(57)【要約】【課題】例えば、一成分現像方式では磁性キャリアがないために二成分現像方式に比べて低帯電または逆極性帯電トナーが発生し易く、また、繰返し使用によるトナーの劣化や、トナーまたはその外添剤による現像スリーブ表面の汚染等によってもトナーの帯電性が大きく影響される。すなわち、一成分現像方式は二成分現像方式に比べて優れたトナーの帯電特性が要求され、特に、長期にわたり安定した帯電特性を維持するためには、トナーだけではなく現像スリーブも含めた帯電設計が必要となる。このため、長期にわたり安定した帯電特性を維持するために現像スリーブ表面に被覆層を形成するが、被覆層の製造工程において加熱工程をなくして回転振れの発生し難い現像スリーブを提供する。【解決手段】現像スリーブはスリーブ基体表面に被覆層を有し、前記被覆層は光硬化型樹脂からなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真装置に使用される現像スリーブにおいて、前記現像スリーブはスリーブ基体表面に被覆層を有し、前記被覆層は光硬化型樹脂からなることを特徴とする現像スリーブ。
【請求項２】
前記光硬化型樹脂がウレタンアクリレート系樹脂またはエポキシアクリレート系樹脂を含有することを特徴とする請求項１記載の現像スリーブ。
【請求項３】
前記被覆層中にカーボンブラックまたはグラファイトを含有していることを特徴とする請求項１または２記載の現像スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式などで用いられる現像スリーブに関するものであり、例えば電子写真方式のプリンター、複写機等、種々の画像形成装置の現像装置に好適に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機等の画像形成装置において用いられる現像装置として、静電潜像担持体上に担持された静電潜像を現像して可視化する現像装置が知られている。このような現像装置では、現像容器内に収容した現像剤を現像スリーブ上に担持して像担持体と対向した現像部まで搬送し、現像剤で静電潜像担持体上に形成した静電潜像を現像することにより、潜像がトナー像として可視化される。
【０００３】
現像剤としては、磁性トナーを有する一成分磁性現像剤、非磁性トナーを有する一成分非磁性現像剤、又は非磁性トナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤とがあり、それぞれの現像剤によって現像スリーブの材質が選ばれる。
【０００４】
一成分現像方式において、磁性トナーを利用する場合は、現像スリーブ内部に例えば磁石等のような磁気発生手段が設けられる。この場合の現像スリーブの材質としては非磁性の金属を使用する。現像スリーブの表面は、トナーの保持搬送のためと、トナーへの良好な摩擦帯電電荷付与のために、サンドブラスト方法や化学エッチング方法等で適当な粗面とする。また、良好な現像を行わせるために、現像の際に現像スリーブに現像バイアスが印加される。バイアスとしてはＡＣ、ＤＣ又は両者を重畳した電圧が使用され、そのため現像スリーブの金属としては導体がよく使用される。
【０００５】
上記のような磁性一成分現像方式は、二成分現像方式と異なり磁性キャリアが不要であるために現像装置の小型化が可能であり、近年小型プリンター等で数多く実用化されている。しかしながら、一成分現像方式では磁性キャリアがないために二成分現像方式に比べて低帯電または逆極性帯電トナーが発生し易く、また、繰返し使用によるトナーの劣化や、トナーまたはその外添剤による現像スリーブ表面の汚染等によってもトナーの帯電性が大きく影響される。すなわち、一成分現像方式は二成分現像方式に比べて優れたトナーの帯電特性が要求され、特に、長期にわたり安定した帯電特性を維持するためには、トナーだけではなく現像スリーブも含めた帯電設計が必要となる。
【０００６】
このため、例えば特開平１０−１７７３０３号公報には、窒素原子を有するフェノール樹脂を含有した被覆層を設けた現像スリーブを、例えば非磁性一成分現像方式の画像形成装置に適用することが記載されている。また、特開２００２−２９６８９９号公報には、ガラス転移点が１５℃以下のアクリル樹脂を含有した表面層を設けた現像ローラを、例えば接触型一成分現像方式の画像形成装置に適用することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１７７３０３
