JP4256906B2 - Developing roller and developing device having the same - Google Patents

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Description

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一成分トナーを用いて現像する現像ローラ及びそれを有する現像装置に関する。   The present invention relates to a developing roller that develops using a one-component toner used in an electrophotographic apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, and a developing apparatus having the developing roller.

従来、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非磁性一成分トナーを使用して現像する現像装置が実用化されている。   Conventionally, in the field of electrophotographic apparatuses such as copying machines, printers, facsimiles, and particularly small electrophotographic apparatuses, the maintenance has been simplified. For example, the image on the surface of a photoreceptor, photosensitive paper, recording paper, etc. A developing device for developing an electrostatic latent image formed on a carrier using a non-magnetic one-component toner has been put into practical use.

このタイプの現像装置において、地汚れ、残像等の発生を防いで画像品質を維持すると共に、現像装置の長寿命化をはかるためには、(a)トナー帯電を高く且つ均一にすること、(b)トナー規制部材表面及び現像ローラ表面へのトナーの凝集・固着の発生を防止すること、(c)現像ローラ表面及びトナー規制部材表面のキズ、亀裂、剥離等による劣化を防止すること、(d)トナー漏れや飛散による画像形成装置内部の汚染を防止すること、等が課題となっていた。これらの課題は、現像ローラを構成する材料の選定、現像装置の構造の工夫等の手段で部分的に解決されてきた。   In this type of developing device, in order to maintain the image quality by preventing the occurrence of background stains and afterimages, and to extend the life of the developing device, (a) the toner charge is made high and uniform; b) preventing toner aggregation and sticking on the toner regulating member surface and the developing roller surface; (c) preventing deterioration due to scratches, cracks, peeling, etc. on the developing roller surface and the toner regulating member surface; d) Prevention of contamination inside the image forming apparatus due to toner leakage and scattering has been a problem. These problems have been partially solved by means such as selection of a material constituting the developing roller and a device structure of the developing device.

このような現像ローラとしては、次のようなものが用いられていた。即ち、(イ)金属の芯金上にゴムで構成される弾性層を設けた現像ローラ、(ロ)前記(イ)の現像ローラの弾性層上に樹脂被覆層を設けた現像ローラ、及び、(ハ)金属の芯金上に樹脂被覆層を設けた現像ローラが、それぞれ、用いられていた。これらの現像ローラは、感光体の構造に対応させて用いられており、例えば、ドラム感光体を使用する場合には、前記(イ)の現像ローラ及び(ロ)の現像ローラが用いられ、また、ベルト状感光体を使用する場合には、前記(イ)の現像ローラ 、(ロ)の現像ローラ及び(ハ)の現像ローラのいずれもが用いられてきたが、それらの中でも、ドラム感光体と前記(イ)の現像ローラ又は(ロ)の現像ローラとの組合せが一般的であった。   As such a developing roller, the following has been used. (B) a developing roller provided with an elastic layer made of rubber on a metal core, (b) a developing roller provided with a resin coating layer on the elastic layer of the developing roller of (b), and (C) Each of the developing rollers provided with a resin coating layer on a metal core was used. These developing rollers are used corresponding to the structure of the photosensitive member. For example, when a drum photosensitive member is used, the developing roller (b) and the developing roller (b) are used. In the case of using a belt-shaped photoconductor, any of the developing roller (a), the developing roller (b) and the developing roller (c) has been used. And (b) the developing roller or (b) the developing roller is generally used in combination.

しかしながら、前記(イ)の現像ローラ及び(ロ)の現像ローラ、いわゆる、弾性現像ローラを用いる場合には、
1)硬度及び電気抵抗を適正なものに制御すること、
2)低硬度にすると共に表面粗さを小さくすること、
3)樹脂被覆層が柔軟性を有していること、及び、
4)弾性層のゴムを劣化させないように、被覆樹脂を加熱硬化するための焼成温度を低く設定すること、
といった課題があった。
However, when using the developing roller (b) and the developing roller (b), so-called elastic developing roller,
1) Control the hardness and electrical resistance appropriately.
2) Low hardness and low surface roughness,
3) The resin coating layer has flexibility, and
4) Setting the firing temperature for heat-curing the coating resin low so as not to deteriorate the rubber of the elastic layer,
There was a problem.

近年、現像装置においては、カラー化に伴って、レイアウトの自由度を高める必要性が生じてきたので、ベルト感光体を用いたシステムが採用されるようになってきた。そこで、前記(ハ)の金属の芯金上に樹脂被覆層を設けた現像ローラ、いわゆる、ハード現像ローラがさかんに採用されるようになってきた。このようなハード現像ローラを用いると、前記1)、3)及び4)の課題が解決できるが、トナーを高帯電させること、トナーを均一な薄層に形成すること、及び、現像ローラを高寿命にすること、といった共通の課題が残った。   In recent years, with the development of color in developing devices, it has become necessary to increase the degree of freedom in layout. Therefore, a system using a belt photoreceptor has been adopted. Accordingly, a developing roller having a resin coating layer on the metal core bar (c), a so-called hard developing roller, has been increasingly adopted. When such a hard developing roller is used, the problems 1), 3) and 4) can be solved. However, the toner can be highly charged, the toner can be formed in a uniform thin layer, and the developing roller can be made high. The common problem of making it a lifetime remained.

