JPH11327284A

JPH11327284A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH11327284A
Application number: JP13711398A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Komatsu; 利幸小松; Koji Sezaki; 好司瀬崎
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】導電性軸体の太径化以外の手段を用いて導電
性弾性体層の径方向の厚みを小さくし、導電性弾性体層
を有しつつも温度、湿度などの環境の変化に影響を受け
ず常に感光体及び規制ブレードとの位置関係を一定範囲
内に維持できる現像ローラを提供せんとする。【解決手段】導電性弾性体層２と該導電性弾性体層２
を支持する非導電性樹脂層３とを備え、前記導電性弾性
体層２はその内周面において非導電性樹脂層３の外周面
３ａに設けた導電性の被覆層４と接し、その被覆層４を
通じて外部電源と電気的に結合していることを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機やプリンター等に用いる現像装置に装着される現像
ローラに関し、特に非磁性一成分の現像剤を用いる現像
方式に採用される現像ローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記電子写真方式の複写機やプリンター
等に用いられる現像装置は各種のものが提案されてお
り、例えば磁気ローラにより吸着した磁性現像剤を感光
体に転写することが行われている。しかしながら、この
ような磁気ローラを用いて磁性現像剤を供給する方式に
おいては、磁気ローラが高価であるだけでなく、磁気ロ
ーラと感光体との間隙の調整が微妙であり、しばしば
０．１ｍｍ単位の精度を必要とし、その精度を満たすた
めの機構が複雑になる不都合もあった。特に、磁性二成
分現像剤を用いる場合にはキャリア自体に寿命があり、
その交換作業は手間のかかる煩わしいものである。ま
た、磁性現像剤自身に異色に近い磁性体を内添すること
から、磁性現像剤のカラートナー化は技術的に困難であ
った。

【０００３】このような不都合を解消するものとして非
磁性現像剤を用いた現像法がいくつか提案されており、
例えば電気的吸引力を利用して非磁性現像剤（以下、単
に「現像剤」と称す）を搬送する現像法が提案されてい
る。この現像法においては、現像ローラ表面上の現像剤
の堆積厚を規制する規制ブレードと現像ローラ表面との
間で現像剤を摩擦帯電させるため、前記規制ブレードの
加圧力による現像剤の割れを防止すべく柔軟な導電性弾
性体層を導電性軸体に被覆した現像ローラを用いること
が検討されており、該導電性弾性体層はそのまま現像ロ
ーラの表面に露出させることもあるが、現像剤の帯電や
搬送性を制御する目的で表面に薄い表面保護層を設ける
ことが多い。

【０００４】しかし、導電性弾性体層に用いられる多く
の材料は線膨張係数が大きいため、環境によっては現像
ローラの外径は無視できない程度に変化してしまう。現
像ローラの外径が大きく変化すると、例えば現像ローラ
と感光体とが接触する接触幅が変化したり、また感光体
に現像ローラが接触しない非接触現像方式の場合には、
感光体と現像ローラとの距離が変化して、現像ローラ表
面上の現像剤の搬送性や帯電特性を不安定にし、ひいて
は現像濃度をはじめ画像品質の著しい低下をもたらす。
例えば２０℃６０％ＲＨ環境下では良好な画像が得られ
ても、３５℃８５％ＲＨ環境下では良好な画像が得られ
ない場合が生じる。

【０００５】そこで、導電性弾性体層を薄くすることに
より現像ローラの外径変動を小さくする方法が考えられ
たが、この場合、薄くした弾性層を支持する芯体部は逆
に太径化する。一般的に前記芯体部には導電性弾性体層
に電圧を印加するための導電性と現像ローラを撓みなく
支持するための十分な曲げ剛性が要求されるため金属製
シャフトが使用されており、この金属製シャフトを前述
の如く太径化すると、現像ローラ、現像装置、ひいては
複写機又はプリンターの重量が重くなる。また、現像ロ
ーラの重量化により該現像ローラの慣性モーメントが大
きくなり、駆動モータも駆動トルクの大きいものを使用
する必要が生じる。更に、導電性弾性体層を支持する芯
体部の端部は歯車等で駆動モータと連結されているのが
実状であり小径化しているが、前述の太径化した金属製
シャフトの端部を小径化するためには製造上切削加工に
多数の工数が介在し、工作加工費と材料費も含めるとそ
のシャフトは高価になる。

