JP2006163205A

JP2006163205A - トナー搬送ロール

Info

Publication number: JP2006163205A
Application number: JP2004357345A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Mizumoto; 善久水本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-12-09
Filing date: 2004-12-09
Publication date: 2006-06-22
Also published as: US20060127125A1; CN100472353C; US7356293B2; CN1786842A

Abstract

【課題】トナーが漏れるのを防止するシール部を有するトナー搬送ロールにおいて、シール部の摩耗を抑え、トナー漏れを防ぐことを課題としている。
【解決手段】トナー漏れ防止用のシール部材が外周面が摺接されているトナー搬送ロール１０であって、イオン導電性ゴム１００質量部にアルミナ３〜５０質量部と誘電正接調整用充填剤を含有する。前記シール部材３は搬送ロール１の軸線方向の両端に摺動自在に外嵌されている。前記イオン導電性ゴムの比重が１．２以上が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナー漏れ防止用のシール部材が搬送ロールの外周面に摺接されているトナー搬送ロールに関し、詳しくは、シール部材と搬送ロールとの摺接摩擦により生じる熱を効率よく逃がすことによりシール部の摩耗を抑え、ひいてはトナー漏れを防ぐことができるトナー搬送ロール、特に、現像ロールに好適に用いられるものである。

電子写真方式による印刷技術においては、高速化、高画質化、カラー化、小型化といった改良が進み、広く世の中に普及してきた。これら改良において鍵となるのがトナーである。前記あらゆる要求を満たすために必要となるのが、トナー粉末の微細化と、トナー粒径の均一化、トナーの球形化である。トナーの微細化については、トナー粒径が１０μｍ以下、さらには５μｍ以下のものも出てきている。トナーの球形化については、真球度が９９％を上回るものまで出てきている。さらに、高画質化を求めて、従来の粉砕トナーに代わり重合トナーが主流となりつつある。かかる重合トナーは、デジタル情報を印刷物にする際にドットの再現性が非常によく高品質な印刷物が得られる。

このようなトナーの微細化および均一化・球形化、重合トナーへの移行に対応して、電子写真方式の画像形成装置を構成する各部材にはより高性能な機能が要求され、しかもかかる機能を製品の使用寿命の最後まで持続できる耐久性が求められる。
このような課題に対し、本発明者は、電気特性の均一性に優れたイオン導電性ゴムに誘電正接調整用充填剤を配合することにより、電気抵抗の均一化と共に、トナー等の付着物への帯電性に優れ、かつその帯電性を持続可能な導電性ゴムロールを開発した（特開２００４−１７０８４５号公報（特許文献１））。
前記導電性ゴムロールを用いればトナーの帯電量を高いレベルに保持することができトナーの搬送性を向上させることができるが、耐久性の面ではまだ改良の余地がある。

耐久性を向上させ、長期にわたり信頼性高く機能を発揮するためには、トナーを一定量次のパーツに供給する現像ロール、感光体もしくは転写ローラ、または転写されずに残ったトナーを回収するクリーニングロールなどの部材において、非常に小さく形の整ったトナーを忠実に次の部材に搬送することはもちろん、さらに各部材から機械内部にトナーを漏らさないことが重要となる。

具体的には、トナーを搬送する搬送ロールの軸線方向両端に環状のシール部材を摺動自在に外嵌しており、搬送部と非搬送部を隔てる境界、すなわち搬送ロールの外周面とシール部材の内周面の間の摺接部に、微細化したトナーがもぐり込みやすくなる。トナーが球形の場合は形状効果により更にその傾向が顕著になる。トナーが摺接部にもぐり込むと、搬送ロールとシール部材とはトナーを介して接触することになるため、接触時に高圧力がかかり激しい発熱を伴う。この発熱により、搬送ロールおよびシール部材の摩耗が激しくなり、ひいてはトナー漏れを起こす場合がある。さらに、重合トナーの場合はトナーを構成する熱可塑性樹脂が溶融し、トナーが大径化・エッジ化し融着して大きくなると共に角張ってきて、搬送ロールとシール部材のそれぞれを加速度的に破壊していく。また、仮にトナーが全くもぐりこまない場合であっても、搬送ロールの外周面とシール部材の内周面は常に発熱を伴いながら摺動するため、搬送ロールとシール部材が摩耗して隙間を生じるようになる。そして、この隙間にトナーが侵入しやすくなり、経時的にはトナーのもぐり込みによる上記問題が発生しうる。

前記した搬送ロールとシール部材間の摺動により生じる発熱が引き起こす諸問題を解決することを目的とする公知発明としては、以下のものが挙げられる。
特開２００２−９１１５８号公報（特許文献２）には、現像ローラの内部に形成されている空間部と、前記現像ローラの両端部に形成され、前記空間部と外気との間を連通する放熱開口部とを備えていることを特徴とする１成分現像ローラが提案されている。
この構成によれば、現像ローラとトナー規制部材との接触部分における発熱を外部に放熱して昇温を防止でき、トナーの凝集や固着を防止することができることが記載されている。

