JP2003029527A - 現像ローラ及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境問題、コストを考慮してゴム材料の単層
で現像γの傾きを立たせ、飽和現像ポテンシャルを小さ
くするために低抵抗を満足し、ドラム感光体と回転当接
してもキズなどを生じない低硬度で、ローラ表面が有す
る非静電的付着力を小さくすることにより、感光体へ移
動するトナー量を安定させることができる現像ローラを
提供する。 【解決手段】 本発明の現像ローラ４は、芯金４ａと芯
金４ａに設けられた弾性層４ｂとから構成され、トナー
７を担持して回転しながら静電潜像が形成された像担持
体２に接触若しくは近接されて像担持体の表面にトナー
７を供給し、静電潜像を可視像化する現像ローラ４にお
いて、弾性層４ｂが単層でかつ主ポリマーがシリコーン
ゴムであり、シリコーンゴムの最大静止摩擦係数が0.6
以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等の電子写真装置、静電記録装置に用いられ、像担持
体に形成された静電潜像を一成分現像剤により可視化す
る現像ローラの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の電子写真装置、特に小型機分野では、 メンテナン
スの簡素化が進んでおり、非磁性１成分トナーの現像方
式が実用化されている。

【０００３】一般に、ゴム又はエラストマーの弾性材料
により弾性層が構成された現像ローラを感光体ドラム
（像担持体ともいう）に接触させる現像方式、また、そ
の接触現像方式に用いられる現像ローラが各種提案され
ている。静電潜像が形成された感光体ドラムに、弾性を
有する現像ローラを当接させて、現像ローラの表面に薄
層化されたトナーを現像電界に応じて現像ローラから感
光体ドラムにトナーを移動させ、静電潜像を可視像化す
る方法が採用されている。この方法によれば、トナーに
磁性材料を使用することなく、カラー画像化が容易であ
るという利点がある。

【０００４】現像システムの高寿命化、特に感光体ドラ
ムの高寿命化のために、低帯電電位化を図って、帯電時
のハザードを低減する試みがなされ、低現像ポテンシャ
ルで現像できる現像システムが必要になってきている。

【０００５】また、高画質化という観点から、デジタル
画像の階調表現方法を面積階調にするため、多値から２
値にする必要があり、現像γ（横軸に現像ポテンシャ
ル、縦軸に感光体上のM/Aをプロットしてできる曲線を
いう）の傾きをできるだけ立たせることによって、飽和
現像ポテンシャルをできるだけ小さくする必要性が生じ
てきている。

【０００６】M…感光体に付着したトナー重量（mg） A…単位面積（cm²） 現像γの傾きを立たせるためには、現像ローラを低抵抗
にする必要があることは公知の事実である。従来、通
常、弾性層と表面層の2層構成、あるいは弾性層と表面
層の接着性に問題がある場合には、接着層として中間層
を設けた3層構成を取り、各層の抵抗を調整・管理する
ことで、低抵抗を達成している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、2層、3層と層
構成を増やすと、材料費の増加、加工工程数の増加、そ
れらに伴う管理費用の増加等、コストアップ要因とな
る。また、昨今の環境問題を考慮すると、材料使用量の
増加による廃棄物の増加、表面層コーティング時に大量
の溶剤を使用、廃棄している等、世の中の流れと逆行す
るので望ましい方向ではない。弾性層単層で達成するこ
とこそが、最も低コストで環境対応となり得るものであ
る。

【０００８】弾性層を低抵抗にするためには、カーボン
ブラック等の導電性付与剤を添加するのが一般的である
が、汎用の合成ゴムの場合には、カーボンブラック等の
導電性付与剤を高充填しなければ所望の低抵抗とはなら
ない。

【０００９】また、汎用の合成ゴムにカーボンブラック
等の導電性付与剤を高充填すると、硬度アップという副
作用が発生する。硬度がアップすると、汎用の合成ゴム
の加工性が損なわれ、ローラ形状にすることが難しいだ
けではなく、たとえ現像ローラ形状に加工できたとして
も、感光体ドラムと当接させて回転させる際に、感光体
ドラムや現像ローラにキズ等が発生したり、ニップ幅が
小さくなる等、良質な画像を得られにくくなる。

【００１０】単層のゴム材料、例えば、シリコーンゴム
の単層を用いて構成された現像ローラを搭載するプリン
ターが、沖データ株式会社、ブラザー株式会社、新潟NE
C株式会社等から発売されている。

【００１１】しかし、シリコーンゴムの表面にはシロキ
サンオリゴマーが多く存在しており、その影響により、
多層タイプと比較して表面の粘着性が極めて大きいた
め、現像ローラのトナーの離型性が悪く、現像γが安定
しない、すなわち、感光体ドラム上のトナーM/Aが安定
しないという現象が見られる。

【００１２】一方、多層タイプの現像ローラでは、その
表面層によって非静電的付着力が小さく抑えられている
ため、電界強度により感光体へ移動するトナー量が安定
する。ここで、トナーが現像ローラから感光体ドラムへ
移動するための条件を考えると次のようになる。

