JP4204709B2

JP4204709B2 - 現像剤担持体及び画像形成装置

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Publication number: JP4204709B2
Application number: JP20568499A
Authority: JP
Inventors: 徳男岡田; 光治高木; 利晃荒井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP2001034060A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像剤担持体及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置において、静電潜像を保持した感光体や紙等の画像形成体に現像剤を供給して、該画像形成体表面に可視像を形成させるための現像剤担持体であって、画像むらのない高品質の画像を与え、かつ長期使用における特性変化が小さく耐久性に優れた現像剤担持体、及びそれを装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置などにおいて、静電潜像を保持した感光体等の画像形成体に一成分トナー（現像剤）を供給し、該トナーを潜像に付着させて可視化する画像形成方法として、加圧現像法が知られている（米国特許第３１５２０１２号明細書、同第３７３１１４６号明細書等）。
この加圧現像法は、トナーを担持したトナー担持体（現像剤担持体）を、静電潜像を保持した画像形成体（感光体）に接触させて、トナーを該画像形成体の潜像に付着させることにより画像形成を行うもので、このため上記トナー担持体を導電性と弾性を有する導電性弾性体で形成することが必要である。
すなわち、この加圧現像法では、例えば図２に示すように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ５と静電潜像を保持した画像形成体（感光体）６との間に、トナー担持体（現像ローラ）１が配設され、これらトナー担持体１、画像形成体６及びトナー塗布用ローラ５がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー７がトナー塗布用ローラ５によりトナー担持体１の表面に供給され、このトナーが成層ブレード８により均一な薄膜に整えられる。そして、この状態でトナー担持体１が画像形成体６と接触しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーがトナー担持体１から画像形成体６の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。図中９は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっている。また、１０はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード１１により転写後に画像形成体６表面に残存するトナーを除去するようになっている。
【０００３】
このような加圧現像法による画像形成装置においては、トナー担持体１は、画像形成体６に密着した状態を保持しながら回転しなければならず、このため、図１の概略断面図に示すように、金属等の良導電性材料からなるシャフト２の外周に、シリコーンゴム，アクリロニトリルブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム，ポリウレタンゴム等の弾性ゴムやフォームなどに導電剤を配合して導電性を付与した導電性弾性体からなる導電性弾性層３を形成した構造となっている。さらに、トナー７に対する帯電性や付着性の制御のために、画像形成体６及び成層ブレード８との摩擦力制御のために、あるいは弾性体による画像形成体の汚染防止などのために、樹脂等からなる被覆層４が導電性弾性層３の表面に設けられている。
一方、紙やＯＨＰ用紙などの紙葉類からなる画像形成体に、トナー担持体上に担持させたトナーを孔状の制御電極を介して直線飛翔せしめて、画像を形成させる画像形成法も提案されている。また、画像形成体（感光体）に近接して非接触状態に配設されたスリーブ状のトナー担持体の表面に、薄層に成層した非磁性トナーを担持し、これを画像形成体上に飛翔させて現像を行い、画像を形成させる方法も提案されている（特開昭５８−１１６５５９号公報）。
【０００４】
