JPH1173006A - Semiconductive roll and developing device using thereof - Google Patents
Semiconductive roll and developing device using thereofInfo
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- JPH1173006A JPH1173006A JP23349297A JP23349297A JPH1173006A JP H1173006 A JPH1173006 A JP H1173006A JP 23349297 A JP23349297 A JP 23349297A JP 23349297 A JP23349297 A JP 23349297A JP H1173006 A JPH1173006 A JP H1173006A
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- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体上に形
成された静電潜像を、摩擦帯電トナーによって可視化す
る現像装置の現像ロールに用いられる半導電性ロールお
よびこれを用いた現像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductive roll used for a developing roll of a developing device for visualizing an electrostatic latent image formed on a latent image carrier with a frictionally charged toner, and a developing device using the same. Related to the device.
【0002】[0002]
【従来の技術】導電性軸体の周囲に弾性半導電体層が形
成されたロール状のトナー担持体の周面上に、薄層状態
で担持された摩擦帯電トナーによって、感光ドラムなど
の潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像
装置には、半導電性ロールが現像ロールとして用いられ
ている。この半導電性ロールについては、導電性、耐環
境性、低硬度、摩擦帯電性等が要求される。このため、
ウレタンゴム、NBR、シリコーンゴム等を素材とし、
これに導電性付与剤として、イオン伝導性添加剤または
電子伝導性充填材を添加して半導電性を付与したロール
がある。2. Description of the Related Art A latent image on a photosensitive drum or the like is formed on a peripheral surface of a roll-shaped toner carrier having an elastic semiconductive layer formed around a conductive shaft by a triboelectric toner carried in a thin state. In a developing device for visualizing an electrostatic latent image formed on an image carrier, a semiconductive roll is used as a developing roll. The semiconductive roll is required to have conductivity, environmental resistance, low hardness, triboelectric charging, and the like. For this reason,
Made of urethane rubber, NBR, silicone rubber, etc.
As a conductivity imparting agent, there is a roll imparted with semiconductivity by adding an ion-conductive additive or an electron-conductive filler.
【0003】印字濃度を制御する方法として、特開平8-
44149 号公報(導電性ローラ及びこれを用いた装置)に
は、接触現像装置における現像ロール表面の現像材層の
厚さを規制する規制部材の圧力むらにより、現像ロール
の長手方向の中心付近が静電潜像担持体と当接しなくな
るのを防止するため、良導電性シャフトの外周に導電性
を有する弾性層が形成された導電性ロールの表面に、長
手方向が導電性ロールの回転方向にほぼ沿う微小な凹溝
を形成することにより印字濃度むらを改善することが開
示されている。As a method of controlling the print density, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent No. 44149 (conductive roller and an apparatus using the same) discloses that the vicinity of the center in the longitudinal direction of the developing roll is affected by pressure unevenness of a regulating member that regulates the thickness of the developing material layer on the surface of the developing roll in the contact developing device. In order to prevent the contact with the electrostatic latent image carrier from being stopped, the longitudinal direction of the conductive roll on the surface of the conductive roll in which the elastic layer having conductivity is formed on the outer periphery of the good conductive shaft is in the rotation direction of the conductive roll. It is disclosed that the print density unevenness is improved by forming minute grooves substantially along the groove.
【0004】また、画像精度を向上する方法として、特
開平8-328374号公報(画像形成装置用現像ローラ及びそ
の製造方法)には、画像高精細化の要求によるトナー粒
子の微細化に伴い、レーザー源より出力したレーザー光
をパルス化し、パルス化されたレーザー光を光学系を介
して、直線状に所定ピッチ間隔に配列した点状ビームに
成形し、この点状ビームを、回転する画像形成装置用円
筒部材の表面に照射して、この円筒部材表面に所定ピッ
チの凹状部を形成することにより、アルミニウム製現像
スリーブ表面の凹凸面の微細化を図ることが開示されて
いる。As a method of improving image accuracy, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-328374 (Developing Roller for Image Forming Apparatus and Manufacturing Method Thereof) is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-328374. The laser light output from the laser source is pulsed, and the pulsed laser light is shaped into a point beam linearly arranged at a predetermined pitch interval via an optical system, and the point beam is rotated to form an image. It is disclosed that the surface of a cylindrical member for an apparatus is irradiated to form concave portions having a predetermined pitch on the surface of the cylindrical member, thereby minimizing the uneven surface of the surface of an aluminum developing sleeve.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の、例えばウ
レタンゴムあるいはNBR を使用した半導電性ロールは、
低硬度化のために種々のプロセスオイルや軟化剤等の液
剤が添加されているため、ブリード防止層として、ウレ
タンコーティング、ナイロンコーティングを初めとする
種々の樹脂による保護層が設けられているが、耐環境特
性は必ずしも満足できるものではない。特に、高温・高
湿の環境下に長時間放置されると、極端な場合には樹脂
成分が加水分解して、潜像担持体である感光ドラムに固
着したり、温度・湿度の変動により、半導電性ロールの
帯電特性が大きく変化するという不具合があった。The above-mentioned conventional semiconductive rolls using, for example, urethane rubber or NBR,
Since various process oils and liquid agents such as softeners are added for lower hardness, as a bleed prevention layer, protective layers of various resins including urethane coating and nylon coating are provided, Environmental resistance is not always satisfactory. In particular, if left for a long time in a high-temperature, high-humidity environment, in extreme cases, the resin component is hydrolyzed and adheres to the photosensitive drum, which is a latent image carrier. There was a problem that the charging characteristics of the semiconductive roll changed significantly.
