JP2003202750A

JP2003202750A - 現像ロール

Info

Publication number: JP2003202750A
Application number: JP2001401794A
Authority: JP
Inventors: Koichi Shizuru; 公一志鶴; Naoki Hirakawa; 直樹平川; Shin Iwamura; 慎岩村
Original assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Current assignee: Hokushin Industries Corp; Hokushin Industry Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP4498650B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気抵抗値のバラツキを抑えて所定の電気抵
抗値を得ることができ、安定して使用できる現像ロール
を提供する。【解決手段】芯金の外周に導電性ポリウレタンゴムを
主体としたゴムからなる弾性層を有する現像ロールにお
いて、前記導電性ポリウレタンが、導電性カーボンブラ
ックを主体とする少なくとも一種のカーボンブラックを
含有するエーテル系ポリウレタンからなり且つ前記弾性
層表面にはイソシアネートを含む表面処理液により表面
処理された表面処理層が設けられて当該表面処理層が設
けられた表面から内方に向かって電気抵抗値が漸減する
ように傾斜しており、当該ロールに５Ｖ、５０Ｖ及び１
００Ｖをそれぞれ印加した際の電気抵抗値Ｒｖ_５、Ｒｖ
_５０及びＲｖ_１００が５×１０^５〜５×１０^８の範囲に
あり且つ下記式を満足する。【数１】ｌｏｇＲｖ_５／ｌｏｇＲｖ_５０＝１．１５±０．１ｌｏｇＲｖ_１００／ｌｏｇＲｖ_５０＝０．９３±０．１

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写機
及びプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像ロー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置に用いられる現像ロールと
しては、ポリウレタン素材に過塩素酸リチウム等のイオ
ン導電剤を添加したものが用いられている。

【０００３】このようなイオン導電剤を添加した現像ロ
ールは、環境変動による電気抵抗値の変動が大きいとい
う欠点を有している。すなわち、低温低湿環境下では抵
抗値が上昇してトナー帯電量が不足し、一方、高温高湿
条件下では抵抗値が低下してトナーのカブリが見られ、
何れも画像の不具合の原因となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、カーボンブラ
ックにより導電性を付与した現像ロールも検討されてい
るが、この場合、環境依存性は比較的小さいが、印加電
圧の大小により電気抵抗値が大きく変化するという問題
があった。また、電気抵抗値にバラツキが生じ、所定の
電気抵抗値に設定できないという問題があった。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、電気抵抗
値のバラツキを抑えて所定の電気抵抗値を得ることがで
き、安定して使用できる現像ロールを提供することを課
題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の第１の態様は、芯金の外周に導電性ポリウレタンゴ
ムを主体としたゴムからなる弾性層を有する現像ロール
において、前記導電性ポリウレタンが、導電性カーボン
ブラックを主体とする少なくとも一種のカーボンブラッ
クを含有するエーテル系ポリウレタンからなり且つ前記
弾性層表面にはイソシアネートを含む表面処理液により
表面処理された表面処理層が設けられて当該表面処理層
が設けられた表面から内方に向かって電気抵抗値が漸減
するように傾斜しており、当該ロールに５Ｖ、５０Ｖ及
び１００Ｖをそれぞれ印加した際の電気抵抗値Ｒｖ_５、
Ｒｖ_５０及びＲｖ_１００が５×１０^５〜５×１０^８の範
囲にあり且つ下記式を満足することを特徴とする現像ロ
ールにある。

【０００７】

【数２】ｌｏｇＲｖ_５／ｌｏｇＲｖ_５０＝１．１５±０．１ｌｏｇＲｖ_１００／ｌｏｇＲｖ_５０＝０．９３±０．１

【０００８】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、当該現像ロールの電気抵抗値の表面全体に亘った最
大値及び最小値の比（最大値／最小値）が、３０以下で
あることを特徴とする現像ロールにある。

【０００９】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記カーボンブラックを前記ポリウレタンの
主原料であるエーテル系ポリオールに粒度が２０μｍ以
下となるように分散して添加したことを特徴とする現像
ロールにある。