【０００６】本発明はかかる現況に鑑みなされたもの
で、金属製シャフトの太径化以外の手段を用いて導電性
弾性体層の径方向の厚み（以下、「弾性層厚み」と称
す）を小さくし、導電性弾性体層を有しつつも温度、湿
度などの環境の変化に影響を受けず常に感光体及び規制
ブレードとの位置関係を一定範囲内に維持できる現像ロ
ーラを提供せんとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前述の課題
を解決するに当たり鋭意検討を進めた結果、金属製シャ
フトを太径化するかわりに線膨張係数の小さい樹脂、特
に軽量で安価な非導電性の樹脂を用いて芯体部を太径化
すれば、上記問題を回避しつつ弾性層厚みを小さくする
ことができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】すなわち本発明は、非磁性一成分方式を採
用する現像装置に用いる現像ローラであって、導電性弾
性体層と該導電性弾性体層を支持する非導電性樹脂層と
を備え、前記導電性弾性体層はその内周面において非導
電性樹脂層の外周面に設けた導電性の被覆層と接し、そ
の被覆層を通じて外部電源と電気的に結合していること
を特徴とする現像ローラを提供することにある。このよ
うな現像ローラにあっては前記非導電性樹脂層は前記導
電性弾性体層に比べて線膨張係数が小さく、したがって
該非導電性樹脂層を用いて芯体部を太径化し弾性層厚み
を小さくすると、温度、湿度等の環境変化による現像ロ
ーラの外径変化が抑制され、現像ローラと薄膜形成ブレ
ード及び感光体との接触幅若しくは間隔（ギャップ）を
一定範囲内に維持でき、常に良好な画像を得ることがで
きる。さらに導電性弾性体層は前記非導電性樹脂層の外
周面に設けられた導電性の被覆層により外部電源と電気
的に結合しているため、金属製シャフトの太径化を伴わ
ないで、しかも前記導電性弾性体層を支持する樹脂層に
は軽量で安価な非導電性の樹脂が使用でき、材料コスト
が大幅に削減され、現像ローラの軽量、小型化の要請に
も反しない。

【０００９】ここで、前記導電性の被覆層が非導電性樹
脂層の外周面に長手方向にわたって均一に覆設されてい
ると、ローラ全体の抵抗値が略均一となって現像ローラ
表面上の現像剤の搬送性及び帯電特性が安定し、良好な
画像品質が維持される。

【００１０】前記非導電性樹脂層に導電性軸体がインサ
ート成形されている場合には、導電性の被覆層と前記導
電性軸体とが電気的に結合することで導電性弾性体層と
外部電源とが電気的に結合する。

【００１１】また、非導電性樹脂層の両端に該非導電性
樹脂層と同材質のローラ支持部を一体成形することで、
導電性軸体が不要となり、現像装置の軽量、小型化及び
低コスト化が促進する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の詳細を図示した実施
例に基づき説明する。非磁性一成分方式を採用する現像
ローラは、図１〜３に示す如く、主に導電性弾性体層
２、該導電性弾性体層２を支持する非導電性樹脂層３及
び該非導電性樹脂層３の外周面及び両端面に設けられた
導電性の被覆層４とから構成され、本実施例においては
前記導電性弾性体層２上に１０〜１５０μｍの厚みをも
つ表面保護層５を有し、図１及び図２に示す第１実施例
及び第２実施例においては軸部に直径１〜１２ｍｍ程度
のＳＵＳ製やアルミ製の金属製シャフトからなる導電性
軸体６を設けている。本発明の現像ローラ１は、安価で
軽量な非導電性樹脂層３及び被覆層４を設けることで、
導電性軸体６を太径化することなく導電性弾性体層２の
径方向の厚みを小さくし且つ該導電性弾性体層２と外部
電源との電気的な結合を維持していることを特徴として
いる。

