JP2001092239A - 現像ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温多湿環境下及び／又は長期使用において
も、トナーに充分な帯電性を付与し、出力画像における
地肌かぶり及び濃度低下を防止し、しかも、表面層のひ
び割れを防止することによって、使用上十分な耐久性を
確保した現像ロールを提供する。 【解決手段】 芯軸１の周囲に弾性層２を有する現像ロ
ール１０において、該弾性層２の外周表面に、主鎖もし
くは側鎖にヒドロキシル基を有する水酸基価（ＫＯＨｍ
ｇ／ｇ）３０以下のポリエステルと、グアナミン、グア
ナミン誘導体及びグアナミン系縮合物から選ばれる少な
くとも１種と、の架橋反応生成物で形成した表面層３を
有する現像ロール１０とする。前記ポリエステルは、好
ましくは、その硬度（２７℃におけるショアーＤ硬度）
を２０以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の電子写真装置において用いられる
現像ロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の電子写真装置、特に、小型の電子写真装置の分野に
おいては、メンテナンスの簡素化が進められており、例
えば、感光体表面、感光紙、記録紙等の画像担持体上に
形成された静電潜像を一成分トナーを使用して現像する
タイプの現像装置が実用化されている。

【０００３】このタイプの現像装置としては、例えば、
特開昭５３−３２３３号に開示されるように、ゴムまた
はエラストマーの弾性材料で構成される現像ロールの表
面に一成分非磁性トナーを付着させ、このロールを回転
させながら前記トナーを現像位置に搬送し、これを現像
位置でドラム感光体の静電潜像に接触させて現像を行う
ものが提案されている。この現像装置によれば、静電潜
像の形成されたドラム感光体に弾性を有する現像ロール
を当接させて、現像ロール表面に薄層化された一成分非
磁性トナーを現像電界に応じて移動させることにより、
静電潜像を可視像化することができるので、トナーに磁
性材料を使うことなく、カラー化が容易なるという利点
がある。

【０００４】この現像装置の現像ロールにおける金属シ
ャフトの周囲には、現像ロールを感光体に当接させるた
めに、導電性の合成ゴム、ウレタンフォームなどからな
る弾性層が形成されている。そして、その弾性層の周囲
には、弾性層のゴム、ウレタンフォームなどからの可塑
剤や低分子成分のブリードアウトによる感光体への汚
染、或いは、トナーの粘着（タッキング）やフィルミン
グを防止するために、可塑剤などの表面へのブリードを
ブロックするトナー離型性のよい樹脂からなる表面層が
被覆されている。

【０００５】このような現像ロールにおいては、トナー
と現像ロール表面との接触による摩擦帯電によって、ト
ナーの帯電の極性及び帯電量を制御する必要がある。ト
ナーの感光体への移動は、トナーの帯電の極性及び現像
電界に応じて、静電潜像の画像部及び地肌部（非画像
部）を選択することにより行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の現像ロールにおいては、（１）トナーの帯電
量が低く且つ逆極性のトナーが多い場合には、トナーが
地肌部に付着し、そのために、転写紙上での出力画像で
は地肌部のかぶり（以下、本明細書では「地肌かぶり」
という）となって表れること、（２）トナーの帯電量が
低くその立ち上がりが悪い場合には、転写紙の前後端に
相当する部分で濃度低下が起こり、画像の濃度安定性が
悪くなること、即ち、画像の濃度差を生じてゴーストが
表れること、（３）高温多湿環境に置かれた場合にトナ
ーの帯電量が低下して地肌かぶりが発生しやすくなり、
また、出力画像の濃度安定性が悪くなること、といった
問題があった。

【０００７】そして、初期的には、前記したような問題
がなくても、（４）長期にわたる現像装置の連続使用に
伴って複写枚数が増加すると、現像ロールの表面にトナ
ーがフィルミングし、トナーの帯電量が低下して、地肌
かぶりが多くなること、及び、十分な画像濃度が得られ
なくなること、といった不具合が生じ、それらの不具合
のために、実使用上十分な耐久性が得られないこと、と
いった問題があった。また、（５）長期にわたる現像装
置の連続使用に伴って複写枚数が増加すると、表面層が
感光体或いはトナーシール部材に押圧されながら回転す
るため、現像ロールの表面層にひび割れが発生し、その
ひび割れが画像欠陥となって出力画像に表れるという問
題があった。

