JP2001042630A

JP2001042630A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001042630A
Application number: JP21832799A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakajima; 正中島; Junji Sakata; 純二坂田; Kazuya Murata; 和也村田; Takahiro Kawagoe; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤担持ローラ、現像剤供給ローラ及び現
像剤層形成ブレードにおいて生じる問題が解決され、ま
た、画像形成を繰り返し行っても長期に亘って良好な画
像形成を維持することができる現像装置を提供するこ
と。【解決手段】現像剤担持ローラ外周面に現像剤を供給
する現像剤供給ローラと、該現像剤担持ローラ外周面に
現像剤層を形成する現像剤層形成ブレードとを有し、静
電潜像保持体に保持した静電潜像に対して、該現像剤担
持ローラ外周面に担持した現像剤を付着せしめて可視像
に現像する現像装置において、該現像剤担持ローラ、該
現像剤供給ローラ及び該現像剤層形成ブレードを構成す
る主構成要素がポリウレタンである現像装置、及びこの
現像装置を装着した画像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ，プリンター等の電子写真装置または静電記録装置
等における現像装置、及びそれを具備した画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンター等の電子写真
方式の画像形成装置などにおいて、静電潜像を保持した
静電潜像保持体等の画像形成体に一成分現像剤を供給
し、該現像剤を潜像に付着させて可視化する画像形成方
法として、加圧現像法が知られている（米国特許第３１
５２０１２号明細書、同第３７３１１４６号明細書
等）。この加圧現像法は、現像剤を担持した現像剤担持
体を、静電潜像を保持した静電潜像保持体に接触させ
て、現像剤を該静電潜像保持体の潜像に付着させること
により画像形成を行うもので、このため上記現像剤担持
体を導電性と弾性を有する導電性弾性体で形成すること
が必要である。すなわち、この加圧現像法では、例えば
図１に示すように、現像剤１０を供給するための現像剤
供給ローラ３と潜電潜像を保持した静電潜像保持体５と
の間に現像剤担持ローラ４が配設され、現像剤供給ロー
ラ３，現像剤担持ローラ４及び静電潜像保持体５を矢印
方向に回転させることにより、現像剤１０が現像剤供給
ローラ３により、現像剤担持ローラ４の表面に供給さ
れ、この現像剤が現像剤層形成ブレード２によって均一
な薄層に整えられ、この状態で現像剤担持ローラ４が静
電潜像保持体５と接触しながら回転することにより、薄
層状に形成された帯電現像剤が現像剤担持ローラ４から
静電潜像保持体５上の潜像に付着し、該潜像が可視化さ
れる。そして、転写ローラ６により、静電潜像保持体５
上の現像剤画像を記録媒体９に転写させる。７はクリー
ニング装置であり、クリーニング装置１０に配設された
クリーニングブレード８により、転写後に静電潜像保持
体５表面に残留する現像剤が除去される。

