JPH08179620A

JPH08179620A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH08179620A
Application number: JP32337694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Takagi; 光治高木; Tokuo Okada; 徳男岡田; Eiji Sawa; 英司澤; Yuichiro Mori; 雄一郎森; Ryuta Tanaka; 隆太田中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ローラの表面状態を改良することにより、ト
ナー搬送量、あるいはトナー帯電量を一定にし、安定的
に高品位の画像が得られる現像ローラを提供することを
目的とする。【構成】良導電性シャフトの外周に導電層を形成して
なる現像ローラにおいて、上記導電層の表面は、ローラ
周方向のＤＩＮ４７７６規格中核深さ粗さ（Ｒｋ）が
０．５〜３．５μｍであり、かつ、ローラ周方向と軸方
向のＲｋ比が周方向／軸方向＞１．０であることを特徴
とする現像ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
電子写真装置や静電記録装置等における現像ローラに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真技術の進歩に伴い、電子
写真各プロセスで利用される導電性部材に対する要求も
高まっており、とりわけ現像装置に利用される現像ロー
ラが注目されている。このような現像ローラに必要とさ
れる特性は所定の電気抵抗値であるのみでなく、種々の
現像機構に適した特性を付加することが必要である。

【０００３】従来、現像剤（以下、トナーと呼ぶ）とし
て非磁性一成分現像剤を用いる場合の現像方法として
は、潜像を保持した感光ドラム等にトナーを供給し、感
光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する
現像方法（加圧現像法）が知られており、この方法によ
れば、磁性材料が不要であるため装置の簡素化、小型化
が容易であると共に、トナーのカラー化が容易である。

【０００４】この加圧現像法は、トナーを担持した現像
ローラを感光ドラム等の静電潜像を保持した静電保持体
に接触させて、トナーを静電保持体の潜像に付着させる
ことにより現像を行うもので、このため上記現像ローラ
を導電性を有する弾性体で形成する必要がある。

【０００５】即ち、この加圧現像方法では、例えば図２
に示されているように、トナーを供給するためのトナー
塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム５との
間に、現像ローラ１が感光ドラム５と接触した状態で、
これらの現像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用
ローラ４がそれぞれ図中矢印方向に回転することによ
り、トナー６がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ
１の表面に供給され、このトナーが成層ブレード７によ
り均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が感
光ドラム５と接触しながら回転することにより、薄層に
形成されたトナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜
像に付着して、潜像が可視化するようになっている。な
お、図中８は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にト
ナー画像を転写するようになっており、また９はクリー
ニング部であり、そのクリーニングブレード１０により
転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去する
ようになっている。

【０００６】この場合、現像ローラ１は、感光ドラム５
に密着した状態を確実に保持しつつ回転しなければなら
ず、このため図１に示されているように、金属等の良導
電性材料からなるシャフト２の外周にシリコーンゴム、
ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の弾性ゴムやポリウレタン等のエラ
ストマー材、さらには、各々のスポンジ体等に導電剤を
配合して導電性を付与した弾性体からなる導電層３を形
成した構造となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像ローラ、特に単層の弾性層からなる現像ローラ
は以下の欠点があった。１．シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等の弾性ゴム、
またはポリウレタンのようなエラストマー材で弾性層を
形成した場合、研磨による表面状態の相違により、トナ
ーの搬送量、あるいはトナーの帯電量に微妙な違いが生
じ、場合によっては画像に欠陥を生じてしまう。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、ローラの表面状態を改良することにより、トナー搬
送量、あるいはトナー帯電量を一定にし、安定的に高品
位の画像が得られる現像ローラを提供することを目的と
する。

【課題を解決するための手段及び作用】

【０００９】本発明の請求項１の現像ローラは、良導電
性シャフトの外周に導電層を形成してなる現像ローラに
おいて、上記導電層の表面は、ローラ周方向のＤＩＮ４
７７６規格中核深さ粗さ（Ｒｋ）が０．５〜３．５μｍ
であり、かつ、ローラ周方向と軸方向のＲｋ比が周方向
／軸方向＞１．０であることを特徴とする。

