JP2008209667A - 現像ロール - Google Patents

Abstract

【課題】トナー搬送性を高度に確保しつつ、ロール表面が柔軟で、トナーに対するストレスが有利に低減され得る現像ロールを提供すること。
【解決手段】軸体の外周面上に弾性体層１４が形成され、かかる弾性体層１４の外周面上に、少なくとも１層のコート層１６が設けられてなる現像ロール１０において、弾性体層１４を、ミラブルゴム材料を発泡せしめて構成すると共に、１２０〜２５０μｍの平均セル径と５０〜２５０μｍのスキン層の厚さ（ｄ）となるように調整し、更に、ロール表面１７の表面粗さを、Ｒａ：０．５０〜１．２０μｍとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機、ファクシミリ等に用いられる現像ロールに関するものである。

従来より、複写機やレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の電子写真装置においては、現像ロールとして、ＳＵＳ等の金属製軸体の外周面に、低硬度のゴム層からなる弾性体層を形成し、更にその弾性体層の外周面に、樹脂層からなる少なくとも１層のコート層を積層したものが、広く用いられている。

ところで、電子写真装置においては、近年、複写やプリントの高速化・高画質化が図られており、この高速化・高画質化に伴って、画像の高濃度化がより一層要請されている。このため、現像ロールにおいては、トナー搬送性能の更なる向上が求められている。

そして、現像ロールのトナー搬送性能を向上させるために、ロール表面を粗面化して、トナー搬送量を増加させる手法が種々検討されてきているのであるが、近年においては、その手法の一つとして、弾性体層を被覆するコート層に、シリカ等からなる無機系微粒子やアクリル樹脂、ウレタン樹脂等からなる有機系微粒子を添加・分散せしめることによって、ロール表面を粗面化して、トナー搬送量を増加させる手法が、採用されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、近年におけるトナーの低融点化や小径化等により、トナーは、押圧や摺動によって融解、変形したり、外添剤の剥離等が生じやすくなっており、このため、上記素材からなる粗面化用微粒子にあっても、昨今のトナーにとっては硬度が高く、そのような粗面化用微粒子の添加によるロール表面の硬度上昇や、微粒子とトナーとの摺動によって、トナー変形等が生じて、トナー劣化が惹起され得ることが明らかとなったのである。また、このトナー劣化に起因して、トナーの帯電性能が低下し、カブリ（非印字部への印字）やフィルミング（現像ロール上へのトナー付着による縦スジ画像不具合）が引き起こされ、画質不具合が惹起されることが明らかとなった。これは、今後のトナーカートリッジ（ＣＲＧ）のロングライフ化を見据えると、より一層不都合であると予測され、従って、トナーに対するストレスを緩和し得る現像ロールが、強く求められているのである。

特開２００６−１７８０９９号公報

ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、トナー搬送性を高度に確保しつつ、ロール表面が柔軟で、トナーに対するストレスが有利に低減され得る現像ロールを提供することにある。

そして、本発明は、かかる課題を解決するために、軸体の外周面上に弾性体層が形成され、かかる弾性体層の外周面上に、少なくとも１層のコート層が更に設けられてなる現像ロールであって、前記弾性体層が、ミラブルゴム材料を発泡せしめてなる発泡ゴムから構成され、１２０〜２５０μｍの平均セル径と、その表面に５０〜２５０μｍの厚さのスキン層を有していると共に、ロール表面の表面粗さが、Ｒａ：０．５０〜１．２０μｍとされていることを特徴とする現像ロールを、その要旨とするものである。

なお、かかる本発明に従う現像ロールの望ましい態様の一つにおいては、前記弾性体層の表面粗さが、Ｒａ：１．３５〜２．２０μｍとされる。

また、本発明に従う現像ロールにおける別の好ましい態様の一つによれば、前記コート層が、１〜３０μｍの厚さにおいて形成される。

このように、本発明に従う現像ロールにあっては、弾性体層が、ソリッド（非発泡）タイプではない、発泡タイプのゴムから構成されていると共に、弾性体層の表面（外周面）に形成されるスキン層の厚さが５０〜２５０μｍと薄くなるように形成され、且つ発泡セルの平均セル径が１２０〜２５０μｍとされているところから、スキン層直下（表面部付近）の発泡セル（気泡）の形状に対応した凹凸形状がロール表面に現出し、この凹凸によって、ロール表面の粗面化を有利に図ることができるのである。このように、発泡セルの凹凸によってロール表面の粗面化を図ることができるところから、従来の如き粗面化用微粒子の添加による、ロール表面の高硬度化を回避することができ、ロール表面の柔軟化（低硬度化）を有利に実現し得るのである。

