JP2004037667A - Developing roller, processing cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

Developing roller, processing cartridge, and image forming apparatus Download PDF

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JP2004037667A JP2002192596A JP2002192596A JP2004037667A JP 2004037667 A JP2004037667 A JP 2004037667A JP 2002192596 A JP2002192596 A JP 2002192596A JP 2002192596 A JP2002192596 A JP 2002192596A JP 2004037667 A JP2004037667 A JP 2004037667A
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developing roller
developer
conductive
image forming
end seal
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Noriyuki Yanai
柳井 典之
Nobutoshi Hayashi
林 信俊
Arihiro Yamamoto
山本 有洋
Hidenori Sato
佐藤 秀紀
Kazutoshi Ishida
石田 和稔
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing roller which prevents a developer leak even in a long term use, maintains a satisfactory image, and a process cartridge using the developing roller, and an image forming apparatus. <P>SOLUTION: The developing roller of a developing device has end seal members disposed in pressure contact with developer roller ends in order to prevent a leak of developer from the ends of the developing roller. The developing roller has: a conductive shaft; a conductive elastic base layer made of a rubber which is formed on the outside of the conductive shaft; and a conductive surface layer made of a rubber or a resin which is formed on the outside of the base layer. If the ten-point average roughness of an image forming area of the developer roller surface is Rz1 and the ten-point average roughness of at least end seal contact part is Rz2, the relation between Rz1 and Rz2 is 0.25xRz1≤Rz2≤0.5xRz1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法、静電記録法、現像剤ジェット方式記録法などを利用した記録方法に用いられる、現像ローラ、該現像ローラを用いるプロセスカートリッジおよび該プロセスカートリッジを用いる画像形成装置に関する。詳しくは、予め感光体上に現像剤により像形成した後、転写材上に転写させて画像形成する、複写機、プリンター、ファックス等に用いられる現像ローラ、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば電子写真方式を用いた画像形成装置においては、回転する感光体が、帯電ローラにより均一に帯電され、レーザー等により静電潜像を形成する。次に現像剤供給ローラおよび現像剤規制部材により適正電荷でかつ均一な量に現像ローラ上に塗布された現像剤を用い、感光体と現像ローラとの接触部で現像剤により現像が行われる。その後感光体上の現像剤は、転写ローラにより記録紙に転写され、熱と圧力により定着され一連のプロセスを完了させている。
【0003】
このような電子写真方式を用いた画像形成装置は、カラー化および高速化が進んでおり、このような画像形成装置に用いられる現像剤は、より画像の高精細化に対応するために、その粒子径は微細化されてきている。さらに画像形成装置のカラー化に伴い、磁性キャリアおよびマグネットを用いる2成分現像剤から、より簡便な構成を取り得る非磁性一成分の現像剤が多く用いられ、特にプロセスカートリッジを画像形成装置に着脱して使用するタイプのカラー画像形成装置においては、メンテナンスが不要である非磁性一成分の現像剤が適用されている。
【0004】
さらにはその現像剤の色再現性をより向上させる為、現像剤の融点を低温化し混色性を向上させる工夫がなされている。さらには一般的に用いられる熱を利用した定着システムの省エネルギーの観点からも、現像剤の融点はより低温化する工夫がなされている。
【0005】
このような非磁性一成分現像剤を用いた画像形成装置に使用される現像方式として、感光体に接触して現像を行う接触現像方式が知られており、さらに、導電性軸体上に導電性弾性体層を形成した現像ローラを使用した非磁性一成分接触現像方法が知られている。
【0006】
この現像ローラは感光体に現像剤を適正量搬送するために、現像ローラの表面に凹凸が形成されているものが公知である。また、感光体に接触し均一な当接状態を維持する為にゴム基層および表層を施した現像ローラはJISA硬度で10から60度程度の比較的柔らかい材質より構成されている。
【0007】
しかしながら上述したような非磁性一成分現像剤を用いた画像形成装置の接触現像方式に対応した現像ローラを用いた場合、以下のような問題があった。
【0008】
現像ローラが、現像剤の搬送量を適正にするための凹凸を持つ為、長期使用時に現像ローラと端部の現像剤漏れ止めシールとの間に現像剤が入り込み、端部より現像剤が漏れ、画像形成装置内を汚染し、さらにはプリント画像上に漏れた現像剤が付着し画像品質を低下させる。特に、現像剤の粒子径が微細化されるほどこの問題は顕著となり、また、現像剤の融点が低い場合またはプリント速度が速い場合には、現像ローラと端部シール関に漏れた現像剤が融着固化し、その結果、より現像ローラと端部シールとの隙間を広げ、現像剤漏れを促進してしまう。
【0009】
これらの問題を解決するために、特開平03−229285号公報では粉体現像剤搬送部材の端部シール部材が接する部分の表面粗さRzを、現像剤の体積平均粒子径の1/10以下とすることが提案されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、導電性軸体と、その外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層と、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層の構成をもつ現像ローラにおいても、長期使用時のローラ端部からの現像剤漏れがなく、良好な画像が維持できる現像ローラを提供するものであり、さらには前記現像ローラを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。
【0012】
すなわち、本発明は、少なくとも、現像剤、現像ローラおよび現像ローラの端部から現像剤の漏れを防止するために該現像ローラ端部に圧接して配置される端部シール部材を有する現像装置の現像ローラにおいて、該現像ローラが導電性軸体と、該導電性軸体の外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層と、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層を有し、該現像ローラ表面の画像形成領域の十点平均粗さをRz1とし、少なくとも端部シール当接部位の十点平均粗さをRz2としたとき、Rz1とRz2との関係が
0.25・Rz1≦Rz2≦0.5・Rz1
であることを特徴とする現像ローラである。
【0013】
すなわち前述したように、端部からの現像剤の漏れを防止する為には、現像ローラの端部の粗さを画像形成領域の0.5以下とすることにより効果があり、また、0.25以上とすることによって、端部シールと現像ローラとの摩擦を上げることで、ローラの端部剥がれや端部破壊を起こさない現像ローラを得ることができる。
【0014】
さらに、本発明は、画像形成装置本体に着脱可能で、少なくとも、現像剤、現像ローラ、および現像ローラの端部から現像剤の漏れを防止するために該現像ローラ端部に圧接して配置される端部シール部材を有するプロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが導電性軸体と、該軸体の外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層と、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層を有し、該現像ローラ表面の画像形成領域の十点平均粗さをRz1とし、少なくとも端部シール当接部位の十点平均粗さをRz2としたとき、Rz1とRz2との関係が
0.25・Rz1≦Rz2≦0.5・Rz1
