JP2000221773A - 現像ローラ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真式画像形成装置等に用いられている
ドラム型感光体に現像剤（トナー）を搬送・付着させる
現像ローラ及びその製造方法を提供することである。 【解決手段】 対向するドラム型感光体に現像剤（トナ
ー）を搬送・付着させるに用いられる現像ローラにおい
て、その円柱状の金属製スリーブ表面を予め粗面化処理
を施し、次いでその粗面に被覆される導電性樹脂層が所
定の凹凸面を有するように樹脂被覆されている現像ロー
ラ及びその製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体用の現像ロ
ーラに関し、更に詳しくは、電子写真式画像形成装置に
おいて、対向する感光体に現像剤を搬送させるに用いる
現像ローラ及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複写機、レーザービームプリ
ンター（ＬＢＰ）、ＬＥＤプリンター、リーダプリンタ
ー、レーザーファクシミリ、画像表示装置等の電子写真
式画像形成装置には、感光体ドラムに現像剤（以後、ト
ナーと記す）やキャリアを搬送する現像ローラが用いら
れている。この現像ローラは、これらの画像形成装置に
おいて感光体ドラムに対向して設けられており、通常、
回転しながらその表面に薄膜状にトナーを付着させて回
転する感光体ドラムに搬送・付着させる働きをしてい
る。

【０００３】このように搬送される現像剤（トナー）
は、従来から、一成分現像剤又は二成分現像剤なる乾式
トナーが一般的に使用されており、例えば、前者として
は非磁性トナーやトナー中に磁性粉を含有させたものが
使用され、また、後者としては鉄粉、フェライト、マグ
ネタイト等の磁性キャリアとトナーを組み合わせたもの
や非磁性体粒子のガラス、非鉄金属、金属酸化物等のキ
ャリアとトナーを組み合わせたもの等が使用されてい
る。

【０００４】また、トナーとしては、カーボンブラッ
ク、顔料等の着色剤を、必要により電荷制御剤、離型
剤、磁性粉等と共に、バインダー樹脂中に分散させてな
る帯電性微粉末が用いられている。また、このバインダ
ー樹脂は、その機能として特にトナーの結着性、定着
性、帯電性にも大きく係わっている。

【０００５】そこで、上記画像形成装置に装着されてい
るこの現像ローラは、通常、磁界下に磁性を発生する円
筒状のマグネットローラを芯にその外側面に自在に回転
し得る非磁性の金属製の円筒状のスリーブを装着し、感
光体ドラムに対向してセットされ、このスリーブを回転
させながら、付属の金属又はゴム製のブレードにより、
スリーブ面に付着するトナー量をコントロールさせて、
薄膜状にトナーを被覆させる。次いで、この付着トナー
は、対向する感光体ドラムの表面に形成されている静電
潜像に搬送・付着されるものである。

【０００６】従って、アルミニウム、ニッケル、銅、ス
テンレス等の非磁性の金属又は合金製の上記スリーブ表
面は、帯電性、トナーの付着性、その搬送性等の観点か
ら、従来から、通常、電解研磨又はブラスト、ヤスリ等
の研磨材による機械研磨によって、所定の粗度を有した
ものが使用されている。

【０００７】また、同様な効果を付与させる観点から、
例えば、特開平４−７８８８１号公報には、現像ドラム
の導電性金属材料からなる円筒状スリーブ外表面に半導
電性樹脂被覆層を設け、この被覆層の表面を凹凸の粗面
にするために、この樹脂にシリカ等の無機微細粒子（平
均粒径１０μｍ）を含有させた現像ローラが記載されて
いる。また、特開平９−１８５２４６号公報には、同様
にその樹脂被覆層に凹凸表面を有するため、上記シリカ
粒子に代えて有機高分子の樹脂粒子（平均粒径０．３〜
３０μｍ）を含有させた現像ローラが記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら用いられている現像ローラにおいては、例えば、金属
製のそのスリーブ表面は空気酸化によって酸化皮膜を形
成され易く、これによりスリーブ表面はトナーとの接触
抵抗が大きくなって、鏡像力で強固に張り付いたトナー
の電荷のリークが起こり難くなる。その結果、一度張り
付いたトナー粒子はスリーブ表面から剥がれずに残像を
発生させて支障を来す。また、対向する感光体ドラムと
この粗面化処理されているスリーブ面は常に摺り合うよ
うに接触することから、長期使用と共に双方の表面、特
に感光体ドラム表面を摩耗させ、その結果、この磨耗に
係わって経時的に画像不良を起こすようになる。

