JP2002251065A - 現像剤担持体 - Google Patents

現像剤担持体

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JP2002251065A JP2001048460A JP2001048460A JP2002251065A JP 2002251065 A JP2002251065 A JP 2002251065A JP 2001048460 A JP2001048460 A JP 2001048460A JP 2001048460 A JP2001048460 A JP 2001048460A JP 2002251065 A JP2002251065 A JP 2002251065A
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Kazuya Murata
和也 村田
Mitsuharu Takagi
光治 高木
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真方式や静電記録の画像形成装置にお
いて印刷速度が高速化しても、現像剤の漏れににより画
像形成装置が汚染されるのを防止し、良好な画像を得る
ことができる現像剤担持体を提供すること。 【解決手段】 表面に現像剤を担持してその薄膜を形成
し、画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面
に現像剤を供給することにより、可視画像を形成する現
像剤担持体において、芯体の外周に弾性体層が形成さ
れ、該弾性体中に熱伝導率が2.0W/m・K以上の無機
化合物を分散させることにより、弾性体層の熱伝導性を
向上させた現像剤担持体である。

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、ファクシ
ミリ、プリンター等の電子写真方式あるいは静電方式の
画像形成装置の現像装置で使用される現像剤担持体、及
びこれを装着した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、複写機、ファクシミリ、プリンタ
ー等の電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装
置においては、その印刷速度の高速化が求められてい
る。高速印刷機で使用される現像剤担持体は、高速にお
いて他部材との摩擦に耐えることが必要とされるため、
耐摩耗性が求められている。また、印刷速度の高速化に
伴って現像剤の低融点化が必要となるため、現像剤の破
壊や固着を防ぐ意味から、低硬度の現像剤担持体が求め
られている。従来、複写機、ファクシミリ、プリンター
等の画像形成装置の現像装置においては、例えば図1に
示すように、まず、羽根あるいはロール形状の現像剤供
給体1より現像剤担持体2に対して現像剤3が供給さ
れ、次に現像剤担持体2が回転することにより矢印方向
に運ばれた現像剤3が、現像剤担持体2と、現像剤担持
体2と圧接するように配置された現像剤量規制ブレード
4との間を通過することにより、現像剤担持体2上の現
像剤3が適正な厚さに規制され、同時に現像剤量規制ブ
レード4と現像剤3との摩擦帯電により現像剤3に適正
な電荷が帯電され、さらに、現像剤担持体2に対して当
接あるいは一定の距離をもって配置された画像形成部材
5上の、予め形成された静電潜像に現像剤3が付着する
ことにより、現像が行われる。現像剤担持体2の端部に
は、現像剤の漏れを防ぐことを目的として、現像剤封止
部材6が配置されている。一般に現像剤担持体2は、リ
ン青銅,ステンレス鋼,アルミニウム,鉄等の金属から
なる芯体の外周に、樹脂,ゴム,エラストマー等からな
る弾性体層が少なくとも一層形成された構成となってい
る。この弾性体層は、ジエン系ゴム,ウレタンゴム,E
PDM,シリコーンゴム等のゴムや、ポリオール化合物
とポリイソシアネート化合物を主原料として生成された
ポリウレタンエラストマー等を主材料とする組成物で形
成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弾性体
