(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトナー搬送部材と該搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制する規制ブレードを有する１成分現像装置であって、前記規制ブレードは、４０Ｎ/ｍ〜８０Ｎ/ｍの線圧でトナーの層厚を規制するものであり、前記トナー搬送部材は、導電性軸体の外周に導電性弾性層、表面層が積層されたものであり、前記導電性弾性層が、エピクロロヒドリン系ゴムを含み、前記表面層がカーボンブラックを含む多官能イソシアネート化合物同士を熱硬化させた熱硬化物であり、かつ膜厚が１５〜４０μｍであることを特徴とする１成分現像装置。
【請求項２】
前記エピクロロヒドリン系ゴムが、エピクロロヒドリン-エチレンオキサイド共重合体、または、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド-アリルグリシジルエーテル共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の１成分現像装置。
【請求項３】
前記多官能イソシアネート化合物の熱硬化物が、３官能のイソシアヌレート体を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の１成分現像装置。
【請求項４】
前記表面層は、表面層の固形分比でカーボンブラックを５ｗｔ％〜１５ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の１成分現像装置。
【請求項５】
前記カーボンブラックの平均分散径が０．８〜１．２μｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の１成分現像装置。
【請求項６】
潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、帯電した潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、現像ローラ上に現像剤層規制部材により所定層厚の現像剤層を形成し、現像剤層を介して潜像担持体表面に形成された静電潜像を現像し、可視像化する現像工程と、潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有し、前記現像装置として、請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成方法。
【請求項７】
潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、現像装置として、請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は１成分現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置等の現像ローラには、所定の導電性が要求され、１成分現像用現像ローラはウレタンゴム、シリコーンゴム等の弾性体にカーボンブラック等の電子導電材を分散させることで半導電性を持たせることが一般的であるが、半導電領域において抵抗安定性を向上させるため、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド系ゴム等のイオン導電性ゴムが用いられている。
【０００３】
特許文献１の特開２００４−１９１９６０号公報には、低湿環境下での抵抗上昇がなくかつ汚染の問題のない導電性ローラを提供する目的で、エピクロロヒドリン系ゴムに液状ゴムとカーボンブラックを配合させた弾性層表面に、イソシアネート化合物を含む表面処理液で浸漬法で薄膜表層を形成した導電性ロールが開示されている。
【０００４】
しかし、上記導電性ロールを１成分現像装置に用いた場合、高温高湿環境下において  規制ブレードが圧接する箇所に、イオン導電性を有するエチレンオキサイド由来のポリエチレングリコールが染み出し、トナーの凝集物が生じ、画像ノイズを発生させるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、エピクロロヒドリン-エチレンオキサイド系ゴムを用いた現像ローラのブリードを防止し、高温高湿環境下で、規制ブレードが高線圧で圧接しても、ブリードが発生しない１成分現像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は本発明の、下記（１）〜（７）によって解決される。
