JP2001092257A - 現像剤担持体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、現像剤担持体の磁性層の磁
気特性に悪影響を及ぼすことなく、該磁性層における錆
の発生を防止することである。 【解決手段】 帯電させた感光体の表面に静電潜像を形
成し、該静電潜像を現像器によって現像しトナー像とし
た後、該トナー像を画像支持体に転写して画像を形成す
る電子写真装置において、現像剤を搬送して前記感光体
表面の静電潜像を現像するのに使用される現像剤担持体
１を、基体２と、前記基体２上に形成した磁性層３と、
ゾルゲル法によって前記磁性層３上に形成したコート層
４とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式の複写機、
プリンタ等において、感光体表面に現像剤を搬送して静
電潜像を現像するのに使用される現像剤担持体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置においては、一般的に、帯
電させた感光体の表面に、画像読取装置で得られた画像
に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器によ
ってトナー像とした後、該トナー像を中間転写ベルトを
介して又は介することなく、紙等の画像支持体に転写し
て画像を形成する。上記現像器内には、現像剤が収容さ
れているとともに、該現像剤を上記感光体の現像領域に
搬送して、該感光体表面に形成されている静電潜像を現
像し、トナー像とするための現像ロールが、上記感光体
と対向するように配置されている。

【０００３】このような現像ロールの一種として、例え
ば特開平９−２６９６６１号公報に開示されているよう
な、シャフトの表面上に磁性層を形成したものがある。
この磁性層は、通常、結着樹脂を含むビヒクル中にＮｄ
−Ｆｅ−Ｂ系磁石等の磁性材料の粉状体を分散させた磁
性塗料を塗布することにより形成されるが、該磁性層
は、現像剤を均一に付着・搬送して正確で鮮明なトナー
像を形成するためにも、表面平滑性が高くなければなら
ない。そのため、上記磁性塗料を塗布し乾燥させた後、
研磨加工を施すことにより、該磁性層の表面平滑性を高
めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように磁性層を研磨すると、該磁性層に含まれている磁
性材料の粉状体が該磁性層の表面に露出することとな
る。磁性材料中にはＮｄ、Ｆｅ等の酸化され易い金属が
含まれているが、これらの金属は露出することによって
空気中の酸素と反応し、錆となる。このような錆（金属
酸化物）は、上記磁性層の磁気特性に悪影響を及ぼすた
め、該磁気特性の悪化した磁性層を有する現像ロールに
よっては、現像剤を均一に付着・搬送して正確で鮮明な
トナー像を形成することができない。

【０００５】上記Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石用の一般的な防
錆塗料としては、例えばエポキシ樹脂によるものが知ら
れているが、該エポキシ樹脂では、薄膜を形成すること
及び樹脂表面の均一性を維持することが困難である。し
たがって、このようなエポキシ樹脂を防錆塗料として使
用すると、上記磁性層の磁力を弱めたり、磁気特性に部
分的なばらつきが生じたりするという問題が発生する。

【０００６】したがって、本発明の課題は、現像剤担持
体の磁性層の磁気特性に悪影響を及ぼすことなく、該磁
性層における錆の発生を防止することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、帯電させた感光体の表面に静電潜像を形
成し、該静電潜像を現像器によって現像しトナー像とし
た後、該トナー像を画像支持体に転写して画像を形成す
る電子写真装置において、現像剤を搬送して前記感光体
表面の静電潜像を現像するのに使用される現像剤担持体
（１）であって、前記現像剤担持体（１）は、基体
（２）と、前記基体（２）上に形成された磁性層（３）
と、ゾルゲル法によって前記磁性層（３）上に形成され
たコート層（４）とを具備することを特徴とする現像剤
担持体（１）を提供するものである。

【０００８】上記ゾルゲル法によって形成されるコート
層（４）は、磁性層（３）中の磁性材料に対して防錆作
用を有する。また、該コート層（４）は均一にかつ薄膜
に形成されるため、該磁性層（３）の磁気特性をほとん
ど変化させることがなく、したがって、該コート層
（４）を有する現像剤担持体（１）は、現像剤を均一に
付着・搬送して正確で鮮明なトナー像を形成することが
できる。さらに、ゾルゲル法によって得られる上記コー
ト層（４）は、磁性層（３）の磁性材料や結着樹脂との
密着性が高いため、別途接着層等を設ける必要はなく、
耐久性が高いという利点がある。

【０００９】上記現像剤担持体（１）における磁性層
（３）は、厚みが１００〜２００μｍの薄膜であっても
よい。上記コート層（４）は均一にかつ薄膜に形成され
るため、特にこのような薄膜の磁性層（３）に対して
も、その磁気特性をほとんど変化させることがなく、特
に有利な効果が発揮される。