【００１３】現像ローラの芯体部には、導電性弾性体
層に電圧を印加する機能、現像ローラを撓みなく支持
できる曲げ剛性、温度、湿度等の環境の変化に対する
寸法変化が微小であることが要求されるが、の機能は
前記導電性の被覆層４が、の機能は前記導電性軸体６
が、の機能は主に前記非導電性樹脂層３及び導電性軸
体６が担っている。非導電性樹脂層３は公知の熱硬化性
樹脂又は熱可塑性樹脂が使用され、特にポリエステル、
ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート等の環境
による寸法変化が少ない合成樹脂を用いることが好まし
い。

【００１４】このような現像ローラ１は、第１実施例と
して図１に示す如く、軸部に導電性軸体６を配し、該導
電性軸体６上には外周面３ａ及び両端面３ｂ、３ｂ’に
被覆層４を設けた非導電性樹脂層３を、該非導電性樹脂
層３上には内周面が前記被覆層４に接する導電性弾性体
層２を、同心円状に順次積層して構成されており、前記
導電性弾性体層２は被覆層４を介して導電性軸体６と電
気的に結合している。この被覆層４が設けられたことで
前記導電性弾性体層２に電圧が印加可能となるが、本実
施例においては、前記被覆層４は前記外周面３ａ上に軸
方向にわたって均一に被覆されており、ローラ全体の抵
抗値及び現像ローラ１表面上の電位が均一となって現像
ローラ１表面上の現像剤の搬送性及び帯電特性が安定
し、良好な画像濃度、画像品質を得ることができる。
尚、本実施例の現像ローラ１は前記両端面３ｂ、３ｂ’
の全体に均一に前記被覆層４を設けているが、該両端面
３ｂ、３ｂ’の被覆層４は導電性弾性体層２と導電性軸
体６とを電気的に結合可能であればよく、その被覆形態
は本実施例に限定されるものではない。

【００１５】また、第２実施例として図２に示す如く、
ローラ支持部７、７’を、非導電性樹脂層３及び被覆層
４により段付き形状とすることも好ましい。これによる
と、導電性軸体６を加工することなく前記非導電性樹脂
層３及び被覆層４を成形若しくは加工することで、駆動
部に係合する前記ローラ支持部を比較的自由な形状に且
つ容易に作製できる。更に、非導電性樹脂層３に用いる
材料を弾性係数の大きい材料に限定して非導電性樹脂層
自体の曲げ剛性を高めることで、導電性軸体を小径化し
たり、第３実施例として図３に示す如く、導電性軸体を
使用しないで非導電性樹脂３でローラ支持部７、７’を
一体成形して、軽量化、低コスト化を図ることもでき
る。本実施例の場合、前記被覆層４を非導電性樹脂層３
のローラ支持部７、７’表面に設けることで、導電性弾
性体層２と外部電源とを電気的に結合できる。

【００１６】前記導電性の被覆層４を構成している導電
物質は、金属めっき、導電性塗料、導電性接着剤、導電
性樹脂等であり、これらは無電解めっき処理、無電解−
電気複合めっき処理、金属溶射、真空蒸着、低温スパッ
タ、イオンプレーティング、ロールコータ、スプレーコ
ーティング等、又は前記導電物質をシート状に加工し支
持体の太径樹脂に巻き付けること等により、前記非導電
性樹脂層上に被覆される。

【００１７】前記導電性弾性体層２は薄膜形成ブレード
若しくは感光体の圧力により弾性変形するので、薄膜形
成ブレードによる現像剤の割れが防止できるとともに接
触式の現像装置においては感光体との間に０．５〜２ｍ
ｍ程度の接触幅、即ちニップ幅を確保する機能を有す
る。