【００１０】さらに、本発明の請求項２の現像ローラ
は、前記表面が、前記現像ローラを研磨加工することに
より形成されることを特徴とする。

【００１１】本発明者らは、現像ローラの表面状態につ
いて鋭意検討した結果、上記導電層の表面が、ローラ周
方向のＤＩＮ４７７６規格中核深さ粗さ（Ｒｋ）が０．
５〜３．５μｍであり、かつ、ローラ周方向と軸方向の
Ｒｋ比が周方向／軸方向＞１．０であることによって、
トナー搬送量、さらにはトナー帯電量を一定にし、安定
的に高品位の画像が得られることを知見した。

【００１２】即ち、ローラ表面に微小な凹凸を設けるこ
とによって、ローラ上の現像剤搬送量を確保するとき
に、この凹凸が大きすぎると、トナー搬送量は増大する
が、トナー帯電量は不均一なものとなってしまう。反対
に、凹凸が小さすぎると、トナー搬送量が確保できず、
また、摩擦帯電が起こりにくいために所望のトナー帯電
量が得られない。これらの場合、時には画像欠陥として
印刷部材に不良が発生する。よって、現像ローラ表面状
態においては、高品位の画像を安定的に得るために、最
適の条件が存在することを知見し、本発明に至ったもの
である。

【００１３】以下に、本発明を更に詳しく説明する。本
発明の現像ローラは、図１に示すように、良導電性シャ
フト２の外周に導電性を有する導電層３を形成したもの
である。ここで、上記シャフト２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。

【００１４】上記導電層３としては、感光体と現像ロー
ラが非接触の場合には金属シャフト上に各種樹脂等と導
電粉、磁性粉等を混入したものまたは導電性樹脂等を積
層し、表面を研磨したものを用いることができる。一
方、感光体と現像ローラが接触する場合には現像ニップ
の必要性から比較的柔らかい弾性体が用いられる。

【００１５】上記導電層３としては、導電性ゴム又はポ
リウレタン等のエラストマーやフォーム材料を基材とし
て用いることができる。

【００１６】まず、導電層３が導電性ゴムである場合に
ついて述べる。この場合、無発泡の導電性ゴムを構成す
るゴム材料としては、ニトリルブタジエンゴム、天然ゴ
ム、ブチルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ポリ
ブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエ
ンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピ
レン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプ
レンゴム、アクリルゴム、ポリノルボルネンゴム等の通
常のゴム又はスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢ
Ｓ）、スチレン−ブタジエン−スチレン水添物（ＳＥＢ
Ｓ）等の熱可塑性ゴム及びこれらの混合物等を使用する
ことができる。また、発泡導電性ゴムとしては、エチレ
ン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、クロロプレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチ
レンに導電材を配合したもの、エピクロルヒドリンとエ
チレンオキサイドの共重合ゴムの発泡体又はエピクロル
ヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材
を配合したものの発泡体を好適に使用できる。

【００１７】これらのゴム組成物に配合する導電材とし
ては、まず粉体について例示すればケッチェンブラック
ＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡ
Ｆ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、Ｆ
Ｔ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラ
ー（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラフ
ァイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化
錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマ
ニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリピ
ロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げら
れる。その配合量は、全ゴム成分１００重量部に対して
３〜１００重量部、特に５〜５０重量部とすることがで
き、これにより導電層３の体積固有抵抗を１０² 〜１０
¹⁰Ω・ｃｍに調整することができる。

【００１８】次に、導電層３がポリウレタンである場合
について述べる。この場合、ポリウレタンフォームやエ
ラストマーは種々の方法で製造されたいずれのものでも
良く、例えばカーボンブラックをポリウレタンプレポリ
マー中に配合し、このプレポリマーを架橋反応させる方
法、ポリオールに導電性材料を配合し、このポリオール
をワン・ショット法にてポリイソシアネートと反応させ
る方法などの方法で得ることができる。

