JPH086376A - 現像部材及びこれを用いた現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真方式を用いたレーザービームプリン
ターや複写機などの画像形成装置等における、スリーブ
ゴースト発生の問題を解決し、かつ長期耐久性について
の課題をも解決する。 【構成】 現像剤担持体の表面に、主に導電性粉体を分
散させた無機系導電性膜を被覆した現像部材及び該部材
を用いた現像装置を提供するもので、これにより耐久性
に優れ、現像ゴーストなどの現像性能を大幅に改良した
現像部材及びこれを用いた現像装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザービー
ムプリンターなどの電子写真装置等に於ける現像部材及
びこれを用いた現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、乾式一成分磁性トナーを用いる現
像装置において現像剤の現像剤担持体への均一な薄層コ
ートを行う事は、トナーの安定した帯電を実現し、環境
変動やプリント枚数によらず安定した画像を提供するた
めに極めて重要な技術とされている。そのため円筒形の
金属性現像担持体（以下現像スリーブと表現する）上
に、サンドブラスト処理等による微小な凹凸を形成する
ことにより現像剤の搬送力の向上と安定した帯電を図る
とともに、該現像スリーブ表面から微小間隔（２００〜
５００μｍ程度）離して強磁性ブレードを配置すること
により、スリーブ内包マグネットとの間に磁気シールを
形成し、磁性トナーの薄層コートを行う等の提案がなさ
れている。

【０００３】また近年、電子写真方式を用いたレーザー
ビームプリンターや複写機などの画像形成装置が広く普
及するに従い、その用途も多種多用に広がり、その画像
品質への要求も厳しくなって来ている。一般の文字の印
刷や複写では微細な文字に至るまで、つぶれたり、とぎ
れたりすることなく、極めて忠実に再現することが求め
られている。また画像の印刷や複写の場合、ベタ部、ハ
ーフトーン部、ライト部などでは高い解像度と階調性が
要求される。更に、初期においては良好な画質である
が、プリントアウトまたはコピーを続けていくうちに画
質が悪化していくことがあり、連続プリントにおいても
良好な画質を維持できることが要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、電子写
真方式を用いたレーザービームプリンターや複写機など
の画像形成装置に対する市場要求はキャラクターのみの
印字からグラフィックを含むものへと移行している。一
方、一成分現像のグレースケールの再現性を阻害してい
る一つの要因として、前回の現像履歴が残るいわゆるス
リーブゴーストが挙げられ、その消去が不満足であるこ
とが一般的であった。スリーブゴーストの発生メカニズ
ムについては次のような推定がされている。

【０００５】スリーブ上のトナー層には高いトリボ（単
位重量当たりの帯電電気量）を持ったものから低いトリ
ボを持ったものまで混在している。スリーブが回転する
に従い、高いトリボを持ったトナーほど鏡映力により強
く現像スリーブ近傍（下層）に引き寄せられる。黒部に
おいてはトナーが消費されるが、白部（非現像領域）で
は、高いトリボを持ったトナーがますます下層に引き寄
せられ、特に現像スリーブ表面には静電的にも強固に張
り付いた微紛層が形成される。この微紛層の上層にトナ
ーがコーティングされても上層のトナーは十分なチャー
ジがもてず、黒部と白部で現像性の差が生じ、スリーブ
ゴーストとなる。

【０００６】上記のようなスリーブゴーストの発生に対
する対策としてスリーブ表面を導電性の樹脂層で被覆す
るという方法が提案されている(Japan Hardcopy'91 論
文集p69 ）。例えば、フェノール樹脂にカーボンブラッ
クやグラファイトを分散した導電性樹脂コートで確かに
スリーブゴーストが改善されるが、コート層のマトリッ
クスとして有機合成樹脂を用いているため、長期使用に
際しては、コート表面にキズがついたり、剥離したりす
るなどの問題があり、長期耐久性についての課題があっ
た。またスリーブの表面粗さについて言及するならば表
面粗さＲａ＝０．３〜５μｍ、ＪＩＳ・１０点粗さＲｚ
＝１〜３０μｍが好ましい。則ち表面粗さが小さすぎる
と、トナーがスリーブ表面で滑ってしまい十分な摩擦帯
電電荷を得られなくなる。逆に表面粗さが大きすぎる
と、トナーの摩擦帯電が不安定となって画像が乱れるか
らである。しかしながら従来のコート剤では経時変化に
より、初期の表面粗さが変化してしまい良好な画質が維
持できないという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するするための手段】本発明者等は、上記
課題を解決するために鋭意検討を行った結果、導電性を
有し、しかもコート層が硬く、長期耐久性に優れたスリ
ーブ表面のコート材料として、無機ポリマーを中心とし
たマトリックス中に導電性粉末を分散させた無機系導電
性膜を見いだし、本発明を成すに至った。

