JP2002055522A - 現像ローラおよびこれを用いた現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カーボンブラックの添加された被膜用樹脂溶
液における分散性と安定性を改善し、被膜時に低い弾性
率と高い導電性を併せ持つ樹脂層を形成し、セット性能
に優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを提供す
ることにある。 【解決手段】 軸芯体１１の外周に形成されたゴムを主
成分とする弾性体層１２と、少なくとも該弾性体層の外
側に被膜された樹脂層１３からなり、該樹脂層に、ＤＢ
Ｐ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量
／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ²以下、揮発
分／窒素比表面積の比が２．０×１０^-4ｇ／ｍ²以下か
らなるカーボンブラックを含有することを特徴とする現
像ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ーあるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式
を採用した装置に組み込まれる感光体に接触させて使用
される現像ローラおよびこれを用いた現像装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やファクシミリ、プリンター等の
電子写真装置には、感光体を帯電させたり、静電潜像を
顕像化するため、１０^３〜１０^１０Ωの半導電性領域で
その目的にあった導電性（電気抵抗）を有する弾性ロー
ラが一般に用いられている。たとえば、一成分現像方式
の電子写真装置では、互いに圧接されている現像ローラ
から感光体（ドラム）へ現像剤（トナー）を移動させて
静電潜像を顕像化し、現像が成される。このような電子
写真装置に用いられる弾性ローラは感光体と所定の接触
幅をもって圧接したり、ブレード等によって薄層化され
た現像剤を担持するため、変形しやすく、かつ変形回復
性に優れる必要がある。さらに、これらの弾性ローラに
は画像ムラを発生させないために１０^４〜１０^８Ωの間
で適度かつ均一な導電性を有することが要求される。

【０００３】これらの要求を満たすため、従来からこの
種のローラ、特に本発明に係る現像ローラには、導電性
を付与したシリコーンゴム材料からなる弾性体層を軸芯
体の外周に形成したものなどが使用されている。従来の
現像ローラには、その弾性層の特性から以下の欠点があ
る。弾性ゴムを形成した場合、良好な感光体表面への追
従性を得るために低硬度化すると、感光ドラムの汚染が
発生する場合がある。さらに、低硬度化によって、表面
の研磨が困難となり、良好な表面が得られない。

【０００４】上記汚染性・表面性を改善するために表面
層を設ける手法を用いた場合、導電性粉体を含まない表
面層では全体としての抵抗上昇が著しく、現像ローラと
して機能しない。逆に、導電性粉体を多量に含む表面層
を設けた場合、弾性率が大幅に上昇し、導電性ローラと
して求められるセット性能が得られなくなる。特に、カ
ーボンブラックを添加する場合には低い電気抵抗が得ら
れるが、表面層の弾性率を適切な範囲に制御し難く、十
分なセット性能（変形回復性）が得られず、また、分散
性の度合いにより表面性状や抵抗が大きく変化してしま
う。

【０００５】特開平９−２２２７８８号公報には、低ス
トラクチャー（ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以下）
のカーボンブラックを用いた導電層が開示されている。
しかし、特開平９−２２２７８８号公報で用いられてい
るカーボンブラックでは、導電性を付与する効果が低い
ため、十分な導電性を付与するためにカーボンブラック
の配合量が多くする必要があり、その結果、ゴム組成物
の弾性率が高くなってしまう問題がある。また、ＤＢＰ
吸油量８０ｍｌ／１００ｇを超えるカーボンブラックを
用いた場合には、相対的に少量添加となり、被膜用樹脂
溶液における分散性と安定性を得ることが難しく、適切
な導電率に安定的にコントロールすることが困難である
と説明されている。

【０００６】なお、カーボンブラックについて、ストラ
クチャーとは、カーボンブラック粒子の凝集状態を示す
語である。カーボンブラックは粒子どうしが融着した状
態で存在し、アグリゲートと呼ばれ、概念的にはぶどう
の房に例えられている。このアグリゲートの発達度合い
をストラクチャーといい、ハイ（高）、ノーマル
（中）、ロー（低）に分類される。