特開２００２−２７８３８６号公報（特許文献３）には、現像ローラ寄りの現像剤攪拌搬送部材をヒートパイプなどの高熱伝導部材とし、その端部に放熱（熱交換）のためのフィンを設けた画像形成装置が提案されている。この構成によれば、画像形成部以外からの熱影響を抑え、且つ冷却の効果を向上させ得ることが記載されている。
しかし、上記の方法では、装置が大型化しやすく、また風の流れや部材の位置により冷却速度差が生じて、かえってトナーの搬送特性が悪くなる部分が発生する可能性がある。

特開２００４−１７０８４５号公報特開２００２−９１１５８号公報特開２００２−２７８３８６号公報

本発明は、トナー漏れ防止用シール部材を搬送ロールの外周面に摺接されているトナー搬送ロールにおいて、シール部材の摩耗を抑え、トナー漏れを防ぐことを課題としている。

本発明は上記課題を解決するため、トナー漏れ防止用のシール部材が外周面が摺接されているトナー搬送ロールであって、
イオン導電性ゴム１００質量部にアルミナ３〜５０質量部と誘電正接調整用充填剤を含有することを特徴とするトナー搬送ロールを提供している。
具体的には、前記搬送ロールの軸線方向の両端に環状の前記シール部材が摺動自在に外嵌されているものに好適に用いられる。

前記のように、搬送ロール中に、熱伝導性に優れたアルミナを配合することにより、シール部材と搬送ロールの外周面との摩擦により生じる熱をロール全体にすばやく分散させることができ、ロール内部に伝達された熱は金属からなる芯金を経由して外部に逃がすことができる共に、アルミナが配合されたロール表面からも放熱されできる。そのため、シール部材と搬送ロールとの摺動摩擦による発熱により加速されていたシール部の摩耗を抑えることができ、トナー漏れをより長期間にわたって有効に防ぐことができる。さらには、搬送ロールが前記摺動部での発熱により高温とならないため、重合トナーを構成する熱可塑性樹脂が溶融しトナーが大径化・エッジ化し溶着して大きくなると共に角張ってくるのを防ぐことができる。よって、シール部材および搬送ロールの耐久性を格段に向上させることができる。

アルミナは、アルミニウムの酸化物（Ａｌ_２Ｏ_３）である。当該アルミナは、イオン導電性ゴム１００質量部に対して３〜５０質量部含有されており、なかでも５〜３０質量部含有されていることがより好ましく、８〜２５質量部含有されていることが特に好ましい。アルミナの含有量が３〜５０質量部としているのは、３質量部以下であると、シール部材と搬送ロールとの摺動摩擦により生じた熱を逃がす効果が得られにくい。一方、アルミナの含有量が５０質量部以上であると、ロールの硬度が上昇し硬くなりすぎ、トナーの劣化も促進されると共にロール表面を研磨する研磨材の耐久性が悪くなり、再ドレスが必要となる。特に、アルミナの含有量は３０質量部以下とすると、誘電正接調整用充填剤との混合性が良くなる利点がある。

本発明で用いるアルミナは、粒径が１μｍ以下のものが８０％以上を占めていることが好ましく、さらに粒径が０．５μｍ以下のものが５０％以上を占めていることがより好ましい。このように粒径の小さなアルミナを用いることにより、均一に分散させることができ放熱効果が向上するとともに、ロール表面の均一性を確保しやすいという利点がある。

本発明で用いるイオン導電性ゴムとしては、各種不飽和ゴムまたは熱可塑性ゴム等を用いることができ、共重合ゴムやブレンドゴム等の種々の形態で使用することができる。
具体的には、エピハロヒドリンゴム（特に、エピクロルヒドリンゴム）、ポリエーテル系ゴム、アクリロニトリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴムまたはシリコーンゴム等を挙げることができ、これらは単体で用いてもよいし２種以上をブレンドして用いてもよい。

なかでも本発明で用いるイオン導電性ゴムとしては、エチレンオキサイド含有ゴムが好ましい。エチレンオキサイド含有ゴムとしては、ポリエーテル系ポリマーまたはエピクロルヒドリンゴムなどが挙げられる。
ポリエーテル系ポリマーとしては、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグルシジルエーテル共重合体、エチレンオキサイド−アリルグルシジルエーテル共重合体、プロピレンオキサイド−アリルグルシジルエーテル共重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体またはウレタン系ゴム等が挙げられる。
エピクロルヒドリンゴムとしては、例えばエピクロルヒドリン（ＥＰ）単独重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体等が挙げられる。

