JP3580340B2 - 現像ローラ及び現像装置 - Google Patents
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Description
【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などにおいて、静電潜像を保持した感光ドラムやベルト、紙，ＯＨＰ，印画紙等の紙葉類などの画像形成体に一成分現像剤を供給して、これら画像形成体表面に可視画像を形成するための現像ローラ及び該現像ローラを用いた現像装置に関し、更に詳述すると、現像剤のこぼれ落ちを防止するための現像剤シール部材が当接するローラ端部の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、潜像を保持した感光ドラム等の潜像保持体に一成分現像剤を供給し、潜像保持体表面の潜像に該現像剤を付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られており（米国特許第３１５２０１２号、同第３７３１１４６号等）、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。
【０００３】
この加圧現像法は、トナー（通常は非磁性一成分現像剤が用いられる）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潜像保持体に接触させて、トナーを該潜像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。
【０００４】
即ち、この加圧現像法では、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、上記現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ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、該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。
【０００５】
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、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等の弾性ゴムやウレタンフォームなど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を形成した構造となっている。
【０００６】
また、特開昭５８−１１６５５９号公報に開示されているように、潜像保持体に近接した非接触状態に配設された現像スリーブの表面に、薄層に成層した非磁性トナーを担持し、これを潜像保持体上に飛翔させてトナーを潜像保持体に供給し、現像を行う方法も提案されている。更に、上記潜像保持体がドラム状ではなく、ベルト状である場合や、紙，ＯＨＰ，印画紙等の紙葉類などの記録媒体に現像ローラから直接トナーを供給して画像を形成する方式もあり、このような方式においても同様の現像ローラを用いることができる。
【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には、ローラ表面に当接する現像剤シール部材によって、表面が摩耗し、これにより種々の不都合が発生するという問題点がある。
【０００８】
即ち、図２には特に図示しなかったが、通常、図２に示したような現像装置には、図３に示されているように、トナー塗布用ローラ４の両端側に先端が現像剤１の表面に当接した現像剤シール部材１１，１１（通常、ポリウレタンフォーム製）が配設されており、これにより現像ローラ１へのトナー供給時にトナーが現像ローラ１の両端部からこぼれ落ちるのを防止するようになっているが、この現像剤シール部材１１，１１先端と当接した現像ローラ１の両端部外周面が摩耗し、摩耗部分からトナーの漏れが生じる。特に、化学的に重合して製造される所謂重合トナーの場合には、粒径７〜８ミクロンの均一で球状のトナーであることからトナーの漏れが生じ易く、このためトナーの漏れを防止するために上記現像剤シール部材１１，１１をきつく現像ローラ１に押し当てており、通常の粉砕トナーを用いた場合に比べて摩耗が生じ易い。また、摩耗が発生する機序はシール部材１１，１１により削れるというよりはむしろシール部材１１，１１とローラ１との間に固着した（固まった）トナーが現像ローラ１の表面を削ることにより生じているようであり、一度削れ始めると加速度的に摩耗が生じる。
【０００９】
このように、シール部材１１，１１と接触する現像ローラ１両端部に摩耗が生じると、この部分からトナーがこぼれ落ち、システムにもよるが感光ドラム５や該感光ドラム５を帯電させる帯電ローラ（図示せず）等の表面に漏れたトナーが固着して、帯電不良、印刷物のサイド汚れなどが発生し、最悪の場合には画像部にトナーがぼたぼた落ちることとなる。また、漏れたトナーがマシン内を汚し、システム自体に支障を来すこともある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、現像剤シール部材が当接する部分の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得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する。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
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、現像ローラの表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、現像剤シール部材により現像剤のこぼれ落ちを防止しながら、該現像ローラを回転させて現像剤の薄層を画像形成体に接触又は近接させ、該画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する場合に、ローラ表面にウレタン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さい樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、かつ上記現像剤シール部材が接触する現像ローラの両端部に、この樹脂材料を厚塗りして耐摩耗性材料層を形成することにより、運転にともなう現像ローラ両端部の摩耗を効果的に防止して、長期に亘って良好な画像を形成し得ることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１２】
従って、本発明は、表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラにおいて、ローラ表面に樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、かつローラ両端部で該樹脂材料を厚塗りして、現像剤のこぼれ落ちを防止する現像剤シール部材が接触するローラ両端部の表面に、該樹脂材料からなる耐摩耗性材料層を形成したことを特徴とする現像ローラを提供する。
【００１３】