（１）少なくともトナー搬送部材と該搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制する規制ブレードを有する１成分現像装置であって、前記規制ブレードは、４０Ｎ/ｍ〜８０Ｎ/ｍの線圧でトナーの層厚を規制するものであり、前記トナー搬送部材は、導電性軸体の外周に導電性弾性層、表面層が積層されたものであり、前記導電性弾性層が、エピクロロヒドリン系ゴムを含み、前記表面層がカーボンブラックを含む多官能イソシアネート化合物由来の熱硬化物であり、かつ膜厚が１５〜４０μｍであることを特徴とする１成分現像装置。
（２）前記エピクロロヒドリン系ゴムが、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、または、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体であることを特徴とする前記（１）に記載の１成分現像装置。
（３）前記多官能イソシアネート化合物の熱硬化物が、３官能のイソシアヌレート体を含むことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の１成分現像装置。
（４）前記表面層は、表面層の固形分比でカーボンブラックを５ｗｔ％〜１５ｗｔ％含有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の１成分現像装置。
（５）前記カーボンブラックの平均分散径が０．８〜１．２μｍであることを特徴とする前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の１成分現像装置。
（６）潜像担持体表面に均一に帯電を施す帯電工程と、帯電した潜像担持体の表面に画像データに基づいて露光し、静電潜像を書き込む露光工程と、現像ローラ上に現像剤層規制部材により所定層厚の現像剤層を形成し、現像剤層を介して潜像担持体表面に形成された静電潜像を現像し、可視像化する現像工程と、潜像担持体表面の可視像を被転写体に転写する転写工程と、被転写体上の可視像を定着させる定着工程と、を有し、前記現像装置として、前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成方法。
（７）潜像担持体と、少なくとも潜像担持体上の潜像を現像剤で現像する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、現像装置として、前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の効果】
【０００７】
以下の詳細かつ具体的な説明から理解されるように、高温高湿環境下で、規制ブレードが高線圧で圧接しても、ブリードが発生せず、画像ノイズを発生させることのない１成分現像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１成分現像装置とプロセスカートリッジの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の１成分現像装置について詳細に説明する。
本発明の１成分現像装置は、トナー搬送部材と該搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制する規制ブレードを有するものである。
【００１０】
＜トナー搬送部材＞
本発明におけるトナー搬送部材は、円柱状の導電性軸体と、この導電性軸体表面を被覆する円筒状の導電性弾性層を有し、さらに導電性弾性層の外周部に、トナーを薄膜状態で担持できる表面層を有してなる。
【００１１】
＜導電性軸体＞
導電性軸体は、例えば、（１）鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で形成された金属製の軸体の他、（２）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜をメッキ処理した軸体、（３）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜を蒸着処理した軸体、（４）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラックや金属粉末等を配合した樹脂組成物により一体に形成した軸体等を使用することができる。
【００１２】
＜導電性弾性層＞
導電性弾性層を形成するエピクロロヒドリン系ゴムとしては、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグルシジルエーテル共重合体等を用いることができる。
前記エピクロロヒドリン系ゴムは、エチレンオキサイドの由来の未反応分がポリエチレングリコール化して含まれており、このポリエチレングリコールが高温高湿環境下において、高線圧を加えられた規制部分から表面にブリードし、これによりトナーの凝集物が生じ、異常画像発生の原因となる。
【００１３】