【００１０】本発明の第４の態様は、第３の態様におい
て、前記カーボンブラックの添加量が、前記エーテル系
ポリオール１００重量部に対して８重量部以下であるこ
とを特徴とする現像ロールにある。

【００１１】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
の態様において、当該現像ロールの円周方向に亘って測
定した表面粗さＲｚが、８μｍ以下であることを特徴と
する現像ロールにある。

【００１２】本発明の第６の態様は、第１〜５の何れか
の態様において、前記表面処理液にカーボンブラックが
含有されていることを特徴とする現像ロールにある。

【００１３】本発明の第７の態様は、第１〜６の何れか
の態様において、前記弾性層の圧縮永久ひずみが３％以
下であることを特徴とする現像ロールにある。

【００１４】かかる本発明では、導電性カーボンブラッ
クを主体とする少なくとも一種のカーボンブラックを含
有するエーテル系ポリウレタンからなり且つ前記弾性層
表面にはイソシアネートを含む表面処理液により表面処
理された表面処理層が設けられているので、電気抵抗値
にバラツキが小さくなり、所定の電気抵抗値を有する現
像ロールを得られるようになった。すなわち、本発明で
は、表面処理層が形成された領域のカーボンブラックの
ストラクチャーが表面から内方に亘って徐々に切断され
て電気抵抗値が徐々に小さくなるように傾斜した傾斜抵
抗層が形成されており、カーボンブラックの添加量と傾
斜抵抗層とを適宜設定することにより、所定の電気抵抗
値が得られるようになった。

【００１５】また、本発明の現像ロールは、カーボンブ
ラックにより導電性を付与し、イオン導電剤を含んでい
ないので、電気抵抗値の環境依存性は極めて小さいが、
電気抵抗値は印加電圧に依存して変化する。しかしなが
ら、５Ｖ、５０Ｖ及び１００Ｖをそれぞれ印加した際の
電気抵抗値Ｒｖ_５、Ｒｖ_５０及びＲｖ_１００が５×１０
^５〜５×１０^８Ωの範囲にあり且つ上述した式を満足す
るものであれば、使用する機器の印加電圧で所定の電気
抵抗値が得られるように設定すれば、安定して使用でき
ることがわかった。

【００１６】本発明の弾性部材の基材となるエーテル系
ポリウレタンは、エーテル系ポリオールを主体とするポ
リオールとポリイソシアネートとを反応することにより
得られる、いわゆる注型タイプのポリウレタンである。
これは永久圧縮ひずみを小さくするためである。なお、
エーテル系ポリウレタンでもミラブルタイプとすると圧
縮永久ひずみが十分に小さくすることができない。一
方、エステル系ポリウレタンを用いた場合には、加水分
解特性が悪く、長期に亘って安定して使用できない。

【００１７】弾性層の圧縮永久ひずみ（ＪＩＳＫ６２
６２）は、３％以下となるようにするのが好ましい。こ
れより大きくなると、帯電量にバラツキが生じてしまう
からである。

【００１８】ポリエーテルジオールと反応させるジイソ
シアネートとしては、例えば、２，４−トルエンジイソ
シアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジ
イソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシア
ネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネ
ート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，
４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、及びこれらのイ
ソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体
や多量体などを挙げることができる。

【００１９】また、本発明で用いるカーボンブラック
は、通常、充填剤として使用されるカーボンブラックで
はなく、導電性カーボンブラックを主体として使用す
る。導電性カーボンブラックは添加量のバラツキにより
発現する電気抵抗値が大きく変化するので、従来、使用
が敬遠されていたが、本発明では、導電性カーボンブラ
ックを添加した導電性ポリウレタンに所定の表面処理を
行って、表面処理された領域のカーボンブラックのスト
ラクチャーを切断して傾斜抵抗層を形成するようにする
ことにより、狙いの電気抵抗値が安定して得られるよう
になった。なお、導電性カーボンブラックは、それ単独
で用いてもよいが、通常のカーボンブラックを併用して
もよい。

【００２０】カーボンブラックは、ポリウレタンの原
料、好ましくはポリオールと均一に分散するのが好まし
く、粒度が２０μｍ以下となるように分散させた状態で
ポリイソシアネートと反応させるのが好ましい。

