JPH09269648A

JPH09269648A - 現像ローラの製造方法

Info

Publication number: JPH09269648A
Application number: JP7748196A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Harashima; 原島　　寛; Mitsuharu Takagi; 光治高木; Eiji Sawa; 英司澤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ローラの表面に微小粉体を吸着・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
る現像ローラの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】良導電性シャフトの外周に弾性層を形成
してなる現像ローラの製造方法において、前記現像ロー
ラの表面を平均粒子径３０μｍ以下の微小粉体を分散さ
せた分散液で処理することにより、上記課題を解決す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
の製造方法に関する。

【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１４と静電潜像を保持した感光ドラム１５
との間に、現像ローラ１１が感光ドラム１５と接触した
状態で、これらの現像ローラ１１、感光ドラム１５及び
トナー塗布用ローラ１４がそれぞれ図中矢印方向に回転
することにより、トナー１６がトナー塗布用ローラ１４
により現像ローラ１１の表面に供給され、このトナー１
６が成層ブレード１７により均一な薄層に整えられ、こ
の状態で現像ローラ１１が感光ドラム１５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１６が
現像ローラ１１から感光ドラム１５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１８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１９はクリーニング部で
あり、そのクリーニングブレード２０により転写後に感
光ドラム１５の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１１は、感光ドラム
１５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、金属等の良導電性材料からなるシャ
フト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
た弾性層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
現像ローラの製造方法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】

【０００９】本発明の請求項１の現像ローラの製造方法
は、良導電性シャフトの外周に弾性層を形成してなる現
像ローラの製造方法において、前記現像ローラの表面を
平均粒子径３０μｍ以下の微小粉体を分散させた分散液
で処理することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の請求項２の現像ローラの製
造方法は、上記弾性層の表面に樹脂層を形成した後、該
分散液で処理することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の請求項３の現像ローラの製
造方法は、上記微小粉体が荷電制御剤であることを特徴
とする。

【発明の実施の形態】

【００１２】即ち、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、現像ローラの表面を平均
粒子径３０μｍ以下の微小粉体を分散させた分散液で処
理することにより、微小粉体を現像ローラの表面に均一
に配置することができ、又、現像ローラの表面に接する
部材との摩擦抵抗を低減し、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ができ、安定した高品質の
画像が得られることを知見し、本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】また、現像ローラの弾性層の表面に少なく
とも１層以上の樹脂層を形成した後、この樹脂が完全に
硬化する前に、該分散液で表面を処理することにより、
樹脂と微小粉体とを物理的に固着することができるた
め、長期にわたり高品質の画像を維持できる。

【００１４】また、微小粉体を荷電制御剤とすることに
より、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。

【００１５】以下に、本発明の現像ローラ１１の製造方
法について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の
現像ローラ１１の表面処理の一例である。ここでは、予
めシャフト１の外周に弾性層２を公知の成形法によって
形成した現像ローラを微小粉体３を溶媒４に分散させた
分散液に浸漬した後、この現像ローラを引き上げ乾燥さ
せることにより、現像ローラの表面に微小粉体３を均一
に配置している。また、その他の処理方法としては、ス
プレーコーティング法、ブレードコーター法等の公知の
塗膜形成方法も採用できる。なお、浸漬後の乾燥条件と
しては、分散液中の微小粉体３の種類や濃度によって異
なるが、７０〜１１０℃、２〜６時間が好ましく、この
条件を満たすことにより、溶媒４を完全に除去して微小
粉体３のみを現像ローラに固着させることができ、高品
質の画像が得られる現像ローラ１１となる。また、後述
するように、弾性層２の表面に樹脂層を形成した後、上
記分散液で表面処理する場合には、樹脂層が完全に硬化
する前又は硬化した後でもよいが、現像ローラが長期に
わたって高品質な画像を形成する観点から、樹脂が硬化
する前が好ましく、樹脂が分散液により、膨潤等を起こ
し、ここに微小粉体３が付着した後、加熱・硬化させる
と樹脂と微小粉体３とを物理的に固着できる。

【００１６】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１の外周に導電性を有する弾性層
２を形成したものである。ここで、上記シャフト１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。

【００１７】上記弾性層２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。

【００１８】まず、弾性層２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。

【００１９】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（ＥＰＤＭ）、
クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンに
導電剤を配合したもの、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剤を配合
したものの発泡体を好適に使用できる。

【００２０】これらのゴム組成物に配合する導電剤とし
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、これにより弾性層２の体積固有抵抗を１０² 〜１０
¹⁰Ω・ｃｍに調整することができる。

【００２１】次に、弾性層２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。

【００２２】上記弾性層２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ＭＤＩ、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。

【００２３】これらのポリウレタンに配合する導電剤と
しては、上記ゴム組成物の場合と同様な導電剤及び過塩
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剤、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
れにより弾性層２の体積固有抵抗を１０² 〜１０¹⁰Ω・
ｃｍに調整することができる。なお、その他の導電剤で
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。