【０００９】そこで、これらの問題を解消させる目的か
ら上記公報に提案されている現像ローラは、このスリー
ブ表面を樹脂被覆させて上記するような磨耗を低減させ
ると共に、既に上述したその表面の凹凸効果の観点か
ら、シリカ等の無機粒子又は有機高分子粒子を含有する
樹脂で被覆させた、凹凸面を有する樹脂被覆層を設けた
ものである。

【００１０】しかしながら、この樹脂被覆により金属ス
リーブ表面の露出面がなくなり金属面との直接的接触が
なくなるものの、このように樹脂中に樹脂とは異質の微
粒子を含有させて樹脂被覆層を凹凸面にする方法では、
通常、不揃いな凹凸になり易く、しかも、その表面に一
様に凹凸を形成させるためにはその含有量が多くなる傾
向から、樹脂被覆層の強度、密着を低下させる等から、
上記提案の現像ローラを用いても電子画像形成における
帯電、搬送、現像、転写、定着、クリーニング等の各工
程に係わって、良好なバランスを発揮させるには、未だ
十分満足されるものでなない。

【００１１】そこで、本発明の目的は、スリーブ表面の
磨耗性、酸化性に係る従来からの問題を解消させ、しか
もトナーの搬送性に優れた写真画像装置用の現像ローラ
及び従来に比べて低廉で、しかもスリーブ表面に均一な
凹凸面を容易に設けることのできる現像ローラの製造方
法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者者は、上記した
課題を解決するために、従来に比べてより低廉で、しか
も容易な製造方法で得られる、スリーブ表面の磨耗性、
酸化性等に優れ、しかも良好なトナーの搬送性を有する
樹脂被覆させた現像ローラを見出し、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、対向する感光体に現像
剤を搬送させる現像ローラにおいて、前記現像ローラ
が、マグネットローラと、その外周を自在に回転するス
リーブ基体が装着され、前記スリーブ基体表面に導電性
樹脂被覆層を設け、且つ前記樹脂被覆層表面の粗さが、
１０点平均粗さＲｚで表して５〜１５μｍであり、且つ
平均山間隔Ｓｍで表して９０μｍ以下であることを特徴
とする感光体用現像ローラを提供する。

【００１３】また、このような凹凸スリーブ面を有する
現像ローラを製造するに当たり、本発明は、対向する感
光体に現像剤を搬送させる現像ローラが、マグネットロ
ーラと、その外周を自在に回転するスリーブ基体が装着
され、前記スリーブ基体表面を粗面化処理した後に、前
記スリーブ基体表面に導電性樹脂の薄膜状被覆層を形成
させるに当たって、前記樹脂被覆層表面の粗さを、１０
点平均粗さＲｚで表して５〜１５μｍで、且つ平均山間
隔Ｓｍで表して９０μｍ以下とすることを特徴とする感
光体用現像ローラの製造方法を提供する。

【００１４】これにより、本発明による現像ローラの一
例であるドラム型現像ローラを装着した画像形成装置の
一例に示される如く（図１を参照）、現像ローラ２と感
光体ドラム１とは互いに対向して設置され、ケーシング
３内にはトナー４が充填されており、現像ローラは矢印
方向Ａに回転しながらスリーブ基体６表面に形成された
凹凸面（図２の拡大概念図を参照）を有する樹脂被覆層
７面上にこのトナーを付着させながら、本発明のこの凹
凸樹脂被覆面により、従来に比べてバランス良く矢印方
向Ｂに回転する対面の感光体ドラムの静電潜像体の現像
域へ担持・搬送することができる。

【００１５】すなわち、この現像ローラの内芯にはマグ
ネットローラ５が設けられており、また、薄膜状に付着
するトナーの厚みは、金属製の弾性板であるブレード１
１とマグネットローラの対向磁極（Ｎ１、Ｎ２／Ｓ１、
Ｓ２）とでコントロールされ、また、現像ローラ上の付
着トナーは、マグネットローラ５の現像磁極によって穂
立ちし、感光体ドラム（静電潜像担持体１）上の潜像と
現像ローラとの間に形成された電界（好ましくはＡＣの
ような交番電界）により現像ローラ上のトナーは感光体
ドラムへと飛翔し、この感光体ドラム上の静電潜像を目
視できる可視像となる。

