JPH08179619A - 現像ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の現像ローラ、特に単層の弾性層からな
る現像ローラの欠点、即ち、（１）シリコーンゴム、Ｎ
ＢＲ、ＥＰＤＭ等の弾性ゴム、またはポリウレタンのよ
うなエラストマー材で弾性層を形成した場合、現像ロー
ラに接した層圧規制ブレード、または、感光体との摩擦
抵抗が大きく、電子写真装置に組み込んだ場合、駆動に
ぶれが生じ、ジッターと呼ばれる濃度うねりが発生して
しまう。（２）現像ローラを組み込んだ初期において、
トナー搬送量が大きくなってしまい、時には画像欠陥を
生じる。等の生じない現像ローラを得る。 【構成】 良導電性シャフトの外周に導電層を形成して
なる現像ローラにおいて、上記導電層の表面を平均粒子
径３０μｍ以下の微少粉体で表面処理したことを特徴と
する現像ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
電子写真装置や静電記録装置等における現像ローラ及び
現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真技術の進歩に伴い、電子
写真各プロセスで利用される導電性部材に対する要求も
高まっており、とりわけ現像装置に利用される現像ロー
ラが注目されている。このような現像ローラに必要とさ
れる特性は所定の電気抵抗値であるのみでなく、種々の
現像機構に適した特性を付加することが必要である。

【０００３】従来、現像剤（以下、トナーと呼ぶ）とし
て非磁性一成分現像剤を用いる場合の現像方法として
は、潜像を保持した感光ドラム等にトナーを供給し、感
光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する
現像方法（加圧現像法）が知られており、この方法によ
れば、磁性材料が不要であるため装置の簡素化、小型化
が容易であると共に、トナーのカラー化が容易である。

【０００４】この加圧現像法は、トナーを担持した現像
ローラを感光ドラム等の静電潜像を保持した静電保持体
に接触させて、トナーを静電保持体の潜像に付着させる
ことにより現像を行うもので、このため上記現像ローラ
を導電性を有する弾性体で形成する必要がある。

【０００５】即ち、この加圧現像方法では、例えば図２
に示されているように、トナーを供給するためのトナー
塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム５との
間に、現像ローラ１が感光ドラム５と接触した状態で、
これらの現像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用
ローラ４がそれぞれ図中矢印方向に回転することによ
り、トナー６がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ
１の表面に供給され、このトナーが成層ブレード７によ
り均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が感
光ドラム５と接触しながら回転することにより、薄層に
形成されたトナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜
像に付着して、潜像が可視化するようになっている。な
お、図中８は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にト
ナー画像を転写するようになっており、また９はクリー
ニング部であり、そのクリーニングブレード１０により
転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去する
ようになっている。

【０００６】この場合、現像ローラ１は、感光ドラム５
に密着した状態を確実に保持しつつ回転しなければなら
ず、このため図１に示されているように、金属等の良導
電性材料からなるシャフト２の外周にシリコーンゴム、
ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の弾性ゴムやポリウレタン等のエラ
ストマー材、さらには、各々のスポンジ体等に導電剤を
配合して導電性を付与した弾性体からなる導電層３を形
成した構造となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像ローラ、特に単層の弾性層からなる現像ローラ
は以下の欠点があった。 １．シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の弾性ゴム、
またはポリウレタンのようなエラストマー材で弾性層を
形成した場合、現像ローラに接した層圧規制ブレード、
または、感光体との摩擦抵抗が大きく、電子写真装置に
組み込んだ場合、駆動にぶれが生じ、ジッターと呼ばれ
る濃度うねりが発生してしまう。 ２．現像ローラを組み込んだ初期において、トナー搬送
量が大きくなってしまい、時には画像欠陥を生じる。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、現像ローラの表面に微少粉体を吸着・保持させるこ
とにより、ローラに接する部材との摩擦抵抗を低減し、
さらに、印刷初期において安定したトナー搬送量を確保
することにより、安定的に高品位の画像が得られる現像
ローラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段及び作用】

【０００９】本発明の請求項１の現像ローラは、導電層
の表面を平均粒子径３０μｍ以下の微少粉体で表面処理
したことを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明の請求項２の現像ローラ
は、前記微少粉体が、本現像ローラを用いた電子写真プ
ロセスで使用される現像剤であることを特徴とする。