特に、本発明で用いるイオン導電性ゴムとしては、エピクロルヒドリンゴムを主体とするゴムを用いることが好ましい。エピクロルヒドリンゴムと他のゴム成分とを組み合わせる場合は、エピクロルヒドリンゴムが全ゴム成分１００質量部に対して約２０質量部以上１００質量部未満の割合で配合されていることが好ましい。
エピクロルヒドリンゴムと組み合わせる他のゴムとしては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）もしくはクロロプレンなどの比較的高抵抗なゴム、または低抵抗ポリマーなどが挙げられる。前記低抵抗ポリマーとしては、エチレンオキシドと不飽和エポキシドとの二元共重合体、プロピレンオキシドと不飽和エポキシドとの二元共重合体またはエチレンオキシドとプロピレンオキシドと不飽和エポキシドとの三元共重合体等が挙げられる。前記不飽和エポキシドとしては、アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートおよびブタジエンモノオキシドなどが挙げられる。

なかでも、クロロプレンゴムまたは／およびエチレンオキサイド（ＥＯ）−プロピレンオキサイド（ＰＯ）−アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）共重合体（以下、ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体という）がエピクロルヒドリンゴムと組み合わせる他のゴムとして好適である。特にエピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴムおよびＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体のブレンドゴムは耐摩耗性に優れているので、アルミナを含有させることによる摩耗性の向上と相まって、さらに有効にトナー漏れを防止することができる。当該ブレンドゴムにおける各成分の割合は特に限定されず適宜選択すればよいが、例えば、重量比で、エピクロルヒドリンゴム：クロロプレンゴム：ＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体＝２〜５：４〜７：１、好ましくは３〜４：５〜６：１である。なお、ゴムの耐摩耗性は、優れたものから順に、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴムおよびＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体のブレンドゴム＞エピクロルヒドリンゴム＞エピクロルヒドリンゴムおよびクロロプレンゴムのブレンドゴムとなる。

本発明で用いるイオン導電性ゴムは、その比重が１．２以上であることが好ましい。
比重が１．２以上になると比較的熱容量が大きいため発熱量が大きくなる。
このような発熱量が大きなロールにアルミナを配合すれば、アルミナが発揮する放熱効果が顕著に現れ、アルミナを添加しない場合と比較して、より効果的にシール部材の摩耗を低減することができる。
比重が大きくなるほど熱容量が大きくなり発熱量も増えるため、イオン導電性ゴムの比重は、好ましくは１．３５以上であり、特に１．４以上が好ましい。上限は１．６以下であることが好ましい。

搬送ロールに含有させる前記誘電正接調整用充填剤として、弱導電性カーボンブラックまたは／および脂肪酸処理された炭酸カルシウムを１種または複数種配合することが好ましい。これらを配合することにより、イオン導電性を損なうことなく、従来のイオン導電性ゴム配合では実現できなかった非常に低い誘電正接を実現することができる。誘電正接調整用充填剤としては、その他、クレー、有機／無機顔料等が挙げられる。

前記弱導電性カーボンブラックとは、粒径が大きくストラクチャーの発達が小さく、導電性への寄与が小さいカーボンブラックであり、これを配合することにより、導電性を高めることなく、分極作用によるコンデンサー的な働きを得ることができ、電気抵抗の均一化を損なうことなく、帯電性のコントロールを実現できる。
弱導電性カーボンブラックとしては種々の選択が可能であるが、中でも大粒径を得やすいファーネス法、サーマル法により製造されたカーボンブラックが好ましく、不純物の少ないサーマルカーボンブラックが最も好ましい。カーボンの分類で言うと、ＳＲＦやＦＴ、ＭＴが好ましい。また、顔料で用いられるカーボンブラックを用いても良い。
弱導電性カーボンブラックの平均粒径は１００ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。この程度の大きさのものを用いれば、アルミナの分散を阻害せず、弱導電性カーボンブラックとアルミナとの分散性の相性がよくなるからである。

前記脂肪酸処理された炭酸カルシウムは、脂肪酸が炭酸カルシウムの界面に存在することにより、通常の炭酸カルシウムに比べ活性が高く、また、易滑性であることから、高分散化が容易かつ安定して実現できる。さらに、脂肪酸処理により分極作用が促されると、ゴム内のコンデンサー的な働きが強まるため、誘電正接を効率良く低減することができる。

誘電正接調整用充填剤の配合量は、本発明のトナー搬送ロールは、電圧５Ｖ、周波数１００Ｈｚで交流電圧を印加した際の誘電正接が０．１〜１．５となるように選択すればよい。ゴムローラの電気特性において誘電正接とは、電気の流し易さ（導電率）とコンデンサー成分（静電容量）の影響度を示す指標であり、交流電流を印加した際の位相遅れを示すパラメータであり、電圧をかけた時のコンデンサー成分割合の大きさを示している。誘電正接が大きいと電気（電荷）を通しやすく分極は進みにくいが、逆に誘電正接が小さいと電気（電荷）を通しにくく分極が進むことになる。誘電正接を上記０．１〜１．５範囲とすることで、トナー搬送ロールにおける分極を最適な範囲にすることができるため、電気抵抗の均一化を損なうことなく、トナーに帯電性を付加でき、付加した帯電性を維持することができる。
すなわち、誘電正接が０．１より小さいものをイオン導電により実現するのは困難であり、誘電正接が１．５より大きいと上記のような良好な帯電特性を得られない。なかでも、本発明のトナー搬送ロールの誘電正接は０．２〜１．０であることがより好ましい。

