JP4172897B2

JP4172897B2 - 現像ローラ

Info

Publication number: JP4172897B2
Application number: JP2000113410A
Authority: JP
Inventors: 誠中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP2001296737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は現像ローラに関し、さらに詳しくは、複写機、プリンター等の電子写真装置や静電気録装置などにおいて、静電潜像を一成分現像剤で可視化するための現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置、特に小型機分野においては、メンテナンスの簡素化が進んでおり、乾式１成分トナーの現像方式が実用化されている。
【０００３】
特に、特開昭５３−３２３３号公報に開示されるような、ゴムまたはエラストマーの弾性材料で構成される現像ローラを用いた感光体への接触現像方式、またそれに用いられる現像ローラが種々提案されている。静電潜像の形成されたドラム感光体に、弾性を有する現像ローラを当接させて、現像ローラ表面に薄層化されたトナーを現像電界に応じてトナーを移動させ、可視像化する。この方法によれば、トナーに磁性材料を使うことなく、カラー化が容易であるという利点をもつ。
【０００４】
現像ローラを感光体に当接させるため、現像ローラの構成は、金属シャフトの周囲に導電性の合成ゴム、ウレタンフォームなどからなる弾性層が形成されている。弾性層のゴム、ウレタンフォームなどからの可塑剤や低分子成分のブリードアウトによる感光体への汚染、あるいはトナーの粘着（タッキング）やフィルミングを防止する目的などから、弾性層の周囲には、可塑剤などの表面へのブリードをブロックし、トナー離型性のよい樹脂からなる表面層を被覆する構成が一般的である。また、表面層は、感光体あるいはトナーシール部材に押圧されながら回転するため、弾性層のゴムの変形に追従できずに、また長期にわたる使用によってヒビ割れなどの問題が発生する場合がある。ヒビ割れは画像欠陥となって出力画像に現れる不具合となるので、表面層には押圧された弾性層の変形に充分追従する可撓性が必要になる。
【０００５】
最近の省エネ問題から、トナーの定着エネルギーを低減するために、低融点トナーの使用が検討されつつあり、低融点トナーの使用によって、現像ローラ表面により高いトナー離型性が求められるようになっている。
【０００６】
従来から、電子写真式複写機等の現像ローラには、トナーとの離型性の良いフッ素樹脂を表面に被覆したローラが適していることは知られている。
例えばパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を、表面層として、ディスパージョン塗料を塗装して融点以上の温度域で加熱することにより成膜することなどにより形成するものや、前記フッ素樹脂を粉末状にしてバインダーに分散して、使用する方法が公知である。しかしながら、これらのフッ素樹脂は一般的に伸びが小さく、弾性層の変形に充分追従できなかったり、また融点が高いことから加工温度が高く、ゴム層が熱劣化するなどの問題がある。
【０００７】
粉体を添加する場合は、バインダー中で溶融させるのではなく、固定するだけのため、表面の平滑性が損なわれる場合がある。また、フッ素樹脂は、現在、広く一般的に使用されている、反転現像におけるトナーの帯電極性であるマイナスに対して、同極性の帯電性を示すために、トナーの帯電性を高くすることが出来ないといった欠点があり、地汚れ、トナー飛散等の問題がある。
【０００８】
本発明は、このような種々の問題点に鑑み、トナーに対して離型性がよく、また、加工温度が低く、弾性層を熱劣化させずかつ、トナー帯電性を高くすることができる表層を有する現像ローラを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の現像ローラは、トナーを担持すると共に、回転しながら静電潜像の形成された像担持体に接触もしくは近接して像担持体表面にトナーを供給し、前記静電潜像を可視化する現像ローラであって、芯軸の外層に導電性の弾性層が形成され、該弾性層の外層に、フルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体との共重合体よりなる主鎖もしくは側鎖末端にヒドロキシ基を有するフッ素系樹脂とトリアジン系樹脂との架橋物、および導電性粒子を少なくとも含有する表面層が形成されてなり、該フッ素系樹脂におけるフルオロオレフィンの含有率が３０〜７０重量％であり、かつ該トリアジン系樹脂の配合量が該フッ素系樹脂１００重量部に対して２０〜３０重量部であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の現像ローラは、前記フッ素系樹脂が溶剤可溶であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の現像ローラは、前記表面層の膜厚が３０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる現像ローラを図面を参照して説明する。