であり、且つ前記現像剤の重量平均粒子径をRとしたとき、RとRz1との関係が、
0.6R≦Rz1≦1.4R
であることを特徴とするプロセスカートリッジである。
【0015】
すなわち、上記の如き現像ローラをプロセスカートリッジに用いた場合に、使用される現像剤の重量平均粒子径と現像ローラの画像形成領域の表面粗さ、さらには現像ローラの画像形成領域と端部の粗さとの関係を明確化したもので、非磁性一成分現像剤を現像ローラ上に均一にかつカブリ等の画像不良を起こさないように塗布するためには、現像ローラの表面粗さは現像剤の重量平均粒子径Rに対し、0.6R〜1.4Rの範囲が適正であり、かつ端部の粗さとしては上述の範囲が適正である。
【0016】
さらに、本発明は、前記現像剤が平均円形度0.950〜0.995であることを特徴とするプロセスカートリッジであり、現像ローラの画像形成領域および端部の適正粗さが上述の範囲であることが望ましい。
【0017】
また、本発明は、プロセスカートリッジを有する画像形成装置において、該プロセスカートリッジが上述したプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置である。
【0018】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を上げて本発明をさらに詳細に説明する。
【0019】
本発明の現像ローラは、図1に示すように、導電性軸体25bと、その外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層25cと、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層25aから構成され、その画像形成領域表面に適正な粗さを有している。現像ローラの端部シールと当接する端部(端部シール当接部位と表すことがある)25dは、画像成型領域の1/4〜1/2の表面粗さに加工されている。
【0020】
接触現像法に用いられる現像ローラは、感光体に接触し、均一な当接幅を持つことが必要な為、ローラ硬度はJIS K 6253のタイプAデュロメータで測定した硬度でA10〜A60度程度が適正で、かつ帯電された現像剤で感光体上に形成された潜像を現像するため、電気抵抗は1E3〜1E7Ω程度であることが必要である。
【0021】
導電性軸体に用いられる材料としては、径4mm〜10mm程度のステンレス、または鋼材にニッケルメッキおよびクロメート処理したもの等、一般的に用いられる金属軸体を適用することができるが、感光体との当接で著しい撓みが発生しなければ、特に限定されるものではない。
【0022】
導電性弾性体基層を形成するゴム材料としては、たとえばシリコーンゴム、ウレタンゴム、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ヒドリンゴム、天然ゴム等のゴム材料をカーボンブラック、金属粒子の電子導電剤、または過塩素酸の金属塩等のイオン導電剤により導電化したもの、またこれらの発泡体等が挙げられるが、適度な柔らかさと導電性が達成されれば特に限定されるものではない。圧縮永久ひずみの点からシリコーンゴム、ウレタンゴムを導電化したものが好ましい。
【0023】
また、接触現像方式に用いられる現像ローラとしての性能が維持できる範囲で、可塑剤、増量剤、補強剤、反応触媒、反応遅延剤等の各種添加剤を使用することができる。
【0024】
上記導電性弾性体基層の成形方法としては、円筒形状の金型にゴム材料を注入し加熱硬化を行う金型成形法、押出し加工等によりあらかじめ形成したチューブ状の材料を加熱硬化して得られる導電性弾性体または発泡導電性弾性体に軸体を圧入し、その後研磨し形成する等の方法を用い形成することができる。
【0025】
次に導電性表層として使用する材料としては、ゴム材料または樹脂材料を用いることができるが、現像ローラとしての適度な柔らかさ、適度な導電性を有するゴム材料または樹脂材料であれば、どのようなものを用いても良い。しかしながらローラを感光体に圧接放置した場合に永久変形を起こしにくい熱硬化性のゴム弾性を有するゴム材料または樹脂材料が好ましく、たとえばウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、架橋ナイロン樹脂、天然ゴム塗料等を導電化したものが好ましく用いられるがこれらに限定されるものではない。このなかで弾性回復力に優れたウレタン樹脂がさらに好ましい。
【0026】
導電性表層の形成方法としては、特に限定されるものではないが、上記導電性表層を構成する樹脂原料を適正な溶剤に溶解または分散して塗料化し、ディップ、スプレー等の塗工、あらかじめチューブ状に形成したものを被覆する等の成形法を用いる事ができる。これらの方法のなかでは後述する適正粗さを得やすいとの観点から、ディップ法が好ましい。
【0027】
このときの導電性表層の膜厚は、導電性弾性体基層からの可塑剤等の染み出しによる感光体の汚染を防ぐため、また、導電性表層の強度を維持する為10μm以上が好ましく、導電性弾性体基層の弾性回復性を損なわないためには50μm以下が好ましい。現像ローラとしての弾性回復性が損なわれると、長期放置時に変形を起こし、現像ローラピッチの横筋画像欠陥が画像に生じる。
【0028】
この現像ローラに適正な粗さを付与する方法として、予め導電性表層を形成するのに使用する塗料中に溶剤に不溶のゴム、樹脂、無機材料等からなる、平均粒子径4〜20μm程度の粗し粒子を配合し、塗布する方法を挙げることができる。
【0029】
このとき粗し粒子の平均粒子径、塗料への添加量、塗工膜厚等を制御することにより所望の表面粗さを得ることができる。
【0030】
別の方法としては、予め導電性弾性体基層を研磨等で表面を粗面化し、その後上述の方法にて導電性表層を形成する方法を挙げることができる。表面粗さ制御のしやすさの観点から、前者の、粗し粒子を添加する方法が好ましい。
【0031】
現像ローラの、端部シールが当接される部位にあたる端部(端部シール当接部位)の粗さは、たとえば導電性軸体中心で回転する現像ローラ端部を、#2000程度のサンドペーパーを平面板に固定したものを1〜10kg程度の荷重で一定時間研磨することにより所望の表面粗さとすることができる。この場合、研磨砥石等も適用可能で、荷重と時間を制御することにより適正粗さを達成することができる。
【0032】
また、別の方法としては、ローラ端部を熱ロール等に押し付け平滑化することも可能である。さらにはローラ端部に熱により変形しやすい別の塗料をディップ、スプレー、ハケ、ディスペンサー等で塗布し、乾燥後に熱ロール等に押し付け平滑化することが可能であり、粗さの制御は、温度および熱ロールの粗さにより制御することができる。
【0033】
しかしながら、端部処理後の段差を考慮した場合、研磨を用いる方法が好ましい。
【0034】
次に、本発明に用いられる現像剤について説明する。
【0035】
本発明に用いられる現像剤は、重量平均粒子径が4〜10μmの非磁性一成分現像剤であり、その流動性の高さから現像剤は平均円形度が0.950〜0.995の範囲のものが好ましい。平均円形度が0.950以上の現像剤を用いた場合、本発明の現像ローラにて端部漏れを防止することができると共に、端部シール当接部位が端部シール部材より多少なりとも広域におよんだ場合においても、現像剤の回収性が良好であり、端部シールの画像形成領域側端部付近に現像剤が溜まることがなく、端部カブリ等の画像不良を防止することができる。
【0036】
本発明に用いられる現像剤は、粉砕法によって製造することも可能であるが、粉砕法で得られる現像剤の粒子は一般に不定形のものであり、本発明に用いられる現像剤の好ましい要件である平均円形度が0.950以上という物性を得るためにはさらに機械的・熱的または何らかの特殊な処理を行うことが必要である。そこで、本発明において使用する現像剤は、懸濁重合法により製造するのが好ましい。
【0037】
本発明に使用する現像剤の懸濁重合法は、重合性単量体および着色剤(更に必要に応じて重合開始剤、架橋剤、荷電制御剤、その他の添加剤)を均一に混合して溶解または分散せしめて単量体組成物とした後、この単量体組成物を分散安定剤を含有する連続層(例えば水相)中に適当な撹拌器を用いて懸濁し重合反応を行わせ、所望の粒径を有する現像剤を得るものである。この懸濁重合法で得られる現像剤(重合現像剤と表すことがある)は、個々の現像剤粒子の形状がほぼ球形に揃っており、平均円形度が0.950以上という本発明に使用する現像剤としての好ましい物性要件を満たしている。
【0038】
現像剤の重量平均粒子径は、コールターマルチサイザーII(コールター社製、商品名)を用い測定することができる。例えば、コールターマルチサイザーIIに個数分布、体積分布を出力するインターフェース(日科機製)およびパーソナルコンピューター PC9801(NEC製、商品名)を接続して測定することができる。
【0039】
被検試料の調製に使用する電解液としては試薬1級塩化ナトリウムを水に溶解した1%NaCl水溶液を用いることができる。その他、例えば、ISOTONR−II(コールターサイエンティフィックジャパン社製、商品名)を使用することができる。被検試料は、前記電解液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更に現像剤試料を2〜20mg加え、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い調製することができる。前記コールターマルチサイザーによる重量平均粒子径の測定においては、アパーチャーとして、100μmアパーチャーを用いることができる。
【0040】
本発明における重量平均粒子径は、2μm以上の粒子径を有する現像剤粒子群について個々の粒子の体積、個数を測定し、体積分布と個数分布を算出し、体積分布から求めた重量基準(各チャンネルの代表値をチャンネル毎の代表値とする)の重量平均粒子径である。
【0041】
現像剤の平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いることができるものであり、本発明における現像剤粒子の平均円形度はフロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」(東亜医用電子製、商品名)を用いて測定することができる。