一成分現像装置においては、前述のとおり、トナーを高帯電させると共に、トナーを均一な薄層に形成しなくてはならない。トナーを高帯電させるためには、現像ローラの表面、又は、トナー規制部材(ローラ)の表面にトナーと逆極性の帯電性を示す材料を被覆することが望ましい。このような材料としては、マイナス帯電トナーに対しては、プラス帯電性を示すポリアミド樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂等の主鎖又は側鎖に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂材料が有効である(特許文献1,2を参照。)。しかしながら、現像ローラ表面の樹脂被覆層は、その化学組成を完全に均一にすることは難しいので、経時の摩耗によってローラ表面の化学組成が変化して帯電量が変化してしまうという問題があった。特に、現像ローラの樹脂被覆層の最表面は、スキン層が形成されているために、摩耗による化学組成変化が急峻である。また、近年の高画質化に伴って、現像ローラの表面粗さ、及び、表面層の被覆欠陥によって生じる突起が画像欠陥として現れるので、非常に厳しい樹脂被覆層の表面性が求められている。そこで、樹脂被覆後の樹脂被覆層の表面をテープ研磨等の除去加工を行うことにより、このような表面欠陥が除去されている。   In the one-component developing device, as described above, the toner must be highly charged and the toner must be formed in a uniform thin layer. In order to charge the toner at a high level, it is desirable to coat the surface of the developing roller or the surface of the toner regulating member (roller) with a material having a chargeability opposite to that of the toner. As such a material, a resin material made of a polymer compound having a nitrogen element in the main chain or side chain, such as a polyamide resin, a melamine resin, and a guanamine resin exhibiting a positive charging property is effective for a negatively charged toner. Yes (see Patent Documents 1 and 2). However, since it is difficult to make the chemical composition of the resin coating layer on the surface of the developing roller completely uniform, there has been a problem that the amount of charge changes due to the chemical composition of the roller surface changing due to wear over time. . In particular, since the skin layer is formed on the outermost surface of the resin coating layer of the developing roller, the chemical composition change due to wear is steep. Further, along with the recent improvement in image quality, the surface roughness of the developing roller and the protrusions caused by the coating defects of the surface layer appear as image defects, so that extremely strict surface properties of the resin coating layer are required. Therefore, such surface defects are removed by performing removal processing such as tape polishing on the surface of the resin coating layer after resin coating.

弾性現像ローラには、トナー漏れを防止するために樹脂被覆層上にシールを強固に当接させる必要があるが、そのシールを当接させた部分に亀裂や剥離が発生することがある。メラミン、グアナミン等のトリアジン系樹脂を硬化させた樹脂被覆層は柔軟性に乏しいので、かかる樹脂被覆層を弾性層上に形成した場合には、短時間のうちに樹脂被覆層に亀裂が発生してしまう。特に、現像ローラでは、バイアス電圧を印加するために樹脂被覆層に電気抵抗制御剤を含有させる必要があるが、抵抗制御剤を樹脂被覆層に含有させると、樹脂被覆層に亀裂を発生させる現象が加速される。それ故、弾性現像ローラは、摩耗という点でシールに対する対応が難しい。従来の現像装置においては、このような弾性現像ローラが用いられているが、1万枚レベルの作像後の現像装置を観察すると、弾性現像ローラ端部のシール部分の摩耗が激しい。   In the elastic developing roller, it is necessary to firmly contact the seal on the resin coating layer in order to prevent toner leakage. However, cracks and peeling may occur in the contacted portion of the seal. A resin coating layer obtained by curing a triazine-based resin such as melamine or guanamine has poor flexibility. Therefore, when such a resin coating layer is formed on an elastic layer, a crack occurs in the resin coating layer within a short time. End up. In particular, in the developing roller, it is necessary to include an electric resistance control agent in the resin coating layer in order to apply a bias voltage. However, if the resistance control agent is included in the resin coating layer, a crack is generated in the resin coating layer. Is accelerated. Therefore, it is difficult for the elastic developing roller to cope with the seal in terms of wear. In the conventional developing device, such an elastic developing roller is used. However, when the developing device after image formation of 10,000 sheets is observed, the seal portion at the end of the elastic developing roller is heavily worn.

そこで、現像ローラとして、金属の基体であるアルミスリーブをそのまま使用し、そして、トナー規制ローラとして、表面にトナーと逆極性の帯電性を示す材料を被覆した弾性ローラを使用した現像装置が提案された。しかしながら、この現像装置は、アルミ表面のトナーの保持力、搬送力が低いという問題があった。また、かかる現像ローラの表面に粗面化処理を施してトナー搬送性を高めることが考えられたが、その表面は作像回数の増加に伴って平滑化され、そのために、必要なトナー搬送量が得られなくなるという問題が生じた。さらに、金属基体であるアルミスリーブをそのまま使用した現像ローラは、トナーの保持力が小さいために、飛散による画像形成装置内の汚染を引き起こし易いという問題があった。
特開2000−181218号公報 特開2001−34060号公報
Therefore, a developing device has been proposed in which an aluminum sleeve, which is a metal substrate, is used as a developing roller, and an elastic roller whose surface is coated with a material having a chargeability opposite to that of the toner is used as a toner regulating roller. It was. However, this developing device has a problem that the toner holding force and conveying force on the aluminum surface are low. In addition, it has been considered that the surface of the developing roller is roughened to improve the toner transportability, but the surface is smoothed as the number of image formation increases, and therefore, the necessary toner transport amount There was a problem that could not be obtained. Further, the developing roller using the aluminum sleeve as a metal substrate as it is has a problem that the toner holding force is small, so that the image forming apparatus is easily contaminated by scattering.
JP 2000-181218 A JP 2001-34060 A

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。   The present invention aims to solve this problem.

即ち、本発明は、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像ローラ及びそれを有する現像装置を提供することを目的とする。   That is, the present invention relates to a developing roller for developing with a one-component toner and a developing device having the same, which maintains an appropriate high toner charge amount to prevent the occurrence of afterimages and background stains and has improved durability. The purpose is to provide.

本発明者は、基体の表面に導電性付与部材としてITOを含有する樹脂被覆層を有する現像ローラであって、前記樹脂被覆層が、分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂で構成されるか、又は、窒素元素を分子構造中に有する低分子化合物を含有する樹脂で構成され、且つ、前記樹脂被覆層の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10〜0.35である現像ローラにおいて、(イ)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に減少され、(ロ)前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に増加され、そして、(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されているものとすると、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像ローラ及びそれを有する現像装置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。 The inventor is a developing roller having a resin coating layer containing ITO as a conductivity imparting member on the surface of a substrate, wherein the resin coating layer is a resin made of a polymer compound having a nitrogen element in the molecular structure. It is composed of a resin containing a low molecular compound having a nitrogen element in the molecular structure, and the elemental composition ratio of carbon element to nitrogen element by X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the surface of the resin coating layer In the developing roller in which (N / C) is 0.10 to 0.35, (b) the distribution of the nitrogen element is reduced inward from the surface of the resin coating layer, and (b) the constituent material of the ITO distribution of indium element is found is increased inwardly from the surface of the resin coating layer, and, the skin layer part is a major part of the initial composition change at the surface of (c) the resin coating layer, abrasive Assuming that have been removed by polishing by-loop, and held in proper height toner charge amount while preventing the occurrence of afterimage and scumming, improved durability, and developed using a one-component toner It has been found that a developing roller and a developing device having the developing roller can be provided, and the present invention has been completed.