【０００８】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、高温多湿環境下及び／
又は長期使用においても、トナーに充分な帯電性を付与
し、出力画像における地肌かぶり及び濃度低下を防止
し、しかも、表面層のひび割れを防止して、使用上十分
な耐久性を確保した現像ロールを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、現像ロール
の表面層がその内側の弾性層の変形に充分に追従する可
撓性を有しておれば、高温多湿環境下及び／又は長期使
用においても、トナーに安定した帯電量を付与できるの
ではないかと考えて、主鎖もしくは側鎖にヒドロキシル
基を有する水酸基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０以下のポリ
エステルと、グアナミン、グアナミン誘導体及びグアナ
ミン系縮合物から選ばれる少なくとも１種と、の架橋反
応生成物で形成した表面層を形成したところ、高温多湿
環境下及び／又は長期使用においても、トナーに充分な
帯電性を付与し、出力画像における地肌かぶり及び濃度
低下を防止し、しかも、表面層のひび割れを防止して、
使用上十分な耐久性を確保した現像ロールを提供できる
ことを見出して本発明を完成するに至った。

【００１０】即ち、請求項１に記載された発明は、芯軸
の周囲に弾性層を有する現像ロールにおいて、該弾性層
の外周表面に、（イ）主鎖もしくは側鎖にヒドロキシル
基を有する水酸基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０以下のポリ
エステルと、（ロ）グアナミン、グアナミン誘導体及び
グアナミン系縮合物から選ばれる少なくとも１種と、の
架橋反応生成物で形成した表面層を有することを特徴と
する現像ロールである。

【００１１】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載された発明において、ポリエステルの硬度（２７℃
におけるショアーＤ硬度）が２０以上であることを特徴
とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態を
示す現像ロールの断面図であり、そして、図２は、本発
明の一実施の形態を示す現像ロールを用いた現像装置の
概略説明図である。

【００１３】図１において、１０は現像ロールである。
現像ロール１０は、金属からなる芯軸１の周囲にゴム又
はエラストマーからなる弾性層２を有している。弾性層
２としては、例えば、エチレンプロピレンゴム、ブタジ
エンゴム、ニトリルゴム、スチレンゴム、イソプレンゴ
ム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ウレタンフォーム
等のゴム又はエラストマーが使用できる。弾性層２の外
周表面には、主鎖もしくは側鎖にヒドロキシル基を有す
る水酸基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０以下のポリエステル
と、グアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮
合物から選ばれる少なくとも１種と、の架橋反応生成物
で形成した表面層３を有している。表面層３は、例え
ば、ディップ法、スプレーコート、ロールコート等の公
知のコーティング、或いは、チューブ状に成形した成形
物を被覆することにより形成することができる。

【００１４】現像ロール１０は、例えば、図２に示され
るような現像装置において用いることができる。即ち、
図２に示すように、現像ロール１０、芯軸の周囲にスポ
ンジ層を形成してなる補給ロール１１及びトナー搬送部
材１２は、ケース１３の側板に軸支されている。トナー
は、トナー搬送部材１２及び補給ロール１１を介して現
像ロール１０表面に供給される。現像ロール１０の表面
層（図１の表面層３参照）、即ち、トナー担持体上に供
給されたトナーは、さらに、トナー層形成部材１４によ
って所定量に薄層化され、現像ロール１０の回転によっ
て感光体ドラム１５に搬送される。現像ロール１０は、
感光体ドラム１５に平行に接触し、板バネ電極（図示せ
ず）を介して感光体ドラム１５の帯電電位と光書き込み
後（露光後）の残留電位のほぼ中間のバイアス電圧がバ
イアス電源１６により印加されている。現像ロール１０
上のトナーは、感光体ドラム１５との接触部に搬送さ
れ、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じ
て、帯電したトナーが感光体ドラム１５に付着し静電潜
像が可視像化される。

【００１５】本発明において用いられるグアナミン及び
グアナミン誘導体は、次の式（１）で示される化合物で
ある。前記グアナミンには、ベンゾグアナミン及びアセ
トグアナミンの２種があり、これら２種のベンゾグアナ
ミン及びアセトグアナミンは、特に、好ましいものであ
る。

【００１６】

【化１】 （式中、Ｘ₁ は、Ｈ、アルキル基又はフェニル基であ
り、そして、Ｘ₂ 、Ｘ₃、Ｘ₄ 、Ｘ₅ は、Ｈ、メチロー
ル基、ブチロール基、メトキシメチル基又はブトキシメ
チル基である。）

【００１７】そして、グアナミン系縮合物は、グアナミ
ン又はグアナミン誘導体の脱水、脱アルコール反応によ
る縮合反応生成物であって、次の式（２）で示されるも
のである。