【０００３】現像過程についてさらに詳述すると、現像
剤１０は、現像剤供給ローラ３と現像剤担持ローラ４と
の間のニップ部及び現像剤担持ローラ４と現像剤層形成
ブレード２との間のニップ部において、正又は負の所定
の電荷を持つように摩擦帯電され、現像剤と逆極性に表
面が帯電した現像剤担持ローラ４表面に、静電的に吸着
され、担持される。現像剤担持ローラ４表面に担持され
た現像剤は、静電潜像保持体５と現像剤担持ローラ４と
の間のニップ部において、現像剤担持ローラ４表面と静
電潜像保持体５との電位差により、静電潜像保持体５上
の潜像部分に移動し、付着して顕像が形成される。現像
剤担持ローラ４は、現像剤を帯電せしめる機能と、現像
バイアスを現像剤表面に伝達して現像剤表面を適切な電
位に保つ機能等を有することが要求されるため、導電性
と弾性とを有する導電性弾性体で形成されている。導電
性弾性体としては、ポリウレタン，シリコーン，ニトリ
ルゴム，エチレン−プロピレンゴム，エピクロルヒドリ
ンゴム等の弾性体に導電剤を配合して導電性を付与した
ものが用いられている。現像剤供給ローラ３は、現像剤
を補給する機能と、現像剤を摩擦帯電せしめる機能等を
有することが要求されるため、導電剤を配合して導電性
を付与した導電性の発泡体で形成されている。発泡体と
しては、ポリウレタン，シリコーン，エチレン−プロピ
レンゴム等の発泡体が用いられている。現像剤層形成ブ
レード２は、現像剤を摩擦帯電せしめる機能と、現像剤
層の層厚を規制する機能等を有することが要求されるた
め、弾性を有する板バネ状の金属板、樹脂やゴム等の弾
性体、あるいは、金属板と弾性体との複合体で形成され
ている。樹脂やゴムとしては、シリコーン，ポリウレタ
ン，ニトリルゴム，エチレン−プロピレンゴム，ポリエ
ステル，フッ素樹脂，ポリアミド等が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像装置においては、以下のような不具合があるた
め、その解決が求められていた。すなわち、常温／常湿
（通常、２０〜２５℃／４５〜６０％をいう）の環境条
件下において、現像剤担持ローラ、現像剤供給ローラ及
び現像剤層形成ブレードを形成する材料の硬度、抵抗、
摩擦力などを最適な組み合わせとして現像装置を設計し
ても、それらの材料の粘弾性挙動の環境依存性が異なる
ために、高温／高湿や低温／低湿のような厳しい環境条
件下においては、画像のカブリ、画像の濃度不足及び画
像ムラが発生しがちである。また、印刷初期において、
高温／高湿や低温／低湿のような厳しい環境条件下でも
良好な画像を形成し得る現像装置であっても、画像形成
を繰り返し行うと、印刷開始後の早い時期に画像のカブ
リ、画像の濃度不足及び画像ムラ等が発生してしまうと
いう問題があった。本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たもので、高温／高湿や低温／低湿のような厳しい環境
条件下においても、良好な画像を形成し、かつ画像形成
を繰り返し行っても長期に亘って良好な画像形成を維持
することができる現像装置及びそれを具備した画像形成
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、現像剤担持ローラ、現像剤供給ロー
ラ及び現像剤層形成ブレードにおいて求められる諸機能
を有する構成材料を念頭において鋭意研究検討を重ねた
結果、現像剤担持ローラ、現像剤供給ローラ及び現像剤
層形成ブレードを構成する主構成要素をポリウレタンと
した場合、上記粘弾性の相違により生じる問題が解決さ
れ、また、画像形成を繰り返し行っても長期に亘って良
好な画像形成を維持することができることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、現像剤担持ローラ外周面に現像剤
を供給する現像剤供給ローラと、該現像剤担持ローラ外
周面に現像剤層を形成する現像剤層形成ブレードとを有
し、静電潜像保持体に保持した静電潜像に対して、該現
像剤担持ローラ外周面に担持した現像剤を付着せしめて
可視像に現像する現像装置において、該現像剤担持ロー
ラ、該現像剤供給ローラ及び該現像剤層形成ブレードを
構成する主構成要素がポリウレタンであることを特徴と
する現像装置、及び該現像装置を具備したことを特徴と
する画像形成装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の現像装置の主構成及び主
機能は図１に示されるものであり、詳細については、上
述の従来技術において説明したので省略する。本発明の
現像装置は、現像剤担持ローラ、現像剤供給ローラ及び
現像剤層形成ブレードを構成する主構成要素がポリウレ
タンであり、上述したように粘弾性挙動の相違により生
じる問題が解決され、また、ポリウレタンは摩耗特性が
良好で、かつ長寿命であるため、現像装置も長寿命のも
のとなる。本発明の現像装置において用いられる現像剤
担持ローラは、その断面を図２（ａ）に例示するよう
に、良導電性シャフト１１の外周に導電性弾性層１２を
形成したもの、図２（ｂ）に例示するように、導電性弾
性層１２の表面にさらに被覆層１３を形成したものが挙
げられる。シャフト１１としては、良好な導電性を有す
るものであればいずれのものも使用し得るが、通常は、
金属製の中実体からなる芯金や内部を中空にくりぬいた
金属製円筒体等の金属製シャフトが用いられる。シャフ
トを形成する金属としては、鉄，銅，洋白，ステンレ
ス，リン青銅などが挙げられる。導電性弾性層１２とし
ては、ポリウレタン材料に導電剤を添加して導電性を付
与した弾性体が用いられる。ポリウレタン材料は、主原
料としてポリオール成分とポリイソシアネート成分から
製造される。ポリオール成分としては、ポリエーテルポ
リオール，ポリエステルポリオール，ポリオレフィンポ
リオール等が挙げられる。ポリエーテルポリオールとし
ては、グリセリン等にエチレンオキサイドやプロピレン
オキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加重合して
得られたポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリ
コール，エチレングリコール，プロパンジオール，ブタ
ンジオール等のポリオールが挙げられる。ポリエステル
ポリオールとしては、ジカルボン酸とジオールやトリオ
ール等との縮合により得られる縮合系ポリエステルポリ
オール，ジオールやトリオール等をベースとし、ラクト
ンの開環重合により得られるラクトン系ポルエステルポ
リオール，ポリエーテルポリオールの末端をラクトンで
エステル変性したエステル変性ポリオール等が挙けられ
る。ポリオレフィンポリオールとしては、ポリイソプレ
ンポリオール，ポリブタジエンポリオール，及びそれら
の水素添加物物等が挙げられる。これらのポリオールの
うち、環境条件依存性の小さいポリウレタン材料を得る
点から、ポリオレフィンポリオールが好ましい。

【０００７】ポリイソシアネート成分としては、トリレ
ンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイ
ソシアネート（ＭＤＩ），粗製ジフェニルメタンジイソ
シアネート（クルードＭＤＩ）等の芳香族ポリイソシア
ネート、イソホロンジイソシアネート，水素添加ジェニ
ルメタンジイソシアネート，水素添加トリレンジイソシ
アネート，ヘキサメチレンジイソシアネート等の不飽和
結合を持たないポリイソシアネートや、これらの誘導
体、例えばカルボジイミド変性物、グリコール変性物、
イソシアヌレート変性物などを挙げることができる。こ
れらのポリイソシアネート化合物の中で、耐摩耗性の良
好なポリウレタン材料を得る点から、芳香族ポリイソシ
アネートが好ましい。さらに、ＭＤＩ，クルードＭＤＩ
（いわゆるＭＤＩ系ポリイソシアネート）が、ポリオー
ルとの反応完結性が良好である点から好ましい。ポリオ
ール成分とポリイソシアネート成分とからポリウレタン
を製造する場合、過剰のポリイソシアネートとポリオー
ルとを予め反応させてプレポリマー化し、得られたプレ
ポリマーをさらにポリオールと反応させて硬化させるプ
レポリマー法によりポリウレタンを製造すると、力学物
性に優れ、耐摩耗性の良好なローラを得ることができる
ので好ましい。