即ち、請求項1に係わる発明は、上記目的を達成するために、基体の表面に導電性付与部材としてITOを含有する樹脂被覆層を有する現像ローラであって、前記樹脂被覆層が、分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂で構成されるか、又は、窒素元素を分子構造中に有する低分子化合物を含有する樹脂で構成され、且つ、前記樹脂被覆層の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10〜0.35である現像ローラにおいて、
(イ)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に減少され、
(ロ)前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に増加され、そして、
(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されている
ことを特徴とする現像ローラである。
Specifically, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a developing roller having a resin coating layer containing ITO as a conductivity imparting member on the surface of a substrate, wherein the resin coating layer has a molecular structure. X-ray on the surface of the resin coating layer, which is composed of a resin made of a polymer compound having nitrogen element in it, or composed of a resin containing a low molecular compound having nitrogen element in the molecular structure In a developing roller having an elemental composition ratio (N / C) of carbon element to nitrogen element of 0.10 to 0.35 by photoelectron spectroscopy analysis,
(A) The distribution of the nitrogen element is reduced from the surface of the resin coating layer toward the inside,
(B) The distribution of indium element which is a constituent material of the ITO is increased inward from the surface of the resin coating layer, and
(C) A developing roller characterized in that a skin layer portion, which is a portion having a large initial composition change on the surface of the resin coating layer , is removed by polishing with a polishing tape .

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、前記樹脂被覆層が、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物で構成されていることを特徴とするものである。 In the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, the resin coating layer is a cross-link between a polyester resin having a hydroxyl group in a main chain or a side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group. It is characterized by comprising a reaction product.

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、前記樹脂被覆層の表面粗さ(Rz)が4μm以下であり、且つ、前記樹脂被覆層の表面上の突起が7μm以下であることを特徴とするものである。   The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, wherein the resin coating layer has a surface roughness (Rz) of 4 μm or less, and a protrusion on the surface of the resin coating layer. Is 7 μm or less.

請求項4に記載された発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載された発明において、前記研磨テープによる研磨加工前には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムがX線光電子分光分析で検出されず、そして、前記研磨テープによる研磨加工後には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムが検出されることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, before polishing with the polishing tape , from the surface of the resin coating layer, a constituent material of ITO is used. Indium is not detected by X-ray photoelectron spectroscopic analysis, and indium, which is a constituent of ITO, is detected from the surface of the resin coating layer after polishing with the polishing tape. is there.

請求項5に記載された発明は、現像ローラと、前記現像ローラに接触配置しトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制して薄層を形成するトナー規制ローラとからなる一成分トナーを用いて現像する現像装置において、前記現像ローラとして請求項1〜4のいずれかに記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置である。   The invention described in claim 5 includes a developing roller, a toner supply roller that is disposed in contact with the developing roller and supplies toner, and a toner regulating roller that regulates the toner on the developing roller to form a thin layer. The developing device for developing using the one-component toner comprises the developing roller according to any one of claims 1 to 4 as the developing roller.

請求項1に記載された本発明によれば、1)前記樹脂被覆層が導電性付与部材としてITOを含有しているので、現像ローラにおける、抵抗制御性が良好となると共に、耐摩耗性が向上し、2)前記樹脂被覆層が、分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂で構成されるか、又は、窒素元素を分子構造中に有する低分子化合物を含有する樹脂で構成され、且つ、前記樹脂被覆層の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10〜0.35であるので、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像ローラとすることができ、3)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に減少され、前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に増加され、そして、(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されているので、化学的な組成変化が大きいスキン層を除去することができると共に、塗装による突起等の不具合を除去することができ、しかも、導電剤を表面に露出させることができるので、トナー化による画像の変化を防止することができ、また、表面の電気抵抗を下げて残像を防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, 1) since the resin coating layer contains ITO as a conductivity-imparting member, resistance controllability in the developing roller is improved and wear resistance is improved. 2) The resin coating layer is composed of a resin made of a polymer compound having a nitrogen element in the molecular structure, or a resin containing a low molecular compound having a nitrogen element in the molecular structure In addition, since the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element by the X-ray photoelectron spectroscopic analysis on the surface of the resin coating layer is 0.10 to 0.35, an appropriate high toner charge amount can be obtained. It can be retained to prevent the occurrence of afterimages and background stains, and can be a developing roller that develops using one-component toner with improved durability. 3) The distribution of the nitrogen element is the resin coating layer. From the surface to the inside Is small, the distribution of the indium element is a constituent of the ITO is increased inwardly from the surface of the resin coating layer, and is the major part of the initial composition change at the surface of (c) the resin coating layer Since the skin layer portion has been removed by polishing with an abrasive tape , it is possible to remove the skin layer with a large chemical composition change and to eliminate defects such as protrusions due to painting, Since the agent can be exposed on the surface, it is possible to prevent the image from being changed due to the toner, and to reduce the after-image by reducing the electrical resistance of the surface.

請求項2に記載された発明によれば、前記樹脂被覆層が、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物で構成されているので、樹脂被覆層のトナー帯電性を向上させるばかりでなく、耐水性、耐溶剤性、摩耗性等の機械的物性を向上させることができる。 According to the invention described in claim 2, the resin coating layer is composed of a cross-linking reaction product of a polyester resin having a hydroxyl group in the main chain or a side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group . Therefore, not only the toner chargeability of the resin coating layer can be improved, but also the mechanical properties such as water resistance, solvent resistance, and wear resistance can be improved.

請求項3に記載された発明によれば、前記樹脂被覆層の表面粗さ(Rz)が4μm以下であり、且つ、前記樹脂被覆層の表面上の突起が7μm以下であるので、化学的な組成変化が大きいスキン層を除去することができると共に、塗装による突起等の不具合を除去することができ、しかも、導電剤を表面に露出させることができるので、トナー帯電量等の特性変化による画像の変化を防止することができ、また、表面の電気抵抗を下げて残像を防止することができる。   According to the invention described in claim 3, since the surface roughness (Rz) of the resin coating layer is 4 μm or less and the protrusions on the surface of the resin coating layer are 7 μm or less, The skin layer with a large composition change can be removed, defects such as protrusions due to painting can be removed, and the conductive agent can be exposed on the surface. In addition, afterimages can be prevented by lowering the electrical resistance of the surface.