より具体的には、誘電正接調整用充填剤として上記弱導電性カーボンブラックを用いる場合、上記ゴム成分１００質量部に対して弱導電性カーボンブラックを５〜７０質量部配合することが好ましい。弱導電性カーボンブラックの種類により適切な配合量が異なるが、上記範囲とすることにより、イオン導電の状態を維持しながら誘電正接を低減することができる。さらに、アルミナとの分散性等の観点から、弱導電性カーボンブラックの配合量は２５〜５５質量部が好ましい。

また、誘電正接調整用充填剤として上記脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いる場合、上記ゴム成分１００質量部に対して脂肪酸処理された炭酸カルシウムを３０〜８０質量部配合することが好ましい。上記範囲としているのは、３０質量部より少ないと誘電正接に及ぼす影響が小さく誘電正接の低減を得にくいためである。一方、８０質量部より多いと誘電正接のコントロールは可能であるものの硬度の上昇や抵抗値の変動が生じやすくなるためである。より好ましくは４０〜７０質量部である。

誘電正接調整用充填剤の配合量は、アルミナの配合量よりも多い方が好ましい。特に誘電正接調整用充填剤として上記弱導電性カーボンブラックを用いる場合は、アルミナの配合量よりも多く配合する。

本発明のトナー搬送ロールにおいて、印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ１００と印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５００がともに１０^５〜１０^８の範囲内にあることが好ましく、１０^５〜１０^７の範囲内にあることがより好ましい。
電気抵抗が上記範囲の１０^５より小さいと電流が流れすぎ、画像不良が発生しやすいためであり、また放電の可能性も生じる。一方、上記１０^８より大きいと、低温低湿環境でトナー飛翔時の電圧変動が大きくなりすぎる。

さらに、印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ１００と印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５００が（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）＜０．５の関係を有することが好ましい。現像バイアスに近い５００Ｖの電圧印加時の抵抗値を基準として１００Ｖの電圧印加時の抵抗値との差を上記のように規定することで、ローラの電気抵抗等の電気特性が均一化される。このように、電圧依存性の小さいイオン導電とするのが好ましい。なお、通常カーボンブラック等の電子導電に依存している場合には（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）の値は１以上となる。

本発明のトナー搬送ロールにおいては、表面粗さＲｚが１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。Ｒｚが１μｍ未満であるとトナーを搬送しにくくなる。一方、Ｒｚが８μｍ以上であると表面の凹にトナーが多くなり搬送ムラが生じやすい。さらに、Ｒｍａｘが１０μｍ以下であることがより好ましい。
また、表面の摩擦係数が０．１〜１．５であることが好ましい。かかる範囲であれば、トナーの帯電性向上およびトナーの付着防止と合わせて、シール部での発熱量を抑制できるためである。また、トナー搬送ロールの摩擦係数が１．５以上であると、トナーにかかるせん断力などのストレスが大きい。一方、トナー搬送ロールの摩擦係数が０．１以下であると、トナーが滑って十分な量のトナーを搬送することが難しくなる。

本発明のトナー搬送ロールは、トナーを表面に保持してトナーを搬送する機能が必要な部材であれば、いずれにも用いることができる。より具体的には、画像形成装置の現像ロール、感光体、転写ベルトまたはクリーニングロールとして用いることができる。
本発明のトナー搬送ロールにおけるトナーの搬送量は特に限定されないが、０．０１〜１．０ｍｇ／ｃｍ^２程度のトナー量を搬送できることが好ましい。

本発明のトナー搬送ロールはトナー漏れ防止用のシール部材を有するが、シール部材という名称にとらわれず、トナー搬送ロールの外周面に摺動接触する部材が付設されているトナー搬送ロールは全て本発明の範囲に含まれる。例えば、トナー回収機が搬送ロールと摺接して付設されているクリーニングロール、クリーナーを有する帯電ロールや転写ロールも本発明でいう「シール部材を有するトナー搬送ロール」に含まれる。