【０００７】このストラクチャーの高低が、ゴムに配合
した場合の補強性や押出特性、インキ／塗料／樹脂着色
などに使用する場合の分散性、着色力、粘度および導電
性に大きな影響を与える。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】複写機、プリンターあ
るいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式を採
用した装置に使用される現像ローラに必要とされる性能
はより高度になっており、高解像度に要求される均一な
導電性、変形回復性が特に課題となっている。そこで、
本発明の目的とするところは、カーボンブラックの添加
された被膜用樹脂溶液における分散性と安定性を改善
し、被膜時に低い弾性率と高い導電性を併せ持つ樹脂層
を形成し、セット性能に優れ、均一な高い導電性を有す
る現像ローラを提供することにある。また、本発明の他
の目的は、このような現像ローラを用いた現像装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため鋭意研究、検討を重ねてきた。ＤＢＰ吸
油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒
素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下、揮発分／
窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下から
なるカーボンブラックを、樹脂と共に溶剤に溶かし導電
性組成物溶液を形成することにより、目的とする被膜時
の抵抗値と、溶液における分散性・安定性を得ることが
可能となる。特に、適切に導電率を安定的にコントロー
ルすることが困難であるとされるＤＢＰ吸油量（特開平
９−２２２７８８）のカーボンブラックについて、粒径
とストラクチャーのバランスを溶液に対し良分散性を示
すように、そして、表面活性（揮発分）を再凝集し難い
ように選択することで、被膜用樹脂溶液における分散性
と安定性を得ることができる。

【００１０】ここでＤＢＰとはジブチルフタレートのこ
とを示す。

【００１１】また、このような補強性の低いカーボンブ
ラックを用いることで弾性率の上げ幅を小さく押さえ、
積層であるローラにおいて、該層が硬くなることを防
ぎ、他層の性質を十分に引き出し、良好なセット性能
（変形回復性）を得ることを見出し、本発明を成し得た
ものである。つまり、弾性体層にシリコーンゴムなどの
セット性能に優れた材料を用いた場合、そのセット性能
を維持することが可能となる。

【００１２】すなわち、本発明現像ローラは、軸芯体の
外周に形成されたゴムを主成分とする弾性体層と、少な
くとも該弾性体層の外側に被膜された樹脂層からなり、
該樹脂層に、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００
ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ
／ｍ^２以下、揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０
^−４ｇ／ｍ^２以下からなるカーボンブラックを含有する
ことを特徴とする。

【００１３】また、本発明による現像装置は、潜像を担
持する潜像担持体に対向して当接もしくは圧接した状態
で現像剤を担持する現像ローラを備え、該現像ローラが
上記潜像担持体に現像剤を付与することにより該潜像を
現像剤像として可視化する現像装置において、現像ロー
ラとして、上記現像ローラを用いるものである。

【００１４】ゴムを主成分とする弾性体層は、主にシリ
コーンゴムからなることが望ましい。さらに、前記樹脂
層が、主にウレタン樹脂からなることが望ましい。

【００１５】また、樹脂層に添加するカーボンブラック
が、前記樹脂層を形成する樹脂１００重量部に対して、
５〜８５重量部であるあることが望ましい。さらに、樹
脂層の膜厚が、０．１〜１００μｍであることが望まし
い。

【００１６】本発明の現像口一ラ１は、図１、２に示す
ように、円柱状または中空円筒状の導電性基体１１外周
面に弾性体層１２が固定され、この弾性体層１２の外周
面に樹脂層１３が積層された導電性部材から構成され
る。図２では、この樹脂層が最表面層であるが、弾性体
層１２の内周、弾性体層１２と樹脂層１３の間、または
樹脂層１３の外周に、さらに弾性体または樹脂層を１層
以上積層させてもよい。前記導電性基体１１は、導電性
部材の電極および支持部材として機能するもので、例え
ばアルミニウム，銅合金，ステンレス鋼等の金属または
合金、クロム，ニッケル等で鍍金処理を施した鉄，合成
樹脂などの導電性の材質で構成される。導電性基体の外
径は通常４〜１０ｍｍの範囲にある。

【００１７】弾性体層１２は、導電性部材が適切なニッ
プ幅ないしニップ圧でもって被帯電体表面に押圧して被
帯電体表面を均一に帯電できるよう、適切な硬度および
電気抵抗値を有する。この弾性体層は、ゴム材の成型体
により形成される。上記原料ゴムとしては、従来より導
電性ゴムローラに用いられている種々のゴムを用いるこ
とができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエ
ン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジ
エンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然
ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブ
タジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴ
ム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫
化ゴム、ウレタンゴム等のゴムを単独であるいは２種以
上を混合して用いることができる。

【００１８】特にシリコーンゴムを弾性体層１２として
用いることが好ましい。優れたセット性能が得られるか
らである。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロ
キサン，ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン，
ポリメチルビニルシロキサン，ポリトリフルオロプロピ
ルビニルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，
ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサン
の共重合体等が挙げられる。これらのシリコーンゴムの
平均重合度は、３０００〜１５０００の範囲にあること
が好ましい。