いずれの場合も、トナー担持体上には、トナーに対する帯電性や付着性の制御のために、あるいは画像形成体，成層ブレード，制御電極等の他の部材との摩擦力低減などのために、樹脂等からなる被覆層が導電性弾性層の表面に設けられている。
ところで、現像剤担持体は、現像剤担持体上に保持した現像剤を画像形成体に移行させる推進力となるバイアス電圧を得るために、現像担持体全体の抵抗値は１０⁶〜１０¹¹Ω程度となっている。そして多くの場合、抵抗の調整を容易にするために、導電性弾性層の固有抵抗を低抵抗とし、樹脂からなる被覆層の固有抵抗を高抵抗としている。その際、被覆層の固有抵抗の調整は、被覆層を形成する樹脂にカーボンや金属酸化物等の導電性粉体を含有せしめることにより行っている。
本発明者らは、これまでに、メラミン樹脂，フェノール樹脂，アルキッド樹脂，フッ素樹脂，ポリアミド樹脂等の樹脂を被覆層に用いた現像剤担持体を、摩擦や画像を改良し得る現像剤担持体として提案してきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近に至って、プリンターなどが高速化されたり、微細画像が要求されたり、あるいはカラー画像化されたりすることにより、画像形成に対する要求が厳しくなり、従来の現像剤担持体では対応できない種々の問題が顕在化してきた。すなわち、現像剤担持体を画像形成装置に組み込んで画像出しすると、白地画像において画像のかぶりが発生し、黒画像において濃度低下ムラが発生し、さらに長期間使用し、印刷枚数が増加した場合、これらの画像不良の程度が悪化するなどの問題が顕在化してきた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、長期間使用しても白地画像におけるかぶり、黒画像における濃度低下ムラなどの画像不良が発生がなく、印刷初期から長期間にわたり良好な画像が安定して得られる、耐久性に優れた現像剤担持体及びそれを装着した画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、印刷初期から長期間にわたり長期耐久性に優れ、かつ高品質の画像を形成し得る現像剤担持体について鋭意研究を行った結果、下記の知見を得た。すなわち、上述した白地画像のかぶりや黒画像の濃度低下ムラは、現像剤担持体を長期使用した場合に、現像剤担持体と、現像剤、現像剤塗布用ローラあるいは成層ブレード等との摩擦により、現像剤担持体表面被覆層が摩耗したり、被覆層表面に多量の現像剤フィルミングが生じたりし、その結果、現像剤担持体の表面が変化して、現像剤の帯電量が低下することにより発生することを見出した。そして、本発明者らは、さらに研究を進めた結果、導電性弾性層の表面に、特定のガラス転移点を有する特定の樹脂からなる被覆層を設けた現像剤担持体が、印刷初期から長期間にわたり高品質の画像を形成し得ることを見出した。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、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる現像剤担持体において、現像剤担持体が、導電性弾性層の表面に、１０℃以下のガラス転移点を持つアクリル樹脂，スチレンブタジエン樹脂，ポリエステル樹脂及びアクリル変性シリコーン樹脂の中から選ばれる少なくとも一種とメラミン樹脂との混合物を硬化させてなる樹脂を含有する材料からなる被覆層を有するものであることを特徴とする現像剤担持体を提供するものである。
また、本発明は、現像剤担持体が装着されてなり、かつ現像剤担持体の表面に現像剤を担持してその薄膜を形成し、この現像剤担持体を画像形成体に接触又は近接させて、該画像形成体表面に現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、現像剤担持体として、上記現像剤担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の現像剤担持体は、図１に示すように、良導電性シャフト２の外周に導電性弾性層３が形成され、導電性弾性層３の表面に被覆層４を形成したものである。シャフト２としては、良好な導電性を有するものであればいずれのものも使用し得るが、通常は、金属製の中実体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトが用いられる。