【００１３】図６に示すように、現像ローラ５０に付着
したトナー５１が現像ローラ５０から感光体ドラム５２
に移動する条件は、電界強度をＨ、現像ローラ５０への
静電的付着力Ｆ１、非静電的付着力(ファンデルワール
ス力、粘着力etc.)Ｆ２とすると、電界強度Ｈ＞Ｆ１＋
Ｆ２また、現像ローラ５０の表面粗さが小さい（表面の
凹凸が少ない）ものほど、トナー５１との接触面積が小
さくなるので、非静電的付着力Ｆ２が小さくなる。よっ
て、電界強度Ｈにより感光体ドラム５２へ移動するトナ
ー５１の量が安定する。

【００１４】一般に、現像ローラ５０は研削によって外
径精度やフレ精度を得ている。ゴム製の現像ローラ５０
の場合、硬度が低いほど研削性が悪く、その表面は凹凸
が多いため、平滑に仕上ることが要求されている。

【００１５】本発明は、上記の課題に鑑みなされたもの
であり、環境問題、コストを考慮してゴム材料の単層で
現像γの傾きを立たせ、飽和現像ポテンシャルを小さく
するために低抵抗を満足し、感光体ドラムと回転当接し
てもキズなどを生じない低硬度で、ローラ表面が有する
非静電的付着力を小さくすることにより、感光体へ移動
するトナー量を安定させることができる現像ローラを提
供すると共に、システムの高寿命化（高信頼性）、高画
質化を達成することのできる現像装置を提供することに
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の現像ロ
ーラは、芯金と該芯金に設けられた弾性層とから構成さ
れ、トナーを担持して回転しながら静電潜像が形成され
た像担持体に接触若しくは近接されて前記像担持体の表
面にトナーを供給し、前記静電潜像を可視像化する現像
ローラにおいて、前記弾性層が単層でかつ主ポリマーが
シリコーンゴムであり、前記シリコーンゴムの最大静止
摩擦係数が0.6以下であることを特徴とする。

【００１７】請求項１に記載の発明によれば、芯金と芯
金の外周面に形成された弾性層とから構成された現像ロ
ーラの弾性層を単層かつその主ポリマーをシリコーンゴ
ムから構成し、このシリコーンゴムの最大静止摩擦係数
を0.6以下としたので、トナーが現像ローラ表面から受
ける非静電的付着力を十分小さくでき、従って、電界に
より現像ローラから潜像担持体へ移動するトナーの量を
安定化させることができ、従って、良質な画像を得るこ
とができる。

【００１８】請求項２に記載の現像ローラは、該シリコ
ーンゴムの表面が、シランカップリング剤で表面改質処
理されていることを特徴とする。

【００１９】請求項2に記載の発明によれば、該シリコ
ーンゴムの表面を、シランカップリング剤で表面改質処
理したので、現像ローラの表面に析出しているシロキサ
ンオリゴマーとシランカップリング剤とが反応すること
により表面が改質され、従って、粘着性を著しく低減さ
せること、すなわち、最大静止摩擦係数を0.6以下にす
ることが容易である。

【００２０】従って、トナーが現像ローラの表面から受
ける非静電的付着力が小さくなるので、電界により現像
ローラから潜像担持体へ移動するトナー量が安定し、良
質な画像を得ることができる。

【００２１】請求項３に記載の現像ローラは、前記シリ
コーンゴムを1Vの印加電圧でローラ体積方向に測定した
体積抵抗が、1.0E⁴Ω以下であることを特徴とする。

【００２２】請求項3に記載の発明によれば、シリコー
ンゴムを1Vの印加電圧でローラ体積方向に測定した体積
抵抗を、1.0E⁴Ω以下としたので、現像γの傾きを大き
くすることができ、従って、150V以下の現像ポテンシャ
ルで現像担持体上のトナー付着量を容易に飽和させるこ
とができる。

【００２３】従って、低電位で安定した現像が可能とな
り、システムの高寿命化（高信頼性）並びに多値から２
値への高画質化が可能となり、良質な画像を得ることが
できる。

【００２４】請求項４に記載の現像ローラは、前記シリ
コーンゴムのA型硬度が25度以上で60度以下であること
を特徴とする。

【００２５】請求項4に記載の発明によれば、シリコー
ンゴムのA型硬度を25〜60度の範囲としたので、低コス
トなドラム感光体システムへの対応が可能となる。

【００２６】すなわち、現像ローラの表面の硬度が高す
ぎると、潜像担持体に当接して回転させた際に、潜像担
持体又は現像ローラ或いはその両方にキズ等が発生する
おそれが多大にあるが、この発生を抑えることができ、
良質な画像を得ることができる。

【００２７】また、現像ローラの硬度が低すぎると、現
像ローラが変形や偏芯を起こすおそれがあるが、これを
抑えることができ、従って、濃淡差（濃度ムラ）のない
良質な画像を得ることができる。

【００２８】請求項５に記載の現像ローラは、前記シリ
コーンゴムの表面粗さがＪＩＳ規格Rzで5μm以下である
ことを特徴とする。

【００２９】請求項5に記載の発明によれば、現像ロー
ラの表面粗さRzを5μm以下としたので、表面の凹凸がト
ナー体積平均粒径７μよりも小さく、従って、トナーと
現像ローラとの接触面積が小さくなるので、トナーが現
像ローラ表面から受ける非静電的付着力が小さくなり、
電界により現像ローラから潜像担持体へ移動するトナー
の量が安定し、良質な画像を得ることができる。