【００１９】ゴム材中には、導電剤を必須成分とし、非
導電性充填剤，架橋剤，触媒，分散促進剤等の各種添加
剤が適宜配合される。

【００２０】導電剤としては、カーボンブラック、グラ
ファイト、アルミニウム，銅，錫，ステンレス鋼等の各
種導電性金属または合金、酸化錫，酸化亜鉛，酸化イン
ジウム，酸化チタン，酸化錫一酸化アンチモン固溶体，
酸化錫一酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化
物、これらの導電性材料で被膜された絶縁性物質などの
微粉末を用いることができる。このうち、カーボンブラ
ックが、比較的容易に入手でき良好な帯電性が得られ
る。分散手段としては、ロールニーダー、バンバリーミ
キサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシ
ェーカー等を適宜利用すればよい。

【００２１】その他、ゴム材に導電性を付与する手段と
して、導電性高分子化合物を使用することも可能であ
る。例えば、ホストポリマーとして、ポリアセチレン、
ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェ
ン、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）、ポリ（ｐ−フェ
ニレンスルフィド）、ポリ（ｐ−フェレンビニレン）、
ポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリ
（ビスフェノールＡカーボネート）、ポリビニルカルバ
ゾール、ポリジアセチレン、ポリ（Ｎ−メチル−４−ビ
ニルピリジン）、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ
（フェニレンエーテルスルフォン）等を使用し、これら
にドーパントとしてＡｓＦ５、１２、Ｂｒ２、ＳＯ３、
Ｎａ、Ｋ、ＣｌＯ４、ＦｅＣｌ３、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、
Ｉ、Ｋｒの各イオン、Ｌｉ、ＴＣＮＱ等をドープしたも
のが用いられる。

【００２２】非導電性充填剤としては、珪藻土，石英粉
末，乾式シリカ，湿式シリカ，酸化チタン，酸化亜鉛，
アルミノケイ酸，炭酸カルシウム等が挙げられる。架橋
剤としては、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−
ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサ
ン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベ
ンゾエート、Ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド等が
挙げられる。

【００２３】シリカとしては、特に制限がなく、従来か
ら公知のものを広く使用でき、例えば、上述した乾式法
による無水ケイ酸、湿式法による含水ケイ酸、合成ケイ
酸塩等を挙げることができる。弾性体層に含有されるシ
リカ量は、その弾性体層の硬度やその他特性を出すため
に適宜決定すれば良いが、接着性への寄与するために
は、１０〜１２０重量部の範囲が望ましく、２０〜８０
重量部の範囲が更に好ましい。使用量が１０重量部未満
であると、接着性への効果が得られなない。一方、使用
量が１２０重量部より大きくなると、弾性体層の硬度が
高くなりすぎると共にシリコーンゴムの特性が十分に得
られなくなる。

【００２４】導電性弾性体層の体積固有抵抗値は、１０
０Ｖの直流電圧印加時で１０^３〜１０^１０Ω・ｃｍの範
囲にあることが好ましい。例えば、導電剤としてカーボ
ンブラックを用いる場合は、ゴム材に対して５〜１００
重量部配合される。また、弾性体層の厚さは０．５〜
６．０ｍｍの範囲にあればよく、１．０〜５．０ｍｍの
範囲にあることが好ましい。厚さが、０．５ｍｍよりも
厚ければ、均一なニップを確保することが可能である。
一方、厚さを６．０ｍｍより厚くしても、帯電性能の向
上に繋がらないだけでなく、ゴム材の成型コストが上昇
しコスト的に不利である。

【００２５】前記樹脂層１３を形成する成分としては、
特に限定されるものではないが、自己膜補強性、トナー
帯電性等の観点から特にポリアミド樹脂やウレタン樹
脂、またはウレア樹脂等が好ましく用いられる。

【００２６】ウレタン樹脂としては、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、プレポ
リマーを架橋反応させる方法で得たものや、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卜と反応させる方法で得たも
のなどがあげられる。

【００２７】この場合、ポリウレタンを得る際に用いら
れるポリヒドロキシル化合物としては、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エステ
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等の一般的な
ポリオールを使用することができる。また、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（Ｔ
ＤＩ）、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。

【００２８】特に弾性体層を低硬度化する目的でポリイ
ソシアネートの混合比率を低くしてもよい。

【００２９】ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６，
６・６，６・１０，６・１２，１１，１２，１２・１２
及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から
得られるポリアミドなどであり、作業性の面からアルコ
ール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリ
アミドの３元共重合体や４元共重合体の分子量を調整し
たもの、またはポリアミド６やポリアミド１２をメトキ
シメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものがあ
げられる。ウレタン樹脂としてはポリイソシアネートを
含む、１液型や２液型が挙げられ、必要に応じてエポキ
シ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いても良い。

【００３０】ウレタン樹脂や、ポリアミド樹脂、および
他の変性樹脂の１種又は２種以上を混合して用いること
もでき、現像を行うシステムに応じて適宜選択して用い
ることにより、その現像システムに適したトナー帯電量
を得ることができる。

