JP3863691B2

JP3863691B2 - 現像ロール

Info

Publication number: JP3863691B2
Application number: JP28164699A
Authority: JP
Inventors: 孝之吉井; 恭一芦川; 泰輔徳脇; 善之 ▲高▼野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2019-10-01
Also published as: JP2001109254A

Description

【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】
近年、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１成分トナーを使用して現像するタイプの乾式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号公報に開示されるように、ゴム又はエラストマーからなる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、静電潜像が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、弾性層を構成するゴム、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を防止するために、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、トナーに安定した帯電性を付与し、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、複写機、プリンタなどの電子写真装置の機内温度が１０〜４０℃であることを考慮して、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、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上のポリエステル樹脂と、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１０℃以下のポリエステル樹脂と、からなるポリエステル樹脂ブレンドで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、上記目的を達成するために、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）ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上のポリエステル樹脂、及び、
（ロ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が１０℃以下のポリエステル樹脂、
の少なくとも２種のポリエステル樹脂を含有する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、２種のポリエステル樹脂の溶解度パラメータ（ＳＰ値）の差が０．５以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、表面層がグアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物の少なくとも１種を含有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に記載された発明は、請求項１，２又は３に記載された発明において、２種ポリエステル樹脂の少なくとも１種がその主鎖末端又は側鎖末端にヒドロキシル基を有することを特徴とするものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
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、ガラス転移温度（Ｔｇ）（以下、「Ｔｇ」という）が４０℃以上のポリエステル樹脂、及び、Ｔｇが１０℃以下のポリエステル樹脂、の少なくとも２種のポリエステル樹脂を含有する表面層３を有している。かかる２種のポリエステル樹脂を含有する表面層３を有することによって、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が可能となる。
【００１６】
本発明における２種のポリエステル樹脂は、好ましくは、それらの溶解度パラメータ（ＳＰ値）（以下、「ＳＰ値」という）の差が０．５以下のものである。このように、２種のポリエステル樹脂のＳＰ値の差を０．５以下とすることによって、２種のポリエステル樹脂の相溶性が確保され、そのために、前記した効果を安定して奏する現像ロールを提供することが可能となる。
【００１７】
本発明における表面層３は、好ましくは、グアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物の少なくとも１種を含有することができる。このように、表面層３にグアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物の少なくとも１種を含有させることによって、高温多湿環境における使用及び長期にわたる使用においても、トナーに充分な帯電量を付与することができ、そして、地肌かぶりがなく且つ濃度安定が向上した画像品質とすることができる。
【００１８】
前記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。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。
【００１９】
【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。）
【００２０】
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。
【００２１】
【化２】