【００３０】請求項６に記載の現像ローラは、A型硬度
が50度以下のシリコーンゴムの表面粗さをＪＩＳ規格Rz
で5μm以下にするために、そのシリコーンゴムの表面を
研磨テープを用いて磨いたことを特徴とする。

【００３１】請求項6に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、そのシリコーンゴムの表面を研磨テープを用い
て磨いたので、研削では多大な時間を要しなければ達成
できない高表面性を短時間で得ることができる。

【００３２】また、低硬度のシリコーンゴムでも、表面
精度を余り気にすることなく研磨ができることになり、
加工タクトの短縮になる。

【００３３】現像ローラの表面性は、砥石のドレッシン
グ状態の影響を受けやすいが、研磨テープでは、常に清
浄な面によって研磨できるので、磨き上がりのばらつき
も小さくなる。

【００３４】請求項７に記載の現像ローラは、A型硬度
が50度以下のシリコーンゴムの表面粗さをＪＩＳ規格Rz
で5μm以下にするために、そのシリコーンゴムの表面に
潤滑剤を加えながら、研磨テープを用いて磨いたことを
特徴とする。

【００３５】請求項7に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、その表面に潤滑剤を加えながら、研磨テープを
用いて磨いたので、シリコーンゴムの表面と研磨テープ
間の滑りをよくすることができ、表面精度５μ以下を一
層短時間で得ることができる。

【００３６】請求項８に記載の現像ローラは、A型硬度
が50度以下のシリコーンゴムの表面粗さをＪＩＳ規格Rz
で5μm以下にするために、そのシリコーンゴムの表面に
熱を加えながら研磨テープにより磨いたことを特徴とす
る。

【００３７】請求項8に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、そのシリコーンゴムの表面に熱を加えながら、
研磨テープを用いて磨いたので、軟化したシリコーンゴ
ムの表面を磨くことになり、表面精度５μ以下をより一
層短時間で得ることができる。

【００３８】また、潤滑剤を用いた場合には潤滑剤を廃
棄しなければならないが、加熱により研磨する場合に
は、潤滑剤を用いなくても良いので、廃棄物の低減につ
ながる。

【００３９】請求項９に記載の現像装置は、請求項1〜5
に記載の現像ローラを用いた現像装置であって、像担持
体上の画像部の表面電位と現像バイアス電圧との電位差
が150V以下のときでも像担持体上へのトナー付着量が飽
和することを特徴とする。

【００４０】請求項9に記載の発明によれば、感光体上
の画像部の表面電位と現像バイアスの差が150V以下で、
感光体上へのトナー付着量が飽和するので、低抵抗の現
像ローラであるにもかかわらず潜像担持体へのリーク等
を防止できる。また、低電位での２値現像を達成するこ
とができる。更に、潜像担持体の帯電電位を下げること
ができるので、潜像担持体の寿命を伸ばすことができ
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わる画像形成装
置の一実施例を示す概略図である。

【００４２】その図１において、１は現像装置、２は感
光体ドラムである。現像装置１のケース３内には、現像
ローラ４、補給ローラ５、トナー攪拌部材６、トナー７
が設けられている。

【００４３】補給ローラ５は芯軸５ａの外周に円筒状ス
ポンジ５ｂを被覆して形成されている。トナー攪拌部材
６は回転軸６ａと攪拌板６ｂとから構成され、回転軸６
ａはケース３の側板に軸支されている。現像ローラ４は
芯金４ａと単層の円柱状弾性体４ｂとから構成されてい
る。その現像ローラ４の外周面４ｃにはトナー層規制部
材８が臨まされている。

【００４４】現像ローラ４の外周面４ｃは感光体ドラム
２に接触され、感光体ドラム２と現像ローラ４の芯金４
ａとにはバイアス電圧Ｅが電極（図示を略す）を介して
印加されている。トナー７は攪拌部材６によって攪拌さ
れ、補給ローラ５により現像ローラ４の外周面４ｃに供
給され、トナー層規制部材８によって所定膜厚のトナー
薄層が現像ローラ４の外周面４ｃに形成される。その現
像ローラ４の回転によりトナー薄層が感光体ドラム２に
供給される。

【００４５】バイアス電圧Ｅは感光体ドラム２の帯電電
位と露光後の残留電位との中間電位に設定されている。
現像ローラ４の外周面４ｃに付着しているトナー７が感
光体２との接触部に搬送され、感光体電位と現像バイア
スによる現像電界により、帯電トナーが感光体２に付着
し、これによって、感光体ドラム２の静電潜像が可視像
化される。

【００４６】トナー７には、ポリエステル、ポリオ−
ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤(CCA)、色
剤を混合し、その周囲に、シリカ、酸化チタン等の物質
を添加剤として外添して、その流動性が高められたもの
が用いられる。

【００４７】添加剤の粒径は通常0.1〜1.5μｍの範囲で
ある。色剤にはカ−ボンブラック、フタロシアニンブル
−、キナクリドン、カ−ミン等が用いられる。トナー７
の帯電極性は、本実施例では負帯電である。

【００４８】トナー７には、場合によってはワックス等
を分散混合させた母体トナーに、上記の添加剤を外添し
たものも使用できる。

【００４９】トナー７の体積平均粒径の範囲は3〜12μ
ｍが好適であるが、本実施例ではトナー体積平均粒径7
μｍであり、1200dpi以上の高解像度の画像にも十分対
応することが可能である。

