JP2004294674A

JP2004294674A - 現像ローラ及び画像形成装置

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Publication number: JP2004294674A
Application number: JP2003085557A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sugimura; 考之杉村; Junji Sakata; 純二坂田; Mitsuharu Takagi; 光治高木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】白画像かぶりの発生がなく連続印刷時や部分的なべた画像印字においても経時的な画像変化や画像むらを生じることなく、高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる現像ローラを提供する。
【解決手段】弾性層３の外周面に少なくとも１層の樹脂被覆層３ａを有する現像ローラ。樹脂被覆層３ａは紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂よりなる。樹脂被覆層３ａの表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合の電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度の絶対値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置に用いられる現像ローラと、この現像ローラを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、潜像を保持した感光ドラム等にトナー（非磁性一成分現像剤）を供給し、感光ドラムの潜像に該現像剤を付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。
【０００３】
この加圧現像法は、トナーを担持した現像ローラを感光ドラム等の静電潜像を保持した潜像保持体（画像形成体）に接触させて、トナーを該潜像保持体の潜像に付着させることにより現像を行うもので、このため上記現像ローラを導電性を有する弾性体で形成する必要がある。
【０００４】
また、潜像保持体と現像ローラ間に微小な間隙を設けてトナーを飛翔させたり、アパチャー電極を用いたトナージェット法等にもこの様な導電性弾性ローラが用いられている。
【０００５】
この加圧現像法を例にとると、例えば図２に示されているように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム（画像形成体）５との間に、上記現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ１、感光ドラム５及びトナー塗布用ローラ４がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー６がトナー塗布用ローラ４により現像ローラ１の表面に供給され、このトナーが成層ブレード７により均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が感光ドラム５と接触しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが現像ローラ１から感光ドラム５の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。なお、図中８は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっている。また９はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード１０により転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去するようになっている。
【０００６】
この場合、現像ローラ１は、感光ドラム５に密着した状態を確実に保持しつつ回転しなければならず、このため図１に示されているように、金属等の良導電性材料からなるシャフト２の外周に、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＥＣＯ、ポリウレタン等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させたフォーム体からなる半導電性弾性層３を形成した構造となっている。更に、トナーに対する帯電性や付着性の制御のため、あるいは現像ローラと成層ブレードとの摩擦力の制御や、現像ローラの弾性体による感光体の汚染防止の目的で樹脂被覆層３ａを表面に形成する場合もある。
【０００７】
この樹脂被覆層を設ける方法として、溶剤系又は水系の塗料中にローラをディップ又はスプレーした後に熱又は熱風で乾燥硬化する方法が行われているが、長時間の乾燥が必要であるため、量産には長い乾燥ラインが必要である。また、ローラのソリッド層はその用途から微妙な導電性、表面状態が要求されるため、乾燥ライン内の温度分布、風量のバラツキが性能に大きく影響する等、コスト、品質上の問題があった。
【０００８】
このような問題点を解決するものとして、紫外線硬化型樹脂を塗布し硬化させて樹脂被覆層を形成した現像ローラが特開２００２−３１０１３６号公報に記載されている。同号公報の第００１８段落には、この樹脂被覆層に導電剤を含有させても良いことが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３１０１３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
現像ローラを用いた画像形成により高画質画像を得るためには、現像ローラ上に保持された現像剤が画像形成体にいたる際に常に一定の電荷を保ち、また均一な帯電状態となっていることが求められる。
【００１１】