【００３１】本発明において、前記樹脂層１３に添加さ
れるカーボンブラックは、ゴムに導電性を付与するため
に配合されるものである。本発明におけるカーボンブラ
ックは、ＤＢＰ吸油量、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面
積比、揮発分／窒素比表面積比の３種の要素が所定値
を満足するものであれば、特に制限はなく、チャンネル
ブラック、ファーネスブラック等の従来公知の種々のカ
ーボンブラックを使用することができる。

【００３２】また、使用目的によっては、ゴムローラの
抵抗を１０^３〜１０^１０Ω程度の半導体領域の特定な狭
い範囲に抑える必要が生じるが、この時ケッチェンブラ
ックＥＣやアセチレンブラック等の導電性カーボンを使
用すると、導電性粉末の添加量の僅かなふれや分散不良
で大きく抵抗が変化してしまい、所定の抵抗にコントロ
ールしにくい。そこで、これ等よりもストラクチャーの
発達していない導電性の低いＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡ
Ｆ，ＭＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等の通常のゴム用
カーボンを使用すると抵抗は安定してくる。ところが、
抵抗を下げる為には大量のカーボンを配合する必要があ
り、ゴムの硬度が高くなってしまう。また、これらのカ
ーボンブラックは、その粒径やストラクチャー、表面性
状によって、溶剤や溶液に対する分散性や安定性が異な
ってくる。

【００３３】このような事情から、補強性が低くかつス
トラクチャーの程度、表面性状の状態が最適化されたカ
ーボンブラックの選定が有効である。また、上記した様
な導電性金属酸化物を用いても、低硬度で半導体領域の
特定な抵抗にコントロールしたゴムを作ることができる
が、カーボンブラックに比ベコストがかなり高価にはな
る点が問題となる。

【００３４】カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、カー
ボンブラック１００ｇ当たりのＤＢＰの吸収量を示して
おり、カーボンブラックのストラクチャーの大小を判断
する指標の１つである。カーボンブラックのストラクチ
ャーはカーボンブラックの単位粒子が鎖状に連係してで
きるものであって、その大きさがカーボンブラックの電
気伝導性を左右する。なお、本発明において、ＤＢＰ吸
油量は、ＪＩＳＫ６２２１の規定に従って測定したもの
である。

【００３５】本発明に用いられるカーボンブラックのＤ
ＢＰ吸油量は８０〜１１０ｍｌ／１００ｇの範囲にある
のが適当である。カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が１
１０ｍｌ／１００ｇ以下であれば、ストラクチャー構造
を必要以上に増加させることがないために、導電性ゴム
ローラの弾性率を低く保つことが可能である。また、カ
ーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、８０ｍｌ／１００ｇ
以上であれば、ゴムに充分な導電性を付与できる。

【００３６】より好適には、カーボンブラックのＤＢＰ
吸油量は、８５ｍｌ／１００ｇ以上、１０５ｍｌ／１０
０ｇ以下であることが望ましい。

【００３７】本発明に用いられるカーボンブラックの平
均粒径は、特に制限はないが、溶液における分散性と安
定性の点から、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積比により制
限される。窒素比表面積は、１ｇ当たりに吸着する窒素
量を示しており、カーボンブラックの比表面積、言い換
えれば粒径を示している。ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積
の比は、カーボンブラックの表面積当たりの吸油量を示
し、ストラクチャーの発達度合いを示す指標であり、こ
の比が大きいほど、樹脂層の補強効果が大きく、また樹
脂層の導電性を高める。

【００３８】なお、本発明において、窒素比表面積（Ｎ
２ＳＡ）は、ＡＳＴＭ−Ｄ３０３７−７８「窒素吸着に
よるカーボンブラック表面積処理標準法」の方法Ｃの規
定に従って測定したものである。本発明に用いられるカ
ーボンブラックのＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比は
０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下が適当である。

【００３９】ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０
１２ｍｌ／ｍ^２以下であれば、樹脂の硬度を必要以上に
高くすることなく、ゴムに導電性を付与することが可能
であり、また、粒径に対するストラクチャーが高くなら
ず、凝集体の分散性も充分に確保できる。さらに好適に
は、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１１５ｍ
ｌ／ｍ^２以下の場合である。

【００４０】カーボンブラックの揮発分は、カーボンブ
ラック表面に存在するカルボキシキル基、水酸基、キノ
ン基などの官能基量を示しており、カーボンブラックの
分散性、および溶剤における安定性や再凝集のし易さな
どに影響する。なお、本発明において、揮発分は、ＪＩ
Ｓ Ｋ６２２１の規定に従って測定したものである。