【００５０】トナー層規制部材８には金属製のもの、こ
こでは、ステンレス製のものを用いたが、トナー層規制
部材８は、ステンレス製のものに限らず、リン青銅等、
各種金属製材料も使用することできる。また、ウレタン
ゴム、シリコーンゴム等の弾性体をトナー層規制部材８
に用いることができ、現像ローラ４の外周面４ｃとの接
触部分に各種の材料をコーティングしても良い。

【００５１】現像ローラ４の芯金４ａは、金属製のもの
であれば良く、従来から公知の構成、材料を用いて良
く、例えば、金属製の中実体からなる芯金、内部を中空
にくりぬいた金属製の円筒体等の構成のものが用いられ
る。また、その材料には、アルミニウム、ステンレス、
鉄にメッキを施したもの等を用いることができる。

【００５２】現像ローラ４の弾性層４ｂにはシリコンゴ
ムが用いられている。このシリコンゴムは、低抵抗と低
硬度との条件を同時に満たすことができる弾性材料であ
る。

【００５３】その他の合成ゴム、例えば、ポリウレタ
ン、EPDM、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、NB
R、エピクロルヒドリンゴム、ポリイソプレンゴム、ポ
リブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレ
ン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム
及び、これらの混合物では、低抵抗と低硬度との条件を
同時に満たすことは非常に難しい。

【００５４】シリコーンを架橋してゴム状物質とするた
めに、架橋剤、加硫剤を添加することができる。シリコ
ーンゴムの場合、一般的には有機過酸化物により架橋さ
せている。加硫助剤、加硫促進剤、加硫遅延剤等を用い
ることもできる。さらに、上記以外のゴム配合剤として
一般に用いられている発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付
与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤
等、特性を損なわない範囲で添加することができる。

【００５５】そのシリコーンゴムの表面はシロキサンオ
リゴマーの影響で、粘着性が大きいが、シランカップリ
ング剤で外周面（表面）４ｃの改質処理（シロキサンオ
リゴマーとシランカップリング剤を反応させる）をする
ことによって、その粘着性を低減できる。粘着性の評価
に最大静止摩擦係数を測定してみたが、シリコーンゴム
の表面を改質処理したものでは、最大静止摩擦係数が0.
6以下となり、全く測定できないほど高かった粘着性を
低減できた。

【００５６】本発明の実施例では、アミノシラン系のシ
ランラップリング剤を用いているが、これに限定される
ものではない。例えば、シランカップリング剤として、
官能基がビニル基のもの（例えば、化学名として、ビニ
ルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエト
キシ）シラン）、エポキシ基のもの（例えば、化学名と
して、β-（3、4エポキシシクロヘキシル）エチルトリ
メトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシ
シラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラ
ン）、メタクリロキシ基のもの（例えば、化学名とし
て、γ-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、
γ-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン）、ア
ミノ基のもの（例えば、化学名として、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、N-β（アミノエチル）γ-アミノプロピルトリエ
トキシシラン、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）、クロロプ
ロピル基のもの（例えば、化学名として、γ-クロロプ
ロピルトリメトキシシラン）、メルカプト基のもの（例
えば、化学名として、γ-メルカプトプロピルトリメト
キシシラン）のものを用いることができる。

【００５７】なお、シランカップリング剤の化学構造式
は、一般的に、図２に示すように表現され、ここで、符
号Ｘは各種合成樹脂の有機質材料と化学結合する反応基
であり、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル
基、メルカプト基をいい、符号ＯＲはガラス、金属等の
無機質材料と化学結合する反応基をいい、例えば、メト
キシ基、エトキシ基をいう。

【００５８】さらに、現像ローラ４の弾性層４ｂを所要
の外径精度に形成して、その現像ローラ４の外周面（表
面）４ｃを研磨テープを用いて磨くことにより、弾性層
４ｂが低硬度でも表面粗さを小さくすることができた。
これによって、非静電的付着力を小さくすることがで
き、システムの高寿命化（高信頼性）、高画質化を達成
できるようになる。

【００５９】次に、このような現像ローラ４は電気特
性、特に電気抵抗が重要であり、抵抗を調整するため
に、各種の導電性付与剤が弾性層４ａに添加されてい
る。導電性材料には、粉体材料として、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、FT、MT等のゴム用カー
ボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カ
ーボン、インジウムドープ酸化スズ(ITO)、酸化スズ、
酸化チタン、酸化亜鉛、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用いられる。また、導
電性付与剤には、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナ
トリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩
化リチウム等の無機イオン性導電物質、さらに、変性脂
肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリ
ン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムア
セテート、オクタデシルトリメチルアンモニウム過塩素
酸塩等の有機イオン性導電性物質も用いられる。

【００６０】本発明の現像装置１では、弾性層４ｃの抵
抗値として、1.0・E⁴Ω（Ｅは数学上の自然定数）以下
が要求される。抵抗値が1.0・E⁴Ωを超えると、現像ポ
テンシャルが150Ｖ以下で、感光体ドラム２上へのトナ
ー付着量を飽和させることが難しいからである。