請求項4に記載された発明によれば、前記研磨テープによる研磨加工前には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムがX線光電子分光分析で検出されず、そして、前記研磨テープによる研磨加工後には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムが検出されるので、前記研磨テープによる研磨加工が施された樹脂被覆層の表面は、その電気抵抗が下がり、残像が発生しない電気抵抗領域となる。 According to the invention described in claim 4, before polishing with the polishing tape , indium as a constituent material of ITO is not detected by X-ray photoelectron spectroscopy from the surface of the resin coating layer, and After polishing with the polishing tape , indium, which is a constituent material of ITO, is detected from the surface of the resin coating layer. Therefore, the surface of the resin coating layer subjected to polishing with the polishing tape has its electrical resistance. Becomes an electric resistance region where no afterimage is generated.

請求項5に記載された発明によれば、現像ローラと、前記現像ローラに接触配置しトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制して薄層を形成するトナー規制ローラとからなる一成分トナーを用いて現像する現像装置において、前記現像ローラとして請求項1〜7のいずれかに記載の現像ローラを有しているので、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像装置とすることができる。   According to the invention described in claim 5, a developing roller, a toner supply roller arranged in contact with the developing roller to supply toner, and a toner regulating roller for regulating the toner on the developing roller to form a thin layer In the developing device for developing using the one-component toner comprising the developing roller, the developing roller according to any one of claims 1 to 7 is used as the developing roller, so that the afterimage is maintained at an appropriate high toner charge amount. In addition, it is possible to provide a developing device that develops using a one-component toner that prevents the occurrence of background stains and has improved durability.

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。図2は、本発明の他の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。図3は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの表面層の深さと窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)との関係を示すグラフである。図4は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの表面層の深さとトナー帯電量との関係を示すグラフである。図5は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの前記N/Cとトナー帯電量との関係を示すグラフである。図6は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラの耐久枚数と表面層の摩耗量との関係を示すグラフである。図7は、本発明の一実施の形態を示す現像ローラを用いた現像装置の概略説明図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a developing roller showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a developing roller showing another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the depth of the surface layer of the developing roller and the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the depth of the surface layer of the developing roller and the toner charge amount according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the N / C of the developing roller and the toner charge amount according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the durability of the developing roller and the amount of wear on the surface layer according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic explanatory view of a developing device using a developing roller showing an embodiment of the present invention.

図1において、10は現像ローラである。現像ローラ10は、基体3の表面に導電性付与部材としてITOを含有する樹脂被覆層4を有している。このように、樹脂被覆層4が導電性付与部材としてITOを含有していると、現像ローラにおける、抵抗制御性が良好となると共に、耐摩耗性が向上する。前記基体3は、例えば、円柱状又は円筒状の金属で構成される芯金である。本発明においては、図2に示されているように、現像ローラ20における基体3は、芯金1の表面に弾性層2を有するものであってもかまわない。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。前記樹脂被覆層4は、分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂で構成されるか、又は、窒素元素を分子構造中に有する低分子化合物を含有する樹脂で構成される。このような窒素元素を有する樹脂は、プラス帯電系列の材料であるので、トナーをマイナスに帯電させることができる。前記樹脂被覆層4は、例えば、ディップ法、スプレーコート、ローラコート等の手段により被覆するか、或いは、チューブ状に成形した成形物を被覆することにより形成される。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a developing roller. The developing roller 10 has a resin coating layer 4 containing ITO as a conductivity imparting member on the surface of the substrate 3. Thus, when the resin coating layer 4 contains ITO as a conductivity imparting member, resistance controllability in the developing roller is improved and wear resistance is improved. The base 3 is a cored bar made of, for example, a columnar or cylindrical metal. In the present invention, as shown in FIG. 2, the base 3 in the developing roller 20 may have an elastic layer 2 on the surface of the core metal 1. As the elastic layer 2, for example, rubber or elastomer such as ethylene propylene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, styrene rubber, isoprene rubber, silicone rubber, urethane rubber, urethane foam, or the like can be used. The resin coating layer 4 is composed of a resin made of a polymer compound having a nitrogen element in the molecular structure, or a resin containing a low molecular compound having a nitrogen element in the molecular structure. Since such a resin containing a nitrogen element is a positively charged material, the toner can be negatively charged. The resin coating layer 4 is formed, for example, by coating by means such as dipping, spray coating, roller coating, or by coating a molded product formed into a tube shape.

本発明の現像ローラ10(20)においては、前記樹脂被覆層4の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)は、0.10〜0.35である。前記「元素組成比」は、「原子比」ともよばれている。前記樹脂被覆層4の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10未満であると、トナーを高帯電させることができず、また、前記樹脂被覆層4の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.35より越えると、該現像ローラ10(20)の上にトナーの逆電荷が残存するために残像が発生してしまう。しかるに、本発明の現像ローラ10(20)は、前述のとおり、樹脂被覆層4の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10〜0.35であるので、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像ローラとすることができる。   In the developing roller 10 (20) of the present invention, the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element by X-ray photoelectron spectroscopy analysis on the surface of the resin coating layer 4 is 0.10 to 0.35. is there. The “element composition ratio” is also called “atomic ratio”. When the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element by X-ray photoelectron spectroscopic analysis on the surface of the resin coating layer 4 is less than 0.10, the toner cannot be highly charged. When the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element by the X-ray photoelectron spectroscopic analysis on the surface of the resin coating layer 4 exceeds 0.35, the reverse charge of the toner is formed on the developing roller 10 (20). Since it remains, an afterimage is generated. However, as described above, in the developing roller 10 (20) of the present invention, the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element by X-ray photoelectron spectroscopy analysis on the surface of the resin coating layer 4 is 0.10 to 0. Therefore, it is possible to provide a developing roller that develops using a one-component toner that is maintained at an appropriate high toner charge amount to prevent the occurrence of afterimages and background stains and has improved durability.