また、本発明は、外周面に現像剤を担持した状態で画像形成体表面に当接又は近接し、回転することにより、上記現像剤を画像形成体表面に付着させて画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラを具備してなる現像装置において、現像ローラとして上記本発明の現像ローラを用いたことを特徴とする現像装置を提供する。
【００１４】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の現像ローラは、上述のように、現像剤のこぼれ落ちを防止する現像剤シール部材が接触する部分に耐摩耗性材料層を形成したものであり、例えば、図１に示したように、良導電性シャフト２の外周に導電層３を形成したローラの現像剤シール部材１１，１１が接触する両端部に、耐摩耗性材料層３１を形成したものである。
【００１５】
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、通常は金属性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。
【００１６】
また、このシャフト２の外周に形成する導電層３は、ポリウレタン又はＥＰＤＭ等のエラストマー、フォーム材料または樹脂成型体などを基材として用い、それにカーボンブラック、金属、金属酸化物粉などの導電性粉体や、過塩素酸ナトリウムの如きイオン性導電物質を混入することにより、導電性を現像ローラとして最適な中抵抗領域１０３〜１０１０Ωｃｍ、特に１０４〜１０８Ωｃｍに調整されたものが好適である。
【００１７】
この場合、基材としてはポリウレタン、ＥＰＤＭ、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、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、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等が挙げられるが、特にポリウレタンとＥＰＤＭが好ましい。また、基材として用いられるその他の樹脂としては、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリカーボーネートなどが好ましく用いられる。
【００１８】
上記導電層３の基材として用いられるポリウレタンについて説明すると、ポリウレタンエラストマーやフォーム材は種々の方法で製造されたいずれのものでもよく、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、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。
【００１９】
ポリウレタンを得る場合に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、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エス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。
【００２０】
一方、ＥＰＤＭについては、この場合エチレンとプロピレンと第３成分とからなる三元重合体であり、上記第３成分としては、特に制限されるものではないが、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン等が好適に用いられる。また、上記エチレン、プロピレン及び第３成分の割合は、特に制限されるものではないが、エチレンの含有量が５〜９５重量％、プロピレンの含有量が５〜９５重量％、第３成分の含有量がヨウ素価で０〜５０とすることが好ましい。なお、ヨウ素価の異なる２種以上のＥＰＤＭを混合して用いることもできる。上記ＥＰＤＭには、シリコーンゴム又はシリコーン変性ＥＰＤＭあるいはこれら双方をブレンドして用いることもできる。この場合、シリコーンゴム、シリコーン変性ＥＰＤＭの混合量は、ＥＰＤＭ１００重量部に対して５〜８０重量部とすることができる。なお、上記シリコーン変性ＥＰＤＭとは、シラノール化合物やシロキサンを介してＥＰＤＭ及びシリコーンの両ポリマー間の結合力を高めたハイブリッドゴムをいう。
【００２１】
更にまた、導電層を架橋してゴム状物質とするために架橋剤、加硫剤を添加することができる。この場合、有機過酸化物架橋及び硫黄架橋のいずれの場合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等を添加することができる。
【００２２】
このポリウレタン又はＥＰＤＭを基材として導電層３を形成する場合には、表面上のトナー帯電量をコントロールする目的でニグロシン、トリアミノフェニルメタン、カチオン染料などの各種荷電制御剤、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ナイロンなどの微粉体を添加することができる。この場合、これら添加剤の添加量は、上記ポリウレタン又はＥＰＤＭ１００重量部に対して、上記荷電制御剤は１〜５重量部、上記微粉体は１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００２３】
次に、この導電層３に導電性を付与するために用いられる導電性材料としては、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、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，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。これら導電性粉体は、通常ウレタン１００重量部に対して０．５〜５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲で好適に用いられる。
【００２４】
また、導電性材料としてイオン導電性物質を例示すれば、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、更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が例示される。
【００２５】
本発明において、導電層３は、特に制限されるものではないが、上記導電性材料の配合により、上述のように、その抵抗値を１０３〜１０１０Ωｃｍ、特に１０４〜１０８Ωｃｍとすることが好ましい。抵抗値が１０３Ωｃｍ未満であると電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自身が破壊したりする場合があり、一方１０１０Ωｃｍを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００２６】
この導電層３の硬度は、特に制限されるものではないが、現像ローラが感光ドラム等の潜像保持体と接触する場合には、ＪＩＳ−Ａスケールで６０°以下、特に２５〜５５°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おそれがあるが、逆にあまり低硬度にすると圧縮永久歪が大きくなり、なん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こととなる。このため、弾性層の硬度を低硬度に設定する場合でも、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。