しかも、かかる現像ロールにおいては、上述せる如き平均セル径：１２０〜２５０μｍとスキン層の厚さ：５０〜２５０μｍを採用することによって形成されるロール表面の凹凸によって、ロール表面の表面粗さ（製品表面粗度）が、Ｒａ：０．５０〜１．２０μｍとされているところから、トナー搬送性能も高度に確保され、ひいては画像の高濃度化を図ることができるようになる。

加えて、本発明に従う現像ロールにあっては、弾性体層を構成する発泡ゴムが、液状ゴム材料ではなく、ミラブルゴム（混練、ロール練りが可能なタイプのゴムを意味する）材料から形成されているところから、発泡セルの平均セル径やスキン層の厚さを、上記特定の範囲に有利に調整することができ、また、ロール表面を略均一に粗面化することができるのである。即ち、液状ゴム材料は、粘度が小さいところから、セル径の制御を行うことが困難であり、発泡セル同士が結合して、発泡セルの平均セル径が目的とするセル径よりも大きくなったり、表面付近のセル径が大きくばらつく等して、均一な表面粗度を確保することが困難となっているのであるが、ミラブルゴム材料は、適度な粘度を有しているところから、小さな発泡セルを形成することが可能であると共に、発泡セルを比較的均一に形成することができ、これにより、ロール表面が、周方向及び軸方向に亘って、略均一に粗面化され得るのである。

従って、このような本発明に従う現像ロールにあっては、スキン層直下（表面部付近）の発泡セルの凹凸によって、ロール表面が特定の表面粗さとなるように略均一に粗面化されているところから、トナー搬送性を高度に確保しつつ、ロール表面が柔軟となり、トナーに対するストレスが有利に緩和され得るのである。それ故、本発明によれば、画像の高濃度化が有利に実現され得ると共に、トナー劣化が防止されて、カブリやフィルミングの発生が防止され得るのである。

また、本発明に従う現像ロールの望ましい態様の一つに従って、前記弾性体層の表面粗さを、Ｒａ：１．３５〜２．２０とすれば、かかる表面粗さを有する弾性体層の外周面上に少なくとも１層のコート層が形成されることにより、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）を、所望とする範囲に、より一層有利に調整することができ、ひいては現像ロールのトナー搬送性を高度に確保することが可能となる。

さらに、本発明に従う現像ロールにおける別の好ましい態様の一つに従って、前記コート層を、１〜３０μｍの厚さにおいて形成すれば、発泡セルの形状に対応した凹凸形状が、より一層有利にロール表面に現出せしめられることとなり、ロール表面の粗面化をより効果的に実現することができる。

ところで、図１には、本発明に係る現像ロールの代表的なロール構造の例が、軸心に直角な方向の断面において、示されている。そして、かかる現像ロール１０においては、導電性の軸体（芯金）１２の外周面上に、ロール径方向の内側から外側に向かって、導電性の弾性体層１４及び最外層としてのコート層（被覆層）１６が、それぞれ所定の厚さで、順次、一体的に積層形成されている。即ち、かかる現像ロール１０にあっては、軸体１２の周りに形成された基層としての弾性体層１４の外周面上に、更に、１層のコート層１６が最外層として設けられて、構成されているのである。

より具体的には、軸体１０は、導電体であれば、特に限定されるものではなく、その材質として、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属を挙げることができ、メッキ処理等が施されていてもよく、更に必要に応じて、接着剤やプライマー等が外周面に塗布されていてもよい。また、軸体１０の形状も、図１に示される如きロッド状の中実体以外にも、パイプ状の中空円筒体であっても、何等差し支えない。