【0042】
本発明においては、現像剤粒子の粒子径が3μm以上の円相当径の現像剤粒子の粒子群について平均円形度を測定し、これを平均円形度とした。本発明においては、測定された個々の現像剤粒子の円形度(C)を下式(II)によりそれぞれ求め、さらに下式(III)で示すように、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数(m)で除した値を平均円形度(C)と定義する。
【0043】
【数1】

Figure 2004037667
【0044】
上記式(II)において、Lrは粒子iの投影像の面積と同一の面積を有する円の円周長を表し、Loは、粒子iの投影像の周囲長を表す。
【0045】
なお、本発明で用いるフロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」は、各粒子の円形度(C)を算出した後、平均円形度(C)の算出に当たって、各粒子の円形度(C)に基いて、粒子群を、円形度0.40〜1.00を61分割したクラスに分け、各分割点の中心値と各クラスにクラス分けされた粒子の頻度を用いて平均円形度の算出を行う算出法を用いている。この算出法で算出される平均円形度の値と、上述した各粒子の円形度(C)を直接式(III)に代入して算出される平均円形度の値との差は、非常に少なく、実質的に無視出来る程度のものであり、どちらの方法も本発明に用いることができる。本発明においては、算出時間の短絡化や算出演算式の簡略化の如きデータの取り扱い上の理由で、フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」で測定した平均円形度を用いることとした。
【0046】
フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」の被検試料としては、例えば、界面活性剤を約0.1mg溶解した水10mlに現像剤約5mgを加え、超音波(20kHz、50W)を5分間照射し分散させ、現像剤粒子濃度を5000〜2万個/μlとしたものを用いることができる。
【0047】
本発明における平均円形度は、現像剤の凹凸度合いの指標であり、現像剤が完全な球形の場合1.000を示し、現像剤の表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。なお、本発明において3μm以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定する理由は、3μm未満の円相当径の粒子群には現像剤粒子とは独立して存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれ、その影響により現像剤粒子群についての円形度を正確に見積もれないからである。
【0048】
次に本発明のプロセスカートリッジおよび画像形成装置について説明する。
【0049】
図2は、本発明に適用されるプロセスカートリッジおよび画像形成装置の一例を示す概念図である。図2において、現像装置24は、一成分現像剤として非磁性トナー28を収容した現像容器34と、現像容器34内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体21と対向設置された現像ローラ25とを備え、感光体21上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【0050】
現像ローラ25は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像容器34内に突入し、左略半周面を現像容器34外に露出して横設されている。この現像容器34外へ露出した面は、現像装置24の図中左方に位置する潜像を担持した感光体21に当接して対向している。
【0051】
感光体21の周速は50〜170mm/s、現像ローラ25の周速は感光体の周速に対して1〜2倍の周速で回転させている。
【0052】
現像ローラ25の上方位置には、SUS等の金属板や、ウレタン、シリコーン等のゴム材料または、バネ弾性を有するSUSまたはリン青銅の金属薄板を基体とし、現像ローラ25への当接面側にゴム材料を接着したもの等からなる現像剤規制部材27が、自由端側の先端近傍を現像ローラ25の外周面に面接触にて当接するように設けられており、その当接方向としては、当接部に対して先端側が現像ローラ25の回転方向上流側に位置するいわゆるカウンター方向になっている。
【0053】
供給ローラ26は、現像剤規制部材27の現像ローラ25表面との当接部に対し現像ローラ25の回転方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。この構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ25への現像剤28の供給および未現像の現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。
【0054】
なお、以上は画像形成装置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリッジに適用した場合について説明したが、画像形成装置本体内に固定され、現像剤のみを補給するような構成の現像装置に適用してもよい。また、少なくとも上記現像装置を備え、必要に応じ感光体21、クリーニングブレード30、廃トナー容器31、帯電装置22の全てを、あるいはいくつかを一体で形成し画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに適用してもよい。
【0055】
【実施例】
以下に実施例にてさらに詳細に説明する。なお、本実施例中の「部」および「%」は、特記されている場合を除き、それぞれ、質量部および質量%を意味する。
【0056】
まず本実施例に使用した現像剤について説明する。
【0057】
(現像剤製造例1)
まず、イオン交換水709部に0.1M−NaPO水溶液451部を投入し60℃に加温した後、1.0M−CaCl水溶液67.7部を徐々に添加してCa(POを含む水系媒体を得た。
【0058】
スチレン単量体                                     80部
n−ブチルアクリレート単量体                    20部
不飽和ポリエステル樹脂                                     3部
飽和ポリエステル樹脂                                  4部
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株)、商品名)を用いて均一に分散混合した。
【0059】
この単量体組成物を60℃に加温し、そこにベヘニン酸ベヘニルを主体とするエステルワックス6部を添加混合溶解し、これに重合開始剤2,2‘−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)5部を溶解した。
【0060】
前記水系媒体中に上記重合性単量体系を投入し、60℃、N 雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株)、商品名)にて10,000rpmで15分間撹拌し、造粒した。その後パドル撹拌翼で撹拌しつつ、60℃で6時間反応させた。その後液温を80℃とし更に4時間撹拌を続けた。反応終了後、80℃で更に2時間蒸留を行い、その後、懸濁液を冷却し、塩酸を加えてCa(POを溶解し、濾過、水洗、乾燥して現像剤Aを得た。該現像剤Aの重量平均粒子径は10.0μm、平均円形度は0.941であった。
【0061】
(現像剤製造例2)
スチレン単量体                        175部
n−ブチルアクリレート単量体                  25部
カーボンブラック                        15部
サリチル酸金属化合物                     1.6部
を上記アトライターを用いて5時間分散させた後、上記混合物に下記の成分を加えて、さらに2時間分散させた。
【0062】
飽和ホ゜リエステル(酸価9.8mgKOH/g、ヒ゜ーク分子量11000) 16部
エステルワックス                        20部
次に、上記分散質系に重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)5部を添加した後、上記分散媒中に投入し、内温70℃の窒素雰囲気下、15000rpmで15分間造粒した。その後、撹拌機をプロペラ撹拌機に交換し、撹拌しながら70℃に保ちつつ5時間重合し、さらに内温を80℃に昇温させ5時間重合した。重合終了後、スラリーを冷却し希塩酸を添加して分散剤を除去した。さらに水洗し、乾燥、分級を行い、着色粒子を得た。
【0063】
上記着色粒子100部に対して、一次粒径約6nmのシリカ100部にジメチルシリコーンオイル20部で表面処理した疎水性シリカ(BET=125m/g)1.2部と、ハイドロタルサイト0.2部をヘンシェルミキサーFM10B(三井鉱山(株)、商品名)にて外添して現像剤Bを得た。
【0064】
該現像剤Bの重量平均粒子径は6.8μm、平均円形度は0.980であった。
【0065】
また、各実施例のローラは、図2の現像装置を有するプロセスカートリッジに組み込み、市販のカラーレーザープリンターLBP2160(キヤノン(株)、商品名)をこのプロセスカートリッジが装着できるように改造した改造機Bを用いて評価した。
【0066】
(実施例1および3)