【００６１】現像ローラ４の弾性層４ｂの表面の硬度
は、25〜60度、望ましくは50度以下で２５度以上である
ことが要求される。その硬度が高すぎると、感光体ドラ
ム２に現像ローラ４が当接して回転するときに、感光体
ドラマ２の表面又は現像ローラ４の弾性層４ａの表面若
しくはその両方の面にキズ等が発生しやすくなり、良質
な画像が得られなくなるおそれがあるからである。ま
た、感光体ドラム２と現像ローラ４とのニップ幅が小さ
くなるので、良質な現像を行うことができなくなる可能
性もある。その一方、その弾性層４ａの硬度が低すぎる
と、現像ローラ４が変形したり偏芯したりすることの影
響を受けて、画像に濃度ムラが発生するおそれがある。

【００６２】現像ローラ４の弾性層４ａの表面粗さはＪ
ＩＳ規格Rzで5μm以下が要求される。表面粗さが大きい
ということは、表面の凹凸が多いということであり、ト
ナー７と現像ローラ４の弾性層４ａとの接触面積が大き
くなるので、非静電的付着力が大きくなり、その結果電
界を加えることによって現像ローラ４から感光体ドラム
２へ移動すべきトナー７の量が不安定となるからであ
る。

【００６３】現像ローラ４の最大静止摩擦係数には0.6
以下が要求される。弾性層４ａの表面の粘着性と最大静
止摩擦係数には相関があり、粘着性が低くなるに伴っ
て、最大静止摩擦係数が小さくなる。その最大静止摩擦
係数が大きすぎると、非静電的付着力が大きくなり、そ
の結果電界を加えることによって現像ローラ４から感光
体ドラム２へ移動すべきトナー７の量が不安定となるか
らである。

【００６４】

【実施例・比較例】実施例および比較例1〜4は、SUS製
のφ8mm芯金４ａの周囲に、表1に示す材料処方の弾性層
４ｂを、表1に示す加硫条件のもとで形成し、C/GC#150
の砥石を用いて研削を行い、φ16mmにその外径を調整し
た。その後、実施例3、4、比較例4を除く弾性層の表面
を、HGC#3000の研磨テープを用いて磨いた。実施例3、
4、比較例4は、研削によって、十分な表面粗さが得られ
ていたので、研磨テープによる磨きを行う必要がなかっ
た。その後、実施例及び比較例1〜4の表面を、シランカ
ップリング処理した。

【００６５】具体的には、信越化学製の2種類のシラン
カップリング剤（製品名：KBE-903、化学名：γ-アミノ
プロピルトリエトキシシラン、構造式：（C₂H₅O）₃SiC₃
H₆NH₂と製品名：KBM-903、化学名：γ-アミノプロピル
トリメトキシシラン、構造式：（CH₃O）₃SiC₃H₆NH₂）を
トルエンを用いて適宜希釈し、これをガーゼに浸漬し
て、拭き取るようにして弾性層４ａの外周面４ｃに塗布
し、15〜30min間風乾した後、180℃の温度で2時間乾燥
させた。

【００６６】ここで、実施例1〜4、比較例1〜3に用いた
弾性層４ａの材料は、信越化学社製のシリコーンゴムで
あり、それ以外の実施例、比較例は、東レ・ダウコーニ
ング社製のシリコーンゴムである。

【００６７】比較例５〜１２については、その材料処
方、加硫、シランカップリング処理はそれぞれ実施例
１、２、実施例５〜実施例１２と同様であり、テープ研
磨を行っていない点のみが異なる。

【００６８】比較例１３〜２２は、その材料処方、加
硫、テープ研磨処理はそれぞれ実施例1〜10と同様であ
り、シランカップリング処理を行っていない点のみが異
なる。

【００６９】なお、ヒドリンとNBRにケッチェンブラッ
クを添加し、Ａ型硬度が２５度以上で６０度以上の硬度
と１．０・Ｅ⁴Ω以下の実抵抗とを同時に満足するか否
かの実験を行ってみたが、抵抗は１．０・Ｅ⁴Ω以下の
条件を満たしたが、Ａ型硬度は高すぎた。また、液状ウ
レタンにケッチェンブラックを添加した場合、Ａ型硬度
は条件を満たしたが、抵抗は高すぎ条件を満たすことが
できなかった。

【００７０】実施例および比較例の材料処方ならびに試
作工程・条件

【００７１】

【表１−１】

【００７２】

【表１−２】

【００７３】このようにして得られた現像ローラ４の現
像特性評価と画像（黒ベタ）の確認を行った。

【００７４】現像特性の評価条件は、以下の通りであ
る。

【００７５】感光体ドラム２の線速：180mm/s、感光体
ドラム２の線速比：×1.1、供給線速比：×3.0、当接条
件：約6g/mm、感光体ドラム２に印加すべきバイアス電
圧Ｅを200Ｖ、150Ｖ、100Ｖ、50Ｖ、0Ｖ、-50Vの各印加
電圧とし、感 光体ドラム２上に付着したトナー７の付
着量を測定した。なお、現像ローラ４ の弾性層４ａの
トナー薄層は5秒間空回しにより形成し、その後、各バ
イアス 条件で実験を行った。

