JP2002296897A

JP2002296897A - 現像ロール

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Publication number: JP2002296897A
Application number: JP2001097193A
Authority: JP
Inventors: Hiroomi Hiramatsu; 弘臣平松; Sumio Oinuma; 澄男生沼; Kazuhiro Takeda; 一広武田; Masanori Ishida; 政典石田; Shoji Arimura; 昭二有村
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】表面粗さの均一性を有し、長期の使用によって
も画像不良等を生じない現像ロールを提供する。【解決手段】軸体の外周面に少なくとも一つの層が形成
された現像ロールであって、その最外層が、下記の構成
（Ａ）になっている。（Ａ）有機系ポリマーマトリック
ス中に、それと同種の有機系ポリマーからなる粒子が分
散している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
プリンター等に用いられる現像ロールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等の現像ロールには、ト
ナー帯電性およびトナー搬送性が要求される。そして、
これらの性能を発現させるため、そのロール表面を均一
に粗面化することが重要となる。このような、ロール表
面を均一に粗面化した現像ロールとしては、例えば、研
磨されたベースロールの外周面に、所定の粒径に揃えら
れた多数の粒子を分散したコーティング液を塗工して最
外層に形成した現像ロールがある。この現像ロールの表
面では、最外層中に分散した多数の粒子の粒径により、
所定の表面粗さが出されている。そして、上記粒子とし
ては、通常、シリカ等の無機系材料からなる粒子が用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、最外層形成材料であるコーティング液中に分散
した多数の粒子により表面粗さが形成された現像ロール
では、ロール表面において、上記多数の粒子のうちの一
部のものが、コーティング液からなる膜に完全に被覆さ
れずに部分的に露出している場合がある。また、上記粒
子が部分的に露出していない場合であっても、ロール表
面の凸部は上記粒子により形成されているため、その粒
子を被覆する膜がロールの使用によって削れ、粒子が露
出する場合がある。このようにして粒子が露出すると、
画像不良が生じる。例えば、ロールの使用によって、図
３に示すように、最外層１２において粒子１１が図示の
ように削れて露出すると、画像不良が生じる。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、表面粗さの均一性を有し、長期の使用によって
も画像不良等を生じない現像ロールの提供をその目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の現像ロールは、軸体の外周面に少なくとも
一つの層が形成された現像ロールであって、その最外層
が、下記の構成（Ａ）になっているという構成をとる。
（Ａ）有機系ポリマーマトリックス中に、それと同種の
有機系ポリマーからなる粒子が分散している。

【０００６】すなわち、本発明者らは、前記課題を解決
すべく、上記コーティング液からなる膜の耐久性を目的
として一連の研究を重ねた。しかしながら、使用によっ
て、上記膜はどうしても削れてしまい、芳しい成果が得
られなかった。そこで、更に研究を重ねる過程で、上記
粒子に着目し、シリカ等の無機系材料に代えてコーティ
ング液の構成成分と同種の材料からなる粒子を用いるこ
とを着想し、さらに研究を重ねたところ、極めて良好な
結果が得られ、本発明に到達した。このようにすること
により、例えば、図１に示すように、粒子１が、コーテ
ィング液からなる膜（有機系ポリマーからなる）２ａに
被覆されている場合はもとより、図２に示すように、粒
子１上にコーティング液からなる膜が無く、粒子１が最
外層２から露出している場合でも、最外層全体が同系統
の材料で構成されていることになるため、トナー帯電性
が均一化され、長期間使用しても画像不良が生じなくな
る。

【０００７】本発明の現像ロールは、このように上記コ
ーティング液（有機系ポリマーの溶液）のポリマーと粒
子の双方が、同系統の有機系ポリマーであるため、上記
コーティング液のポリマーと粒子との密着力が大きくな
り、長期にわたる使用においても粒子が脱落することが
ない。さらに、このように同系統とすることにより、上
記コーティング液のポリマーと粒子との比重が近くなる
ため、コーティング液中で粒子が沈澱しなくなり、粒子
の分散が長期にわたって安定するという効果を奏する。

【０００８】特に、上記粒子およびコーティング液（有
機系ポリマーの溶液）の有機系ポリマーが、ポリウレタ
ン系樹脂，ポリアミド系樹脂，アクリル系樹脂，尿素系
樹脂のいずれかの有機系材料からなるものである場合、
ロールの表面粗さの均一性が、長期にわたって一層損な
われない。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。

