JP2000293032A - 導電性ローラ - Google Patents

導電性ローラ

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JP2000293032A
JP2000293032A JP10442699A JP10442699A JP2000293032A JP 2000293032 A JP2000293032 A JP 2000293032A JP 10442699 A JP10442699 A JP 10442699A JP 10442699 A JP10442699 A JP 10442699A JP 2000293032 A JP2000293032 A JP 2000293032A
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Hiroyuki Osada
弘行 長田
Seiji Tsuru
誠司 都留
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラとして用いた場合、いずれの使用
環境においても現像効率がよく、濃度が高く、鮮明でカ
ブリが抑制され、しかも均一な現像画像を得られる導電
性ローラを提供する。 【解決手段】 少なくとも表面層と弾性層とを有する導
電性ローラにおいて、0.170624kPaから3.
91902kPaの絶対湿度における表面層の比誘電率
が3以上で、かつ比誘電率の最大値と最小値との差が3
以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置で用
いられる、帯電ローラー、現像ローラーまたは転写ロー
ラーもしくはそれらを備えた装置、特に、現像剤を担持
する現像ローラまたは現像ローラを備えた現像装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、一成分現像剤を用い、その一成分
現像剤を現像剤担持体上に担持して像担持体に接触さ
せ、現像剤を現像剤担持体から像担持体表面に転移させ
て、像担持体上の静電潜像を現像する接触現像法が知ら
れている。接触現像法に用いられる現像剤担持体として
は、現像剤担持体を金属の軸の周囲に弾性体を設け、そ
の上に必要に応じて表面層を設けた構成のものが知られ
ている。
【0003】現像剤担持体に求められる諸特性のうち、
現像剤の帯電性について検討したものとしては、以下の
ものが挙げられる。
【0004】特開平2−201470には、現像剤担持
体として、導電性支持体上に、比誘電率をεとし膜厚を
d(μm)として、3<d/ε<25である絶縁層を形
成したものを用いることで、現像剤担持体上の現像剤の
帯電量と現像剤の搬送量の好適化を図る手段が開示され
ている。しかし、この現像装置では、現像剤に高電界を
与え電荷を誘導して現像剤を帯電させるための電界発生
手段を必要とする。
【0005】特開平5−257374には、現像剤担持
体の表面材料、現像剤及び現像剤の流動化剤の摩擦帯電
系列において、表面材料が前記三者の摩擦帯電系列の中
間位とすることにより、良好な現像剤帯電量及び現像剤
付着量を得る手段が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触現
像法において、いずれの使用環境(低温低湿度〜高温高
湿度)においても現像効率を向上させ、濃度が高く鮮明
でカブリの抑制され、しかも均一な現像画像を安定して
得るためには、現像剤に対する摩擦帯電量のコントロー
ルが特に重要であるにもかかわらず、上記の観点、とり
わけ使用環境の変化を考慮した検討は十分なされていな
いのが現状である。
【0007】本発明の目的は、上記課題を解決した導電
性ローラ(現像ローラ)、及び導電性ローラ(現像ロー
ラ)を備えた現像装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は
(1)少なくとも表面層と弾性層とを有する導電性ロー
ラにおいて、0.170624kPaから3.9190
2kPaの絶対湿度における、前記表面層の比誘電率
(ε)が3以上で、かつ、比誘電率の最大値と最小値と
の差が3以下であることを特徴とする導電性ローラ。
(2)導電性ローラが現像剤を担持して像担持体に接触
する現像ローラであることを特徴とする(1)記載の導
電性ローラ(3)現像剤を担持して像担持体に接触させ
る現像ローラを備えた現像装置において、前記現像ロー
ラが(1)記載の導電性ローラからなることを特徴とす
る現像装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者らが、種々の材料を表面
層として用いた現像ローラの負帯電性現像剤に対する電
荷付与性を検討したところ、図3に示すような関係が得
られた。
【0010】さらに表面層材料について、絶対湿度と、
比誘電率εとの関係を検討したところ、図4に示すよう
な関係が得られた。
【0011】上記の結果を踏まえ、本発明者らが、材料
の比誘電率、またそれらの材料を表層に用いた現像ロー
ラの特性について鋭意検討した結果、下記の条件を満足
させることにより、高現像効率を達成し、しかも濃度が
高く鮮明でカブリの抑制された現像画像を長期にわたり
得られる現像ローラ、及び現像ローラを備えた現像装置
を提供できることを見出し、本発明に至った。
【0012】まず、0.170624kPa(低湿度)
から3.91902kPa(高湿度)の絶対湿度におい
て、表面層の比誘電率(ε)が、3以上、好ましくは
3.5以上である。3未満の場合、負帯電性現像剤に対
する電荷付与性が小さく、鮮明でカブリの抑制された現
像画像を得ることができない。
【0013】さらに、0.170624kPaから3.