【0006】さらに、従来の半導電性ロールは、トナー
に対する帯電特性に環境依存性があり、帯電量分布がブ
ロードで、帯電量不足による地汚れ(以後、カブリとい
う)を引き起こすことがあった。一方、素材にシリコー
ンゴムを使用した半導電性ロールは、負帯電トナーに対
する耐環境性が非常に安定し、トナーの帯電量分布も非
常にシャープであるが、高速化にともない印字濃度が不
足するという不具合があった。Further, the conventional semiconductive roll has environmental dependence on the charging characteristics of the toner, has a broad charging amount distribution, and may cause background fouling (hereinafter referred to as fogging) due to an insufficient charging amount. On the other hand, a semiconductive roll using silicone rubber as a material has a very stable environment resistance to negatively charged toner and a very sharp charge distribution of the toner, but the print density becomes insufficient with the increase in speed. There was a problem.
【0007】本発明は、上記した従来の問題を解決する
ものであり、印字耐久性および耐環境性にすぐれ、トナ
ーの安定した供給能力を有し、高品位の画像が得られる
電子写真式プリンターなどの現像ロールに用いられる半
導電性ロールおよびこれを用いた現像装置を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide an electrophotographic printer which is excellent in printing durability and environmental resistance, has a stable toner supply capability, and can obtain a high-quality image. And a developing device using the same.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の半導電性ロール
は、導電性軸体(以下、単に軸体という)の周囲に、表
面が表面粗さRz=10μm以下に仕上げられた弾性半導電
体層(以下、単に弾性体層という)を有するロールであ
って、弾性半導電体層の周囲の印字領域全域にわたっ
て、ロールの周方向に溝幅1〜50μm、溝深さ5〜30μ
m、溝ピッチ2〜100 μmの範囲で、溝が螺旋状に定ピ
ッチで設けられている。螺旋状の溝加工をする前の表面
粗さがRz=10μmを超えた場合、後から溝付け加工を行
っても、溝の深さが浅い部分と極端に深い部分が共存す
ることになり、均一なトナー搬送力が得られない。すな
わち、トナーの層厚のむらが大きくなり、印字濃度の濃
淡不良が発生しやすく適当でない。また、Rzがより小さ
い場合、溝部分で十分なトナー搬送能力をもつことか
ら、弾性体層の表面粗さが滑らかであっても(Rz≒0μ
mでも)問題はない。このロールの周面に、紫外線照射
または電子線照射して表面硬化処理をしてもよい。この
紫外線照射または電子線照射は、ロールの周面に溝を螺
旋状に設ける溝付け加工の前でも後でもよい。また、ト
ナーに対するロール表面の帯電特性を向上させるため、
ロールの周面に、シランカップリング剤を塗布してシラ
ンカップリング剤処理層を設けるのが好ましい。このよ
うにして製作された半導電性ロールは、現像装置の現像
ロールとして好適に用いられる。According to the present invention, there is provided a semiconductive roll comprising an elastic semiconductive body having a surface finished to a surface roughness Rz of 10 μm or less around a conductive shaft (hereinafter simply referred to as a shaft). A roll having a body layer (hereinafter, simply referred to as an elastic body layer), and a groove width of 1 to 50 μm and a groove depth of 5 to 30 μ in the circumferential direction of the roll over the entire printing area around the elastic semiconductive layer.
m, groove pitch is provided spirally at a constant pitch in the range of 2 to 100 μm. If the surface roughness before helical groove processing exceeds Rz = 10 μm, even if grooving is performed later, the shallow part of the groove and the extremely deep part will coexist, A uniform toner conveying force cannot be obtained. That is, unevenness in the thickness of the toner layer becomes large, and poor density of the print density easily occurs, which is not appropriate. Further, when Rz is smaller, since the toner has a sufficient toner conveying ability in the groove portion, even if the surface roughness of the elastic layer is smooth (Rz ≒ 0 μm).
There is no problem). The peripheral surface of this roll may be irradiated with ultraviolet rays or electron beams to perform a surface hardening treatment. This ultraviolet irradiation or electron beam irradiation may be performed before or after the grooving process of spirally forming grooves on the peripheral surface of the roll. Also, in order to improve the charging characteristics of the roll surface with respect to the toner,
It is preferable to apply a silane coupling agent on the peripheral surface of the roll to provide a silane coupling agent treatment layer. The semiconductive roll manufactured in this manner is suitably used as a developing roll of a developing device.
【0009】溝の形状は、溝幅1〜50μm、溝深さ5〜
30μmで溝ピッチ2〜100 μmの範囲にあることが必要
であり、ロールの周面に、その軸長に沿って溝が螺旋状
に定ピッチで設けられる。溝の幅と深さがこの範囲未満
では、トナー搬送量の増加に寄与せず、この範囲を超え
ると、逆にトナー搬送量が過剰になり、よりカブリが増
す。溝ピッチはこの範囲外では解像力が不十分となる。
また、溝加工の範囲は、印字領域全般にあたるゴム部と
される。印字領域外の部分、特に半導電性ロール両端の
部分については溝加工を行わない。この最大の理由はト
ナー洩れ防止である。通常、両端部については、トナー
洩れ防止のためにシール材を配置してあるが、その部分
のロール側の溝の幅及び深さがトナー粒径と同程度かあ
るいはそれを超えた場合には、シール効果が見込めなく
なり、トナー洩れが発生しやすく、さらにトナーシール
部材との摩擦により現像ロール表面が摩耗しやすいが、
溝加工することにより、より耐摩耗性を低下させる。The shape of the groove is 1-50 μm in groove width and 5-5 in groove depth.