【００７６】画像出しは以下の条件とした。

【００７７】感光体ドラム２の線速：330mm/ｓ、感光体
ドラム２の線速比：×1.1、供給線速比：×3、感光体ド
ラム２へのバイアス電圧を200Vとした。

【００７８】実施例及び比較例の現像ローラ４の主要特
性と飽和現像ポテンシャル並びに画像結果

【００７９】

【表２】

【００８０】なお、飽和現像ポテンシャルとは感光体ド
ラム２上でのトナー付着量が飽和する現像ポテンシャル
をいう。

【００８１】体積抵抗の測定は、図３に示すように、現
像ローラ４を一本の金属電極９に載置し、現像ローラ４
の芯金４ａの両端部４ｄ、４ｅに５００ｇの荷重Ｆを加
え、抵抗計１０の＋、−電極の一方を端部４ｄに接続す
ると共に他方を端部４ｅに測定し、現像ローラ４の両端
部４ｄ、４ｅに１Ｖの電位差を与えて３０秒後の抵抗値
を測定した。なお、その抵抗計１０にはアドバンテスト
社製のＲ８３４０Ａを用いた。

【００８２】最大静止摩擦係数の測定は、図４に示すよ
うに、現像ローラ４の弾性層４ａにＯＨＰシート１０を
重ねて乗せ、ＯＨＰシート１０の一端に１００ｇ強の重
り１１を取り付け、その他端に引っ張りゲージ（プッシ
ュプル）ゲージ１２を取り付け、ＯＨＰシート１０が１
ｍｍ／ｓｅｃで動き出す際の最大静止摩擦係数を引っ張
りゲージ１２により測定した。

【００８３】その現像特性の評価結果が図５（ａ）、図
５（ｂ）に示されている。図５（ａ）には、代表的に、
実施例１、実施例２、実施例５についての現像ポテンシ
ャルとＭ／Ａとの比が示され、図５（ｂ）には、代表的
に、比較例１、比較例２、比較例１３、比較例１４につ
いての現像ポテンシャルとＭ／Ａとの比が示されてい
る。

【００８４】図示を略す実施例、比較例の現像特性の評
価結果は、図示した結果とほぼ同様であった。

【００８５】なお、実施例1、2、5〜10の材料処方で試
作したワークを、水をかけながらかつ熱をかけながら研
磨テープで磨いた。表面粗さRzは実施例１、２、５〜１
０とほぼ同等だった。

【００８６】しかし、単に研磨テープで磨くよりも短時
間で所望の表面粗さRzを得ることができた。さらに、飽
和現像ポテンシャルや画像も、実施例１、２、５〜１０
のものとほぼ同等であり、副作用は見られなかった。

【００８７】以下に、現像評価特性について考察する。

【００８８】実施例1〜10及び比較例1〜4は、各種のシ
リコーンゴムを用いて弾性層を形成し、研削又はテープ
研磨により表面粗さRzを5μm以下にし、シランカップリ
ング剤で表面処理をした現像ローラである。

【００８９】実施例1〜10では、150V以下のバイアス電
圧で現像ポテンシャルが飽和し、画像も良好であった。

【００９０】比較例1では、体積抵抗が１．０Ｅ⁴Ωより
も高く、Ａ型硬度が低かった。体積抵抗が高いので、15
0V以下のバイアスで現像ポテンシャルが飽和せず、ま
た、Ａ型硬度が低すぎるため、画像には濃淡差（濃度ム
ラ）が発生した。

【００９１】比較例2では、体積抵抗が１．０Ｅ⁴Ωより
もやや高く、Ａ型硬度は２５度以上６０度以下であっ
た。しかし、体積抵抗がやや高いため、150〜200Vの範
囲で現像ポテンシャルが飽和しており、低電位現像が達
成されなかった。ただし、Ａ型硬度は２５度以上６０度
以下の範囲であるため、画像は良好であった。

【００９２】比較例3では、体積抵抗は１．０Ｅ⁴Ω以下
であるが、Ａ型硬度が２５度未満であった。体積抵抗は
１．０Ｅ⁴Ω以下であるため、現像ポテンシャルは150V
以下で飽和しているが、Ａ型硬度が低すぎるため、画像
には濃淡差（濃度ムラ）が発生した。

【００９３】比較例4では、体積抵抗は１．０Ｅ⁴Ω以下
であるが、Ａ型硬度６０度を超えていた。体積抵抗は
１．０Ｅ⁴Ω以下であるため、現像ポテンシャルは150V
以下で飽和しているが、Ａ型硬度が高すぎるため、ニッ
プ幅が狭くなり、全体的に薄い画像となっていた。

【００９４】比較例5〜12は、実施例1、2及び実施例5〜
10とは、表面粗さRzが大きい点で異なっている。現像ポ
テンシャルは実施例と同等であったが、もやっぽい（ド
ットがつぶれている）画像となった。表面の凹凸に入り
込んでしまったトナーが、現像ローラ４から感光体ドラ
ム（像担持体）２へ移動できずに、ドットの再現性が得
られなかったためと考えられる。

