像ローラの材料表面の暴露となって剥離部分の表面エネルギーが高まるだけでなく、現像ローラの基板とフッ素材料の界面がむき出しになるためにさらなる剥離を促進してしまう。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するものであり、画像形成装置において、積極的な手段によって表面を酸化させた基材を用い、少なくともその表面に、複写機、プリンタなどの画像形成装置として通常用いられる温度領域すなわち０〜７０℃の温度範囲で液相である非晶質フッ素樹脂を存在させ、かつ、その樹脂が、その一部に加水分解によって現像剤担持体の基材と結合することが可能な官能基を少なくとも一つ有して化学的な修飾を行うことができる材料とすることを特徴とするものである。
【０００９】
すなわち、非晶質フッ素樹脂を用いることで薄膜コーティングが達成される。フッ素樹脂の一部に設けられた加水分解可能な基が積極的な手段によって表面を酸化させた現像剤担持体の基材と強く結合することで薄膜塗布と耐摩擦性の向上とが同時に達成される。さらに上記の０〜７０℃温度範囲で液相とすることで、部分的な剥離が発生しても、クリーニング部材や塗布部材などによる摩擦によって上記フッ素樹脂が移動して再度剥離面を覆うように存在せしめることが可能となり、固相のフッ素樹脂で問題となるような剥離面の拡大を防止できる。
【００１０】
非晶質フッ素樹脂の材質としてはパーフルオロポリエーテル構造を主鎖とする非晶質フッ素樹脂を用いることが望ましい。パーフルオロポリエーテル構造は末端に現像剤担持体の基材と化学結合する官能基を付与しても主鎖が現像剤担持体の基材に対して水平になるように存在し、室温でも現像剤担持体の基材に結合した官能基を中心にして容易に回転運動することが知られている。このような特性を持っているので、クリーニング部材や塗布部材などによる摩擦によって部分的に生じた剥離領域を速やかに覆うことが可能である。
【００１１】
一方、フルオロアルキルシランなどにおいてはミセル構造のようにシラン構造領域側だけが現像剤担持体の基材に対向し、現像剤担持体の基材に対して垂直に立ち上がった構造を有するので、一旦剥離が生じると、その剥離領域への回復は起こりにくい。
【００１２】
加水分解を起こす官能基としては、炭素に直接加水分解する基が結合したアルコール基やアルコキシ基でも、また、アルコキシシラン基、シラノール基、カルボン酸基やエステル基でもかまわない。ただし、加水分解を起こり易くするために、加水分解する基はＯＨ基かメトキシ基、エトキシ基程度の低分子量アルコキシ基が望ましい。
【００１３】
加水分解をさらに促進するためには、加水分解する基と主鎖の間に少なくとも一つの水素をヨウ素や臭素などの高い電子密度を有するハロゲン原子で置換させたメチレン基を存在させることが酸素ラジカルを安定にすることになるので有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を液体現像画像形成装置である電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した場合の実施形態の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る複写機の要部概略構成図である。本実施形態に係る複写機は、潜像担持体として感光体ドラム１のまわりに、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６等が配設されている。感光体ドラム１の材質としては、ａ−Ｓｉ、ＯＰＣ等が、帯電装置２としては、ローラやチャージャ等の形態が、また、露光装置３としては、ＬＥＤやレーザー走査光学系等がそれぞれ使用できる。
【００１５】
上記構成の複写機で反転現像により画像を形成する場合について説明する。感光体ドラム１は、図示しないモータ等の駆動手段によって複写時には一定速度で矢印方向に回転駆動される。そして帯電装置２により暗中にて一様に６００Ｖ程度に帯電された後に、露光装置３により原稿光像が照射結像されて静電潜像が感光体ドラム１の外周表面上に担持される。その後、上記静電潜像は現像装置４の部分を通過する間に現像される。現像されたトナー像は、転写ローラ５を含む転写装置により転写紙Ｐに転写される。感光体ドラム１は転写紙Ｐの分離後、クリーニング装置６により、残留トナーが除去される。その後、感光体ドラム１の表面は図示しない除電ランプにより残留電位が除去されて次の複写に備えられる。トナー像が転写された転写紙Ｐは、図示しない定着装置を通過して機外に排出される。上記転写装置としては、例えば、静電ローラによる方法、コロナ放電による方法、粘着転写法、熱転写法などを用いることができる。上記定着装置としては、例えば熱転写方式、溶剤定着、ＵＶ定着、加圧定着などを用いることができる。