【００２４】弾性層２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２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。

【００２５】現像ローラの表面を処理する分散液として
は、吸着、保持させる微小粉体３を水又はアルコール
類、ケトン類若しくは芳香族系等の溶媒４に分散させた
ものが用いられるが、上記微小粉体の濃度を１〜５０重
量％に調整した分散液が好ましく、この濃度が１重量％
未満であると処理効果が現われず、５０重量％を越える
と分散液が増粘又は微小粉体３が沈降してしまい均一な
処理が行いにくいため好ましくない。

【００２６】ここで、微小粉体３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、無機系酸化
物、カーボンブラック、シリカ、シリコーン樹脂、フッ
素系樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。特に、微
小粉体３にトナーを用いた場合、吸着・保持させた微小
粉体３が、トナーボックス内に混入した場合でもなんら
問題なく、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。微小粉体３に荷電制御
剤として無機系酸化物を用いた場合、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。微小粉体にシリカ、シリコーン樹
脂、フッ素系樹脂を用いた場合、表面のタック性を改善
することができる。

【００２７】なお、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。

【００２８】以上説明したように、微小粉体３を表面に
吸着・保持した場合、現像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、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。

【００２９】ここで、トナー搬送量が安定する原因とし
て、微小粉体３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、微小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】トナー搬送量が大きすぎる場合、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。

【００３１】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い、また、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。

【００３２】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１４と静電潜像を保持した感
光ドラム１５との間に、本発明の現像ローラ１１が感光
ドラム１５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１４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１１、感光ドラム１５及びトナー塗
布用ローラ１４がそれぞれ図中矢印方向に回転すること
により、トナー１６がトナー塗布用ローラ１４により現
像ローラ１１の表面に供給され、このトナーが成層ブレ
ード１７により均一な薄層に整えられ、この状態で現像
ローラ１１が感光ドラム１５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１１か
ら感光ドラム１５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。

【００３３】

【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ＭＤＩＮＣＯ％＝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

【００３４】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
外周に弾性層２を形成して現像ローラ１１を得た。得ら
れた現像ローラの表面を研磨し、所定の表面状態とし
た。このように製作したローラを負帯電荷電制御剤５ｇ
（平均粒子径７μｍ，Hoechst 社製 Copy Charge NEG
VP2036）を、１００ｇのメタノール（溶媒）に分散させ
た分散液に１分間浸漬させて、ローラの表面に微小粉体
３を吸着・保持させた。

【００３５】［実施例２］樹脂層の主材としてメラミン
樹脂（スーパーベッカミン、大日本インキ化学工業製）
とアルキッド樹脂（ベッコゾール、大日本インキ化学工
業製）とを、５：５で混合してＭＥＫ：トルエン：メタ
ノール＝７：２：１溶媒に樹脂濃度２０％となるように
調合した。次いで攪拌しながら５０℃に加温して溶解さ
せた。本分散液中に、カーボンとしてＰｒｉｎｔｅｘ３
５（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）を樹脂濃度対比２０ｐｈｒ混
合し、サンドグラインダーで１時間分散させ、塗料を得
た。次に、この塗料に実施例１で得た現像ローラを浸漬
しその表面に樹脂層を設けた。

【００３６】最後に、作成したローラを酸化チタン７ｇ
（平均粒子径５μｍ，商品名「ＦＴ５００Ｗ」（石原産
業社製）無機酸化物）を１００ｇのメチルエチルケトン
（溶媒）に分散させた分散液に２分間浸漬させて、現像
ローラの表面に微小粉体３を吸着・保持させた。

【００３７】［比較例１］実施例１の配合で得られた現
像ローラを、微小粒子３を保持させずにそのまま用い
た。

【００３８】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。

【００３９】（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）トナー帯電量現像ローラ表面に坦持されたトナーをファラデーゲージ
を用いて測定した。（５）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１に示した。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、現像ロ
ーラの表面に微小粉体を吸着・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の製
造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラの表面処理の一例である。

【図２】現像装置の一例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１シャフト２弾性層３微小粉体４溶媒１１現像ローラ１４トナー塗布用ローラ１５感光ドラム（潜像保持体）１６トナー（非磁性一成分現像剤）１７ブレード１８転写部１９クリーニング部２０クリーニングブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】良導電性シャフトの外周に弾性層を形成
してなる現像ローラの製造方法において、前記現像ロー
ラの表面を平均粒子径３０μｍ以下の微小粉体を分散さ
せた分散液で処理することを特徴とする現像ローラの製
造方法。
【請求項２】上記弾性層の表面に樹脂層を形成した
後、該分散液で処理することを特徴とする請求項１に記
載の現像ローラの製造方法。
【請求項３】上記微小粉体が荷電制御剤であることを
特徴とする請求項１又は２項に記載の現像ローラの製造
方法。