【００１８】導電性弾性体層２の素材としては、ＮＢＲ
（ニトリルブタジエンラバー）やＥＰＤＭ、シリコン、
ウレタン等、及びそれらの発泡材が用いられ、特に制限
がないが、以下に説明する硬化性組成物の反応物が好ま
しい。これらは特に柔軟な構造をもつため、該導電性弾
性体層を薄くしても十分に弾性効果を発揮できる。また
オキシアルキレン単位を含む場合には、硬化前に低粘度
であるため扱いやすく、飽和炭化水素単位を含む場合に
は、低吸水率となり高湿度環境下でも体積変化及びロー
ラ抵抗の変化が少ないという点で好ましい。

【００１９】即ち、（Ａ）分子中に少なくとも１個のア
ルケニル基を有し、主鎖を構成する繰り返し単位が主に
オキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からな
る重合体と、（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシ
リル基を有する硬化剤と、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒
と、を主成分とする硬化性組成物の反応硬化物を用いる
ことが好ましい。

【００２０】この硬化性組成物における（Ａ）成分の重
合体は（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成
分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有
するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状にな
り硬化する。（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数
は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から
は少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、
直鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル
基が存在し、分岐のある分子の場合には、分子末端に２
個以上のアルケニル基が存在することが好ましい。
（Ａ）成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位は、オキ
シアルキレン単位または飽和炭化水素単位である。

【００２１】主鎖を構成する主な繰り返し単位がオキシ
アルキレン単位からなる重合体の場合、少量の導電性付
与剤を添加するだけで体積抵抗が１０⁸Ωｃｍ〜１０⁹
Ωｃｍとなるため好ましい。また、硬化物の低硬度化の
観点からも、前記繰り返し単位がオキシアルキレン単位
であるオキシアルキレン系重合体、さらには、前記繰り
返し単位がオキシプロピレン単位であるオキシプロピレ
ン系重合体が好ましい。

【００２２】ここで、前記オキシアルキレン系重合体と
は、主鎖を構成する単位のうち３０％以上、好ましくは
５０％以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をい
い、オキシアルキレン単位以外に含有される単位として
は、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水
素を２個以上有する化合物、例えば、エチレングリコー
ル、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位が
挙げられる。なお、オキシプロピレン系重合体の場合に
は、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる
単位との共重合体（グラフト共重合体を含む）であって
もよい。

【００２３】（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒とし
ては、ヒドロシリル化触媒として使用しうるものである
限り特に制限はない。白金単体、アルミナなどの単体に
固体白金を担持させたもの、塩化白金酸（アルコールな
どの錯体も含む）、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニ
ウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物な
どが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩
化白金酸、白金−オレフイン錯体、白金−ビニルシロキ
サン錯体が望ましい。これらの触媒は単独で使用しても
よく、また２種以上併用してもよい。

【００２４】以上のような硬化性組成物中の（Ａ）成分
および（Ｂ）成分の使用割合は、（Ａ）成分中のアルケ
ニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のヒドロシリル基が
０．２〜５．０モル、さらには０．４〜２．５モルがゴ
ム弾性の点から好ましい。

【００２５】また、（Ｃ）成分の使用量としては、
（Ａ）成分中のアルケニル基１モルに対して１０^-1〜１
０^-8モル、さらには１０^-1〜１０^-6モル、特には１０^-3
〜１０^-6モルの範囲で用いることにより、より効率的に
反応させることが可能である。

【００２６】更に、上記のような硬化性組成物に導電性
付与剤を添加して、導電性組成物とする。この導電性付
与剤としては、カーボンブラックや、金属微粉末、さら
には第４級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン
酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する
有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルアミド、
もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−
エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリ
コールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを
有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤な
どの、導電性を付与できる化合物などが挙げられる。こ
れらの導電性付与剤は、単独で使用しても、また、２種
以上を併用しても構わない。

【００２７】前記導電性付与剤の添加量は、（Ａ）〜
（Ｃ）成分の合計量に対して３０重量％以下とすること
が、ゴム硬度を上げない点から好ましい。一方、均一な
抵抗を得る点からは１０重量％以上が好ましく、必要な
ゴム硬度と、硬化物の体積抵抗率が１０³〜１０¹⁰Ωｃ
ｍとなるように、その物性バランスから添加量を決めれ
ばよい。