上記導電性弾性層３には、適当なゴム材料に導電剤を添加して導電性を付与した弾性材料が用いられる。ここで、ゴム材料としては、特に制限はなく、例えばニトリルゴム，エチレンプロピレンゴム，エチレンプロピレンジエンゴム，スチレンブタジエンゴム，ブタジエンゴム，イソプレンゴム，天然ゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，エピクロルヒドリンゴム等が挙げられ、これらは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いることができるが、これらの中で、特にブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム及びウレタンゴムから選ばれる一種又は二種以上の混合物が好ましい。
【０００８】
一方、これらのゴム材料に添加される導電剤は、イオン導電剤と電子導電剤とがあり、前者のイオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，ラウリルトリメチルアンモニウム等のドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリメチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンミニウム等のオクタデシルトリメチルアンモニウム，ベンジルトリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アルキル硫酸塩，カルボン酸塩，スルホン酸塩などのアンモニウム塩；リチウム，ナトリウム，カルシウム，マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩，スルホン酸塩などが挙げられる。
また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック，アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化処理を施したインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック，グラファイト；酸化スズ，酸化チタン，酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル，銅等の金属などの粉末が挙げられる。
【０００９】
これらの導電剤は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は特に制限されるものではないが、イオン導電剤の場合、上記ゴム材料１００重量部に対して、0.０１〜５重量部、好ましくは0.０５〜２重量部の範囲とすることができ、電子導電剤の場合、１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部の範囲とすることができる。
この導電剤添加量の調整により、導電性弾性層の固有抵抗値を、１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ、特に１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍの範囲に調整するのが好ましい。なお、この導電性弾性層には、上記導電剤以外に必要に応じ、従来公知の充填剤，架橋剤など、その他のゴム用添加剤を適宜添加することができる。
この導電性弾性層の硬度は、アスカーＣ型で４０〜８０°、特に５０〜７５°の範囲とすることが好ましい。この硬度が８０°を超えると現像剤担持体が硬くなり、画像形成等との接触面積が小さくなって、良好な画像形成が行えなくなる恐れがある上、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して、画像不良が生じる原因となる。逆に低硬度になりすぎると、画像形成体や成層ブレードとの摩擦が大きくなり、ジッター等の画像不良が発生する恐れがある。
【００１０】
導電性弾性層は、画像形成体や成層ブレード等と当接して使用されることから、圧縮永久歪みが小さいことが好ましく、具体的には２０％以下、特に１０％以下が好ましい。特にポリウレタンゴムは、この圧縮永久歪みを小さく設計できるので、特に好ましい。