層が上記材料で形成された現像剤担持体を高速印刷機に
おいて使用した場合、印刷耐久時に現像剤担持体と現像
剤封止部材との隙間から現像剤が漏れ出すという問題が
発生する。このような現象は、現像剤担持体の高速回転
により、現像剤担持体と現像剤封止部材との摩擦抵抗が
増加し、このため現像剤担持体端部の表面が摩耗してし
まうために生じるものである。この摩耗を低減させるた
めの対策として、現像剤封止部材表面をフッ素処理する
ことにより現像剤封止部材表面の潤滑性を向上させる方
法がある。しかしながら、印刷速度のさらなる高速化に
伴い、フッ素処理を施した現像剤封止部材を使用して
も、現像剤担持体端部の表面の摩擦抵抗を十分に低減さ
せることができない。このため、現像剤担持体端部の表
面が削れてしまい、現像剤担持体と現像剤封止部材との
隙間から現像剤が漏れ出してしまうのである。また、現
像剤担持体の耐摩耗性を向上させる方法として、現像剤
担持体の弾性体層の硬度を高くする方法もあるが、現像
剤が低融点である場合、現像剤の破壊や固着が起こり、
その結果、画像不良が生じてしまうのである。本発明
は、上記事情に鑑みなされたもので、電子写真方式や静
電記録の画像形成装置において印刷速度が高速化して
も、現像剤の漏れににより画像形成装置が汚染されるの
を防止し、良好な画像を得ることができる現像剤担持体
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を行った結果、現像剤の漏れ
は、現像剤担持体と現像剤封止部材との摩擦熱により現
像剤の融着が発生し、この高硬度の融着物により現像剤
担持体の表面が削られてしまうことにより起こることを
見出した。これは、印刷速度の高速化に伴って使用され
ている、溶解開始温度が40〜70℃の低融点現像剤を
使用した場合に特に顕著に見られる現象である。本発明
者らは、さらに鋭意研究を行った結果、現像剤担持体
を、弾性体中に熱伝導率が2.0W/m・K以上の無機化
合物を分散させた弾性体層を芯体の外周に形成した構成
とすることにより、現像剤担持体の熱伝導性が向上する
ため、現像剤の融着が発生することがないことを見出し
た。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものであ
る。すなわち、本発明は、表面に現像剤を担持してその
薄膜を形成し、画像形成体に接触又は近接して、該画像
形成体表面に現像剤を供給することにより、可視画像を
形成する現像剤担持体において、芯体の外周に弾性体層
が形成され、該弾性体中に熱伝導率が2.0W/m・K以
上の無機化合物を分散させることにより、弾性体層の熱
伝導性を向上させたことを特徴とする現像剤担持体、及
びこの現像剤担持体を装着してなる画像形成装置を提供
するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の現像剤担持体は、弾性体
中に熱伝導率が2.0W/m・K以上の無機化合物を分散
させることにより、弾性体層の熱伝導性を向上させたも
のである。現像剤担持体を構成する弾性体に高い熱伝導
性を付与することにより、現像剤担持体と現像剤封止部
材との摩擦により発する摩擦熱を拡散、放熱することが
でき、熱の局在化が抑えられるので現像剤の融着を防ぐ
ことができ、よって、現像剤担持体の摩耗による現像剤
漏れの発生を抑えることができる。弾性体に分散させる
無機化合物の熱伝導率は、2.0W/m・K以上であるこ
とを要するが、好ましくは5.0W/m・K以上、より好
ましくは10.0W/m・K以上である。この無機化合物
の熱伝導率が2.0W/m・K未満であると、弾性体の熱
伝導率を上昇させるために多量の無機化合物を分散させ
なければならなくなるので、弾性体の物性に影響を及ぼ
し、特に圧縮永久歪の悪化を招くこととなる。このた
め、現像剤担持体と、現像剤量規制部材あるいは画像形
成部材とが長期間圧接することにより、これらの部材の
変形が引き起こされ、結果として画像不良を発生させて
しまうのである。また、無機化合物が分散された弾性体
層の熱伝導率は0.22W/m・K以上であることが好ま
