JP2002014534A

JP2002014534A - 現像ローラ及び現像装置

Info

Publication number: JP2002014534A
Application number: JP2000195985A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Takagi; 光治高木; Toshiaki Arai; 利晃荒井; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な画像を得ることができかつ長期に亘っ
て良好な画像を維持することができる現像ローラ及び該
現像ローラを用いた現像装置を提供すること。【解決手段】金属製ローラの外周に半導電性樹脂層を
形成してなり、該半導電性樹脂層の表面に非磁性１成分
現像剤からなる薄層を担持し、その状態で、ベルト状の
潜像保持体に接触して、該潜像保持体表面に該現像剤を
供給する現像ローラであって、該半導電性樹脂層が尿素
樹脂及び／又はメラミン樹脂を含有する現像ローラ、及
びこの現像ローラを装着した現像装置である。

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
ー等の電子写真装置や静電記録装置等において、静電潜
像を非磁性１成分現像剤で可視化するための現像ローラ
及び該ローラを装着した現像装置に関し、さらに詳述す
るとカブリ、画像ムラ及びゴースト等の画像不良が発生
せず、かつ長期使用においても良好な画像を得ることが
できる耐久性に優れた現像ローラ及び該ローラを用いた
現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンター等の電子写真
装置や静電記録装置等において、静電潜像を保持した感
光体等の潜像保持体を非磁性１成分現像剤で現像し可視
化する方法として、潜像保持体と現像ローラなどの現像
剤担持体とを接触させながら現像を行う接触現像法が行
われている。この現像方法においては、潜像保持体と現
像剤担持体とが広いニップをもって接触する必要があ
る。ニップを広くするためには、潜像保持体と現像剤担
持体の少なくとも一方が柔軟性を持つ必要があり、一般
的には、潜像保持体を剛性のドラムとし、現像剤担持体
を弾性ローラとすることが多い。一方、潜像保持体をベ
ルト状にして柔軟性を持たせ、現像剤担持体を金属製ロ
ーラとする現像方法がある。後者の方法がニップ幅を大
きくとることができて、高速化に適しており、現像剤に
与えるダメージも小さく耐久性に優れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属製
ローラのみでは、現像剤に対する帯電能が不十分で、画
像カブリや画像ムラ、ゴースト等を生じ画像不良とな
る。また、長期使用においては、現像剤のローラへの付
着が生じ、画像不良となる。それらの問題を解決するた
めに、金属製ローラの外周に樹脂層を形成して現像剤に
対する帯電能の向上や長期耐久性の向上を図っている
が、未だ充分ではなかった。本発明は上記事情に鑑みて
なされたもので、良好な画像を得ることができかつ長期
に亘って良好な画像を維持することができる現像ローラ
及び該現像ローラを用いた現像装置を提供することを目
的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意検討を行った結果、金属製ローラの外
周に尿素樹脂及び／又はメラミン樹脂を含有する樹脂層
を形成することにより、現像剤に対する帯電能に優れ、
画像カブリや画像ムラ、ゴースト等のない良好な画像を
提供し、かつ長期使用においても、現像剤のローラへの
付着等がなく、良好な画像を提供できる現像ローラが得
られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づい
て完成したものである。即ち、本発明のうちの第１発明
は、金属製ローラの外周に半導電性樹脂層を形成してな
り、該半導電性樹脂層の表面に非磁性１成分現像剤から
なる薄層を担持し、その状態で、ベルト状の潜像保持体
に接触して、該潜像保持体表面に該現像剤を供給する現
像ローラであって、該半導電性樹脂層が尿素樹脂及び／
又はメラミン樹脂を含有することを特徴とする現像ロー
ラである。第２発明は、尿素樹脂が、ジメチロール尿
素、ジアルコキシメチル尿素環状トリマー及びアルコキ
シルメチル尿素環状トリマーから選ばれた１種又は２種
以上であり、メラミン樹脂が、トリメチロールメラミン
及びへキサメトキシメチルメラミンから選ばれた１種又
は２種以上である第１発明に記載の現像ローラである。
第３発明は、上記半導電性樹脂層が、さらに、アルキッ
ド樹脂、変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド
樹脂及びアクリル樹脂から選ばれた１種又は２種以上の
樹脂を含有するものであることを特徴とする第１発明又
は第２発明に記載の現像ローラである。第４発明は、上
記半導電性樹脂層が、さらに、シリコーン樹脂、フッ素
樹脂、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、
シリコーン系カップリング剤及びシリカ粉体から選ばれ
る摩擦低下剤を配合したものである第１発明〜第３発明
のいずれかに記載の現像ローラである。第５発明は、金
属製ローラが、アルミニウム、ステンレス鋼及び鉄合金
から選ばれる金属で形成されるものである第１発明〜第
４発明のいずれかに記載の現像ローラである。第６発明
は、ベルト状の潜像保持体と、金属製ローラの外周に半
導電性樹脂層を形成してなり、該半導電性樹脂層の表面
に非磁性１成分現像剤からなる薄層の担持し、その状態
で、ベルト状の潜像保持体に接触して、該潜像保持体表
面に該現像剤を供給する現像ローラとを具備した現像装
置で、前記現像ローラとして第１発明〜第５発明のいず
れかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とする現像
装置である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明につきさらに詳し
く説明する。本発明の現像ローラは、金属製のローラの
外周に半導電性樹脂層を形成したものである。ローラを
形成する金属の材質は、電気抵抗が低いものであれば特
に限定されないが、例えば、アルミニウム、ステンレ
ス、鉄合金等が用いられる。ローラの形状は、断面外周
が円形を成す形状であればよく、中空体、中実体何れで
もよい。通常は軽量化のためアルミニウムスリーブが好
ましく用いられる。図１に本発明の現像ローラの横断面
模式図の一例を示す。金属スリーブ２の両端部に軸付き
の金属キャップ３をはめ込んで金属製ローラを形成し、
さらに、その金属スリーブ２の外周面に、半導電性樹脂
層１を形成してある。金属軸を通じて現像ローラに電圧
を付加する。