即ち、プリンタ等の画像形成装置に高画質が要求される場合やカラー画像に対応しようとする場合には、連続印刷時などの際に現像ローラ上に担持されたトナーの帯電量が不安定になる場合があり、例えば未現像部分における現像ローラ上のトナーは連続的に摩擦帯電が起こり、帯電量が所定値を超えてしまう場合がある。また、部分的に黒べた画像を印字した場合などにはその部分に新たに保持される現像剤の帯電量が周囲と異なる場合があり、これにより生じる現像剤帯電分布の不均一性などによって不均一画像不良が発生する場合がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、白画像かぶりの発生がなく連続印刷時や部分的なべた画像印字においても経時的な画像変化や画像むらを生じることなく、高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる現像ローラとこの現像ローラを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像ローラは、弾性層と、該弾性層の外周面に形成された少なくとも１層の樹脂被覆層を有する現像ローラにおいて、該樹脂被覆層は紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂よりなり、該樹脂被覆層の表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて該表面を帯電させた場合の、電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度絶対値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置は、この現像ローラを備えたものである。
【００１５】
樹脂被覆層の表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合の、電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度の絶対値（以下において、このような条件（間隔、電圧、時間）で測定された表面電位減衰速度の絶対値を単に「表面電位減衰速度値」と称す。）が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上となるように制御することによって、濃度むらや白画像のかぶりの発生を可及的に防止することができ、しかも連続印刷、又は部分的画像印字時においても良好な画質を確実に保持することができ、カラー画像にも良好に対応することができる高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる。
【００１６】
また、本発明の現像ローラの樹脂被覆層は、紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂を硬化させてなるものであるため、紫外線又は電子線の照射量を適正化することにより、未反応樹脂が残留することが防止される。また、紫外線又は電子線の照射量を調整することにより、架橋密度を調整することも可能である。このため、樹脂被覆層の未反応樹脂の残留を防止して、未反応樹脂による感光性ドラムの汚染の問題のない、高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる。
【００１７】
特に、電子線硬化型樹脂を硬化させた樹脂被覆層では次のような効果が奏される。即ち、紫外線硬化型樹脂を塗布して硬化させることにより形成された樹脂被覆層では、例えば、樹脂被覆層の電気抵抗値調整等のために紫外線硬化型樹脂にカーボンブラックを配合した場合、カーボンブラックが紫外線を吸収するために紫外線硬化型樹脂の硬化が阻害され、未反応樹脂が残留する場合がある。これに対して、電子線はカーボンブラックの影響を受けないので、カーボンブラックを配合しても十分に硬化させることができ、未反応樹脂の残留を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき詳細に説明する。
【００１９】
本発明の現像ローラは、例えば図１に示されたローラ１のように、良導電性シャフト２の外周に半導電性の弾性層３を形成し、更に該半導電性弾性層３上に半導電性の樹脂被覆層３ａを形成したものである。
【００２０】
シャフト２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得るが、通常は鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフトが用いられる。
【００２１】
このシャフト２の外周に形成する半導電性弾性層３は、エラストマー単体もしくはそれを発泡させたフォーム体にカーボンブラック等の電子導電剤や過塩素酸ナトリウム等のイオン導電剤を配合して抵抗値を調整した半導電性の弾性体により形成される。
【００２２】
本発明では、シャフト２と弾性層３との一体化を行うための成形工程において、反応射出成形法（ＲＩＭ成形法）を用いてもよい。即ち、弾性層３の原料成分を構成する２種のモノマー成分を筒状型内に混合射出して、重合反応させて、シャフト２と弾性層３とを一体化する。これにより原料の注入から脱型までの所要時間６０秒程度で成形工程を行うことができるので、生産コストを大幅に削減することが可能となる。
【００２３】
半導電性弾性層３を構成するエラストマーとしては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＥＶＡ、ポリウレタン、及びこれらの混合物等が挙げられるが、特にシリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロロヒドリンゴム、ポリウレタンが好ましく用いられる。また、これらエラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させたフォーム体としても用いることができる。
【００２４】