【０００８】一方、この導電性弾性層に添加される導電
剤は、イオン導電剤と電子導電剤とがあり、イオン導電
剤の例としては、テトラエチルアンモニウム，テトラブ
チルアンモニウム，ラウリルトリメチルアンモニウム等
のドデシルトリメチルアンモニウム，ヘキサデシルトリ
メチルアンモニウム，ステアリルトリメチルアンミニウ
ム等のオクタデシルトリメチルアンモニウム，ベンジル
トリメチルアンモニウム，変性脂肪族ジメチルエチルア
ンモニウム，ラウロイルアミノプロピルジメチルエチル
アンモニウム等の過塩素酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素
酸塩，ヨウ素酸塩，ホウフッ化水素酸塩，硫酸塩，アル
キル硫酸塩，カルボン酸塩，スルホン酸塩などのアンモ
ニウム塩；リチウム，ナトリウム，カルシウム，マグネ
シウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素
酸塩，塩素酸塩，塩酸塩，臭素酸塩，ヨウ素酸塩，ホウ
フッ化水素酸塩，トリフルオロメチル硫酸塩，スルホン
酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例として
は、ケッチェンブラック，アセチレンブラック等の導電
性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥ
Ｆ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブ
ラック；酸化処理を施したインク用カーボンブラック，
熱分解カーボンブラック，グラファイト；酸化スズ，酸
化チタン，酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル，
銅等の金属などの粉末が挙げられる。

【０００９】これらの導電剤は一種用いてもよく、二種
以上を組み合わせて用いてもよい。また、その添加量は
イオン導電剤の場合、上記ポリウレタン成分１００重量
部に対して、0.０１〜５重量部、好ましくは0.０５〜２
重量部の範囲とすることができ、電子導電剤の場合、１
〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部の範囲とする
ことができる。この導電剤添加量の調整により、導電性
弾性層の固有抵抗値を、１０³〜１０ ¹⁰Ω・ｃｍ、特に
１０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍの範囲に調整するのが好まし
い。なお、この導電性弾性層には、上記導電剤以外に必
要に応じ、従来公知の充填剤，安定剤，滑剤等の添加剤
を適宜添加することができる。この導電性弾性層の硬度
は、アスカーＣ硬度で４０〜８０°とすることが好まし
く、特に５０〜７０°が好ましい。アスカーＣ硬度が８
０°を超えると現像剤担持ローラが硬くなり、静電潜像
保持体等との接触面積が小さくなって、良好な画像形成
が行えなくなる恐れがある上、現像剤に損傷を与えて静
電潜像保持体や現像剤層形成ブレードへの現像剤．固着
などが発生して、画像不良が生じる原因となる。逆に低
硬度になりすぎると、静電潜像保持体や現像剤層形成ブ
レードとの摩擦が大きくなり、ジッター等の画像不良が
発生する恐れがある。

【００１０】現像剤担持ローラの導電性弾性層は、現像
剤担持ローラが静電潜像保持体や現像剤層形成ブレード
などと当接して使用されることから、圧縮永久歪が小さ
いことが好ましく、具体的には２０％以下、特に１０％
以下が好ましい。特にポリウレタンゴムは、この圧縮永
久歪みを小さく設計できるので、特に好ましい。なお、
圧縮永久歪はＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した値
である。また、この導電性弾性層の表面粗さは、ＪＩＳ
１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下、特に３〜１０μｍ
Ｒｚとすることが好ましい。この平均粗さが１５μｍＲ
ｚを超えると現像剤担持体の表面の被覆層を厚く形成す
る必要があり、その結果、現像剤担持体表面が硬くな
り、現像剤に損傷を与えて静電潜像保持体や現像剤層形
成ブレードへの現像剤固着などが発生して、画像不良と
なるので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると該被
覆層を形成したときに、現像剤担持体の表面のＲｚが小
さくなりすぎ、現像剤担持量が少なくなり画像濃度が低
下する恐れが生じる。なお、この表面粗さは、表面粗さ
計「サーフコム５９０Ａ」（東京精密社製）を用いて、
円周方向に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／秒、
カットオフ波長0.８ｍｍでローラのシャフト方向及び円
周方向で偏りがないように３００箇所以上測定して求め
た値である（以下においても同様）。

【００１１】本発明で用いる現像剤担持ローラにおいて
は、現像剤に対する帯電性や付着性の制御のために、静
電潜像保持体や現像剤層形成ブレードなどとの摩擦力低
減のために、あるいは、弾性体による静電潜像保持体の
汚染防止などのために、上記導電性弾性層の表面に樹脂
等からなる被覆層を設けることができる。この被覆層
は、樹脂を含有する材料で形成される。樹脂材料として
は、シリコーン樹脂，ウレタン樹脂，ポリアミド樹脂，
ポリエステル樹脂，ポリカーボネート樹脂，アクリルウ
レタン樹脂，エポキシ樹脂，アルキッド樹脂，メラミン
樹脂，尿素樹脂，フェノール樹脂，ポリウレア樹脂，シ
リコーン変性アクリル樹脂，エポキシ変性シリコーン樹
脂，シリコーン変性アルキッド樹脂等が挙げられ、これ
らは一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いて
もよい。これらの樹脂の中で、活性水素を持つ樹脂をメ
ラミン樹脂で硬化せしめた樹脂が、帯電性能が高く、ま
た耐久性が良好である点で好ましい。活性水素を持つ樹
脂としては、ウレタン樹脂，ポリアミド樹脂，ポリエス
テル樹脂，アクリルウレタン樹脂，エポキシ樹脂，アル
キッド樹脂，シリコーン変性アクリル樹脂，シリコーン
変性アルキッド樹脂等が挙げられる。