図１は本発明に係わる現像ローラを用いた画像形成装置の一例を示す図である。現像ローラ１、芯軸の周囲にスポンジが形成されたトナーの補給ローラ２およびトナー攪拌部材３は、トナー７を収納するケース４の側板に軸支されている。トナー７はトナー攪拌部材３、及び補給ローラ２を介して現像ローラ１の表面に供給される。現像ローラ１上に供給されたトナー７は、さらに、トナー層形成部材５によって所定量に薄層化され、現像ローラ１を回転させて感光体６に搬送される。現像ローラ１は感光体６に接触し、バイアス電源８を介して感光体６の帯電電位と光書き込み後（露光後）の残留電位の中間のバイアス電圧が印加されている。現像ローラ１上のトナーが感光体６との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイアスによる現像電界に応じて、帯電したトナーが感光体６に付着し静電潜像が可視像化される。
【００１４】
本発明で使用した現像ローラは、図２にその断面図を示すように、金属の芯金（芯軸）１１の外層に弾性層１２が形成され、トナー帯電性、トナー固着性等を考慮して、弾性層１２の外層に表面層１３が設けられている。弾性層１２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、ウレタンゴムまたはフォームなど公知のゴム、エラストマーが使用可能である。その周囲に、例えばディップ法、スプレーコート、ロールコートなどの種々公知のコーティングをすることにより、表面層１３を形成する。
【００１５】
トナー層形成部材５は、金属(ステンレス)を用い、その現像ローラ１との接触部に種々の材料をコーティングによって形成した。なお、トナー層形成部材５はステンレスに限らず、リン青銅等、種々の金属も使用することができる。また、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の弾性体を用いることもできる。また、トナー層形成部材５上へのコーティングの方法は、種々の樹脂を溶剤中で適当な粘度に希釈した後、ディッピング、スプレーコート、バーコート、ロールコートなどの種々公知のコーティング方法を用いて行う。
【００１６】
本発明において、現像ローラ１は、芯軸１１の外層に導電性の弾性層１２が形成され、該弾性層の外層には、フルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体の共重合体よりなる主鎖もしくは側鎖末端にヒドロキシ基を有するフッ素系樹脂と、トリアジン系樹脂、トリアジン系樹脂誘導体、トリアジン系縮合物のうち少なくとも１種との架橋物、および導電性粒子を少なくとも含有する表面層１３が形成されている。
【００１７】
フッ素系樹脂は溶剤に可溶にすることによりトリアジン系樹脂類との架橋物を形成することができる。
フッ素系樹脂は、フルオロオレフィンとビニルエーテル類、アリルエーテル類、ビニルエステル類などのエチレン性不飽和単量体との共重合体である。ここでフルオロオレフィンに基づく単位の含有割合が３０〜７０％のものが好ましい。フルオロオレフィンに基づく単位の割合が小さすぎるものはフッ素系樹脂の特徴が得られず、大きすぎるものは溶剤への溶解性が損なわれ好ましくない。
【００１８】
フルオロオレフィンとしては、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレンなどが例示される。
【００１９】
エチレン性不飽和単量体としては、ビニルエーテル類、アリルエーテル類、ビニルエステル類、アリルエステル類、オレフィンなどが例示される。中でもフルオロオレフィンとの共重合性、フッ素系樹脂の溶剤溶解性などの点から、アルキルビニルエーテル、特に、炭素数１〜１５程度の直鎖状、分岐状あるいは脂環状のアルキル基を有するアルキルビニルテーテルが好ましい。エチレン性不飽和単量体は、炭素に直接結合した水素の少なくとも一部がフッ素に置換されたものであっても良い。
【００２０】
また、溶剤可溶性フッ素系樹脂はヒドロキシ基を有するものがトリアジン系樹脂との架橋性の点で好ましい。ヒドロキシ基は、ヒドロキシ基含有単量体、例えば、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキルアリルエーテル、アリルアルコールなどを共重合させることにより導入することができる。フッ素系樹脂としては、ルミフロン６０１Ｃ（旭硝子社製商品名）が挙げられる。
【００２１】
トリアジン系樹脂としては、メラミン、グアナミン化合物であり、その縮合物は、例えばグアナミン誘導体の脱水、脱アルコール反応による縮合反応物である。
【００２２】
これらの樹脂を溶剤中で混合して、ゴムローラ上に塗布して、加熱硬化させることにより、架橋させることができる。フッ素系樹脂１００重量部に対するトリアジン系樹脂類の割合は、５〜５０重量部とすることが望ましく、２０〜３０重量部とすることがより望ましい。５重量部を下回ると、架橋部が少なくなり、塗膜の耐久性が低下してくるとともに、帯電性が劣る。一方、５０重量部を上回ると、塗膜の硬度が高くなり、割れが発生する可能性がある。この割合は、使用するトナーに応じてこの範囲で適宜使用することができる。
【００２３】
表面層１３の塗膜の厚さとしては、３０μｍ以下が望ましく、３０μｍを越えると弾性層１２の硬度より硬くなってしまい、かつ割れやすくなる。