【００１０】上記現像剤担持体（１）において、コート
層（４）の形成前に、磁性層（３）の表面には紫外線照
射処理を施してもよい。上述した通り、該コート層
（４）は、該磁性層（３）との密着性が高いが、このよ
うに該磁性層（３）の表面にあらかじめ紫外線を照射す
ると、該磁性層（３）の結着樹脂中の親油基が親水基に
変化し、上記ゾル液中に存在するＯＨ基と結合し得るた
め、該磁性層（３）とコート層（４）との密着性が更に
向上する。

【００１１】上記現像剤担持体（１）において、ゾルゲ
ル法において使用するゾル液は、アルコキシドを加水分
解するための触媒として強酸を用いないものであるのが
好ましい。ゾル液に強酸が含まれていると、該ゾル液の
塗布先である磁性層（３）中の磁性材料を酸化し、磁性
特性を変化させてしまうおそれがあるからである。した
がって、該ゾル液は、触媒として弱酸を使用するもの、
更には触媒を使用しないものであるのが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の一実施形態による現像剤担持体（現像ロール）
を図１に示す。該現像ロール１は、円柱状のシャフト２
と、該シャフト２の表面に形成された磁性層３と、該磁
性層３の表面に形成されたコート層４とから構成され
る。

【００１３】Ａ．シャフト 上記シャフト２は、導電性を有する鉄、ステンレススチ
ール等の金属からなるものが一般的である。該シャフト
２の形状は、円柱状に限定されることなく、円筒状であ
ってもよい。

【００１４】Ｂ．磁性層 上記磁性層３は、通常、結着樹脂を含むビヒクル中に磁
性材料の粉状体を分散させた磁性塗料を塗布することに
より形成される。結着樹脂としては、磁性層を構成する
樹脂として公知のものを使用することができ、例えば、
ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル（ＰＥ
Ｔ，ＰＢＴ，ＰＥＮ等）、ポリアミド、ポリイミド等を
使用することができる。

【００１５】上記磁性材料としては、公知のものを使用
することができるが、本発明では、錆びやすい磁石、例
えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を使用した場合に、特に防錆
効果が発揮されることとなる。このＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁
石は、薄膜でも高い磁力を有し得るため、上記磁性層３
における好ましい磁性材料である。該磁性材料は、通
常、２０μｍ以下で分布のある粉状体として使用され、
上記結着樹脂とは、磁性材料：結着樹脂の重量比が９
８：２〜８０：２０となるように配合される。

【００１６】上記磁性塗料の塗布方法としては、公知の
方法を利用することができ、例えば、ディップコート、
スプレーコート、ロールコート、フローコート等の方法
を利用することができる。

【００１７】このようにして形成される磁性層３の表面
は、現像剤を均一に付着・搬送して正確で鮮明なトナー
像を形成するためにも、平滑性が高いことが望ましい。
具体的には、表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）が５μｍ以
下となるのが望ましい。該磁性層３の表面平滑性を高め
るために、上記磁性塗料を塗布し乾燥させた後、研磨加
工を施すこともできる。この研磨加工により、該磁性層
に含まれている磁性材料の粉状体が該磁性層の表面に露
出することとなるが、本発明ではこの磁性材料が錆びる
ことは、後述するコート層４によって防止される。

【００１８】上記磁性層３の厚みは、特に限定されるも
のではないが、現像ロール１をコンパクトなものにする
ためにも薄膜であるのが好ましく、具体的には、１００
〜２００μｍであるのが好ましい。本発明では、特にこ
のような薄膜の磁性層３に対して有利な効果が発揮され
る。

【００１９】Ｃ．コート層 上記コート層４は、ゾルゲル法によって形成される皮膜
であり、上記磁性層３の磁性材料に対して防錆作用を有
する。このゾルゲル法は、ゾル液を上記磁性層３の表面
に塗布した後、該ゾル液を脱水処理（加熱処理）してゲ
ル化、更には皮膜とするものである。

【００２０】上記コート層４の種類としては、例えば、
アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガ
ン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウ
ム、ジルコニウム、ニオブ、カドミウム、タンタル等の
金属又は半金属の酸化物；ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）
等の複合金属酸化物；特開平７−２１３９９５号公報、
特開平１０−２４５４９０号公報、特開平１０−９５８
５２号公報、特開平１０−９５９３３号公報等に記載の
無機・有機ハイブリッド材料等が挙げられる。