本発明のトナー搬送ロールにおいては、熱伝導性に優れたアルミナを配合することにより、シール部材と搬送ロールの外周面との摩擦により生じる熱をロール全体にすばやく分散させて放熱することができる。そのため、シール部材と搬送ロールとの摺動摩擦による発熱により加速されていたシール部材の摩耗を抑えることができ、トナー漏れをより長期間にわたって有効に防ぐことができる。
さらに、トナー搬送ロールが発熱により高温とならないため、重合トナーを構成する熱可塑性樹脂が溶融しトナーが大径化・エッジ化し、融着して大きくなると共に角張ってくるのを防ぐことができる。このことによっても、シール部の耐久性が格段に向上する。
また、トナー搬送ロールを構成するゴムの摩耗性が悪いとシール部の摩耗が発生しやすいが、アルミナを添加することでトナー搬送ロールを構成するゴムの摩耗性の悪さが改善できることから、シール部材の摩耗を抑えることができ、シール部材の耐久性を向上させることができる。

本発明のトナー搬送ロールにおいては、アルミナが電子を保持しやすいという性質を有するため、トナーへの帯電を効率よく行わせることができ、優れたトナー搬送性を有する。トナーの帯電が１０マイクロクローン／ｇ以下に落ちるとかぶり画像が発生するとされているが、本発明のトナー搬送ロールを現像ローラとして用いれば、トナーの帯電を長期間にわたり持続することができるため、かぶり画像の発生を抑えることができる。

本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように本発明のトナー搬送ロール１０は円筒形状の肉厚０．５〜１５ｍｍ（本実施形態では肉厚１０ｍｍ）の搬送ロール１と、その中空部に圧入された直径１０ｍｍの円柱形状の芯金（シャフト）２と、トナー４が漏れるのを防止する一対の環状のシール部材３を備え、これらシール部材３は搬送ロール１の軸線方向の両端に摺動自在に外嵌している。
搬送ロール１と芯金２とは導電性接着剤で接合されている。芯金はアルミニウム、アルミニウム合金、ＳＵＳもしくは鉄等の金属製、またはセラミック製等とすることができる。
シール部材３はテフロン（登録商標）などの不織布やシートからなる。
搬送ロール１の肉厚を０．５〜１５ｍｍとしているのは、上記範囲より小さいと適当なニップを得にくく、上記範囲より大きいと部材が大きすぎて小型軽量化を図りにくいからである。

搬送ロール１の基材となるイオン導電性ゴムとしてはエピクロルヒドリンゴムを用いている。エピクロルヒドリンゴムとクロロプレンゴムとのブレンドゴム（ブレンド比１：１）や、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴムおよびＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体のブレンドゴム（ブレンド比４：５：１）を用いてもよい。

前記エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体、またはエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体を用いることが好ましい。なかでも、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテルの共重合比率が４５〜１０モル％／５０〜８０モル％／０〜１０モル％であるエピクロルヒドリンゴムを用いることが好ましく、前記共重合比率が４０〜２０モル％／５５〜７５モル％／０〜１０モル％であるエピクロルヒドリンゴムを用いることがより好ましく、前記共重合比率が４０モル％／５６モル％／４モル％であるエピクロルヒドリンゴムを用いることが特に好ましい。
エピクロルヒドリンゴムと組み合わせるＥＯ−ＰＯ−ＡＧＥ共重合体としては、ＥＯ：ＰＯ：ＡＧＥ＝９０：４：６のポリマーを用いることが好ましい。

搬送ロール１においては、前述のイオン導電性ゴム１００質量部に対しアルミナが３〜５０質量部配合されている。アルミナの配合量は、５〜３０質量部が好ましく、８〜２５質量部がより好ましい。前記アルミナとしては、分散性を向上させるために、粒径１μｍ以下の粒子が９１％、粒径５００ｎｍ以下の粒子が６４％を占めているものを用いる。

搬送ロール１には、さらに誘電正接調整用充填剤が配合されている。誘電正接調整用充填剤としては、弱導電性カーボンブラックまたは脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いる。なかでも弱導電性カーボンブラックを用いる方が好ましい。アルミナとの分散性の相性がよく、アルミナの分散を阻害しないからである。脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いる場合は、アルミナとなじみが良すぎて、一部凝集して大きな粒状の異物に成長する可能性があるため、注意を要する。
弱導電性カーボンブラックとしては、アルミナとの分散性の観点から、粒径が１００〜５００ｎｍ、好ましくは１２０ｎｍのものを用いる。弱導電性カーボンブラックの配合量は本発明のトナー搬送ロールの誘電正接を０．１〜１．５程度の適正な値とするために５〜７０質量部とする。アルミナとの混合性を鑑みれば、弱導電性カーボンブラックの配合量は２５〜５５質量部が好ましく、４０質量部がより好ましい。
脂肪酸処理された炭酸カルシウムの配合量は、本発明のトナー搬送ロールの誘電正接を０．１〜１．５程度の適正な値とするために３０質量部〜８０質量部とする。アルミナとの混合性を鑑みれば、脂肪酸処理された炭酸カルシウムの配合量は４０〜７０質量部が好ましく、５０質量部がより好ましい。