しく、0.23W/m・K以上がより好ましい。弾性体層
の熱伝導率を一定値以上とすることにより、現像剤担持
体と現像剤封止部材とにより生じる摩擦熱を拡散、放熱
させることができるので、その結果として、現像剤の漏
れを防ぐことができる。
【0006】本発明において用いられる無機化合物とし
ては、カーボン,黒鉛等の炭素化合物、チッ化ホウ素,
チッ化アルミニウム等の金属チッ化物、ベリリア,アル
ミナ,マグネシア,チタニア,酸化スズ,酸化アンチモ
ン,亜鉛華,シリカ等の金属酸化物などが挙げられる。
これらの中で、亜鉛華,アルミナ及びシリカが好まし
く、熱伝導性の最も高いアルミナが特に好ましい。アル
ミナを用いると、より少ない配合量で目的とする熱伝導
率を得ることができる。なお、炭素化合物は、コストも
低く、良好な熱伝導性を有するものであるが、導電性も
有することから、現像剤担持体の性能変化を引き起こし
てしまうため、特定の配合量以外では、増減して使用す
るのが難しい。無機化合物の配合量は、弾性体層を形成
する主材料(例えば後述するゴム材料やエラストマー材
料)100重量部に対して5〜60重量部が好ましく、
より好ましくは8〜50重量部、さらに好ましくは10
〜40重量部である。この配合量が5重量部未満である
と、弾性体層の熱伝導率を0.22W/m・K以上とする
ことができなくなり、60重量部を超えると、弾性体の
物性に影響を及ぼし、特に圧縮永久歪の悪化を招き、現
像剤担持体と、現像剤量規制部材あるいは画像形成部材
とが長期間圧接することにより、これらの部材の変形が
引き起こされ、結果として画像不良を発生させてしま
う。
【0007】本発明の現像剤担持体としては、図2
(a)に例示するように、金属あるいは樹脂からなる芯
体7の外周面に弾性体層8を形成したものが挙げられ
る。芯体7の外周面に弾性体層8を形成する手段として
は、一般には塗布、一体成形、2層押出し成形、あるい
は予め円筒状に成形され、適当な形状に裁断された弾性
体に芯体7を挿入し、接着するなどの方法が採られてい
る。芯体7と弾性体層8との間には、必要に応じて接着
剤層を設けてもよい。また、本発明の現像剤担持体とし
ては、図2(b)に例示するように、金属あるいは樹脂
からなる芯体7の外周面に、弾性体層8を形成し、さら
に弾性体層8の外周面に、耐密着性、耐汚染性、帯電性
あるいは摩擦抵抗低減を目的とした被覆層9を設けた構
造のものも挙げられる。芯体7を形成する金属として
は、鉄,銅,洋白,ステンレス,リン青銅などが挙げら
れ、樹脂としては、ポリエチレン,ポリプロピレン,ポ
リスチレン,ポリ塩化ビニル,ポリ塩化ビニリデン,ポ
リウレタン,ポリアミド,ポリアセタール,ポリカーボ
ネート,ポリエチレンテレフタレート,ポリイミド,ポ
リアミドイミド,ポリエステル,フェノール樹脂,メラ
ミン樹脂,シリコーン樹脂,エポキシ樹脂,アクリル樹
脂,メタクリル樹脂,尿素樹脂等の合成樹脂が挙げられ
る。
【0008】弾性体層8を形成する材料としては、ゴム
材料やエラストマー材料などが挙げられる。弾性体層を
ゴム材料やエラストマー材料で形成することにより、弾
性体層に無機化合物を分散しても弾性体層の硬度が高く
なることがないので、現像剤の破壊や固着が起こること
がなく、低硬度の現像剤担持体を得ることができる。ゴ
ム材料としては、天然ゴム,イソプレンゴム,ブタジエ
ンゴム,スチレン・ブタジエンゴム,アクリロニトリル
・ブタジエンゴム,クロロプレンゴム,エチレン・プロ
ピレンゴム,エチレン・プロピレンターポリマー(EP
DM),ブチルゴム,アクリルゴム,クロロスルホン化
ポリエチレン,シリコーンゴム,フッ素ゴム,ポリエー
テルゴム,エピクロルヒドリンゴム,ウレタンゴム等の
ゴム材料や、及びニトリルゴムなどが挙げられる。エラ
ストマー材料としては、ポリウレタン,シリコーン,ポ
リスチレン・ポリブタジエンブロック共重合体,ポリオ
レフィン,ポリエチレン,塩素化ポリエチレン,エチレ
ン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。この中で、
ジエン系ゴム,ウレタンゴム,EPDM,シリコーゴム
等のゴム材料や、ポリウレタンエラストマーなどが好ま