また、この半導電性弾性層３に配合される導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が用いられる。
【００２５】
電子導電剤を例示すれば、ケッチェンブラック，アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ，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−（インク）用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、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、カーボンウイスカー、黒鉛ウイスカー、炭化チタンウイスカー、導電性チタン酸カリウムウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカー、導電性酸化チタンウイスカー、導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカー等が挙げられる。これら電子導電剤の配合量は、通常上記エラストマー１００重量部に対して１〜５０重量部、特に５〜４０重量部の範囲で好適に用いられる。
【００２６】
また、イオン導電剤を例示すれば、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。これらイオン導電剤の配合量は、通常上記エラストマー１００重量部に対して０．０１〜５重量部、特に０．０５〜２重量部の範囲で好適に用いられる。
【００２７】
なお、上記導電剤は、１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよく、この場合電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせることも可能である。
【００２８】
この半導電性弾性層３は、特に制限されるものではないが、上記導電剤の配合により、その抵抗値を１０^３〜１０^１０Ωｃｍ、特に１０^４〜１０^８Ωｃｍとすることが好ましい。抵抗値が１０^３Ωｃｍ未満であると電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自身が破壊したりする場合があり、一方１０^１０Ωｃｍを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００２９】
この半導電性弾性層３には、必要に応じて上記エラストマーを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。この場合、有機過酸化物架橋及び硫黄架橋のいずれの場合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、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、着色剤等を添加することができる。
【００３０】
ポリウレタン又はＥＰＤＭを基材として弾性層３を形成する場合には、例えば現像ローラとして使用する際の表面上のトナー帯電量をコントロールする目的でニグロシン、トリアミノフェニルメタン、カチオン染料などの各種荷電制御剤、シリコーン樹脂、シリコーンゴム、ナイロンなどの微粉体を添加することができる。この場合、これら添加剤の添加量は、上記ポリウレタン又はＥＰＤＭ１００重量部に対して、上記荷電制御剤は１〜５重量部、上記微粉体は１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００３１】
半導電性弾性層３の硬度は、特に制限されるものではないが、アスカーＣ硬度で８０度以下、特に４０〜７０度とすることが好ましい。この場合、硬度が８０度を超えると、現像ローラと感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像が行えなくなるおそれがある。更に、トナーに損傷を与え感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して画像不良となりやすい。逆に、あまり低硬度にすると感光体や成層ブレードとの摩擦力が大きくなり、ジッターなどの画像不良が発生する虞がある。
【００３２】
この半導電性弾性層３は、感光体や成層ブレードなどに当接して使用されるため、硬度を低硬度に設定する場合でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好ましく、具体的には２０％以下とすることが好ましい。
【００３３】
半導電性弾性層３の表面粗さは、特に制限されるものではないが、ＪＩＳ１０点平均粗さで１５μｍＲｚ以下、特に１〜１０μｍＲｚとすることが好ましい。表面粗さが１５μｍＲｚを超えると一成分現像剤（トナー）のトナー層の層厚や帯電の均一性が損なわれる場合があるが、１５μｍＲｚ以下とすることにより、トナーの付着性を向上させることができると共に、長期使用時でのローラの摩耗による画像劣化をより確実に防止し得る。
【００３４】
適切な粗さを得るために、ローラ表面を研磨しても良いが、研磨工程を設ける事は非常に生産性を悪化させ、コストの上昇を招く。そこで、弾性体成型時のモールドの表面粗さを最適化して、そのまま用いる事が好ましい。
【００３５】
本発明の現像ローラには、図１に示したように、上記半導電性弾性層３上に抵抗調整やトナーの帯電量、搬送量を制御するために、電子線硬化型樹脂を硬化させてなる樹脂被覆層３ａを形成する。
【００３６】
本発明の現像ローラには、図１に示したように、上記半導電性弾性層３上に抵抗調整やトナーの帯電量、搬送量を制御するために、紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂を硬化させてなる樹脂被覆層３ａを形成する。この樹脂被覆層３ａを形成する紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂としてはポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。更に、これらの樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂を用いることもできる。
