JPH01124881A - 静電潜像用現像部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 非磁性−成分トナーを用いる静電潜像の現像装置に使用
する現像部材に関する。

〔従来技術〕

従来、非磁性−成分トナーの現像方法の一つとして、静
電潜像保持体と所定極性に帯電されたトナーを搬送する
トナー搬送体とを直接当接して現像する。いわゆる接触
現像法が広く用いられている。このトナー搬送体（以下
現像ローラ）には多くの機能が要求さ九１例えば静電潜
像保持体が剛体の場合、これとペアーとなる現像部材に
要求される条件は、■現像ローラを低硬度の弾性体とし
必要な現像ニップを得る事、■当接による圧縮力に対し
て充分な回復性を持つ事、■所望の現像特性を得る為、
ローラ芯金上に被覆される層が均一に被Ｉできるような
性質のものであること、又、更に重要な現像ローラの表
面或いは表面近傍の性質として、■現像ローラ上のトナ
ーが所望の帯電極性や帯電量を得る事、■現像ローラ表
面がトナーとの離型性が良くローラ表面にトナーがフィ
ルミングしない事、■現像ローラ表面に均一′なトナー
薄層を得る為に適切な表面粗さが得られる事、■当接の
摩擦抵抗力によるビビリなどを低減する為に滑性がある
事、■耐摩耗性があること、等々、種々の項目を満足せ
ねばならない。

これ等の要求に対して、現像ローラの芯金被覆材料とし
ては低硬度弾性体１通常ゴムと呼称されるものを用いて
きており例えば、ニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ）
　、エピクロルヒドリンゴム、アクリルゴム等の有極性
ゴムであったり。

更にはシリコーンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ス
チレン−ブタジェンゴムなどの高抵抗ゴムにカーボンブ
ラック、金属粉等の低抵抗微粒子を分散したものであり
、それ等を円筒形芯金上にプレス成型、蒸気成型などの
所定の方法により現像ローラに成型され供されてきた。

しかし、現像ローラは前述した多くの機能を必要とする
為従来の現像ローラは多くの不具合を有していた。

特に、現像ローラの機能項目■〜■は接触現像を行なう
上で必須のものであるが、それ等を満足した上で表面特
性の■以下の項目を満たす事は困難であった。

それは、低硬度性のゴムになるに従かい表面研磨性が悪
くなり、現像ローラとして必要な数μｍ以下の表面粗さ
（Ｒｚ）に仕上げるのが困難であったり、表面粘着性が
ある為に当接部材との摩擦抵抗性が大きかったり、ゴム
強度としても脆弱である為に非常に摩耗し易い事などの
傾向をもち、又更に、有極性ゴムなどは一般にトナーと
の離型性が悪い為に現像部材表面の一部にトナーが強固
に付着してトナーフィルミングを　゛おこし、トナー帯
電量が変化し、現像部材上のトナー付着量にムラが発生
し、結果として１画像ムラを生じるという不都合があっ
た。

そこで、現像ローラの構成として第２図に示すように第
二被覆層を設けることにより現像ローラの機能分離を行
ない、前記の機能項目を達成しようとする提案がなされ
ているが、この方法では第二被覆層の体積固有抵抗のバ
ラツキ幅が大きく、このため画像ムラを生ずるという不
都合が生じている。

〔目　　的〕

本発明は、従来の現像部材の前述の欠点を解消し、合成
ゴム単一層型のものに比べてトナー離型性、耐摩耗性な
どにすぐれ、また機能分離型のものに比べて第二被覆層
の体積固有抵抗のバラツキの少ない現像部材を提供する
ことを目的とするものである。

〔構　　成〕

本発明の現像部材は静電潜像保持体と接触して静電潜像
をトナーにより顕像化するための現像部材であって、支
持体上に弾性体よりなる第、−被覆層と、更にその上に
可撓性台柱樹脂溶液中にカーボンブラックを均一分散し
てなる溶剤型半導電性塗料で形成された第二被覆層とを
設けたことを特徴とするものである。