It is necessary that the pitch is 30 μm and the groove pitch is in the range of 2 to 100 μm, and grooves are provided spirally at a constant pitch along the axial length on the peripheral surface of the roll. If the width and depth of the groove are less than this range, they do not contribute to an increase in the amount of transported toner, and if they exceed this range, the amount of transported toner is excessively increased and fog is further increased. If the groove pitch is outside this range, the resolving power will be insufficient.
The range of the groove processing is a rubber portion corresponding to the entire printing area. No groove processing is performed on a portion outside the printing area, particularly on a portion at both ends of the semiconductive roll. The biggest reason is prevention of toner leakage. Normally, seal materials are arranged at both ends to prevent toner leakage.However, when the width and depth of the groove on the roll side of that portion is equal to or larger than the toner particle size, , The sealing effect cannot be expected, toner leakage is likely to occur, and the developing roll surface is liable to wear due to friction with the toner sealing member.
Groove processing further reduces wear resistance.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の半導電性ロールとこれを
用いた現像装置について、図1〜図3をもとにさらに詳
細に説明する。図1は、本発明の半導電性ロールの概略
を示す斜視図であり、軸体1の周囲に半導電性シリコー
ンゴム層2を形成した後、溝付け加工により周方向に多
数の溝3を螺旋状に設けたものである。図2(a)は、
図1に示す半導電性ロールに、紫外線または電子線を照
射して表面の硬化を促進した表面硬化シリコーンゴム層
4を設けたものである。図2(b)は、この上にさらに
シランカップリング剤を塗布してシランカップリング剤
処理層5を設けたものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductive roll of the present invention and a developing apparatus using the same will be described in more detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a semiconductive roll of the present invention. After a semiconductive silicone rubber layer 2 is formed around a shaft body 1, a large number of grooves 3 are circumferentially formed by grooving. It is provided spirally. FIG. 2 (a)
The semi-conductive roll shown in FIG. 1 is provided with a surface-cured silicone rubber layer 4 whose surface is accelerated by irradiating ultraviolet rays or electron beams. FIG. 2B shows a silane coupling agent-treated layer 5 provided by further applying a silane coupling agent thereon.
【0011】図3は、本発明の半導電性ロールを現像ロ
ールとして用いた現像装置の一例として、電子写真式プ
リンターの概略を示したものである。筐体11の内部に
は、潜像担持体である感光ドラム12が配設されている。
帯電ロール13は感光ドラム12の表面を一様にマイナスに
帯電した後、LED アレイ14からLED 光を照射して感光ド
ラム12の表面に潜像を形成する。この潜像は、現像ロー
ル15の表面に担持されたトナーによって可視像化され、
転写ロール16によって記録紙17に転写される。現像ロー
ル15は、摩擦帯電ブレード18によって一様に帯電され、
トナー搬送ロール19の表面に担持されたトナーを受け取
る。トナーはトナー供給機20から供給される。なお、符
号21は、感光ドラム12に付着する残留トナーを除去する
ためのクリーニングロールである。FIG. 3 schematically shows an electrophotographic printer as an example of a developing device using the semiconductive roll of the present invention as a developing roll. Inside the housing 11, a photosensitive drum 12, which is a latent image carrier, is provided.
After the charging roller 13 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 12 to a negative polarity, the charging roller 13 irradiates LED light from the LED array 14 to form a latent image on the surface of the photosensitive drum 12. This latent image is visualized by toner carried on the surface of the developing roll 15,
The image is transferred to the recording paper 17 by the transfer roll 16. The developing roll 15 is uniformly charged by the friction charging blade 18,
The toner carried on the surface of the toner transport roll 19 is received. The toner is supplied from the toner supply device 20. Reference numeral 21 denotes a cleaning roll for removing residual toner adhering to the photosensitive drum 12.
【0012】軸体に使用する素材には、鉄、アルミニウ
ム、SUS 、真鍮等の導電性金属の他、熱硬化性樹脂にカ
ーボンブラック、金属粉末等を配合した導電性樹脂、あ
るいは熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の絶縁体表面に金
属メッキを施して導電体化したものが挙げられ、加工
性、経済性等を勘案して適宜選択すればよい。The material used for the shaft body may be a conductive metal such as iron, aluminum, SUS, brass, or the like, a conductive resin in which a thermosetting resin is blended with carbon black or metal powder, or a thermoplastic resin. A material obtained by applying metal plating to the surface of an insulator such as a thermosetting resin to form a conductor may be used, and may be appropriately selected in consideration of workability, economy, and the like.