【００１１】本発明者らは、現像ローラの表面状態につ
いて鋭意検討した結果、上記導電層の表面を平均粒子径
３０μｍ以下の微少粉体で表面処理することによって、
ローラに接する部材との摩擦抵抗を低減し、さらに、印
刷初期において安定したトナー搬送量を確保することに
より、安定的に高品位の画像が得られることを知見し
た。

【００１２】以下に、本発明を更に詳しく説明する。本
発明の現像ローラは、図１に示すように、良導電性シャ
フト２の外周に導電性を有する導電層３を形成したもの
である。ここで、上記シャフト２としては、良好な導電
性を有するものであれば、いずれのものも使用し得る
が、通常は金属製の中実体からなる芯金や内部を中空に
くりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトが用いられ
る。

【００１３】上記導電層３としては、感光体と現像ロー
ラが非接触の場合には金属シャフト上に各種樹脂等と導
電粉、磁性粉等を混入したものまたは導電性樹脂等を積
層し、表面を研磨したものを用いることができる。一
方、感光体と現像ローラが接触する場合には現像ニップ
の必要性から比較的柔らかい弾性体が用いられる。

【００１４】上記導電層３としては、導電性ゴム又はポ
リウレタン等のエラストマーやフォーム材料を基材とし
て用いることができる。

【００１５】まず、導電層３が導電性ゴムである場合に
ついて述べる。この場合、無発泡の導電性ゴムを構成す
るゴム材料としては、ニトリルブタジエンゴム、天然ゴ
ム、ブチルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ポリ
ブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピ
レン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプ
レンゴム、アクリルゴム、ポリノルボルネンゴム等の通
常のゴム又はスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−ブタジエン−スチレン水添物（ＳＥＢ
Ｓ）等の熱可塑性ゴム及びこれらの混合物等を使用する
ことができる。また、発泡導電性ゴムとしては、エチレ
ン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチ
レンに導電材を配合したもの、エピクロルヒドリンとエ
チレンオキサイドの共重合ゴムの発泡体又はエピクロル
ヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材
を配合したものの発泡体を好適に使用できる。

【００１６】これらのゴム組成物に配合する導電材とし
ては、まず粉体について例示すればケッチェンブラック
ＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡ
Ｆ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、Ｆ
Ｔ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラ
ー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラフ
ァイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化
錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマ
ニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピ
ロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げら
れる。その配合量は、全ゴム成分１００重量部に対して
３〜１００重量部、特に５〜５０重量部とすることがで
き、これにより導電層３の体積固有抵抗を１０² 〜１０
¹⁰Ω・ｃｍに調整することができる。

【００１７】次に、導電層３がポリウレタンである場合
について述べる。この場合、ポリウレタンフォームやエ
ラストマーは種々の方法で製造されたいずれのものでも
良く、例えばカーボンブラックをポリウレタンプレポリ
マー中に配合し、このプレポリマーを架橋反応させる方
法、ポリオールに導電性材料を配合し、このポリオール
をワン・ショット法にてポリイソシアネートと反応させ
る方法などの方法で得ることができる。

【００１８】上記導電層３がポリウレタンである場合の
基材として用いられるウレタンとしては、ポリヒドロキ
シル化合物として、一般の軟質ポリウレタンフォームや
ウレタンエラストマー製造に用いられるポリオール、例
えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテル
ポリオール、ポリエステルポリオール及び両者の共重合
物であるポリエーテルポリオールが挙げられるほか、、
ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール
等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレ
ン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポ
リオールなどの一般的なポリオールが使用できる。ま
た、ポリイソシアネート化合物としては、同様に一般的
な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製
造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、４，４−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤ
Ｉ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素
数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリ
イソシアネートの混合物や変性物、例えば、部分的にポ
リオール類と反応させて得られるプレポリマー等が用い
られる。