以下に、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体の加硫反応の例を示す。
【００１４】
【化１】
0005743140.tif 000002
導電性弾性層は、エピクロロヒドリン系ゴムに加えて、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム等や、これらの混合物であるいわゆるゴム或いはエラストマーを含んでもよいが、エピクロロヒドリンゴムを５０ｗｔ％以上含むことが好ましい。
【００１５】
＜表面層＞
表面層は、カーボンブラックを含む多官能イソシアネート化合物由来の熱硬化物からなるものであり、トナー帯電させると共に、導電性弾性層中のポリエチレングリコールを反応及び／または吸収してブリードの発生を防止するものである。
【００１６】
前記表面層は、多官能イソシアネート化合物同士、または、多官能イソシアネート化合物とポリオール及び／またはアミンとを熱硬化させて得ることができる。
多官能イソシアネート化合物とポリオールを熱硬化させる場合は、ポリオールのＯＨまたはアミンに対する多官能イソシアネート化合物のＮＣＯが、余剰になるよう、多官能イソシアネート化合物を含むことが好ましい。
多官能イソシアネート化合物が余剰でないと、導電性弾性層に含まれるポリエチレングリコールとの反応が充分でなく、導電性弾性層中のポリエチレングリコールのブリードを防止できない。
（ＮＣＯ）／（ＯＨ）は、使用するイソシアネート及びポリオールにもよるが、３〜１２０であることが好ましい。
また、イソシアネートとアミンとの反応では加熱揮発した溶媒により不所望の気泡が生じることがあるので、注意を要する。
【００１７】
前記多官能イソシアネート化合物由来の熱硬化物は、３官能のイソシアヌレート体を含むことが好ましい。３官能のイソシアヌレート体を含むと、導電性弾性層に含まれるポリエチレングリコールとの接触確率が高く、ブリードに対する改善効果が高くなる。
【００１８】
前記多官能イソシアネート化合物としては、ＭＤＩ系、ＴＤＩ系、ＸＤＩ系、ＮＤＩ系、ＴＭＸＤＩ系、ＩＰＤＩ系、Ｈ６ＸＤＩ系、Ｈ１２ＭＤＩ系、ＨＤＩ系、ＤＤＩ系、ＮＢＤＩ系、ＴＭＤＩ系及び１、３−ＰＤＯ系等のイソシアネートを使用できるが、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）または、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）であることが好ましい。
【００１９】
前記ポリオールとしては、比較的高分子量のポリウレタンポリオールを使用することができ、具体的には、バイロンＵＲ１３５０（Ｍｎ＝３０，０００，Ｔｇ＝３℃，水酸基価＝４６，酸価＜１，線形タイプ）、バイロンＵＲ１４００（Ｍｎ＝４０，０００，Ｔｇ＝８３℃，水酸基価＝２，酸価＜１，線形タイプ）、バイロンＵＲ３２１０（Ｍｎ＝４０，０００，Ｔｇ＝−３℃，水酸基価＝３，酸価＜１，線形タイプ）、バイロンＵＲ５５３７（Ｍｎ＝２０，０００，Ｔｇ＝３４℃，水酸基価＝１７，酸価＜１，線形タイプ）、バイロンＵＲ９５００（Ｍｎ＝２５，０００，Ｔｇ＝１５℃，水酸基価＝５，酸価＜１，線形タイプ）〔以上、東洋紡績社製〕、タケラックＥ１５８（水酸基価＝２０，酸価＜３）、タケラックＥ５５１Ｔ（水酸基価＝３０，酸価＜３）、タケラックＡ２７８９（水酸基価＝１０，酸価＜２）〔以上、三井化学ポリウレタン社製〕等を挙げることができる。
【００２０】
前記カーボンブラックとしては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラックなどの導電性カーボン、酸化処理などを施したカラー用カーボン、熱分解カーボン等を使用することができる。
カーボンブラックの含有量は、表面層の固形分比で５ｗｔ％〜１５ｗｔ％であることが好ましい。５ｗｔ％未満では、表面層の導電性が低下しトナーの荷電立上りが低下し、１５ｗｔ％を超えると凝集が生じやすく導電ムラが生じ異常画像が発生することがある。
また、表面層中のカーボンブラックの平均分散径は、０．８〜１．２μｍであることが好ましい。
カーボンブラックの平均分散径は、マイクロトラック社製ＵＰＡを用いて測定できる。
具体的には、酢酸エチルをサンプルセルに入れゼロ点の設定を行い、酢酸エチルを抜き取る。カーボンブラック分散液０．１ｇを酢酸エチル２０ｇで希釈（５０倍希釈）したものをＵＰＡのサンプルセルに入れて測定する。
【００２１】
また、表面層の膜厚は、１５〜４０μｍである。１５μｍ以下ではポリエチレングリコールのブリードを充分防止できず、４０μｍを超えると厚すぎ効率的でない。
【００２２】
図１に本発明の１成分現像装置とプロセスカートリッジの一例を示す。