91902kPaの絶対湿度において、表面層の比誘電
率(ε)の最大値と最小値との差が3以下であり、好ま
しくは2.5以下である。比誘電率の差が3を超える
と、使用環境の違いで負帯電性現像剤に付与される電荷
に差が生じ、画像性(かぶり、濃度等)が変化する。
【0014】ここで、表層の比誘電率は、ヒューレッド
パッカード製プレシジョンLCRメーター(HP428
4A)(HP16451B 誘電体測定用電極使用)を
用い、印加電圧1Vpp、周波数1kHzで測定した値
である。
【0015】次に、本発明の現像ローラの基本構成図1
を用いて説明する。
【0016】図1において現像ローラ114は、円筒形
状の導電性基体からなる芯金114a上に、弾性層11
4b、表面層114cを形成してなる。
【0017】本発明においては、0.170624kP
a(低湿度)から3.910902kPa(高湿度)の
絶対湿度において、表面層の比誘電率(ε)が所定の範
囲に入るようにするため、材料面、製造面における比誘
電率管理、制御が重要である。
【0018】表面層の材料面では、ポリマー、架橋剤、
添加剤(導電材、絶縁材、荷電制御剤等)の選択及びこ
れらの配合処方に特に配慮する必要がある。例えば、吸
水性の高いポリマーを表面層に使用する場合は、吸湿に
よる比誘電率の変化を小さくするため、吸湿を抑制する
添加剤を用いる、あるいは、特性を損ねない範囲で疎水
化処理した添加剤を用いる等の必要がある。
【0019】製造面では、例えば、塗料のコーティング
被膜で表層形成する場合は添加剤の分散度、乾燥条件等
の管理、チューブの被覆で表層形成する場合は添加剤の
配向性、分散度等の管理が重要である。
【0020】同一材料であっても、添加剤の分散度、添
加剤の配向性、結晶化度、架橋度等の違いにより、被誘
電率の絶対値、環境安定性に差が出る。
【0021】上記の点を考慮した上で、現像ローラの材
料としては一般的な公知な材料を使用できる。
【0022】導電性基体としては、鉄、銅、アルミニウ
ム、ステンレス等の金属や金属合金、導電性樹脂等を用
いることができる。
【0023】弾性層には、EPDM、NBR、SBR、
CR、シリコーンゴム等のゴム材料、ポリスチレン、ポ
リオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエ
ステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー(TP
E)等いずれも用いることができる。なお、弾性層とし
ては、耐熱性を有するものが望ましい。
【0024】表面層の材料としては、ポリアミド樹脂、
ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の樹脂
材料、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可
塑性エラストマー(TPE)等、いずれも用いることが
できる。
【0025】なお、弾性層、表面層を構成する上記材料
は、単独あるいは2種類以上混合して用いることができ
る。
【0026】抵抗(被誘電率)制御剤としては、カーボ
ンブラック、導電性金属酸化物、金属粉、荷電制御剤等
を適宜選択し、単独あるいは2種類以上混合して用いて
もよい。
【0027】現像剤の搬送性を制御することを目的とし
て、有機粉末(樹脂、ゴム、エラストマー等)、無機粉
末(シリカ、カーボン、金属等)の阻止剤を添加しても
よい。
【0028】本発明の現像ローラ114と組合せて用い
ることができる像担持体としては、OPC(有機光導電
体)、アモルファス−Si、Se、ZnOなど種々の感
光体を使用した感光ドラムが挙げられる。
【0029】本発明の現像ローラ114を使用し得る現
像装置としては、複写機、レーザビームプリンター、L
EDプリンターあるいは電子写真製版システムなどの電
子写真応用装置の現像装置などが挙げられる。
【0030】
【実施例】実施例1 本発明の現像ローラをレーザビームプリンタに適用した
例について説明する。現像ローラは、下記方法によって
作製した。 〔弾性層の作製〕アクリルゴムを分散媒ポリマーとし、
これに加硫促進剤等の各種添加剤、導電性カーボンブラ
ックを抵抗制御剤として入れた半導電性のゴムを2本ロ
ールを用いて均一に分散、混練した。これを、プライマ
ーを塗布した鉄製芯金に巻き付け、金型に入れて170
℃、25分の加熱加硫を行ない、芯金上に半導電性の弾
性層を形成した。 〔表面層塗料の作製〕溶剤可溶性ポリアミド樹脂(ペレ
ット)20重量部、グルタル酸2重量部、メタノール2
80重量部、導電性カーボンブラック(疎水化処理)6