【００２７】
また、導電層３の表面粗さ、即ち本発明現像ローラの表面粗さは、特に制限されるものではないが、ＪＩＳ１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下、特に１〜１０μｍＲｚとすることが好ましい。表面粗さが１５μｍＲｚを超えると一成分現像剤（トナー）のトナー層の層厚や帯電の均一性が損なわれる場合があるが、１５μｍＲｚ以下とすることにより、トナーの付着性を向上させることができると共に、長期使用時でのローラの摩耗による画像劣化をより確実に防止し得る。
【００２８】
本発明の現像ローラには、導電層３の表面部分に、該導電層３を形成する樹脂以外の樹脂成分を付与することができ、この樹脂成分としては、特に制限されるものではないが、感光ドラム等の潜像保持体に対して非汚染性であることが好ましく、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、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、尿素樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、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る１種又は２種以上が好適に使用される。
【００２９】
この樹脂成分には、必要に応じて導電性材料を添加して導電性を付与することができ、導電性材料としては、上記導電層３に用いられるものと同様のものを例示することができる。この場合、通常は上記導電層３の表面部分にはカーボン等の導電性粉体が含まれていない方がより良好なトナー帯電性が得られるが、高速性を要するプリンター等に用いる場合には低圧かぶりの発生を効果的に防止するため、逆に導電層３の表面部分に導電性粉体を含有させることが好ましい。従って、この樹脂成分に添加する導電材料としてカーボン等の導電性粉体を採用するか否かは現像ローラの用途、目的に応じて適宜選定することができる。
【００３０】
かかる樹脂成分を導電層表面に付与する手段としては、上記樹脂成分を含有する樹脂溶液でローラの導電層３を表面処理する方法が好適に採用される。この場合表面処理は、樹脂溶液を調製した後、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、上記濃度の樹脂溶液に通常室温で５秒〜５分、好ましくは１０秒〜１分浸漬し、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でき、例えば１０〜３０％の濃度に調整したものを使用することも可能である。なお、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。
【００３１】
以上の樹脂成分による表面処理により、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、この樹脂成分中に種々の添加剤を添加することができる。この場合、感光体への汚染がなく、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適に用いられる。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
フッ素系界面活性剤としては、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、更に側鎖、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。
【００３５】
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。
【００３６】
シリコ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。
【００３７】
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。なお、フッ素樹脂も摩擦低下剤として有効に作用する。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。また、導電性材料としてイオン導電性物質を用いる場合には、上記樹脂溶液中に添加するイオン導電性物質の添加量を、上記樹脂成分１００重量部に対して０．００１〜１重量部とすることが好ましく、一方、導電性材料としてカーボン等の導電性粉体を用いる場合には、該導電性粉体の添加量を上記樹脂成分１００重量部に対して１〜５０重量部とすることが好ましい。
【００３８】
なお、この導電層３上に付与される樹脂成分は、導電層３の表面を完全に覆う被膜状のものであってもよく、また導電層３表面の凹凸内に該樹脂成分が点状に埋め込まれた点散在状であってもよく、更にはこの樹脂成分によって導電層３表面の凹凸の大部分が埋まり、凸部の先端のみが所々露出した状態であってもよい。
【００３９】
本発明の現像ローラは、上述したように、上記現像シール部材が接触する部分に耐摩耗性材料層を形成したものであり、例えば図１に示したように、上記現像剤シール部材１１，１１が当接する両端部において、上記導電層３上に又は上記樹脂成分を付与した場合にはその上に、耐摩耗性材料層３１，３１形成したものである。
【００４０】
この耐摩耗性材料層３１を形成する材料は、耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さい材料で形成されたものであればよく、具体的には、上述した樹脂成分と同様の材料を例示することができるが、特にウレタン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂から選ばれた１種又は２種以上を混合して用いることが好ましい。また、この耐摩耗性材料層３１には、必要に応じて適宜な添加剤を配合することができ、添加剤としては、上述した樹脂成分に添加されるものと同様のものを例示することができる。
【００４１】
ここで、上記導電層３の表面に上述した樹脂成分を付与する場合、この樹脂成分と上記耐摩耗性材料層３１とは同一のものであっても異なるものであってもよい。また、上記樹脂成分とこの耐摩耗性材料層３１とが同一のものである場合には、上記樹脂成分を導電層３表面に付与する際にローラ両端部のみ材料を厚塗りすることによって、耐摩耗性材料層３１を形成することができる。
【００４２】
この耐摩耗性材料層３１の厚さは、特に制限されるものではないが、通常２〜７０μｍ、特に５〜１５μｍ程度とすることが好ましく、耐摩耗性材料層３１の厚さが２μｍ未満であると、耐摩耗効果が十分に発揮されない場合があり、一方７０μｍを超えると、感光ドラム５等の画像形成体にこの耐摩耗性材料層３１が強く押し付けられ、画像形成体５に耐摩耗性材料層３１が転写されてしまう場合がある。また、この耐摩耗性材料層３１の幅Ａ（図１参照）は、特に制限されるものではないが、上記現像剤シール部材１１の当接幅ａ（図１参照）を１００として、２５〜２００、特に５０〜１５０であることが好ましい。
【００４３】