【００１０】本発明の現像ロールの一例を図４に基づい
て説明する。この現像ロールは、軸体３と、この軸体３
の外周面に沿って形成されたベースゴム層４と、このベ
ースゴム層４の外周に形成された最外層５とを備えてい
る。

【００１１】上記軸体３としては、特に限定されるもの
ではなく、例えば、金属製の中空体や中実体が用いられ
る。そして、その材質としては、ステンレス、アルミニ
ウム等があげられる。上記軸体３の外周面には、ベース
ゴム層の接着性を高めるため、必要に応じて、接着剤、
プライマー等を塗布してもよく、また上記接着剤、プラ
イマー等は必要に応じて導電化してもよい。

【００１２】上記軸体３の外周面に形成されるベースゴ
ム層４は、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム
（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、
シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー等によっ
て形成される。なかでも、上記ベースゴム層４の構成材
料としては、低硬度でへたりが少ないという点から、導
電性シリコーンゴムを用いることが好ましい。この材料
には、導電剤やシリコーンオイル等の各種の添加剤が適
宜に配合される。導電剤としては、カーボンブラック、
グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ
₂、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ₂（ここで「ｃ−」は導電
性を有するという意味）等の各種のものがあげられる。
また、シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーン
オイル等の各種のものがあげられる。

【００１３】そして、上記ベースゴム層４の外周面に形
成される最外層５は、有機系ポリマーマトリックス中
に、それと同系統の有機系ポリマーからなる粒子が分散
されて形成されている。

【００１４】上記粒子の形成材料としては、有機系ポリ
マーからなるものであれば、特に限定されるものではな
いが、ポリウレタン系樹脂，ポリアミド系樹脂，アクリ
ル系樹脂，尿素系樹脂のいずれかの有機系材料からなる
ものである場合、耐久性が高く、摩耗し難いため、より
好ましい。このような粒子の硬度は、ＡＳＴＭＤ２２
４０に準じたショアＤ硬度において３０〜１００の範囲
に設定されていることが好ましく、より好ましくは５０
〜９０の範囲である。すなわち、上記粒子の硬度が３０
未満であると、上記粒子が有機系ポリマーマトリックス
の溶剤に溶解して、最外層が所定の表面粗さを得られな
いおそれがあり、上記粒子の硬度が１００を超えると、
現像ロールに接している他部品の摩耗や損傷を発生させ
るおそれがあるからである。

【００１５】また、上記粒子の平均粒径は、特に限定さ
れるものではないが、５〜３０μｍの範囲に設定されて
いることが好ましく、より好ましくは７〜１５μｍの範
囲である。すなわち、この範囲を外れると、所望の表面
粗さの最外層が得られなくなる傾向がみられるからであ
る。なお、上記粒子の平均粒径は、母集団から任意に抽
出される試料を用いて導出される値である。また、粒子
形状が真球状ではなく楕円球状（断面が楕円の球）等の
ように一律に粒径が定まらない場合には、最長径と最短
径との単純平均値をその粒子の粒径とする。

【００１６】上記粒子の分散割合は、上記有機系ポリマ
ーマトリックス１００重量部（以下「部」と略す）に対
して３〜８０部の範囲に設定することが好ましい。より
好ましくは１０〜４０部の範囲である。すなわち、この
範囲を外れると、均一な粗面の最外層が得られにくくな
る傾向がみられるからである。

【００１７】上記有機系ポリマーマトリックスの形成材
料としては、前述のように、上記粒子と同系統の有機系
ポリマーが用いられる。したがって、上記粒子として、
例えばポリウレタン系樹脂からなるものを分散する場
合、上記有機系ポリマーとしては、ポリウレタン系のゴ
ム材料や樹脂材料が用いられる。

【００１８】そして、上記形成材料は、有機溶剤に溶解
等され、有機系ポリマーの溶液として使用に供される。
上記有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥ
Ｋ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコー
ル、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげ
られる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いら
れる。特に、メチルエチルケトンを用いることが、上記
形成材料に対する溶解性の点で好ましい。このような有
機系ポリマーの溶液は、粘度を０．０２〜０．１０Ｐａ
・ｓにすることが、塗工性等の点で好ましい。