また、この導電性弾性層の表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１５μｍＲｚ以下、特に３〜１０μｍＲｚとすることが好ましい。この平均粗さが１５μｍＲｚを超えると現像剤担持体の表面を形成する被覆層を厚く形成する必要があり、その結果、現像剤担持体表面が硬くなり、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへの現像剤固着などが発生して、画像不良となるので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると該被覆層を形成したときに、現像剤担持体の表面のＲｚが小さくなりすぎ、現像剤担持量が少なくなり画像濃度が低下する恐れが生じる。
なお、この表面粗さは、表面粗さ計「サーフコム５９０Ａ」（東京精密社製）を用いて、円周方向に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／秒、カットオフ波長0.８ｍｍでローラのシャフト方向及び円周方向で偏りがないように３００箇所以上測定して求めた値である（以下においても同様）。
【００１１】
本発明の現像剤担持体においては、現像剤に対する帯電性や付着性の制御のために、画像形成体や成層ブレードなどとの摩擦力低減のために、あるいは、弾性体による画像形成体の汚染防止などのために、上記導電性弾性層の表面に樹脂等からなる被覆層が設けられている。この被覆層は、１０℃以下、好ましくは−５０〜０℃のガラス転移点を持つ、アクリル樹脂，スチレンブタジエン樹脂，ポリエステル樹脂及びアクリル変性シリコーン樹脂の中から選ばれる少なくとも一種とメラミン樹脂との混合物を硬化させてなる樹脂を含有する材料からなるものである。上記アクリル樹脂，スチレンブタジエン樹脂，ポリエステル樹脂及びアクリル変性シリコーン樹脂は架橋性樹脂であり、水酸基，カルボキシル基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を持つものが挙げられる。
ガラス転移点が１０℃を超え４０℃以下の樹脂を用いると、使用環境温度によって被覆層の物理的特性が大きく変化し、現像剤の搬送量及び帯電量がばらついてしまう。また、ガラス転移点が４０℃を超える樹脂を用いると、被覆層が脆くなるため、導電性弾性層の変形に追従することができず、このため被覆層が割れやすくなり、本発明の目標を達成することができない。
【００１２】
メラミン樹脂としては、トリメチロールメラミン，ヘキサメチロールメラミン，ヘキサメトキシメチルメラミン，ｎ−ブチルエーテルメラミン及びイソブチルエーテルメラミン等が挙げられる。この中で、ｎ−ブチルエーテルメラミン及びイソブチルエーテルメラミンが好ましい。メラミン樹脂を用いることにより、現像剤担持体上に薄層形成された現像剤の帯電性を向上させることができ、また、被覆層を構成する樹脂におけるメラミン樹脂の混合重量比により現像剤の帯電性を制御することができる。
本発明において、メラミン樹脂の混合重量比は、被覆層を形成する全樹脂１００重量部に対して２重量部以上５０重量部未満とすることが好ましく、５〜４５重量部が特に好ましい。メラミン樹脂の混合重量比が５０重量部以上になると、被覆層が脆くなるため、導電性弾性層の変形に追従することができず、このため被覆層が割れやすくなる恐れがある。
【００１３】
上記樹脂とメラミン樹脂との混合物を硬化させるための触媒としては、例えば酸触媒，塩基性触媒などが挙げられる。本発明に係る被覆層は、溶剤に対する不溶率が７０重量％以上のものが好ましく、この不溶率が７０重量％未満では、長期間の放置により、画像形成体や成層ブレードなど、トナー担持体と接触している部材の圧接痕ができ、その結果、画像に黒横線などの不具合が生じる恐れがある。特に、溶剤不溶率が８０重量％以上のものが好適である。
また、被覆層の動的弾性率Ｅ’は１０⁷〜１０^9.8ｄｙｎ／ｃｍ²であることが好ましく、特に好ましくは１０⁸〜１０^9.6ｄｙｎ／ｃｍ²である。被覆層の損失正接ｔａｎδは0.７以下であることが好ましく、特に好ましくは0.０５〜0.５である。ここで、損失正接ｔａｎδとは、（サンプルに応力を与えた際の）動的弾性率Ｅ’に対する動的損失Ｅ”の比をいう。
被覆層の動的弾性率Ｅ’が１０⁷〜１０^9.8ｄｙｎ／ｃｍ²で、かつ損失正接ｔａｎδが0.７以下であると、耐久印刷時に現像剤のフィルミングや被覆層の割れが発生せず、現像剤担持体を長期間使用した場合に、白地画像における画像のかぶりを防止することができ、黒ベタ画像において濃度不足が生じることなく、かつ画像ノイズの発生を防止することができる。
【００１４】
本発明に係る被覆層は、上記架橋性樹脂等を主成分とするものであるが、その他に、現像剤への帯電能のさらなる向上、他の部材との摩擦力低減や導電性付与等の目的で、荷電制御剤，滑材，導電剤、その他の樹脂等の種々の添加剤を含有させることができる。