【００３７】
また、この樹脂被覆層３ａの力学的強度、耐環境特性を改善するために架橋構造を導入することが好ましい。
【００３８】
紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂としては、特に限定されるものではないが、（メタ）アクリレートオリゴマーを含む（メタ）アクリレート系樹脂組成物が好適である。
【００３９】
かかる（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマー、エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマー、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマー等、また、フッ素系、シリコーン系のアクリルオリゴマーなどを挙げることができる。
【００４０】
上記（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、（メタ）アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。
【００４１】
ウレタン系（メタ）アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する（メタ）アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。
【００４２】
エポキシ系（メタ）アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と（メタ）アクリル酸の反応生成物が好ましい。
【００４３】
更に、エーテル系（メタ）アクリレートオリゴマー、エステル系（メタ）アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系（メタ）アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール（ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール）と（メタ）アクリル酸との反応によって得ることができる。
【００４４】
樹脂組成物には、必要に応じて粘度調整のために重合性二重結合を有する反応性希釈剤を配合する。このような反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に（メタ）アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の、例えば、単官能、２官能または多官能の重合性化合物等を使用することができる。これらの希釈剤は、（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり、通常１０〜２００重量部用いることが好ましい。
【００４５】
この樹脂被覆層３ａには、その導電性を制御する目的で導電剤を配合することができ、導電剤としては、上記半導電性弾性層３に用いられる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。
【００４６】
この樹脂被覆層３ａの導電剤配合量は樹脂１００重量部に対し２０重量部以下、特に０．０１〜２０重量部、とりわけ１〜１０重量部であることが好ましい。
【００４７】
なお、導電剤が酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム及びニッケル、銅などの金属及び金属酸化物のような透明導電剤であると、紫外線が透過しやすく、紫外線硬化型樹脂の重合を妨げないという効果が得られる。この透明導電剤配合量は、樹脂１００重量部に対し１００重量部以下、特に１〜８０重量部、とりわけ１０〜５０重量部であることが好適である。
【００４８】
電子線硬化型樹脂被覆層に導電剤としてカーボンブラックを配合する場合、その配合量は樹脂１００重量部に対し１００重量部以下特に１〜８０重量部とりわけ１〜５０重量部とするのが好ましい。
【００４９】
樹脂被覆層の樹脂が紫外線硬化型樹脂の場合、重合開始剤を含有することが好ましい。紫外線重合開始剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エステル、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、アセトフェノンジエチルケタール、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよび３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、４，４−ジメトキシベンゾフェノン、４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス（４−ジアルキルアミノフェニル）ケトン、ベンジルおよびベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘導体、ベンゾインイソプロピルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、キサントン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、フルオレン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（モルホリノフェニル）−ブタノン−１等が挙げられる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５０】
なお、かかる紫外線重合開始剤の配合量は、（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり０．１〜１０重量部が好ましい。