【００１６】また、本発明において、後述する実施例か
ら明らかなように、スリーブ表面の粗さとして、Ｒｚが
５〜１５μｍであって、１５μｍを越えるとスリーブ上
のトナー付着量が多くなり、帯電不良のトナーが増加
し、地汚れの傾向を呈する。また、５μｍ未満の場合
は、地汚れを起こさないが、トナー付着量が減少して、
トナー帯電量が増加し、スリーブ上に固着したりまた、
現像され難くなるために、画像濃度が薄くなってしま
う。また、平均山間隔Ｓｍで表される粗さが、９０μｍ
以下であって、９０μｍを超えると、トナーが樹脂層被
膜の凹間に入り込んで、表層と下層のトナーのトナーの
入れ替わりが悪くなるため、表層のトナーの帯電量が低
下し、地汚れを発生させる。

【００１７】以上から、本発明においては、薄膜状の樹
脂被覆により形成される本発明の現像ドラムのスリーブ
面の凹凸は、もともと平滑な表面を研磨により凹部位を
形成させることから、その結果、凹部位の周りに残され
た面が凸部位になり、従来のように平滑な面に新たに凸
部位を形成させるスリーブ面とは異なり、その凸部位の
高さには凸凹差が生じ難く、極めて均一になり易い。従
って、本発明においては、上記製造方法による粗面化処
理の特徴が大きく生かされ、スリーブ面の特性のバラン
スが良好で、しかも、上記するようにその形成が容易
で、従来に比べて低廉な製造方法であると言える。

【００１８】

【発明の実施の形態】既に、上述したように、本発明に
よる感光体用の現像ロールは、従来から種々有していた
問題を解消するために、現像ローラを構成している非磁
性体の金属製スリーブ面を予め粗面化処理を施し、その
粗面をそのまま生かして、その上に樹脂を薄膜状に被覆
させてなる粗面（凹凸面）を有していることが特徴であ
る。

【００１９】以下に、図１〜図３を参照しながら、本発
明の現像ロール及びその製造方法の実施の形態につい
て、詳細に説明する。

【００２０】本発明で使用される現像ローラにおいて、
まず図１に示す現像ロール２のスリーブ基体６の材質と
しては、アルミニウム合金、ステンレス合金、銅合金等
が挙げられ、本発明において、特に材料が低廉で、加工
性に優れている観点から、アルミニウム合金が好まし
い。そこで、本発明においては、このスリーブ基体の表
面に粗面（凹凸面）化処理を施す。その処理方法とし
て、電解研磨、機械研磨、衝突研磨等が挙げられ、本発
明においては、サンドブラスト法（衝突研磨）で、粗面
化処理を施してスリーブ表面に所定の粗さ（凹凸面）を
有するものを使用する。次いで、この表面に予め形成さ
せた粗面（凹凸面）が残るように、薄膜状に導電性の樹
脂被膜を形成させる。

【００２１】ここで被覆させる樹脂としては、導電剤が
良く分散され、このスリーブ面との密着性、しかもその
被覆面の機械的強度に優れる等の観点から、好ましく
は、熱硬化性樹脂が好適であり、その熱硬化性樹脂とし
て、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹
脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、熱
硬化性アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタ
ン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド、ポリス
チリルピリジン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、
フラン・ホルムアルデヒド樹脂、キシレン・ホルムアル
デヒド樹脂、ケトン・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン
・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・フェノール樹脂、
尿素・ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。本発明に
おいては、これらの単独、又は、２種以上を組み合わせ
て用いることができ、特に好ましくはフェノール樹脂が
使用され、そのうち硬化剤を要しなく加工が容易なレゾ
ール型が好適である。

【００２２】また、これらの樹脂として、硬質の熱可塑
性樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、ポリアミド、ポリフタルアミド、ポリカーボ
ネート、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリメタクロレン、ポリアクリロニトリル、ポリ四
フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン
・ブタジエン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル・スチ
レン、ポリアクリル・アクリロニトリル・スチレン、ポ
リアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン、ポリアク
リル・塩素化ポリエチレン・スチレン、ポリエチレン・
酢酸ビニル・塩化ビニル、熱可塑性ポリイミド等が適宜
に使用することができる。

【００２３】そこで、これらの熱硬化性樹脂及び熱可塑
性樹脂に分散させる導電性付与剤として、例えば、導電
性のカーボンブラック、ニッケル電着カーボンブラッ
ク、グラファイトウイスカ、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、銀、金等の導電性金属粉、酸化アンチモン、酸化イ
ンジウム、酸化錫、酸化チタン等の導電性金属酸化物粉
及び金属短繊維（ウイスカー）、窒化チタン、炭化チタ
ン等を挙げることができる。本発明においては、特にコ
スト、分散性、相容性の観点から、カーボンブラック、
グラファイト及びカーボンファイバーの単独又はこれら
を組み合わせて適宜使用することが好適である。