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−２９６８８９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献に記載された、現像スリーブ被覆層に含有されるフェノール樹脂やアクリル樹脂といった熱硬化型樹脂の硬化温度は１００〜２００℃という高温である。すなわち、このような熱硬化型樹脂を被覆層に含有する現像スリーブは、熱硬化型樹脂を有機溶剤に溶解させて被覆層用塗布溶液を作製し、塗布溶液を現像スリーブ基体表面に塗布し、１００〜２００℃で数時間、加熱乾燥することで製造される。
【００１０】
上記製造過程において、当然ながら現像スリーブ基体も１００〜２００℃で数時間加熱されることになる。このため現像スリーブ基体が熱膨張を起こし、加熱処理後は室温に冷却されることになるが、特にスリーブ基体がアルミニウム等の熱膨張係数が大きい材質で構成されている場合には、加熱前と全く同じ形状状態には戻り難い。
【００１１】
前述のように、現像スリーブ表面には現像剤を担持させて感光体上の静電潜像に現像させるが、この時、現像スリーブの回転振れは出力画像の濃度ムラに悪影響を及ぼすことが明確となっている。すなわち、熱硬化型樹脂を被覆層に含有する現像スリーブは、その製造工程においてスリーブ基体が高温に数時間暴露されることにより、回転振れが大きくなる傾向となり、画像濃度ムラが発生し易いという問題点がある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑み、長期にわたり安定した帯電特性を維持するために表面に被覆層を有した現像スリーブにおいて、その製造工程において加熱工程がなく回転振れの発生し難い現像スリーブを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像スリーブは上記目的を達成するために、スリーブ基体表面に被覆層を有し、前記被覆層は光硬化型樹脂からなることを特徴とする。現像スリーブ被覆層に光硬化型樹脂を使用することで、長期にわたり安定した帯電特性を維持することができるとともに、現像スリーブの製造工程において加熱工程をなくすことができるため回転振れが大きくなることがない。
【００１４】
好適には、前記光硬化型樹脂がウレタンアクリレート系樹脂またはエポキシアクリレート系樹脂を含有することを特徴とする。ウレタンアクリレート系またはエポキシアクリレート系の耐摩耗性の良好な光硬化型樹脂を含有することで現像スリーブの寿命を向上させることが可能である。
【００１５】
更に好適には、前記被覆層中にカーボンブラックまたはグラファイトを含有していることを特徴とする。被覆層中に、導電性を有するカーボンブラックまたはグラファイトを添加することでトナーの帯電性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明において、現像スリーブに用いるスリーブ基体の材料としては、アルミニウムや鉄等の金属部材、セラミック素材等からなるセラミック部材のいずれを使用してもよい。特に本発明の現像スリーブは、その製造工程において加熱工程がないためにプラスチック等の非金属部材も使用することが可能である。非金属部材としては特に制限はなく、一般に剛性を求められる部分に用いられるプラスチック材料が使用され、例えばＡＢＳ樹脂の他ＣＦ／ＡＢＳ樹脂変性、ＰＰＦ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂、ＣＦ／ＰＣ樹脂等を用いることができる。
【００１７】
本発明のスリーブ基体表面の被覆層は光硬化型樹脂からなり、光硬化型樹脂としては紫外線硬化型樹脂が最も一般的である。この場合、所定量の紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーと光開始剤を溶剤に溶解させて被覆層用塗布液を作製し、その塗布液をスリーブ基体表面に塗布して乾燥後、紫外線を照射し硬化させることで被覆層を作製することができる。
【００１８】
上記紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーとしては、例えば、図１に示す単官能アクリレート、ニ官能アクリレート、図２に示す多官能アクリレート、図３に示すエポキシアクリレートを挙げることができる。また、上記光開始剤としては、例えば、図４に示す材料を挙げることができる。