【００２１】このようにカーボンブラックを均一に分散
させると、当該現像ロールの電気抵抗値の表面全体に亘
ったバラツキが小さくなり、その最大値及び最小値の比
（最大値／最小値）が、３０以下となるようにすること
ができる。

【００２２】なお、カーボンブラックの添加量は、狙い
の電気抵抗値によって異なるが、エーテル系ポリオール
１００重量部に対して８重量部以下とするのが好まし
い。これより多く添加すると、成形が困難になるからで
ある。

【００２３】一方、弾性体の表面は、上述したようにイ
ソシアネート化合物を含浸させて硬化させたイソシアネ
ート処理により表面処理されている必要がある。ここ
で、使用する表面処理液は、イソシアネート化合物を有
機溶剤に溶解させたもの、さらには、これにカーボンブ
ラックを添加したものを用いることができる。また、ア
クリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリ
マーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電
性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理
液を用いることもできる。

【００２４】ここで、イソシアネート化合物としては、
２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，
４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、
パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５
−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−
ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（Ｔ
ＯＤＩ）および前記記載の多量体および変性体などを挙
げることができる。

【００２５】なお、本発明の現像ロールとして安定して
使用するためには、円周方向に亘って測った表面粗さＲ
ｚが、８μｍ以下であるのが好ましい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づいて
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２７】(実施例１) 〈ロールの製法〉ポリエーテル系ポリオールであるＰＰ
−２０００（三洋化成社製）１００重量部に、ケッチェ
ンブラックＥＣ（ケッチェンブラックインターナショナ
ル社製）を３重量部添加し、粒度が２０μｍ以下となる
程度まで分散させ、１００℃に温調し、Ａ液を得た。一
方、モディパーＦ６００（日本油脂社製）２０重量部に
ジフェニルメタンジイソシアネート４重量部、コロネー
トＣ−ＨＸ（日本ポリウレタン社製）１２重量部を添加
・混合し、１２０℃にて１５分間反応させ、Ｂ液を得
た。このＡ液とＢ液とを混合し、あらかじめシャフト
（φ：８ｍｍ、ｌ：２７０ｍｍ）が配置されている１２
０℃に予熱された金型に注入し、１２０℃にて１２０分
間加熱し、両端部を除くシャフト表面に導電性ポリウレ
タン層が形成されたロールを得た。この状態での５０Ｖ
印加時の電気抵抗値は１．４６×１０^４Ωであった。

【００２８】〈表面処理液の調製〉ＫＦ−６００１（信
越化学社製）５０重量部、ＭＲ４００（日本ポリウレタ
ン社製）２０重量部を添加・混合し、１２０℃で１５分
間反応させた後、酢酸エチル１８０重量部に溶解させ
る。この溶液の溶質中におけるシロキサン結合単位は約
６０重量％であった。〈ロールの表面処理〉表面処理液を２０℃に保ったま
ま、前記ロールを３０秒間浸漬後、１００℃に保持され
たオーブンで１０時間加熱し、表面が高硬度の現像ロー
ルを得た。このロールの硬度は４７°（ＪＩＳＡ）で
あり、ロール抵抗値は５０Ｖ印加時で２×１０⁷Ωであ
った。

【００２９】（実施例２）カーボンブラックとして、ケ
ッチェンブラックＥＣ−６００ＪＤ（ケッチェンブラッ
クインターナショナル社製）を２重量部と旭♯６０（旭
カーボン社製）４重量部とを用いた以外は実施例１と同
様にして現像ロールを得た。ロールの硬度は５４°（Ｊ
ＩＳＡ）であり、ロール抵抗値は５０Ｖ印加時で６×
１０^６Ωであった。

【００３０】（比較例１）カーボンブラックの代わり
に、過塩素酸リチウムを０．１重量部添加した以外は、
実施例１と同様にして現像ロールを得た。このロールの
硬度は４７°（ＪＩＳＡ）であり、ロール抵抗値は５
０Ｖ印加時で６．３９×１０^６Ωであった。