本発明の現像剤担持体においては、このような被覆層の抵抗を、導電性弾性層の抵抗より高くすることが、現像剤担持体の抵抗を調整する上で好ましく、この被覆層の好ましい固有抵抗値は１０⁷〜１０¹⁶Ω・ｃｍの範囲であり、特に１０⁹〜１０¹⁴Ω・ｃｍの範囲が好ましい。現像剤担持体の抵抗としては１０⁶〜１０¹²Ωが好ましく、１０⁷〜１０¹⁰Ωが特に好ましい。
【００１５】
また、被覆層を形成した現像剤担持体の表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１０μｍＲｚ以下、特に0.３〜８μｍＲｚとすることが好ましい。この平均粗さが１０μｍＲｚを超えると、現像剤の帯電量が小さくなったり逆帯電現像剤が生じて、画像かぶりを生じるので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると現像剤担持量が少なくなり、画像濃度が低下する恐れが生じる。
本発明の現像剤担持体における被覆層の形成方法については特に制限はないが、通常は、架橋性樹脂、架橋剤、及び必要に応じて各種添加剤を溶解又は分散させてなる塗工液をディッピング法，ロールコーター法，ドクターブレード法，スプレー法などにより、導電性弾性層上に塗布した後、常温あるいは５０〜１７０℃程度の温度で乾燥し、架橋硬化させて形成する。
【００１６】
この被覆層の厚さは、１〜５０μｍ程度とすることができるが、特に２〜３０μｍの範囲が好ましい。この被覆層の厚さが薄すぎると局所的な放電が起こり、画像に白横線が発生しやすくなる。また、厚すぎると現像剤担持体が硬くなり、現像剤に損傷を与えて画像形成体や成層ブレードへの現像剤固着などが発生して画像不良の原因となる。
上記塗工液の調製に用いられる溶媒としては、例えばメタノール，エタノール，イソプロパノール，ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、トルエン，キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、イソプロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム，シクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等、及びこれらの混合溶媒などが挙げられる。本発明においては、ケトン系溶媒及びケトン系溶媒と芳香族系炭化水素との混合溶媒が特に好ましく用いられる。
【００１７】
本発明の現像剤担持体は、電子写真装置における現像装置などの画像形成装置に現像ローラ等として組み込まれて用いられるものであり、例えば、図２に示したように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ５と静電潜像を保持した感光ドラム（画像形成体）６との間に、本発明の現像剤担持体を現像ローラ１として配置し、トナー塗布用ローラ５によりトナー７を担持し、これを成層ブレード８により均一な薄層に整え、さらにこの薄層からトナーを感光ドラム（画像形成体）６に供給し、感光ドラム（画像形成体）６の静電潜像にトナーを付着させて潜像を可視化するものである。図２に示した画像形成装置の詳細については、上述の従来技術において説明したので省略する。
なお、本発明の現像剤担持体を装着する画像形成装置は、図２に示したものに限定されず、表面に現像剤を担持して該現像剤の薄層を形成し、この状態で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、画像形成体表面に可視画像を形成するものであればいずれのものでもよい。例えば、紙やＯＨＰ用紙等の紙葉類を画像形成体とし、ごれらに現像剤担持体上に担持させた現像剤を制御電極に形成した孔を通して直接飛翔せしめ、紙やＯＨＰ用紙に直接画像を形成させるものであってもよい。
【００１８】
また、本発明の現像剤担持体に担持させる現像剤としては、非磁性の一成分トナーが好適に用いられるが、磁性タイプの一成分現像剤を用いることもでき、例えば磁性一成分トナーを用いて白黒画像印字を行う場合にも、本発明の現像剤担持体及び画像形成装置を好適に用いることができる。
【００１９】
【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。
なお、実施例及び比較例で得られたトナー担持体について、下記の要領で特性試験を行った。
（１）被覆層の層厚
被試験ローラの垂直切断面を走査型電子顕微鏡により観察して測定した。