【００１９】これらのポリウレタンに配合する導電材と
しては、上記ゴム組成物の場合と同様な導電材及び過塩
素酸リチウム等の無機イオン物質や４級アンモニウム塩
等の有機イオン物質からなるイオン性導電材、陽イオン
性界面活性剤、負イオン界面活性剤、各種ベタイン等の
両性イオン界面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエ
ステル等の非イオン性帯電防止剤を併用しても良い。ま
た、ウレタンの場合にはポリオール成分を予めイソシア
ネートによりプレポリマー化しておくことも好ましい。
その配合量は、ウレタン１００重量部に対して０．５〜
５０重量部、特に１〜３０重量部とすることができ、こ
れにより導電層３の体積固有抵抗を１０² 〜１０¹⁰Ω・
ｃｍに調整することができる。なお、その他の導電材で
はテトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、
ベンゾキノン、クロルアニル、アントラキノン、アント
ラセン、ジクロロジシアノベンゾキノン、フェロセン、
フタロシアニン等の電荷移動錯体を形成し得る電子受容
物質を配合することもでき、その場合の配合量は、ウレ
タン１００重量部に対して０．００１〜２０重量部、特
に０．０１〜１重量部とすることができる。

【００２０】導電層３の硬度は、特に制限されないが、
ＪＩＳ−Ａスケールで６０°以下、特に１０〜５５°と
することが好ましい。この場合、硬度が６０°を超える
と感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像
が行えなくなる恐れがあるが、逆にあまり低硬度にする
と圧縮永久歪が大きくなり、何らかの理由で現像ローラ
に変形や偏心が生じた場合、画像の濃度むらが発生する
ととなる。このため、弾性層の硬度を低硬度にする場合
でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好まし
く、具体的には２０％以下とすることが好ましい。

【００２１】導電層３の表面に吸着・保持させる微少粉
体は特に制限されず、平均粒子径が３０μｍ以下、より
好ましくは３〜３０μｍのものであればよく、トナー、
荷電制御剤、シリカ、シリコン、フッ素系樹脂、などが
挙げられる。特に、微少粉体にトナーを用いた場合、吸
着・保持させた微少粉体が、トナーボックス中に混入し
た場合でもなんら問題はなく、長期運転においても良好
な現像特性が得られることから、好適に用いられる。微
少粉体に荷電制御剤を用いた場合、用いた荷電制御剤の
帯電極性によって、比較的任意にトナー帯電量を制御す
ることができる。

【００２２】平均粒子径が３０μｍ以上の場合、表面に
吸着・保持された粒子による凹凸ギャップが大きくなっ
てしまい、トナー帯電量にムラが生じてしまうため、通
常の電子写真プロセスにおいて、画像不良が発生してし
まう。

【００２３】微少粉体で表面処理する方法としては、特
に制限はないが、微少粉体を含んだ不織布でローラ表面
をこする程度で、十分に効果が得られる。

【００２４】微少粉体を表面に吸着・保持した場合、ロ
ーラ表面の摩擦係数が低減し、電子写真装置に組み込ん
だ場合、スムースな駆動が可能となり、ジッターなどの
ない、高品位な画像が得られる。

【００２５】また、通常初期において、ローラとトナー
の摩擦帯電量が大きいために、トナー搬送量が大きくな
ってしまうが、本手法を用いれば、初期においても安定
したトナー搬送量が得られる。

【００２６】トナー搬送量が大きすぎること、すなわち
ローラ上のトナー層が厚くなることにより、以下の弊害
が発生する。

【００２７】トナー層が厚くなると、トナー粒子自身は
各々が帯電していることから、トナー層全体としての電
荷が大きくなるため、感光体に近接したトナー表面層に
おいては、高い表面電位を発現することとなる。 すな
わち、現像プロセスにおいて、現像ローラに所定の現像
バイアスを印加し、トナーを感光体に飛翔させるとき
に、トナー層全体のもつ電荷が過剰になったがために、
表面層は現像バイアス以上の高電位になってしまう。

【００２８】これにより、場合によっては、たとえば反
転現像プロセスにおいて、現像ローラ表面電位が、感光
体上の暗減衰電位と帯電電位の間に収まらず、感光体帯
電電位以上の高電位となってしまい、白印刷部分にトナ
ーが飛翔してしまう、いわゆる画像かぶりが生じてしま
う。

【００２９】トナー搬送量が安定する原因として、微少
粉体を保持させることにより、表面状態が平滑化し、物
理的な初期のトナー搬送量が低下することが挙げられ
る。また、微少粉体にトナーを用いた場合、トナーの摩
擦帯電は、吸着・保持されたトナーを介して行われるた
め、トナー帯電量が低下する。これにより、初期におけ
るトナー搬送量が低下すると考えられる。

