JPH0844149A

JPH0844149A - 導電性ローラ及びこれを用いた装置

Info

Publication number: JPH0844149A
Application number: JP18355494A
Authority: JP
Inventors: 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: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、低硬度で良好な密着性を有すると
共に、かつ濃度むらや地かぶり等のない高品位の画像が
得られる導電性ローラ及びこれを用いた装置を提供する
ことを目的とする。【構成】本発明の導電性ローラは、良導電性シャフト
の外周に導電性を有する弾性層を形成してなる導電性ロ
ーラにおいて、上記弾性層表面は、長手方向が上記導電
性ローラの回転方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してな
ることを特徴とする。

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などにおける各種導電性ロ
ーラ、更に詳しくは、帯電ローラ、現像ローラ、転写ロ
ーラ等及びこれを用いた帯電装置、現像装置、転写装置
等に関し、特には現像ローラ及び現像装置として用いて
好適な導電性ローラ及びこれを用いた装置に関する。

【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、上記現像ローラ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等の弾性ゴムやウレタンフォーム等の
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
体からなる弾性層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
はローラ上のトナーの帯電立ち上がり特性が十分ではな
く、感光ドラムや成層ブレードとの摩擦抵抗が大きくな
り、トナーの帯電不良によるかぶり選択現像によるクリ
ーニング不良、印刷濃度低下等の問題を生じやすく、長
期の連続印刷により印刷品位が著しく低下してしまう等
の問題がある。なお、この現象は高温高湿環境下におい
て特に顕著である。

【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、低硬度で
良好な密着性を有し、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及びこれを用いた現像装
置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及び作用】本発明の請求項
１の導電性ローラは、良導電性シャフトの外周に導電性
を有する弾性層を形成してなる導電性ローラにおいて、
上記弾性層表面は、長手方向が上記導電性ローラの回転
方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してなることを特徴と
する。

【００１０】さらに、本発明の請求項２の導電性ローラ
は、研磨加工して得られたものであることを特徴とす
る。

【００１１】さらに、本発明の請求項３の導電性ローラ
は、前記弾性層の前記導電性ローラの回転方向のＪＩＳ
１０点平均粗さＲｚが、軸方向のそれよりも小さいこと
を特徴とする。

【００１２】さらに、本発明の請求項４の導電性ローラ
は、前記凹溝が、深さが０．１〜３０μｍ、幅が０．１
〜５０μｍであり、前記導電性ローラの軸方向に隣接す
る凹溝同士の平均間隔が０．１〜１００μｍであること
を特徴とすることを特徴とする。

【００１３】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、現像ローラ表面を、長手方向が
ローラの回転方向ほぼ沿う凹溝を形成するように加工す
ることにより、低硬度で良好な密着性を有し、濃度むら
（ハーフトーンむら等）や地かぶり等のない高品位の画
像が得れらることを知見した。

【００１４】即ち、非磁性一成分現像剤を用いる現像方
法において、弾性層表面は長手方向が上記導電性ローラ
の回転方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してなることに
よって、ローラと感光ドラムとの摩擦抵抗を低減するこ
とができるために、単にローラの表面状態を考慮せずに
加工して微小な凹凸がランダムに形成されたものに比べ
て均一にトナーの薄層を形成し易くなり、その結果とし
て濃度むらや地かぶり等のない高品位の画像得られる。

【００１５】以下に、本発明を更に詳しくに説明する。
本発明の導電性ローラの一例である現像ローラは、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
する弾性層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状円筒
体等の金属製シャフトが用いられる。

【００１６】上記弾性層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。

【００１７】まず、弾性層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。

【００１８】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、これにより弾性層３の体積抵抗を１０² 〜１０¹⁰Ω
・ｃｍに調整することができる。

【００１９】次に、弾性層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
ラストマー材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。

【００２０】上記弾性層３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ＭＤＩ、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。