【００５１】
本発明においては、上記必須成分以外に、必要に応じて、上記の光重合開始剤による光重合反応を促進するためにトリエチルアミン、トリエタノールアミン等の第３級アミン、トリフェニルホスフィン等のアルキルホスフィン系光重合促進剤、ｐ−チオジグリコール等のチオエーテル系光重合促進剤などを添加してもよい。これらの化合物の添加量は、通常（メタ）アクリレートオリゴマー１００重量部当たり０．０１〜１０重量部の範囲が好ましい。
【００５２】
なお、この樹脂被覆層３ａには、その他必要に応じて種々の添加剤を適量添加することができる。
【００５３】
この樹脂被覆層３ａを上記半導電性弾性層３上に形成する方法としては、上記樹脂成分及び添加剤を含有する組成物よりなる塗工液を上記半導電性弾性層３の表面に塗布し、紫外線又は電子線を照射する方法が好適に採用される。この塗工液は溶剤を含まないものであることが好ましい。
【００５４】
この塗工液を塗布する方法としては、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。
【００５５】
この樹脂被覆層３ａの厚さは、特に制限されるものではないが、通常１〜１００μｍ特に３〜１００μｍとりわけ５〜１００μｍ程度とすることが好ましい。厚さが１μｍ未満であると、耐久時の摩擦により十分に表面層の帯電性能が確保することができなくなる場合があり、一方１００μｍを超えると、現像ローラ表面が硬くなり、トナーにダメッジを与えて感光体等の画像形成体や成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となる場合がある。
【００５６】
本発明の現像ローラは、特に制限されるものではないが、１００Ｖ印加時の電気抵抗値を１０^４〜１０^１０Ω、特に１０^５〜１０^９Ωとすることが好ましい。この抵抗値が１０^４Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となる場合があり、また感光体等の画像形成体に欠陥があった場合、バイアスリークが生じることもある。一方、この抵抗値が１０^１０Ωを超えると、例えばトナーを感光体等の潜像保持体に現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できずに、十分な画像濃度が得られなくなる場合がある。なお、この抵抗値の測定は、例えば平板又は円筒状の対極に現像ローラを所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に１００Ｖの電圧を印加して、その時の電流値から求めることができる。
【００５７】
このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することはトナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つ点で重要であるが、更に、この抵抗値に加えて現像ローラ表面の電荷保持能力を制御し、また均一に保つこと、更に表面残留電位が一定速度で減衰することがトナー帯電量の適正化及び均一化には重要である。この場合、表面電荷保持能力は、通常一対の電極を現像ローラ表面に配置し、両極間に一定電圧を印加することにより表面抵抗を測定して検討されるが、この場合には電流は表面のみを流れるわけではなく現像ローラ内部をも流れてしまうため、正確な現像ローラ表面の評価を行うことはできない。また、四端子法による精度の向上も提案されているが、特に積層型の現像ローラの場合、表面層はかなり薄層であり、この方法においても表面のみの特性付けをすることは困難である。従って、これら従来の測定法によって得られる特性値は、表面電荷保持能力を正確に表すことはできない。
【００５８】
そこで、本発明では、２２℃，５０％ＲＨの側定環境において、現像ローラ表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合の、電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度の絶対値により表面電荷保持能力を評価し、その表面電位減衰速度の絶対値を０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上とする。この場合、この表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］未満であると、連続運転時に表面電荷が漸次蓄積して、現像ローラ上のトナー帯電量が所定値を超過してしまい、例えば現像プロセスによる画像形成時に実効現像バイアスが感光体白地部電位を超えてしまうことにより、白地印刷部への高電圧かぶりが発生してしまう。また、場合によってはトナー荷電により発生した電界が極大値を超えることによって感光体等の画像形成体との間に放電が生じ、画像不良が発生することもある。なお、コロナ放電により帯電させる極性は、正負どちらでもよく、本発明ではコロナ帯電による表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上であればよい。より好ましくは、この表面電位減衰速度値は０．１５〜１０［Ｖ／ｓｅｃ］である。
【００５９】
以下に、現像ローラ表面の電位の減衰について簡単に説明する。
【００６０】
通常、電荷減衰曲線は、時間ｔ［ｓｅｃ］対表面電位の対数ｌｏｇＶをプロットすると、直線関係が導かれ、この直線の傾きから緩和時間（時定数）を設定することが可能である。しかしながら、実際の現像ローラにおける減衰曲線は、図６に示したように、直線関係は得られない。これは、減衰時定数が残留表面電位の電圧依存性を示すことによるものと考えられる。ここで、例えば現像ローラの回転周速は、多くの場合およそ０．４ｓｅｃ／１回転程度であり、この極短時間での電荷減衰速度が重要な特性であると考えられ、また成層ブレード通過後からトナー塗布用ローラによるかきとりまでの時間はおよそ０．２ｓｅｃ程度であり、従って表面が帯電されてから０．２秒後までの表面電位減衰速度が特に重要な特性となるものである。
