JP2008170892A - 現像ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用してもトナーまたはその添加成分の付着が起きにくい現像ローラを提供すること。
【解決手段】本発明の現像ローラ１は，芯金２と，その周囲の弾性層３と，その上の表面層４とを有している。弾性層３は，基材のシリコーンゴムにカーボンブラックを添加したもので形成されている。表面層４は，基材のシリコーン樹脂またはフッ素樹脂に，カーボンブラックおよびフェノール樹脂粒子を添加したもので形成されている。表面層４の表面粗さＲａは，フェノール樹脂粒子の添加量により，０．５〜３．５の範囲内に調整されている。これによりトナー搬送量を適切な範囲内としている。また，表面層４の表面エネルギーは，３０ｍＮ／ｍ以下とされている。これにより，トナーまたはその添加成分の付着が起こりにくいようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は，トナーによる画像形成を行う画像形成装置における現像ローラに関する。さらに詳細には，トナーまたはその添加成分の付着による画質低下を防止した現像ローラに関するものである。

従来から用いられている画像形成装置（特許文献１等）の現像ローラまわりには，現像ローラに接触する部材が備えられている。供給ローラや規制ブレードがそうである。これらは当然，それぞれの必要のために設けられているものである。
特開平１１−２２３９８８号公報

しかしながら，前記したような従来の画像形成装置には，次のような問題点があった。すなわち，現像ローラに接触する部材が，現像ローラ上のトナーにストレスを掛けてしまうのである。このため，長期間使用していると，ストレスを受けたトナーまたはその添加成分が現像ローラの表面に付着してしまう。これにより現像ローラの表面状態は当然，変化する。このため，現像特性が変化し，画像品質が低下してしまう。

本発明は，前記した従来の現像ローラが有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，長期間使用してもトナーまたはその添加成分の付着が起きにくい現像ローラを提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の現像ローラは，画像形成装置の感光体にトナーを付与してその潜像を現像するローラであって，表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えない低表面エネルギー材料により形成され，かつ，表面粗さＲａが０．５〜３．５の範囲内にある表面層を有するものである。

この現像ローラでは，表面層の表面エネルギーが低いので，トナーまたはその添加成分の付着が起こりにくい。このため，長期間使用しても現像特性が変化しにくい。その一方で，表面粗さＲａが過度に小さくはないので，トナーの搬送力は確保されている。むろん，表面粗さＲａが過度に大きくもないので，トナーの搬送力が過剰ということもない。よって，長期間使用しても良好な画像品質を維持できる。

本発明は，前述の表面層の下に弾性層を有する現像ローラに適用することが好ましい。弾性層を持たないハードローラの場合，供給ローラや規制ブレード等の周辺部材の押圧によるストレスを直接受けてしまい，好ましくないからである。

本発明によれば，長期間使用してもトナーまたはその添加成分の付着が起きにくい現像ローラが提供されている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態の現像ローラ１は，図１の断面図に示すように，芯金２と，その周囲の弾性層３と，その上の表面層４とを有している。芯金２はアルミ製である。アルミ以外でも，導電性と剛性のある素材であれば何でもよい。弾性層３は，シリコーンゴムを基材として，これにカーボンブラックを添加して導電性を付与したもので形成されている。シリコーンゴムの種類は，適度な弾性を持つものであれば何でもよい。適度な弾性を持つものであればシリコーンゴム以外の素材であってもかまわない。カーボンブラックの種類も問わない。弾性層３に導電性を付与できるものであれば，金属粉末など他のものでもよい。

表面層４は，弾性層３の上に，シリコーン樹脂またはフッ素樹脂を基材として形成されている。この基材に，カーボンブラックを添加して導電性を付与してある。また，フェノール樹脂粒子も添加してある。これは表面粗さの調整のための球状粒子である。シリコーン樹脂またはフッ素樹脂の種類には特段の限定はない。また，３０ｍＮ／ｍ以下の低い表面エネルギーの表面を実現できる素材であれば他の材料でもよい。カーボンブラックの種類も問わない。表面層４に導電性を付与できるものであれば他のものでもよい。フェノール樹脂粒子の粒径は，１０〜２０μｍの範囲内が好ましい。表面粗さの調整に有効なものであれば他の球状粒子でもよい。

本発明の現像ローラの耐久使用特性の評価試験を，実施例および比較例により，以下のように行った。実施例および比較例に係る現像ローラとして，表１に掲げる各種のものを作製した。

表面エネルギーは，作製した現像ローラの表面層４の表面における，αブロモナフタレン，ヨウ化メチレン，水の３種類の液体の接触角により算出した。接触角の測定装置としては，協和界面科学社製のＤＭ７００型を使用した。表面粗さＲａは，フェノール樹脂粒子の添加量により調整した。すなわち，添加量を多くすればより粗い（Ｒａ値が大きい）ものが得られ，少なくすればより滑らかな（Ｒａ値が小さい）ものが得られる。また，表面層４の基材としてシリコーン樹脂でもフッ素樹脂でもないものを用いているもの（比較例４，５）においても，カーボンブラックによる導電性付与を行った。