（式中、Ｘ₁ は、Ｈ、アルキル基又はフェニル基である。）
【００２２】
本発明における２種のポリエステル樹脂は、好ましくは、それらの少なくとも１種がその主鎖末端又は側鎖末端にヒドロキシル基を有するものである。このように、ポリエステル樹脂がその主鎖末端又は側鎖末端にヒドロキシル基を有していると、ヒドロキシ基とグアナミン化合物等との脱水、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が起こる。かかる架橋によって膜強度が増加し、感光体の汚染やトナーのタッキングを防止することができ、そして、長期にわたる使用においてもひび割れすることなく耐久性が確保できる。また、弾性層との密着性も向上する。
【００２３】
本発明の現像ロール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。
【００２４】
【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Ｔｇ；６７℃及びＳＰ値；９．２のポリエステル樹脂（東洋紡績社製、バイロン２００）（以下、「ポリエステル樹脂Ａ」という）５０重量部、Ｔｇ；６℃及びＳＰ値；８．９のポリエステル樹脂（東洋紡績社製、バイロン３００）（以下、「ポリエステル樹脂Ｂ」という）５０重量部、トルエン６００重量部及びメチルエチルケトン３００重量部からなる被覆組成物をスプレーコートし、これを１５０℃で１時間焼成して表面層を形成することにより、現像ロールとした。
【００２５】
（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。この弾性層を有するロールの表面に「ポリエステル樹脂Ａ」３５重量部、「ポリエステル樹脂Ｂ」３５重量部、ベンゾグアナミン（三井サイテック社製、マイコート１０６）３０重量部、トルエン６００重量部及びメチルエチルケトン３００重量部からなる被覆組成物をスプレーコートし、これを１５０℃で１時間焼成して表面層を形成することにより、現像ロールとした。
【００２６】
（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。この弾性層を有するロールの表面に「ポリエステル樹脂Ａ」１００重量部、トルエン６００重量部及びメチルエチルケトン３００重量部からなる被覆組成物をスプレーコートし、これを１５０℃で１時間焼成して表面層を形成することにより、現像ロールとした。
【００２７】
（比較例２）
実施例１と同様に弾性層を有するロールを形成した。この弾性層を有するロールの表面に「ポリエステル樹脂Ｂ」１００重量部、トルエン６００重量部及びメチルエチルケトン３００重量部からなる被覆組成物をスプレーコートし、これを１５０℃で１時間焼成して表面層を形成することにより、現像ロールとした。
【００２８】
実施例１〜２及び比較例１〜２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、表面層の柔軟性として伸び（％）を評価し、また、接触による官能評価により表面層の非粘着性を評価した。さらに、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、「１０００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）」、トナーフィルミング及び「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。
【００２９】
評価基準は、次のとおりである。
（イ）非粘着性の評価
指触による官能評価により評価した。
○・・・粘着性を感じない
×・・・粘着性を感じる
（ロ）画像品質（地肌かぶり）の評価
現像部通過後の地肌部のかぶり濃度の測定により評価した。
◎・・・０．００５以下
○・・・０．００５を越え、０．０１以下
△・・・０．０１を越え、０．０２以下
×・・・０．０２を越える
（ハ）画像品質（濃度安定性）の評価
ソリッド画像前後端の濃度差の測定により評価した。
◎・・・０．１以下
○・・・０．１を越え、０．２以下
△・・・０．２を越え、０．３以下
×・・・０．３を越える
（ニ）トナーフィルニングの評価
１００００Ｐrinto 後の表面層の状態を目視により評価した。
○・・・エアブローにより表面上のトナーが除去できる状態
×・・・エアブローにより表面上のトナーが残る状態
（ホ）ひび割れの評価
１００００Ｐrinto 後の表面層の状態を目視により評価した。
○・・・ひび割れなし
×・・・ひび割れあり
【００３０】
評価結果は、次の表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１より、次のことがわかる。
実施例１では、表面層を２種のポリエステル樹脂Ａ，Ｂを混合したポリエステル樹脂ブレンドで構成することにより、柔軟性（伸び）を確保し、かつ、粘着性がなく、経時でのトナーフィルミングも防止することができることがわかる。
実施例２では、表面層をベンゾグアナミンで硬化させることにより、トナー帯電量を向上させ、画質を向上させることがわかる。
比較例１では、現像ロールの使用温度域よりＴｇが高い場合には、表面層の伸びが乏しく、そのために、弾性層の変形に充分追従できずにひび割れが生じる。このことにより出力画像に画像欠陥が生じることがわかる。
比較例２では、現像ロールの使用温度域よりＴｇが低い場合には、表層の伸びが十分ありひび割れが生じないが、表面に粘着が生じ、また、経時でトナーフィルミングする。これらのことから画像劣化が著しいものとなることがわかる。
【００３３】
以上、本発明の利点を挙げると次のとおりとなる。
（１）現像ロールの弾性層の外周表面に、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上のポリエステル樹脂及びガラス転移温度（Ｔｇ）が１０℃以下のポリエステル樹脂の少なくとも２種のポリエステル樹脂を含有する表面層を有することにより、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とすることができる。
【００３４】
（２）２種のポリエステル樹脂のＳＰ値の差を０．５以下とすることによって、２種のポリエステル樹脂の相溶性が確保され、そのために、前記した利点を安定して有する現像ロールを提供することが可能となる。
【００３５】
（３）現像ロールの表面層にグアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物の少なくとも１種を含有させることによって、高温多湿環境における使用及び長期にわたる使用においても、トナーに充分な帯電量を付与することができ、そして、地肌かぶりがなく且つ濃度安定が向上した画像品質とすることができる。
【００３６】
（４）ポリエステル樹脂がその主鎖末端又は側鎖末端にヒドロキシル基を有していると、ヒドロキシ基とグアナミン化合物等との脱水、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が起こる。かかる架橋によって膜強度が増加し、感光体の汚染やトナーのタッキングを防止することができ、そして、長期にわたる使用においてもひび割れすることなく耐久性が確保できる。また、弾性層との密着性も向上する。
【００３７】
【発明の効果】
（１）請求項１に記載された発明によれば、充分な柔軟性を付与しひび割れを防止するとともに、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ラ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、相溶性を確保することにより、前記（１）に記載した効果を安定したものとすることができる。
（３）請求項３に記載された発明によれば、高温多湿環境における使用及び長期にわたる使用においても、トナーに充分な帯電量を付与することができ、そして、地肌かぶりがなく且つ濃度安定が向上した画像品質とすることができる。
（４）請求項４に記載された発明によれば、ヒドロキシ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架橋によって膜強度が増加し、感光体の汚染やトナーのタッキングを防止することができ、そして、長期にわたる使用においてもひび割れすることなく耐久性が確保できる。また、弾性層との密着性も向上する。
【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

Claims

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）ガラス転移温度（Ｔｇ）が４０℃以上のポリエステル樹脂、及び、
（ロ）ガラス転移温度（Ｔｇ）が１０℃以下のポリエステル樹脂、
の少なくとも２種のポリエステル樹脂を含有する表面層を有することを特徴とする現像ロール。
２種のポリエステル樹脂の溶解度パラメータ（ＳＰ値）の差が０．５以下であることを特徴とする請求項１記載の現像ロール。
表面層がグアナミン、グアナミン誘導体及びグアナミン系縮合物の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１又は２記載の現像ロール。
２種ポリエステル樹脂の少なくとも１種がその主鎖末端又は側鎖末端にヒドロキシル基を有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の現像ロール。