前記分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂は、例えば、メラミン、グアナミン、グアナミン誘導体等のトリアジン系樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミン、ポリイミン、ポリアクリルアミド、ポリアクリルイミド、ポリエチレンアミン、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、アミノポリアクリルアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ユリア樹脂、アミノ酸樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、及び、これらの樹脂の混合物、或いは、これらの樹脂と他の樹脂との共重合物であるが、好ましくは、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物である。前記メラミン、グアナミン、グアナミン誘導体等のトリアジン系樹脂は、アミノ基を含有しているので、マイナス帯電トナーに対して逆極性を示す。そのために、このようなトリアジン系樹脂は、トリアジン環に負荷しているアミノ基が−NH2 の形では硬化剤として作用しないので、−NH(CH2 OR)のエーテル化した構造に変えることにより、生成したエーテル基とベース樹脂の水酸基の間で縮合架橋反応により架橋構造を形成する。 Resins comprising a polymer compound having a nitrogen element in the molecular structure include, for example, triazine resins such as melamine, guanamine, and guanamine derivatives, polyamide, polyimide, polyamine, polyimine, polyacrylamide, polyacrylimide, polyethyleneamine, polyethylene Imine, polyallylamine, aminopolyacrylamide, polyamideimide, polyetherimide, polyoxyethylene alkylamine, urea resin, amino acid resin, polyacrylonitrile, polyurethane, and mixtures of these resins, or these resins and other resins Preferably, it is a crosslinking reaction product of a polyester resin having a hydroxyl group in the main chain or side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group. Triazine-based resins such as melamine, guanamine, and guanamine derivatives contain amino groups, and thus have a reverse polarity with respect to negatively charged toner. Therefore, such a triazine resin, since amino groups loaded onto the triazine ring does not act as a curing agent in the form of -NH 2, by changing the etherified structure -NH (CH 2 OR) A crosslinked structure is formed by a condensation crosslinking reaction between the generated ether group and the hydroxyl group of the base resin.

本発明の現像ローラ10(20)においては、(イ)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層4の表面から内部方向に減少され、(ロ)前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層4の表面から内部方向に増加され、そして、(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されている。このように、(イ)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層4の表面から内部方向に減少され、(ロ)前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層4の表面から内部方向に増加され、そして、(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されていると、化学的な組成変化が大きいスキン層を除去することができると共に、塗装による突起等の不具合を除去することができ、しかも、導電剤を表面に露出させることができるので、トナー帯電量等の特性変化による画像の変化を防止することができ、また、表面の電気抵抗を下げて残像を防止することができる。 In the developing roller 10 (20) of the present invention, (b) the distribution of the nitrogen element is reduced inward from the surface of the resin coating layer 4, and (b) the distribution of the indium element that is a constituent material of the ITO. Is increased inward from the surface of the resin coating layer 4 and (c) the skin layer portion, which is a large portion of the initial composition change on the surface of the resin coating layer , is removed by polishing with an abrasive tape. ing. As described above, (a) the distribution of the nitrogen element is reduced from the surface of the resin coating layer 4 toward the inside, and (b) the distribution of the indium element that is a constituent material of the ITO is reduced in the resin coating layer 4. The chemical composition is increased when the skin layer portion which is increased inward from the surface and (c) the skin layer portion which is a large portion of the initial composition change on the surface of the resin coating layer is removed by polishing processing with an abrasive tape. It is possible to remove skin layers with large changes, remove defects such as protrusions due to painting, and expose the conductive agent to the surface, so that the image of the image due to changes in characteristics such as toner charge amount can be removed. A change can be prevented, and an afterimage can be prevented by lowering the electrical resistance of the surface.

また、前記(イ)〜(ハ)の構成を有する現像ローラ10(20)を一般に使用されている現像装置(図7を参照)に装着すると、その現像ローラの150kプリント終了後のN/C比が0.1以上となり、そして、その現像ローラの150kプリント終了後のIn/C比が0.01以上となり、残像及び地汚れの発生しにくものになっていることがわかる。   Further, when the developing roller 10 (20) having the above-described configurations (a) to (c) is mounted on a commonly used developing device (see FIG. 7), the N / C after 150 k printing of the developing roller is completed. It can be seen that the ratio is 0.1 or more, and the In / C ratio of the developing roller after completion of 150k printing is 0.01 or more, and it is difficult for afterimages and background staining to occur.

本発明においては、前記樹脂被覆層4を構成する樹脂は、好ましくは、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物である。このように、前記樹脂被覆層4を構成する樹脂が、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物であると、樹脂被覆層4のトナー帯電性を向上させるばかりでなく、耐水性、耐溶剤性、摩耗性等の機械的物性を向上させることができる。   In the present invention, the resin constituting the resin coating layer 4 is preferably a cross-linking reaction product of a polyester resin having a hydroxyl group in the main chain or side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group. Thus, when the resin constituting the resin coating layer 4 is a cross-linking reaction product of a polyester resin having a hydroxyl group in the main chain or side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group, the resin coating layer 4 In addition to improving the toner chargeability, the mechanical properties such as water resistance, solvent resistance, and wear resistance can be improved.