また、かかる軸体１０の外周面上に形成される弾性体層１４は、発泡ゴムからなるフォーム状の弾性体にて構成され、本発明においては、ミラブルゴム材料を主成分とする導電性の発泡ゴム形成材料を用いて形成されている。ここで、ミラブルゴムとは、混練、ロール練りが可能なタイプのゴムを意味し、液状タイプのゴムに比して粘度が高い（一般に、ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（１００℃）にて、３５〜１６０程度）ものとなっている。このため、液状ゴムを使用する場合に比して、発泡ゴムにおけるセル径の制御を容易に行うことが可能となり、後述する小さな平均セル径の発泡セルを有利に形成することができると共に、発泡セルを周方向及び軸方向に亘って比較的均一に形成することができるようになっているのである。

そのようなミラブルゴム材料としては、例えば、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−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムや、天然ゴム等を挙げることが出来、これらのゴム材料が、単独で、若しくは２種以上がブレンドされて、用いられる。これらの中でも、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、及びシリコーンゴムにあっては、低硬度で耐ヘタリ性に優れるところから、特に好適に採用され得る。

そして、そのようなミラブルゴム材料に、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、カーボンブラック、グラファイト、金属粉、導電性金属酸化物（例えば、導電性酸化錫、導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛）等の従来から公知の導電剤が、従来と同様な配合比率をもって配合されて、弾性体層１４が所定の体積抵抗率（一般に、１０³ 〜１０⁸ Ωｃｍ程度）に調整され得るようになっており、この導電剤によって、現像ロール１０に導電性が付与せしめられることとなる。

また、このミラブルゴム材料を主成分とする導電性の発泡ゴム形成材料には、発泡体を得るべく、炭酸水素ナトリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤や、アゾジカルボンアミド、４，４−オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の有機系発泡剤の公知の発泡剤が配合されて、一般に、５倍以内、好ましくは１．５〜２．５倍程度の発泡倍率となるように発泡せしめられるようになっており、これによって、弾性体層１４が、低硬度（アスカーＣ硬度で、一般に、６０°以下程度）に有利に調整されて、現像ロール１０に優れた柔軟性が付与されるようになっているのである。

ここで、上記発泡剤の配合量としては、ゴム材料の種類等に応じて適宜に設定され得るものの、好ましくは、ゴム材料の１００重量部に対して、０．１〜３０重量部、より好ましくは、３〜１５重量部となる配合割合が採用される。この理由は、発泡剤の配合量が少なくなると、充分に発泡しないおそれがある一方、発泡剤の配合量が多くなりすぎると、発泡反応が進みすぎるおそれがあり、何れの場合も、弾性体層１４に形成されるスキン層の厚さや、発泡セルの平均セル径が、後述する範囲から外れてしまうようになるからである。

なお、上記発泡ゴム形成材料には、上述せる如き導電剤や発泡剤以外にも、ゴム材料の硬化と発泡のタイミングを調整するための遅延剤や触媒、架橋剤、軟化剤等の各種の配合剤、添加剤が、必要に応じて、従来と同様に、適量において、更に添加、混合せしめられる。

そして、上述せる如き導電剤や発泡剤等が配合された発泡ゴム形成材料を、発泡・硬化（加硫乃至は架橋）せしめることによって、弾性体層１４が形成されるのであるが、かかる弾性体層１４は、通常、０．５〜１０ｍｍ、好ましくは０．５〜６ｍｍ程度の厚さとなるように、形成されるのである。

また、かかる弾性体層１４には、その内部に、図２に拡大して示されているように、多数の発泡セル２０が、弾性体層１４の軸体１２近傍から表面１５近傍に亘って、分散せしめられた状態で形成されており、かかる発泡セル２０によって、その表面１５が凹凸状となって粗面化されているのである。なお、図２においては、本実施形態の現像ロールの理解を容易とするために、弾性体層１４やコート層１６の表面形状（凹凸）等が、誇張されて示されていることが、理解されるべきである。