本発明の現像部材は普通第１図、第２図に見られるよう
な現像ローラの形で使用される。

以下、現像部材の各構成要素について詳述する。

第一被覆層について： 本発明における第一被覆層は従来の現像部材を構成して
いた弾性体がいずれも使用できる。

とくに本発明に適する弾性体は体積固有抵抗ｐが１０６
〜１０″１Ω・国のいわゆる中抵抗（半導電性）領域に
あるものが望ましい、ρのバラツキが少ない安定な弾性
体を形成するのに用いられるゴムとしては、有極性ゴム
であるニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ）、エピクロ
ルヒドリンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム等が
あり、又、導電性材料としてカーボンブラック、酸化金
属粉などを分散させたシリコーンゴム、ウレタンゴム、
エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジェンゴム
等も使用できるが、とくにＮＢＲ及びエピクロルヒドリ
ンゴムが好ましい０体積固有抵抗ｐの調整はＮＢＲのニ
トリル量の増減により、またＮＢＲとエピクロルヒドリ
ンゴムとの混合比を変化させることにより容易に行うこ
とができるとともに低硬度性、耐摩耗性、耐圧縮歪性な
ど実用上必要な性質を充分備えている。またＮＢＲとエ
ピクロルヒドリンゴムとの混合系は耐オゾン性をＮＯＲ
単独系よりも更に向上させることができるので、いっそ
う高信頼性の現像部材を提供できる。

第二被覆層について： 現像部材の最上層であり、トナーと接触する層であるか
らトナーに対して離型性がよく、体積固有抵抗ρが弾性
体層と同レベルの１０’−１Ｏ！ｉΩ・Ｃで、可撓性を
有する厚さ５〜６０μ虱とくに３０〜５０μｍの合成樹
脂層が好ましい、又、この合成樹脂の伸びは１０〜５０
０％とくに３０〜３００％のものが好ましい、　１０％
以下の場合には低硬度弾性体との追随性がなくなり、現
像ローラ圧縮時にワレなどが発生する原因となる。又、
５００％以上の場合は研磨性が悪くなるため所望の表面
粗さが得られない。

又、樹脂層の厚さが１０μ票以下、とくに５μｍ以下に
なると、第一被覆層の弾性体の影響が強くあられれ、又
樹脂層の堺さのバラツキが相対的に大きくなり好ましく
ない、一方、厚さが６０μｍを超えるようになると、第
一被覆層のプラス効果が薄くなってしまい好ましくない
、いずれにしても樹脂層の厚さは、選択された樹脂の電
気的特性（一般に高体積固有抵抗のものほど薄くてもよ
い）や摩耗性（耐摩耗性の高いものほど薄くてもよい）
などの性質および第一被覆層とのバランスを総合して決
定する。

第二波８！層として前述のごとき望ましい性質を備えた
合成樹脂としてはシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フッ
素樹脂を挙げることができる。

これらの樹脂を中抵抗性にするためには、導電性材料と
してカーボンブラック、金属粉などがあるが、前記合成
樹脂の性質をできるだけ維持して中抵抗化するためには
、導電性材料の添加量はできるだけ少ない方が望ましく
、そのためにはカーボンブラックが好ましい、この場合
。

更に安定した体積固有抵抗の第二被覆層を形成するため
のカーボンブラックとしてはカーボンブラックの物性の
一つである揮発分が２．５〜９．５％のものがよい、す
なわち、このものはカーボンブラック表面に化学的に吸
着している酸素の量が比較的多いカーボンブラックで、
このカーボンブラックを前記合成樹脂材料の溶液中に均
一分散させた溶剤型導電性塗料は１分散安定性が良く、
またこのような塗料を用いて形成される第二被覆層は体
積固有抵抗のバラツキが少なく、安定である。

第二被覆層の形成方法は前記樹脂と導電性材料とをボー
ルミル、サンドミルなどの分散機で処理した後、溶剤を
用いて塗装液を作り、必要に応じて溶媒で塗装液の粘度
を調整した後、スプレー法あるいはデツピング法などの
方法によりＮＢＲ層上に第二被覆層を５〜６０μ諺の厚
さに形成する。