【００１６】
本実施形態の複写機で用いられる現像剤７は、従来一般的に市販され使用されているＩｓｏｐａｒ（エクソン商標）をキャリアとした低粘性（１ｃＳｔ程度）、低濃度（１％程度）の液体現像剤ではなく、高粘性高濃度の液体現像剤である。この現像剤の粘度及び濃度の範囲としては、例えば粘度が５０ｃＳｔから５０００ｃＳｔ、濃度が５％から４０％のものを用いる。キャリア液としては、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、ＩｓｏｐａｒＭ（エクソン商標）、植物油、鉱物油等の絶縁性が高いものを使用する。揮発性、不揮発性については、目的に合わせて選択することができる。また、トナーの粒径は、サブミクロンから６μｍ程度まで目的に合わせて選択することができる。
【００１７】
次に、現像装置４について説明する。現像装置４は、図示するように内部に現像剤を収容する現像剤収容タンク８，現像ローラ９、スイープローラ１１、塗布手段としてのアニロクスローラ１２、図示しないギヤポンプ、攪拌ローラ１３から主に構成されている。現像ローラ９とスイープローラ１１とにはそれぞれ金属ブレードもしくはゴムブレードからなるクリーニング部材１４a、１４bが備えられている。上記クリーニング部材は、ブレードに限らずローラ式であってもよい。また、アニロクスローラ１２にはドクタブレード１５が備えられている。
【００１８】
上記現像ローラ及びスイープローラ１１は、外周面にそれぞれ導電性を有する弾性体の層９ａ、１１ａが設けられている。これらの弾性体の層９ａ、１１ａの材質としてはウレタンゴムを用いることができる。各弾性体の層９ａ、１１ａのゴム硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で５０度以下であることが望ましい。各弾性体の層９ａ、１１ａの材質はウレタンゴムに限られるものではなく、導電性を有するものであって、かつキャリア液・現像剤で膨潤したり溶解したりしない材質であればよい。現像ローラ９とスイープローラ１１の表面が導電性を有し、かつキャリア液・現像剤で膨潤したり溶解したりしない材質であり、その内層にキャリア液・現像剤７が接触しないような構成であれば、その内層としての、各弾性体の層９ａ、１１ａの材質は、上記導電性・膨潤溶解の制約なく、弾性を有していればよい。このとき、現像バイアス電圧やスイープバイアス電圧は、現像ローラ９やスイープローラ１１の軸からではなく、表面から印加する必要がある。
弾性体の層を現像ローラ９とスイープローラ１１とに設ける構成ではなく、弾性体の層を感光体側に設ける構成であってもよい。また、感光体を無端ベルト状部材で構成してもよい。さらに、現像ローラ９、スイープローラ１１は、コーティングもしくはチューブにより、その表面がＲｚ３μｍ以下の平滑性を有するように構成されている。
【００１９】
上記現像ローラ及びスイープローラ１１を感光体ドラム１に対してそれぞれ適当な圧力で当接させると、各ローラの弾性体の層９ａ、１１ａが弾性変形し、現像ニップ１７及び除去ニップ１６を形成する。特に、現像ニップ１７を形成することによって、現像剤７のトナーが現像領域の現像電界により、感光体ドラム１に対して移動し付着するための一定の現像時間を確保することができる。当接圧力を調整することで各ニップ部における表面移動方向の大きさであるニップ幅を調整することができる。各ニップ幅は、各ローラの線速と現像時定数との積以上に設定する。ここで、現像時定数とは、現像量が飽和するまでに要する時間であって、ニップ幅をプロセス速度で除したものである。例えば、ニップ幅が３ｍｍでプロセス速度が３００ｍｍ／ｓｅｃであれば、現像時定数は１０ｍｓｅｃとなる。
【００２０】
現像動作時においては、上記現像ローラにアニロクスローラ１２によって現像剤の薄層が形成される。このとき現像ローラ９上に塗布される現像剤７の厚みが、その表面の１ｃｍ２当たりに担持されるトナー中の顔料含有分が３μｇ以上、６０μｇ以下となるように設定した。このために、現像剤７の薄層を３〜１０μｍの厚みに塗布するようにした。この理由は、現像剤７の塗布厚が、現像ローラ９表面の１ｃｍ２当たりに担持されるトナー中の顔料含有分が３μｇより小さくなるような厚みでは、十分な量の顔料が上記感光体ドラム１上に形成された潜像の画像部に移動せず、画像部の画像濃度が薄くなるおそれがあるからである。また、現像ローラ９表面の１ｃｍ２当たりに担持されるトナー中の顔料含有分が６０μｇより大きくなるような厚みでは、現像後の地肌部に残留する余剰トナーが多くなり上記スイープローラによる除去が不完全になるおそれがあるからである。