また、上記耐摩耗性材料層３１が形成されたローラの両端部を、軸方向に沿って外側に向かうに従い漸次小径となるテーパー状に形成することもでき、これにより、耐摩耗性材料層３１の画像形成体への押し付け強さをある程度弱くすることができ、従って耐摩耗性材料層３１の厚さを厚くしてより良好な耐摩耗性を与えることができる。この場合、テーパーの角度は、特に制限されるものではないが、ローラ両端の外径が、画像形成に直接的に作用するローラ中央部の外径を１００として、９５以上〜１００未満、特に９８〜１００未満となるように設定することが好ましい。
【００４４】
本発明の現像ローラは、通常の現像装置に組み込むことができ、具体的には図２，３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、現像ローラ１として本発明現像ローラを感光ドラム５と接触又は近接した状態で配設し、トナー塗布用ローラ４から現像剤シール部材１１，１１によりトナー６の漏れを防止しながらトナー６をこの現像ローラ１に供給し、これを成層ブレード７により均一な薄層に整え、更にこの薄層からトナーを感光ドラム５に供給し、該感光ドラム５の静電潜像にトナーを付着させて潜像を可視化することができる。なお、図２，３の詳細については、従来技術において説明しているのでその説明を省略する。
【００４５】
この場合、本発明の現像ローラは、図２，３のように、感光ドラム５表面に保持された静電潜像を現像剤で可視化する場合に好適に使用されるものであるが、本発明現像ローラにより現像剤を供給して可視画像を形成する画像形成体としては、上記感光ドラムに限定されるものではなく、ベルト状等のドラム状以外の潜像保持体や、更には記録媒体としての紙、ＯＨＰ、印画紙等の紙葉類に直接現像剤を供給して、これら紙葉類に可視画像を形成する用途にも好適に適用することができる。例えば、特開平８−１２９２９３号公報に開示された機構のように、紙やＯＨＰ等の紙葉類の裏面側に背面電極ローラを配置した状態で、該紙葉類の表面側に現像剤を担持した現像ローラを近接させ、この現像ローラ上の現像剤をアパチャ電極で制御しながら上記背面電極ローラへ向けて飛翔させることにより、該背面電極ローラと現像ローラとの間に配置された上記紙葉類に現像剤を供給して該紙葉類に可視画像を形成する現像ローラとしても本発明の現像ローラを好適に採用することができ、この場合にも本発明の現像ローラを用いることにより、長期使用による画質の低下を効果的に防止して、長期に亘って良好な画像を確実に再現することができるものである。
【００４６】
ここで、上記現像剤としては、非磁性の一成分現像剤が好適に用いられるが、磁性タイプの一成分現像剤を用いることもでき、例えば磁性一成分現像剤を用いて白黒画像印字を行う場合にも本発明の現像ローラ及び現像装置を好適に用いることができる。また、この現像剤は通常の粉砕トナーであっても化学的に重合した所謂重合トナーであってもよいが、本発明の現像ローラは、通常現像ローラの摩耗が著しい重合トナーに用いた場合にその摩耗防止効果が著しい。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示して本発明をより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。
【００４８】
［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（旭硝子（株）のエクセノール８２８）（ＯＨ値３３）１００部（重量部、以下同じ）に、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部を添加し、混合機を用いて予備混合した後、ペイントロールで混練してアセチレンブラック２．０部を均一に分散させ、ポリオール組成物を調製した。
【００４９】
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ローラを得、得られたローラの表面を下記の条件で乾式研磨してローラを作成した。フェノール樹脂を濃度１５重量％となるように溶解したメチルエチルケトンからなる塗料中に、得られたローラを浸漬して該ローラの表面の厚さ３μｍの樹脂層を形成すると共に、このとき両端部のみ厚塗りすることにより、ローラ両端部に厚さ５μｍ，幅６ｍｍの耐摩耗性材料層を形成し、現像ローラとした。
研磨条件
研磨機 トラバース型円筒研磨機
砥石回転速度 １５００ｒｐｍ
ワーク回転速度 １００ｒｐｍ
トラバース速度 １８０ｍｍ／ｍｉｎ
砥石の種類 テイケン社製多孔砥石 粒度８０〜１５０番
【００５０】
得られた現像ローラを図２，３に示した装置と同様の構成を有する現像装置（現像剤シール部材１１，１１の幅ａ値：４ｍｍ）に装着し、２３℃，５５％ＲＨ条件で画像出し試験を行ったところ、４５００枚印刷した後まで現像ローラの摩耗に基づく画像不良は発生しなかった。
【００５１】
［実施例２］
外径１８ｍｍのローラの両端部に外径が１７．９５ｍｍとなるようにテーパーを付けたこと以外は、実施例１と同様の現像ローラを得た。
【００５２】
得られた現像ローラにつき、実施例１と同様に画像出し試験を行ったところ、５５００枚印刷後でも、現像ローラに摩耗はほとんど見られず、得られた画像も良好なものであった。
【００５３】
［比較例］
ローラ両端部に厚塗りによる耐摩耗性材料層を形成せず、ローラ全面に均一厚の樹脂層を形成したこと以外は、実施例１と同様の現像ローラを得た。
【００５４】
得られた現像ローラにつき、実施例１と同様に画像出し試験を行ったところ、３５００枚あたりから現像ローラの摩耗による画像上のサイド汚れが発生し、実施例１，２のローラに比べて摩耗が激しいものであった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像ローラ及びこれを用いた現像装置によれば、現像剤シール部材が当接する部分の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明現像ローラの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の現像ローラが好適に用いられる現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】同現像装置を示す部分概略平面図である。
【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（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
１１ 現像剤シール部材
【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などにおいて、静電潜像を保持した感光ドラムやベルト、紙，ＯＨＰ，印画紙等の紙葉類などの画像形成体に一成分現像剤を供給して、これら画像形成体表面に可視画像を形成するための現像ローラ及び該現像ローラを用いた現像装置に関し、更に詳述すると、現像剤のこぼれ落ちを防止するための現像剤シール部材が当接するローラ端部の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、潜像を保持した感光ドラム等の潜像保持体に一成分現像剤を供給し、潜像保持体表面の潜像に該現像剤を付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られており（米国特許第３１５２０１２号、同第３７３１１４６号等）、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。
【０００３】