【００２４】また、これらの樹脂と導電剤を用いて、導
電性樹脂被服層を形成させるに、本発明においては、熱
硬化性樹脂１００重量部に対する導電性付与剤の配合量
（含有量）が７〜３０重量部の範囲にあることが好まし
い。導電剤の配合量が下限値より少ないと、被膜層の抵
抗が高くなり、トナー帯電量が高くなりすぎて、残像を
発生させたり、経時的にスリーブ表面上にトナーが融着
して支障を来す。また、上限値を超えると、トナー帯電
量が減少したり、樹脂層被膜の機械的強度が低下して、
画像不良を起こす原因となり好ましくない。

【００２５】そこで、粗面化処理されたスリーブ面に樹
脂層を薄膜状に被覆させる方法としては、スプレー法、
刷毛塗り法、電着法やディッピング法等を挙げることが
できるが、本発明においては、通常のスプレー法を用い
た。すなわち、樹脂粉末、導電性付与剤を有機溶剤、例
えば、キシレン、トルエン等の芳香族系溶剤、ｎ−ヘキ
サン、ミネラルスピリット等の脂肪族系溶剤、その他エ
ステル系、ケトン系及びエーテルエステル系の溶剤に分
散させて十分に塗料化させた後、スプレー法によって予
め粗面化処理されたアルミニウム合金製スリーブの表面
に薄膜状に被膜形成させる。次いで、加温下に十分に熱
硬化させてスリーブ面に密着被覆させて導電性樹脂被覆
層を形成させる。

【００２６】ここで、スプレー塗布をするに際して、本
発明においては、好ましくは、既に上述したように、図
３（ａ）のスリーブ面の拡大断面図に示すように、スリ
ーブ面に予め形成された粗面１３に、導電性の樹脂をそ
の粗面１３に相似するようにして薄膜状の樹脂被覆層を
形成させる。その結果、本発明いおいては、この樹脂被
覆層表面１４の粗さを、１０点平均粗さＲｚで表して５
〜１５μｍであり、且つ平均山間隔Ｓｍで表して９０μ
ｍ以下で、好ましくはＳｍが、５０μｍ以上になるよう
に形成される。この粗さＲｚが、上記範囲にあると適正
なトナーの搬送性及び適正なトナー帯電量をえることが
できる。また、平均山間隔Ｓｍが上記の範囲内である
と、スリーブ上のトナーの攪拌性（又は拡散性）を良好
にさせ、帯電不良トナーによる地汚れを効果的に防止す
ることができる。また、本発明において、上記するスリ
ーブ面の粗面化処理−樹脂被覆に係わり、前もって施す
Ｒｚを、樹脂被覆層形成後のＲｚよりも大きく、且つ樹
脂被覆層形成後のＳｍも大きくなるようにすることによ
り、樹脂被覆層の表面粗さのバラツキを低減させられ、
安定して所定の表面粗さにすることができる。

【００２７】以上のようにして得られる本発明の現像ロ
ーラにおいて、その樹脂被覆された粗面（凹凸面）は、
従来の樹脂被覆層のように樹脂に無機・有機の粒子を含
有させて、この粒子の突起部位による新たに形成される
凹凸面とは異なり、本発明では凸面がより均一に、しか
も、容易に形成されるのである。すなわち、既に上述す
るようにもともと平滑なスリーブ面にサンドブラスト法
で削って凹部位を形成させる結果、その周囲が結果的に
凸部位になることから、特に凸部位の高さが不揃いにな
ることがないからである。従って、このような凹凸部位
を有する面に相似するようにコントロールさせながら樹
脂被膜を形成させることは、スプレー法によっても比較
的に容易に施されるものである。