【００２１】
そして、上記現像ローラ表面に形成された現像剤７の薄層は、感光体ドラム１と現像ローラ９とにより形成された現像ニップ１７を通過する。一般的に電子写真の現像装置では、十分なトナーを感光体と現像装置との相対する領域に送るため、現像ローラの表面移動速度を感光体の表面移動速度よりも速めに設定している。このため、トナーは感光体表面に対して早い移動速度を持つため、潜像との間に位置的なずれを生じ、画像としては、先端がかすれたり、縦線と横線とのバランスが悪かったりする現象が現れる。この現象は液体現像でも見られる現象である。本実施形態に係る複写機では、上記現像ローラ９の表面と感光体ドラム１の表面とがほぼ等速で移動し、トナーに対して相対的に感光体ドラム１の接線方向の速度ベクトルを持たせないので、上記現象が生じることがない。
【００２２】
上記現像ローラには、感光体表面電位（６００Ｖ）より低い現像バイアス電圧（４００Ｖ）が印加されており、露光装置３により露光されて５０Ｖ以下になった画像部との間に現像電界を生じる。感光体ドラム１の画像部では、現像剤７中のトナーは上記電界によって感光体ドラム１に移動して潜像を顕像化する。一方、地肌部（非画像部）では、現像バイアス電位と感光体電位とによって形成される電界により、現像ローラ９表面にトナーを移動させて地肌部分にトナーが付着しないようにする。
【００２３】
しかしながら、地肌部分のトナーの一部が、現像ローラ９の表面まで移動しきれずに感光体ドラム１側に残るとカブリの原因となる。そこで、このカブリの原因となるトナー（以下、「カブリトナー」という）をスイープ（掃除）するため上記スイープローラを設けている。このスイープローラは、現像ローラ９に対し感光体ドラム１の回転方向下流側であって、現像されたトナー層を挟むように、感光体ドラム１に押圧して設置されている。スイープローラ１１の表面は、感光体ドラム１の表面と略等速で移動する。
【００２４】
スイープローラ１１には、現像後の画像部のトナー層からトナーをスイープローラ１１に戻さないように、感光体ドラム１上の画像部のトナー層表面電位（５０〜２００Ｖ）に近いバイアス電圧（２５０Ｖ）が印加されている。地肌部では、感光体ドラム１の地肌部の電位と上記バイアス電圧による電位との差によって生じる電界により、浮遊しているカブリトナーをスィープローラ１１に移動させる。この段階での地肌部の現像剤層は現像ローラ９の現像ニップ部分の厚さの約半分で、且つトナーの濃度は現像前の濃度の約５０％以下程度に低下しており、カブリトナーの除去は容易に行われる。これにより、地肌部のカブリを完全に防止することができる。上述した電位の関係は次の式で示すことができる。
地肌部電位＞ＶＢ１＞ＶＢ２＞画像部トナー層電位
ここで、ＶＢ１は感光体ドラム１素管表面と現像ローラ９との間の電位、ＶＢ２は感光体ドラム１素管表面とスイープローラ１１との間の電位である。
【００２５】
上記スイープローラを設置することによって、現像時に感光体ドラム１上の地肌部に付着した余分なキャリア液の約７０％程度を除去することもできる。
【００２６】
また、スイープローラ１１によりカブリトナーの除去が効率的にできるため、感光体ドラム１と現像ローラ９との間の現像ニップ１７でカブリトナーが少々残留してもよく、カブリ除去電界（現像ローラ９に印加された現像バイアスと感光体帯電電位との電位差）を低く抑えることができる。よって、感光体ドラム１の帯電電位を低くすることが可能になる。このことにより、感光体ドラム１の耐久性向上、帯電装置２の負担軽減、露光パワーの低減等、種々の利点が生じる。
【００２７】
上記実施例では、１つの実施形態として、反転現像により画像を形成する場合について説明したが、正規現像により画像を形成することもできる。正規現像による場合には、上記構成の複写機において各電位の関係を次の式のように設定する。
感光体電位＞画像部トナー層電位＞ＶＢ２＞ＶＢ１＞非画像部電位
ここで、ＶＢ１は感光体ドラム１素管表面と現像ローラ９との間の電位、ＶＢ２は感光体ドラム１素管表面とスイープローラ１１との間の電位である。
【００２８】