【０００６】金属製のローラの外周に形成される半導電
性樹脂層は、尿素樹脂及び／又はメラミン樹脂を含有す
るものであればよく、これら必須樹脂成分のみ又はこれ
ら必須樹脂成分と他の樹脂とを架橋させたり、必要に応
じて必須樹脂成分と他の樹脂とを混合して使用すること
ができ、特に、上記必須樹脂成分と後述する他の樹脂と
を架橋させたものの使用が実機耐久性を向上させる上で
好ましい。この場合、出発原料として用いる尿素樹脂と
しては、ジメチロール尿素、ジアルコキシメチル尿素環
状トリマー、アルコキシルメチル尿素環状トリマー等を
使用することができ、また、メラミン樹脂としては、ト
リメチロールメラミン、へキサメトキシメチルメラミン
等を好適に使用することができる。これら必須樹脂成分
は１種を単独又は２種以上を混合して使用することがで
きる。

【０００７】また、この樹脂成分には他の樹脂を配合す
ることができ、他の樹脂としては、感光ドラム等の潜像
保持体に対して非汚染性であればよく、特に制限される
ものではないが、特に水酸基を有する樹脂を好適に使用
することができ、具体的には、アルキッド樹脂、フェノ
ール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、オ
イルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン
樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂、ウ
レタン樹脂等を挙げることができる。これらの中では、
特に成膜性、密着性の観点から、各種変性アルキッド樹
脂、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂が好ま
しく使用される。

【０００８】なお、本発明において、必須樹脂成分であ
る尿素樹脂及び／又はメラミン樹脂と、上記他の樹脂と
の配合比は（必須樹脂成分／他の樹脂）、重量比で１０
０／１〜１／１００、特に５０／５０〜１０／９０であ
ることが好ましく、必須樹脂成分の他の樹脂に対する配
合重量比が上記範囲を超えると、現像ローラ表面が脆く
なるおそれがあるため、実機繰り返し耐久性に劣るおそ
れがあり、また、上記範囲より少ないと、トナーの帯電
性が不良になったり、耐トナーフィルミング特性が劣る
場合がある。