特に、本発明においては、かかる発泡セル２０の平均セル径が、１２０〜２５０μｍ、好ましくは１２０〜２００μｍ、より好ましくは１２０〜１８０μｍとされているのである。なぜなら、発泡セルの平均セル径が１２０μｍより小さい場合には、ロール表面１７を粗面化することができなくなるからであり、また、２５０μｍより大きい場合には、ロール表面１７が粗くなりすぎて、表面粗度が大きくなり、カブリやフィルミングが発生してしまうからであり、何れの場合も、ロール表面１７が所望とする表面粗さ（Ｒａ）とならず、現像ロール１０に良好な搬送性を付与することができなくなるからである。

なお、弾性体層１４の発泡セル２０にあっては、軸体１２近傍側から表面１５近傍側に向かって（厚さ方向に）、セル径に勾配が生じ、表面１５近傍のセル径が、軸体１２側のセル径よりも小さくなる場合等があるが、本発明において、上記「平均セル径」は、厚さ方向の全ての発泡セル２０のセル径の平均値を、示している。因みに、かかる平均セル径は、弾性体層１４における厚さ方向中間部に存在する発泡セル２０の平均セル径と略同じ値を有するところから、この中間部に存在する発泡セル２０から任意に選択される発泡セル２０の平均セル径を算出することによっても、求めることができる。また、本発明において、発泡セル２０は、単泡型であるものが大部分を占めるが、その形状が真球状ではなく、楕円球状等のように一定の径が定まらない場合には、長径がセル径として採用されるのである。

また、本発明に従う現像ロール１０の弾性体層１４には、その表面部位に、スキン層１８が形成されており、本発明においては、そのスキン層１８の厚さ（図２中、ｄ）が、５０〜２５０μｍ、好ましくは５０〜２００μｍ、更に好ましくは５０〜１５０μｍの範囲となるように、調整されているのである。この理由は、スキン層１８の厚さが５０μｍよりも薄くなると、スキン層１８直下の発泡セル２０ａのセル壁が薄くなりすぎて、骨格が弱くなり、耐ヘタリ性の悪化、及び粗度が大きくなりすぎるからであり、逆に、上限を超えると、弾性体層１４の表面硬度が上昇すると共に、弾性体層１４の表面１５に、スキン層１８直下の発泡セル２０ａの形状に対応した凹凸形状が現れなくなって、発泡セル２０ａによるロール表面１７の粗面化を充分に図ることができなくなるからである。なお、本発明において、「スキン層」は、図２からも明らかなように、発泡ゴムの表面に一体的に形成される発泡セル２０が存在しない表皮（非発泡表皮層）の部分を意味する。

なお、上述せる如き発泡セル２０の平均セル径やスキン層１８の厚さ等の発泡状態は、発泡剤の配合割合や加熱条件（加硫乃至は架橋条件）以外にも、触媒や遅延剤の配合割合を変えて、ミラブルゴム材料の硬化と発泡のタイミングを調整することによっても、変更することができる。一般に、硬化を遅延させると、セル径が大きくなったり、スキン層が薄くなる一方、硬化を速くすると、発泡が進みにくくなって、セル径が小さくなったり、スキン層が厚くなる傾向がある。従って、本発明においては、上記範囲となるように、加熱条件や、発泡剤、触媒及び遅延剤の配合割合が、適宜に設定されることとなる。

さらに、本発明においては、弾性体層１４の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）が、スキン層１８直下（表面部付近）の発泡セル２０ａの凹凸形状が表面１５に現れることによって、好ましくは１．３５〜２．２０μｍ、より好ましくは１．５０〜２．００μｍとされていることが望ましい。これは、弾性体層１４の外周面（１５）上に、コート層１６が積層形成されることによって、コート層１６の表面、即ち、ロール表面１７にも、発泡セル２０ａに対応する凹凸形状が現れるのであるが、その凹凸の高低差が、弾性体層表面１５における凹凸の高低差よりも小さくなる傾向があり、従って、弾性体層１４の表面粗さよりもロール表面１７の表面粗さが小さくなるため、弾性体層１４の表面１５の表面粗さ（Ｒａ）を、上記範囲とすることによって、ロール表面１７の表面粗さ（Ｒａ）を、所望とする範囲に、より一層有利に調整することが可能となるからである。なお、本発明において、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４に準拠して測定される。