鋼材にニッケルメッキ(KNメッキ)を施した長さ250mmで径8mmの導電性軸体(芯金と表すことがある)に接着剤 DY39−110(東レ・ダウコーニングシリコーン(株)、商品名)を塗布し熱処理後、円筒形の金型に芯金を装着し、導電化付加型液状ジメチルシリコーン材料を注入し、150℃で10分硬化し、金型より取り出し、その後200℃で4時間二次硬化を行い、被覆長さ240mmで径16mm(導電性弾性体基層の厚み4mm)の導電性弾性体基層を有するローラを形成した。このローラに粗し粒子として平均粒子径10μmのウレタンビーズ、アートパールCF−600T(根上工業(株)、商品名)5質量部をウレタン塗料バインダー、N5033(日本ポリウレタン工業(株)、商品名)100質量部に添加した導電化ウレタン塗料をディップ法にて塗布し、乾燥後140℃で4時間硬化し、その後室温で一日放置し、導電性表層の厚みが20μmで表面粗さ6μmである現像ローラを形成した。このローラを回転させ、端部シール当接部位の十点粗さが1.5μmとなるよう、#2000のサンドペーパーにて端部シール当接部位を平滑化し実施例1および3の現像ローラを形成した。
【0067】
(実施例2および4)
端部シール当接部位の十点平均粗さが3μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例1と同様にして実施例2および4の現像ローラを形成した。
【0068】
(実施例5および7)
粗し粒子として平均粒子径15μmのウレタンビーズ、アートパールC−400(根上工業(株)、商品名)を用い、表面粗さ9.5μmとし、端部シール当接部位の十点平均粗さが2.4μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例1と同様にして実施例5および7の現像ローラを形成した。
【0069】
(実施例6および8)
端部シール当接部位の十点平均粗さが4.7μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例5と同様にして実施例6および8の現像ローラを形成した。
【0070】
(比較例1)
端部シール当接部位の十点平均粗さが0.5μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例1と同様にして比較例1の現像ローラを形成した。
【0071】
(比較例2)
端部シール当接部位の十点平均粗さが4μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例1と同様にして比較例2の現像ローラを形成した。
【0072】
(比較例3)
粗し粒子として平均粒子径15μmのウレタンビーズ、アートパールC−400(根上工業(株)、商品名)を15部用い、表面粗さ9.5μmとし、端部シール当接部位の十点平均粗さが3μmとなるよう、端部シール当接部位を平滑化した以外は実施例1と同様にして比較例3の現像ローラを形成した。
【0073】
これらの実施例1〜8および比較例1〜3の現像ローラについて、端部漏れを評価した結果を表1に示す。
【0074】
【表1】
Figure 2004037667
【0075】
上記表1に示したように、本発明の現像ローラは、本発明の現像ローラを組み込んだプロセスカートリッジを用いた画像形成装置で評価した場合、現像剤端部漏れは発生せず、かつ平均円形度が0.980の現像剤を用いた場合は、耐久時の端部カブリも発生せず、良好な画像を長期に維持することができた。
【0076】
また、端部シール当接部位の十点平均粗さが小さすぎる比較例1の現像ローラにおいては、現像ローラ端部の剥がれが生じ、画像不良を発生した。端部粗さが粗すぎる比較例2の現像ローラにおいては、現像剤の端部漏れが発生し、画像不良となった。なお、比較例3のRz1/Rが大きな値となる現像ローラと現像剤種とを組み合わせた比較例3のプロセスカートリッジでは初期よりカブリがみられ初めから画像不良(NG)を発生した。
【0077】
【発明の効果】
本発明の現像ローラ、本発明の現像ローラを使用した本発明のプロセスカートリッジおよび本発明のプロセスカートリッジを有する本発明の画像形成装置は、長期間使用した場合においても、現像剤の漏れがなく、良好な画像を維持することができ、複写機、プリンター、ファックス等に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像ローラの一例を示す概略図である。
【図2】本発明のプロセスカートリッジおよび画像形成装置の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
21…感光体(感光ドラム)
22…帯電装置
23…レーザー光
24…現像装置
25…現像ローラ
25a…導電性表層
25b…導電性軸体
25c…導電性弾性体基層
25d…端部シール当接部位
26…供給ローラ
27…現像剤規制部材
28…非磁性トナー(現像剤)
29…転写ローラ
30…クリーニングブレード
31…廃トナー容器
32…定着装置
33…紙
34…現像容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing roller, a process cartridge using the developing roller, and an image forming apparatus using the process cartridge, which are used in a recording method using an electrophotographic method, an electrostatic recording method, a developer jet recording method, or the like. More specifically, the present invention relates to a developing roller, a process cartridge, and an image forming apparatus used in a copier, a printer, a facsimile, and the like, which form an image on a photoconductor in advance by using a developer and then transfer the image onto a transfer material to form an image.
[0002]
[Prior art]
For example, in an image forming apparatus using an electrophotographic method, a rotating photoconductor is uniformly charged by a charging roller and forms an electrostatic latent image by a laser or the like. Next, using the developer applied to the developing roller in a proper amount and in a uniform amount by the developer supply roller and the developer regulating member, development is performed by the developer at a contact portion between the photoconductor and the developing roller. Thereafter, the developer on the photoreceptor is transferred to recording paper by a transfer roller and fixed by heat and pressure to complete a series of processes.
[0003]
The image forming apparatus using such an electrophotographic method has been advanced in color and speed, and a developer used in such an image forming apparatus has been developed in order to cope with higher definition of an image. The particle size has been reduced. In addition, with the development of color image forming apparatuses, non-magnetic one-component developers that can take a simpler configuration are used more frequently than two-component developers using a magnetic carrier and a magnet. A non-magnetic one-component developer that does not require maintenance is applied to a color image forming apparatus of a type that is used as a single-use type.
[0004]
Furthermore, in order to further improve the color reproducibility of the developer, a device for lowering the melting point of the developer and improving color mixing has been devised. Further, from the viewpoint of energy saving of a fixing system using heat which is generally used, a device for lowering the melting point of the developer has been devised.