しい。ポリウレタンエラストマーは、ポリオール化合物
とポリイソシアネート化合物を主原料とし、公知の方法
により反応させて得ることができる。弾性体層8を形成
する材料には、必要に応じてカーボン等の充填剤、オイ
ル等の可塑剤を添加してもよい。被覆層9を形成する材
料としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フ
ッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹
脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹
脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂
等およびそれらの混合物が挙げられる。被覆層9を形成
する材料には、必要に応じてカーボン等の充填剤、オイ
ル等の可塑剤を添加してもよい。弾性体層8の外周面に
被覆層9を形成する手段としては、一般に塗布、インモ
ールドコート法、あるいは予め円筒状に成形されたシュ
リンクチューブを加熱収縮させることにより被覆層9で
弾性体層8を被覆するなどの方法がある。弾性体層8と
被覆層9との間には、必要に応じて接着剤層を設けても
よい。このようにして得られる本発明の現像剤担持体
は、画像形成装置の高速化やこれに伴う現像剤の低融点
化に関わらず、現像剤封止部材との間に摩耗を生じさせ
ることがなく、また、現像剤の破壊な固着を生じさせる
ことがなく、良好な画像を得ることができ、かつ印刷耐
久後にも画像不良を起こさないものである。
【0009】
【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。 実施例1 下記の配合1のウレタンエラストマー原料を混合し、こ
の混合物を金属モールドに注型し、成型し、加熱硬化さ
せた後、脱型し、研磨して円筒状の成型物を得、この成
型物に芯体を挿入して図2(a)に示す形状の現像剤担
持体を作製した。 (配合1) SBU0610(住友バイエルウレタン製:ポリオール) 100.0g EXCENOL430(旭硝子製:多感能ポリオール) 3.0g ノクラックMB(大内新興化学製:老化防止剤) 0.08g デンカブラックHS−100(電気化学工業製:導電性カーボンブラック) 3.5g 亜鉛華1号(ハクスイテック製:酸化亜鉛) 50.0g ネオスタン U−100(日東化成製:錫系触媒) 0.01g スミジュールPF(住友バイエルウレタン製:ポリイソシアネート) 16.65g
【0010】この現像剤担持体表面の硬度をアスカーC
硬度計で測定したところ、63°であった。上記と同様
の混合物をシートモールドを用いて成型した厚さ2mm
のシートサンプルを用いて熱伝導率を測定したところ、
0.23W/m・Kであった。また、熱伝導率上昇の目的
で添加した酸化亜鉛の熱伝導率は26.0W/m・Kであ
った。ここで、熱伝導率の測定は、京都電子工業社製の
熱伝導率測定器QTM−500を用いて行なった。以下
においても同様の測定器を用いた。得られた現像剤担持
体を図1に示す現像装置に組み込み、10000枚の印
刷耐久試験を行ったところ、耐久試験終了まで、現像剤
担持体と現像剤封止部材との摩擦による現像剤担持体表
面の摩耗が発生せず、トナー漏れが発生しなかった。ま
た、トナーの破壊あるいは融着による画像不良も発生し
なかった。
【0011】実施例2 下記の配合2のゴム系原料をニーダーで混合し、この混
合物を金属モールドに注型し、成型し、加熱硬化させた
後、脱型し、研磨して円筒状の成型物を得、この成型物
に芯体を挿入して図2(a)に示す形状の現像剤担持体
を作製した。 (配合2) BR18(JSR製:ポリブタジエンゴム) 75.0g LIR30(クラレ製:液状ポリイソプレン) 25.0g ケッチェンEC600JD(ライオン製:導電性カーボンブラック) 3.2g 亜鉛華1号(ハクスイテック製:酸化亜鉛) 1.0g ステアリン酸(ミヨシ油脂製) 1.0g AL43−01(住友化学工業製:アルミナ) 10.0g パーヘキサ3M−40(日本油脂製:架橋剤) 1.5g
【0012】この現像剤担持体表面の硬度をアスカーC