表１中の比較例１は，表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えている点で本発明の範囲から外れている。比較例２は，表面粗さＲａが０．５に満たず平滑すぎる点で本発明の範囲から外れている。比較例３は，表面粗さＲａが３．５を超えており粗すぎる点で本発明の範囲から外れている。比較例４，５は，表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えている点で本発明の範囲から外れている。

試験機としては，コニカミノルタ社製ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２３００ＤＬ型を用いた。この画像形成装置は，トナーと，外添材と呼ばれる添加成分とを含み，キャリアを含まない現像剤を使用するタイプのものである。これのトナーカートリッジに，現像ローラを表１のもので置き換える改造を施して試験を実施した。試験は，温度２３℃湿度６５％の環境下で行った。この試験では，５％チャートを２万枚印刷した。そして，初期の現像ローラ上のトナー搬送量，初期の現像量，１万枚印刷時の現像量，２万枚印刷時の現像量を評価した。評価基準は，以下の通りとした。
現像ローラ上のトナー搬送量：５〜７ｇ/ｍ²の範囲内の場合に○
それより上でも下でも×
現像量：チャート中のベタ部分の全域にて所定の濃度を確保できている場合に○
部分的に所定の濃度に達していない箇所があるが目視ではわからない場合に△
目視で容易にわかるほどに濃度不足が認められる場合に×

試験の結果は表２に示す通りとなった。実施例１〜６のものはいずれも，２万枚印刷時まで良好な画質を維持した。弾性層３を有しない実施例７のものでも，１万枚印刷時までは使用可能であった。これは，表面層４の表面粗さが適切な範囲内にあるためトナーの搬送量が適切で，かつ，表面エネルギーが低いためにトナーまたはその添加成分の表面への付着がほとんど発生しないためと考えられる。

実施例３の現像ローラの２万枚印刷後の表面の状況を図２に示す。これは，表面層４の表面を光学顕微鏡により拡大観察してスケッチしたものである。図中の白い丸５が，添加されているフェノール樹脂粒子による凸状部分である。丸５以外の部分の細かい黒点が，表面に生じたトナーまたはその添加成分の付着物である。２万枚印刷後といえども付着物が非常に少ない状況である。実施例１，２，４〜６のものでも，黒点の分布密度は図２とほぼ同様であった。ただし丸５の分布密度は，それぞれの表面粗さＲａに応じたものであった。実施例７のものは，図２より黒点がやや多い状況であった。

これに対し比較例１〜５のものはいずれも，１万枚印刷時まで良好な画質を維持することすらできなかった。このため１万枚印刷時までにて試験を中止した。特に，比較例２，３のものは，初期のトナー搬送量からして良好な範囲を逸脱しており，最初から良好な画質が得られなかった。これは，表面層４の表面粗さが適切な範囲を外れているためであると考えられる。比較例１，４，５のものは，初期こそ良好な画質を示したが，試験開始後早々に画質が劣化した。これは，表面エネルギーが高すぎるために，トナーまたはその添加成分の表面への付着が急速に発生したためと考えられる。

比較例１の現像ローラの１万枚印刷後の表面の状況を図３に示す。これは，図２と同様の方法による観察結果である。所々に黒点が少ない箇所６もあるが，図２と比較して，全体に黒点が非常に多い状況である。これは主として外添材の付着物である。比較例２〜５のものでも，黒点の分布密度は図３と同様に高かった。

以上詳細に説明したように本実施形態および実施例の現像ローラでは，表面エネルギーを３０ｍＮ／ｍ以下に抑えており，かつ，表面粗さＲａを適切な範囲内としている。これにより，トナーの搬送量を適切な範囲内としつつ，耐久使用時においてもトナーまたはその添加成分の表面への付着を防いでいる。これにより，長期間にわたり良好な画質を維持できる現像ローラが実現されている。特に，表面層４の下に弾性層３を備える場合にはさらに良好である。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。

実施の形態に係る現像ローラの断面図である。 実施例に係る現像ローラの耐久試験後における表面の状況を示す拡大図である。 比較例に係る現像ローラの耐久試験後における表面の状況を示す拡大図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
２ 芯金
３ 弾性層
４ 表面層

Claims (2)

1. 画像形成装置の感光体にトナーを付与してその潜像を現像する現像ローラにおいて，
   表面エネルギーが３０ｍＮ／ｍを超えない低表面エネルギー材料により形成され，かつ，表面粗さＲａが０．５〜３．５の範囲内にある表面層を有することを特徴とする現像ローラ。
2. 請求項１に記載の現像ローラにおいて，
   前記表面層の下に弾性層を有することを特徴とする現像ローラ。

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