前記窒素を分子構造中に有する低分子化合物は、例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−エチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾ−ル、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、1−(シアノエチルアミノエチル)−2−メチルイミダゾール、N−[2−(2−メチル−1−イミダゾリル)]尿素、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾールトリメリテート、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾールトリメリテート、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテート、2,4−ジアミノ−6−[2−メチル−1−イミダゾリル]−エチル−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2−ウンデシル−1−イミダゾリルエチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2−エチル−4−メチル−1−イミダゾリルエチル]−1,3,5−トリアジン、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクローラーイド、N,N’ビス(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)尿素、N,N’−(2−メチル−1−イミダゾリルエチル)−アジポアミド、2,4−ジアルキルイミダゾール−5−ジチオカルボン酸、1,3−ジベンジル−2−メチルイミダゾリウムクローラーイド、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシルメチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ビス(ヒドロキシルメチル)イミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−4,5−ビス(シアノエトキシメチル)イミダゾール、2−メチルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−[2−メチル−1−イミダゾリルエチル]−1,3,5−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−アルキル−4−フオルミルイミダゾール、2,4−ジアルキル−5−フォルミルイミダゾール、2,4,6−カルボキシフェニル−1,3,5−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−フェニル−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリアミノ−1,3,5−トリアジン等のイミダゾールやトリアジンの誘導体である。本発明の目的に反しないかぎり、これらの化合物以外の窒素を分子構造中に有する低分子化合物であってもかまわない。   Examples of the low molecular compound having nitrogen in the molecular structure include imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-ethylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1- Benzyl-2-methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methyl Imidazole, 1-aminoethyl-2-methylimidazole, 1-aminoethyl-2-methylimidazole, 1- (cyanoethylaminoethyl) -2-methylimidazole, N- [2- (2-methyl-1-imidazolyl) ]] Urea, 1-cyanoethyl- -Undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole trimellitate, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole trimellitate, 2,4- Diamino-6- [2-methyl-1-imidazolyl] -ethyl-1,3,5-triazine, 2,4-diamino-6- (2-undecyl-1-imidazolylethyl) -1,3,5-triazine 2,4-diamino-6- [2-ethyl-4-methyl-1-imidazolylethyl] -1,3,5-triazine, 1-dodecyl-2-methyl-3-benzylimidazolium crawleride, N, N′bis (2-methyl-1-imidazolylethyl) urea, N, N ′-(2-methyl-1-imidazolylethyl) -azi Amide, 2,4-dialkylimidazole-5-dithiocarboxylic acid, 1,3-dibenzyl-2-methylimidazolium crawleride, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4,5 -Bis (hydroxylmethyl) imidazole, 1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-bis (cyanoethoxymethyl) imidazole, 2-methylimidazole / isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole / isocyanuric acid adduct, 2, 4-diamino-6- [2-methyl-1-imidazolylethyl] -1,3,5-triazine isocyanuric acid adduct, 2-alkyl-4-formylimidazole, 2,4-dialkyl-5-phor Milimidazole, 2,4,6-carboxyphenyl-1,3,5-to It is a derivative of imidazole or triazine such as lyazine, 2,4-diamino-6-phenyl-1,3,5-triazine, 2,4,6-triamino-1,3,5-triazine. Unless it is contrary to the object of the present invention, low molecular compounds having nitrogen other than these compounds in the molecular structure may be used.

前記樹脂被覆層4の表面粗さ(Rz)は、好ましくは、4μm以下であり、且つ、前記樹脂被覆層4の表面上の突起は、好ましくは、7μm以下である。このように、前記樹脂被覆層4の表面粗さ(Rz)が4μm以下であり、且つ、前記樹脂被覆層4の表面上の突起が7μm以下であると、経時で樹脂被覆層4の表面が摩耗したとしても、トナー搬送量の変化が小さいと共に、画像のドット再現性(抜け等がない)がよく、しかも、画像において突起による白抜けが発生しない。   The surface roughness (Rz) of the resin coating layer 4 is preferably 4 μm or less, and the protrusion on the surface of the resin coating layer 4 is preferably 7 μm or less. Thus, when the surface roughness (Rz) of the resin coating layer 4 is 4 μm or less and the protrusions on the surface of the resin coating layer 4 are 7 μm or less, the surface of the resin coating layer 4 over time. Even if it is worn, the change in the toner conveyance amount is small, the dot reproducibility of the image (no omissions) is good, and white spots due to protrusions do not occur in the image.

本発明の現像ローラ10(20)においては、前記研磨テープによる研磨加工前には、前記樹脂被覆層4の表面から、ITOの構成物質であるインジウムがX線光電子分光分析で検出されず、そして、前記研磨テープによる研磨加工後には、前記樹脂被覆層4の表面から、ITOの構成物質であるインジウムが検出される。ITOは、被覆後に希釈溶剤が気化していくと共に芯金方向へ沈んでいき、樹脂被覆層4内で傾斜する。それ故、樹脂被覆層4のスキン層においては、ITOが露出しない。その結果、研磨無しの樹脂被覆層4の表面は、電気抵抗が高くなり、現像後のローラ表面に現像されたトナーと逆極性の電荷が残って電荷が除去されなくなるので、残像が発生しやすくなる。しかし、樹脂被覆層4に前記研磨テープによる研磨加工を施すと、ITOが露出するので、樹脂被覆層4の表面は、その電気抵抗が下がり、残像が発生しない電気抵抗領域となる。 In the developing roller 10 (20) of the present invention, before polishing with the polishing tape , indium, which is a constituent material of ITO, is not detected from the surface of the resin coating layer 4 by X-ray photoelectron spectroscopy, and After polishing with the polishing tape , indium, which is a constituent material of ITO, is detected from the surface of the resin coating layer 4. The ITO is inclined in the resin coating layer 4 as the diluted solvent evaporates after coating and sinks in the direction of the core metal . Therefore, ITO is not exposed in the skin layer of the resin coating layer 4. As a result, the surface of the resin coating layer 4 without polishing has a high electric resistance, and charges having a polarity opposite to that of the developed toner remain on the roller surface after development, and the charges are not removed, and thus an afterimage is likely to occur. Become. However, when the resin coating layer 4 is polished by the polishing tape , the ITO is exposed, so that the surface of the resin coating layer 4 becomes an electric resistance region where the electric resistance is lowered and no afterimage is generated.

本発明の現像装置は、図7に示されるように、現像ローラ10と、前記現像ローラ10に接触配置しトナー107を供給するトナー供給ローラ102と、前記現像ローラ10の上のトナー107を規制して薄層を形成するトナー規制ローラ104とからなる一成分トナーを用いて現像する現像装置であるが、前記現像ローラ10として請求項1〜4のいずれかに記載の現像ローラを有している。図7において、103はトナー搬送部材であり、105はケースであり、そして、106はバネである。このように、本発明の現像装置は、前記請求項1〜4のいずれかに記載の現像ローラを有していると、適正な高トナー帯電量に保持して残像及び地汚れの発生を防止すると共に、耐久性を向上させた、一成分トナーを用いて現像する現像装置とすることができる。   As shown in FIG. 7, the developing device of the present invention regulates the developing roller 10, the toner supply roller 102 that is disposed in contact with the developing roller 10 and supplies the toner 107, and the toner 107 on the developing roller 10. A developing device that develops using a one-component toner including a toner regulating roller 104 that forms a thin layer, and has the developing roller according to claim 1 as the developing roller 10. Yes. In FIG. 7, 103 is a toner conveying member, 105 is a case, and 106 is a spring. As described above, when the developing device of the present invention has the developing roller according to any one of the first to fourth aspects, the image is maintained at an appropriate high toner charge amount to prevent the occurrence of an afterimage and a background stain. In addition, it is possible to provide a developing device that develops using one-component toner with improved durability.