１成分現像装置は、トナーを収容するトナー収容室（１０１）と、トナー収容室（１０１）の下方に設けられたトナー供給室（１０２）から構成され、トナー供給室（１０２）の下部には、現像ローラ（１０３）と、現像ローラ（１０３）に当接して設けられた層規制部材（１０４）および供給ローラ（１０５）が設けられる。
【００２３】
現像ローラ（１０３）は感光体ドラム（２）に接触して配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。トナー収容室（１０１）内にはトナー攪拌部材（１０６）が設けられ、反時計回りの方向で回転する。トナー攪拌部材（１０６）は軸方向において、その先端部が開口部近傍を通過しない部分（１０６Ａ）では、回転駆動によるトナー搬送面の面積を大きくしてあり、収容されたトナーを充分に流動させ攪拌する。
また、その先端部が開口部近傍を通過する部分（１０６Ｂ）では、回転駆動によるトナー搬送面の面積を小さくした形状をしてあり、過剰な量のトナーを開口部（１０７）へ導くことを防止している。開口部（１０７）近傍のトナーは、トナー攪拌部材（１０６Ｂ）によって適度にほぐされ、自重によって開口部（１０７）を通過しトナー供給室（１０２）へと落下移動する。供給ローラ（１０５）の表面には空孔（セル）を有した構造の発泡材料が被覆されており、トナー供給室（１０２）内に運ばれてきたトナーを効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ（１０３）との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。発泡材料は１０３〜１０１４Ωの電気抵抗値に設定される。
【００２４】
供給ローラ（１０５）には、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、現像ローラ（１０３）との当接部で予備帯電されたトナーを現像ローラ（１０３）に押し付ける方向に作用する。ただし、オフセットの方向はこれに限ったものではなく、トナーの種類によってはオフセットを０もしくはオフセットの方向を変えてもよい。供給ローラ（１０５）は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーを現像ローラ（１０３）の表面に塗布供給する。
【００２５】
現像ローラ（１０３）には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面にはトナーと逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、感光体ドラム（２）との接触状態を均一に保つ為に、ＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために１０３〜１０１０Ωの電気抵抗値に設定される。表面粗さはＲａで０．２〜２．０μｍに設定され、必要量のトナーが表面に保持される。現像ローラ（１０３）は反時計回りの方向に回転し、表面に保持したトナーを層規制部材（１０４）および感光体ドラム（２）との対向位置へと搬送する。層規制部材（１０４）は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ（１０３）表面に４０Ｎ/ｍ〜８０Ｎ/ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過したトナーを薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。
【００２６】
さらに層規制部材（１０４）には、摩擦帯電を補助する為に、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加される。感光体ドラム（２）は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ（１０３）表面は感光体ドラム（２）との対向位置において感光体ドラム（２）の進行方向と同方向に移動する。薄層化されたトナーは、現像ローラ（１０３）の回転によって感光体ドラム（２）との対向位置へ搬送され、現像ローラ（１０３）に印加された現像バイアスと感光体ドラム（２）上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体ドラム（２）表面に移動し現像される。感光体ドラム（２）上に現像されずに現像ローラ（１０３）上に残されたトナーが再びトナー供給室（１０２）内へと戻る部分には、除電シート（１０８）が現像ローラ（１０３）に当接して設けられている。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
（ローラ基材）