【００４１】本発明に用いられるカーボンブラックの揮
発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以
下にあるのが適当である。カーボンブラックの揮発分／
窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下であ
れば、溶剤中での再凝集を抑制し、均一な被膜が得られ
易い。さらに、被膜時に凝集塊が存在しにくくなり、現
像口一ラとしての使用時に、リークの発生を抑制するこ
とが可能となる。

【００４２】さらに、カーボンブラックの揮発分／窒素
比表面積の比が１．６×ｌ０^‐４ｇ／ｍ^２以下であるこ
とが好適である。カーボンブラックの配合量は、使用す
るカーボンブラックの種類によって異なるために特に限
定されないが、通常、樹脂１００重量部に対して５〜８
５重量部、好ましくは１０〜７０重量部の範囲におい
て、導電性ゴムローラに要求される導電性および硬度に
応じて適宜設定される。

【００４３】カーボンブラックの配合量が６０重量部以
下であれば、ゴムローラの導電性及び硬度が高くなりす
ぎることはない。さらに、樹脂層内での分布の均一性が
上がるため、導電性の均一性も向上する。一方、カーボ
ンブラックの配合量が５重量部以上であれば、実用上許
容できるレベルの導電性を確保することができる。さら
に、添加したカーボンブラックを十分パーコレートする
ことが可能となり、導電性を安定させることができる。

【００４４】また、本発明においては、ゴムの導電性を
調整するために、上記カーボンブラックのほかに、本発
明の効果に影響を及ぼさない範囲で金属酸化物やグラフ
ァイト等を配合してもよい。導電剤としては、弾性体層
に含有させる導電剤としてあげたものを用いることがで
きる。

【００４５】弾性体層１２と樹脂層１３との接着性改良
のために、樹脂層１３にアミノ基を有するシランカップ
リング剤を添加してもよい。シランカップリング剤とし
ては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノ
エチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リメトキシシラン、メチルアミノエトキシプロピルジア
ルコキシシラン等があげられる。

【００４６】樹脂層に添加するシランカップリング剤の
使用量は、その用途や樹脂の種類、カップリング剤の種
類、加熱条件等に応じて適宜決定すれば良い。樹脂層１
３を弾性体層１２表面に付与する手段としては、上記カ
ーボンブラックを分散させた樹脂溶液（導電性塗料）を
弾性体層１２に塗布する方法が有効に採用される。この
樹脂溶液中の樹脂成分濃度は特に制限はなく、必要とす
る膜厚に応じ、適宜調整すればよいが、溶液におけるカ
ーボンブラックの分散性や安定性から、樹脂成分濃度は
１０％以上であることが好ましい。樹脂溶液を調整する
ための溶剤は、上記樹脂を溶解することができるもので
あればいずれのものでもよく、例えばメタノール，エタ
ノール，イソプロパノールなどの低級アルコール、メチ
ルエチルケトンなどのケトン類、シクロヘキサン、トル
エン、キシレンなどが好ましく用いられる。特に塗布後
の乾燥工程によって良好な成膜性を得るためには、これ
らの混合溶媒を用いることことが好適である。また、こ
の樹脂溶液には、カーボンブラックの分散安定性をさら
に向上させる目的で、分散剤を添加しても良い。塗布の
手法としては、上記樹脂溶液を調整した後、スプレー
法、ロールコーター法、ディッピング法などにより行う
ことができる。例えば、ディッピングによる方法は、弾
性体層１２を形成したローラを上記濃度の樹脂溶液に通
常室温で５秒〜３分、好ましくは１０秒〜３０秒浸漬
し、これを引き上げ乾燥する方法を採用することができ
る。なお、スプレー法を採用する場合、樹脂溶液中の樹
脂濃度をディッピング法よりも高く設定することがで
き、例えば、３０％以上の濃度に調整したものを使用す
ることも可能である。いずれにおいても、所望の膜厚が
得られるよう最適な樹脂濃度・塗布法・塗布条件を設定
すれば良い。なお、この樹脂層１３の厚さは特に制限さ
れず、適宜選定し得るが、好ましくは０．１〜１００μ
ｍ、より好ましくは１〜３０μｍとすることができる。
この場合、本発明では、樹脂層１３を上記特定のカーボ
ンブラックを配合した樹脂で形成するようにしたことに
より、導電層１３の導電性を維持したまま低弾性率化が
可能となり、現像ローラとしてのセット性能を改善する
ことができるものである。