【００１９】また、この有機系ポリマーの溶液に上記粒
子が分散されたものによって形成された最外層５の表面
粗さ（Ｒｚ）が、２〜２０μｍの範囲内になっているこ
とが好ましい。より好ましくは、３〜１２μｍの範囲で
ある。すなわち、表面粗さ（Ｒｚ）が２μｍ未満である
と、上記最外層５表面が平滑すぎるため、トナー供給が
不足し画像濃度が出ないおそれがあり、逆に２０μｍを
超えると、上記最外層５表面が凹凸粗面度合が大きすぎ
るため、複写画質にムラが生じるおそれがあるからであ
る。なお、上記表面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳＢ０６
０１の表面粗さの定義と表示により示されるなかの十点
平均粗さに準拠して測定した値である。

【００２０】本発明の現像ロールは、例えば、つぎのよ
うにして作製することができる。

【００２１】すなわち、まず、上記ベースゴム層４形成
材料用の各成分をニーダー等の混練機で混練し、ベース
ゴム層４形成材料を作製する。ついで、円筒状金型の中
空部に、金属製の軸体３をセットし、上記円筒状金型と
軸体３との空隙部に、上記ベースゴム層４形成材料を注
型した後、金型を蓋し、加熱して、ベースゴム層４形成
材料を架橋させる。その後、上記円筒状金型から脱型す
ることにより、軸体３の外周面にベースゴム層４を形成
する。このように、軸体の外周面にベースゴム層が形成
されたものをベースロールと称する。

【００２２】他方、有機系ポリマーマトリックス形成用
の有機系ポリマーを、有機溶剤とともに混合し、ポリマ
ーを溶剤に溶解させて有機系ポリマーの溶液をつくる。
そして、これに、上記粒子を添加し混合することによ
り、最外層５形成用溶液を作製する。この場合、上記粒
子は硬質であることから、上記溶剤に溶解せず、分散状
態となる。

【００２３】そして、上記ベースゴム層４の外周面に、
上記最外層５形成用溶液を塗工する。この塗工法は、特
に制限するものではなく、ディッピング法、スプレー
法、ロールコート法等の従来の方法が適用できる。そし
て、塗工後、乾燥および加熱処理（加硫処理、条件：１
２０〜２００℃×２０〜９０分）を行うことにより、上
記最外層５形成用溶液中の溶剤の除去を行う。このよう
にして、図４に示すような二層構造のロールを作製する
ことができる。なお、この現像ロールにおいて、ベース
ゴム層４の厚みは１〜１０ｍｍの範囲に設定することが
好ましく、特に好ましくは２〜６ｍｍである。また、最
外層５の厚みは３〜１００μｍの範囲に設定することが
好ましく、特に好ましくは５〜３０μｍである。

【００２４】なお、本発明の現像ロールの例として、図
４において二層構造のものをあげたが、軸体３の外周に
形成される層は必ずしも二層でなくてもよく、ロールの
用途等に応じ、適宜の数の層が形成される。ただし、必
ず最外層（単層の場合にはその層）が、上記最外層形成
用溶液で形成されている必要がある。

【００２５】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２６】

【実施例１】〔ベースロールの作製〕まず、芯金として
アルミニウム製芯金を準備し、上記芯金の外周面に接着
剤を塗布した。ついで、円筒状金型の中空部に、上記芯
金をセットし、円筒状金型と芯金との空隙部に、シリコ
ーンゴムコンパウンドを注型した後、金型に蓋をし、こ
れを加熱（１８０℃×５分）して、シリコーンゴムコン
パウンドを加硫し、その後脱型して、ベースゴム層付き
芯金（ベースロール）を作製した。

【００２７】〔最外層形成用溶液の調製〕つぎに、ウレ
タン樹脂（ニッポラン５１９９、日本ポリウレタン社
製）１００部と、ＭＥＫ４００部とを混合して得られる
有機系ポリマーの溶液に、平均粒径２０μｍのウレタン
樹脂からなる粒子（バーノックＣＦＢ１００、大日本イ
ンキ化学工業社製）２０部を加えて混合、攪拌すること
により、最外層形成用溶液を調製した。