【0013】弾性体層としてのシリコーンゴム層には、
ポリオルガノシロキサンにシリカ、導電性粉末等を配合
し、加硫剤で架橋したものが用いられる。具体的には、
ポリオルガノシロキサンとして、例えば、ジメチルシリ
コーン、メチルビニルシリコーン、メチルフェニルシリ
コーン等のいずれか1つ以上に、煙霧質シリカ、沈降性
シリカ、導電性充填材等を用いて所望の配合をなし、パ
ーオキサイド、白金触媒存在下のハイドロジェンシロキ
サン等の加硫剤とともに混練したものが用いられる。The silicone rubber layer as the elastic layer includes
A material obtained by blending silica, conductive powder and the like with a polyorganosiloxane and crosslinking with a vulcanizing agent is used. In particular,
As the polyorganosiloxane, for example, dimethylsilicone, methylvinylsilicone, methylphenylsilicone, etc., at least one of which is prepared by using fumed silica, precipitated silica, conductive filler, etc. A mixture kneaded with a vulcanizing agent such as hydrogen siloxane in the presence of a platinum catalyst is used.
【0014】上記導電性充填材には、導電性カーボンブ
ラック、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末、酸
化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物、あるいは硫酸バリウ
ム、酸化チタン、チタン酸カリウム等の芯材に酸化錫を
コーティングしたもの等が挙げられる。なお、シリコー
ンゴムの体積固有抵抗は101 〜109 Ω・cmとす
る。体積固有抵抗がこの範囲外では、カブリの発生、転
写効率の低下、印字濃度の不適合等の不具合が発生しや
すい。The conductive filler includes conductive carbon black, metal powders such as nickel, aluminum and copper, metal oxides such as zinc oxide and tin oxide, and cores such as barium sulfate, titanium oxide and potassium titanate. A material coated with tin oxide may be used. The volume resistivity of the silicone rubber is 10 1 to 10 9 Ω · cm. If the volume specific resistance is out of this range, problems such as generation of fog, reduction in transfer efficiency, and inconsistency in print density are likely to occur.
【0015】成形にあたっては、軸体とシリコーンゴム
組成物を、押出し機でクロスヘッドを用いて、一体化し
て分出しした後、ギヤーオーブンまたはIR炉(赤外線
加熱炉)で一次加硫する方法、あるいは軸体を金型にセ
ットした後、シリコーンゴム組成物を注入し、常温また
は加熱下で一次加硫する方法、あるいは軸体とシリコー
ンゴム組成物を同時に金型内で加熱、圧縮成形する方法
等が用いられる。その後、ギヤーオーブン等の加熱手段
で一定時間二次加硫して物性を安定化するとよい。In molding, a shaft body and a silicone rubber composition are integrated and fractionated by using an extruder using a crosshead, and then subjected to primary vulcanization in a gear oven or an IR furnace (infrared heating furnace). Alternatively, a method of injecting a silicone rubber composition after setting a shaft in a mold and performing primary vulcanization at room temperature or under heating, or a method of simultaneously heating and compression molding a shaft and a silicone rubber composition in a mold Are used. After that, it is preferable to stabilize the physical properties by secondary vulcanization for a certain period of time by a heating means such as a gear oven.
【0016】成形されたロールは、円筒研削盤、ショッ
トブラスター、サンドブラスター、ラッピング機、バフ
機等にかけて表面粗さRzを10μm以下に仕上げた後、ロ
ールの軸体を軸として回転させながら、YAG レーザー、
エキシマレーザー等のレーザー加工機を用いて、あるい
はその他の汎用の加工方法により、ロールの周方向に沿
って螺旋状に溝が設けられる。The formed roll is finished to a surface roughness Rz of 10 μm or less by using a cylindrical grinder, a shot blaster, a sand blaster, a lapping machine, a buffing machine, etc., and then the YAG is rotated with the roll shaft as an axis. laser,
The grooves are spirally formed along the circumferential direction of the roll by using a laser processing machine such as an excimer laser or other general-purpose processing methods.
【0017】溝付け加工後、紫外線照射または電子線照
射が行われる。この照射処理によりロールの表面をより
硬化させることができ、耐摩耗性が向上する。この紫外
線または電子線の照射は溝を設ける前に行ってもよい。
何故ならば、紫外線照射または電子線照射が溝加工の前
であっても、後であっても、本発明で必要とする材料強
度の向上が認められる。ただし、ゴム表面への浸透深さ
という観点からみた場合、紫外線については、ごく最表
面にしか浸透せず、照射後に溝加工を行った場合、溝内
面はもとの材料強度に近いため、より好ましくは溝加工
後に紫外線照射すべきである。これに対して、電子線照
射の場合、浸透深さは数百μmに達するため、照射前に
溝加工しても、照射後に溝加工しても、溝内面の材料強
度は向上している。After the grooving, ultraviolet irradiation or electron beam irradiation is performed. By this irradiation treatment, the surface of the roll can be further hardened, and the abrasion resistance is improved. This irradiation with ultraviolet rays or electron beams may be performed before the grooves are provided.
This is because the improvement of the material strength required in the present invention is recognized whether the ultraviolet irradiation or the electron beam irradiation is performed before or after the groove processing. However, from the viewpoint of the penetration depth into the rubber surface, ultraviolet light penetrates only the outermost surface, and if groove processing is performed after irradiation, the inner surface of the groove is closer to the original material strength, so Preferably, ultraviolet irradiation should be performed after the groove processing. On the other hand, in the case of electron beam irradiation, since the penetration depth reaches several hundred μm, the material strength of the inner surface of the groove is improved regardless of whether the groove is formed before irradiation or after irradiation.