[0005]
As a development method used in an image forming apparatus using such a non-magnetic one-component developer, a contact development method in which development is performed by contacting a photoconductor is known. A non-magnetic one-component contact developing method using a developing roller having a conductive elastic layer is known.
[0006]
It is known that the developing roller has an uneven surface on the surface of the developing roller in order to convey an appropriate amount of the developer to the photosensitive member. The developing roller provided with a rubber base layer and a surface layer in order to contact the photoreceptor and maintain a uniform contact state is made of a relatively soft material having a JISA hardness of about 10 to 60 degrees.
[0007]
However, when the developing roller corresponding to the contact developing system of the image forming apparatus using the non-magnetic one-component developer as described above is used, there are the following problems.
[0008]
Since the developing roller has irregularities to optimize the amount of developer transported, the developer enters between the developing roller and the developer seal at the end during long-term use, and the developer leaks from the end. In addition, the inside of the image forming apparatus is contaminated, and furthermore, the leaked developer adheres to the printed image, thereby deteriorating image quality. In particular, as the particle size of the developer becomes finer, this problem becomes more remarkable, and when the melting point of the developer is low or when the printing speed is high, the developer that has leaked to the developing roller and the end seal may be removed. As a result, the gap between the developing roller and the end seal is increased, and the leakage of the developer is promoted.
[0009]
In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. H03-229285 discloses that the surface roughness Rz of the portion of the powder developer conveying member in contact with the end seal member is set at 1/10 or less of the volume average particle diameter of the developer. It has been proposed that
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to a developing roller having a configuration of a conductive shaft, a conductive elastic base layer formed of a rubber material formed outside thereof, and a conductive surface layer formed of a rubber material or a resin material formed outside thereof. Another object of the present invention is to provide a developing roller capable of maintaining a good image without developing agent leaking from a roller end portion during long-term use, and further provide a process cartridge and an image forming apparatus using the developing roller. It is in.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below.
[0012]
That is, the present invention relates to a developing device having at least a developer, a developing roller, and an end seal member which is disposed in pressure contact with an end of the developing roller in order to prevent leakage of the developer from the end of the developing roller. In the developing roller, the developing roller includes a conductive shaft, a conductive elastic base layer formed of a rubber material formed outside the conductive shaft, and a conductive material formed of a rubber material or a resin material formed outside the conductive shaft. When the ten-point average roughness of the image forming area on the surface of the developing roller is Rz1 and the ten-point average roughness of at least the end seal contact portion is Rz2, the relationship between Rz1 and Rz2 is as follows.
0.25 · Rz1 ≦ Rz2 ≦ 0.5 · Rz1
A developing roller.
[0013]
That is, as described above, in order to prevent the developer from leaking from the end, it is effective to set the roughness of the end of the developing roller to 0.5 or less of the image forming area. By setting the ratio to 25 or more, the friction between the end seal and the developing roller is increased, so that a developing roller that does not cause peeling of the end of the roller or breakage of the end can be obtained.
[0014]
Further, the present invention is detachably attached to the image forming apparatus main body, and is arranged at least in contact with the developer, the developing roller, and the end of the developing roller in order to prevent leakage of the developer from the end of the developing roller. In the process cartridge having the end seal member, the developing roller has a conductive shaft, a conductive elastic base layer made of a rubber material formed outside the shaft, and a rubber material formed outside the conductive shaft. When a ten-point average roughness of an image forming area on the surface of the developing roller is Rz1 and at least a ten-point average roughness of an end seal contact portion is Rz2, Rz1 The relationship with Rz2 is
0.25 · Rz1 ≦ Rz2 ≦ 0.5 · Rz1
And when the weight average particle diameter of the developer is R, the relationship between R and Rz1 is
0.6R ≦ Rz1 ≦ 1.4R
A process cartridge.
[0015]
That is, when the developing roller as described above is used in the process cartridge, the weight average particle diameter of the developer used and the surface roughness of the image forming area of the developing roller, and further, the image forming area and the end of the developing roller are used. In order to apply the non-magnetic one-component developer uniformly on the developing roller and without causing image defects such as fog, the surface roughness of the developing roller must be Is appropriate in the range of 0.6R to 1.4R with respect to the weight average particle diameter R, and the above range is appropriate as the roughness of the end portion.
[0016]
Further, the present invention is the process cartridge, wherein the developer has an average circularity of 0.950 to 0.995, and the appropriate roughness of the image forming area and the end of the developing roller is within the above range. Desirably.
[0017]
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus having a process cartridge, wherein the process cartridge is the above-described process cartridge.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
[0019]
As shown in FIG. 1, the developing roller of the present invention includes a conductive shaft 25b, a conductive elastic base layer 25c formed of a rubber material formed outside the shaft, and a rubber material or resin material formed outside the conductive shaft body 25b. , And has an appropriate roughness on the surface of the image forming area. An end portion (which may be referred to as an end seal contact portion) 25d that comes into contact with the end seal of the developing roller is processed to have a surface roughness of 〜 to の of the image molding area.
[0020]
Since the developing roller used in the contact developing method needs to contact the photoreceptor and have a uniform contact width, the roller hardness is about A10 to A60 degrees in terms of hardness measured by a type A durometer of JIS K 6253. In order to develop the latent image formed on the photoreceptor with a proper and charged developer, the electric resistance needs to be about 1E3 to 1E7Ω.
[0021]
As the material used for the conductive shaft, generally used metal shafts such as stainless steel having a diameter of about 4 mm to 10 mm or nickel-plated and chromated steel can be used. The contact is not particularly limited as long as no significant bending occurs due to the contact.
[0022]
Examples of the rubber material forming the conductive elastic body base layer include rubber materials such as silicone rubber, urethane rubber, NBR (nitrile butadiene rubber), EPDM (ethylene propylene diene rubber), hydrin rubber, and natural rubber, such as carbon black and metal particles. Electronic conductive agents, or those made conductive by an ionic conductive agent such as a metal salt of perchloric acid, and foams thereof, and the like, but are not particularly limited as long as appropriate softness and conductivity are achieved. Absent. What made silicone rubber and urethane rubber conductive is preferable from the point of compression set.
[0023]
In addition, various additives such as a plasticizer, an extender, a reinforcing agent, a reaction catalyst, and a reaction retarder can be used as long as the performance as a developing roller used in the contact developing system can be maintained.
[0024]
As a method for forming the conductive elastic body base layer, a rubber material is injected into a cylindrical mold and heat curing is performed, and a tube-shaped material formed in advance by extrusion or the like is heated and cured. The shaft body can be formed by press-fitting the shaft body into the conductive elastic body or the foamed conductive elastic body, followed by polishing and forming.
[0025]
Next, as a material used as the conductive surface layer, a rubber material or a resin material can be used.However, as long as it is a rubber material or a resin material having appropriate softness as a developing roller and appropriate conductivity, May be used. However, it is preferable to use a thermosetting rubber material or a resin material having a rubber elasticity that is unlikely to cause permanent deformation when the roller is pressed against the photoconductor. For example, a conductive material such as urethane resin, acrylic urethane resin, crosslinked nylon resin, and natural rubber paint is used. The compound is preferably used, but is not limited thereto. Of these, urethane resins having excellent elastic recovery are more preferable.