このとき必要に応じてプライマーを使用しＮＯＲと第二
被覆層との接着を十分にする必要がある。

この塗装液による第二被覆層の体積固有抵抗ρのバラツ
キは塗装時の塗装液の撹拌を十分に行なって均一分散液
の状態で塗装を行えば容易に解決できる。

又、被覆層として体積固有抵抗ρは１０６〜１０１１Ω
・備が好ましい。

この理由は感光体上の静電潜像によって形成される電界
を現像ローラの被覆層の抵抗値で制御して静電潜像部の
周辺電場を形成させるようにしたものであり、現像ロー
ラ被覆層の導電性が高いと周辺電場が生ぜず、また絶縁
性が高くなると画像中央部の電圧コントラストが小さく
なり画像中央部の濃度が低下するからである。

現像ローラ被覆層厚が６閣の場合について第７図を用い
て説明する。

横軸は原稿濃度Ｄｏ、縦軸はコピー濃度Ｄｃである。Ｔ
ＩＡ像ローラ被覆層の体積固有抵抗ρが１０’Ω・１以
下の場合はＯｃの高いところで再現曲線が曲っており、
画像部がつぶれた画像となる。

ｐが１０１Ω・口になると再現曲線は比較的直線的にな
り、傾きも１に近くなり高い忠実再現性を示した。

さらにρが１０１１Ω・１以上の場合は傾きは１以下と
なりＤｏの高いところのＤｃが低くなり濃度の低いコン
トラストの低い画像を示した。

このように接触現像方法においては現像ローラ被覆層の
ρは基本的な特性として重要となる。

次に以下に示すような第−被覆層及び−第二被覆層を形
成し１種々の試験を行なった。

（１）第−被Ｎ層 第１表の配合割合で各々二本ローラを用いて均一になる
ように混練した後上記条件で加硫し弾性層の厚さ６ｍｍ
、ローラ外径２０ｆｆｉ（芯金径８■）に成形し、その
後１５０℃、４時間二次加硫した。

成形ローラの体積固有抵抗、ゴム硬度及び耐オゾン性に
ついて第１表中に示す。

体積固有抵抗、ゴム硬度及び耐オゾン性の測定方法は次
のように行なった。

体積固有抵抗測定は試料のローラを２０℃、６０篤ＲＨ
の環境中に１６時間放置した後、ケースレ社エレクトロ
メータ６１０Ｃを用いた。測定時の電極は１０■幅の銅
箔テープ（３Ｍ社テープＮａ１２４５）を用いて主電極
とガード電極間距離を１■とした。

ゴム硬度の測定は加硫ゴム物理試験方法ＪＩＳＫ６３０
１に準じて行なった。

、耐オゾン性は加硫ゴム物理試験方法ＪＩＳ　Ｋ６３０
１オゾン劣化試験を参考にして行なった。

次にその試験方法及び劣化状態の評価について記す。

（１）オゾン濃度及び曝露温度：　５ｐｐｍ、　５０℃
（２）曝露時間＝３週間 （３）劣化状態の評価：第２表に示す 第２表 劣化状態の記録は亀裂の数、亀裂の大きさ及び深さを組
合せて表わす。

（２）第二被覆層 イ）各種カーボンブラック−合成樹脂系における体積固
有抵抗とボールミル分散時間の関係を一次に示す。

揮発分の異なるカーボンブラックを第３表に示す。

揮発分のの測定はカーボンブラックをトルエン抽出した
後、９５０℃で揮発させて行なう、カーボンブラック−
合成樹脂系ボールミル分散の配合を第４表に示す。

（以下余白） 第４表 上記配合物についてボールミルで１０．２０゜４Ｇ、　
６０．８０時間分散を行ない、各々のマスタバッチを作
成した。この分散時間の異なるマスタバッチを基に主剤
及び硬化剤を添加してカーボンブラック／樹脂固形分＝
Ｆ／Ｒ比を０．１０に調整し、塗料を作った。このの塗
料の配合を第５表に示す。