【００１２】現像剤担持ローラにおける被覆層は、溶剤
に対する不溶率が７０重量％以上となるように調整した
ものが好ましく、この不溶率が７０重量％未満では、長
期間の放置により、静電潜像保持体や現像剤層形成ブレ
ードなど、現像剤担持ローラと接触している部材の圧接
痕ができ、その結果、画像に黒横線などの不具合が生じ
る恐れがある。特に、溶剤不溶率が８０重量％以上のも
のが好適である。現像剤担持ローラにおける被覆層は、
上記硬化樹脂を主成分とするものであるが、その他に、
現像剤への帯電能のさらなる向上、他の部材との摩擦力
低減や導電性付与等の目的で、荷電制御剤，滑材，導電
剤、その他の樹脂等の種々の添加剤を含有させることが
できる。本発明で用いる現像剤担持ローラにおいては、
被覆層の抵抗を、導電性弾性層の抵抗より高くすること
が、現像剤担持ローラの抵抗を調整する上で好ましく、
この被覆層の好ましい固有抵抗値は１０⁹〜１０¹⁶Ω・
ｃｍの範囲であり、特に１０¹⁰〜１０¹⁵Ω・ｃｍの範囲
が好ましい。また、現像剤担持ローラの抵抗としては１
０⁶〜１０¹²Ωが好ましく、１０⁷〜１０¹⁰Ωが特に好
ましい。また、被覆層を形成した現像剤担持ローラの表
面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１０μｍＲｚ以
下、特に１〜８μｍＲｚとすることが好ましい。この平
均粗さが１０μｍＲｚを超えると、現像剤の帯電量が小
さくなったり逆帯電現像剤が生じて、画像カブリを生じ
るので好ましくない。また、Ｒｚが小さすぎると現像剤
担持量が少なくなり、画像濃度が低下する恐れがある。
現像剤担持ローラにおける被覆層の形成方法としては、
樹脂材料、必要に応じて各種添加剤を溶解又は分散させ
てなる塗工液をディッピング法，ロールコーター法，ド
クターブレード法，スプレー法などにより、弾性体層１
７ｃ上に塗布した後、常温あるいは５０〜１７０℃程度
の温度で乾燥し、架橋硬化させて形成する方法がある。

【００１３】この被覆層の厚さは、３〜５０μｍ程度と
することができるが、特に５〜３０μｍの範囲が好まし
い。この被覆層の厚さが薄すぎると局所的な放電が起こ
り、画像に白横線が発生しやすくなる。また、厚すぎる
と現像剤担持体が硬くなり、現像剤に損傷を与えて静電
潜像保持体や現像剤層形成ブレードへの現像剤固着など
が発生して画像不良の原因となる。前記塗工液の調製に
用いられる溶媒としては、例えばメタノール，エタノー
ル，イソプロパノール，ブタノール等のアルコール系溶
媒、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン
等のケトン系溶媒、トルエン，キシレン等の芳香族炭化
水素系溶媒、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、シク
ロヘキサン等の脂環式炭化水素系溶媒、酢酸エチル等の
エステル系溶媒、イソプロピルエーテル，テトラヒドロ
フラン等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド等の
アミド系溶媒、クロロホルム，シクロロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素系溶媒等、及びこれらの混合溶媒などが
挙げられる。本発明においては、ケトン系溶媒及びケト
ン系溶媒と芳香族系炭化水素との混合溶媒が特に好まし
く用いられる。

【００１４】本発明で用いられる現像剤供給ローラは、
その断面を図３に例示するように、シャフト１４及びそ
の外周に弾性発泡体層１５を形成したものである。弾性
発泡体層１５は、ポリウレタン発泡体で構成されてい
る。発泡体を形成するポリウレタン材料としては、上記
現像剤担持ローラにおいて述べたポリオール及びポリイ
ソシアネートを用いることができる。ポリオールとして
は、ポリエーテルポリオールが、ポリウレタン発泡体の
製造が容易で、かつ現像剤による加水分解に対する耐性
がある点から好ましい。また、ポリイソシアネートとし
ては、耐摩耗性の良好なポリウレタン材料を得る点か
ら、芳香族ポリイソシアネートが好ましい。さらに、Ｍ
ＤＩ，クルードＭＤＩ（いわゆるＭＤＩ系ポリイソシア
ネート）が、ポリオールとの反応完結性が良好である点
から好ましい。ポリオール成分とポリイソシアネート成
分とからポリウレタンを製造する場合、過剰のポリイソ
シアネートとポリオールとを予め反応させてプレポリマ
ー化し、得られたプレポリマーをさらにポリオールと反
応させて硬化させるプレポリマー法によりポリウレタン
を製造すると、力学物性に優れ、耐摩耗性の良好なロー
ラを得ることができるので好ましい。ポリウレタン発泡
体を製造する方法としては、水や低沸点化合物（例えば
イソペンタン）等の発泡剤を用いる方法や機械的攪拌に
よる気泡の混入による方法が用いられる。その際、気泡
の安定化のために、シリコーン整泡剤や各種界面活性剤
を併用することが好ましい。ポリウレタン発泡体の硬度
は、アスカーＦ硬度で３０〜９０°が好ましく、特に４
０〜７０°が好ましい。硬度が高すぎると現像剤に損傷
を与えたり現像剤担持ローラを傷つける恐れがある。ま
た、硬度が低すぎると現像剤を摩擦帯電することが困難
となるため帯電量不足となり、また、現像剤担持ローラ
上に残った現像剤の掻き取りが充分ではなくなる恐れが
ある。