【００２８】〔現像ロールの作製〕上記ベースロールの
外周面に、上記最外層形成用溶液をロールコート法によ
り塗工した後、乾燥および加熱処理を行ない、ベースゴ
ム層の外周面に最外層を形成した。このようにして、芯
金の外周面にベースゴム層が形成され、さらにその外周
面に最外層が形成されてなる現像ロールを作製した（図
４参照）。

【００２９】

【実施例２】最外層形成用溶液として、ポリアミド樹脂
（トレジンＥＦ３０Ｔ、帝国化学社製）１００部と、メ
タノール４００部とを混合して得られる有機系ポリマー
の溶液に、平均粒径２０μｍのポリアミド樹脂からなる
粒子（オルガソール２００２ＤＮＡＴ１、エルフ・アト
ケム・ジャパン社製）２０部を加えて混合、攪拌したも
のを調製した。そして、それ以外は、実施例１と同様に
して、現像ロールを作製した。

【００３０】

【実施例３】最外層形成用溶液として、アクリル樹脂
（スミペックスＬＧ６Ａ、住友化学社製）１００部と、
ＭＥＫ４００部とを混合して得られる有機系ポリマーの
溶液に、平均粒径１５μｍのアクリル樹脂からなる粒子
（ＭＸ１５００Ｈ、総研化学社製）３０部を加えて混
合、攪拌したものを調製した。そして、それ以外は、実
施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

【００３１】

【実施例４】最外層形成用溶液として、尿素樹脂（ベッ
カミンＧ−１８５０、大日本インキ化学工業社製）１０
０部と、メタノール４００部とを混合して得られる有機
系ポリマーの溶液に、平均粒径２０μｍの尿素樹脂から
なる粒子（ＰＥＲＧＯＰＡＲＭ３、マーティンスべルク
社製）１０部を加えて混合、攪拌したものを調製した。
そして、それ以外は、実施例１と同様にして、現像ロー
ルを作製した。

【００３２】

【比較例１】最外層形成用溶液として、ウレタン樹脂
（ニッポラン５１９９、日本ポリウレタン社製）１００
部と、ＭＥＫ４００部とを混合して得られる有機系ポリ
マーの溶液に、平均粒径２０μｍのポリアミド樹脂から
なる粒子（オルガソール２００２ＤＮＡＴ１、エルフ・
アトケム・ジャパン社製）２０部を加えて混合、攪拌し
たものを調製した。そして、それ以外は、実施例１と同
様にして、現像ロールを作製した。

【００３３】

【比較例２】最外層形成用溶液として、ポリアミド樹脂
（トレジンＥＦ３０Ｔ、帝国化学社製）１００部と、Ｍ
ＥＫ４００部とを混合して得られる有機系ポリマーの溶
液に、平均粒径２０μｍのウレタン樹脂からなる粒子
（バーノックＣＦＢ１００、大日本インキ化学工業社
製）２０部を加えて混合、攪拌したものを調製した。そ
して、それ以外は、実施例１と同様にして、現像ロール
を作製した。

【００３４】

【比較例３】最外層形成用溶液として、ウレタン樹脂
（ニッポラン５１９９、日本ポリウレタン社製）１００
部と、ＭＥＫ４００部とを混合して得られる有機系ポリ
マーの溶液に、平均粒径１０μｍのシリカからなる粒子
（サイロスフェアＣ−１５１０、富士シリシア化学社
製）２５部を加えて混合、攪拌したものを調製した。そ
して、それ以外は、実施例１と同様にして、現像ロール
を作製した。

【００３５】このようにして得られた各現像ロールにつ
いて、下記の基準に従い、画像評価、表面粗さ（Ｒｚ）
について比較評価を行い、その結果を、下記の表１に示
した。

【００３６】〔画像評価〕上記各現像ロールを電子写真
プリンターに組み込み、実際にプリントを行った。そし
て、プリント画像の画質を初期と１万枚プリント後（耐
久後）において目視評価した。すなわち、文字を印刷
し、画像に問題がなく、細線にいたるまで鮮明にプリン
トされたものを◎とし、画像に問題がなくプリントされ
たものを○とし、かすれやかぶり等が発生したものを×
とした。なお、かすれとは、細線がとぎれたものをい
い、かぶりとは、イメージのないところにトナーが飛ん
でいるものをいう。