【００２１】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
れにより弾性層３の体積抵抗を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。

【００２２】弾性層の硬度は、特に制限されないが、Ｊ
ＩＳ−Ａスケールで７０°以下、特に１０〜６０°とす
ることが好ましい。この場合、硬度が７０°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。

【００２３】弾性層表面に微小な凹溝を形成する方法と
しては、特に制限されないが、モールドの内面に予め微
小な凹溝を形成しておき、ここに基材を注入して導電性
ローラを成形する方法（射出成形法等）や砥石等を用い
て弾性層を研磨することにより導電性ローラを成形する
方法等が挙げられる。

【００２４】弾性層の研磨方法は、特に制限されない
が、一般には湿式法又は乾式法等があり、例えば、湿式
法による研磨方法は、砥石と弾性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方法が採用できる
が、感光ドラムへの汚染の問題から潤滑剤としては水が
好ましい。なお、乾式法による研磨方法を採用する場合
には、研削速度や砥石の種類等を十分に考慮すれば良い
が、作業性の点から湿式法が好ましく用いられる。

【００２５】なお、本発明の表面粗さの方向について図
３の模式図を参照して説明する。現像ローラの回転方向
のＪＩＳ１０点平均粗さＲｚは、弾性層表面を後述する
接触型表面粗さ計を用いて図３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ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚとは、図３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。

【００２６】上述測定方法で得られたローラの表面粗さ
は、ローラの回転方向のＪＩＳ１０点平均粗さＲｚが、
軸方向のそれよりも小さくすることにより、感光ドラム
との摩擦抵抗が減少し、その結果として搬送されるトナ
ー帯電量も安定する。また、凹溝の形状は、深さが０．
１〜３０μｍ、幅が０．１〜５０μｍであり、ローラの
軸方向に隣接する凹溝の平均間隔が０．１〜１００μｍ
であることが好ましい。

【００２７】以上のように、本発明の現像ローラ表面
は、その弾性層表面は、長手方向が上記導電性ローラの
回転方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してなるため（ロ
ーラ表面状態は後述の実施例で示す図４、図５の電子顕
微鏡写真で示す）、現像ローラと成層ブレードもしくは
トナーとの摩擦抵抗が減少し、ローラ上のトナーの薄層
が均一になり、トナー帯電量も安定するものと思われ
る。

【００２８】本発明の導電性ローラは、現像ローラとし
て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と接触した状態でかつトナー塗布用ローラ４
と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。

【００２９】

【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

【００３０】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
外周に弾性層を形成して現像ローラを得た。得られたロ
ーラの表面を湿式研磨し、その表面状態を電子顕微鏡に
て観察したところ、弾性層表面は、長手方向が上記導電
性ローラの回転方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してい
ることが確認された（図４の電子顕微鏡写真［５００
倍］）。

【００３１】［実施例２］・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）をトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ−８０、ＮＣＯ％＝２３％（住友バイエルウレタン（株）製）でプレポリマー化したポリエーテル系プレポリマー１００部・アサヒサーマルＦＴ級（アサヒカーボン（株）製）３．０部・１，４−ブタンジオール６．９部・ジブチルチンジラウレート０．０５部・４級アンモニウム塩（花王（株）製、ＫＳ−５５５）０．２部

【００３２】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
外周に弾性層を形成して現像ローラを得た。得られたロ
ーラの表面を湿式研磨し、その表面状態を電子顕微鏡に
て観察したところ、弾性層表面は、長手方向が上記導電
性ローラの回転方向にほぼ沿う微小な凹溝を形成してい
ることが確認された（図５の電子顕微鏡写真［５００
倍］）。

【００３３】［比較例１］実施例１の配合で得られた現
像ローラを乾式研磨し、その表面状態を電子顕微鏡にて
観察したところ、弾性層表面は、軸方向に平行に伸びる
波状の突起が確認された（図６の電子顕微鏡写真［５０
０倍］）。