[0026]
The method for forming the conductive surface layer is not particularly limited. However, the resin material constituting the conductive surface layer is dissolved or dispersed in an appropriate solvent to form a coating, which is then coated with a dip, spray, etc. It is possible to use a molding method such as coating the material formed in a shape. Among these methods, the dipping method is preferable from the viewpoint that it is easy to obtain the appropriate roughness described later.
[0027]
The thickness of the conductive surface layer at this time is preferably 10 μm or more in order to prevent contamination of the photoreceptor due to seepage of a plasticizer or the like from the conductive elastic body base layer and to maintain the strength of the conductive surface layer. The thickness is preferably 50 μm or less so as not to impair the elastic recovery of the elastic elastic body base layer. If the elastic recovery property of the developing roller is impaired, the image is deformed during long-term storage, and a horizontal streak image defect of the developing roller pitch occurs in the image.
[0028]
As a method for imparting an appropriate roughness to the developing roller, a rubber, a resin, an inorganic material, or the like, which is insoluble in a solvent in a paint used for forming a conductive surface layer in advance, has an average particle diameter of about 4 to 20 μm. A method in which coarse particles are blended and applied can be mentioned.
[0029]
At this time, a desired surface roughness can be obtained by controlling the average particle diameter of the roughened particles, the amount added to the paint, the coating film thickness, and the like.
[0030]
As another method, a method may be mentioned in which the surface of the conductive elastic base layer is previously roughened by polishing or the like, and then the conductive surface layer is formed by the above-described method. From the viewpoint of easy control of the surface roughness, the former method of adding coarse particles is preferable.
[0031]
The roughness of the end portion of the developing roller (the end seal contacting portion) corresponding to the portion where the end seal is in contact is, for example, the end of the developing roller rotating around the center of the conductive shaft body is replaced with a sandpaper of about # 2000. Is fixed to a flat plate and polished for a certain period of time with a load of about 1 to 10 kg to obtain a desired surface roughness. In this case, a polishing grindstone or the like can be applied, and proper roughness can be achieved by controlling the load and time.
[0032]
As another method, the end of the roller can be pressed against a hot roll or the like to smooth the roller. Furthermore, it is possible to apply another paint that is easily deformed by heat to the end of the roller with a dip, spray, brush, dispenser, etc., dry it, and press it against a hot roll etc. to smooth it. And the roughness of the hot roll.
[0033]
However, in consideration of the step after the edge processing, a method using polishing is preferable.
[0034]
Next, the developer used in the present invention will be described.
[0035]
The developer used in the present invention is a non-magnetic one-component developer having a weight average particle diameter of 4 to 10 μm, and the developer has an average circularity of from 0.950 to 0.995 due to its high fluidity. Are preferred. When a developer having an average circularity of 0.950 or more is used, it is possible to prevent end leakage with the developing roller of the present invention, and at the same time, the end seal contact portion is wider than the end seal member. In this case, the recoverability of the developer is good, the developer does not accumulate near the end of the end seal on the image forming area side, and image defects such as end fog can be prevented. .
[0036]
Although the developer used in the present invention can be produced by a pulverization method, the particles of the developer obtained by the pulverization method are generally indefinite in shape, and are preferably used for the developer used in the present invention. In order to obtain a physical property with a certain average circularity of 0.950 or more, it is necessary to further perform a mechanical / thermal or some special treatment. Therefore, the developer used in the present invention is preferably produced by a suspension polymerization method.
[0037]
In the suspension polymerization method of the developer used in the present invention, a polymerizable monomer and a colorant (and, if necessary, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a charge control agent, and other additives) are uniformly mixed. After dissolving or dispersing into a monomer composition, the monomer composition is suspended in a continuous layer (for example, an aqueous phase) containing a dispersion stabilizer using a suitable stirrer to cause a polymerization reaction. And a developer having a desired particle size. The developer obtained by this suspension polymerization method (sometimes referred to as a polymerized developer) is used in the present invention in which the shape of each developer particle is substantially spherical and the average circularity is 0.950 or more. It satisfies the preferable physical property requirements as a developing agent.
[0038]
The weight average particle diameter of the developer can be measured using Coulter Multisizer II (trade name, manufactured by Coulter Inc.). For example, the measurement can be performed by connecting an interface (manufactured by Nikkaki) for outputting the number distribution and volume distribution to the Coulter Multisizer II and a personal computer PC9801 (manufactured by NEC, trade name).
[0039]
As an electrolytic solution used for preparing a test sample, a 1% aqueous NaCl solution obtained by dissolving reagent primary sodium chloride in water can be used. In addition, for example, ISOTONR-II (trade name, manufactured by Coulter Scientific Japan) can be used. The test sample is prepared by adding 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic solution, and further adding 2 to 20 mg of a developer sample. It can be prepared by performing a dispersion treatment for 1 to 3 minutes. In the measurement of the weight average particle size by the Coulter Multisizer, a 100 μm aperture can be used as the aperture.
[0040]
In the present invention, the weight average particle diameter of the developer particles having a particle diameter of 2 μm or more is measured by measuring the volume and number of individual particles, calculating the volume distribution and the number distribution, and calculating the weight distribution (weight basis) (The representative value of the channel is set as the representative value of each channel).
[0041]
The average circularity of the developer can be used as a simple method for quantitatively expressing the shape of the particles. In the present invention, the average circularity of the developer particles is determined by a flow type particle image analyzer “FPIA-1000”. (Trade name, manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.).
[0042]
In the present invention, the average circularity was measured for a particle group of developer particles having a circle equivalent diameter of 3 μm or more, and this was defined as the average circularity. In the present invention, the measured circularity (C i ) Is determined by the following equation (II), and as shown by the following equation (III), the value obtained by dividing the measured total circularity of all particles by the total number of particles (m) is the average circularity (C). Is defined.
[0043]
(Equation 1)
Figure 2004037667
[0044]
In the above formula (II), Lr i Represents the circumference of a circle having the same area as the area of the projected image of the particle i, and Lo i Represents the perimeter of the projected image of the particle i.
[0045]
The flow-type particle image analyzer “FPIA-1000” used in the present invention has a circularity (C) of each particle. i ), The average circularity (C) is calculated, and the circularity (C) of each particle is calculated. i ), The particle group is divided into classes obtained by dividing the circularity from 0.40 to 1.00 into 61, and the average circularity is calculated using the center value of each division point and the frequency of the particles classified into each class. A calculation method for performing the calculation is used. The value of the average circularity calculated by this calculation method and the circularity (C i ) Is directly substituted into the formula (III), and the difference from the value of the average circularity is very small and substantially negligible. Either method can be used in the present invention. . In the present invention, the average circularity measured by the flow-type particle image analyzer "FPIA-1000" is used for data handling reasons such as shortening of calculation time and simplification of calculation formula.
[0046]
As a test sample of the flow type particle image analyzer “FPIA-1000”, for example, about 5 mg of a developer is added to 10 ml of water in which about 0.1 mg of a surfactant is dissolved, and ultrasonic waves (20 kHz, 50 W) are applied for 5 minutes. Irradiated and dispersed, and those having a developer particle concentration of 5000 to 20,000 particles / μl can be used.