【００１９】
これらの紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマー、光開始剤は、光硬化反応の容易さ等を考慮して、適宣、単独または２種以上を組合せて使用することが可能であるが、少なくとも、図２に記載のウレタンアクリレート、または図３に記載のエポキシアクリレートを含有させることが好ましく、これらのモノマーまたはオリゴマーを光硬化させてスリーブ基体表面の被覆層を形成することで、被覆層の耐摩耗性が向上し現像スリーブの寿命を向上せることが可能となる。
【００２０】
紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマー、光開始剤を溶解させる溶剤としては、種々の有機溶剤が使用可能であり、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類、ｎ−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類、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類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類、ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等があげられる。これらの溶剤は単独で、または２種以上ブレンドして用いられる。この際、光開始剤は紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーに対して、０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲で含有させるこが好ましい。
【００２１】
被覆層用塗布液を現像スリーブ基体表面に塗布する方法としては、浸漬塗布（ディッピング）法、吹き付け（スプレー）塗布法、ブレード塗布法、ローラ塗布法、等の既知の方法を使用することができる。例えば、浸漬塗布法の場合は、前記溶剤に対して、紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーと光開始剤を１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％の濃度で溶解させて粘度２０ｃｐｓ〜２００ｃｐｓの塗布液を作製し、塗布液にスリーブ基体を浸漬させ速度０．１ｃｍ／ｓｅｃ〜１０ｃｍ／ｓｅｃで引き上げる。
【００２２】
上記のようにスリーブ基体表面に塗膜を形成した後、室温〜８０℃で乾燥させ、紫外域に発光波長領域を有する高圧水銀灯、等の光源により光照射を行うことで塗膜を硬化させる。この際、光源の光強度、光照射時間は適宣設定することが可能であるが、光源の光強度は０．５Ｗ／ｃｍ２〜２００Ｗ／ｃｍ２、照射時間は１０秒〜１時間である。
【００２３】
以上のようにして、塗膜を硬化させることでスリーブ基体表面に１μｍ〜２５μｍの紫外線硬化型樹脂より構成された被覆層が形成することが好ましい。また、被覆層の膜厚は上記塗布液の粘度、浸漬塗布速度を適宣設定することで調整が可能である。本実施例では、スリーブ基体表面に一層の被覆層を形成しているが、スリーブ基体表面に２層以上の被覆層を設けることもできる。
【００２４】
本発明において、光硬化型樹脂からなる被覆層には種々の有機系、無機系の粉体を添加することができる。これらの粉体を添加することで、例えば、トナー帯電量の制御、トナー帯電性向上、現像スリーブ表面の潤滑性向上、現像スリーブ表面の耐摩耗性向上が可能となる。以下に代表例を記載するが、これらは単独または２種以上を混合して添加することができる。特に、少なくとも、カーボンブラックまたはグラファイトを添加することが好ましい。
【００２５】