【００６１】
本発明では、所定の電荷を現像ローラ表面に付与する手段として非接触のコロナ帯電を用いており、この帯電方式においては初期帯電電位Ｖ＝０を同定することは困難である。よって、実際の測定では、０．１秒から０．２秒後までにおける表面電位の減衰速度［Ｖ／ｓｅｃ］を測定し、この減衰速度を制御する。なお、減衰速度の算出法としては、０．１秒後の表面電位の値を初期値とし、０．２秒後までの表面電位の値を最小自乗法で直線近似させて、その傾きから表面電位減衰速度を求める方法を採用することができる。
【００６２】
現像ローラへの電荷の付与及び表面電位の測定は、例えば図３に示した装置により行うことができる。即ち、現像ローラ１のシャフト２両端部をチャック１１に把持させて、現像ローラ１を支持し、小型のコロトロン放電器（コロナ放電器）１２と表面電位計１３とを所定間隔離間して並設した計測ユニットを上記現像ローラ１の表面と１ｍｍの間隙をもって対向配置し、上記現像ローラ１を静止させた状態のまま、上記計測ユニット１２，１３を該現像ローラ１の一端から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。
【００６３】
本発明では、また樹脂被覆層を形成する紫外線硬化型樹脂組成物又は電子線硬化型樹脂組成物を、銅、ＳＵＳ等の金属板の片面に硬化後の厚さが３０μｍの厚さとなるように塗布して紫外線又は電子線を照射することにより硬化させて形成した樹脂層について、上記と同様にして測定した表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上例えば０．１５〜１０［Ｖ／ｓｅｃ］であることが好ましい。このように樹脂層自体の表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］となるようにするには、例えば、紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂組成物に適当な導電剤の適当量を配合すれば良い。
【００６４】
表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上の現像ローラを実現するには、上述のように形成した樹脂層の表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上であることが好ましい。また、この表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］未満であっても、樹脂被覆層の厚さを例えば３〜１０μｍと薄くすることにより、表面電位減衰速度値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上の現像ローラを実現することができる。
【００６５】
本発明の現像ローラは、トナーを用いる画像形成装置に組み込むことができ、具体的には図２に示すように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ４と静電潜像を保持した感光ドラム５との間に、本発明の現像ローラ１を感光ドラム５と接触又は近接した状態で配設し、トナー塗布用ローラ４によりトナー６をこの現像ローラ１に供給し、これを成層ブレード７により均一な薄層に整え、更にこの薄層からトナーを感光ドラム５に供給し、該感光ドラム５の静電潜像にトナーを付着させて潜像を可視化することができる。なお、図２の詳細については、従来技術において説明しているのでその説明を省略する。
【００６６】
【実施例】
以下、実施例，比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００６７】
［実施例１］
グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加して、分子量５０００としたポリエーテルポリオール（ＯＨ値３３）１００部（重量部、以下同じ）に、１，４−ブタンジオール１．０部、シリコーン界面活性剤１．５部、ニッケルアセチルアセトネート０．５部、ジブチルチンジラウレート０．０１部及び過塩素酸ナトリウム０．０１部を添加し、混合機で混合して、ポリオール組成物を調製した。このポリオール組成物を減圧下にて撹拌して脱泡した後、ウレタン変性したＭＤＩを１７．５部加えて２分間撹拌し、次いで１１０℃に加熱した金型に注型し、２時間硬化させて外径が１２ｍｍ、弾性層部分の全長が２１０ｍｍの弾性層を有するローラ本体を得た。
【００６８】
このようにして製作したローラ本体の外周面に表１に示すように、イオン導電剤として過塩素酸ナトリウムを２ＰＨＲ配合したウレタン系紫外線硬化型樹脂組成物を厚み３０μｍになるように、ロールコータで塗布した後、ウシオ電機（株）製ユニキュアＵＶＨ−０２５２Ｃ装置を用いてローラを回転させながら、照度３００ｍＷ，積算光量１０００ｍＪ／ｃｍ^２で紫外線を照射したところ、塗膜は瞬時に硬化して弾力性のある樹脂被覆層が形成された。
【００６９】
得られた現像ローラにつき、図５に示した回転抵抗測定器を用いて対極電極（金属ドラム）との間に１００Ｖの電圧を印加した時の抵抗値を測定した。
【００７０】
また、図３に示した装置を用い、ローラに８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電によりローラ表面を帯電させ、計測ユニット１２，１３を２００ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動させ、コロナ帯電させ、０．２秒後までの表面電位を測定した。なお、計測ユニットの形状及び寸法は図４の通りである。この方法により、ローラ表面をくまなく測定し、そのコロナ帯電後０．１秒から０．２秒後までの表面電位減衰速度を求めた。なお、測定環境は、温度２２℃、湿度５０％に制御した。
【００７１】
また、樹脂被覆層の形成に用いた紫外線硬化型樹脂組成物について、銅板の上に、上記樹脂被覆層の形成時と同様の条件で厚さ３０μｍの樹脂層を形成し、この樹脂層についても同様に表面電位減衰速度値を測定した。