具体的な電位の一例としては、マイナス帯電トナーの場合、感光体電位を＋６００Ｖ、画像部トナー層電位を＋５００Ｖ、ＶＢ２を＋３００Ｖ、ＶＢ１を＋１００Ｖ、非画像部電位を＋５０Ｖに設する。
【００２９】
次に、本発明における画像形成装置の現像装置に用いる、現像剤担持体の製造方法の一実施例、この場合は、感光体を無端ベルト状部材で構成し、弾性を持たない現像ローラ９を用いる場合について、図２を用いて説明する。
【００３０】
まず、少なくともその表面をニッケル層９３で構成した、現像剤担持体としての現像ローラを製造する。この表層のニッケル層９３に対して以下の５つの工程のうち、少なくとも一つの工程により積極的に表面酸化を行い、表面に酸化膜９４を形成し、現像ローラの基材とする。第１の手段は、ニッケル層９３ごと表面酸化に必要な温度環境下に所定の時間曝露するものである。ニッケル層９３の場合は２７０℃以上の環境下に３０分以上曝露することが望ましい。第２の手段は、ニッケル層９３を波長４００ｎｍ以下の紫外線下に所定の時間曝露するものである。光源は通常のハロゲンランプでもかまわないが、酸素分子の分解効率を高めるためにはエキシマランプのような短波長光源を用い、５分以上曝露することが望ましい。エネルギー効率の観点からはエキシマレーザ照射も有効である。第３の手段は、ニッケル層９３を赤外線ランプ、フラッシュ下に曝露するものであり、第４の手段は電磁波又は高周波電圧により酸素をイオン化した又はラジカル化した酸素プラズマ下に曝露するもので、第５の手段は酸素ビーム下に曝露するものである。
【００３１】
前記いずれかの手段により表面酸化処理した現像ローラの基材に、臨界表面張力が２５ｍＮ／ｍ以下で、加水分解可能な官能基を少なくとも一つ有する非晶質樹脂としてのフッ素系材料９５をコーティングすれば、現像ローラ最表面にフッ素系材料９５をコーティングした現像ローラ９が形成される。このようにして製作した現像ローラ９を現像ユニットに装着し、現像装置４を製作する。
【００３２】
フッ素系材料９５として、以下の５種類の材料をコーティングした場合および現像ローラ９の基材部分９２に前述の積極的な表面酸化を施さなかった場合の合計６つの例について現像ローラを製作した。以下，そろぞれについて説明する。
【００３３】
実施例１
適当なパーフルオロカーボンを溶媒としてアルコール末端変性パーフルオロポリエーテル２０重量％溶液を作成し、これに上記現像ローラの基材を５分以上浸漬させた。しかる後に少なくとも５０℃以上２５０℃以下の環境に１５分以上放置して加水分解反応を完了させた。望ましい条件は８０〜２００℃で３０分以上である。２００℃以上の条件ではフッ素材料自身の分解が懸念される。なお、製作したコーティング厚さは１０ｎｍ以下であった。
【００３４】
実施例２
適当なパーフルオロカーボンを溶媒としてアルコキシシラン末端変性パーフルオロポリエーテル２０重量％溶液を作成し、これに上記現像ローラの基材を５分以上浸漬させた。しかる後に少なくとも５０℃以上２５０℃以下の環境に１５分以上放置して加水分解反応を完了させた。望ましい条件は８０〜２００℃で３０分以上である。２００℃以上の条件ではフッ素材料自身の分解が懸念される。なお、製作したコーティング厚さは１０ｎｍ以下であった。
【００３５】
実施例３
適当なパーフルオロカーボンを溶媒としてカルボン酸末端変性パーフルオロポリエーテル２０重量％溶液を作成し、これに上記現像ローラの基材を５分以上浸漬させた。しかる後に少なくとも５０℃以上２５０℃以下の環境に１５分以上放置して加水分解反応を完了させた。望ましい条件は８０〜２００℃で３０分以上である。２００℃以上の条件ではフッ素材料自身の分解が懸念される。なお、製作したコーティング厚さは１０ｎｍ以下であった。
【００３６】
比較例１
適当なパーフルオロカーボンを溶媒としてフルオロアルキルシラン（東芝シリコーンＴＳＬ８３５５）０.１重量％溶液を作成し、これに前記現像ローラの基材を５分以上浸漬させた。しかる後に少なくとも室温以上の環境に１５分以上放置して加水分解反応を完了させた。望ましい条件は８０〜２００℃で１時間である。２００℃以上の条件ではフッ素材料自身の分解が懸念される。なお、製作したコーティング厚さは１０ｎｍ以下であった。
【００３７】
比較例２
適当なパーフルオロカーボンを溶媒としてガラス転移点１００℃以上の非晶質フッ素樹脂（デュポン製テフロンＡＦ）０.１重量％溶液を作成し、これに前記現像ローラの基材を５分以上浸漬させた。しかる後に少なくとも５０℃以上２５０℃以下の環境に１５分以上放置して加水分解反応を完了させた。望ましい条件は８０〜２００℃で３０分以上である。２００℃以上の条件ではフッ素材料自身の分解が懸念される。なお、製作したコーティング厚さは１０ｎｍ以下であった。