この加圧現像法は、トナー（通常は非磁性一成分現像剤が用いられる）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潜像保持体に接触させて、トナーを該潜像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。
【０００４】
即ち、この加圧現像法では、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、上記現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ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、該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。
【０００５】
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、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等の弾性ゴムやウレタンフォームなど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を形成した構造となっている。
【０００６】
また、特開昭５８−１１６５５９号公報に開示されているように、潜像保持体に近接した非接触状態に配設された現像スリーブの表面に、薄層に成層した非磁性トナーを担持し、これを潜像保持体上に飛翔させてトナーを潜像保持体に供給し、現像を行う方法も提案されている。更に、上記潜像保持体がドラム状ではなく、ベルト状である場合や、紙，ＯＨＰ，印画紙等の紙葉類などの記録媒体に現像ローラから直接トナーを供給して画像を形成する方式もあり、このような方式においても同様の現像ローラを用いることができる。
【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には、ローラ表面に当接する現像剤シール部材によって、表面が摩耗し、これにより種々の不都合が発生するという問題点がある。
【０００８】
即ち、図２には特に図示しなかったが、通常、図２に示したような現像装置には、図３に示されているように、トナー塗布用ローラ４の両端側に先端が現像剤１の表面に当接した現像剤シール部材１１，１１（通常、ポリウレタンフォーム製）が配設されており、これにより現像ローラ１へのトナー供給時にトナーが現像ローラ１の両端部からこぼれ落ちるのを防止するようになっているが、この現像剤シール部材１１，１１先端と当接した現像ローラ１の両端部外周面が摩耗し、摩耗部分からトナーの漏れが生じる。特に、化学的に重合して製造される所謂重合トナーの場合には、粒径７〜８ミクロンの均一で球状のトナーであることからトナーの漏れが生じ易く、このためトナーの漏れを防止するために上記現像剤シール部材１１，１１をきつく現像ローラ１に押し当てており、通常の粉砕トナーを用いた場合に比べて摩耗が生じ易い。また、摩耗が発生する機序はシール部材１１，１１により削れるというよりはむしろシール部材１１，１１とローラ１との間に固着した（固まった）トナーが現像ローラ１の表面を削ることにより生じているようであり、一度削れ始めると加速度的に摩耗が生じる。
【０００９】
このように、シール部材１１，１１と接触する現像ローラ１両端部に摩耗が生じると、この部分からトナーがこぼれ落ち、システムにもよるが感光ドラム５や該感光ドラム５を帯電させる帯電ローラ（図示せず）等の表面に漏れたトナーが固着して、帯電不良、印刷物のサイド汚れなどが発生し、最悪の場合には画像部にトナーがぼたぼた落ちることとなる。また、漏れたトナーがマシン内を汚し、システム自体に支障を来すこともある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、現像剤シール部材が当接する部分の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得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する。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
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、現像ローラの表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、現像剤シール部材により現像剤のこぼれ落ちを防止しながら、該現像ローラを回転させて現像剤の薄層を画像形成体に接触又は近接させ、該画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する場合に、ローラ表面にウレタン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等の耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さい樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、かつ上記現像剤シール部材が接触する現像ローラの両端部に、この樹脂材料を厚塗りして耐摩耗性材料層を形成することにより、運転にともなう現像ローラ両端部の摩耗を効果的に防止して、長期に亘って良好な画像を形成し得ることを見い出し、本発明を完成したものである。
【００１２】
従って、本発明は、表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラにおいて、ローラ表面に樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、かつローラ両端部で該樹脂材料を厚塗りして、現像剤のこぼれ落ちを防止する現像剤シール部材が接触するローラ両端部の表面に、該樹脂材料からなる耐摩耗性材料層を形成したことを特徴とする現像ローラを提供する。
【００１３】
また、本発明は、外周面に現像剤を担持した状態で画像形成体表面に当接又は近接し、回転することにより、上記現像剤を画像形成体表面に付着させて画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラを具備してなる現像装置において、現像ローラとして上記本発明の現像ローラを用いたことを特徴とする現像装置を提供する。
【００１４】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の現像ローラは、上述のように、現像剤のこぼれ落ちを防止する現像剤シール部材が接触する部分に耐摩耗性材料層を形成したものであり、例えば、図１に示したように、良導電性シャフト２の外周に導電層３を形成したローラの現像剤シール部材１１，１１が接触する両端部に、耐摩耗性材料層３１を形成したものである。
【００１５】
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、通常は金属性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。
【００１６】