【００１９】上記導電層３がポリウレタンである場合の
基材として用いられるウレタンとしては、ポリヒドロキ
シル化合物として、一般の軟質ポリウレタンフォームや
ウレタンエラストマー製造に用いられるポリオール、例
えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテル
ポリオール、ポリエステルポリオール及び両者の共重合
物であるポリエーテルポリオールが挙げられるほか、、
ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール
等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレ
ン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポ
リオールなどの一般的なポリオールが使用できる。ま
た、ポリイソシアネート化合物としては、同様に一般的
な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製
造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジ
イソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、４，４−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤ
Ｉ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素
数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリ
イソシアネートの混合物や変性物、例えば、部分的にポ
リオール類と反応させて得られるプレポリマー等が用い
られる。

【００２０】これらのポリウレタンに配合する導電材と
しては、上記ゴム組成物の場合と同様な導電材及び過塩
素酸リチウム等の無機イオン物質や４級アンモニウム塩
等の有機イオン物質からなるイオン性導電材、陽イオン
性界面活性剤、負イオン界面活性剤、各種ベタイン等の
両性イオン界面活性剤、親水性のポリエーテルやポリエ
ステル等の非イオン性帯電防止剤を併用しても良い。ま
た、ウレタンの場合にはポリオール成分を予めイソシア
ネートによりプレポリマー化しておくことも好ましい。
その配合量は、ウレタン１００重量部に対して０．５〜
５０重量部、特に１〜３０重量部とすることができ、こ
れにより導電層３の体積固有抵抗を１０² 〜１０¹⁰Ω・
ｃｍに調整することができる。なお、その他の導電材で
はテトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、
ベンゾキノン、クロルアニル、アントラキノン、アント
ラセン、ジクロロジシアノベンゾキノン、フェロセン、
フタロシアニン等の電荷移動錯体を形成し得る電子受容
物質を配合することもでき、その場合の配合量は、ウレ
タン１００重量部に対して０．００１〜２０重量部、特
に０．０１〜１重量部とすることができる。

【００２１】導電層３の硬度は、特に制限されないが、
ＪＩＳ−Ａスケールで６０°以下、特に１０〜５５°と
することが好ましい。この場合、硬度が６０°を超える
と感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像
が行えなくなる恐れがあるが、逆にあまり低硬度にする
と圧縮永久歪が大きくなり、何らかの理由で現像ローラ
に変形や偏心が生じた場合、画像の濃度むらが発生する
ととなる。このため、弾性層の硬度を低硬度にする場合
でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好まし
く、具体的には２０％以下とすることが好ましい。

【００２２】導電層３の表面に微小な凹凸を形成する方
法としては、特に制限されず、一般には湿式法又は乾式
法等の研磨方法があるが、本発明では乾式法が好適に用
いられる。図３に本発明の現像ローラの研磨方法の一例
を示す。現像ローラ１は５ｍ／ｍｉｎ程度で矢印の方向
に回転し、砥石１１は矢印の方向に１５００ｍ／ｍｉｎ
程度の速度で回転しローラに接触しながらローラの一端
側から他端側へ移動することより研磨がされる。本発明
では、上記したような砥石が移動する方式で研磨する以
外に、より幅の広い砥石により移動することなしに一括
で研磨することも可能である。また、砥石と導電層の間
に水やオイル等の潤滑剤を吹きつけながらを研磨する湿
式法による研磨方法も用いることができる。

【００２３】その他の形成方法としては、例えば、モー
ルドの内面に予め微小な凹凸を形成しておき、ここに基
材を注入して現像ローラを形成する方法（射出成形法
等）等も用いることができる。