【００１５】ポリウレタン発泡体の密度は、0.０３〜0.
５ｇ／ｃｍ³とすることが好ましく、特に0.０５〜0.４
ｇ／ｃｍ³が好ましい。ポリウレタン発泡体としては、
連通気泡あるいは独立気泡のいずれも用いることができ
るが、ポリウレタン発泡体の圧縮永久歪を小さくする点
から、連通気泡のものが好ましい。発泡体の平均セル径
は、現像剤の供給において重要であり、２０〜８００μ
ｍが好ましく、特に５０〜３００μｍが好ましい。平均
セル径が８００μｍを超えると、現像剤担持ローラに供
給する現像剤が不均一となる恐れがある。平均セル径が
２０μｍ未満では、現像剤の供給が過少となる恐れがあ
る。発泡体の平均セル数も現像剤の供給において重要で
あり、現像剤の供給量を適正化するという観点から、２
０〜３００個／２５ｍｍが好ましく、特に３０〜２００
個／２５ｍｍが好ましい。現像剤供給ローラには、ロー
ラを導電性としてバイアス電圧を印加するものと、ロー
ラを非導電性としてバイアス電圧を印加しないものとが
ある。現像剤供給ローラに導電性を付与する場合は、上
記現像剤担持ローラにおいて例示したものと同様の導電
剤をポリウレタン材料に加える。その際、ポリウレタン
発泡体（弾性体層）の固有抵抗値は１０²〜１０⁸Ω・
ｃｍの範囲であることが好ましく、特に１０³〜１０⁶
Ω・ｃｍの範囲が好ましい。また、現像剤供給ローラの
抵抗としては１０³〜１０⁹Ωが好ましく、１０⁴〜１
０⁷Ωが特に好ましい。現像剤供給ローラは、現像剤担
持ローラと当接して使用されることから、圧縮永久歪が
小さいことが好ましく、具体的には２０％以下、特に１
０％以下が好ましい。特にポリウレタン発泡体は、この
圧縮永久歪みを小さく設計できるので、特に好ましい。
なお、発泡体の圧縮永久歪はＪＩＳＫ６３８２に準拠
して測定した値である。

【００１６】本発明で用いられる現像剤層形成ブレード
は、その断面を図４（ａ）及び図４（ｂ）に例示するよ
うに、金属あるいは樹脂からなる支持部材１６ａ又は１
６ｂの少なくとも現像剤担持ローラと当接する表面にポ
リウレタン弾性体層１７ａ又は１７ｂを形成したもの、
図４（ｃ）に例示するように、支持部材１６ｃの少なく
とも現像剤担持ローラと当接する表面にポリウレタン弾
性体層１７ｃを形成し、弾性体層１７ｃに帯電調整層１
８を積層したものなどが挙げられる。支持部材１６ａ又
は１６ｃ表面に弾性体層１７ａ又は１７ｃを形成する手
段としては、一般には塗布、一体成形、あるいは予めシ
ート状に成形され、適当な形状に裁断された弾性体を支
持部材１６ａ又は１６ｃに接着するなどの方法が採られ
ている。支持部材１６ｂ表面に弾性体層１７ｂを形成す
る手段としては、一般には一体成形などの方法が採られ
ている。支持部材１６ａと弾性体層１７ａとの間、支持
部材１６ｂと弾性体層１７ｂとの間、支持部材１６ｃと
弾性体層１７ｃとの間には、必要に応じて接着剤層を設
けてもよい。

【００１７】支持部材を形成する金属としては、鉄，
銅，洋白，ステンレス，リン青銅などが挙げられ、樹脂
としては、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリスチレ
ン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリウレタ
ン，ポリアミド，ポリアセタール，ポリカーボネート，
ポリエチレンテレフタレート，ポリイミド，ポリアミド
イミド，ポリエステル，フェノール樹脂，メラミン樹
脂，シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，メ
タクリル樹脂，尿素樹脂等の合成樹脂が挙げられる。支
持部材を形成する材料としては、弾性を有し、現像剤層
形成ブレードを現像剤担持ローラに当接し易く、導電性
を有するため電圧を印加することができる点から金属が
好ましい。弾性体層を形成するポリウレタン材料として
は、上記現像剤担持ローラにおいて述べたポリオール及
びポリイソシアネートを用いることができる。ポリオー
ルとしては、ポリエーテルポリオール及びポリテトラメ
チレンエーテルグリコールが、耐摩耗性の良好なポリウ
レタン材料を得る点から好ましい。また、ポリイソシア
ネートとしては、耐摩耗性の良好なポリウレタン材料を
得る点から、芳香族ポリイソシアネートが好ましい。さ
らに、ＭＤＩ，クルードＭＤＩ（いわゆるＭＤＩ系ポリ
イソシアネート）が、ポリオールとの反応完結性が良好
である点から好ましい。ポリオール成分とポリイソシア
ネート成分とからポリウレタンを製造する場合、過剰の
ポリイソシアネートとポリオールとを予め反応させてプ
レポリマー化し、得られたプレポリマーをさらにポリオ
ールと反応させて硬化させるプレポリマー法によりポリ
ウレタンを製造すると、力学物性に優れ、耐摩耗性の良
好なローラを得ることができるので好ましい。

【００１８】弾性体層を形成するポリウレタン弾性体
は、ＪＩＳＡ硬度が３０〜９０°であることが好まし
く、特に４０〜７０°が好ましい。ポリウレタン弾性体
の硬度が高すぎると現像剤に損傷与えたり現像剤の融着
を引き起こす恐れがある。また、硬度が低すぎると現像
剤の帯電が不十分となったり、現像剤層の厚さの規制が
不十分となる恐れがある。現像剤層形成ブレードには、
ブレードを導電性としてバイアス電圧を印加するもの
と、ブレードを非導電性としてバイアス電圧を印加しな
いものとがある。現像剤層形成ブレードに導電性を付与
する場合は、上記現像剤担持ローラにおいて例示したも
のと同様の導電剤をポリウレタン材料に加える。その
際、ポリウレタン弾性体（弾性体層）現像剤層形成ブレ
ードの固有抵抗値は１０²〜１０⁸Ω・ｃｍの範囲であ
ることが好ましく、特に１０³〜１０⁶Ω・ｃｍの範囲
が好ましい。現像剤層形成ブレードは、現像剤担持ロー
ラと当接して使用されることから、圧縮永久歪が小さい
ことが好ましく、具体的には２０％以下、特に１０％以
下が好ましい。特にポリウレタン材料は、この圧縮永久
歪みを小さく設計できるので、特に好ましい。なお、圧
縮永久歪はＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定した値で
ある。