また、このシャフト２の外周に形成する導電層３は、ポリウレタン又はＥＰＤＭ等のエラストマー、フォーム材料または樹脂成型体などを基材として用い、それにカーボンブラック、金属、金属酸化物粉などの導電性粉体や、過塩素酸ナトリウムの如きイオン性導電物質を混入することにより、導電性を現像ローラとして最適な中抵抗領域１０３〜１０１０Ωｃｍ、特に１０４〜１０８Ωｃｍに調整されたものが好適である。
【００１７】
この場合、基材としてはポリウレタン、ＥＰＤＭ、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、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、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等が挙げられるが、特にポリウレタンとＥＰＤＭが好ましい。また、基材として用いられるその他の樹脂としては、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリカーボーネートなどが好ましく用いられる。
【００１８】
上記導電層３の基材として用いられるポリウレタンについて説明すると、ポリウレタンエラストマーやフォーム材は種々の方法で製造されたいずれのものでもよく、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、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。
【００１９】
ポリウレタンを得る場合に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、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エス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。
【００２０】
一方、ＥＰＤＭについては、この場合エチレンとプロピレンと第３成分とからなる三元重合体であり、上記第３成分としては、特に制限されるものではないが、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１，４−ヘキサジエン等が好適に用いられる。また、上記エチレン、プロピレン及び第３成分の割合は、特に制限されるものではないが、エチレンの含有量が５〜９５重量％、プロピレンの含有量が５〜９５重量％、第３成分の含有量がヨウ素価で０〜５０とすることが好ましい。なお、ヨウ素価の異なる２種以上のＥＰＤＭを混合して用いることもできる。上記ＥＰＤＭには、シリコーンゴム又はシリコーン変性ＥＰＤＭあるいはこれら双方をブレンドして用いることもできる。この場合、シリコーンゴム、シリコーン変性ＥＰＤＭの混合量は、ＥＰＤＭ１００重量部に対して５〜８０重量部とすることができる。なお、上記シリコーン変性ＥＰＤＭとは、シラノール化合物やシロキサンを介してＥＰＤＭ及びシリコーンの両ポリマー間の結合力を高めたハイブリッドゴムをいう。
【００２１】
更にまた、導電層を架橋してゴム状物質とするために架橋剤、加硫剤を添加することができる。この場合、有機過酸化物架橋及び硫黄架橋のいずれの場合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等を添加することができる。
【００２２】
このポリウレタン又はＥＰＤＭを基材として導電層３を形成する場合には、表面上のトナー帯電量をコントロールする目的でニグロシン、トリアミノフェニルメタン、カチオン染料などの各種荷電制御剤、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ナイロンなどの微粉体を添加することができる。この場合、これら添加剤の添加量は、上記ポリウレタン又はＥＰＤＭ１００重量部に対して、上記荷電制御剤は１〜５重量部、上記微粉体は１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００２３】
次に、この導電層３に導電性を付与するために用いられる導電性材料としては、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、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，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。これら導電性粉体は、通常ウレタン１００重量部に対して０．５〜５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲で好適に用いられる。
【００２４】
また、導電性材料としてイオン導電性物質を例示すれば、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、更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が例示される。
【００２５】
本発明において、導電層３は、特に制限されるものではないが、上記導電性材料の配合により、上述のように、その抵抗値を１０３〜１０１０Ωｃｍ、特に１０４〜１０８Ωｃｍとすることが好ましい。抵抗値が１０３Ωｃｍ未満であると電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自身が破壊したりする場合があり、一方１０１０Ωｃｍを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００２６】
この導電層３の硬度は、特に制限されるものではないが、現像ローラが感光ドラム等の潜像保持体と接触する場合には、ＪＩＳ−Ａスケールで６０°以下、特に２５〜５５°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おそれがあるが、逆にあまり低硬度にすると圧縮永久歪が大きくなり、なん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こととなる。このため、弾性層の硬度を低硬度に設定する場合でも、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。
【００２７】
また、導電層３の表面粗さ、即ち本発明現像ローラの表面粗さは、特に制限されるものではないが、ＪＩＳ１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下、特に１〜１０μｍＲｚとすることが好ましい。表面粗さが１５μｍＲｚを超えると一成分現像剤（トナー）のトナー層の層厚や帯電の均一性が損なわれる場合があるが、１５μｍＲｚ以下とすることにより、トナーの付着性を向上させることができると共に、長期使用時でのローラの摩耗による画像劣化をより確実に防止し得る。
【００２８】
本発明の現像ローラには、導電層３の表面部分に、該導電層３を形成する樹脂以外の樹脂成分を付与することができ、この樹脂成分としては、特に制限されるものではないが、感光ドラム等の潜像保持体に対して非汚染性であることが好ましく、具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、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、尿素樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、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る１種又は２種以上が好適に使用される。