トナー帯電量を制御できる粉体としては、カーボンブラック、グラファイトの他、例えば、ホウ酸アルミ、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸リチウム等のホウ酸化合物；二硫化モリブデン等の硫化化合物；炭化珪素、炭化チタン、炭化カルシウム等の炭化化合物；窒化アルミ、窒化チタン、窒化バリウム、窒化硼素、窒化珪素等の窒化化合物；酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、シリカ、アルミナ、亜鉛華等の酸化化合物；フッ素、アクリレート、ＰＭＭＡ、シリコーン、ナイロン、メラミン、フェノール、エポキシ、ポリブタジエン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエチレンオキサイド、ポリサルホン、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリパラメチルスチレン、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルペンテン等の有機粉体を挙げることができ、帯電系列により適宜選定される。
【００２６】
トナー帯電性を向上できる粉体としては、カーボンブラック、グラファイトの他、例えば、酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、亜鉛華等や、銅、ニッケル、鉄、アルミ、銀、等の金属粉体、銅、ニッケル、鉄、コバルト、マンガン等の合金粉体、等の単体またはこれらを１種類以上含む複合体を挙げることができる。また、これらの粉体をメッキ処理、プラズマ処理、蒸着処理、その他湿式及び乾式被覆処理させたものを用いることができる。
【００２７】
現像スリーブ表面の潤滑性を向上できる粉体としては、例えば、フッ素系樹脂、メラミンシアヌレート、ラウロイル−Ｌ−リジン等の固体潤滑性を有する有機粉体、及びグラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑性を有する無機粉体を挙げることができる。
【００２８】
現像スリーブ表面の耐摩耗性を向上できる粉体としては、例えば、ホウ酸アルミ、ホウ酸ナトリウム、ホウ酸リチウム等のホウ酸化合物；二硫化モリブデン等の硫化化合物、炭化珪素、炭化チタン、炭化カルシウム等の炭化化合物；窒化アルミ、窒化チタン、窒化バリウム、窒化硼素、窒化珪素等の窒化化合物；酸化チタン、酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、シリカ、アルミナ、亜鉛華等の酸化化合物；等のセラミック粉体等を挙げることができる。
【００２９】
上記粉体の中でも特に、トナー帯電量制御とトナー帯電性向上のためにカーボンブラックを使用することが最適であるが、その個数平均粒子径は０．０５〜３０μｍが好ましい。また、紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーに対して３０ｗｔ％〜２００ｗｔ％含有させることが好ましく、含有量が少ないとトナー帯電性の機能を有することができず、含有量が多いと可塑剤として作用するため被覆層の耐摩耗性が低下する。
【００３０】
また、上記の各種粉体の分散は、例えば、紫外線硬化型モノマーまたはオリゴマーと光開始剤とともに、各種粉体を加え有機溶媒中にてサンドミル又はボールミル等を用いて適当な時間をかけて撹拌すれば良い。そして、各種粉体を分散させた被覆層用塗布液を前述と同様にしてスリーブ基体表面に塗布、乾燥、光照射して被覆層を形成する。
【００３１】
次に、上記のようにして作製された本発明の現像スリーブが搭載された現像装置の一実施例について図１を基にして説明する。図１は磁性一成分現像剤を使用したジャンピング方式の現像装置の概略構成を示す断面図である。
【００３２】
図５において、４はマグネットローラー、２は現像スリーブ、８はホッパー部、１は磁性ブレード、５は感光体ドラム、７は一成分磁性トナーである。６はスリーブ２と感光ドラム５の間にＡＣ・ＤＣの重畳電圧を印加するための電源部である。
【００３３】
この現像装置において、トナー７はホッパー８に貯蔵されており、マグネットローラー４の磁力によって現像スリーブ２上へと引き寄せられる。現像スリーブ上のトナーは、現像スリーブの回転に伴い現像スリーブとの摩擦により電荷を与えられる。
【００３４】
トナーは回転する現像スリーブによって搬送されてブレード部に達する。磁性ブレード１の対向位置には磁極Ｎ１が配置されている。トナーはブレード１と磁極Ｎ１との間に生ずる磁界と、ブレード１と現像スリーブ２との間隔によりある一定の厚みに規定されトナー層３が塗布される。スリーブは更に回転してスリーブに対向する感光体ドラム５に達する。感光体ドラムと対向したトナー層３は現像磁極Ｓ１の磁力によって穂立ちし、感光ドラム上の静電潜像とスリーブとの間に印加されるＡＣ・ＤＣの重畳電圧による電界の作用によって往復運動して、潜像電荷のあるところにだけ付着する。現像残りの現像スリーブ上のトナーは更に現像スリーブの回転、搬送磁極Ｎ２、Ｓ２、Ｎ３の磁力によって現像容器内へと搬送される。