【００３１】（比較例２）表面処理を行わない以外は実
施例１と同様にして現像ロールを作成した。５０Ｖ印加
時の電気抵抗値は３．９２×１０^４Ωであった。

【００３２】（比較例３）エピクロルヒドリンゴム（ダ
イソー製エピクロマーＣＧ１０２）１００重量部に対
し、酸化亜鉛５重量部、導電材としてのケッチェンブラ
ックＥＣ５重量部、加硫剤としての２−メルカプトイミ
ダゾリン（アクセル２２）２重量部を、それぞれ添加し
てロールミキサーで混練りし、プレス成形した。

【００３３】（試験例１）電気抵抗値の電圧依存性実施例１及び比較例１の現像ロールについて、印加電圧
を５Ｖ、１０Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖ、５００Ｖと変化さ
せた際の電気抵抗値を測定した。電気抵抗値の測定は、
現像ロールをＳＵＳ３０４板からなる電極部材の上に置
いて芯金に５００ｇ荷重をかけた状態で、各電圧を３０
秒間印加した後、芯金と電極部材との間の抵抗値を、Ｕ
ＬＴＲＡＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＭＥＴＥ
ＲＲ８３４０Ａ（株式会社アドバンテスト製）を用い
て測定した。その結果を下記表１に示す。

【００３４】また、実施例１及び比較例１について、ｌ
ｏｇＲｖ_５、ｌｏｇＲｖ_５０およびｌｏｇＲｖ_１００、
並びに［ｌｏｇＲｖ_５／ｌｏｇＲｖ_５０］および［ｌｏ
ｇＲｖ_１００／ｌｏｇＲｖ_５０］を算出した結果を表２
に示す。

【００３５】これらの結果、電子導電タイプの実施例１
の現像ロールは、比較例１と比較して印加電圧により電
気抵抗値は変化するが、狙った所定の範囲の電気抵抗値
が得られることがわかった。

【００３６】なお、このように製造した実施例１は所定
の範囲に電気抵抗値が設定され、［ｌｏｇＲｖ_５／ｌｏ
ｇＲｖ_５０］＝１．１５±０．１、［ｌｏｇＲｖ_１００
／ｌｏｇＲｖ_５０］＝０．９３±０．１の条件を満足す
るものであった。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】（試験例２）電気抵抗値の環境依存性実施例１及び比較例１の現像ロールについて、Ｌ／Ｌ環
境（１０℃、３０％ＲＨ）、Ｎ／Ｎ環境（２５℃、５０
％ＲＨ）、及びＨ／Ｈ環境（３５℃、８５％ＲＨ）で、
５０Ｖ印加したときの電気抵抗値を測定し、環境依存性
を観察した。この結果を表３に示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】この結果、実施例１の現像ロールは比較例
１の現像ロールと比較して電気抵抗値の環境依存性が著
しく小さいことがわかった。また、両者を市販のプリン
タに搭載して画像を評価したところ、比較例１ではＬ／
Ｌ環境下でトナー濃度が薄くなる傾向にあり、また、Ｈ
／Ｈ環境下ではカブリ現象が発生したが、実施例１の現
像ロールでは何れの環境でも良好な画像が得られた。

【００４２】（試験例３）実施例１の現像ロールについ
て、０．１ｍｍの厚さずつ研磨しながら、５０Ｖ印加時
の電気抵抗値を測定した結果を表４及び図１に示す。ま
た、比較のため、比較例２の現像ロールについて同様に
研磨しながら５０Ｖ印加時の電気抵抗値を測定した結果
を表４に示す。

【００４３】この結果より、実施例１の現像ロールは、
表面から厚さ０．４ｍｍ程度の領域まで、電気抵抗値が
傾斜している傾斜抵抗層となっており、表面ほど電気抵
抗値が高いことがわかった。

【００４４】

【表４】

【００４５】（試験例４）実施例１及び比較例３と同様
の処方で直径２９．０±０．５ｍｍで、厚さ１２．５ｍ
ｍの試験片を作成し、ＪＩＳＫ６２６２の方法に準じ
て圧縮永久ひずみ（％）を測定した。結果を表５に示
す。