前記搬送ロール１においては、前記必須成分の他に、本発明の目的に反しない限り加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、無機充填剤、受酸剤、軟化剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤、中和剤、可塑剤、造核剤、気泡防止剤または架橋剤等の添加剤を適宜配合してもよい。本発明では加硫剤は配合している。

配合する加硫剤しては硫黄系、トリアジン誘導体系、チオウレア系、各種モノマー等が使用できる。これらは単独で使用しても、２種以上を組み合わせて使用してもよい。硫黄系加硫剤としては粉末硫黄、またはテトラメチルチウラムジスルフィドもしくはＮ，Ｎ−ジチオビスモルホリンなどの有機含硫黄化合物等が挙げられる。チオウレア系加硫剤としてはテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレアおよび（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１ＮＨ）_２Ｃ＝Ｓ（式中、ｎは１〜１０の整数を表す。）で示されるチオウレア等よりなる群から選択される１種または複数種のチオウレアを用いることができる。なかでも、本発明においては粉末硫黄とエチレンチオウレアとを併用することが好ましい。
加硫剤の添加量はゴム成分１００質量部に対して約０．５質量部以上約５質量部以下、好ましくは約１質量部以上約３質量部以下である。

エピクロルヒドリンゴムなどのハロゲン系ゴムを使用する場合にはハロゲン系ゴムの重量に対し受酸剤を０．５質量％以上１０質量％以下の割合、より好ましくは１．０質量％以上、８．０質量％以下の割合で配合するのが好ましい。
０．５質量％よりも少ないと加硫阻害および他の部材の汚染を防止する効果が生じにくいためである。一方、５．０質量％よりも多いと硬度が上昇しやすいためである。受酸剤としては、分散性にも優れているので特にハイドロタルサイト類、マグサラットが好ましい。その他、受酸剤としては、酸受容体として作用する種々の物質を用いることができる。

搬送ロール１の表層部分は酸化膜とされていることが好ましい。酸化膜としては多数のＣ＝Ｏ基またはＣ−Ｏ基等を有する酸化膜が好ましい。かかる酸化膜は本発明のトナー搬送ロールにおける摩擦係数の低減および誘電正接の調整により有効である。酸化膜は搬送ロールの表面に紫外線照射あるいは／およびオゾン照射等の処理を施し搬送ロールを酸化することで搬送ロールの表層部分に形成できる。なかでも紫外線照射により酸化膜を形成することが処理時間も早く、コストが低いことから好ましい。上記酸化膜を形成するための処理は公知の方法に従って行うことができる。例えば、紫外線照射を行う場合には搬送ロールの表面と紫外線ランプとの距離やゴムの種類等により異なるが、波長が１００〜４００ｎｍ、より好ましくは１００〜２００ｎｍの紫外線を３０秒〜３０分、好ましくは１分〜１０分程度照射することが好ましい。なお、紫外線の強度や照射条件（時間、槽内温度、距離）は本発明における誘電正接、摩擦係数とする範囲内で選定される。

酸化膜形成前のトナー搬送ロールに電圧５０Ｖを印加した時のローラ抵抗をＲ５０とし、酸化膜形成後の印加電圧５０Ｖにおけるローラ抵抗をＲ５０ａとしたとき、ｌｏｇＲ５０ａ−ｌｏｇＲ５０＝０．２〜１．５であることが好ましい。前記値が０．２より小さいと低摩擦係数を実現しにくく耐久性も向上しにくいためである。一方、１．５より大きいとローラ使用時の抵抗変化が大きくなり、良好な帯電特性が得られないためである。また、安定して電圧を負荷することができる５０Ｖという低電圧時のローラ抵抗を指標値としているため、酸化被膜形成による微小な抵抗上昇を精度良く捉えることができる。なお、好ましい範囲は０．５〜１．２である。

本発明のトナー搬送ロールは常法により作製できる。例えば、搬送ロールを構成する成分をバンバリーミキサで混練り後、ゴム押出機でチューブ状に予備成形し、この予備成形品を１６０℃で１５〜７０分間加硫したのち、芯金を挿入・接着し表面を研磨した後、所要寸法にカットした後、適宜研磨を施してローラとする等の従来公知の種々の方法を用いることができる。加硫時間は、加硫試験用レオメータ（例：キュラストメータ）により最適加硫時間を求めて決めるとよい。また、加硫温度は必要に応じて上記温度に上下して定めてもよい。なお、他の部材への汚染と圧縮永久ひずみを低減させるため、なるべく十分な加硫量を得られる様に条件を設定することが好ましい。また、発泡剤等を配合して、発泡ロールを形成してもよい。
ローラを水洗いしたあと、搬送ロールの表面に酸化膜を形成する。具体的には、紫外線照射機を用い、ローラと紫外線ランプ間の距離を１０ｃｍとして周方向９０度毎に紫外線（波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍ）を５分間照射し、ローラを４回回転させることで、ローラ全周（３６０度）に酸化膜を形成することができる。