硬度計で測定したところ、65°であった。上記と同様
の混合物をシートモールドを用いて成型した厚さ2mm
のシートサンプルを用いて熱伝導率を測定したところ、
0.23W/m・Kであった。また、熱伝導率上昇の目的
で添加したアルミナの熱伝導率は36.0W/m・Kであ
った。得られた現像剤担持体を図1に示す現像装置に組
み込み、10000枚の印刷耐久試験を行ったところ、
耐久試験終了まで、現像剤担持体と現像剤封止部材との
摩擦による現像剤担持体表面の摩耗が発生せず、トナー
漏れが発生しなかった。また、トナーの破壊あるいは融
着による画像不良も発生しなかった。
【0013】比較例1 下記の配合3のウレタンエラストマー原料を混合し、こ
の混合物を金属モールドに注型し、成型し、加熱硬化さ
せた後、脱型し、研磨して円筒状の成型物を得、この成
型物に芯体を挿入して図2(a)に示す形状の現像剤担
持体を作製した。 (配合3) SBU0610(住友バイエルウレタン製:ポリオール) 100.0g EXCENOL430(旭硝子製:多感能ポリオール) 3.0g ノクラックMB(大内新興化学製:老化防止剤) 0.08g デンカブラックHS−100(電気化学工業製:導電性カーボンブラック) 3.5g ネオスタン U−100(日東化成製:錫系触媒) 0.01g スミジュールPF(住友バイエルウレタン製:ポリイソシアネート) 16.65g
【0014】この現像剤担持体表面の硬度をアスカーC
硬度計で測定したところ、63°であった。上記と同様
の混合物をシートモールドを用いて成型した厚さ2mm
のシートサンプルを用いて熱伝導率を測定したところ、
0.21W/m・Kであった。得られた現像剤担持体を図
1に示す現像装置に組み込み、10000枚の印刷耐久
試験を行ったところ、5000枚印刷終了後に、現像剤
担持体と現像剤封止部材との摩擦によって現像剤担持体
表面が摩耗し、トナー漏れが発生してしまった。
【0015】比較例2 下記の配合4のゴム系原料をニーダーで混合し、この混
合物を金属モールドに注型し、成型し、加熱硬化させた
後、脱型し、研磨して円筒状の成型物を得、この成型物
に芯体を挿入して図2(a)に示す形状の現像剤担持体
を作製した。 (配合4) BR18(JSR製:ポリブタジエンゴム) 75.0g LIR30(クラレ製:液状ポリイソプレン) 25.0g ケッチェンEC600JD(ライオン製:導電性カーボンブラック) 3.2g 亜鉛華1号(ハクスイテック製:酸化亜鉛) 1.0g ステアリン酸(ミヨシ油脂製) 1.0g パーヘキサ3M−40(日本油脂製:架橋剤) 1.6g
【0016】この現像剤担持体表面の硬度をアスカーC
硬度計で測定したところ、65°であった。上記と同様
の混合物をシートモールドを用いて成型した厚さ2mm
のシートサンプルを用いて熱伝導率を測定したところ、
0.20W/m・Kであった。得られた現像剤担持体を図
1に示す現像装置に組み込み、10000枚の印刷耐久
試験を行ったところ、4000枚印刷終了後に、現像剤
担持体と現像剤封止部材との摩擦によって現像剤担持体
表面が摩耗し、トナー漏れが発生してしまった。
【0017】比較例3 下記の配合5のゴム系原料をニーダーで混合し、この混
合物を金属モールドに注型し、成型し、加熱硬化させた
後、脱型し、研磨して円筒状の成型物を得、この成型物
に芯体を挿入して図2(a)に示す形状の現像剤担持体
を作製した。 (配合5) BR18(JSR製:ポリブタジエンゴム) 75.0g LIR30(クラレ製:液状ポリイソプレン) 25.0g ケッチェンEC600JD(ライオン製:導電性カーボンブラック) 3.2g 亜鉛華1号(ハクスイテック製:酸化亜鉛) 1.0g ステアリン酸(ミヨシ油脂製) 1.0g FS−200(電気化学工業製:溶融シリカ) 60.0g パーヘキサ3M−40(日本油脂製:架橋剤) 1.2g
【0018】この現像剤担持体表面の硬度をアスカーC
硬度計で測定したところ、65°であった。上記と同様
の混合物をシートモールドを用いて成型した厚さ2mm
のシートサンプルを用いて熱伝導率を測定したところ、
0.21W/m・Kであった。溶融シリカの熱伝導率は1.