溶　媒　（ａ）トルエン　　　　　　　　　　５０讐ｔ
％キシレン　　　　　　　　　　　　５０すｔ％（ｂ）
トルエン　　　　　　　　　　３９．Ｏすｔ％酢酸エチ
ル　　　　　　　　　１７．５ｗｔ％酢酸ブチル　　　
　　　　　　１７．５ｖｔ％エチルセロソルブアセテー
ト　１フ、５ｖｔ％メチルイソブチルケトン　　　　３
．９すｔ％キシレン　　　　　　　　　　　２．６ｖｔ
％シクロヘキサン　　　　　　　　２．Ｏｗｔぶ（ｃ）
　　キシレン　　　　　　　　　　　１００％Ｉｔ％上
記Ｆ／Ｒ比のカーボンブラック分散樹脂溶液をアルミニ
ウム蒸着ポリエステルフィルム上に塗布した後１００℃
、２時間硬化させた。

塗布方法はオリンポス社製スプレーガンτＹ−０６型（
ノズル口径０．６５■）、空気圧力３゜ｏＩＣｇｉａｉ
の条件で塗布厚が約３０μ−となるように塗布した６体
積固有抵抗の測定は試料のシートを２０℃、６０％ＲＨ
の環境中に１６時間放置した後行なった。８ＩＩＩ定器
は前記と同じものを使用し、測定セルは横河ヒユーレッ
ト・パラカード社１６００８Ａ型を使用した。その結果
についてフッ素樹脂系を第４図に。

ウレタン樹脂系を第５図に、シリコーン樹脂系を第６図
にそれぞれ示す。

第４図〜第６図に示すように、ＲＥＡＧＡＬ　１６６０
、　ＶＵＬＣＡＮ　ＸＣ−７２（７）ような揮発分の比
較的少ないもの、すなわちカーボンブラック表面に化学
的に吸着している酸素の量が少ないものは１分散時間の
増加とともに導電性が低下する。このことからカーボン
ブラックのストラフチャー破壊′が起きていることが推
察できる。これに対して揮発分の比較的多いものはある
時間後、分散時間が増加しても導電性の低下が余り見ら
れない。

すなわち電気的特性の安定したバラツキの少ない第二被
覆層の形成が可能となる。

口）　フッ素樹脂−カーボンブラック（ＢＬＡＣＫ　Ｐ
ＥＡＲＬＳ　Ｌ）系配合物についてボールミル分散７２
時間行なって、マスタバッチを作成した。

配合は前記第４表の配合１に示す、このマスタバッチを
基に主剤、硬化剤を添加してＦ／Ｒ比の水準を振った。

Ｆ／Ｒ比の水準を第６表に示す。

第６表 （ｃ）　　変性フッ素樹脂用硬化剤で１Ｍ硝子社の商品
名（ｄ）　　溶媒：トルエン　　　５０．０ｗｔ％キシ
レン　　　　５０．Ｏｖｔ％ 上記Ｆ／Ｒ比のカーボンブラック（ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡ
ＲＬＳ　Ｌ）分散樹脂溶液をアルミニウム蒸着ポリエス
テルフィルム上に塗布した後１００℃、２時間で硬化さ
せた。

塗布方法および体積固有抵抗の測定方法は前記と同じで
ある１体積固有抵抗の測定結果を第７図に示す。

ハ）　ウレタン樹脂−カーボンブラック（ＢＬＡＣＫ　
ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ）系配合物についてボールミル分散を
４８時間行なって、マスタバッチを作成した。