本発明の現像装置を動作させるには、非現像時において、トナー規制ローラ104を駆動回転させないで、現像ローラ10を作像時の回転とは逆に回転させるようにする。このようにすると、現像ローラ10とトナー規制ローラ104の間の楔部分に堆積したトナーが非現像時に一旦上流側へ押し戻される。具体的には、トナー規制ローラ104にワンウェイクラッチ(図示せず)を設けて、現像ローラ10が逆回転する場合のみにトナー規制ローラ104を稼動させるようにすると、トナー規制ローラ104と現像ローラ10の表面の摩擦抵抗のみによって、トナー規制ローラ104を回転させることができる。トナー規制ローラ104を同方向に強制的に駆動させても同じ効果を出すことができるが、現像装置を煩雑にすることになり、また、ギアの構成いかんによってはバンディング等の副作用が発生するので、留意する必要がある。トナー規制ローラ104と現像ローラ10との摩擦抵抗のみによってトナー規制ローラ104を回転させるには、現像ローラ10とトナー規制ローラ104との静摩擦係数が大きい方が連れまわりし易い状態となる。しかし、この摩擦係数が大きすぎると作像時においても現像ローラ10とトナー規制ローラ104の摩擦抵抗が大きくなり、摩擦による発熱が生じるので、当接部のトナーの溶着が生じやすくなる。それ故、非現像時での摩擦抵抗を作像時より大きくすることが必要であると考えられる。   In order to operate the developing device of the present invention, the toner regulating roller 104 is not rotated during non-development, but the developing roller 10 is rotated in the direction opposite to the rotation during image formation. In this way, the toner deposited on the wedge portion between the developing roller 10 and the toner regulating roller 104 is once pushed back to the upstream side during non-development. Specifically, if the toner regulating roller 104 is provided with a one-way clutch (not shown) and the toner regulating roller 104 is operated only when the developing roller 10 rotates in the reverse direction, the toner regulating roller 104 and the developing roller 10 are operated. The toner regulating roller 104 can be rotated only by the frictional resistance of the surface. The same effect can be obtained even if the toner regulating roller 104 is forcibly driven in the same direction, but the developing device becomes complicated, and side effects such as banding may occur depending on the configuration of the gear. , You need to be careful. In order to rotate the toner restricting roller 104 only by the frictional resistance between the toner restricting roller 104 and the developing roller 10, the larger the static friction coefficient between the developing roller 10 and the toner restricting roller 104, the easier the rotation. However, if this friction coefficient is too large, the frictional resistance between the developing roller 10 and the toner regulating roller 104 is increased even during image formation, and heat is generated due to friction, so that the toner at the contact portion is likely to be welded. Therefore, it is considered necessary to make the frictional resistance during non-development greater than during image formation.

(実施例1)
ポリエステル樹脂及びメラミン樹脂を固形分比で7:3に配合し、これにITO導電粒子を配合して塗料を調合した。この塗料をφ26mmのアルミローラにスプレー塗装し、160℃で1時間焼成して、アルミローラの表面に約10μmの樹脂被覆層を形成した。そして、この樹脂被覆層の表面を#1000の研磨テープ(研磨剤;SiC)を用いて、約0.05m厚を研磨することにより、表面粗さ(Rz)を1.4〜2.1μmとした平滑面を有する現像ローラとした。
Example 1
A polyester resin and a melamine resin were blended at a solid content ratio of 7: 3, and ITO conductive particles were blended therein to prepare a paint. This paint was spray-coated on a φ26 mm aluminum roller and baked at 160 ° C. for 1 hour to form a resin coating layer of about 10 μm on the surface of the aluminum roller. Then, the surface roughness (Rz) is 1.4 to 2.1 μm by polishing the surface of the resin coating layer to a thickness of about 0.05 m using a # 1000 polishing tape (abrasive: SiC). A developing roller having a smooth surface was obtained.

このようにして得られた現像ローラの樹脂被覆層の化学組成の測定は、X線光電子分光分析(XPS)を用いて次に示す測定方法で行った。   The chemical composition of the resin coating layer of the developing roller thus obtained was measured by the following measurement method using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

[測定方法]
測定装置:複合表面分析装置 PHI製 ESCA−5600
X線源:Mg−kα線(1253.6eV)
測定深さ:約4nm 楕円形
中和銃:使用
[Measuring method]
Measuring device: Composite surface analyzer PHI ESCA-5600
X-ray source: Mg-kα ray (1253.6 eV)
Measurement depth: about 4nm Ellipse Neutralizing gun: Used

以上、現像ローラの樹脂被覆層の化学組成の測定結果、即ち、1)現像ローラの表面層の深さと窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)との関係、2)現像ローラの表面層の深さとトナー帯電量との関係、及び、3)現像ローラの前記N/Cとトナー帯電量との関係は、それぞれ、図3、図4及び図5に示される。   The measurement results of the chemical composition of the resin coating layer of the developing roller, that is, 1) the relationship between the surface layer depth of the developing roller and the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element, and 2) the developing roller The relationship between the depth of the surface layer and the toner charge amount, and 3) the relationship between the N / C of the developing roller and the toner charge amount are shown in FIGS. 3, 4 and 5, respectively.

また、耐久試験については、現像ローラを1分間空回し後、逆転操作を0.1秒行うとともに、休止10秒するというサイクルで行った。プロセススピードはA4ペーパー20枚/分相当とした。(空回しの時間)÷(20枚/分)の計算により耐久枚数を換算した。耐久の目標は150k枚とした。現像ローラの樹脂被覆層の耐久試験結果は、図6に示される。   In addition, the durability test was performed in a cycle in which the developing roller was idled for 1 minute, and then the reverse operation was performed for 0.1 second and then rested for 10 seconds. The process speed was equivalent to 20 sheets of A4 paper / minute. The number of durable sheets was converted by the calculation of (empty turning time) / (20 sheets / minute). The durability target was 150k. The durability test result of the resin coating layer of the developing roller is shown in FIG.