【００３５】
【実施例】
以下、本発明の現像スリーブについて実施例／比較例により説明する。
＜現像スリーブＡの作製＞
紫外線硬化型モノマー：化合物Ａ（ｎ＝２）；１００重量部、光開始剤：化合物ａ；５重量部、及びカーボンブラック（三菱化学製♯３０５０）；１００重量部を、溶剤：メチルセロソルブ；２００重量部とともにサンドミル装置にて４８時間分散溶解させ被覆層用塗布液を作製した。この塗布液を直径２０ｍｍのアルミニウム製スリーブ基体表面に浸漬塗布法により塗布し、室温で乾燥後、高圧水銀灯を使用して８ｍＷ／ｃｍ２の光強度で２分間光照射することで、平均膜厚１５μｍの被覆層を有する現像スリーブＡを作製した。
＜現像スリーブＢの作製＞
紫外線硬化型モノマーとして化合物Ｂを使用した以外は、現像スリーブＡと同様に作製した。
＜現像スリーブＣの作製＞
紫外線硬化型モノマーとして化合物Ｃを使用した以外は、現像スリーブＡと同様に作製した。
＜現像スリーブＤの作製＞
光開始剤として化合物ｂを使用した以外は、現像スリーブＡと同様に作製した。
＜現像スリーブＥの作製＞
光開始剤として化合物ｃを使用した以外は、現像スリーブＡと同様に作製した。
＜現像スリーブＦの作製＞
熱硬化型樹脂としてレゾール型フェノール樹脂；１００重量部、カーボンブラック（三菱化学製♯３０５０）；１００重量部を、溶剤：ブチルアルコール；１００重量部とともにボールミル装置にて１０時間分散溶解させ被覆層用塗布液を作製した。この塗布液を直径２０ｍｍのアルミニウム製スリーブ基体表面に浸漬塗布法により塗布し、室温で乾燥後、オーブンを使用して温度１５０℃で０．５時間加熱処理することで平均膜厚１５μｍの被覆層を有する現像スリーブＦを作製した。
【００３６】
【化１】＜化合物Ａ＞
2005017365.tif 000002
【００３７】
【化２】＜化合物Ｂ＞
2005017365.tif 000003
【００３８】
【化３】＜化合物Ｃ＞
2005017365.tif 000004
【００３９】
【化４】＜化合物ａ＞
2005017365.tif 000005
【００４０】
【化５】＜化合物ｂ＞
2005017365.tif 000006
【００４１】
【化６】＜化合物ｃ＞
2005017365.tif 000007
上記の現像スリーブＡ〜Ｆを、レーザ寸法測定器（キーエンス社製ＬＳ−３１００）を使用して回転振れを測定し、各現像スリーブを京セラミタ製プリンタＦＳ−１０１０に搭載してグレー画像の濃度ムラを目視にて観察した。
【００４２】
【表１】
2005017365.tif 000008
その結果を表１に示した。表より、紫外線硬化型モノマーを使用して作製した現像スリーブＡ〜Ｅの回転振れは１５μｍ以内であり濃度ムラの発生はなかった。これに対して、熱硬化型樹脂を使用して作製した現像スリーブＦのみ振れが３０μｍとなり濃度ムラが発生した。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、被覆層を有する現像スリーブにおいて、被覆層を光硬化型樹脂で構成することにより、その製造工程において加熱工程がなく回転振れの発生し難い現像スリーブを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】紫外線硬化型モノマー／オリゴマーの一例を示す。
【図２】紫外線硬化型モノマー／オリゴマーの一例を示す。
【図３】紫外線硬化型モノマー／オリゴマーの一例を示す。
【図４】光開始剤の一例を示す。
【図５】本発明に従う現像装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１    磁性ブレード
２    現像スリーブ
３    トナー層
４    マグネットロール
５    感光体ドラム
６    電源部
７    一成分磁性トナー
８    ホッパー部
【図１】
2005017365.tif 000009
【図２】
2005017365.tif 000010
【図３】
2005017365.tif 000011
【図４】
2005017365.tif 000012
【図５】
2005017365.tif 000013