【００４６】この結果、実施例１のものは、圧縮永久ひ
ずみが比較例３と比較して著しく小さいことがわかっ
た。

【００４７】（試験例５）実施例１及び比較例３の現像
ロールを市販のプリンタに実装し、１週間感光体に当接
させた後の画像評価を行った結果を表５に示す。

【００４８】この結果、実施例１の現像ロールを用いた
場合には、正常な画像が得られたが、比較例３の現像ロ
ールを用いた場合には、ロールピッチでスジ状の不具合
が発生した。

【００４９】

【表５】

【００５０】（試験例６）実施例１および比較例１の常
温常湿環境（２３℃×５５％ＲＨ）に保持したときのロ
ール内の電気抵抗値バラツキを測定した。電気抵抗値の
測定方法は試験例１と同様であり、周方向に４５°ずつ
回転させて回転方向に亘って８ヶ所測定した。その結果
を下記表６に示す。

【００５１】

【表６】

【００５２】この結果、実施例１の現像ロールは、電気
抵抗値のバラツキが比較例１と比較して著しく小さいこ
とがわかった。また、これらの現像ロールを市販のプリ
ンタに搭載して画像を評価したところ、比較例１の現像
ロールではトナーの濃度ムラが見られたが、実施例１の
現像ロールでは、トナーの濃度ムラが見られず、鮮明な
画像が得られた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、導電
性カーボンブラックを主体とする少なくとも一種のカー
ボンブラックを含有するエーテル系ポリウレタンからな
り且つ前記弾性層表面にはイソシアネートを含む表面処
理液により表面処理された表面処理層が設けられている
ので、電気抵抗値にバラツキが小さくなり、所定の電気
抵抗値を有する現像ロールを得られるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態にかかる現像ロールの試験例３の結
果を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩村慎神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目３番６号北辰工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H077 AD06 FA01 FA12 FA22 FA27 GA02 3J103 AA02 BA41 FA30 GA02 GA52 GA58 HA03 HA12 HA20 HA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金の外周に導電性ポリウレタンゴムを
主体としたゴムからなる弾性層を有する現像ロールにお
いて、前記導電性ポリウレタンが、導電性カーボンブラ
ックを主体とする少なくとも一種のカーボンブラックを
含有するエーテル系ポリウレタンからなり且つ前記弾性
層表面にはイソシアネートを含む表面処理液により表面
処理された表面処理層が設けられて当該表面処理層が設
けられた表面から内方に向かって電気抵抗値が漸減する
ように傾斜しており、当該ロールに５Ｖ、５０Ｖ及び１
００Ｖをそれぞれ印加した際の抵抗値Ｒｖ_５、Ｒｖ_５０
及びＲｖ_１００が５×１０^５〜５×１０^８の範囲にあり
且つ下記式を満足することを特徴とする現像ロール。【数１】ｌｏｇＲｖ_５／ｌｏｇＲｖ_５０＝１．１５±０．１ｌｏｇＲｖ_１００／ｌｏｇＲｖ_５０＝０．９３±０．１
【請求項２】請求項１において、当該現像ロールの電
気抵抗値の表面全体に亘った最大値及び最小値の比（最
大値／最小値）が、３０以下であることを特徴とする現
像ロール。
【請求項３】請求項１又は２において、前記カーボン
ブラックを前記ポリウレタンの主原料であるエーテル系
ポリオールに粒度が２０μｍ以下となるように分散して
添加したことを特徴とする現像ロール。
【請求項４】請求項３において、前記カーボンブラッ
クの添加量が、前記エーテル系ポリオール１００重量部
に対して８重量部以下であることを特徴とする現像ロー
ル。
【請求項５】請求項１〜４の何れかにおいて、当該現
像ロールの円周方向に亘って測定した表面粗さＲｚが、
８μｍ以下であることを特徴とする現像ロール。
【請求項６】請求項１〜５の何れかにおいて、前記表
面処理液にカーボンブラックが含有されていることを特
徴とする現像ロール。
【請求項７】請求項１〜６の何れかにおいて、前記弾
性層の圧縮永久ひずみが３％以下であることを特徴とす
る現像ロール。