【００２９】
この樹脂成分には、必要に応じて導電性材料を添加して導電性を付与することができ、導電性材料としては、上記導電層３に用いられるものと同様のものを例示することができる。この場合、通常は上記導電層３の表面部分にはカーボン等の導電性粉体が含まれていない方がより良好なトナー帯電性が得られるが、高速性を要するプリンター等に用いる場合には低圧かぶりの発生を効果的に防止するため、逆に導電層３の表面部分に導電性粉体を含有させることが好ましい。従って、この樹脂成分に添加する導電材料としてカーボン等の導電性粉体を採用するか否かは現像ローラの用途、目的に応じて適宜選定することができる。
【００３０】
かかる樹脂成分を導電層表面に付与する手段としては、上記樹脂成分を含有する樹脂溶液でローラの導電層３を表面処理する方法が好適に採用される。この場合表面処理は、樹脂溶液を調製した後、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、上記濃度の樹脂溶液に通常室温で５秒〜５分、好ましくは１０秒〜１分浸漬し、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でき、例えば１０〜３０％の濃度に調整したものを使用することも可能である。なお、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。
【００３１】
以上の樹脂成分による表面処理により、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、この樹脂成分中に種々の添加剤を添加することができる。この場合、感光体への汚染がなく、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適に用いられる。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
フッ素系界面活性剤としては、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、更に側鎖、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。
【００３５】
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。
【００３６】
シリコ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。
【００３７】
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。なお、フッ素樹脂も摩擦低下剤として有効に作用する。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。また、導電性材料としてイオン導電性物質を用いる場合には、上記樹脂溶液中に添加するイオン導電性物質の添加量を、上記樹脂成分１００重量部に対して０．００１〜１重量部とすることが好ましく、一方、導電性材料としてカーボン等の導電性粉体を用いる場合には、該導電性粉体の添加量を上記樹脂成分１００重量部に対して１〜５０重量部とすることが好ましい。
【００３８】
なお、この導電層３上に付与される樹脂成分は、導電層３の表面を完全に覆う被膜状のものであってもよく、また導電層３表面の凹凸内に該樹脂成分が点状に埋め込まれた点散在状であってもよく、更にはこの樹脂成分によって導電層３表面の凹凸の大部分が埋まり、凸部の先端のみが所々露出した状態であってもよい。
【００３９】
本発明の現像ローラは、上述したように、上記現像シール部材が接触する部分に耐摩耗性材料層を形成したものであり、例えば図１に示したように、上記現像剤シール部材１１，１１が当接する両端部において、上記導電層３上に又は上記樹脂成分を付与した場合にはその上に、耐摩耗性材料層３１，３１形成したものである。
【００４０】
この耐摩耗性材料層３１を形成する材料は、耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さい材料で形成されたものであればよく、具体的には、上述した樹脂成分と同様の材料を例示することができるが、特にウレタン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂から選ばれた１種又は２種以上を混合して用いることが好ましい。また、この耐摩耗性材料層３１には、必要に応じて適宜な添加剤を配合することができ、添加剤としては、上述した樹脂成分に添加されるものと同様のものを例示することができる。
【００４１】
ここで、上記導電層３の表面に上述した樹脂成分を付与する場合、この樹脂成分と上記耐摩耗性材料層３１とは同一のものであっても異なるものであってもよい。また、上記樹脂成分とこの耐摩耗性材料層３１とが同一のものである場合には、上記樹脂成分を導電層３表面に付与する際にローラ両端部のみ材料を厚塗りすることによって、耐摩耗性材料層３１を形成することができる。
【００４２】
この耐摩耗性材料層３１の厚さは、特に制限されるものではないが、通常２〜７０μｍ、特に５〜１５μｍ程度とすることが好ましく、耐摩耗性材料層３１の厚さが２μｍ未満であると、耐摩耗効果が十分に発揮されない場合があり、一方７０μｍを超えると、感光ドラム５等の画像形成体にこの耐摩耗性材料層３１が強く押し付けられ、画像形成体５に耐摩耗性材料層３１が転写されてしまう場合がある。また、この耐摩耗性材料層３１の幅Ａ（図１参照）は、特に制限されるものではないが、上記現像剤シール部材１１の当接幅ａ（図１参照）を１００として、２５〜２００、特に５０〜１５０であることが好ましい。
【００４３】
また、上記耐摩耗性材料層３１が形成されたローラの両端部を、軸方向に沿って外側に向かうに従い漸次小径となるテーパー状に形成することもでき、これにより、耐摩耗性材料層３１の画像形成体への押し付け強さをある程度弱くすることができ、従って耐摩耗性材料層３１の厚さを厚くしてより良好な耐摩耗性を与えることができる。この場合、テーパーの角度は、特に制限されるものではないが、ローラ両端の外径が、画像形成に直接的に作用するローラ中央部の外径を１００として、９５以上〜１００未満、特に９８〜１００未満となるように設定することが好ましい。
【００４４】
本発明の現像ローラは、通常の現像装置に組み込むことができ、具体的には図２，３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、現像ローラ１として本発明現像ローラを感光ドラム５と接触又は近接した状態で配設し、トナー塗布用ローラ４から現像剤シール部材１１，１１によりトナー６の漏れを防止しながらトナー６をこの現像ローラ１に供給し、これを成層ブレード７により均一な薄層に整え、更にこの薄層からトナーを感光ドラム５に供給し、該感光ドラム５の静電潜像にトナーを付着させて潜像を可視化することができる。なお、図２，３の詳細については、従来技術において説明しているのでその説明を省略する。
【００４５】