[0047]
The average circularity in the present invention is an index of the degree of unevenness of the developer, and is 1.000 when the developer is perfectly spherical, and the average circularity becomes smaller as the surface shape of the developer becomes more complicated. In the present invention, the reason why the circularity is measured only for the particles having a circle equivalent diameter of 3 μm or more is that the particles of the external additive which are present independently of the developer particles are included in the particles having a circle equivalent diameter of less than 3 μm. This is because a large number of groups are included, and the circularity of the developer particle group cannot be accurately estimated due to the influence.
[0048]
Next, the process cartridge and the image forming apparatus of the present invention will be described.
[0049]
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of a process cartridge and an image forming apparatus applied to the present invention. In FIG. 2, the developing device 24 is located at a developing container 34 containing a non-magnetic toner 28 as a one-component developer and at an opening extending in the longitudinal direction in the developing container 34 and opposed to the photoconductor 21. A developing roller 25 is provided to develop and visualize the electrostatic latent image on the photoconductor 21.
[0050]
The developing roller 25 extends laterally with the substantially right half circumferential surface shown in the drawing protruding into the developing container 34 at the opening, and the left substantially half circumferential surface exposed outside the developing container 34. The surface exposed to the outside of the developing container 34 is in contact with and faces the photosensitive member 21 carrying the latent image, which is located on the left side of the developing device 24 in the drawing.
[0051]
The peripheral speed of the photoconductor 21 is 50 to 170 mm / s, and the peripheral speed of the developing roller 25 is 1 to 2 times the peripheral speed of the photoconductor.
[0052]
A metal plate such as SUS, a rubber material such as urethane or silicone, or a metal thin plate of SUS or phosphor bronze having spring elasticity is used as a base at a position above the developing roller 25. A developer regulating member 27 made of a material such as a rubber material is provided so that the vicinity of the free end is in close contact with the outer peripheral surface of the developing roller 25 by surface contact. The leading end side with respect to the contact portion is a so-called counter direction located upstream of the developing roller 25 in the rotation direction.
[0053]
The supply roller 26 is in contact with the contact portion of the developer regulating member 27 with the surface of the developing roller 25 on the upstream side in the rotation direction of the developing roller 25, and is rotatably supported. As this structure, a foamed skeleton sponge structure or a fur brush structure in which fibers such as rayon and nylon are planted on a cored bar are used to supply the developer 28 to the developing roller 25 and to peel off the undeveloped developer. It is preferable from the point of view.
[0054]
Although the above description has been given of the case where the present invention is applied to a process cartridge including a developing device that is detachable from the image forming apparatus main body, the present invention is applied to a developing device fixed in the image forming apparatus main body and configured to supply only the developer. May be. Also, a process including at least the developing device and optionally forming all or some of the photoconductor 21, the cleaning blade 30, the waste toner container 31, and the charging device 22 integrally and detachably attached to the image forming apparatus main body. You may apply to a cartridge.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. In the examples, “parts” and “%” mean parts by mass and% by mass, respectively, unless otherwise specified.
[0056]
First, the developer used in this embodiment will be described.
[0057]
(Developer Production Example 1)
First, 709 parts of ion-exchanged water was added to 0.1 M-Na 3 PO 4 After adding 451 parts of the aqueous solution and heating to 60 ° C., 1.0M-CaCl 2 67.7 parts of an aqueous solution was gradually added to add Ca 3 (PO 4 ) 2 Was obtained.
[0058]
80 parts of styrene monomer
20 parts of n-butyl acrylate monomer
3 parts of unsaturated polyester resin
4 parts of saturated polyester resin
The above formulation was uniformly dispersed and mixed using an attritor (Mitsui Miike Kakoki Co., Ltd., trade name).
[0059]
The monomer composition was heated to 60 ° C., and 6 parts of an ester wax mainly composed of behenyl behenate was added thereto, mixed and dissolved, and the polymerization initiator 2,2′-azobis (2,4-dimethyl) was added thereto. (Valeronitrile) 5 parts were dissolved.
[0060]
The polymerizable monomer system is charged into the aqueous medium, 2 Under an atmosphere, the mixture was stirred at 10,000 rpm for 15 minutes with a TK homomixer (trade name of Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) and granulated. Thereafter, the mixture was reacted at 60 ° C. for 6 hours while stirring with a paddle stirring blade. Thereafter, the liquid temperature was set to 80 ° C., and stirring was continued for another 4 hours. After the completion of the reaction, distillation was carried out at 80 ° C. for another 2 hours. 3 (PO 4 ) 2 Was dissolved, filtered, washed with water and dried to obtain a developer A. The weight average particle diameter of the developer A was 10.0 μm, and the average circularity was 0.941.
[0061]
(Developer Production Example 2)
Styrene monomer 175 parts
25 parts of n-butyl acrylate monomer
15 parts of carbon black
1.6 parts of salicylic acid metal compound
Was dispersed for 5 hours using the above-mentioned attritor, and the following components were added to the mixture, followed by further dispersing for 2 hours.
[0062]
16 parts of saturated polyester (acid value: 9.8 mgKOH / g, peak molecular weight: 11000)
Ester wax 20 parts
Next, after adding 5 parts of a polymerization initiator 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) to the above-mentioned dispersoid system, the mixture is put into the above-mentioned dispersion medium, and the mixture is placed under a nitrogen atmosphere at an internal temperature of 70 ° C. Granulation was performed at 15000 rpm for 15 minutes. Thereafter, the stirrer was replaced with a propeller stirrer, polymerization was performed for 5 hours while maintaining the temperature at 70 ° C. while stirring, and the internal temperature was further raised to 80 ° C. to perform polymerization for 5 hours. After completion of the polymerization, the slurry was cooled, and dilute hydrochloric acid was added to remove the dispersant. Further, it was washed with water, dried and classified to obtain colored particles.
[0063]
Hydrophobic silica (BET = 125 m) in which 100 parts of silica having a primary particle diameter of about 6 nm was treated with 20 parts of dimethyl silicone oil with respect to 100 parts of the colored particles. 2 / G) 1.2 parts and hydrotalcite 0.2 parts were externally added with a Henschel mixer FM10B (Mitsui Mining Co., Ltd., trade name) to obtain a developer B.
[0064]
The weight average particle diameter of the developer B was 6.8 μm, and the average circularity was 0.980.
[0065]
The roller of each embodiment is incorporated in a process cartridge having the developing device shown in FIG. 2, and a commercially available color laser printer LBP2160 (trade name of Canon Inc.) is modified so that the process cartridge can be mounted. Was evaluated using
[0066]
(Examples 1 and 3)
Adhesive DY39-110 (Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd., trade name) on a 250 mm long, 8 mm diameter conductive shaft (may be referred to as a core metal) obtained by applying nickel plating (KN plating) to steel material Is applied and heat treated, a core is attached to a cylindrical mold, a conductive addition type liquid dimethyl silicone material is injected, cured at 150 ° C. for 10 minutes, removed from the mold, and then removed at 200 ° C. for 4 hours. Subsequent curing was performed to form a roller having a conductive elastic base layer having a coating length of 240 mm and a diameter of 16 mm (the thickness of the conductive elastic base layer was 4 mm). Urethane beads having an average particle diameter of 10 μm as a roughened particle on this roller, 5 parts by mass of Art Pearl CF-600T (trade name of Negami Kogyo Co., Ltd.), a urethane paint binder, N5033 (trade name of Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) The conductive urethane paint added to 100 parts by mass is applied by a dipping method, dried and cured at 140 ° C. for 4 hours, and then left at room temperature for one day. The conductive surface layer has a thickness of 20 μm and a surface roughness of 6 μm. A developing roller was formed. By rotating this roller, the end seal contact portion was smoothed with # 2000 sandpaper so that the ten-point roughness of the end seal contact portion was 1.5 μm, and the developing rollers of Examples 1 and 3 were cleaned. Formed.