【００４７】導電性部材の表面硬度は低い方が好まし
く、ＪＩＳ−Ａ硬度が４０°以下であれば、一般に被帯
電体とのニップ均一性が非常に良好である。

【００４８】本発明の作用は、上記のように構成するこ
とで、とりわけ、弾性体層にシリコーンゴム、樹脂層に
ウレタン樹脂を使用した系に本発明の条件を満たすカー
ボンブラックを添加することにより大きな効果が得られ
る。その効果である被膜用樹脂溶液におけるカーボンブ
ラックの分散性と安定性、被膜時の低い弾性率と高い導
電性は、以下に起因するものと推測される。一般的に、
カーボンブラックをゴムなどにバンバリーやロールを用
いてい配合する場合には、粒径が小さく、ストラクチャ
ーが低いものほど分散し難い。分散に関してはつまり大
粒径、高ストラクチャーのものが好んで使われる。しか
し、樹脂溶液へ添加する場合には、カーボンブラック凝
集体を分散に寄与するせん断力がほとんどかからないた
め、ストラクチャーによらず分散させるのはかなり困難
である。その中でも粒径とストラクチャーのバランスを
適切な範囲にすることで凝集体の物理的な保持力を下
げ、併せて表面の化学特性を低くし化学的な結合力も下
げることで、該溶液中への添加において、ほぐれやすく
分散が容易、かつ再凝集し難い状態を形成する。高スト
ラクチャーのカーボンブラックに比べ、高部数充填が可
能で、均一な溶液を形成する効果もある。つまり被膜時
の膜厚の均一さ、電気抵抗の均一さに有利に働く。

【００４９】粒径とストラクチャーのバランスにより、
弾性率上昇を抑え、かつ効率よく高い導電性を付与する
ことが出来る。表面活性の低いカーボンブラックは補強
性も低く、より弾性率を抑えられるうえ、高い分散性が
導電性にも有利に働く。これは、カーボンブラックが等
量添加されていても、分散性が良好な方が導電性は高く
なるためである。

【００５０】本発明では、カーボンブラックの粒径、ス
トラクチャー、表面性状の相互のバランスによって、被
膜用樹脂溶液における力一ボンブラックの分散性と安定
性、被膜時の低い弾性率と高い導電性のすべてを両立
し、このような樹脂層を形成することで、セット性能に
優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを得られ
る。

【００５１】図３は、本発明の現像装置を用いた画像形
成装置の概略構成を示す断面図である。

【００５２】潜像担持体としての感光ドラム２１が矢印
Ａ方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための
帯電装置２２によって一様に帯電され、感光ドラム２１
に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３に
より、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像
は、感光ドラム２１に対して近接配置され、画像形成装
置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ（図示せ
ず）に保持される現像装置２４によって現像剤たるトナ
ーを付与されることにより現像され、トナー像として可
視化される。

【００５３】現像は露光部にトナー像を形成するいわゆ
る反転現像を行っている。可視化された感光ドラム２１
上のトナー像は、転写ローラ２９によって記録媒体であ
る紙３３に転写される。トナー像を転写された紙３３
は、定着装置３２により定着処理され、装置外に排紙さ
れプリント動作が終了する。

【００５４】一方、転写されずに感光ドラム上２１上に
残存した転写残トナーはクリーニングブレード３０によ
り掻き取られ廃トナー容器３１に収納され、クリーニン
グされた感光ドラム２１は上述作用を繰り返し行う。

【００５５】現像装置２４は、一成分現像剤として非磁
性トナー２８を収容した現像装置３４と、現像容器３４
内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１
と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ２５
とを備え、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視
化するようになっている。

【００５６】尚、現像ローラ２５は感光ドラム２１と当
接幅をもって接触している。現像装置２４においては、
弾性ローラ２６が、現像容器３４内で、弾性ブレード２
７の現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２
５回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持さ
れている。

【００５７】弾性ローラ２６の構造としては、発泡骨格
状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維
を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５
へのトナー２８供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点
から好ましい。本実施形態においては、芯金上にポリウ
レタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラ２６
を用いた。

【００５８】この弾性ローラ２６の現像ローラ２５に対
する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効であり、また、
現像ローラ２５に対してその当接部において相対速度を
もたせることが好ましく、本実施形態においては、当接
幅を３ｍｍに設定し、弾性ローラ２６の周速として現像
動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ローラ２５との相対速度は
１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）に
より所定タイミングで回転駆動させている。