配合は前記第４表記合２に示す、このマスタバッチを基
に主剤、硬化剤を添加してＦ／Ｒ比の水準を振った。　
Ｆ／Ｒ比の水準を第７表に示す。

第７表 （ａ）　　ポリウレタン樹脂用硬化剤で、広野化学社の
商品名（ｂ）　　溶　媒：トルエン　　　　　　　　　
　３９．０ｔｚｔ％酢酸エチル　　　　　　　　　　１
７．５ｖｔ％酢酸ブチル　　　　　　　　　　１７．５
ｗｔ％エチルセロソルブアセテート　　１７．５ｗｔ％
メチルイソブチルケトン　　　　３．９ｗｔ％キシレン
　　　　　　　　　　　２．ｈｔ％シクロヘキサン　　
　　　　　　　２．Ｏｗｔ％上記Ｆ／Ｒ比のカーボンブ
ラック（ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ）分散樹脂溶液
をアルミニウム蒸着ポリエステルフィルム上に塗布した
後、１００℃、２時間で硬化させた。

塗布方法及び体積固有抵抗の測定方法は前記と同じであ
る。体積固有抵抗の測定結果を第８図に示す。

二）　シリコーン樹脂−カーボンブラック（ＢＬＡＣＫ
　ＰＩＥＡＲＬＳ　Ｌ）系配合物についてボールミル分
散を４８時間行なって、マスタバッチを作成した。

配合は前記第４表記合３に示す、このマスタバッチを基
にＦ／Ｒ比の水準を振った。ＦｌＲ比の水準を第８表に
示す。

第８表 上記Ｆ／Ｒ比のカーボンブラック（ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡ
ＲＬＳ　Ｌ）分散樹脂溶液をアルミニウム蒸着ポリエス
テルフィルム上に塗布した後、１５０℃、３０分間で硬
化させた。

塗布方法及び体積固有抵抗の測定方法は前記と同じであ
る０体積固有抵抗の測定結果を第９図に示す。

次に実施例、比較例によって本発明を説明する。なお現
像ロールの表面諸特性は次のような試験方法により測定
した。

（ｉ）トナー帯電量 正帯電トナー：スチレンアクリル樹脂　１００重量部カ
ーボンブラック　　　１０重量部 ニグロシン染料　　　　　２重量部 トナー平均粒径　　　　　　ｌＯμ謁 負帯電トナー：スチレンアクリル胡脂　１００重量部カ
ーボンブラック　　　１０重量部 含クロムモノアゾ染料　　２重量部 トナー平均粒径　　　　　　１１μ膳 トナー薄層化ブレード（トナー帯電機 能も持つ）材質：シリコーンゴム 上記のトナーとブレードを用いて第１ 図の現像装ｆｆｔ　（ｌｔ像ロール線速６０ｍ／５ｅｅ
）におけるトナー帯電量をブローオフ法により測定した
。

（…）トナー離型性 上記のトナー、ブレード、現像装置を 用いて７２時間後の現像ロール表面のトナー付着状態を
次の基準により評価した。

ランクの：布などでロール表面のトナーが簡単に拭き取
ることができ る。

ランク■：拭き取りで僅かにトナーが残存している。

ランク■：完全に拭き取りができずトナーの薄い層が残
る。

ランク■：溶融状如のトナーが強くロール表面に固着し
ている。

（ｉｉｉ　）ロール摩耗量 同様のトナー、ブレード、現像装置を 用いて３６０時間後の現像ロールの径をレーザマイクロ
ゲージＤＴ−４００２Ａ　（岩通エレクトロニクス製）
により測定した。試験前後のロール径の差をロール摩耗
量（μｍ）とした。

（ｉｖ）表面滑性 動摩擦係数として表面滑性を評価した。

下部材料を鋼（Ｓ４５ｃ）に固定し、下記の実験条件で
上部材料との動摩擦係数を測定した。

実験条件：平面／平面（銘木式摩擦試験機を一部改造、
ともに外径２０ ｍ、内径１０ｍｍの円筒端面、同 心で下側円筒を回転）；荷重。

１．９５ｋｇ　：速度、　６　、２　ａｍ　／　ｓ　：
大気中、室温、非潤滑。

〔山口章三部・関ロ勇：潤滑、　１１．１２（１９６６
）　４８５による〕 （ｖ）耐オゾン性 前記と同じ方法で現像ロールの表面及 び両端部（第一被覆層が露出している）について評価し
た。