【0018】さらにまた、ロールの帯電特性を制御する
ために、ロールの表面にアミノシランなどのシランカッ
プリング剤をパッドを用いて塗布することもできる。シ
ランカップリング剤の塗布により、トナーの帯電特性を
最適な状態に制御することができ、印字特性をより一層
改善することができる。塗布の方法は、この方法に限ら
ず、スプレー塗布、ディッピング、ロールコーティング
等の塗工方法を任意に選択することができる。また、シ
ランカップリング剤の乾燥を早めるために、適当な温度
で加熱することもできる。Furthermore, in order to control the charging characteristics of the roll, a silane coupling agent such as aminosilane may be applied to the surface of the roll using a pad. By applying the silane coupling agent, the charging characteristics of the toner can be controlled to an optimum state, and the printing characteristics can be further improved. The application method is not limited to this method, and an application method such as spray application, dipping, roll coating, or the like can be arbitrarily selected. Further, in order to accelerate drying of the silane coupling agent, heating can be performed at an appropriate temperature.
【0019】弾性体層の支持体でもある軸体は、その一
端を接地あるいはバイアス電圧を印加することにより、
静電潜像担持体の帯電、トナーへの電荷の注入、静電潜
像担持体へのトナーの搬送による静電潜像の現像等の性
能を得るものである。弾性体層は、帯電工程、現像工程
での電極として、さらにトナーへの接触帯電、電荷注入
用の電極として機能するものであり、トナー搬送工程、
現像工程では、その表面の凹凸およびファンデルワール
ス力、鏡像力、クーロン力等により半導電性ロールの表
面でトナーを担持、搬送するものである。The shaft, which is also a support for the elastic layer, has one end grounded or a bias voltage applied thereto.
This is to obtain performance such as charging of the electrostatic latent image carrier, injection of charge into the toner, and development of the electrostatic latent image by transporting the toner to the electrostatic latent image carrier. The elastic layer functions as an electrode in the charging step and the developing step, and further functions as an electrode for contact charging to the toner and charge injection.
In the developing step, the toner is carried and conveyed on the surface of the semiconductive roll by the unevenness of the surface, van der Waals force, mirror image force, Coulomb force and the like.
【0020】ロールの表面は、紫外線または電子線照射
により、表面硬度が増し、耐摩耗性が向上し、印字耐久
試験後においても凹凸の変化が少なく、トナーの搬送能
力の低下が極めて少ない。トナーへの帯電は、摩擦帯電
ブレードやトナー搬送ロール、静電潜像担持体と半導電
性ロールである現像ロールの表面との摩擦により行われ
るが、現像ロールの表面に、その周方向に溝付け加工し
て螺旋状に溝を一定ピッチで設けることにより、現像ロ
ールの全周面にわたって、トナーの層厚を厚く一定の厚
さに形成することができる。それと同時に、トナーが溝
内をスムーズに流動することができるようになり、現像
ロール表面へのトナーの接触確率が高められるため、ト
ナーへの帯電特性を制御することができる。これによっ
て、帯電量(平均値)を安定化することができ、カブリ
を低減することができる。なお、カブリは、帯電量の絶
対値が低い場合に発生すると考えられており、その発生
のメカニズムは、現像ロールへのトナー接触確率および
現像ロールからのトナーへの電荷の注入のし易さ等に依
存すると考えられている。The surface of the roll is irradiated with ultraviolet rays or electron beams to increase its surface hardness, improve its abrasion resistance, change little in irregularities even after a printing durability test, and extremely decrease the toner transporting ability. The toner is charged by friction between a triboelectric charging blade, a toner transport roll, and the surface of the developing roller which is a semiconductive roll, and a groove is formed on the surface of the developing roll in a circumferential direction. By forming the grooves spirally at a constant pitch by applying the toner, the toner layer can be formed to have a large and constant thickness over the entire peripheral surface of the developing roll. At the same time, the toner can smoothly flow in the groove, and the probability of the toner contacting the surface of the developing roll is increased, so that the charging characteristics of the toner can be controlled. As a result, the charge amount (average value) can be stabilized, and fog can be reduced. Fog is considered to occur when the absolute value of the charge amount is low, and the mechanism of the occurrence is such as the probability of toner contact with the developing roll and the ease with which charge is injected into the toner from the developing roll. It is believed to depend on.
【0021】さらに、トナーの帯電量を制御するには、
シランカップリング剤などの電子供与性基あるいは電子
受容性基を含む原子団を有する化合物を、ロールの表面
に塗布することにより、トナーの帯電量分布がシャープ
にかつ必要な電位まで帯電することができ、印字濃度が
安定し、同時にカブリの無い高品位の印字画像を得るこ
とができる。なお、本発明の半導電性ロールは、弾性体
層にシリコーンゴムを使用しているため、温度・湿度に
対する耐環境性に優れている。Further, in order to control the charge amount of the toner,
By applying a compound having an atomic group containing an electron donating group or an electron accepting group such as a silane coupling agent to the surface of a roll, the charge amount distribution of the toner can be sharply charged to the required potential. As a result, the printing density is stable, and at the same time, a high-quality printed image free from fog can be obtained. In addition, the semiconductive roll of the present invention is excellent in environmental resistance to temperature and humidity because silicone rubber is used for the elastic layer.