【００３７】〔表面粗さ（Ｒｚ）〕現像ロール表面の表
面粗さ（周方向）を、サーフコム（東京精密社製）に
て、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して測定した。この測
定は、電子写真プリンターに組み込む前（初期）と１万
枚プリント後（耐久後）に行った。Ｒｚは、凸凹に直角
な平面で切断したとき、その切り口に現れる輪郭（これ
を断面曲線という）から、所定の波長より長い表面うね
り成分をカットオフした粗さ曲線より求められる十点平
均粗さであることを示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】上記表１の結果から、実施例品の現像ロー
ルでは、いずれも、耐久後の画像評価が、初期の画像評
価に比べてほとんど差がなく良好であることから、耐久
後でも、画像の劣化がほとんどみられないことがわか
る。さらに、実施例１品では、配合される粒子が、耐久
性の高いものであるため、摩耗しにくく、その結果、耐
久後の最外層の表面粗さが、初期に比べてほとんど差が
ない。したがって、トナーの搬送力が耐久後でも低下し
ていないことがわかる。これに対して、粒子とコーティ
ング液のポリマーとを異系統の形成材料とした比較例品
は、いずれも、耐久後の画像評価が、初期の画像評価に
比べて顕著に劣化していることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の現像ロールは、
最外層が、有機系ポリマーマトリックス中にそれと同種
の有機系ポリマーからなる粒子が分散した状態となって
いる。したがって、例えば長期の使用により上記マトリ
ックスが摩耗し、粒子が表面に露出しても、両者は同系
材料であることから、トナー帯電ムラを生じず、トナー
帯電性を均一化することができ、良好な画像が得られ
る。また、このように上記マトリックス成分および上記
粒子を同系統の有機系材料からなるものとすることによ
り、上記マトリックス成分中に上記粒子が均一に分散し
やすいため、均一な表面粗さの現像ロールが得られる。
さらに、上記マトリックスと上記粒子との結合力も大き
くなるため、長期の使用においても上記粒子が脱落せ
ず、表面粗さの変動を抑制することができる。

【００４１】特に、上記粒子および有機系ポリマーマト
リックスの有機系ポリマーが、ポリウレタン系樹脂，ポ
リアミド系樹脂，アクリル系樹脂，尿素系樹脂のいずれ
かの有機系材料からなるものである場合、長期の使用に
おいても上記粒子およびマトリックスが摩耗しにくいた
め、得られる現像ロールは、長期にわたり表面粗さの均
一性を損なうことなく安定したトナー搬送性を有する。
その結果、長期にわたり良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ロールの、初期における最外層形
成状態を示す要部拡大図である。

【図２】本発明の現像ロールの、耐久使用後における最
外層形成状態を示す要部拡大図である。

【図３】従来の現像ロールの、耐久使用後における最外
層形成状態を示す要部拡大図である。

【図４】本発明の現像ロールの一例を示す断面図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武田一広愛知県小牧市東三丁目１番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者石田政典愛知県小牧市東三丁目１番地東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者有村昭二愛知県小牧市東三丁目１番地東海ゴム工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H077 AD06 FA13 3J103 AA02 AA14 FA12 FA30 GA02 GA57 GA58 HA03 HA46 HA48 4F006 AA04 AA14 AA37 AA42 AA55 AB24 AB33 AB37 AB38 BA14 CA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸体の外周面に少なくとも一つの層が形
成された現像ロールであって、その最外層が、下記の構
成（Ａ）になっていることを特徴とする現像ロール。
（Ａ）有機系ポリマーマトリックス中に、それと同種の
有機系ポリマーからなる粒子が分散している。
【請求項２】上記構成（Ａ）が、有機系ポリマーの溶
液にその有機系ポリマーと同種の有機系ポリマーからな
る粒子が分散してなるコーティング液の塗工により形成
される請求項１記載の現像ロール。
【請求項３】上記有機系ポリマーマトリックスおよび
粒子が、ポリウレタン系樹脂，ポリアミド系樹脂，アク
リル系樹脂，尿素系樹脂のいずれかの有機系材料からな
る請求項１または２記載の現像ロール。