【００３４】［比較例２］実施例２の配合で得られた現
像ローラを乾式研磨し、その表面状態を電子顕微鏡にて
観察したところ、弾性層表面は、軸方向に平行に伸びる
波状の突起が確認された（図７の電子顕微鏡写真［５０
０倍］）。

【００３５】上記実施例１〜２及び比較例１〜２で得た
現像ローラについて、以下の特性試験を行った。結果を
表１に示す。（１）表面粗さ各ローラに対して、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）凹凸の形状（１）で得られた測定値及び電子顕微鏡写真をもとに算
出した。（３）硬度各ローラと同一条件で作成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。（４）感光体の汚染各ローラを現像ローラとして、ＮＥＣ社製、プリンター
ＰＣ−ＰＲ１０００Ｅ／４用の感光ドラムに５００ｇ荷
重で押し付け、５０℃、８５％ＲＨ下に７２時間放置
し、感光ドラム表面の汚染を目視にて確認した。（５）画像出し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、初期及び２０００プリント後
の画質（シャープさ、濃度）、かぶり、トナーチリの発
生を評価した。結果を表１に示す。（６）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、
電荷量を測定した。（７）電気抵抗各ローラをシャフトの両端に５００ｇの荷重をかけ、３
０℃、８５％ＲＨの環境条件下で、２０００Ｖの電圧を
印加した場合の抵抗値（Ω）を測定した。

【表１】

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、低硬度
で良好な密着性を有すると共に、濃度むらや地かぶり等
のない高品位の画像が得られる導電性ローラ及びこれを
用いた装置を提供することを目的とする。

【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】本発明の一例を示す現像装置の概略断面図であ
る。

【図３】本発明の表面粗さの方向についての模式図であ
る。

【図４】現像ローラ表面の電子顕微鏡写真である（実施
例１のもの）。

【図５】現像ローラ表面の電子顕微鏡写真である（実施
例２のもの）。

【図６】現像ローラ表面の電子顕微鏡写真である（比較
例１のもの）。

【図７】現像ローラ表面の電子顕微鏡写真である（比較
例２のもの）。

【符号の説明】

１現像ローラ２シャフト３弾性体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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】良導電性シャフト等の外周に導電性を有
する弾性層を形成してなる導電性ローラにおいて、上記
弾性層表面は、長手方向が上記導電性ローラの回転方向
にほぼ沿う微小な凹溝を形成してなることを特徴とする
導電性ローラ。
【請求項２】前記導電性ローラは研磨加工して得られ
たものであることを特徴とする請求項１記載の導電性ロ
ーラ。
【請求項３】前記弾性層の前記導電性ローラの回転方
向のＪＩＳ１０点平均粗さＲｚが、軸方向のそれよりも
小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の導
電性ローラ。
【請求項４】前記凹溝は、深さが０．１〜３０μｍ、
幅が０．１〜５０μｍであり、前記導電性ローラの軸方
向に隣接する凹溝同士の平均間隔が０．１〜１００μｍ
であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記
載の導電性ローラ。
【請求項５】前記導電性ローラが、被帯電体に当接さ
せ、被帯電体との間に電圧を印加することにより、被帯
電体を帯電させる帯電ローラである請求項１乃至４いず
れか１項記載の導電性ローラ。
【請求項６】前記導電性ローラが、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、上記薄膜から該現像剤を潜像保持体表面に静電潜像
に付着させ、該静電潜像を可視化する現像ローラである
請求項１乃至４いずれか１項記載の導電性ローラ。
【請求項７】前記導電性ローラが、転写紙を帯電さ
せ、現像剤によって可視化された静電潜像から現像剤を
転写紙に転写させる転写ローラである請求項１乃至４い
ずれか１項記載の導電性ローラ。
【請求項８】請求項１乃至６いずれか１項記載の導電
性ローラを用いたことを特徴とする装置。