【0022】[0022]
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。 実施例1 軸体として、SUM22 に無電解ニッケルメッキした直径10
mm、長さ 250mmのシャフトを用い、この周面に、シ
リコーン系プライマー・プライマーNo.16 (信越化学工
業社製、商品名)を塗布した後、ギヤーオーブン中で 1
50℃、10分間焼き付け処理を行って軸体を作製した。導
電性シリコーンゴム組成物としては、有機過酸化物反応
型のシリコーン生ゴム・KE−78VBS (信越化学工業社
製、商品名)100 重量部に、カーボンブラック・サーマ
ルブラック(旭カーボン社製、商品名)10重量部、煙霧
質シリカ系充填材・アエロジル200(日本アエロジル社
製、商品名)25重量部を添加し、加圧ニーダーで混練し
て、導電性を有するシリコーンゴム組成物を調製した。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 As a shaft, SUM22 was electroless nickel plated and had a diameter of 10
Using a shaft with a length of 250 mm and a length of 250 mm, apply silicone primer / Primer No. 16 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) to the peripheral surface of the shaft.
A baking treatment was performed at 50 ° C. for 10 minutes to produce a shaft. As conductive silicone rubber composition, 100 parts by weight of organic peroxide-reactive silicone raw rubber, KE-78VBS (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), carbon black and thermal black (trade name, manufactured by Asahi Carbon Co., Ltd.) 10 parts by weight, 25 parts by weight of fumed silica-based filler, Aerosil 200 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were added and kneaded with a pressure kneader to prepare a conductive silicone rubber composition.
【0023】このシリコーンゴム組成物に、有機過酸化
物系加硫剤・C-8 (信越化学工業社製、商品名)2.0 重
量部を添加した後、内径20mmの円筒型キャビティーを
有する圧縮成形金型のキャビティー内に軸体とともにセ
ット、充填し、175 ℃、10分間加硫接着成形した。その
後、ギヤーオーブン中で200 ℃、7時間の二次加硫を行
い、表面を円筒研削盤で研磨して、直径18mm、ゴム部
の長さ210 mm、表面粗さ8.5 μm(Rz)のロールとし
た。次いで、このロールをその軸回りに回転させながら
表面に、YAG レーザー加工機を用いて、ロールの周方向
に幅25μm、深さ20μm、ピッチ50μmで螺旋状に溝を
形成し、半導電性ロールを製作した。さらに、この半導
電性ロールの表面に、低圧水銀灯による紫外線照射を行
い、印字耐久性を高めた。After adding 2.0 parts by weight of an organic peroxide-based vulcanizing agent, C-8 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), to this silicone rubber composition, compression was performed with a cylindrical cavity having an inner diameter of 20 mm. It was set and filled together with the shaft body in the cavity of the molding die, and was subjected to vulcanization adhesive molding at 175 ° C. for 10 minutes. After that, secondary vulcanization is performed at 200 ° C for 7 hours in a gear oven, and the surface is polished by a cylindrical grinder. Rolls having a diameter of 18 mm, a rubber part length of 210 mm, and a surface roughness of 8.5 µm (Rz) are obtained. And Then, while rotating this roll around its axis, using a YAG laser processing machine, a spiral groove is formed in the circumferential direction of the roll with a width of 25 μm, a depth of 20 μm, and a pitch of 50 μm. Was made. Further, the surface of the semiconductive roll was irradiated with ultraviolet light from a low-pressure mercury lamp to improve printing durability.
【0024】実施例2〜4 実施例1と同様にしてロールを作製し、溝の幅、深さ、
ピッチを変えて実施例2〜4の半導電性ロールを製作し
た。Examples 2 to 4 Rolls were prepared in the same manner as in Example 1, and the width, depth,
The semiconductive rolls of Examples 2 to 4 were manufactured by changing the pitch.
【0025】実施例5 実施例1で得た半導電性ロールを、この軸体を回転軸と
して回転させながら、2官能型シランカップリング剤で
あるγ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン・KBE
−902(信越化学工業社製、商品名)10重量部をトルエン
100 重量部で希釈した溶剤を、パッドを用いてロール表
面に塗布した。その後、ギヤーオーブンで150 ℃、1時
間乾燥させ、半導電性ロールを製作した。Example 5 While rotating the semiconductive roll obtained in Example 1 around this shaft as a rotation axis, a bifunctional silane coupling agent γ-aminopropylmethyldiethoxysilane · KBE was used.
−902 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name) 10 parts by weight of toluene
The solvent diluted with 100 parts by weight was applied to the roll surface using a pad. Thereafter, the film was dried at 150 ° C. for 1 hour in a gear oven to produce a semiconductive roll.
【0026】次に、製作した各半導電性ロールを、静電
潜像を可視化する現像装置の現像ロールとして、市販の
負帯電トナーを用いる電子写真式プリンターに装着し、
高温・高湿下、定温・定湿下および低温・低湿下の各環
境下において印字試験を実施した。その結果は表1に示
すとおりであり、実施例1〜5のロールはいずれも、各
環境下で初期印字、6000枚印字後のいずれも印字濃度が
高くカブリがなく、高品位の印字画像を得た。同時に、
現像ロール表面の顕微鏡観察を行ったが、トナーの固
着、ロール材質の変質等の異常は認められなかった(表
1参照)。なお、初期カブリとは、耐久試験開始直後の
5%デューティー画像における白地部のマクベス濃度を
意味し、耐久後カブリとは、6000枚印字後の白地部のマ
クベス濃度を意味する。Next, each of the manufactured semiconductive rolls is mounted on a commercially available electrophotographic printer using a negatively charged toner as a developing roll of a developing device for visualizing an electrostatic latent image.