[0067]
(Examples 2 and 4)
The developing rollers of Examples 2 and 4 were formed in the same manner as in Example 1 except that the end seal contact portion was smoothed so that the ten-point average roughness of the end seal contact portion was 3 μm.
[0068]
(Examples 5 and 7)
Urethane beads having an average particle diameter of 15 μm, Art Pearl C-400 (Negami Kogyo Co., Ltd., trade name) were used as the coarse particles, the surface roughness was 9.5 μm, and the ten-point average roughness of the end seal contact portion The developing rollers of Examples 5 and 7 were formed in the same manner as in Example 1 except that the end seal abutting portion was smoothed so as to be 2.4 μm.
[0069]
(Examples 6 and 8)
The developing rollers of Examples 6 and 8 were formed in the same manner as in Example 5 except that the end seal contacting part was smoothed so that the ten-point average roughness of the end seal contacting part was 4.7 μm. .
[0070]
(Comparative Example 1)
A developing roller of Comparative Example 1 was formed in the same manner as in Example 1 except that the end seal contact portion was smoothed so that the ten-point average roughness of the end seal contact portion was 0.5 μm.
[0071]
(Comparative Example 2)
A developing roller of Comparative Example 2 was formed in the same manner as in Example 1 except that the end seal contact portion was smoothed so that the ten-point average roughness of the end seal contact portion was 4 μm.
[0072]
(Comparative Example 3)
Using 15 parts of urethane beads having an average particle diameter of 15 μm, Art Pearl C-400 (trade name of Negami Kogyo Co., Ltd.) as coarse particles, a surface roughness of 9.5 μm, and a ten-point average of end seal contact portions A developing roller of Comparative Example 3 was formed in the same manner as in Example 1 except that the end seal contact portion was smoothed so that the roughness became 3 μm.
[0073]
Table 1 shows the results of evaluating the end leaks of the developing rollers of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.
[0074]
[Table 1]
Figure 2004037667
[0075]
As shown in Table 1 above, when the developing roller of the present invention was evaluated by an image forming apparatus using a process cartridge incorporating the developing roller of the present invention, no developer edge leakage occurred and the average circular shape was obtained. When a developer having a degree of 0.980 was used, edge fogging did not occur during durability, and a good image could be maintained for a long period of time.
[0076]
Further, in the developing roller of Comparative Example 1 in which the ten-point average roughness of the end seal contact portion was too small, peeling of the end of the developing roller occurred, and an image defect occurred. In the developing roller of Comparative Example 2 in which the edge roughness was too rough, the edge of the developer leaked, resulting in an image defect. In the process cartridge of Comparative Example 3 in which the developing roller and the developer type in which Rz1 / R of Comparative Example 3 had a large value were used, fog was observed from the beginning, and an image defect (NG) occurred from the beginning.
[0077]
【The invention's effect】
The developing roller of the present invention, the process cartridge of the present invention using the developing roller of the present invention, and the image forming apparatus of the present invention having the process cartridge of the present invention, even when used for a long time, do not leak the developer, A good image can be maintained, and it can be widely used in copiers, printers, faxes, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a developing roller of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an example of a process cartridge and an image forming apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
21 ... Photoconductor (photosensitive drum)
22 ... Charging device
23 ... Laser light
24 ... Developing device
25 Developing roller
25a: conductive surface layer
25b ... conductive shaft
25c: conductive elastic base layer
25d: End seal contact area
26 ... Supply roller
27: developer regulating member
28: Non-magnetic toner (developer)
29 ... Transfer roller
30 ... Cleaning blade
31 ... waste toner container
32 ... Fixing device
33 ... paper
34 developing container

Claims (4)

少なくとも、現像剤、現像ローラおよび現像ローラの端部から現像剤の漏れを防止するために該現像ローラ端部に圧接して配置される端部シール部材を有する現像装置の現像ローラにおいて、該現像ローラが導電性軸体と、該導電性軸体の外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層と、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層を有し、該現像ローラ表面の画像形成領域の十点平均粗さをRz1とし、少なくとも端部シール当接部位の十点平均粗さをRz2としたとき、Rz1とRz2との関係が
0.25・Rz1≦Rz2≦0.5・Rz1
であることを特徴とする現像ローラ。
At least a developing roller of a developing device having a developer, a developing roller, and an end seal member disposed in pressure contact with an end of the developing roller to prevent leakage of the developer from the end of the developing roller. The roller has a conductive shaft body, a conductive elastic base layer made of a rubber material formed outside the conductive shaft body, and a conductive surface layer made of a rubber material or a resin material formed outside the conductive shaft body, When the ten-point average roughness of the image forming area on the surface of the developing roller is Rz1, and the ten-point average roughness of at least the end seal contact portion is Rz2, the relationship between Rz1 and Rz2 is 0.25 · Rz1 ≦ Rz2 ≦ 0.5 · Rz1
A developing roller, characterized in that:
画像形成装置本体に着脱可能で、少なくとも、現像剤、現像ローラ、および現像ローラの端部から現像剤の漏れを防止するために該現像ローラ端部に圧接して配置される端部シール部材を有するプロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが導電性軸体と、該軸体の外側に形成されたゴム材料からなる導電性弾性体基層と、その外側に形成されたゴム材料または樹脂材料からなる導電性表層を有し、該現像ローラ表面の画像形成領域の十点平均粗さをRz1とし、少なくとも端部シール当接部位の十点平均粗さをRz2としたとき、Rz1とRz2との関係が
0.25・Rz1≦Rz2≦0.5・Rz1
であり、且つ前記現像剤の重量平均粒子径をRとしたとき、RとRz1との関係が、
0.6R≦Rz1≦1.4R
であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
At least a developer, a developing roller, and an end seal member that is disposed in pressure contact with an end of the developing roller to prevent leakage of the developer from the end of the developing roller, the end seal member being detachable from the image forming apparatus main body. In the process cartridge, the developing roller has a conductive shaft, a conductive elastic base layer formed of a rubber material formed outside the shaft, and a conductive material formed of a rubber material or a resin material formed outside the conductive shaft. When the ten-point average roughness of the image forming area on the surface of the developing roller is Rz1 and at least the ten-point average roughness of the end seal contact portion is Rz2, the relationship between Rz1 and Rz2 is 0. .25 · Rz1 ≦ Rz2 ≦ 0.5 · Rz1
And when the weight average particle diameter of the developer is R, the relationship between R and Rz1 is
0.6R ≦ Rz1 ≦ 1.4R
A process cartridge.
前記現像剤が平均円形度0.950〜0.995であることを特徴とする請求項2記載のプロセスカートリッジ。3. The process cartridge according to claim 2, wherein the developer has an average circularity of 0.950 to 0.995. プロセスカートリッジを有する画像形成装置において、該プロセスカートリッジが、請求項2または3記載のプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus having a process cartridge, wherein the process cartridge is the process cartridge according to claim 2 or 3.
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