【０００９】また、本発明の現像ローラを、高速性を必
要とするプリンタ等において用いる場合や、汚染性及び
現像剤の高帯電性に加えて現像剤の過帯電による低圧カ
ブリの発生を防止することが要求される場合には、樹脂
中に導電性材料を配合することが好ましく、特にカーボ
ンブラック等の導電性粉末を配合することが好ましい。
導電性材料を配合することにより、低圧カブリの発生を
効果的に防止することができる。導電性材料としては、
導電性粉末やイオン導電性物質がある。導電性粉末とし
ては、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、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥ
Ｆ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボン、
酸化処理等を施したカラ−（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。この中で、価格が安く、少
量で導電性を制御し易いものは、カーボンブラックであ
る。イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、
過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム
等の無機イオン性導電物質、さらに変性脂肪族ジメチル
アンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウ
ムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート、オク
タデシルトリメチルアンモニウム過塩素酸塩、テトラブ
チルアンモニウムほうふっ酸塩等の有機イオン性導電物
質を挙げられる。

【００１０】導電性粉末は、樹脂１００重量部に対し
て、0.１〜５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲で好
適に用いられる。イオン導電性物質は樹脂１００重量部
に対して、0.００１〜５重量部、特に0.５〜３重量部の
範囲で好適に用いられる。樹脂層の体積抵抗率は１０⁸
〜１０¹⁵Ω・ｃｍが好ましく、特に１０¹⁰〜１０ ¹⁴Ω・
ｃｍが好ましい。体積抵抗率が低く過ぎる場合は、現像
剤の帯電量が低くなり過ぎ、画像カブリが発生する。体
積抵抗率が高すぎる場合は、潜像担持体と現像剤担持体
の間の電圧バイアスが不充分となり、画像濃度が低下す
る。

【００１１】かかる樹脂成分を金属製ローラ表面に付与
する手段としては、特に制限されるものではないが、か
かる樹脂成分を含む樹脂溶液で金属製ローラを表面処理
する方法が好適に採用される。この場合、樹脂溶液を調
製するための溶剤は、上記樹脂を溶解するものであれば
いずれのものでもよいが、通常はメタノール、エタノー
ル、イソプロパノール等の低級アルコール、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
トルエン、キシレンなどが好ましく用いられる。

【００１２】表面処理は、処理液を調製した後、スプレ
ー法、ロールコーター法、ディッピング法などにより行
うことができる。例えば、ディッピングによる表面処理
は、樹脂溶液に通常室温で浸漬し、これを引き上げ、乾
燥する方法を採用することができる。なお、スプレー法
を採用する場合、処理液中の樹脂濃度をディッピング法
より高く設定することができる。

【００１３】以上の樹脂成分による表面処理によって、
ローラ表面の低摩擦化はある程度達成されるが、更なる
摩擦低減のため上記樹脂成分中に種々の添加剤を用いる
ことができる。この場合、感光体への汚染がなく、しか
も上記樹脂成分による表面処理の均一性が低下すること
なく、摩擦低減が可能な添加剤として、シリコーン樹
脂、シリコーン樹脂粉体、フッ素樹脂、フッ素系及びシ
リコーン系界面活性剤、シリコーン系カップリング剤及
びシリカ粉体が好ましく用いられる。上記シリコーン樹
脂としては、溶剤可溶性のもの、例えばメチルシリコー
ン、メチルフェニルシリコーン、あるいはこれらの変性
体、シリコーンエポキシブロック共重合体等が挙げられ
る。シリコーン樹脂粉体としては、例えばメチルシリコ
ーン或いはメチルフェニルシリコーン重合体、アミノ基
変性シリコーン重合体の微粉体などが挙げられ、平均粒
径0.１〜１００μｍの真球状及び不定形のものが好適に
用いられる。