【００３８】
比較例３
積極的な表面酸化を行わなかった現像ローラの基材部分９２の上に実施例１記載の材料を実施例１と同じ工程でコーティングした。
【００３９】
以上の６種類の現像ローラ９について、現像ユニットに組み込み、作像を繰り返し、ローラ表面へのトナーのフィルミング状況を観察した。その結果が図３である。図３において、横軸はＡ４横の転写紙をプリントした枚数であり、縦軸は現像ローラのフィルミング状況である。このグラフにおいて、許容レベル領域内にある材料が十分に仕様を満足する材料である。
【００４０】
図３から明らかなように、実施例１と実施例２が有効で、比較例１から比較例３は仕様を満足することができなかった。実施例１から実施例３はフィルミング形成速度が緩やかであり、摩擦による微小破壊に対する回復機能を有するパーフルオロポリエーテル主鎖の効果が現れている。実施例３は実施例１と実施例２に比べ、全体的にフィルミング状態が悪い。これは実施例１と実施例２は、ほとんど加水分解が完了して強く現像ローラ９の基材にフッ素系材料が結合しているが、実施例３はこれに比べると上記現像ローラの基材への結合率が低い。
【００４１】
比較例１は実施例２と同じようなアルコキシシラン基が加水分解によって現像ローラ９の基材に結合するタイプであるが、パーフルオロエーテル主鎖ではないので摩擦による微小破壊に対する回復機能を持たないため、実施例１から実施例３の材料に比べて接触角の劣化速度が速くなっている。比較例２はコーティングしたフッ素系樹脂が現像ローラの基材との化学結合もなく、回復機能も持たない材料なので、プリント開始1万枚ほどで、ほぼ完全にコーティングは剥離してしまった。比較例３は比較例１と比較例２の中間であった。現像ローラの基材部分９２に積極的な表面酸化処理を行っていないので化学結合を行っている密度が低いことが原因である。未処理現像ローラの基材では酸化膜の厚さは１ｎｍ未満で、前述の積極的な表面酸化処理を行った場合には１ｎｍ以上の酸化膜が形成されることをエリプソメータにより確認している。
【００４２】
以上の結果をまとめると、摩擦に対する耐久性は、主鎖構造によってもたらされる実用温度領域における液相としての剥離部回復効果と化学結合を行う官能基の結合度合い（密度）の論理積であり、耐久性の強い順に以下のような傾向を示す。液相かつ現像ローラの基材表面酸化かつ加水分解基（実施例１、実施例２）＞液相かつ現像ローラの基材表面酸化かつ弱い加水分解基（実施例３）＞現像ローラの基材表面酸化かつ加水分解基（比較例１）＞液相かつ加水分解基（比較例３）。
【００４３】
本実施例では現像ローラの基材としてニッケル基材を用いたが、シリコン基材を用いて、前述の第１から第５の工程のうちの、少なくとも一つの工程によってその表面に積極的な酸化処理を施してその表面に１ｎｍ以上の酸化膜を形成させたものと積極的な酸化処理なしのシリコン基材にドライプロセスを用いて現像ローラ９とした場合においても同様の傾向が得られた。
【００４４】
現像ローラの基材材料としてポリイミドやポリサルフォンなどのポリマーを用い、その表面に対して前述の第１から第５の積極的な酸化処理工程のうち少なくとも一つの工程を行って水に対する接触角を２５°以下にせしめた表面を有するポリマーと未処理のままのポリマーを現像ローラ９とした場合においても同等の傾向が得られた。
【００４５】
炭化珪素や窒化珪素などの非酸化物系セラミックスに対して前述の第１から第５の積極的な酸化処理工程のうち少なくとも一つの工程を行って表面に１ｎｍ以上の酸化膜を形成させたものと積極的な酸化処理なしの非酸化物系セラミックスを用いて現像ローラ９とした場合においても同様の傾向が得られた。
【００４６】
ジルコニアやアルミナなどの酸化物系セラミックスを用いて現像ローラ９としたものを用いても液相の効果や加水分解基の効果は同様であった。
【００４７】
本実施例では、フッ素系材料９５のコーティング厚さとして１０ｎｍとしたが、厚さを変えた実験を行った結果、１ｎｍ以上の厚さがあると効果があることが明らかになった。これ以下では初期特性がよくても、液相樹脂としての効果である回復機能が得られず、比較例１と同じような接触角の劣化特性を示した。
【００４８】