Printing tests were performed under high temperature and high humidity, constant temperature and constant humidity, and low temperature and low humidity. The results are as shown in Table 1. All of the rolls of Examples 1 to 5 had high print density and no fog after initial printing under each environment and after printing 6000 sheets, and produced high quality printed images. Obtained. at the same time,
Microscopic observation of the surface of the developing roll revealed no abnormalities such as adhesion of the toner and deterioration of the roll material (see Table 1). The initial fog means the Macbeth density on a white background in a 5% duty image immediately after the start of the durability test, and the fog after durability means the Macbeth density on a white background after printing 6,000 sheets.
【0027】[0027]
【表1】 [Table 1]
【0028】比較例1 比較例として、ロール表面への溝の形成および紫外線の
照射を除き、実施例1と同様にして半導電性ロールを製
作し、さらに、前記各環境下における印字試験を実施例
1〜5と同様にして行った。Comparative Example 1 As a comparative example, a semiconductive roll was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a groove was formed on the roll surface and irradiation of ultraviolet rays was performed, and a printing test was performed in each of the above environments. It carried out similarly to Examples 1-5.
【0029】比較例2 ロール表面への溝の形成を除き、実施例1と同様にして
半導電性ロールを製作し、さらに、前記各環境下におけ
る印字試験を実施例1〜5と同様にして行った。比較例
1,2で得た現像ロールの印字試験結果は、前記表1に
示したとおりであり、いずれも実施例1〜5の現像ロー
ルに比べて劣るものであった。Comparative Example 2 A semiconductive roll was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the formation of a groove on the roll surface, and a printing test was performed in each of the above environments in the same manner as in Examples 1 to 5. went. The printing test results of the developing rolls obtained in Comparative Examples 1 and 2 are as shown in Table 1 above, and all were inferior to the developing rolls of Examples 1 to 5.
【0030】なお、上記実施例における紫外線照射に代
えて、電子線照射処理を行った場合においても同様の結
果が得られたほか、溝付け加工の前に照射処理を行って
も同様の結果が得られた。また、溝付け加工は、レーザ
ー加工に代えて、湿式研磨、バフ加工等の手法を用いる
こともできる。The same result was obtained when an electron beam irradiation process was performed instead of the ultraviolet irradiation in the above embodiment, and the same result was obtained even when the irradiation process was performed before the groove forming process. Obtained. Further, the groove processing may be performed by a method such as wet polishing or buffing instead of laser processing.
【0031】表1中の各測定項目に対する測定方法は以
下のとおりである。 ・ロール抵抗:シランカップリング剤塗布前のロール
を、このゴム部全長よりも5mm長い金メッキ電極上に
載置し、ロールの両端にそれぞれ500 gの分銅を載せ、
ロールのシャフト(軸体)とロール表面との間に10Vの
電圧を印加し、このときの抵抗値を測定した。 ・表面粗さ:万能粗さ試験機を用いて、溝付け加工前の
ロールの周方向に十点測定し、この平均値で表示した。 ・カブリ:製作した半導電性ロールを、電子写真式プリ
ンターに現像ロールとして組み込み、黒べた・網点・5
%デューティー・白地印字等を繰り返し、5%デューテ
ィー画像の白地部のマクベス濃度を、マクベス濃度計を
用いて測定した。 ・印字濃度:初期印字濃度、耐久後印字濃度ともに、カ
ブリと同様の方法で印字した黒べた印字部のマクベス濃
度を、マクベス濃度計を用いて測定した。The measurement method for each measurement item in Table 1 is as follows. Roll resistance: The roll before applying the silane coupling agent is placed on a gold-plated electrode that is 5 mm longer than the entire length of the rubber portion, and 500 g of a weight is placed on each end of the roll.
A voltage of 10 V was applied between the roll shaft (shaft) and the roll surface, and the resistance at this time was measured. Surface roughness: Ten points were measured in the circumferential direction of the roll before grooving using a universal roughness tester, and the average value was displayed.・ Fog: The produced semiconductive roll is incorporated as a developing roll into an electrophotographic printer, and black solid
The% duty / white background printing was repeated, and the Macbeth density of the white background portion of the 5% duty image was measured using a Macbeth densitometer. Print density: Both the initial print density and the post-durability print density were measured using a Macbeth densitometer at the Macbeth density of a black solid printed portion printed by the same method as for fog.