【００１４】フッ素樹脂としては、例えばポリ四フッ化
エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化エチレン
プロピレン、ＰＦＡ樹脂などが挙げられる。フッ素系界
面活性剤としては、例えばフッ化アルキルとカルボン
酸、カルボン酸塩、スルホン酸塩等が結合したイオン性
のもの、フッ化アルキルとアルコール、エーテル等が結
合した非イオン性のもの、さらに側鎖、主鎖にフッ化ア
ルキルを含む重合体、共重合体などの高分子系のものが
挙げられる。シリコーン系界面活性剤としては、一般的
なシロキサンオキシエチレンのようなメチルシリコーン
と親水性、親油性セグメントとの結合体、メチルシリコ
ーンとアクリルセグメントとの共重合体等の高分子系の
ものが挙げられる。シリコーン系カップリング剤として
は、通常のシランカップリング剤だけでなく、末端にア
ミノ基、イソシアネート基、ビニル基等が導入されたシ
ラン等が含まれる。これらは単独で用いてもよく２種以
上組合せて用いてもよい。また、上記摩擦低下剤の使用
量は、上記樹脂成分１００重量部に対して１〜１００重
量部、好ましくは１０〜７５重量部である。

【００１５】樹脂層の厚さは、１〜１００μｍが好まし
く、特に５〜５０μｍが好ましい。樹脂層が薄すぎる
と、現像剤や層規制ブレードとの摩擦による磨耗のた
め、現像ローラの寿命が短くなる。樹脂層が厚すぎると
製造コストが高くなる。本発明の現像ローラの表面粗度
は、特に制限されるものではないが、ＪＩＳ１０点平均
粗さＲｚで、0.１〜５μｍとすることが好ましく、特に
0.３〜３μｍとすることが好ましい。Ｒｚが大きすぎる
と現像剤の帯電量が低下して画像カブリが発生する。Ｒ
ｚが小さすぎると現像剤の搬送量が少なくなり画像濃度
が低下する。

【００１６】本発明の現像ローラは、ベルト状の潜像保
持体を具備した非磁性1 成分現像装置に好適に用いられ
る。図２に本発明の現像ローラを装着した現像装置の一
例の模式図を示す。図２において、先ず、感光体（潜像
保持体）５が帯電器６により均一に所定電位に帯電され
る。次に、レーザー光Ｌによって情報を書き込むことに
より、感光体５の表面上に静電潜像が形成される。一
方、現像剤ボックス８の中の現像剤供給ローラ７により
現像ローラ４の外周面に現像剤が供給される。さらに、
この現像剤が現像剤層規制ブレード１０により層規制さ
れて現像ローラ４外周面に現像剤層の薄層が形成され
る。現像剤は現像剤供給ローラ７と現像ローラ４との
間、及び現像剤層規制ブレード１０と現像ローラ４との
間で摩擦帯電されて所定の電荷を帯びる。現像ローラ４
は、感光体５に当接しながら回転しており、両者の間に
は、図示していない電源により現像バイアスが付加され
ている。この現像バイアスにより現像ローラ４上の帯電
された現像剤が感光体５上に移動して、現像剤の可視像
が形成され現像が行なわれる。この感光体５上の現像剤
の可視像は、転写ローラ９と感光体５との間の転写バ
イアスにより紙などの記録媒体Ｐ上に転写され、転写像
を形成される。さらにこの転写像は図示していない定着
装置により加熱定着され、恒久的画像が形成される。な
お、感光体５表面は図示していないクリーニング装置に
より清掃され、再使用に供される。