【０００８】これについて更に詳しく説明する。本発明
は無機系ポリマーを中心としたマトリックス中に導電性
粉体を分散させた無機系導電性皮膜を被覆した現像スリ
ーブを使った現像部材及びこれを用いた現像装置を提供
するものである。この導電性皮膜は、マトリックスとし
てシロキサン、アルミナ等のいわゆるセラミックコーテ
ィング剤といわれるコーティング液を用いて、それに導
電性粉体を分散させて導電性を付与したものであれば特
に制限されない。また、これらセラミックコーティング
剤に有機化合物変性したもの、有機樹脂マトリックスを
１００重量部以下配合したものも含まれる。無機系導電
性皮膜の作製は、通常無機系コーティングと他の配合剤
を混合したものを基材に塗布後、乾燥、焼き付けするこ
とにより得られる。この無機系導電性膜に含まれる粉体
配合量は５〜８０体積％が望ましく、５体積％以下では
所要の抵抗値が得られず、８０体積％以上では脆い膜と
なるので好ましくない。この導電性膜の膜厚は、１〜１
０００μｍ、好ましくは４〜１００μｍである。

【０００９】ここで用いられる無機系コーティング液
は、好ましくは、主にシリカ、アルミナ、チタニア、酸
化アンチモン、酸化鉄、ジルコニア、イットリア等の粒
子性無機系ゾル液、表面変性粒子性無機系ゾル液、曳糸
性又は粘性無機系溶液或いはゾル液、ポリボロシロキサ
ン樹脂、ポリカルボシラン樹脂、ポリシラスチレン樹
脂、ポリシラザン樹脂、ポリチタノカルボシラン樹脂等
の含硅素無機高分子化合物、又はこれらの混合物から選
ばれるのがよい。又はこれらのシロキサン鎖をシランカ
ップリング剤等で末端変性した後、他の有機物と共重合
させたもの、又は有機化合物を１００重量部以下ブレン
ドした物も含む。

【００１０】ここで用いられるシランカップリング剤に
は具体的にはガンマ−グリシドキシプロピルメトキシシ
ラン等のエポキシシラン、アミノエチルトリエトキシシ
ラン等のアミノシラン、ガンマ−メルカプトプロピルメ
トキシシラン等のメルカプトシラン、ビニルシラン、さ
らにはアルコキシシラン変性のプレポリマーも含まれ
る。有機化合物にはアクリル樹脂、メラミン樹脂、フェ
ノール樹脂、エポキシ樹脂等が単独又は併せて用いられ
る。

【００１１】前記無機系コーティング液の内シリカ系を
更に説明するならば、粒子性無機系ゾル液とは、主にオ
ルソ硅酸、ポリ硅酸、オルソ硅酸エステル、ポリ硅酸エ
ステル等の加水分解や縮合反応により得られる粒子径１
０ｍμｍ〜５００ｍμｍの分散液であり、これらにはシ
ロキサン結合の一部を水素、アルキル基、アリール基で
置換した原料素材を一成分として用いる場合を含むもの
である。

【００１２】又、表面変性無機系ゾル液とは、上記粒子
表面に存在する硅酸結合や硅酸エステルの活性基を利用
した反応により表面を変性することであり、中和反応、
エステル化反応、縮合反応が利用される。縮合反応は、
粒子性無機系ゾル液の存在下に行う主にオルソ硅酸、ポ
リ硅酸、オルソ硅酸エステル、ポリ硅酸エステル等の加
水分解や縮合反応を指し、前記と同様に、シロキサン結
合の一部を水素、アルキル基、アリール基で置換した原
料素材を一成分として用いる場合を含むものである。そ
して、曳糸性又は粘性無機系溶液或いはゾル液とは、主
にオルソ硅酸エステルやポリ硅酸エステル等の加水分解
や縮合反応を、一般には、酸触媒下でかつ限定された水
分の下に実施することにより得られる、比較的リニア性
の高い縮合反応生成物を指し、シロキサン結合の一部を
水素、アルキル基、アリール基で置換した原料素材を一
成分として用いる場合を含み、いわゆるラダーポリマー
もこの分類に属する。

【００１３】またシリコンワニス液は、２官能性シロキ
サンモノマーと３官能性シロキサンモノマ−の共重合体
であり、ポリマー中には加水分解可能な基を３〜３０個
有する。これらは市販品として提供されており、例え
ば、東芝シリコン（株）の品番ＴＳＲ１６０、ＴＳＲ１
４５、ＴＳＲ１２７Ｂ、ＹＲ３１８７、ＹＲ３１６８な
どがこれに相当する。