６φの金属シャフト表面にエピクロロヒドリンゴム（日本ゼオン社製、Ｈｙｄｒｉｎ Ｔ３１０６）を塗工し、膜厚が３ｍｍの導電性弾性層を形成し、該導電性弾性層の表面をゴムローラ用研磨機（水口製作所製ＬＥＯ−６００−Ｆ４Ｌ−ＢＭＥ）で粗研磨し、さらに研磨機（水口製作所製ＳＺＣ）で仕上げ研磨して現像ローラ用ゴム基材を得た。
【００２９】
下記表面層塗工液１をロールミルで６０分撹拌後アトマックス社製スプレーコーティング装置を用いて該現像ローラ用ゴム基材表面に噴霧し、１５０℃で１時間硬化させ、膜厚２０μｍの現像ローラ１を得た。
なお、下記表面層塗工液１は、酢酸エチルとカーボンブラック分散液を混合して超音波で１分処理した後、ヘキサメチレンジイソシアネート、触媒であるジオクチル錫ジアセテート、アクリルフィラーを投入したものである。
（表面層塗工液１）
ヘキサメチレンジイソシアネート（三井化学社製、Ｄ１７０Ｎ）      ２．２７５重量部
カーボンブラック（冨士色素社製、ＡＣＬ−４平均分散径１．０μｍ）０．２１３重量部
アクリルフィラー（日本触媒社製、ＭＡ１０１０）                    ０．１８重量部
ジオクチル錫ジアセテート                                          ０．１８重量部
酢酸エチル                                                            ２０重量部
【実施例２】
【００３０】
表面層の膜厚を３２μｍにする他は、実施例１と同様にして現像ローラ２を得た。
【実施例３】
【００３１】
表面層塗工液１のカーボンブラック量を０．３００重量部にした以外は実施例１と同様にして膜厚が２２μｍの現像ローラ３を得た。
【実施例４】
【００３２】
表面層塗工液１のヘキサメチレンジイソシアネートをキシリレンジイソシアネート（三井化学ポリウレタン社製、Ｄ１２７Ｎ）とした以外は実施例１と同様にして膜厚が２１μｍの現像ローラ４を得た。
【実施例５】
【００３３】
超音波の処理時間を５分にし、カーボンブラックの分散時間を長くし、分散径を０．５μｍとしたカーボンブラックを用いる以外は実施例１と同様にして膜厚が２０μｍの現像ローラ５を得た。
【００３４】
（比較例１）
表面層塗工液１のヘキサメチレンジイソシアネート（三井化学社製、Ｄ１７０Ｎ）を１．００重量部に変更し、さらに、ポリウレタンポリオール（三井化学社製、Ａ２７８９）を０．８３重量部加える以外は実施例１と同様にして膜厚が１９μｍの現像ローラ６を得た。
【００３５】
（比較例２）
膜厚を２μｍにした以外は実施例１と同様にして現像ローラ７を得た。
【００３６】
（比較例３）
表面層塗工液１のカーボンブラックを除く以外は実施例１と同様にして膜厚が２０μｍの現像ローラ８を得た。
【００３７】
作製した現像ローラ１〜８を以下方法により評価した。評価結果を表１に示す。
＜評価方法＞
○保存性
リコー社製ＩＰＳＩＯＣ２２０用ＡＩＯに現像ローラをセットし、５０℃９０％の高温高湿環境に1週間保管し、取り出して１時間調温した後、２ｂｙ２のハーフ画像を採取し、横黒帯の程度を目視により、最高ランクを５、最低ランクを１とする５段階評価した。
なお、リコー社製ＩＰＳＩＯＣ２２０は、トナー搬送部材と搬送部材表面に供給されたトナーの層厚を規制する規制ブレードを有する１成分現像装置を搭載した画像形成装置であり、規制ブレードの線圧は５５Ｎ／ｍである。
○フィルミング
リコー社製ＩＰＳＩＯＣ２２０用ＡＩＯに現像ローラをセットし、白紙現像で連続２０時間稼動させ、その後現像ローラを取り出してローラ表面状態を評価した。
ランク１：ローラ全面にトナーフィルミングしている
ランク２：目視で観察されるレベル
ランク３：問題あるレベル
ランク４：ルーペで若干フィルミングが観察されるが問題ないレベルものを、
ランク５：全くしていない
○残像
ハーフ画像上に１０ｍｍ×１０ｍｍの黒ベタソリッドを配した残像チャートを用いて、ベタ後の濃度ムラを目視でランク付けした。
ランク５：濃度差なし
ランク４：濃度差があるところが現像ローラ１周分
ランク３：濃度差があるところが現像ローラ２周分
ランク２：濃度差があるところが現像ローラ３周分
ランク１：濃度差があるところが現像ローラ４周分
ランク３以上がＯＫレベル。
○膜厚
現像ローラをカッターで芯金方向にカットして、未蒸着の状態でＳＥＭで観察し、厚みを計測した。
【００３８】
【表１】
0005743140.tif 000003
【符号の説明】
【００３９】
２      感光体ドラム
１０１  トナー収容室
１０２  トナー供給室
１０３  現像ローラ
１０４  層規制部材
１０５  供給ローラ
１０６  トナー攪拌部材
１０７  開口部
１０８  除電シート
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４０】
【特許文献１】特開２００４-１９１９６０号公報
【図１】
0005743140.tif 000004