図2における初期(0→0.05μm)の変化は、樹脂被覆後の樹脂被覆層の表面をテープ研磨により研磨した際の変化である。この初期的な化学組成の変化は、非常に大きく、そのために、この変化が大きい部分をあらかじめ除去しておくことは、経時の大きな変化を防止できることとなる。また、トナー帯電量が高すぎる場合、トナーの逆電荷が樹脂被覆層の表面に残り残像が発生する。さらに、テープ研磨をしない樹脂被覆層の表面は、導電剤が露出していないために、次の表1に示されるように抵抗が高く、残像が発生する。なお、表1において、In(インジウム)は、導電剤であるITOに由来する元素である。また、抵抗は印加電圧30Vの値である。   The initial change (0 → 0.05 μm) in FIG. 2 is a change when the surface of the resin coating layer after resin coating is polished by tape polishing. The initial chemical composition change is very large. For this reason, removing a portion where the change is large in advance can prevent a large change with time. Further, when the toner charge amount is too high, the reverse charge of the toner remains on the surface of the resin coating layer, and an afterimage is generated. Furthermore, since the conductive agent is not exposed on the surface of the resin coating layer that is not subjected to tape polishing, the resistance is high as shown in the following Table 1, and an afterimage is generated. In Table 1, In (indium) is an element derived from ITO which is a conductive agent. The resistance is a value of an applied voltage of 30V.

Figure 0004256906
Figure 0004256906

図4より次のことがわかる。即ち、表面層内部へ行くにしたがって、窒素元素の存在が少なくなるので、トナー帯電量が減少していく傾向にあり、また、樹脂被覆層が約2μm摩耗してN/C比が0.1を下回るとトナー帯電量が−10nC/cm2 を下回り、地汚れが発生しやすくなる。 The following can be seen from FIG. That is, as the presence of nitrogen element decreases as it goes into the surface layer, the toner charge amount tends to decrease, and the resin coating layer is worn by about 2 μm and the N / C ratio is 0.1. If the value is less than 1, the toner charge amount is less than −10 nC / cm 2 , and the background stain is likely to occur.

本発明の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。It is sectional drawing of the developing roller which shows one embodiment of this invention. 本発明の他の一実施の形態を示す現像ローラの断面図である。It is sectional drawing of the developing roller which shows other one Embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態を示す現像ローラの表面層の深さと窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the depth of the surface layer of the developing roller and the elemental composition ratio (N / C) of the carbon element to the nitrogen element according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態を示す現像ローラの表面層の深さとトナー帯電量との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the depth of the surface layer of the developing roller and the toner charge amount according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態を示す現像ローラの前記N/Cとトナー帯電量との関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the N / C of the developing roller and the toner charge amount according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態を示す現像ローラの耐久枚数と表面層の摩耗量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the durable sheet number of the developing roller which shows one embodiment of this invention, and the abrasion loss of a surface layer. 本発明の一実施の形態を示す現像ローラを用いた現像装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the developing device using the developing roller which shows one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 芯金
2 弾性層
3 基体
4 樹脂被覆層
10,20 現像ローラ
102 トナー供給ローラ
104 トナー規制ローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core metal 2 Elastic layer 3 Base | substrate 4 Resin coating layer 10,20 Developing roller 102 Toner supply roller 104 Toner control roller

Claims (5)

基体の表面に導電性付与部材としてITOを含有する樹脂被覆層を有する現像ローラであって、前記樹脂被覆層が、分子構造中に窒素元素を有する高分子化合物よりなる樹脂で構成されるか、又は、窒素元素を分子構造中に有する低分子化合物を含有する樹脂で構成され、且つ、前記樹脂被覆層の表面のX線光電子分光分析による窒素元素に対する炭素元素の元素組成比(N/C)が0.10〜0.35である現像ローラにおいて、
(イ)前記窒素元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に減少され、
(ロ)前記ITOの構成物質であるインジウム元素の分布が、前記樹脂被覆層の表面から内部方向に増加され、そして、
(ハ)前記樹脂被覆層の表面における初期の組成変化の大きな部分であるスキン層部分が、研磨テープによる研磨加工により除去されている
ことを特徴とする現像ローラ。
A developing roller having a resin coating layer containing ITO as a conductivity imparting member on the surface of the substrate, wherein the resin coating layer is composed of a resin made of a polymer compound having a nitrogen element in the molecular structure, Alternatively, it is composed of a resin containing a low molecular compound having nitrogen element in the molecular structure, and the element composition ratio (N / C) of carbon element to nitrogen element by X-ray photoelectron spectroscopy analysis on the surface of the resin coating layer In a developing roller having a 0.10 to 0.35,
(A) The distribution of the nitrogen element is reduced from the surface of the resin coating layer toward the inside,
(B) The distribution of indium element which is a constituent material of the ITO is increased inward from the surface of the resin coating layer, and
(C) A developing roller , wherein a skin layer portion, which is a portion having a large initial composition change on the surface of the resin coating layer , is removed by polishing with a polishing tape .
前記樹脂被覆層が、主鎖又は側鎖に水酸基を有するポリエステル樹脂とアミノ基をエーテル化したトリアジン系樹脂との架橋反応生成物で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の現像ローラ。 2. The development according to claim 1, wherein the resin coating layer is composed of a crosslinking reaction product of a polyester resin having a hydroxyl group in a main chain or a side chain and a triazine resin obtained by etherifying an amino group. roller. 前記樹脂被覆層の表面粗さ(Rz)が4μm以下であり、且つ、前記樹脂被覆層の表面上の突起が7μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像ローラ。   The developing roller according to claim 1, wherein a surface roughness (Rz) of the resin coating layer is 4 μm or less, and a protrusion on the surface of the resin coating layer is 7 μm or less. 前記研磨テープによる研磨加工前には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムがX線光電子分光分析で検出されず、そして、前記研磨テープによる研磨加工後には、前記樹脂被覆層の表面から、ITOの構成物質であるインジウムが検出されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像ローラ。 Before polishing with the polishing tape , indium, which is a constituent of ITO, is not detected from the surface of the resin coating layer by X-ray photoelectron spectroscopy, and after polishing with the polishing tape , the resin coating The developing roller according to claim 1, wherein indium, which is a constituent material of ITO, is detected from the surface of the layer. 現像ローラと、前記現像ローラに接触配置しトナーを供給するトナー供給ローラと、前記現像ローラ上のトナーを規制して薄層を形成するトナー規制ローラとからなる一成分トナーを用いて現像する現像装置において、前記現像ローラとして請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像ローラを有することを特徴とする現像装置。   Development that develops using one-component toner comprising a developing roller, a toner supply roller that is disposed in contact with the developing roller and supplies toner, and a toner regulating roller that regulates the toner on the developing roller to form a thin layer 5. A developing apparatus comprising the developing roller according to claim 1 as the developing roller.
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