（２）被覆層の溶剤不溶率
被試験ローラとは別に、ガラス板を用意して、各ローラの被覆層形成に用いた塗工液をガラス板に塗布し、各ローラの作製と同一の条件で塗膜を加熱し、硬化させて塗膜試料を作製した。このガラス板を、塗工液の調製に用いたものと同様の溶媒中に常温で２４時間浸漬した後、乾燥させて、浸漬前後の塗膜の重量を測定し、下記の式により溶剤不溶率を算出し、ローラの被覆層の溶剤不溶率とし、この被覆層の溶剤不溶率が７０重量％以上かどうかを確認した。溶剤不溶率はいずれも９０重量％以上であった。
溶剤不溶率＝〔（溶剤に浸漬、乾燥後の塗膜重量）／（溶剤に浸漬前の塗膜重量）〕×１００（重量％）
【００２０】
（３）被覆層のガラス転移点の測定
ＪＩＳＫ７１２１のプラスチックの転移温度測定方法に従って示差走査熱量（ＤＳＣ）により測定し、得られたＤＳＣ曲線より中間点ガラス転移温度Ｔｇ（℃）を求めた。
（４）被覆層の動的粘弾性の測定
動的弾性率Ｅ’〔Ｌｏｇ（ｄｙｎ／ｃｍ²）〕及び損失正接ｔａｎδは、動的粘弾性測定装置レオログラフＳＯＬＩＤ（東京精密社製）により測定した。測定条件は、室温（約２５℃）でＳＥＴＳＴＲＡＩＮ：0.５％、ＳＴＡＴＩＣＳＴＲＡＩＮ：1.０％、周波数：５Ｈｚとした。
（５）表面粗さ（Ｒｚ）
被試験ローラについて、表面粗さ計サーフコム５９０Ａ（東京精密社製）を用い、軸方向に対して直行した向き（円周方向）に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／ｓｅｃ、カットオフ波長0.８ｍｍで、ローラのシャフト方向及び円周方向で偏りがないように、３００箇所以上測定した値を平均してＪＩＳ１０点平均粗さを求めた。
（６）被覆層の抵抗（膜抵抗）
ローラとは別に、銅板を用意して、各ローラの被覆層形成に用いた塗料膜を用いて、銅板上に該塗料液をバーコータ塗布機で塗布し、各ローラと同条件で塗膜を加熱し、硬化を行ない均一な薄膜を作成した。抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用い、作製した薄膜の厚さより電界強度５０００Ｖ／ｃｍになるように電圧を印加して体積固有抵抗を求めた。
（７）ローラの抵抗
被試験ローラの両端に各５００ｇの荷重をかけて銅板上に押し付け、抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用い、１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した。
（８）トナー帯電量
各トナー担持体を現像ローラとして図２に示した現像ユニットに装着し、現像バイアス−４００Ｖ、ブレードバイアス−６００Ｖとし、平均粒径７μｍの非磁性一成分負帯電トナーを用い、線速５０ｍｍ／秒の周速で回転させながら反転現像で画像出しを行った。そして、現像ローラ表面に形成された均一なトナー薄層を吸引してファラディゲージ内に導入し、電荷量を測定した。これと同時に、吸引されたトナー量も測定し、単位重量当たりのトナー帯電量〔ｑ／ｍ（μＣ／ｇ）〕を求めた。
（９）画像評価
上記の同装置条件にて白地画像及び黒地画像における画像評価を行った。白地画像において画像のかぶりが見られた場合を△、画像のかぶりが多く生じた場合を×、画像のかぶりが発生せず良好であった場合を○で示した。黒地画像では、濃度低下ムラについて、黒濃度ムラが見られた場合を△、黒濃度ムラが多く発生した場合を×、黒濃度ムラが発生せず良好であった場合を○で示した。また、マクベス濃度計ＲＤ９１８（Kollmorgen Instruments Corporation製）を用いて黒濃度を測定し数値化した。
（１０）長期間運転後の評価
上記の同装置条件にて長期間運転を行った。長期間運転条件として５％印字パターンにおいてＡ４サイズ用紙を横方向に１万枚の印刷を行った。この印刷後に、トナー帯電量を測定し、白地画像及び黒地画像における画像評価を行った。画像の評価基準は上記と同様とした。最後に現像ユニットからとなー担持体を取り出し、トナーフィルミングの有無や被覆層の変化についてトナー担持体の表面観察を行った。
【００２１】
実施例１
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加し、分子量５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価：３３ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００部（重量部、以下同じ）に１，４−ブタンジオール1.０部、ニッケルアセチルアセトナト0.５部、ジブチルチンジラウレート0.０１部及びアセチレンブラック2.０部を添加し、混合機を用いて混合してポリオール組成物を調製した。