そして、上述せる如き導電性弾性体層１４の外周面上には、軟質乃至は柔軟な材料からなるコート層１６が、一体的に形成されているのである。この軟質材料としては、例えば、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂（ＰＶＢ）、アルキッド樹脂、フッ素変性アクリレート系樹脂等の樹脂材料や、ニトリルゴム、ウレタンゴム等のゴム材料を挙げることができ、これらの樹脂材料やゴム材料が、単独で、若しくは２種以上が組み合わされて、用いられる。これらの中でも、ウレタン樹脂にあっては、柔軟性が良好であるところから、特に好適に採用され得ることとなる。

かくして、そのような材料に、前述せる如き導電剤が配合されて、体積抵抗率が、一般に、１０³ 〜１０⁸Ωｃｍ程度に調整される。また、かかる軟質材料には、更に必要に応じて、公知の架橋剤、各種の配合剤、添加剤等が、従来と同様な配合割合にて、それぞれ配合されて、コート層１６の形成材料として用いられる。このような形成材料にてコート層１６が形成されることによって、弾性体層１４が保護され、ロール表面１７へのトナーの付着・堆積が抑制され得ると共に、現像ロール１０の耐摩耗性が高度に確保され得るようになっている。

このようなコート層１６の厚さとしては、特に限定されるものではないものの、本発明において、ロール表面１７の粗面化を効果的に実現するためには、好ましくは１〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍとされることが望ましい。なぜなら、コート層１６が上記範囲よりも薄い場合には、コート層１６の耐久性が損なわれて、削れや剥がれが発生するおそれがあるからであり、逆に、上記範囲よりも厚い場合には、弾性体層１４のスキン層１８直下に存在する発泡セル２０ａに対応する凹凸形状が、ロール表面１７に現れなくなってしまうおそれがあると共に、ロール表面の硬度上昇を招くおそれがあるからである。

なお、図１においては、弾性体層１４の外周面上に、１層のコート層（被覆層）１６が形成されているが、必要に応じて、弾性体層１４とコート層１６との間乃至はコート層１６の外周面上に、ゴム材料や樹脂材料からなる他のコート層（被覆層）を介在乃至は積層させて、コート層を２層以上で構成することも可能である。このように、コート層が複数となる場合には、全てのコート層の厚さを合計した合計厚さが、上記厚さ範囲となるように形成されることが望ましい。

また、本発明においては、コート層１６の表面粗さ、つまり、製品表面であるロール表面１７の表面粗さ（Ｒａ）が、０．５０〜１．２０μｍ、好ましくは０．５０〜１．１０μｍの範囲内とされているのであり、これによって、現像ロール１０のトナー搬送性が高度に確保され、その結果、画像の高濃度化を実現し得ると共に、画質の不具合を有利に防止することができるようになる。なお、かかるロール表面１７の表面粗さが０．５０μｍに満たない場合には、ロール表面１７が平滑となって、現像ロール１０のトナー搬送性を向上することができず、その結果、トナーの供給が不足して、画像の高濃度化を実現することができなくなる一方、１．２０μｍを超える場合には、ロール表面１７が粗くなりすぎるために、トナーの供給が過剰となって、画質にカブリが生じたり、ロール表面１７にトナーが付着・堆積して、画像に縦スジが入る（フィルミング）等、画質の悪化が招来されるようになる。

ところで、このような構造とされた本実施形態の現像ロール１０を製造するに際しては、従来から公知の手法が採用され得るのであり、例えば、以下の手順で、その作業が進められることとなる。

具体的には、先ず、クロスヘッド押出装置が用いられ、かかる押出装置のヘッド部に軸体１２を通すことにより、軸体１２が押出装置にセットされると共に、ミラブルゴム材料を主成分とする導電性発泡ゴム形成材料（弾性体層形成材料）が押出装置のホッパーから投入される。その後、かかる軸体１２の外周面上に、直接、円筒状の導電性発泡ゴム形成材料が押し出されることにより、未加硫（未架橋）・未発泡の発泡ゴム形成材料からなる層（押出成形体）が、軸体１２表面上に、所定の厚さで形成される。なお、押出方法は、連続押出でも、バッチ押出でもよく、また、押出速度にあっても、一般的な速度が採用され得る。