【００５９】

【発明の実施の形態】［実施例１］軸芯体１１としてＳ
ＵＳ製の芯金にニッケルメッキを施し、さらに接着剤を
塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体１１を
金型に配置し、液状シリコーンゴム材料（２５℃におけ
る粘度が１００００Ｐａ・ｓの末端ビニル基封鎖の直鎖
状ポリジメチルシロキサン４０重量％と、２５℃におけ
る粘度が３５Ｐａ・ｓであり１つのビニル基を有する分
岐ポリシロキサンセグメントと、二官能性のジメチルシ
ロキサンを約２００個連続して有する直鎖状オイルセグ
メントとからなるブロックポリマー６０重量％とからな
るポリシロキサン混合物に、架橋剤として１分子中にケ
イ素結合水素原子を２個以上有したオルガノシロキサン
と白金系触媒を加え、無機微粉体である耐熱性付与剤と
してシリカ粉体を０．１重量％、導電性付与剤としてカ
ーボンフブラックを３０重量％、混合した付加型シリコ
ーンゴム組成物）を金型内に形成されたキャビティに注
入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを加硫
硬化し、冷却した後に脱型することで、弾性体層１２を
軸芯体１１の外周に設けた。

【００６０】ウレタン樹脂（商品名：ニッポランＮ５２
３０、日本ポリウレタン製）の固形分１０％となるよう
調整したメチルエチルケトンを主溶媒とする混合溶液
に、さらにカーボンブラック（商品名：トーカブラック
＃７３６０ＳＢ、東海カーボン製）を、樹脂成分に対し
１６重量部添加し十分に攪拌したものをディップ液とし
た。この液中に弾性体層１２が設けられた軸芯体１１を
浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、１
００℃にて２時間加熱処理することで、樹脂層１３を弾
性体層１２の外周に設けた。このようにして本実施例１
の現像ローラを得た。

【００６１】［実施例２］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：＃３２（三菱化学製）１４重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６２】［実施例３］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：Ｐｒｉｎｔｅｘ６０（Ｄｅｇｕｓｓａ製）１２
重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６３】［比較例１］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：Ｒａｖｅｎｌ０４０（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ製）１４重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６４】［比較例２］力一ボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：旭＃７０（旭カーボン製）１６重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６５】［比較例３］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：＃５２（三菱化学製）１４重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６６】［比較例４］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：ＶｕｌｃａｎＸＣ−７２（Ｃａｂｏｔ製）５重
量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６７】［比較例５］カーボンブラックの種類・添
加部数を下記に変更した。 商品名：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ケッチェ
ンブラックインターナショナル製）３重量部 それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。

【００６８】ついで、実施例および比較例の樹脂溶液の
分散性・安定性、被膜の弾性率、ローラの電気抵抗とセ
ット性能、画像ムラの評価を行った。その結果を表１に
示した。

【００６９】

【表１】

【００７０】溶液の作成においてカーボンブラックの添
加量は、弾性率が高くなりすぎない範囲（概ねＭｏｄｕ
ｌｕｓ ａｔ １００％（１００％伸長時の弾性率）が
６ＭＰａ程度）で、ローラの電気抵抗が１０^６Ω以下に
なるように調整した。比較例１，２，３は、弾性率を基
準に添加量を調整した。

【００７１】溶液の分散性は、ボールミルにより十分な
分散性が得られるまでの時間（平衡状態に達する時間）
と、十分に分散された状態での目視による凝集体の有
無、被膜後の表面粗さや抵抗のバラツキ、そして静置後
の沈殿や再凝集化発生の有無などを総合的に判断した。
短時間で分散し安定性も良好なものを◎、分散に時間を
要するが安定性はよく特に問題がないものを○、分散は
するが安定性に劣るものを△、十分な分散状態が得られ
ないものを×とした。実施例１〜３、比較例３はいずれ
も良好な結果が得られている。それに対し、比較例２は
溶液の放置後沈殿が生じ安定性に問題があった。比較例
１，４，５は、安定した分散状態を得ることが出来なか
った。

【００７２】ローラのセット性能は、ローラ両端の軸芯
体に対し、各１ｋｇの荷重をかけた状態で２週間、ガラ
ス面に放置した後、物理的な変形量を測定して判断し
た。計測上ほとんど変形が見られないものを◎、やや変
形が見られるものを○、変形があり画像へ影響するもの
を△、変形が大きく画像不良となるものを×とした。実
施例１〜３、比較例１，５ではいずれも良好な結果が得
られているのに対し、比較例３，４では変形が確認さ
れ、比較例２ではさらに大きな変形が見られた。このセ
ット性能の結果は、弾性率の値と相関し、Ｍｏｄｕｌｕ
ｓ ａｔ １００％の値が５ＭＰａ以下は良好で、高く
なるにつれ悪化している。

【００７３】画像の評価は、作成したローラを、図３に
示す画像形成装置の現像ローラとして使用して画像上の
問題有無にて判断した。画像が良好なものを◎、問題が
ないものを○、やや濃度ムラが確認されるものを△、色
抜けや明らかな不良箇所のあるものを×とした。実施例
１では画像良好で、実施例２，３でも、画像上の問題は
なかった。比較例３，５ではやや濃淡が確認され、比較
例１，２，４では画像不良が確認された。