【００１８】

【化２】 （式中、Ｘ₁ は、Ｈ、アルキル基又はフェニル基であ
る。）

【００１９】本発明によれば、主鎖又は側鎖末端にヒド
ロキシル基を導入した水酸基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０
以下のポリエステル樹脂とベンゾグアナミンとを焼成す
ると、ヒドロキシル基とグアナミン化合物との脱水、脱
アルコールによる縮合反応によって、ヒドロキシル基を
架橋点とした架橋反応が起こる。この架橋反応により、
表面層の膜強度が増加し、そのために、高温多湿環境下
及び／又は長期使用においても、トナーに充分な帯電性
を付与し、出力画像における地肌かぶり及び濃度低下を
防止し、しかも、ひび割れを防止して、使用上十分な耐
久性を確保した現像ロールとすることができ、そして、
表面層と弾性層との密着性も向上する。

【００２０】しかしながら、反応する水酸基価が３０よ
り越えて多くなり過ぎると、表面層膜は硬くなるが、可
撓性がなくなるために弾性層に追従できなくなってひび
割れが発生し、さらには、グアナミンと未架橋な水酸基
が残って感光体汚染性やトナーのタッキングが発生す
る。

【００２１】それ故、本発明によれば、ポリエステルの
水酸基価を３０以下にすることによって、感光体の汚染
やトナーのタッキングの防止すると共に、弾性層との密
着性と表面層膜のひび割れ防止することができる。

【００２２】また、ポリエステル樹脂の硬度が低過ぎる
と逆に耐磨耗性が劣ってしまうので、発明によれば、ポ
リエステル樹脂の硬度を２０以上にすることより、更に
表面層の耐磨耗性の向上が可能となる。このようなポリ
エステル樹脂としては、好ましくは、上記水酸基価３０
以下と硬度２０以上の特性を満足する単属のポリエステ
ル樹脂が使用されるが、相溶性に問題がなければ、前記
したような水酸価及び硬度の範囲に入る複数のポリエス
テル樹脂をブレンドして使用してもかまわない。

【００２３】

【実施例】（実施例１）接着剤を塗布した直径８ｍｍの
ＳＵＳ芯軸の周囲にエピクロロヒドリンゴム１００重量
部、炭酸カルシウム３０重量部、加硫促進剤３重量部及
びイオウ１重量部からなるゴム組成物をクロス押出し、
加熱加硫した後、外径研削にて直径２０ｍｍとすること
により、６ｍｍ厚の弾性層を有するロールを形成した。
この弾性層を有するロールの表面に水酸価９で且つ硬度
４のポリエステル樹脂Ａ ７０重量部及びベンゾグアナ
ミン３０重量部からなる被覆組成物をスプレーコート
し、そして、このスプレーコートしたロールを１５０℃
で１時間焼成し、架橋反応を進行させて、表面層を形成
するこにより、現像ロールとした。

【００２４】（実施例２）実施例１と同様に弾性層を有
するロールを形成した。このロールの表面に水酸価５で
且つ硬度２５のポリエステル樹脂Ｂ ７０重量部及びベ
ンゾグアナミン３０重量部からなる被覆組成物をスプレ
ーコートし、そして、このスプレーコートしたロールを
１５０℃で１時間焼成し、架橋反応を進行させて、表面
層を形成するこにより、現像ロールとした。

【００２５】（比較例１）実施例１と同様に弾性層を有
するロールを形成した。このロールの表面に水酸価４５
で且つ硬度６０のポリエステル樹脂Ｃ ７０重量部及び
ベンゾグアナミン３０重量部からなる被覆組成物をスプ
レーコートし、そして、このスプレーコートしたロール
を１５０℃で１時間焼成し、架橋反応を進行させて、表
面層を形成するこにより、現像ロールとした。