このポリオール組成物を減圧下に攪拌して脱泡した後、ウレタン変性ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）を１7.５部加えて２分間攪拌し、これを、ニッケルメッキ鋼製のシャフトを配置し予め１１０℃に加熱した金型に注型し、１１０℃で２時間硬化させてシャフトの外周に導電性弾性層を形成してローラを得た。得られたローラの表面を研磨して、表面をＪＩＳ１０点平均粗さ１0.５μｍＲz に調整した。
なお、この表面粗さは、上述したように、表面粗さ計「サーフコム５９０Ａ」（東京精密社製）を用いて測定した（以下の例においても同様）。
架橋性樹脂としてアルコキシシリル基含有アクリル共重合体であるゼムラックＹＣ３３７２（鐘淵化学工業株式会社製，固形分率５０重量％）、メラミン樹脂としてスーパーベッカミンＬ１４５（大日本インキ化学工業株式会社製，固形分率６０重量％）、脱水剤として有機エステル類のＺＷ８０６Ｚ（鐘淵化学工業株式会社製）、硬化触媒として有機スズ系のゼムラックＢＴ１２０Ｓ（鐘淵化学工業株式会社製）、導電性粉体として硫酸バリウム表面に酸化スズ系導電層が形成されたパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ（三井金属鉱業株式会社製）を用い、溶媒としてＭＥＫ（メチルエチルケトン）を用い、第１表に示す組成（第１表において配合量は重量部で示す、以下同じ）の塗工液を調製した。当該塗工液中に、上記ローラを浸漬して引き上げ、これを１１０℃にて４時間加熱し、架橋硬化した被覆層を有する図１と同様のローラ状トナー担持体を得た。
【００２２】
実施例２
架橋性樹脂として、官能基を有するポリスチレンブタジエン樹脂であるタフテックＭ１９６２（旭化成工業株式会社製）、メラミン樹脂としてスーパーペッカミンＬ１４５（大日本インキ化学工業株式会社製、固形分率６０重量％）、導電性粉体としてパストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂ（三井金属鉱業株式会社製）を用い、硬化促進剤として燐酸エステルであるＰ１９８（大日本インキ化学工業株式会社製）を、分散剤としてスルパースＳ３０００（ゼネカ株式会社製）を添加し、溶媒としてトルエンを用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２３】
実施例３
実施例２において、タフテックＭ１９６２に代えて熱可塑性の飽和共重合ポリエステル樹脂であるエリーテルＵＥ３４００（ユニチカ株式会社製）を用い、分散剤としてソルパースＳ２４０００（ゼネカ株式会社製）を用い、溶媒としてＭＥＫを用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
実施例４
実施例３において、エリーテルＵＥ３４００に代えて熱可塑性のアクリル樹脂であるダイヤナールＬＲ−２５８２（三菱レイヨン株式会社製、固形分率６０重量％）を用い、溶媒としてトルエンとエタノールの混合溶媒を用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２４】
比較例１
実施例１において、スーパーベッカミンＬ１１７を加えずに、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
比較例２
比較例１において、導電性粉体パストランＴＹＰＥ−IV４４１０Ｂに代えて、予め溶剤に分散させたカーボンブラック＃２２０（御国色素株式会社製，固形分率４０重量％）を用い、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２５】
比較例３
実施例３において、メラミン樹脂Ｌ１４５と硬化触媒Ｐ１９８を、ＨＤＩ（１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート）ベースのイソシアヌレート型ブロックイソシアネートであるデュラネートＭＦ−Ｋ６０Ｘ（旭化成工業株式会社製，固形分率６０重量％）に代え、第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
比較例４