【００２１】上記各種のコート層４を形成するには、ま
ず、所望の金属又は半金属のアルコキシドを加水分解し
てゾル液を調製する。該アルコキシドの種類は特に限定
されることなく、例えば、メトキシド、エトキシド、プ
ロポキシド、ブトキシド等が挙げられ、更には、アルコ
キシ基の一部をβ−ジケトン、β−ケトエステル、アル
カノールアミン、アルキルアルカノールアミン等で置換
したアルコキシド誘導体であってもよい。

【００２２】上記アルコキシドの加水分解で使用する溶
媒としては、アルコキシドを均一に分散、溶解できる溶
媒であれば特に限定されることなく、例えば、メタノー
ル、エタノール等の各種アルコールの他、アセトン、ト
ルエン、キシレン等が一般的に使用される。

【００２３】上記アルコキシドの加水分解反応を促進さ
せるために、酸触媒を使用することがあるが、該酸触媒
を含むゾル液が塗布される磁性層３中の磁性材料への影
響を考慮すると、塩酸等の強酸ではなく、リン酸、酢酸
等の弱酸を使用するのが好ましく、更には酸触媒を使用
しないのが好ましい。例えば、チタン、アルミニウム、
ジルコニア等のアルコキシドは、加水分解速度が大きい
ため、触媒を使用しなくてもよい。

【００２４】上記コート層４を無機・有機ハイブリッド
材料で形成する場合には、上記金属又は半金属のアルコ
キシド又はその加水分解物に、有機ケイ素化合物等の有
機成分を配合する。このような原料を用いて得られる無
機・有機ハイブリッド材料からなるコート層４は、有機
成分に基づく可撓性を有し、耐摩耗性に優れるという利
点を有する。

【００２５】上記ゾル液は、攪拌等によって十分加水分
解するとともに、一部脱水重合を行うことにより、上記
磁性層３に対する密着性を向上させることができる。

【００２６】得られたゾル液を上記磁性層３の表面に塗
布する方法としては、公知の方法を利用することがで
き、例えば、ディップコート、スプレーコート、ロール
コート、フローコート等の方法を利用することができ
る。

【００２７】このようにして上記磁性層３の表面に塗布
したゾル液は、脱水乾燥して最終的にコート層４とす
る。該脱水乾燥は、自然乾燥によって行ってもよいが、
通常は、加熱処理によって行う。該加熱処理の条件は、
１２０〜３００℃×２０分〜２０時間であるのが好まし
い。このコーティング工程は、１回だけでなく、複数回
行ってもよい。すなわち、該コート層４は、１コートか
らなるものであってもよいし、複数コートからなるもの
であってもよい。

【００２８】このコート層４は、上記ゾルゲル法によっ
て通常薄膜に形成されるが、具体的には、０．２〜１μ
ｍであるのが好ましい。

【００２９】以上説明したゾルゲル法によって得られる
コート層４は、上記磁性層３中の磁性材料が錆びること
を防止するだけでなく、均一にかつ薄膜に形成されるた
め、該磁性層３の磁気特性をほとんど変化させることが
なく、したがって、該コート層４を有する現像ロール１
は、現像剤を均一に付着・搬送して正確で鮮明なトナー
像を形成することができる。

【００３０】また、ゾルゲル法によって得られる上記コ
ート層４は、上記磁性層３の磁性材料や結着樹脂との密
着性が高いため、別途接着層等を設ける必要はなく、耐
久性が高いという利点がある。なお、該コート層４と磁
性層３との密着性を更に高めるために、該磁性層３の表
面に、あらかじめ紫外線照射処理を施しておいてもよ
い。このように該磁性層３の表面に紫外線を照射する
と、該磁性層３の結着樹脂中の親油基が親水基に変化
し、上記ゾル液中に存在するＯＨ基と結合し得るため、
該磁性層３とコート層４との密着性が更に向上する。こ
の紫外線照射処理は、１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの波長
で３０〜１２０秒間行うのが好ましい。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定される
ものではない。

【００３２】〔実施例１〕Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石からな
る磁性粉（ＭＱＩ社製，ＭＱＰ−Ｑ，ＭＱＰ−Ｂ）を２
０μｍ以下に分級したもの９２重量％と、結着樹脂とし
ての共重合ポリエステル樹脂（東洋紡社製，バイロン３
０ＳＳ，固形分：３０％）１８．２重量％及びメラミン
樹脂（大日本インキ化学工業社製，ベッカミン，固形
分：６０％）４．２重量％と、溶剤としてのメチルエチ
ルケトン３重量％とを、ロールミキサー（シンキー社
製，練り太郎）により公転１６００ｒｐｍ、自転５００
ｒｐｍの条件で１分間混練した。