重量部を、混合、分散処理して、表面層用塗料を調製し
た。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層用塗料を2
回ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
後120℃で1時間、180℃で1分間加熱乾燥して、
本発明に係る現像ローラを作製した。
【0031】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。ここで、表層比誘電率
(εmin)6 εmax−εmin 2 *測定環境 εmin:15℃−10% (0.170624kP
a) εmax:32.5℃−80%(3.91902kP
a) であった。
【0032】現像ローラをレーザビームプリンタの現像
装置に組込んで現像に用い、15℃−10%と32.5
℃−80%の環境下で画像形成を行なって、得られた画
像の評価を行った。結果を表1に示す。
【0033】なお、本発明の一実施例に係る現像ローラ
を備えた現像装置を有するレーザビームプリンタの概略
構成を図2に示す。本実施例において、レーザビームプ
リンタの現像装置10は、非磁性一成分現像方式を用い
ている。その現像容器12内には、非磁性トナーが収納
されており、容器12の感光ドラム1と対向した開口部
内に、感光ドラム1と接触するようにして、現像ローラ
24が設置されている。現像ローラ24は、上述したよ
うに、芯金24a上に、弾性層24b、表面層24cが
形成されている。
【0034】この現像ローラ24が矢印方向に回転する
と、現像容器12内の現像剤11が現像ローラ24上に
担持される。その現像剤11がブレード16により規制
されて、現像ローラ24上に非磁性トナーの薄層11a
が形成され、非磁性トナーのみが感光ドラム1と対向し
た現像領域13へ搬送される。現像ローラ24と感光ド
ラム1との間には、定電圧電源18により現像バイアス
が印加されており、感光ドラム1上の静電潜像が現像さ
れる。
【0035】19は感光ドラム1を一次帯電する帯電ロ
ーラ、Lは感光ドラム1上に静電潜像を形成するレーザ
ビームである。25は供給ローラ、25aは芯金、25
bは弾性層である。30は転写帯電器等を含む転写手
段、40はクリーニングブレードを有するクリーニング
手段などである。
【0036】実施例2 現像ローラの作製を次のようにした以外は、実施例1と
同様にした。 〔弾性層の作製〕実施例1に同じ。 〔表面層塗料の作製〕溶剤可溶性ポリアミド樹脂(ペレ
ット)20重量部、グルタル酸2重量部、メタノール2
80重量部、ポリテトラフルオロエチレン20重量部を
混合、分散し表面用塗料を調製した。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層塗料を2回
ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
後、120℃で1時間、180℃で1分間加熱乾燥し
て、本発明に係る現像ローラを作製した。
【0037】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。
【0038】実施例1と同様に評価した結果を表1に示
す。
【0039】実施例3 現像ローラの作製を次のようにした以外は、実施例1と
同様にした。 〔弾性層の作製〕実施例1に同じ。 〔表面層塗料の作製〕溶剤可溶性ポリアミド樹脂(ペレ
ット)20重量部、グルタル酸2重量部、メタノール2
80重量部、シリコーンオイル1000ppmを混合、
分散し表面層用塗料を調製した。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層用塗料を2
回ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
し、120℃で1時間、180℃で1分間加熱乾燥し
て、本発明に係る現像ローラを作製した。
【0040】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。
【0041】実施例1と同様に評価した結果を表1に示
す。
【0042】実施例4 現像ローラの作製を次のようにした以外は、実施例1と
同様にした。 〔弾性層の作製〕実施例1に同じ。 〔表面層塗料の作製〕市販のフッ素樹脂塗料を酢酸エチ
ルで希釈し表面層用塗料を調製した。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層用塗料を2
回ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
し、120℃で1時間加熱乾燥して、本発明に係る現像
ローラを作製した。
【0043】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。
【0044】実施例1と同様に評価した結果を表1に示
す。
【0045】比較例1 現像ローラの作製を次のようにした以外は、実施例1と
同様にした。 〔弾性層の作製〕実施例1に同じ。 〔表面層塗料の作製〕市販のシリコーン樹脂塗料をトル
エンで希釈(15%樹脂溶液)し表面層用塗料を調製し
た。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層用塗料を2
回ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
し、100℃1時間加熱乾燥して、本発明に係る現像ロ
ーラを作製した。
【0046】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。
【0047】実施例1と同様に評価した結果を表1に示
す。
【0048】比較例2 現像ローラの作製を次のようにした以外は、実施例1と
同様にした。 〔弾性層の作製〕実施例1に同じ。 〔表面層塗料の作製〕溶剤可溶性ポリアミド樹脂(ペレ
ット)20重量部、メタノール280重量部を、混合、
分散処理して、表面層用塗料を調製した。 〔現像ローラの作製〕弾性層上に上記表面層用塗料を2
回ディッピング塗工(引き上げ速度10mm/sec)
し、120℃1時間加熱乾燥して、本発明に係る現像ロ
ーラを作製した。
【0049】得られた現像ローラは、芯金の径が6m
m、弾性層の外径が16mm、弾性層の部分の長手方向
の長さが220mmであった。
【0050】実施例1と同様に評価した結果を表1に示
す。
【0051】
【表1】
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも表面層と弾性層とを有する導電性ローラにお
いて、0.17062kPaから3.91902kPa
の絶対湿度において、前記表面層の比誘電率(ε)を3
以上で、かつ、非誘電率の最大値と最小値との差を3以
下とすることで、特に現像ローラとして用いた場合、高
現像効率を達成し、しかも濃度が高く鮮明でカブリの抑
制された現像画像を長期にわたり得られる現像ローラ、
及び現像ローラを備えた現像装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像ローラの基本構成を示す図であ
る。
【図2】本発明の実施例に係る現像装置を備えたレーザ
ビームプリンタを示す概略構成図である。
【図3】表面層の非誘電率と電荷付与性の関係を示す図
である。
【図4】絶対湿度と表面層の比誘電率との関係を示す図
である。
【符号の説明】
1 感光ドラム 10 レーザビームプリンタ 11 非磁性トナー 12 容器 13 現像領域 16 ブレード 18 定電圧電源(バイアス電源) 19 帯電ローラ 24 現像ローラ 24a 芯金 24b 弾性層 24c 表面層 25 供給ローラ 26a 芯金 25b 弾性層 30 転写手段 40 クリーニング手段 114 現像ローラ 114a 芯金 114b 弾性層 114c 表面層 L レーザビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H003 BB11 CC05 2H032 AA05 BA03 CA14 DA04 2H077 AD06 AD13 AD35 EA14 EA15 FA13 FA25 GA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも表面層と弾性層とを有する導
    電性ローラにおいて、0.170624kPaから3.
    91902kPaの絶対湿度における前記表面層の比誘
    電率(ε)が3以上で、かつ、比誘電率の最大値と最小
    値との差が3以下であることを特徴とする導電性ロー
    ラ。
  2. 【請求項2】 導電性ローラが現像剤を担持して像担持
    体に接触する現像ローラであることを特徴とする請求項
    1に記載の導電性ローラ。
  3. 【請求項3】 現像剤を担持して像担持体に接触する現
    像ローラを備えた現像装置において、前記現像ローラが
    請求項1に記載の導電性ローラからなることを特徴とす
    る現像装置。
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