【００２４】なお、本発明の表面粗さの方向について図
４の模式図を参照して説明する。現像ローラの回転方向
のＤＩＮ４７７６規格中核深さ粗さ（Ｒｋ）は、導電層
表面を後述する接触型表面粗さ計を用いて図４中の
（１）の方向にスイープさせることにより得られる値の
ことである。一方、軸方向のＤＩＮ４７７６規格中核深
さ粗さ（Ｒｋ）は、図４中の（２）の方向、つまり
（１）の方向に対して直角にスイープさせることにより
得られる値のことである。

【００２５】上述測定方法で得られたローラの表面粗さ
は、ローラ周方向のＤＩＮ４７７６規格中核深さ粗さ
（Ｒｋ）が０．５〜３．５μｍであり、かつ、ローラ周
方向と軸方向のＲｋ比が周方向／軸方向＞１．０である
ことが好ましい。

【００２６】ローラの表面粗さが大きすぎると、トナー
搬送量が増大することにより、ローラ上のトナー層が厚
くなる。トナー粒子自身は各々が帯電していることか
ら、トナー層が厚くなることにより、トナー層全体とし
ての電荷が大きくなるため、感光体に近接したトナー表
面層においては、高い表面電位を発現することとなる。
すなわち、現像プロセスにおいて、現像ローラに所定の
現像バイアスを印加し、トナーを感光体に飛翔させると
きに、トナー層全体のもつ電荷が過剰になったがため
に、表面層は現像バイアス以上の高電位になってしま
う。

【００２７】これにより、場合によっては、たとえば反
転現像プロセスにおいて、現像ローラ表面電位が、感光
体上の暗減衰電位と帯電電位の間に収まらず、感光体帯
電電位以上の高電位となってしまい、白印刷部分にトナ
ーが飛翔してしまう、いわゆる画像かぶり（以下、ＨＣ
かぶりと称する）が生じてしまう。

【００２８】反対に、ローラの表面粗さが小さすぎる
と、所定のトナー搬送量が確保できず、また、摩擦帯電
が起こりにくいために、所定のトナー帯電量が得られな
い。よって、搬送トナー中に弱帯電・逆帯電トナーが生
じてしまい、これがたとえば反転現像の場合、白印刷部
分に飛翔してしまう、地かぶりが生じてしまう。

【００２９】本発明の現像ローラは、磁性または非磁性
一成分現像剤を用いる通常の現像装置に組み込むことが
でき、具体的には図２に示すように、トナーを供給する
ためのトナー塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光
ドラム５との間に、本発明の現像ローラ１が感光ドラム
５と非接触または接触した状態でかつトナー塗布用ロー
ラ４とは接触または若干離間して配設され、これらの現
像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用ローラ４が
それぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー６
がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ１の表面に供
給され、このトナーが成層ブレード７により均一な薄層
に整えられ、この状態で現像ローラ１が感光ドラム５と
接触しながら回転することにより、薄層に形成されたト
ナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜像に付着し
て、潜像が可視化するようになっている。なお、図２の
詳細については、従来の技術において説明しているので
その説明を省略する。

【００３０】

【実施例】以下、実施例、比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。［実施例１］・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て、分子量５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ価３３）（旭硝子（株）製のエクセノール（登録商標）８２８）１００部・ウレタン変性したＭＤＩＮＣＯ％＝２３％（住友バイエルウレタン（株）製のスミジュール（登録商標）ＰＦ）２５．０部・１，４−ブタンジオール２．５部・ジブチルチンジラウレート０．０１部・４級アンモニウム塩（花王（株）製、ＫＳ−５５５）０．２５部

【００３１】これらを撹拌し、次いで１１０℃に加熱し
た金型に注入し、２時間硬化させて金属製のシャフトの
外周に導電層を形成して現像ローラを得た。得られたロ
ーラの表面を表１の条件で乾式研磨し、その表面状態、
及びローラ物性をを測定したものを併せて表１に記し
た。なお、測定の条件を以下に示した。（１）表面状態各ローラに対して、表面粗さ計サーフコム５７０Ａ型
（東京精密社製）を用いて測定した。（２）硬度各ローラと同一条件で作製したシート状のサンプルにつ
き、ＪＩＳ−Ｋ６３０１（Ａ型）により測定した。（３）抵抗各ローラをアルミ平板に片側５００ｇの荷重で圧接し、
アルミ平板とローラ軸の間に１００Ｖの直流電圧を印加
し、そのとき流れる電流値から抵抗を算出した。