上記の諸特性を以下の実施例、比較例にもとづいて作成
された現像ロールについて測定した。

比較例１ 前記具体例（１）の配合２のＮＢＲ系現像現像ローラ面
研磨し１表面粗さ２μｍのものを使用。

比較例２ 前記具体例（１）の配合２のＮＢＲ系現像現像ローラ二
被覆層として第５表ＶＵＬＣＡＮ　ＸＣ−７２−フッ素
樹脂系のＦ／Ｒ比０．１０をスプレー塗装し１００℃、
２時間の条件で硬化して被１層の厚さが３０μｍの現像
ローラを得た。

実施例１ 前記具体例（１）の配合４のＮＢＲ−エピクロルヒドリ
ンゴム混合系現像ローラに第二被覆層として、第５表Ｂ
ＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ−フッ素樹脂系のＦｌＲ比
０．ｌＯの塗料ををスプレー塗装し、１００℃、２時間
の条件で硬化して被覆層の厚さが３０μｍの現像ローラ
を得た。

実施例２ 前記具体例（１）の配合５のＮＢＲ−エピクロルヒドリ
ンゴム混合系現像ローラに第二被覆層として、第６表Ｂ
ＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ−フッ素樹脂系のＦｌＲ比
０．１３の塗料ををスプレー塗装し、　ｉｏｏ℃、２時
間の条件で硬化して被覆層の厚さが３０μｍの現像ロー
ラを得た。

実施例３ 前記具体例（１）の配合５のＮＢＲ−エピクロルヒドリ
ンゴム混合系現像ローラに第二被覆層として、第７表Ｂ
ＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　Ｌ−ウレタン樹脂系のＦ／Ｒ
比０．１６の塗料ををスプレー塗装し、１００℃。

２時間の条件で硬化して被覆層の厚さが３０μｍの現像
ローラを得た。

実施例４ 前記具体例（１）の配合５のＮ０Ｒ−４ピクロルヒトリ
ンゴム混合系現像ローラ表面に極く薄くプライマー（ア
ロンアルファ・プライマー　東亜合成製）処理した後、
第二被覆層として、第８表ＢＬＡＣＫ　ＰＥＡＲＬＳ　
Ｌ−シリコン樹脂系のＦ／Ｒ比０．１０の塗料ををスプ
レー塗装し、１５０℃、３０分の条件で硬化させ第二被
覆層の厚さが３０μｍの現像ローラを得た。

これらの現像ローラに対して前記各特性を測定した結果
を第９表に示す。

（以下余白） 〔効　　果〕 本発明の現像部材は、従来の合成ゴム単一層型のものに
比べてトナー帯電量、トナー離型性、耐摩耗性、耐オゾ
ン性などすべての面においてすぐれている上、機能分離
型のものに比べて特に第二被覆層の体積固有抵抗のバラ
ツキが少ない点ですぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、現像ローラを使用する現像装置の一例を示す
。 第２図は、本発明の現像部材をローラの形状にしたとき
のモデルである。 第３図は、原稿濃度とコピー濃度との関係が被覆層の体
積固有抵抗によってどのような影響をうけるかを示すグ
ラフである。 第４〜６図は、カーボンブラック−合成樹脂系の分散時
間と、その体積固有抵抗との関係を示すグラフである。 第７図〜９図は、第二被覆層の組成とその体積固有抵抗
との関係を示すグラフである。 １・・・感光体　　　　　　　２・・・現像ローラ３・
・・トナー補給ローラ　　４・・・ブレード５・・・ト
ナー薄層　　　　　６・・・トナー７・・・芯金　　　
　　　　　８・・・被覆層８′・・・第−被ｒＩｉＷＩ
８″・・・第二被覆層Ｆ／Ｒ比 Ｆ／Ｒ比

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、支持体上に弾性体よりなる第一被覆層と、更にその
   上に可撓性合成樹脂溶液中にカーボンブラックを均一分
   散してなる溶剤型半導電性塗料で形成された第二被覆層
   とを設けたことを特徴とする静電潜像保持体と接触して
   静電潜像をトナーにより顕像化するための現像部材。