【００７４】以上、総合評価すると、実施例１〜３では
溶液における分散性・安定性、セット性能、画像いずれ
にも問題はなかった。その中でも実施例１は、特に良好
な結果が得られている。

【００７５】なお、本発明は、上述した説明例に限定さ
れるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変
形実施できるものを含む。因に、上述では、ディッピン
グ法による塗布の例で示したが、スプレー法やロールコ
ーター法、または他の方法で塗布するものでも良い。

【００７６】また、シリコーンゴムの弾性体層とウレタ
ンからなる樹脂層のみからなる現像ローラで説明した
が、必要に応じてこの他にさらに弾性層または樹脂層を
設けてもよい。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、軸芯体の外周に形成され
たゴムを主成分とする弾性体層と、少なくとも該弾性体
層の外側に被膜された樹脂層からなり、該樹脂層に、Ｄ
ＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油
量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下、揮
発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以
下からなるカーボンブラックを含有することを特徴とす
る現像ローラは、カーボンブラックの添加された被膜用
樹脂溶液における分散性と安定性を改善し、被膜時に低
い弾性率と高い導電性を併せ持つ樹脂層を形成し、セッ
ト性能に優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを
提供することにある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例として示す現像ローラの説明図で
あって、その斜視図である。

【図２】図１の断面図である。

【図３】本発明の現像装置を用いた画像形成装置の説明
図である。

【符号の説明】

１、２ 現像ローラ １１ 軸芯体 １２ 弾性体層 １３ 樹脂層 ３ 現像装置を用いた画像形成装置 ２１ 感光ドラム ２２ 帯電装置 ２３ レーザー光 ２４ 現像装置 ２５ 現像ローラ ２６ 弾性ローラ ２７ 弾性ブレード ２８ トナー ２９ 転写ローラ ３０ クリーニングブレード ３１ 廃トナー容器 ３２ 定着装置 ３３ 紙 ３４ 現像容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｂ (72)発明者 庭野 謙太郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 山本 有洋 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AC05 AD02 AD06 AD13 AD31 EA14 EA15 FA13 FA22 FA27 3J103 AA02 AA14 AA32 AA37 AA41 AA51 EA02 EA11 GA02 GA57 GA58 GA60 HA03 HA04 HA12 HA20 HA48 HA52 HA53 4F100 AA37C AB01A AB04 AB16 AK01C AK51C AK52B AL09B AN00B AN02B BA03 BA07 BA10A BA10C DA11 DA16 EH46 EH71 EJ06 GB41 JA20B JA20C JG01 JK07 JM02C YY00C 4J002 AA00W CC16W CK02W CK03W CK04W CK05W CL01W CL03W DA036 FD116 GM00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸芯体の外周面に２層以上が形成された
   現像ローラであって、ゴムを主成分とする弾性体層と、
   少なくとも該弾性体層の外側に被膜された樹脂層からな
   り、該樹脂層が、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１
   ００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２
   ｍｌ／ｍ^２以下及び揮発分／窒素比表面積の比が２．０
   ×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下であるカーボンブラックを含有
   することを特徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】 前記ゴムを主成分とする弾性体層が、主
   にシリコーンゴムからなる請求項１に記載の現像ロー
   ラ。
3. 【請求項３】 前記樹脂層が、主にウレタン樹脂からな
   る請求項１に記載の現像ローラ。
4. 【請求項４】 弾性体層の厚さが、０．５〜６．０ｍｍ
   であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
5. 【請求項５】 カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が８５
   〜１０５ｍｌ／１００ｇの範囲にあることを特徴とする
   請求項１に記載の現像ローラ。
6. 【請求項６】 カーボンブラックのＤＢＰ吸油量／窒素
   比表面積の比が０．０１１５ｍｌ／ｍ^２以下であること
   を特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
7. 【請求項７】 カーボンブラックの揮発分／窒素比表面
   積の比が１．６×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下であることを特
   徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
8. 【請求項８】 前記カーボンブラックが、前記樹脂層を
   形成する樹脂１００重量部に対して、５〜８５重量部で
   ある請求項１記載の現像ローラ。
9. 【請求項９】 前記樹脂層の膜厚が、０．１〜１００μ
   ｍである請求項１記載の現像ローラ。
10. 【請求項１０】 潜像を担持する潜像担持体に対向して
    当接もしくは圧接した状態で現像剤を担持する現像ロー
    ラを備え、該現像ローラが上記潜像担持体に現像剤を付
    与することにより該潜像を現像剤像として可視化する現
    像装置において、現像ローラが請求項１〜９に記載され
    た現像ローラのいずれか１つであることを特徴とする現
    像装置。