【００１９】図４（ｃ）に示す帯電調整層１８は、現像
剤に対する帯電性や付着性の制御のため、あるいは、現
像剤担持ローラとの摩擦力低減のために設けられるもの
である。帯電調整層は、樹脂を含有する材料で形成され
る。樹脂材料としては、シリコーン樹脂，ウレタン樹
脂，ポリアミド樹脂，ポリエステル樹脂，ポリカーボネ
ート樹脂，アクリルウレタン樹脂，エポキシ樹脂，アル
キッド樹脂，メラミン樹脂，尿素樹脂，フェノール樹
脂，ポリウレア樹脂，シリコーン変性アクリル樹脂，エ
ポキシ変性シリコーン樹脂，シリコーン変性アルキッド
樹脂等が挙げられ、これらは一種用いてもよく、二種以
上を組み合わせて用いてもよい。これらの樹脂の中で、
活性水素を持つ樹脂をメラミン樹脂で硬化せしめた樹脂
が、帯電性能が高く、また耐久性が良好である点で好ま
しい。活性水素を持つ樹脂としては、ウレタン樹脂，ポ
リアミド樹脂，ポリエステル樹脂，アクリルウレタン樹
脂，エポキシ樹脂，アルキッド樹脂，シリコーン変性ア
クリル樹脂，シリコーン変性アルキッド樹脂等が挙げら
れる。

【００２０】この帯電調整層１８は、溶剤に対する不溶
率が７０重量％以上となるように調整したものが好まし
く、この不溶率が７０重量％未満では、帯電調整層が摩
耗しやすくなる恐れがある。特に、溶剤不溶率が８０重
量％以上のものが好適である。帯電調整層１８は、上記
硬化樹脂を主成分とするものであるが、その他に、現像
剤への帯電能のさらなる向上、他の部材との摩擦力低減
や導電性付与等の目的で、荷電制御剤，滑材，導電剤、
その他の樹脂等の種々の添加剤を含有させることができ
る。帯電調整層１８の形成方法としては、原料樹脂の混
合物、必要に応じて各種添加剤を溶解又は分散させてな
る塗工液をディッピング法，ロールコーター法，ドクタ
ーブレード法，スプレー法などにより、導電性弾性層上
に塗布した後、常温あるいは５０〜１７０℃程度の温度
で乾燥し、架橋硬化させて形成する方法がある。原料樹
脂の混合物が液状の場合は、弾性体層１７ｃを具備した
支持部材１６ｃを金型にセットし、注型法、射出成形法
等により、成形し、硬化させて帯電調整層１８を形成す
ることもできる。この帯電調整層の厚さは、１〜２００
μｍ程度とすることができるが、特に５〜１００μｍの
範囲が好ましい。この帯電調整層の厚さが薄すぎると、
現像剤の帯電量が不足したり、あるいは帯電調整層が摩
耗するため、長期に亘って安定した帯電量を得ることが
できなくなる恐れがある。また、厚すぎると現像剤層形
成ブレードの表面が硬くなり、現像剤に損傷を与えて現
像剤担持ローラや現像剤層形成ブレードへの現像剤固着
などが発生して画像不良の原因となる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳しく
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。なお、実施例及び比較例で得られ
たローラ等について、下記の要領で特性試験を行った。（１）被覆層の層厚被試験ローラの垂直切断面を走査型電子顕微鏡により観
察して測定した。（２）被覆層の溶剤不溶率被試験ローラとは別に、ガラス板を用意して、各ローラ
の被覆層形成に用いた塗工液をガラス板に塗布し、各ロ
ーラの作製と同一の条件で塗膜を加熱し、硬化させて塗
膜試料を作製した。このガラス板を、塗工液の調製に用
いたものと同様の溶媒中に常温で２４時間浸漬した後、
乾燥させて、浸漬前後の塗膜の重量を測定し、下記の式
により溶剤不溶率を算出し、ローラの被覆層の溶剤不溶
率とし、この被覆層の溶剤不溶率が７０重量％以上かど
うかを確認した。溶剤不溶率＝〔（溶剤に浸漬、乾燥後の塗膜重量）／
（溶剤に浸漬前の塗膜重量）〕×１００（重量％）

【００２２】（３）表面粗さ（Ｒｚ）被試験ローラについて、表面粗さ計サーフコム５９０Ａ
（東京精密社製）を用い、軸方向に対して直行した向き
（円周方向）に測定長さ2.４ｍｍ、測定速さ0.３ｍｍ／
ｓｅｃ．、カットオフ波長0.８ｍｍで、ローラのシャフ
ト方向及び円周方向で偏りがないように、３００箇所以
上測定した値を平均してＪＩＳ１０点平均粗さを求め
た。（４）固有抵抗値銅板を用意し、現像剤担持ローラの被覆層形成に用いた
塗工液を用いて、該銅板上に該塗工液を塗布し、現像剤
担持ローラと同条件で塗膜を加熱し、架橋硬化を行っ
た。その後、銅板と測定電極の間の抵抗を測定して被覆
層の固有抵抗とした。（５）ローラ等の抵抗被試験ローラ等の両端に各５００ｇの荷重をかけて銅板
上に押し付け、抵抗率計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト
社製）を用い、１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定
した。（６）セル径及びセル数ハイロックス（株）社製のＣＣＤビデオカメラを用い、
１０００倍の倍率で写真撮影を行い、画像のセル径及び
セル数を測定した。