1W/m・Kであった。得られた現像剤担持体を図1に
示す現像装置に組み込み、10000枚の印刷耐久試験
を行ったところ、4000枚印刷終了後に、現像剤担持
体と現像剤封止部材との摩擦によって現像剤担持体表面
が摩耗し、トナー漏れが発生してしまった。
【0019】
【発明の効果】本発明の現像剤量規制ブレードは、電子
写真方式や静電記録の画像形成装置において印刷速度が
高速化しても、現像剤の漏れににより画像形成装置が汚
染されるのを防止し、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】 本発明の現像剤担持体を組み込む画像形成装
置の一例を示す概略断面図である。
【図2】 本発明の現像剤担持体の一例を示す概略断面
図である。
【符号の説明】
1 現像剤供給体 2 現像剤担持体 3 現像剤 4 現像剤量規制部材 5 画像形成部材 6 現像剤封止部材 7 芯体 8 弾性体層 9 被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H077 AD06 FA13 FA16 FA22 GA03 3J103 AA02 FA05 FA07 GA02 GA57 GA58 GA60 HA48 HA51 HA53 4J002 AA001 CK021 DE146 FD206 GS00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に現像剤を担持してその薄膜を形成
    し、画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面
    に現像剤を供給することにより、可視画像を形成する現
    像剤担持体において、芯体の外周に弾性体層が形成さ
    れ、該弾性体中に熱伝導率が2.0W/m・K以上の無機
    化合物を分散させることにより、弾性体層の熱伝導性を
    向上させたことを特徴とする現像剤担持体。
  2. 【請求項2】 無機化合物が分散された弾性体層が、そ
    の熱伝導率が0.22W/m・K以上である請求項1に記
    載の現像剤担持体。
  3. 【請求項3】 無機化合物が分散された弾性体層が、ゴ
    ム材料に無機化合物を配合した組成物の成型物である請
    求項1又は2に記載の現像剤担持体。
  4. 【請求項4】 無機化合物が、ゴム材料100重量部に
    対し、5〜60重量部配合されたものである請求項3に
    記載の現像剤担持体。
  5. 【請求項5】 無機化合物が分散された弾性体層が、ポ
    リオール化合物とポリイソシアネート化合物を主原料と
    して生成されたポリウレタンエラストマー材料に、無機
    化合物を配合した組成物の成型物である請求項1又は2
    に記載の現像剤担持体。
  6. 【請求項6】 無機化合物が、ポリウレタンエラストマ
    ー材料100重量部に対し、5〜60重量部配合された
    ものである請求項5に記載の現像剤担持体。
  7. 【請求項7】 無機化合物が、アルミナである請求項1
    〜6のいずれかに記載の現像剤担持体。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の現像剤
    担持体を装着してなる画像形成装置。
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