【００１４】導電性膜を形成する導電性粉体としては、
例えば、黒鉛、球晶黒鉛、黒鉛ウィスカー、カーボンブ
ラック、炭素短繊維、銀、銅、ニッケル、ステンレス、
鉄、亜鉛、アルミ、青銅、錫、炭化ニオブ、炭化ジルコ
ニウム、炭化チタン、炭化タングステン、炭化硅素、硼
化チタン、窒化チタン、窒化ニオブ等が挙げられる。無
機系コーティング液には、これら導電性粉末の他に潤滑
性粉体や分散剤等を添加して用いても良い。

【００１５】コート法は特に限定されないが、ディップ
コート、ロールコート、スプレーコートなどが挙げられ
る。乾燥後の焼き付け処理の方法もそれぞれの無機系コ
ーティング液の処方に従うが、一般的には６０〜４００
℃、１０〜１２０分の処理条件が選択できる。この焼き
付け処理により物理的摩擦などに対する長期耐久性に優
れた無機系導電性膜が形成される。以下、実施例を示
し、本発明を具体的に説明するが本発明は以下の実施例
に制限されるものではない。

【００１６】（実施例１）長さ２６０ｍｍ、外形１６φ
（厚さ１ｍｍ）のアルミパイプの表面を脱脂、研磨し、
黒鉛（ＬＯＮＺＡ社製ＫＳ４４）２０重量部を変性シリ
カゾル液（大日本化学工業所製ＴＳ１０１）１００重量
部に分散した液をアプリケーターで成膜後、乾燥、２０
０℃×３０分で焼き付けることにより膜厚５０μｍの導
電性膜を得た。

【００１７】（比較例１）レゾール型フェノール樹脂
（ＰＲ−５１２８３住友デュレス製）１００重量部、カ
ーボンブラック（旭サーマル、旭カーボン社製）５０重
量部、メタノール１００重量部をボールミルを用いて混
合、撹拌し、この混合物にスリーブをディップした後、
乾燥することにより膜厚１００μｍの導電性膜を得た。

【００１８】このようにして得られた実施例品および比
較例品を電子写真複写機に組み込んで画質の経時変化耐
久性の評価を行った。その結果を表１に示す。画像濃度
むら、スリーブゴーストの評価方法にはマクベス社の濃
度計を用いた。画像濃度むらの評価は、最大濃度でベタ
黒コピーをとり２０点測定した全てのデータが１．３以
上を○、一つでも１．３以下になったものは濃度むらあ
りとして△とした。スリーブゴーストに関してはスリー
ブゴースト専用のパターン出しを行い、５％以上の濃度
差が出たものを△と評価した。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明は、現像剤担持体の表面に、主に
導電性粉体を分散させた無機系導電性膜を被覆した現像
部材及び該部材を用いた現像装置を提供するもので、こ
れにより耐久性に優れ、現像ゴーストなどの現像性能を
大幅に改良した現像部材及び現像装置を提供できるもの
である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体の表面に、主に導電性粉体
   を無機系コーティング液またはシリコンワニス液に分散
   して硬化させて無機系導電性皮膜を形成させたことを特
   徴とする現像部材。
2. 【請求項２】 前記無機系コーティング液が、主にシリ
   カ、アルミナ、チタニア、酸化アンチモン、酸化鉄、ジ
   ルコニア、イットリア等の粒子性無機系ゾル液、表面変
   性粒子性無機系ゾル液、曳糸性又は粘性無機系溶液或は
   ゾル液、ポリポロシロキサン樹脂、ポリカルボシラン樹
   脂、ポリシラスチレン樹脂、ポリシラザン樹脂、ポリチ
   タノカルボシラン樹脂等の含硅素系無機高分子化合物又
   はこれらの混合物、或はこれらと反応性希釈剤との混合
   物から選ばれたものからなることを特徴とする請求項１
   記載の現像部材。
3. 【請求項３】 前記シリコンワニス液が、２官能性シロ
   キサンモノマーと３官能性シロキサンモノマーの共重合
   体であり、ポリマー中には加水分解可能な基を３〜３０
   個有することを特徴とするものからなる請求項１、２記
   載の現像部材。
4. 【請求項４】 前記導電性粉体が、黒鉛、球晶黒鉛、黒
   鉛ウイスカー、カーボンブラック、炭素短繊維、銀、
   銅、ニッケル、ステンレス、鉄、亜鉛、青銅、錫、炭化
   ニオブ、炭化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タングス
   テン、炭化硅素、硼化チタン、窒化チタン、窒化ニオブ
   等からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載の現像部材。
5. 【請求項５】 前記無機導電性皮膜に含まれる導電性粉
   体の配合量が５〜８０体積％であり、また該無機導電性
   皮膜の膜厚は１〜１０００μｍであることを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれかに記載の現像部材。
6. 【請求項６】 上記請求項１乃至５のいずれかに記載の
   現像部材を用いたことを特徴とする現像装置。