架橋性樹脂として高分子量の線状飽和ポリエステル樹脂であるアロンメルトＰＥＳ−３６０Ｓ３０（東亜合成株式会社製，固形分率３０重量％）、メラミン樹脂としてスーパーベッカミンＬ１４５（大日本インキ化学工業株式会社製，固形分率６０重量％）を用い、硬化促進剤としてリン酸エステルであるＰ１９８（大日本インキ化学工業株式会社製）を添加し、溶媒としてトルエンとＭＥＫ（メチルエチルケトン）を混合したものを用いて第１表に示す組成の塗工液を調製し、この塗工液を用いて被覆層を形成した以外は実施例１と同様にしてローラ状トナー担持体を作製した。
【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
第１表に示す結果から、実施例のトナー担持体は、印刷初期から長期間にわたり良好なトナー帯電性を安定して示し、白地画像のかぶり、黒画像の濃度低下ムラも発生せず、良好な画像が安定的に得られるものであることが確認できた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の現像剤担持体は、長期間使用しても良好な現像剤帯電性を示し、白地画像のかぶり、黒画像の濃度低下ムラも発生せず、良好な画像が安定的に得られるものでありて、各種画像形成装置の現像剤担持体として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤担持体の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：トナー担持体（現像ローラ）
２：シャフト
３：導電性弾性層
４：被覆層
５：トナー塗布用ローラ
６：画像形成体（感光体）
７：トナー
８：成層ブレード
９：転写部
10：クリーニング部
11：クリーニングブレード

Claims

表面に現像剤を担持してその薄膜を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる現像剤担持体において、現像剤担持体が、導電性弾性層の表面に、１０℃以下のガラス転移点を持つ、アクリル樹脂，スチレンブタジエン樹脂，ポリエステル樹脂及びアクリル変性シリコーン樹脂の中から選ばれる少なくとも一種（但し、−（Ｙ） _k −（Ｚ） _n ―で表される繰り返し単位を有するシリコーングラフトアクリルポリマーであって、シロキサンから誘導される構造部分を除いたアクリルポリマー部分のガラス転移温度が−３５〜３０℃の範囲に設定されたシリコーングラフトアクリルポリマーを除く。ここで、Ｙはアクリル系単量体から誘導される直鎖状の構造部分であり、Ｚはアクリル系単量体から誘導される構造部分であって、シロキサンから誘導される構造部分を有するものである。また、ｋは１〜３０００の正数、ｎは１〜３０００の正数である。）とメラミン樹脂との混合物を硬化させてなる樹脂を含有する材料からなる被覆層を有するものであることを特徴とする現像剤担持体。
メラミン樹脂の混合比が、被覆層を構成する全樹脂１００重量に対して２重量部以上５０重量部未満である請求項１記載の現像剤担持体。
導電性弾性層が、アスカーＣ型で４０〜８０°の硬度を有するものである請求項１又は２記載の現像剤担持体。
導電性弾性層が、ブタジエンゴム，エチレンプロピレンゴム及びウレタンゴムの中から選ばれる少なくとも一種のゴム弾性体からなる請求項１〜３のいずれかに記載の現像剤担持体。
導電性弾性層が、固有抵抗値１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ及び表面粗さがＪＩＳ１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の現像剤担持体。
被覆層が、動的弾性率Ｅ’が１０⁷〜１０^9.8ｄｙｎ／ｃｍ²であり、損失正接ｔａｎδが０．７以下のものである請求項１〜５のいずれかに記載現像剤担持体。
被覆層が、厚さ１〜５０μｍのものである請求項１〜６のいずれかに記載の現像剤担持体。
被覆層が、固有抵抗値１０⁷〜１０¹⁶Ω・ｃｍのものである請求項１〜７のいずれかに記載の現像剤担持体。
現像剤担持体の抵抗が１０³〜１０¹²Ω及び表面粗さがＪＩＳ１０点平均粗さで１０μｍＲｚ以下である請求項１〜８のいずれかに記載の現像剤担持体。
現像剤担持体が装着されてなり、かつ現像剤担持体の表面に現像剤を担持してその薄膜を形成し、この現像剤担持体を画像形成体に接触又は近接させて、該画像形成体表面に現像剤を供給することにより、画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、上記現像剤担持体として、請求項１〜９のいずれかに記載の現像剤担持体を用いたことを特徴とする画像形成装置。