上記の例では、弾性体層を持たない現像ローラ９について示したが、弾性を持つ材料を用いた場合は、弾性体層を持つ現像ローラ９として作成してもよい。また、上記フッ素系材料の層は、現像ローラ９と同様な電界のかかる上記スイープローラ表層に適用してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、現像ローラの基材にコーテング材料が結合し，トナーがフィルミングしにくい現像剤担持体が得られる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、現像剤担持体表面に常時クリーニングブレードやトナー塗布部材その他の部材を当接して回転させたときの摩擦により、不可避となる微少な非晶質樹脂のはがれに対して速やかにこの剥離部分を覆うことができ、トナーがフィルミングすることを防ぐことが可能になる。
【００５１】
請求項３乃至５の発明によれば、非晶質樹脂の主鎖部を現像剤担持体基材に対して部分的に強く密着させ、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができる。
【００５２】
請求項６の発明によれば、非晶質樹脂の主鎖部を現像剤担持体基材に対して部分的により強く密着させ、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができる。
【００５３】
請求項７の発明によれば、部分的に剥離した時、液相樹脂としての効果である回復機能を得ることができ、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができる。
【００５４】
請求項８の発明によれば、加水分解可能な官能基を有する非晶質樹脂を、現像剤担持体の基材に特別な酸化処理を行うことなく、強く結合させることが可能となり、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができ、行程数が少なく、歩留まりの高い現像剤担持体を提供することができる。
【００５５】
請求項９の発明によれば、非晶質樹脂を、現像剤担持体の基材に強く結合させることが可能となり、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができる。
【００５６】
請求項１０の発明によれば、非晶質樹脂を現像剤担持体基材に強く結合させることが可能となり、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができ、高速で駆動する現像剤担持体において継続的に安定に現像に用いることができる、
【００５７】
請求項１１の発明によれば、加水分解可能な官能基を有する非晶質樹脂を、現像剤担持体の基材に強く結合させることが可能となり、現像剤担持体に対する種々の摩擦に対する耐久性を得ることができ、歩留まりの高い現像剤担持体を提供することができる。
【００５８】
請求項１２の発明によれば、継続的に安定してトナーがフィルミングしない現像剤担持体を提供することができる。
【００５９】
請求項１３の発明によれば、材料を大量に酸化処理することが可能となり、行程歩留まりが向上する。
【００６０】
請求項１４の発明によれば、現像剤担持体材料の熱的な寸法変化などを抑えることが可能となり、行程歩留まりが向上する。
【００６１】
請求項１５の発明によれば、短時間で処理することが可能となり、行程歩留まりが向上する。
【００６２】
請求項１６の発明によれば、現像剤担持体材料の熱的な寸法変化などを抑え、かつ、酸化処理の精密な工程管理が可能となり、行程歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るカラー複写機の概略構成を示す正面図である。
【図２】現像ローラ表層を模式的に拡大して示した図である。
【図３】プリント枚数と現像ローラフィルミングの状況との関連を示した図である。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
４      現像装置
７      現像剤
９      現像ローラ
１１    スイープローラ
１２    アニロクスローラ
１３    攪拌ローラ
１４a、１４b    クリーニング部材
１５    ドクタブレード
１６    ニップ
１７    ニップ
９２    基材部分
９３    ニッケル層
９４    酸化膜
９５    フッ素系材料
Ｐ      転写紙
【図１】
0004672890.tif 000002
【図２】
0004672890.tif 000003
【図３】
0004672890.tif 000004