【００２３】実施例１（現像剤担持ローラの作製）グリセリンにプロピレンオ
キサイドとエチレンオキサイドを付加し、分子量５００
０としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価：３３ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ）１００部（重量部、以下同じ）に１，４−ブ
タンジオール1.０部、ニッケルアセチルアセトナト0.５
部、ジブチルチンジラウレート0.０１部及びアセチレン
ブラック2.０部を添加し、混合機を用いて混合してポリ
オール組成物を調製した。このポリオール組成物を減圧
下に攪拌して脱泡した後、ウレタン変性ＭＤＩ（ジフェ
ニルメタンジイソシアネート）を１7.５部加えて２分間
攪拌し、これを、亜鉛メッキした硫黄快削鋼製のシャフ
トを配置し予め１１０℃に加熱した金型に注型し、１１
０℃で２時間硬化させてシャフトの外周に導電性弾性層
を形成してローラを得た。得られたローラの表面を研磨
して、表面をＪＩＳ１０点平均粗さ１0.５μｍＲz に調
整した。次に、シリコーン変性アルキッド樹脂としてシ
リコーンアルキッドワニスＫＲ２０６（信越化学工業社
製，固形分率５０重量％）、メラミン樹脂としてスーパ
ーベッカミンＬ−１４５−６０（大日本インキ化学工業
社製，固形分率６０重量％）を用い、溶媒としてメチル
エチルケトンとトルエンを重量比９０／１０で混合した
ものに、上記化合物を固形分重量比５０／５０となるよ
うに混合し、導電剤として予め溶媒に分散させたカーボ
ンブラック＃２２０（御國色素社製，固形分濃度４０重
量％）を、上記混合物の固形分１００重量部に対して固
形分で３０重量部となるように添加し、分散させて全体
固形分濃度２５重量％の塗工液を調製した。当該塗工液
中に、上記導電性弾性ローラを浸漬して引き上げ、これ
を１１０℃にて４時間加熱し、硬化した被覆層を有する
図２（ｂ）と同様の現像剤担持ローラを得た。現像剤担
持ローラの被覆層の厚さは約1.５μｍ、被覆層のメチル
エチルケトンに対する溶媒不溶率は８９％、被覆層の固
有抵抗値は１.0×１０¹⁴Ω・ｃｍであった。また、ロー
ラの表面粗さは4.７μｍＲｚ、ローラの抵抗は１０^7.1
Ω、硬度はアスカーＣ硬度７０°であった

【００２４】（現像剤供給ローラの作製）グリセリンに
プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加重量
して、エチレンオキサイド含有量を２０重量％、分子量
５０００としたポリエーテルポリオール１００部と、
２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレン
ジイソシアネートの重量比８０：２０混合物２５部と反
応させてイソシアネート含有率7.５重量％のプレポリマ
ーを得た。次いでこのプレポリマー１００部、Ｎ−メチ
ルモルホリン１部、トリメチルアミン0.３部及びシリコ
ーン系界面活性剤1.５部を添加し、混合した後に、モー
ルド内に注入し、密閉した。１０分後にモールドの圧力
を抜き、ポリウレタン発泡体を取り出した。発泡体から
直方体を切り出し、この直方体にシャフト穴をあけ、そ
の穴に接着剤を塗布した亜鉛メッキした硫黄快削鋼製の
シャフトを挿入し、加熱して接着させた。その後、研削
機を用いて発泡体を研削し、図３と同様の現像剤供給ロ
ーラを得た。ローラの硬度はアスカーＣ硬度で６０°、
ローラの抵抗は１０^4.5Ωであった。また、発泡体の平
均セル径は６００μｍ、平均セル数は５５個／２５ｍ
ｍ、密度は0.１１ｇ／ｃｍ³であった。

【００２５】（現像剤層形成ブレードの作製）重量平均
分子量１０００ポリテトラメチレンエーテルグリコール
１００ｇと、２，４−トリレンジイソシアネートと２，
６−トリレンジイソシアネートとの重量比８：２の混合
物５０ｇとを密閉容器に入れ、充分に攪拌した後、５０
℃に保温した。１２時間ごとに攪拌を繰り返し、７２時
間後にポリテトラメチレンエーテルグリコールのプレポ
リマー化を終了した。得られたプレポリマーのイソシア
ネート含有率は１0.０重量％であった。このプレポリマ
ー１００部、１，４−ブタンジオール5.８部、トリメチ
ロールプロパン5.８部、ジブチル錫ジラウレート0.０１
部を混合し、ステンレス鋼製ブレードをあらかじめ底面
に配設したモールドに注型して図４（ａ）に示す現像剤
層形成ブレードを作製した。ＮＣＯ／ＯＨの反応当量比
は1.１で、硬化条件は温度７０℃で３時間とした。ポリ
ウレタン弾性体層の硬度はＪＩＳＡ硬度で５０°であっ
た。

【００２６】（現像装置による画像形成試験）上記のよ
うにして作製した現像剤担持ローラ、現像剤供給ローラ
及び現像剤層形成ブレードを図１に示す画像形成装置の
現像装置（非磁性一成分現像剤使用）に組み込み、画像
形成試験を行った。その結果、常温／常湿、低温／低
湿、高温／高湿のいずれにおいても、印刷初期の画像ム
ラや画像のカブリ等の画像不良のない良好な画像が得ら
れた。さらに、常温／常湿において、１００００枚まで
の耐久画像試験を行ったところ、画像ムラ、画像不良の
発生がない良好な画像が得られた。ここで、常温／常
湿、低温／低湿、高温／高湿の条件は、それぞれ２３℃
／５０％、１５℃／１０％、３2.５℃／８５％とした
（以下同じ）。