【００３２】［実施例２］実施例１と同様に作製したロ
ーラを、表１の条件にて研磨し、表面状態及びローラ特
性値を測定した。

【００３３】［比較例１］実施例１の配合で得られた現
像ローラを、表１の条件にて研磨し、表面状態及びロー
ラ特性値を測定した。

【００３４】［比較例２］実施例１の配合で得られた現
像ローラを、表１の条件にて研磨し、表面状態及びロー
ラ特性値を観察した。

【００３５】［比較例３］実施例１の配合で得られた現
像ローラを、表１の条件にて研磨し、表面状態及びロー
ラ特性値を観察した。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記実施例１〜２及び比較例１〜３で得た
現像ローラについて、以下の画像特性試験、及び帯電特
性試験を行った。結果を表２に示す。（１）画像各ローラを現像ローラとして図２に示した現像ユニット
部に装着して、平均粒径７μｍの非磁性一成分トナーを
用い、線速６０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させながら反
転現像で画像出しを行い、初期画質（特に以下の２つの
画像かぶり）を評価した。（ａ）ＨＣカブリ図２におけるブレードに直流電圧を印加し、これを負に
スイープしたときのかぶり発生電位を観測した。発生電
位が負であるほどＨＣかぶりに対して良好である。（ｂ）地カブリ図２において、現像バイアスを０Ｖに固定し、地かぶり
の発生具合を観測した。この際、ブレードバイアスは、
−１００Ｖとした。（ｃ）濃度むら上記条件で得られた画質を目視にて判断した。（２）トナー帯電量各ローラを現像ローラとして図２に示した現像ユニット
部に装着して、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、現
像ローラ表面に均一なトナー薄層を形成し、このトナー
薄層をエアーで吸引してファラデーゲージ内に導入し、
電荷量を測定することにより求めた。（３）トナー搬送量（２）と同様にローラ上に均一なトナー薄層を形成し、
このトナー薄層を重量既知の不織布でふき取り、その重
量を測定することにより求めた。

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、低硬度
のため良好な密着性を有すると共に、安定したトナー搬
送量を有し、濃度むらや地かぶり等のない高品位の画像
が得られる現像ローラを提供する。また、同様な特性が
必要とされる帯電ローラ、転写ローラ等にも使用するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ローラの一例を示す現像ローラ
の概略断面図である。

【図２】本発明のローラが使用する現像装置の一例を示
す概略断面図である。

【図３】本発明の研磨方法の一例を示す摸式図である。

【図４】本発明の表面粗さの方向についての摸式図であ
る。

【符号の説明】

１現像ローラ２シャフト３導電層４トナー塗布用ローラ５感光ドラム（潜像保持体）６トナー（非磁性一成分現像剤）７成層ブレード８転写部９クリーニング部１０クリーニングブレード１１砥石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】良導電性シャフトの外周に導電層を形成
してなる現像ローラにおいて、上記導電層の表面は、ロ
ーラ周方向のＤＩＮ４７７６規格中核深さ粗さ（Ｒｋ）
が０．５〜３．５μｍであり、かつ、ローラ周方向と軸
方向のＲｋ比が周方向／軸方向＞１．０であることを特
徴とする現像ローラ。
【請求項２】前記表面は前記現像ローラを研磨加工す
ることにより形成されることを特徴とする請求項１記載
の現像ローラ。
【請求項３】前記現像ローラが、弾性体表面に非磁性
一成分現像剤を担持して該現像剤の薄膜を形成し、この
状態で静電潜像を表面に保持した潜像保持体に接触し
て、該静電潜像を可視化する現像ローラである請求項１
又は請求項２記載の現像ローラ。