【００２８】

【実施例】以下に、本発明の実施例によって説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例）図１に示す画像形成装置は、本発明による現
像ローラを装着させた装置の一例である。このローラの
アルミニウム製スリーブ表面は、予めサンドブラスト処
理を行って粗面化され、その表面は一様に微細な凹凸を
有し、その粗さとしてそれぞれＲｚで表して１０〜２０
μｍ、Ｓｍで表して２０〜４０μｍの範囲にあるスリー
ブ面を施した現像ローラ（試料ＮＯ．１〜４）を用意し
た。次いで、このローラ面に、市販のレゾール型フェノ
ール樹脂粉末１００重量部に導電性付与材としてカーボ
ンブラック７〜２５重量部、グラファイト短繊維０〜５
重量部、エタノール、ＭＩＢＫ、ＩＰＡからなる溶剤２
５〜３５重量部の配合からなる組成物を充分に塗料化さ
せた樹脂塗料をエアスプレーガン（スプレー法）によっ
て塗布させた後、１５０℃で６０分熱硬化を行ってスリ
ーブ面に凹凸を有する導電性樹脂被膜層を形成させたそ
れぞれ現像ローラを調製した。その結果を表１に実施例
１〜４として、樹脂被覆後の粗さ（凹凸面）とこれらの
現像ローラを用いて行った画像評価をそれぞれ示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】なお、本発明による現像ローラの効果を明
確にするために、併せて比較例１〜４の現像ローラを作
製し、同様に評価してその結果を表２に示した。なお、
表中の○印：地汚れの発生無し、×印：地汚れの発生あ
りを示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、予め粗面化処理された
スリーブには所定量の導電剤を含有する密着性の良好な
導電性樹脂被覆層が形成することができ、また、トナー
の鏡像力によるスリーブ上への付着を防止され、しか
も、適正な電気抵抗値トナー帯電量を得ることができ
る。

【００３３】また、スリーブ上の樹脂被覆層表面粗さＲ
ｚをコントロールすることにより、現像ローラのトナー
搬送性及びトナー帯電量を適正にすることができ、ま
た、Ｓｍを９０μｍ以下にすることにより、スリーブ上
のトナーの撹拌性を向上させる効果が発揮されて、帯電
不良トナーによる地汚れが防止される。

【００３４】また、スリーブ面の粗面化処理−樹脂被覆
に係わり、前もって施すＲｚを、樹脂被覆層形成後のＲ
ｚよりも小さく、且つ樹脂被覆層形成後のＳｍも大きく
なるようにすることにより、樹脂被覆層の表面粗さのバ
ラツキを低減させられ、安定して所定の表面粗さにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ローラを設けた画像形成装置の一
例を示す概念図である。

【図２】本発明による現像ローラの構成を表す概略断面
図である。

【図３】本発明による現像ローラの製造工程を表す概念
図であり、その図３（ａ）は、スリーブ面の粗面化処理
を施した拡大断面図であり、図３（ｂ）はそのスリーブ
面に樹脂被覆させてなる現像ローラの凹凸面を表す拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（静電潜像担時体） ２ 現像ドラム ３ ケーシング ４ 磁性一成分トナー ５ マグネットローラ ６、６ａ、６ｂ スリーブ基体 ７ 樹脂被覆層 ８ 現像スリーブ ９ バイアス電源 １０ トナー撹拌部材 １１ ブレード １２ 芯金 １３ スリーブ面の凹凸 １４ 樹脂被覆面の凹凸

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する感光体に現像剤を搬送させる現
   像ローラにおいて、前記現像ローラが、マグネットロー
   ラと、その外周を自在に回転するスリーブ基体が装着さ
   れ、前記スリーブ基体表面に導電性樹脂被覆層を設け、
   且つ前記樹脂被覆層表面の粗さが、１０点平均粗さＲｚ
   で表して５〜１５μｍであり、且つ平均山間隔Ｓｍで表
   して９０μｍ以下であることを特徴とする感光体用現像
   ローラ。
2. 【請求項２】 前記現像ローラがドラム型であり、円柱
   状の芯金にマグネットローラが装着され、その外側に金
   属製の円筒状スリーブ基体が装着され、前記スリーブ基
   体表面に導電性樹脂被覆層を設けたドラム型現像ローラ
   である請求項１に記載する感光体用現像ローラ。
3. 【請求項３】 前記導電性樹脂被覆層が、熱硬化性樹脂
   に少なくとも１種の導電剤を含有している請求項１又は
   請求項２に記載する感光体用現像ローラ。
4. 【請求項４】 前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であ
   る請求項３に記載する感光体用現像ローラ。
5. 【請求項５】 前記導電性樹脂被覆層が、熱硬化性樹脂
   １００重量部に対し導電剤７〜３０重量部を含有する請
   求項１に記載する感光体用現像ローラ。
6. 【請求項６】 対向する感光体に現像剤を搬送させる現
   像ローラが、マグネットローラと、その外周を自在に回
   転するスリーブ基体が装着され、前記スリーブ基体表面
   を粗面化処理した後に、前記スリーブ基体表面に導電性
   樹脂の薄膜状被覆層を形成させるに当たって、前記樹脂
   被覆層表面の粗さを、１０点平均粗さＲｚで表して５〜
   １５μｍで、且つ平均山間隔Ｓｍで表して９０μｍ以下
   とすることを特徴とする感光体用現像ローラの製造方
   法。