【００２４】
さらに、本発明で使用されるような現像ローラは導電性が要求されるために、カーボンブラック、金属酸化物等の導電性粒子を添加する必要がある。抵抗の領域としては、体積抵抗率で１０⁸Ωｃｍ以下が望ましい。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。
実施例１〜３，比較例１〜３
接着剤を塗布したφ８ｍｍのＳＵＳ芯軸の周囲に、ポリオールとイソシアネートを用いて１ショット法にてウレタンエラストマーの弾性層を形成した。その後、外径研削により、φ１６ｍｍに調整することで４ｍｍ厚の弾性層１２を得た。得られた弾性層の抵抗は、１０³Ωｃｍ、硬度はＪＩＳ−Ａ３５度であった。
【００２６】
上記弾性層上に表１，表２に示すような組成の樹脂をトルエン、酢酸ブチルの混合溶媒で希釈してスプレー塗装により塗装し、その後１５０℃で３０〜６０分加熱硬化させた。なお、表面層の抵抗は弾性層の抵抗と同等になるように、導電剤を添加した。なお、配合量（重量部）は、フルオロエチレン／ビニルエーテル１００重量部に対するトリアジン系樹脂の重量部である。また、ビニルエーテルは、一部がヒドロキシ基およびカルボキシ基で変性されたアルキルビニルエーテルを用いた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
比較例３は、従来良く用いられているアクリル／グアナミン樹脂にフッ素系樹脂を添加したものである。トナー固着の有無は、３時間空回した後のローラ表面観察による。
【００３０】
表１の実施例１〜３よりフルオロエチレンの割合を３０〜７０％としたフルオロエチレン／ビニルエーテルを用いることでトナー固着が発生せず、かつトリアジン系樹脂と架橋構造をとっているために十分なトナー帯電量を得ることができるため、地汚れを防止することができる。
【００３１】
すなわち、従来、フッ素系樹脂はトナー帯電極性と同極性のため帯電量が低く、地汚れ等の画像劣化が発生したが、主鎖もしくは側鎖末端にヒドロキシ基を有する溶剤可溶性のフッ素系樹脂とトリアジン系樹脂類との架橋物を含有することにより、トナー離型性とトナー帯電性を両立する表面層を提供できる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、可撓性や伸びに優れ、トナーの離型性を向上させ、かつトナー帯電性を維持することができる。また、架橋構造をとるために、膜の耐摩耗性が向上する。また、フッ素系樹脂がフルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体の共重合体であることにより、柔軟性に優れた表面層を提供することができる。また、フルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体の共重合体において、フルオロオレフィンの含有率を３０〜７０重量％にすることにより、溶剤可溶でかつ十分なトナー離型性を確保することができる。さらに、フッ素系樹脂に対するトリアジン系樹脂の割合が、フッ素系樹脂１００重量部に対して、２０〜３０重量部配合することにより、膜の柔軟性を損なうことなくかつ適正なトナー帯電量を確保することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、フルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体の共重合体が溶剤可溶であるために、成膜性が向上すると共に、トリアジン系樹脂との架橋構造をとることができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、表面層の膜厚を３０μｍ以下にすることにより、硬度アップを防止することができかつ、弾性層に表面層が追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像ローラを用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像ローラの断面図である。
【符号の説明】
１現像ローラ
２補給ローラ
３トナー撹拌部材
４ケース
５トナー層形成部材
６感光体
７トナー
８バイアス電源
１１芯軸
１２弾性層
１３表面層

Claims

トナーを担持すると共に、回転しながら静電潜像の形成された像担持体に接触もしくは近接して像担持体表面にトナーを供給し、前記静電潜像を可視化する現像ローラであって、
芯軸の外層に導電性の弾性層が形成され、該弾性層の外層に、フルオロオレフィンとエチレン性不飽和単量体との共重合体よりなる主鎖もしくは側鎖末端にヒドロキシ基を有するフッ素系樹脂とトリアジン系樹脂との架橋物、および導電性粒子を少なくとも含有する表面層が形成されてなり、該フッ素系樹脂におけるフルオロオレフィンの含有率が３０〜７０重量％であり、かつ該トリアジン系樹脂の配合量が該フッ素系樹脂１００重量部に対して２０〜３０重量部であることを特徴とする現像ローラ。
前記フッ素系樹脂が溶剤可溶であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
前記表面層の膜厚が３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。