【００９５】比較例13〜23は、実施例1〜10とは、シラ
ンカップリング処理をしていない点で異なっている。最
大静止摩擦係数が測定できないほど粘着性が大きいた
め、現像ローラ４から感光体ドラム２へ移動するトナー
量が安定せず、絶対量が少ないだけでなく、現像γが極
めて不安定であった。画像も濃淡差が大きく、白く抜け
ている個所も多く見られた。低電位現像を実現するため
には、現像ローラ４の抵抗を低抵抗にし、現像γの傾き
をできるだけ立たせることが必須条件であり、従来は、
比較的実現が容易である多層構成によりこの低電位現像
という目的を達成していたが、昨今の環境問題、ゴミの
低減、溶剤使用量の低減などを考慮すると、単層で達成
させることが望ましい。また、像担持体には感光体ドラ
ム２や感光ベルトがあるが、感光体ドラム２の方が低コ
ストであり、こちらに対応させることが望ましい。よっ
て、現像ローラ４には、画像に影響がない程度の低硬度
も同時に求められている。低抵抗・低硬度を同時に満足
させるために、ヒドリンやNBRに導電剤を添加して、そ
のときの特性変化を確認したが、導電剤を高充填しなけ
れば低抵抗にならず、硬度が高すぎる。また、液状ウレ
タンを用いて、成形でき得る限界まで導電剤を充填した
が、硬度は満足しても、抵抗が高すぎる。これに対し
て、シリコーンゴムは低抵抗と低硬度との条件を同時に
満足することができる弾性材料であることを、我々は発
見した。ところが、シリコーンゴムは、表面にシロキサ
ンオリゴマーが存在しており、その影響で、粘着性が大
きく、非静電的付着力が作用するため、電界強度による
トナーの安定した移動が難しい。すなわち、現像ローラ
４として使用するには課題があった。この課題に対し
て、我々はシランカップリング剤を用いて表面改質処理
することによって、シロキサンオリゴマーとシランカッ
プリング剤とを反応させて、オリゴマーでなくならさ
せ、粘着性を低減させることにした。すなわち、最大静
止摩擦係数を0.6以下とし、これにより、現像ローラ４
から感光体ドラム２へ移動するトナー７の量を安定さ
せ、低電位現像を可能とした。また、表面粗さＲｚが大
きい、すなわち、表面の凹凸が多いと、トナー７と現像
ローラ４との接触面積とが大きくなるので、非静電的付
着力が大きくなり、研削により外径やフレ精度を出す工
程では、一般的に、低硬度ほど表面粗さが大きくなる
が、この課題に対しては、研磨テープにより、その表面
を磨くことによって、シリコーンゴムの表面を平滑にす
ることができ、感光体ドラム２へ移動するトナー７の量
が安定する。

【００９６】これらの結果、電界により、現像ローラ４
から感光体ドラム２へ移動するトナー７の量が安定し、
良質な画像が得られる。

【００９７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、芯金と
芯金の外周面に形成された弾性層とから構成された現像
ローラの弾性層を単層かつその主ポリマーをシリコーン
ゴムから構成し、このシリコーンゴムの最大静止摩擦係
数を0.6以下としたので、トナーが現像ローラ表面から
受ける非静電的付着力を十分小さくでき、従って、電界
により現像ローラから潜像担持体へ移動するトナーの量
を安定化させることができ、従って、良質な画像を得る
ことができる。

【００９８】請求項2に記載の発明によれば、該シリコ
ーンゴムの表面を、シランカップリング剤で表面改質処
理したので、現像ローラの表面に析出しているシロキサ
ンオリゴマーとシランカップリング剤とが反応すること
により表面が改質され、従って、粘着性を著しく低減さ
せること、すなわち、最大静止摩擦係数を0.6以下にす
ることが容易である。

【００９９】従って、トナーが現像ローラの表面から受
ける非静電的付着力が小さくなるので、電界により現像
ローラから潜像担持体へ移動するトナー量が安定し、良
質な画像を得ることができる。

【０１００】請求項3に記載の発明によれば、シリコー
ンゴムを1Vの印加電圧でローラ体積方向に測定した体積
抵抗を、1.0E⁴Ω以下としたので、現像γの傾きを大き
くすることができ、従って、150V以下の現像ポテンシャ
ルで現像担持体上のトナー付着量を容易に飽和させるこ
とができる。

【０１０１】従って、低電位で安定した現像が可能とな
り、システムの高寿命化（高信頼性）並びに多値から２
値への高画質化が可能となり、良質な画像を得ることが
できる。

【０１０２】請求項4に記載の発明によれば、シリコー
ンゴムのA型硬度を25〜60度の範囲としたので、低コス
トなドラム感光体システムへの対応が可能となる。

【０１０３】すなわち、現像ローラの表面の硬度が高す
ぎると、潜像担持体に当接して回転させた際に、潜像担
持体又は現像ローラ或いはその両方にキズ等が発生する
おそれが多大にあるが、この発生を抑えることができ、
良質な画像を得ることができる。

【０１０４】また、現像ローラの硬度が低すぎると、現
像ローラが変形や偏芯を起こすおそれがあるが、これを
抑えることができ、従って、濃淡差（濃度ムラ）のない
良質な画像を得ることができる。

【０１０５】請求項5に記載の発明によれば、現像ロー
ラの表面粗さRzを5μm以下としたので、表面の凹凸がト
ナー体積平均粒径よりも小さく、従って、トナーと現像
ローラとの接触面積が小さくなるので、トナーが現像ロ
ーラ表面から受ける非静電的付着力が小さくなり、電界
により現像ローラから潜像担持体へ移動するトナーの量
が安定し、良質な画像を得ることができる。