【００３０】本発明の現像ローラは、磁性または非磁性
一成分現像剤を用いる通常の現像装置に組み込むことが
でき、具体的には図２に示すように、トナーを供給する
ためのトナー塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光
ドラム５との間に、本発明の現像ローラ１が感光ドラム
５と非接触または接触した状態でかつトナー塗布用ロー
ラ４とは接触または若干離間して配設され、これらの現
像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用ローラ４が
それぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー６
がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ１の表面に供
給され、このトナーが成層ブレード７により均一な薄層
に整えられ、この状態で現像ローラ１が感光ドラム５と
接触しながら回転することにより、薄層に形成されたト
ナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜像に付着し
て、潜像が可視化するようになっている。なお、図２の
詳細については、従来の技術において説明しているので
その説明を省略する。

【００３１】

【実施例】以下、実施例、比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。 ［実施例１］ ・グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加して、分子量 ５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価３３）（旭硝子（株）製のエク セノール（登録商標）８２８） １００部 ・ウレタン変性したＭＤＩ ＮＣＯ％＝２３％（住友バイエルウレタン（株）製 のスミジュール（登録商標）ＰＦ） ２５．０部 ・１，４−ブタンジオール ２．５部 ・ジブチルチンジラウレート ０．０１部 ・４級アンモニウム塩（花王（株）製、ＫＳ−５５５） ０．２５部

【００３２】これらを撹拌し、次いで１１０℃に加熱し
た金型に注入し、２時間硬化させて金属製のシャフトの
外周に導電層を形成して現像ローラを得た。得られたロ
ーラの表面を研磨し、所定の表面状態とした。電子写真
装置で用いられるトナー（平均粒子径１０μｍ）をロー
ラを傷つけない程度に柔らかい不織布に含ませ、数回ロ
ーラ上をこすって、トナーをローラに吸着・保持させ
た。

【００３３】［実施例２］実施例１と同様に作製したロ
ーラに、負帯電荷電制御剤（Hoechst 社製 CopyCharge
NEG VP2036）を、実施例１と同様の手法で吸着・保持さ
せた。

【００３４】［比較例１］実施例１の配合で得られた現
像ローラを、微少粒子を保持させずにそのまま用いた。

【００３５】上記実施例１〜２及び比較例１で得た現像
ローラについて、以下の画像特性試験、及びローラ特性
試験を行った。結果を表１に示す。

【００３６】（１）画像かぶり 各ローラを現像ローラとして図２に示した現像ユニット
部に装着して、平均粒径７μｍの非磁性一成分トナーを
用い、線速６０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させながら反
転現像で画像出しを行い、初期画質（特に画像かぶり）
を評価した。 （２）ローラ表面電位 各ローラを現像ローラとして図２に示した現像ユニット
部に装着して、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、現
像ローラ表面に均一なトナー薄層を形成した。このロー
ラ軸に、外部電源から−５００Ｖを印加し、そのときの
ローラ表面電位を計測した。 （３）トナー搬送量 （２）と同様にローラ上に均一なトナー薄層を形成し、
このトナー薄層を重量既知の不織布でふき取り、その重
量を測定することにより求めた。 （４）摩擦係数 HEIDON社製HEIDON-14 を用い、ローラ長手方向に垂直に
摩擦させたときの動摩擦係数を測定し、比較例１のロー
ラにおける値を１としてその比率を表示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、安定し
たトナー搬送量を有し、濃度むらや地かぶり等のない高
品位の画像が得られる現像ローラ及び現像装置を提供す
る。また、同様な特性が必要とされる帯電ローラ、転写
ローラ等にも使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ローラの一例を示す現像ローラ
の概略断面図である。

【図２】本発明のローラが使用する現像装置の一例を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ シャフト ３ 導電層 ４ トナー塗布用ローラ ５ 感光ドラム（潜像保持体） ６ トナー（非磁性一成分現像剤） ７ 成層ブレード ８ 転写部 ９ クリーニング部 １０ クリーニングブレード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 良導電性シャフトの外周に導電層を形成
   してなる現像ローラにおいて、上記導電層の表面を平均
   粒子径３０μｍ以下の微少粉体で表面処理したことを特
   徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】 前記微少粉体が、本現像ローラを用いた
   電子写真プロセスで使用される現像剤であることを特徴
   とする現像ローラ