このようにして得られる本発明のトナー搬送ロールは、印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ１００が６≦ｌｏｇＲ１００≦６．１であり、印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５００が５．９≦ｌｏｇＲ５００≦６である。表面粗さＲｚが１．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、表面の摩擦係数が０．３〜１．０である。
また、本発明のトナー搬送ロールを現像ロールとして用いた場合、１％の印字画像により印刷を重ねていくと、シール部前面にトナーが乗った段階での枚数が７，５００枚以上であり、かぶり画像が発生した段階での枚数が８，０００枚以上である。さらに、シール部へのトナーの侵入は見られない。

以下、本発明のトナー搬送ロールについて実施例および比較例を示して説明する。

各実施例および比較例のトナー搬送ロールにおける構成成分としては以下のものを用いた。
ゴム成分としては、エピクロルヒドリンゴム（ダイソー（株）製「エピクロマーＣＧ１０２」）を用いた。かかるゴム成分はエチレンオキサイド（ＥＯ）／エピクロルヒドリン（ＥＰ）／アリルグリシジルエーテル（ＡＧＥ）の共重合比率が５６モル％／４０モル％／４モル％であるエピクロルヒドリン系重合体である。当該エピクロルヒドリンゴムの比重は１．２４である。
誘電正接調整用充填剤としては、実施例１〜７および比較例１，３では弱電性カーボンブラック（旭カーボン（株）製「旭＃１５」、平均一次粒子径１２０ｎｍ）を用い、実施例８および比較例２では脂肪酸処理炭酸カルシウム（白石カルシウム（株）製「白艶華ＣＣ」）を用いた。
アルミナは昭和電工（株）製「ＡＬ−１６０ＳＧ−１」を用いた。このアルミナは、粒径１μｍ以下の粒子が９１％、粒径５００ｎｍ以下の粒子が６４％を占めている。
その他、表１には記載していないが、加硫剤として、硫黄をゴム成分１００質量部に対して０．５質量部、エチレンチオウレア（川口化学製アクセル２２−Ｓ）をゴム成分１００質量部に対して１．４質量部を用いた。さらに、受酸剤としてハイドロタルサイト（協和化学工業（株）製「ＤＨＴ−４Ａ−２」）をゴム成分１００質量部に対して３質量部用いた。

各実施例および比較例のトナー搬送ロールの製造方法について以下に述べる。
表１に記載の配合材料をバンバリーミキサで混練り後、ゴム押出機にて外径φ２２ｍｍ、内径φ９〜９．５ｍｍのチューブ状に押し出し加工を施した。該チューブを加硫用のφ８ｍｍシャフトに装着し、加硫缶にて１６０℃で１時間加硫を行った後、導電性接着剤を塗布したφ１０ｍｍのシャフトに装着して１６０℃のオーブン内で接着した。その後、端部をカット成形し、円筒研磨機でトラバース研磨、仕上げ研磨として鏡面研磨を施し、ＪＩＳＢ０６０１に規定の表面粗さＲｚが３〜５μｍになるように仕上げた。その結果、φ２０ｍｍ（交差０．０５）のトナー搬送ロールを得た。
ローラ表面を水洗いした後、紫外線照射を行い表面に酸化層を形成した。これは紫外線照射機（セン特殊光源（株）製「ＰＬ２１−２００」）を用い、ローラと紫外線ランプ間の距離を１０ｃｍとして周方向９０度毎に紫外線（波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍ）を５分間照射することによって行い、ローラを９０度ずつ４回回転させてローラ全周（３６０度）に酸化膜を形成させた。

上記のように作製した各実施例および比較例のトナー搬送ロールについて下記の特性測定を行った。
（表面粗さＲｚの測定）
表面粗さＲｚは、ＪＩＳＢ０６０１（１９９４）にしたがって測定した。

（ローラ電気抵抗の測定）
図２に示すように芯金２を通した搬送ロール１をアルミドラム３上に当接搭載し、電源４の＋側に接続した内部抵抗ｒ（１００Ω）の導線の先端をアルミドラム３の一端面に接続すると共に電源４の−側に接続した導線の先端を芯金２の他端面に接続して通電を行った。芯金２の両端に５００ｇずつの荷重Ｆをかけ３０ｒｐｍで回転させた状態で、印加電圧Ｅを５００Ｖまたは１００Ｖとした時の上記内部抵抗ｒにかかる電圧Ｖを４秒間に１００個測定した。
この装置において印加電圧をＥとすると、ローラ抵抗ＲはＲ＝ｒ×Ｅ／（Ｖ−ｒ）となるが、今回−ｒの項は微少とみなし、Ｒ＝ｒ×Ｅ／Ｖという式を用いてＲを算出した。なお、上記測定は温度２３℃、相対湿度５５％の恒温恒湿条件下で行った。