【００１７】

【実施例】以下、実施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限定されるものではな
い。実施例１〜３アルミニウムスリーブの両端部に、金属軸付きの端部キ
ャップを備えた金属製ローラを準備した。トルエン中に
オイルフリーアルキッド樹脂、メラミン樹脂及びエポキ
シ樹脂を各固形分の重量比率を６：２：２の割合で全体
の樹脂濃度が３０〜４０重量％になるように溶解した。
さらに、ファーネスカーボンブラック（ＣＢ）を樹脂固
形分の１００重量部に対して５〜１０重量部（ＰＨＲ）
を添加して、ペイントシェーカーを用いて均一に分散さ
せて、塗工液を調製した。この塗工液中に上記金属製ロ
ーラを浸漬し、引き上げた後、１１０℃で４時間加熱し
て樹脂を硬化せしめ、現像ローラを得た。得られた現像
ローラの諸特性を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】比較例１〜２樹脂成分として可溶性ナイロンとポリメチルメタクリレ
ートをそれぞれ用い、ＣＢ添加量及び樹脂濃度を調整
し、実施例と同様の方法で現像ローラを作製した。ただ
し、塗工液を調製する溶媒としては、メタノール溶媒と
トルエン／メチルエチルケトン混合溶媒をそれぞれ用い
た。作製した現像ローラの諸特性を表２に示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】上記実施例及び比較例で作製した現像ロー
ラを図２に示した現像装置に組み込み、平均粒径７μｍ
の非磁性１成分現像剤を用いて、画像形成試験を行っ
た。結果を表３に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】耐久画像は、ハーフトーンを５０００枚画
出しした後の画像である。実施例においては、初期画像
では勿論、耐久画像でも良好な画像を得ることができる
ことが認められる。これに対して、比較例においては、
初期画像にやや難があり、さらに、耐久画像が著しく不
良となった。比較例の現像ローラを観察すると、現像ロ
ーラの外周に現像剤が斑点状に融着していたが、実施例
の現像ローラでは、現像剤の融着は見られなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の現像ローラは、現像装置に装着
して使用した場合に、カブリ、画像ムラ及びゴースト等
の画像不良が発生せず、かつ長期使用においても良好な
画像を得ることができる耐久性に優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラの断面を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の現像ローラを装着した現像装置の一
例を示す模式図である。

【符号の説明】

１：半導電性樹脂層２：金属スリーブ３：軸付き金属端部キャップ４：現像ローラ５：感光体（潜像保持体）６：帯電器７：現像剤供給ローラ８：現像剤ボックス９：転写ローラ１０：現像剤層規制ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 61/28 Ｃ０８Ｌ 61/28 67/08 67/08 83/04 83/04 83/10 83/10 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 ＡＥＦターム(参考） 2H077 AD06 EA14 EA15 FA13 FA25 FA26 GA03 3J103 AA02 AA13 AA41 AA51 EA20 FA30 HA04 HA32 HA33 HA37 HA41 4J002 BD14Y BD15Y BD16Y BG05X CC16W CC18W CF28X CP03Y CP17Y EC006 ED076 EF006 EG006 EV256 EX006 FD316

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製ローラの外周に半導電性樹脂層を
形成してなり、該半導電性樹脂層の表面に非磁性１成分
現像剤からなる薄層を担持し、その状態で、ベルト状の
潜像保持体に接触して、該潜像保持体表面に該現像剤を
供給する現像ローラであって、該半導電性樹脂層が尿素
樹脂及び／又はメラミン樹脂を含有することを特徴とす
る現像ローラ。
【請求項２】尿素樹脂が、ジメチロール尿素、ジアル
コキシメチル尿素環状トリマー及びアルコキシルメチル
尿素環状トリマーから選ばれた１種又は２種以上であ
り、メラミン樹脂が、トリメチロールメラミン及びへキ
サメトキシメチルメラミンから選ばれた１種又は２種以
上である請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】上記半導電性樹脂層が、さらに、アルキ
ッド樹脂、変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッ
ド樹脂及びアクリル樹脂から選ばれた１種又は２種以上
の樹脂を含有するものである請求項１又は２に記載の現
像ローラ。
【請求項４】上記半導電性樹脂層が、さらに、シリコ
ーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素系界面活性剤、シリコー
ン系界面活性剤、シリコーン系カップリング剤及びシリ
カ粉体から選ばれる摩擦低下剤を配合したものである請
求項１〜３のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項５】金属製ローラが、アルミニウム、ステン
レス鋼及び鉄合金から選ばれる金属で形成されるもので
ある請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項６】ベルト状の潜像保持体と、金属製ローラ
の外周に半導電性樹脂層を形成してなり、該半導電性樹
脂層の表面に非磁性１成分現像剤からなる薄層を担持
し、その状態で、ベルト状の潜像保持体に接触して、該
潜像保持体表面に該現像剤を供給する現像ローラとを具
備した現像装置で、前記現像ローラとして請求項１〜５
のいずれかに記載の現像ローラを用いたことを特徴とす
る現像装置。