【００２８】さらに、上記硬化性組成物には、上記
（Ａ）〜（Ｃ）成分及び導電性付与剤の他、貯蔵安定性
改良剤、たとえば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、
有機リン化合物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、
スズ系化合物、有機過酸化物などを加えてもよい。

【００２９】また、上記硬化性組成物には、加工性やコ
ストを改善するための充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫
外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加してもよい。

【００３０】次に、導電性弾性体層２上に被覆する表面
保護層５の素材について説明する。表面保護層５は特に
規定はないが、例えば現像剤を良好にマイナス帯電させ
る観点からはナイロン系、ポリウレタン系のものが好ま
しく、また、現像剤を良好にプラス帯電させる観点では
フッ素系ゴムが好ましい。

【００３１】表面保護層５の被覆方法は特に制約はない
が、熱収縮によってチューブを被覆する方法や表面層溶
液を粘度に応じてＤＩＰ、スプレー、ロールコータ等で
塗布し乾燥する方法が代表的な被覆方法として挙げられ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上にしてなる本発明の現像ローラによ
れば、導電性弾性体層に比べて線膨張係数が小さい非導
電性樹脂層を用いて芯体部を太径化しているため、前記
導電性弾性体層の肉厚を必要最小限に薄くできる。この
ように弾性体層を薄くすると温度、湿度等の環境変化に
よる現像ローラの外径変化が抑制され、該現像ローラと
薄膜形成ブレード及び感光体との接触幅若しくは間隔
（ギャップ）を一定範囲内に維持でき、常に良好な画像
を得ることができる。さらに前記導電性弾性体層は前記
非導電性樹脂層の外周面に設けられた導電性の被覆層に
より外部電源と電気的に結合しているため、導電性軸体
の太径化を伴わないで、しかも前記導電性弾性体層を支
持する樹脂層には軽量で安価な非導電性の樹脂が使用で
き、材料コストも大幅に削減でき、現像ローラの軽量、
小型化を図ることができる。

【００３３】ここで、前記導電性の被覆層が非導電性樹
脂層の外周面に長手方向にわたって均一に覆設されてい
ると、ローラ全体の抵抗値が略均一となって現像ローラ
表面上の現像剤の搬送性及び帯電特性が安定し、良好な
画像品質が維持できる。

【００３４】前記非導電性樹脂層に導電性軸体がインサ
ート成形されている場合には、導電性の被覆層と前記導
電性軸体とが電気的に結合することで導電性弾性体層と
外部電源とが電気的に結合できる。

【００３５】また、非導電性樹脂層の両端部に該非導電
性樹脂層と同材質のローラ支持部を一体成形すること
で、導電性軸体が不要となり、現像装置の軽量、小型化
及び低コスト化が促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラの第１実施例を示す説明
図。

【図２】同じく第２実施例を示す説明図。

【図３】同じく第３実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１現像ローラ２導電性弾性体層３非導電性樹脂層３ａ外周面３ｂ、３ｂ’ 端面４被覆層５表面保護層６導電性軸体７、７’ ローラ支持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性一成分方式を採用する現像装置に
用いる現像ローラであって、導電性弾性体層と該導電性
弾性体層を支持する非導電性樹脂層とを備え、前記導電
性弾性体層はその内周面において非導電性樹脂層の外周
面に設けた導電性の被覆層と接し、その被覆層を通じて
外部電源と電気的に結合していることを特徴とする現像
ローラ。
【請求項２】導電性の被覆部が非導電性樹脂層の外周
面に長手方向にわたって均一に覆設されていることを特
徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】導電性の被覆部が非導電性樹脂層にイン
サート成形した導電性軸体と電気的に結合していること
を特徴とする請求項１又は２記載の現像ローラ。
【請求項４】非導電性樹脂層の両端に該非導電性樹脂
層と同材質のローラ支持部を一体成形している請求項１
又は２記載の現像ローラ。