【００２７】比較例１実施例１の現像剤層形成ブレードにおいて、弾性体層を
ポリウレタンで形成する代わりにシリコーンで形成し
た。現像剤層形成ブレードは以下のようにして作製し
た。ＬＩＭ（Liquid Injection Molding）用シリコーン
ＸＥ１５−Ｂ５２６３（東芝シリコーン社製）のＡ液と
Ｂ液とを重量比１：１で混合し、ステンレス鋼製の支持
部材を予め配設したモールドに注型して図４（ａ）に示
す現像剤層形成ブレードを作製した。硬化条件は温度１
３０℃で１分とした。シリコーン弾性体層の硬度は、Ｊ
ＩＳＡ硬度で５０°であった。上記のようにして作製し
た現像剤層形成ブレードを、実施例１と同様の現像剤担
持ロー及び現像剤供給ローラとともに図１に示す画像形
成装置の現像装置（非磁性一成分現像剤使用）に組み込
み、画像形成試験を行った。その結果、印刷初期におい
て、常温／常湿及び低温／低湿では、画像ムラや画像の
カブリ等の画像不良のない良好な画像が得られたが、高
温／高湿では画像のカブリがあり、また画像ムラが発生
した。さらに、常温／常湿において１００００枚までの
耐久画像試験を行ったところ、画像のカブリが著しく、
また画像ムラが発生した。

【００２８】

【発明の効果】本発明の現像装置は、現像剤担持ロー
ラ、現像剤供給ローラ及び現像剤層形成ブレードを構成
する主構成要素をポリウレタンとすることにより、長期
間連続使用しても、各種画像不良の発生を防止すること
ができ、良好な画像を長期に渡って再現することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を装着した電子写真方式の
画像形成装置の一例を示す説明図である。

【図２】本発明に係る現像剤担持ローラの一例を示す
概略断面図である。

【図３】本発明に係る現像剤供給ローラの一例を示す
概略断面図である。

【図４】本発明に係る現像剤層形成ブレードの一例を
示す概略断面図である。

【符号の説明】

１：現像装置２：現像剤層形成ブレード３：現像剤供給ローラ４：現像剤担持ローラ５：静電潜像保持体６：転写ローラ７：クリーニング装置８：クリーニングブレード９：記録媒体１０：現像剤１１：シャフト１２：導電性弾性層１３：被覆層１４：シャフト１５：弾性発泡体層１６ａ：支持部材１６ｂ：支持部材１６ｃ：支持部材１７ａ：弾性体層１７ｂ：弾性体層１７ｃ：弾性体層１８：帯電調整層

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月２４日（１９９９．９．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H077 AC04 AD06 AD13 AD23 AD35 FA01 FA13 FA22 FA26 FA27

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持ローラ外周面に現像剤を供給
する現像剤供給ローラと、該現像剤担持ローラ外周面に
現像剤層を形成する現像剤層形成ブレードとを有し、静
電潜像保持体に保持した静電潜像に対して、該現像剤担
持ローラ外周面に担持した現像剤を付着せしめて可視像
に現像する現像装置において、該現像剤担持ローラ、該
現像剤供給ローラ及び該現像剤層形成ブレードを構成す
る主構成要素がポリウレタンであることを特徴とする現
像装置。
【請求項２】主構成要素であるポリウレタンが，現像
剤担持ローラがアスカーＣ硬度４０〜８０°のポリウレ
タン弾性体、現像剤供給ローラがアスカーＦ硬度３０〜
９０°のポリウレタン発泡体、かつ現像剤層形成ブレー
ドがＪＩＳＡ硬度３０〜９０°のポリウレタン弾性体で
ある請求項１記載の現像装置。
【請求項３】現像剤担持ローラを構成するポリウレタ
ン弾性体が、導電性弾性体であり、固有抵抗値が１０³
〜１０¹⁰Ω・ｃｍのものである請求項２記載の現像装
置。
【請求項４】現像剤担持ローラを構成するポリウレタ
ン弾性体の表面粗さが、ＪＩＳ１０点平均粗さで１５μ
ｍＲｚ以下である請求項２又は３記載の現像装置。
【請求項５】現像剤担持ローラが、請求項２〜４のい
ずれかに記載のポリウレタン弾性体からなるローラの外
周に被覆層を形成したものであり、該被覆層の固有抵抗
値が１０⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍであり、表面粗さが、ＪＩ
Ｓ１０点平均粗さで１０μｍＲｚ以下である請求項２〜
４のいずれかに記載の現像装置
【請求項６】現像剤供給ローラを構成するポリウレタ
ン発泡体が、導電性発泡体であり、固有抵抗値が１０²
〜１０⁸Ω・ｃｍのものである請求項２記載の現像装
置。
【請求項７】現像剤供給ローラを構成するポリウレタ
ン発泡体が、密度0.０３〜0.５ｇ／ｃｍ³、平均セル径
が２０〜８００μｍ、平均セル数が２０〜３０個／２５
個のものである請求項６記載の現像装置。
【請求項８】現像剤層形成ブレードを構成するポリウ
レタン弾性体が、導電性弾性体であり、固有抵抗値が１
０²〜１０⁸Ω・ｃｍのものである請求項２記載の現像
装置。
【請求項９】現像剤層形成ブレードが、請求項２又は
８記載のポリウレタン弾性体からなる層上に帯電調整層
を形成したものである請求項２又は８記載の現像装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の現像
装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。