【0032】(合否判定) ・カブリ:初期カブリ、耐久後カブリとも、白地部のマ
クベス濃度が0.015を超えるものについては、不合
格(×記号で表示)とする。 ・印字濃度:初期印字濃度、耐久後印字濃度ともに、黒
べた印字部のマクベス濃度が1.3未満のものについて
は、不合格とする。 ・トナー固着:耐久試験後のロール表面を顕微鏡観察
し、トナーの固着が見られたものについては、不合格と
する。(Judgment of Pass / Fail) Fog: Both initial fog and post-durability fog having a Macbeth density of more than 0.015 in a white background are rejected (indicated by a symbol x). -Print density: Both the initial print density and the post-durability print density are unacceptable if the Macbeth density of the black solid print portion is less than 1.3. -Toner fixation: The roll surface after the durability test was observed with a microscope. If the toner fixation was observed, the roll was rejected.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明の半導電性ロールは、その周面に
沿って螺旋状に定ピッチで設けられた溝を有する。この
ため、摩擦帯電ブレードと現像ロールとの間に挟持され
るトナーの量が増加し、トナーを一定の厚さで厚く担持
させることができ、トナーへの帯電特性が向上し、カブ
リが低減する。同時に、ロールの回転方向と溝の方向が
一定の角度を有して設けられているため、トナーが溝内
をスムーズに流動することができるようになり、現像ロ
ール表面へのトナーの接触確率が高められ、トナーの帯
電電位が安定化する。また、弾性体層の表面は、紫外線
または電子線照射により硬度が増し、耐摩耗性が向上
し、印字耐久試験後も凹凸の変化が少なく、トナーの搬
送力の低下が極めて少ない。表面にシランカップリング
剤が塗布された半導電性ロールは、トナーの帯電量分布
がシャープで印字濃度が安定し、カブリの少ない高品位
の印字画像を得ることができる。この効果は、高温・高
湿環境下でより顕著である。また、弾性体層を、シリコ
ーンゴムを基材として形成したことにより、空気中の水
分による加水分解がなく耐環境性に優れ、感光ドラムに
固着せず、またトナーの固着もない。上述したように本
発明の半導電性ロールは、耐環境性にすぐれ、安定した
印字耐久性を有し、極めて印字特性に優れている。The semiconductive roll according to the present invention has grooves provided spirally at a constant pitch along the peripheral surface thereof. For this reason, the amount of toner sandwiched between the triboelectric charging blade and the developing roll increases, the toner can be carried thickly at a constant thickness, the toner charging characteristics are improved, and fog is reduced. . At the same time, since the rotation direction of the roll and the direction of the groove are provided at a certain angle, the toner can flow smoothly in the groove, and the contact probability of the toner on the developing roll surface is reduced. And the charging potential of the toner is stabilized. In addition, the surface of the elastic layer is increased in hardness by irradiation with ultraviolet rays or electron beams, has improved abrasion resistance, has a small change in unevenness even after a printing durability test, and has a very small decrease in toner conveyance force. The semiconductive roll having a surface coated with a silane coupling agent has a sharp charge amount distribution of the toner, has a stable print density, and can provide a high-quality printed image with less fog. This effect is more remarkable in a high-temperature and high-humidity environment. In addition, since the elastic layer is formed using silicone rubber as a base material, it is not hydrolyzed by moisture in the air, has excellent environmental resistance, does not adhere to the photosensitive drum, and does not adhere to the toner. As described above, the semiconductive roll of the present invention has excellent environmental resistance, stable printing durability, and extremely excellent printing characteristics.
【図1】本発明の半導電性ロールの一実施例を示す概略
斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing one embodiment of a semiconductive roll of the present invention.
【図2】(a)は図1に示す半導電性ロールの断面図で
あり、(b)は他の態様を示す半導電性ロールの断面図
である。2A is a cross-sectional view of the semiconductive roll shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view of a semiconductive roll showing another embodiment.
【図3】現像装置のレイアウトを示す概略正面図であ
る。FIG. 3 is a schematic front view showing a layout of a developing device.
1.軸体 2.半導電性シリコーンゴム層 3.溝 4.表面硬化シリコーンゴム層 5.シランカップリング剤処理層 11.筐体 12.感光ドラム 13.帯電ロール 14.LED アレイ 15.現像ロール 16.転写ロール 17.記録紙 18.摩擦帯電ブレード 19.トナー搬送ロール 20.トナー供給機 21.クリーニングロール 1. Shaft 2. 2. Semi-conductive silicone rubber layer Groove 4. 4. Surface-cured silicone rubber layer 10. Silane coupling agent treatment layer Housing 12. Photosensitive drum 13. Charging roll 14. LED array 15. Development roll 16. Transfer roll 17. Recording paper 18. Friction charging blade 19. Toner transport roll 20. Toner supply machine 21. Cleaning roll
Claims (2)
10μm以下に仕上げられた弾性半導電体層を有するロー
ルであって、弾性半導電体層の周囲の印字領域全域にわ
たって、ロールの周方向に溝幅1〜50μm、溝深さ5〜
30μm、溝ピッチ2〜100 μmの範囲で、溝が螺旋状に
定ピッチで設けられてなることを特徴とする半導電性ロ
ール。(1) The surface around a conductive shaft body has a surface roughness Rz =
A roll having an elastic semiconductive layer finished to 10 μm or less, over the entire printing area around the elastic semiconductive layer, a groove width of 1 to 50 μm, a groove depth of 5 to 5 in the circumferential direction of the roll.
A semiconductive roll characterized in that grooves are spirally provided at a constant pitch in a range of 30 μm and a groove pitch of 2 to 100 μm.
ールとして用いたことを特徴とする現像装置。2. A developing device using the semiconductive roll according to claim 1 as a developing roll.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23349297A JPH1173006A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Semiconductive roll and developing device using thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23349297A JPH1173006A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Semiconductive roll and developing device using thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1173006A true JPH1173006A (en) | 1999-03-16 |
Family
ID=16955872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP23349297A Pending JPH1173006A (en) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Semiconductive roll and developing device using thereof |
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Country | Link |
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