この場合、本発明の現像ローラは、図２，３のように、感光ドラム５表面に保持された静電潜像を現像剤で可視化する場合に好適に使用されるものであるが、本発明現像ローラにより現像剤を供給して可視画像を形成する画像形成体としては、上記感光ドラムに限定されるものではなく、ベルト状等のドラム状以外の潜像保持体や、更には記録媒体としての紙、ＯＨＰ、印画紙等の紙葉類に直接現像剤を供給して、これら紙葉類に可視画像を形成する用途にも好適に適用することができる。例えば、特開平８−１２９２９３号公報に開示された機構のように、紙やＯＨＰ等の紙葉類の裏面側に背面電極ローラを配置した状態で、該紙葉類の表面側に現像剤を担持した現像ローラを近接させ、この現像ローラ上の現像剤をアパチャ電極で制御しながら上記背面電極ローラへ向けて飛翔させることにより、該背面電極ローラと現像ローラとの間に配置された上記紙葉類に現像剤を供給して該紙葉類に可視画像を形成する現像ローラとしても本発明の現像ローラを好適に採用することができ、この場合にも本発明の現像ローラを用いることにより、長期使用による画質の低下を効果的に防止して、長期に亘って良好な画像を確実に再現することができるものである。
【００４６】
ここで、上記現像剤としては、非磁性の一成分現像剤が好適に用いられるが、磁性タイプの一成分現像剤を用いることもでき、例えば磁性一成分現像剤を用いて白黒画像印字を行う場合にも本発明の現像ローラ及び現像装置を好適に用いることができる。また、この現像剤は通常の粉砕トナーであっても化学的に重合した所謂重合トナーであってもよいが、本発明の現像ローラは、通常現像ローラの摩耗が著しい重合トナーに用いた場合にその摩耗防止効果が著しい。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示して本発明をより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。
【００４８】
［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（旭硝子（株）のエクセノール８２８）（ＯＨ値３３）１００部（重量部、以下同じ）に、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部を添加し、混合機を用いて予備混合した後、ペイントロールで混練してアセチレンブラック２．０部を均一に分散させ、ポリオール組成物を調製した。
【００４９】
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ローラを得、得られたローラの表面を下記の条件で乾式研磨してローラを作成した。フェノール樹脂を濃度１５重量％となるように溶解したメチルエチルケトンからなる塗料中に、得られたローラを浸漬して該ローラの表面の厚さ３μｍの樹脂層を形成すると共に、このとき両端部のみ厚塗りすることにより、ローラ両端部に厚さ５μｍ，幅６ｍｍの耐摩耗性材料層を形成し、現像ローラとした。
研磨条件
研磨機 トラバース型円筒研磨機
砥石回転速度 １５００ｒｐｍ
ワーク回転速度 １００ｒｐｍ
トラバース速度 １８０ｍｍ／ｍｉｎ
砥石の種類 テイケン社製多孔砥石 粒度８０〜１５０番
【００５０】
得られた現像ローラを図２，３に示した装置と同様の構成を有する現像装置（現像剤シール部材１１，１１の幅ａ値：４ｍｍ）に装着し、２３℃，５５％ＲＨ条件で画像出し試験を行ったところ、４５００枚印刷した後まで現像ローラの摩耗に基づく画像不良は発生しなかった。
【００５１】
［実施例２］
外径１８ｍｍのローラの両端部に外径が１７．９５ｍｍとなるようにテーパーを付けたこと以外は、実施例１と同様の現像ローラを得た。
【００５２】
得られた現像ローラにつき、実施例１と同様に画像出し試験を行ったところ、５５００枚印刷後でも、現像ローラに摩耗はほとんど見られず、得られた画像も良好なものであった。
【００５３】
［比較例］
ローラ両端部に厚塗りによる耐摩耗性材料層を形成せず、ローラ全面に均一厚の樹脂層を形成したこと以外は、実施例１と同様の現像ローラを得た。
【００５４】
得られた現像ローラにつき、実施例１と同様に画像出し試験を行ったところ、３５００枚あたりから現像ローラの摩耗による画像上のサイド汚れが発生し、実施例１，２のローラに比べて摩耗が激しいものであった。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像ローラ及びこれを用いた現像装置によれば、現像剤シール部材が当接する部分の摩耗を可及的に防止して、長期に亘って良好な画像を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明現像ローラの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の現像ローラが好適に用いられる現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図３】同現像装置を示す部分概略平面図である。
【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（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
１１ 現像剤シール部材
Claims (8)
- 表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に上記現像剤を供給することにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラにおいて、
ローラ表面に樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、かつローラ両端部で該樹脂材料を厚塗りして、現像剤のこぼれ落ちを防止する現像剤シール部材が接触するローラ両端部の表面に、該樹脂材料からなる耐摩耗性材料層を形成したことを特徴とする現像ローラ。 - 上記耐摩耗性材料層の幅が、上記現像剤シール部材の当接幅を１００として、２５〜２００である請求項１に記載の現像ローラ。
- 上記耐摩耗性材料層の厚さが、２〜７０μｍである請求項１又は２記載の現像ローラ。
- 上記樹脂層及び耐摩耗性材料層を形成する樹脂材料が、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれる１種又は２種以上の樹脂を含有してなるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像ローラ。
- 上記耐摩耗材料層が形成されたローラ両端部が、軸方向に沿って外側に向かうに従い漸次小径となるテーパー状に形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像ローラ。
- テーパー状に形成されたローラ両端部の外径が、画像形成に直接的に作用するローラ中央部の外径を１００として、９５以上〜１００未満である請求項５記載の現像ローラ。
- 外周面に現像剤を担持した状態で画像形成体表面に当接又は近接し、回転することにより、上記現像剤を画像形成体表面に付着させて画像形成体表面に可視画像を形成する現像ローラを具備してなる現像装置において、上記現像ローラとして請求項１〜６のいずれか１項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。
- 上記現像剤として、重合現像剤を用いるものである請求項７記載の現像装置。
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