【０１０６】請求項6に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、そのシリコーンゴムの表面を研磨テープを用い
て磨いたので、研削では多大な時間を要しなければ達成
できない高表面性を短時間で得ることができる。

【０１０７】また、低硬度のシリコーンゴムでも、表面
精度を余り気にすることなく研磨ができることになり、
加工タクトの短縮になる。

【０１０８】現像ローラの表面性は、砥石のドレッシン
グ状態の影響を受けやすいが、研磨テープでは、常に清
浄な面によって研磨できるので、磨き上がりのばらつき
も小さくなる。

【０１０９】請求項7に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、その表面に潤滑剤を加えながら、研磨テープを
用いて磨いたので、シリコーンゴムの表面と研磨テープ
間の滑りをよくすることができ、表面精度５μ以下を一
層短時間で得ることができる。

【０１１０】請求項8に記載の発明によれば、A型硬度50
度以下のシリコーンゴムの表面粗さRzを5μm以下にする
ために、そのシリコーンゴムの表面に熱を加えながら、
研磨テープを用いて磨いたので、軟化したシリコーンゴ
ムの表面を磨くことになり、表面精度５μ以下をより一
層短時間で得ることができる。

【０１１１】また、潤滑剤を用いた場合には潤滑剤を廃
棄しなければならないが、加熱により研磨する場合に
は、潤滑剤を用いなくても良いので、廃棄物の低減につ
ながる。

【０１１２】請求項9に記載の発明によれば、感光体上
の画像部の表面電位と現像バイアスの差が150V以下で、
感光体上へのトナー付着量が飽和するので、低抵抗の現
像ローラであるにもかかわらず潜像担持体へのリーク等
を防止できる。また、低電位での２値現像を達成するこ
とができる。更に、潜像担持体の帯電電位を下げること
ができるので、潜像担持体の寿命を伸ばすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる現像装置の概要図である。

【図２】 シランカップリング剤の化学構造式の一般式
を示している。

【図３】 現像ローラの体積抵抗の測定の一例を示す図
である。

【図４】 最大静止摩擦係数の測定の一例を示す図であ
る。

【図５】 本発明に係わる現像ローラの評価特性と比較
例の現像ローラの評価特性とを示すグラフであって、
（ａ）は本発明の実施例１、２、５の現像ローラの現像
ポテンシャルと現像γとの関係を示すグラフを示し、
（ｂ）は比較例の１、２、１３、１４の現像ローラの現
像ポテンシャルと現像γとの関係を示すグラフを示して
いる。

【図６】 現像ローラから感光体ドラムへのトナーの移
動を説明するための説明図である。

【符号の説明】

２…感光体ドラム（像担持体） ４…現像ローラー ４ａ…芯金 ４ｂ…弾性層 ７…トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H073 BA02 BA13 CA02 2H077 AD06 AD13 AD35 EA14 FA01 FA03 FA22 FA25 3J103 AA02 AA13 BA41 FA12 GA02 GA57 GA58 HA03 HA12 HA53

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金と該芯金に設けられた弾性層とから
   構成され、トナーを担持して回転しながら静電潜像が形
   成された像担持体に接触若しくは近接されて前記像担持
   体の表面にトナーを供給し、前記静電潜像を可視像化す
   る現像ローラにおいて、 前記弾性層が単層でかつ主ポリマーがシリコーンゴムで
   あり、前記シリコーンゴムの最大静止摩擦係数が0.6以
   下であることを特徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】 該シリコーンゴムの表面が、シランカッ
   プリング剤で表面改質処理されていることを特徴とする
   請求項1に記載の現像ローラ。
3. 【請求項３】 前記シリコーンゴムを1Vの印加電圧でロ
   ーラ体積方向に測定した体積抵抗が、1.0E⁴Ω以下であ
   ることを特徴とする請求項2に記載の現像ローラ。
4. 【請求項４】 前記シリコーンゴムのA型硬度が25度以
   上で60度以下であることを特徴とする請求項3に記載の
   現像ローラ。
5. 【請求項５】 前記シリコーンゴムの表面粗さがＪＩＳ
   規格Rzで5μm以下であることを特徴とする請求項4に記
   載の現像ローラ。
6. 【請求項６】 A型硬度が50度以下のシリコーンゴムの
   表面粗さをＪＩＳ規格Rzで5μm以下にするために、その
   シリコーンゴムの表面を研磨テープを用いて磨いたこと
   を特徴とする請求項5に記載の現像ローラ。
7. 【請求項７】 A型硬度が50度以下のシリコーンゴムの
   表面粗さをＪＩＳ規格Rzで5μm以下にするために、その
   シリコーンゴムの表面に潤滑剤を加えながら、研磨テー
   プを用いて磨いたことを特徴とする請求項6に記載の現
   像ローラ。
8. 【請求項８】 A型硬度が50度以下のシリコーンゴムの
   表面粗さをＪＩＳ規格Rzで5μm以下にするために、その
   シリコーンゴムの表面に熱を加えながら研磨テープによ
   り磨いたことを特徴とする請求項6に記載の現像ロー
   ラ。
9. 【請求項９】 請求項1〜5に記載の現像ローラを用いた
   現像装置であって、像担持体上の画像部の表面電位と現
   像バイアス電圧との電位差が150V以下のときでも像担持
   体上へのトナー付着量が飽和することを特徴とする現像
   装置。