（摩擦係数の測定）
図３に示すように、デジタルフォースゲージ（（株）イマダ製「ＭｏｄｅｌＰＰＸ−２Ｔ」）４１と、摩擦片（市販のポリエステル製のＯＨＰフィルム、ロール長手方向との接触羽場：５０ｍｍ）４２と、２０ｇの重り４４と、トナー搬送ロール４３とからなる装置においてデジタルフォースゲージ４１で測定された数値をオイラーの式に代入し、摩擦係数を算出した。

各実施例および比較例のトナー搬送ロールを市販のレーザープリンターに現像ローラとして装着し、シール部の摩耗性およびかぶり画像の発生を評価した。なお、前記レーザープリンターはプラス帯電性を有する１成分系非磁性トナーを使用するものである。

（シール部の摩耗性）
１％の印字画像により印刷を重ねてゆき、５００枚を印刷するごとに目視でシール部の汚れを確認した。シール部前面にトナーが乗った段階で摩耗と判断し、そのときの枚数を表１に記載した。そして、シール部の摩耗が非常に少なく耐久性に極めて優れているもの（１０，０００枚以上）は「◎」と、シール部の摩耗が少なく耐久性に優れているもの（８，０００〜９，５００枚）は「○」と評価した。一方、比較例１〜３では、表１に記載の枚数の時点で、トナーがシール部前面に乗るだけでなく、シール部にもぐりこんでいた。

（かぶり画像の発生）
１％の印字画像により印刷を重ねてゆき、５００枚を印刷するごとに、黒べたと白地が連続する部分を設けた評価用画像を出力した。評価用画像を出力した際に白地部分が黒っぽくなった段階でかぶり画像が発生したと判断し、そのときの枚数を表１に記載した。かぶり画像が発生する枚数が、６，０００枚以下の場合は製品としての耐久性が保証できないため「×」と、６，５００枚〜７，５００枚の場合は実際の使用に耐えられないため「△」と、８，０００枚〜９，５００枚の場合は耐久性に優れているため「○」と、１０，０００枚以上の場合は耐久性に非常に優れているため「◎」と評価した。

（総合評価）
市販プリンターのトナー寿命（６０００枚）に対し、シール摩耗とかぶり画像の総合評価である。
「◎」は、実用上極めて耐久性に優れ、かつ高画質が長期にわたり維持できる。
「○〜◎」は、実用上極めて耐久性に優れ、かつ高画質が維持できる。
「○」は、実用上耐久性に優れ、かつ高画質が維持できる。
「△」は、実用上ん耐久性が劣る。摩耗時にトナーの流入が開始している。かぶりより早くシール部が摩耗する。
「×」は、現像ロールとしては不適で、実用化できない。

表１の実施例１〜７と比較例１または実施例８と比較例２を比較すれば明らかなように、アルミナを３質量部以上添加することで、かぶり画像の発生を有効に防止することができるとともに、シール部の耐摩耗性が向上され、トナーがシール部にもぐりこむのを防ぐことができることがわかった。
さらに、表１の実施例１〜７と比較例３を比較すれば明らかなように、アルミナの添加量は３〜５０質量部が適切であること分かった。なかでも、アルミナの添加量は８〜２５質量部であることがシール部の耐摩耗性の向上およびかぶり画像発生の防止の観点から好ましいことがわかった。

本発明のトナー搬送ロールは、画像形成装置に用いる現像ロール、クリーニングロール、クリーナーを具備する帯電ロールや転写ロールとして用いることができる。

本発明のトナー搬送ロールの概略図である。本発明の実施例において、トナー搬送ロールの電気抵抗の測定方法を示す図である。トナー搬送ロールの摩擦係数の測定方法を示す図である。

符号の説明

１搬送ロール
２芯金
３シール部
４トナー
１０トナー搬送ロール

Claims

トナー漏れ防止用のシール部材が外周面が摺接されているトナー搬送ロールであって、
イオン導電性ゴム１００質量部にアルミナ３〜５０質量部と誘電正接調整用充填剤を含有することを特徴とするトナー搬送ロール。
前記搬送ロールの軸線方向の両端に環状の前記シール部材が摺動自在に外嵌されている請求項１に記載のトナー搬送ロール。
上記イオン導電性ゴムの比重が１．２以上である請求項１または請求項２に記載のトナー搬送ロール。
上記誘電正接調整用充填剤として弱導電性カーボンブラックまたは／および脂肪酸処理された炭酸カルシウムを用いている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のトナー搬送ロール。
印加電圧１００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ１００と印加電圧５００Ｖにおけるローラ抵抗Ｒ５００がともに１０^５〜１０^８の範囲内にあり、かつ（ｌｏｇＲ１００−ｌｏｇＲ５００）＜０．５であり、表面粗さＲｚが１μｍ以上８μｍ以下であり、表面の摩擦係数が０．１〜１．５である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のトナー搬送ロール。
画像形成装置において、現像ロールとして用いられる請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のトナー搬送ロール。