【００３３】得られた磁性塗料を、ディスペンサー（武
蔵エンジニアリング社製）を使用して、鉄からなる円柱
状のシャフト（φ９．６ｍｍ）に塗布した後、６０℃で
０．３時間、６０〜１６０℃で０．４時間、１６０℃で
０．５時間焼成した。その後、磁性ロール外径がφ１
０．０ｍｍとなるように研磨した。得られた磁性ロール
における磁性層表面の十点平均粗さＲｚは、５μｍ以下
であった。

【００３４】一方、テトラエトキシシランとエタノール
とをモル比１：３で混合した混合溶液Ａと、水とエタノ
ールとリン酸とをモル比４：３：０．１で混合した混合
溶液Ｂとを調製し、スターラー攪拌を行いながら、混合
溶液Ａに混合溶液Ｂをゆっくりと滴下し、上記テトラエ
トキシシランを加水分解し、ゾル液とした。このゾル液
を更に０．５時間攪拌し、該テトラエトキシシランを十
分に加水分解するとともに、一部脱水重合せしめた。

【００３５】上記磁性ロールを洗浄した後、ロールコー
ターにセットし、０．１５ｍｍ／Ｓの速さで回転させ、
上記ゾル液を塗布した。その後、空気雰囲気下、１２０
℃で３時間焼成し、厚さ０．１μｍのＳｉＯ₂ 皮膜を形
成した。

【００３６】〔実施例２〕実施例１と同様にして磁性ロ
ール表面にＳｉＯ₂ 皮膜を形成した後、再度ゾル液を塗
布し、空気雰囲気下、１２０℃で２０時間焼成し、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜を形成した。該磁性ロール表面に形成されたＳｉ
Ｏ₂ 皮膜の厚みは、０．２μｍ（２コート計）であっ
た。

【００３７】〔実施例３〕実施例１と同様にして磁性ロ
ールを作製した後、センエンジニアリング社製の紫外線
照射装置を使用して、磁性層表面に波長１８５ｎｍ及び
２５４ｎｍの紫外線を６０秒間照射した。その後、再度
実施例１と同様にして、該磁性層表面にＳｉＯ₂ 皮膜を
形成した。

【００３８】〔試験例１〕実施例１〜３で作製したＳｉ
Ｏ₂ 皮膜付磁性ロール、及び比較例として実施例１と同
様の工程で作製した磁性ロール（ＳｉＯ₂ 皮膜なし）に
ついて、赤錆の発生状況を調べた。各々サンプルを３本
づつ用意し、２８℃、８５％ＲＨの恒温恒湿槽内に放置
して、７日目、１４日目及び２２日目の状態を目視で確
認した。結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１から明らかなように、ＳｉＯ₂ 皮膜を
形成した磁性ロールは、赤錆の発生が防止されている。

【００４１】〔試験例２〕実施例１〜３で作製したＳｉ
Ｏ₂ 皮膜付磁性ロールを電子写真式複写機（富士ゼロッ
クス社製）に組み込んで画質評価を行ったところ、転写
精度の高い高画質な画像が普通紙に形成された。

【００４２】

【発明の効果】本発明の現像剤担持体は、良好な磁気特
性を有し、かつ磁性層における錆の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による現像ロールの断面図
である。

【符号の説明】

１…現像剤担持体（現像ロール） ２…基体（シャフト） ３…磁性層 ４…コート層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 博久 三重県鈴鹿市伊船町1900番地 鈴鹿富士ゼ ロックス 株式会社内 (72)発明者 清水 祐子 三重県鈴鹿市伊船町1900番地 鈴鹿富士ゼ ロックス 株式会社内 Ｆターム(参考） 2H031 AC07 AC26 2H077 AD06 FA01 FA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電させた感光体の表面に静電潜像を形
   成し、該静電潜像を現像器によって現像しトナー像とし
   た後、該トナー像を画像支持体に転写して画像を形成す
   る電子写真装置において、現像剤を搬送して前記感光体
   表面の静電潜像を現像するのに使用される現像剤担持体
   であって、 前記現像剤担持体は、基体と、前記基体上に形成された
   磁性層と、ゾルゲル法によって前記磁性層上に形成され
   たコート層とを具備することを特徴とする現像剤担持
   体。
2. 【請求項２】 前記磁性層は、厚みが１００〜２００μ
   ｍの薄膜である請求項１記載の現像剤担持体。
3. 【請求項３】 前記コート層の形成前に、前記磁性層の
   表面には紫外線照射処理が施される請求項１又は２記載
   の現像剤担持体。
4. 【請求項４】 前記ゾルゲル法において使用するゾル液
   は、アルコキシドを加水分解するための触媒として強酸
   を用いないものである請求項１乃至３いずれか記載の現
   像剤担持体。