【００７２】
次に、図２に示した画像形成装置に作製した現像ローラを装着して画像形成を行い、得られた画像の評価を行った。
【００７３】
これらの結果を表１に示す。
【００７４】
［実施例２］
樹脂被覆層の形成に当たり過塩素酸ナトリウムを用いず、樹脂被覆層の厚さを５μｍとしたほかは実施例１と同様にして現像ローラを製作し、同様に評価を行って、結果を表１に示した。
【００７５】
［実施例３］
次のようにしてローラ本体を作成したこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを製作し、同様に評価を行って、結果を表１に示した。
【００７６】
サンニックスＦＡ９５２（三洋化成工業株式会社製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価＝３７）１００部、ＳＲＸ２７４Ｃ（東レダウコーニングシリコン株式会社製製泡剤）１部、ＴＯＹＯＣＡＴＮＰ（東ソー株式会社製アミン触媒）２．８部、ＴＯＹＯＣＡＴＥＰ（東ソー株式会社製アミン触媒）１．５部及びサンフォームＩＣ−７１６（三洋化成工業株式会社製トリレンジイソシアネート）５９部を機械的に撹拌して発泡させた。
【００７７】
内径１６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの、表面をフッ素加工した金属製円筒型の片側開口部から、外径６．０ｍｍ、長さ２４０ｍｍの金属製シャフトを配置し、上記の発泡ポリウレタン原料をＲＩＭ成形用発泡機から注入した。
【００７８】
次いで、発泡ポリウレタン原料が注入されたモールドを８０℃のオーブン中で２０分間キュアした後脱型し、外径が１２ｍｍ、弾性層部分の全長が２１０ｍｍの弾性層を有するローラ本体を得た。
【００７９】
［実施例４］
樹脂被覆層の形成に当たり、過塩素酸ナトリウムの代りにカーボンブラックを２０ＰＨＲ配合し、紫外線の代りにウシオ電機（株）製Ｍｉｎ−ＥＢ装置を用いてローラを回転させながら、加速電圧３０ｋＶ、管電流３００μＡ、照射距離１００ｍｍ、雰囲気１Ｔｏｒｒ、照射時間１分の条件で電子線を照射したこと以外は実施例１と同様にして現像ローラを製作し、同様に評価を行って、結果を表１に示した。
【００８０】
［比較例１］
実施例１において、樹脂被覆層の形成に当たり、過塩素酸ナトリウムを用いなかったこと以外は同様にして現像ローラを製作し、同様に評価を行って結果を表１に示した。
【００８１】
［比較例２］
実施例４において、樹脂被覆層の形成に当たり、カーボンブラックを用いなかったこと以外は同様にして現像ローラを製作し、同様に評価を行って、結果を表１に示した。
【００８２】
【表１】

【００８３】
表１に示した結果から明らかなように、表面電位減衰速度値を０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上に適正化した実施例１〜４のローラは、良好な画像を確実に形成し得ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、斑点などの画像不良や濃度むら、更には白画像かぶりの発生を可及的に防止して高品位な画像を確実に得ることができる現像ローラ及びこれを用いた画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】現像ローラの断面図である。
【図２】画像形成装置の構成図である。
【図３】現像ローラの表面電位を測定する装置の一例を示す概略図である。
【図４】実施例，比較例で用いた計測ユニットの形状及び寸法を示す概略平面図である。
【図５】実施例，比較例で用いた回転抵抗測定器を示す概略図である。
【図６】現像ローラの表面電荷減衰曲線の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１現像ローラ
２シャフト
３半導電性弾性層
３ａ樹脂被覆層
６トナー
１１チャック
１２コロトロン放電器（コロナ放電器）
１３表面電位計

Claims

弾性層と、該弾性層の外周面に形成された少なくとも１層の樹脂被覆層とを有する現像ローラにおいて、
該樹脂被覆層は紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂よりなり、
該樹脂被覆層の表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて該表面を帯電させた場合の、電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度絶対値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上であることを特徴とする現像ローラ。
請求項１において、１００Ｖ印加時の電気抵抗値が１０^４〜１０^１０Ωであることを特徴とする現像ローラ。
請求項１又は２において、前記樹脂被覆層を形成する紫外線硬化型樹脂組成物又は電子線硬化型樹脂組成物を、金属板の片面に塗布して紫外線又は電子線により硬化させて形成した、厚さ３０μｍの樹脂層の表面と１ｍｍの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、８ｋＶの電圧を印加してコロナ放電を発生させて該表面を帯電させた場合の、電荷付与後０．１秒後から０．２秒後までの表面電位減衰速度絶対値が０．１［Ｖ／ｓｅｃ］以上であることを特徴とする現像ローラ。
請求項１ないし３のいずれか１項において、該樹脂被覆層が導電剤を含有することを特徴とする現像ローラ。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記樹脂被覆層は無溶剤の紫外線硬化樹脂組成物又は電子線硬化型樹脂組成物よりなる塗工液を塗布し、紫外線照射又は電子線照射により硬化させたものであることを特徴とする現像ローラ。
現像ローラを有する画像形成装置において、該現像ローラが請求項１ないし５のいずれか１項に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。