【００２６】実施例１〜２及び比較例１により得られた
現像ロールを次に示すような評価方法で評価した。即
ち、これらの現像ロールを初期の性能（以下、「初期」
という）と１０００プリント後の性能（以下、「１００
０プリント後」という）とに分け、「初期」では、「ト
ナー帯電量（μＣ／ｇ）」、「画像品質（地肌かぶ
り）」及び「画像品質（濃度安定性）」をそれぞれ評価
し、そして、「１０００プリント後」では、「トナー帯
電量（μＣ／ｇ）」、「画像品質（地肌かぶり）」、
「画像品質（ベタ追従）」、トナーフルミング及び「膜
のヒビ割れ」をそれぞれ評価した。前記「トナー帯電量
（μＣ／ｇ）」、「画像品質（地肌かぶり）」、「画像
品質（濃度安定性）」及び「画像品質（ベタ追従）」に
ついては、２３℃５０％ＲＨ環境及び３０℃８０％ＲＨ
環境でそれぞれ評価した。前記「画像品質（地肌かぶ
り）」、「画像品質（濃度安定性）」、「当接放置によ
る感光体汚染」及び「膜のヒビ割れ」の評価基準は、特
に優れる；◎、良好；○、やや劣る；△及び劣る；×と
した。評価結果は、次の表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１より、次のことがわかる。実施例１で
は、水酸基価９で且つ硬度４のポリエステル樹脂Ａを用
いたので、粘着性の改善が認められる。実施例２では、
水酸基価５で且つ硬度２５のポリエステル樹脂を用いた
ので、下記の比較例１に比べて粘着性が向上しており、
また、実施例１に比べて更なる粘着性（経時トナーフィ
ルミング）及びひび割れの改善が認められる。さらに、
トナー帯電量が安定し、また、膜のひび割れが未発生で
あることから、経時でも初期とほぼ同等の画像品質を得
ることが認められる。比較例１では、ポリエステル樹脂
の水酸基価が多すぎてグアナミンと未架橋な水酸基が残
ってしまったために、表面に粘着性があり、初期特性は
特に問題ないが、経時ではトナーフィルミングしている
ので、画質劣化が著しいことがわかる。

【００２９】以上、本発明の利点を挙げると次のとおり
となる。 （１）主鎖もしくは側鎖にヒドロキシル基を有する水酸
基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０以下のポリエステルと、グ
アナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物か
ら選ばれる少なくとも１種と、を焼成すると、ポリエス
テルのヒドロキシル基とグアナミン化合物との脱水、脱
アルコールによる縮合反応が起きて、ポリエステルのヒ
ドロキシル基を架橋点とした架橋反応が起こる。これに
よって、表面層の膜強度が増加し、そのために、高温多
湿環境下及び／又は長期使用においても、トナーに充分
な帯電性を付与し、出力画像における地肌かぶり及び濃
度低下を防止し、しかも、ひび割れを防止して、使用上
十分な耐久性を確保した現像ロールとすることができ、
そして、表面層と弾性層との密着性も向上する。さら
に、グアナミンのアミノ基によるトナー帯電性も向上す
る。

【００３０】（２）ポリエステルの硬度（２７℃におけ
るショアーＤ硬度）を２０以上としたので、耐磨耗性を
一層向上させることができる。

【００３１】

【発明の効果】（１）請求項１に記載された本発明によ
れば、高温多湿環境下及び／又は長期使用においても、
トナーに充分な帯電性を付与し、出力画像における地肌
かぶり及び濃度低下を防止して画像品質を向上させ、し
かも、充分な柔軟性を付与してひび割れを防止すると共
に、粘着性を抑えて経時でのトナーフィルミングを防止
し、耐久に優れた現像ロールとすることができる （２） 請求項２に記載された発明によれば、耐磨耗性
を向上させることにより前記（１）の効果を更に安定し
たものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す現像ロールの断面
図である。

【図２】本発明の一実施の形態を示す現像ロールを用い
た現像装置の概略説明図である。

【符号の説明】

１ 芯軸 ２ 弾性層 ３ 表面層 １０ 現像ロール

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ０９Ｄ 167/00 Ｃ０９Ｄ 167/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ａ Ｂ // Ｃ０８Ｌ 67:00 Ｃ０８Ｌ 67:00 (72)発明者 徳脇 泰輔 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 ▲高▼野 善之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H077 AC01 AC04 AD06 AD35 EA15 FA13 FA22 FA25 3J103 AA02 AA14 AA21 AA33 AA51 BA41 FA06 FA12 FA14 FA18 GA02 GA57 GA58 GA60 GA66 HA03 HA04 HA05 HA41 HA47 HA48 HA53 4F006 AA31 AB33 AB35 AB65 BA02 CA01 4F070 AA45 AA47 AC45 AE08 GA10 GC09 4J038 DA172 DD001 GA03 JB36 KA03 NA11 NA17 PB06 PB09 PC07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯軸の周囲に弾性層を有する現像ロール
   において、該弾性層の外周表面に、 （イ）主鎖もしくは側鎖にヒドロキシル基を有する水酸
   基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）３０以下のポリエステルと、 （ロ）グアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系
   縮合物から選ばれる少なくとも１種と、の架橋反応生成
   物で形成した表面層を有することを特徴とする現像ロー
   ル。
2. 【請求項２】 ポリエステルの硬度（２７℃におけるシ
   ョアーＤ硬度）が２０以上であることを特徴とする請求
   項１記載の現像ロール。