そして、押出成形体と軸体１２との一体物が、かかる押出成形体の外径よりも大きな成形キャビティを有する公知の円筒金型内に、セットされた後、加熱操作（発泡・加硫乃至は架橋操作）が行われることにより、発泡ゴム形成材料が発泡・硬化せしめられて、軸体１２の外周面上に、発泡ゴムからなる弾性体層１４が形成された発泡ベースロールが作製されるのである。この際、加熱条件は、目的とする大きさの発泡セルやスキン層が得られるように、ゴム材料の種類や発泡剤の配合量等に応じて、適宜に設定されることとなるのであって、好ましくは１３０〜２５０℃程度の加熱温度と、５〜６０分程度の加熱時間の中から、好適な加熱温度と加熱時間の組み合わせが選択されることとなる。

その後、上述の如くして、発泡成形して得られた発泡ベースロールは、円筒金型から脱型される。このようにして脱型された発泡ベースロールの表面には、金型内面（成形キャビティ面）の表面粗さの如何に拘わらず、発泡セル２０に対応した微細な凹凸形状が現れるのである。そして、その弾性体層１４の外周面（１５）上に、コート層１６が、従来と同様に、公知の塗工方法にて形成される。より具体的には、コート層形成材料が、有機溶剤に溶解され、これが、発泡ベースロール表面（１５）に、ディッピング法や、スプレー法、ロールコート法等の公知のコーティング手法で塗工され、その後、加熱処理を行うことにより、コート層１４が形成されるのである。この際、加熱条件としては、一般に、１４０〜２００℃程度の加熱温度と、３０〜９０分程度の加熱時間が採用される。

このようにして、図１に示される如く、軸体１２の周りに、ロール径方向の内側から外側に向かって、導電性の発泡ゴムからなる弾性体層１４と軟質材料からなるコート層１６とが、順次、一体的に積層形成された現像ロール１０が、得られることとなるのである。

そして、かくの如き構成を有する現像ロール１０にあっては、弾性体層１４が、ソリッドタイプではない、発泡タイプのゴムから構成されているところから、優れた柔軟性が付与されているのである。また、弾性体層１４を構成する発泡ゴムが、液状ゴム材料ではなく、ミラブルゴム材料から形成されているところから、周方向及び軸方向に亘って、発泡セルが比較的均一に形成され得ているのである。

加えて、弾性体層１４の表面に形成されるスキン層１８の厚さが５０〜２５０μｍと薄くなるように形成されていると共に、発泡セル２０の平均セル径が１２０〜２５０μｍとされているところから、スキン層直下の発泡セル２０ａの形状に対応した凹凸形状がロール表面１７に現れ、この凹凸によって、ロール表面が有利に粗面化されているのである。

しかも、かかる現像ロール１０においては、上記ロール表面１７の凹凸によって、ロール表面１７の表面粗さが、Ｒａ：０．５０〜１．２０μｍとされているところから、トナー搬送性能も高度に確保され得るのである。

このため、粗面化用微粒子をコート層１６に添加しなくても、充分に画像の高濃度化を実現することができるのであり、これにより、従来の如き粗面化用微粒子の添加に起因するロール表面１７の高硬度化を防止して、ロール表面１７の柔軟化（低硬度化）を図ることができるのである。従って、現像ロール１０にあっては、トナー搬送性を高度に確保しつつ、トナーに対するストレスを有利に緩和し得るのであり、それ故、画像の高濃度化が有利に実現され得ると共に、トナー劣化が防止されて、カブリやフィルミングの発生が抑制され得るのである。

そして、かくの如き本発明に従う現像ロール１０は、電子写真方式を利用した複写機やプリンター、ファクシミリ等における現像ロールとして、有利に用いられることとなる。

以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。

例えば、上例では、現像ロール１０の製造方法、特に、弾性体層１４の層形成手法として、クロスヘッド押出装置を用いて、軸体１２の外周面上に発泡ゴム形成材料からなる層を一体的に形成して、加熱操作を施す押出成形手法が例示されていたが、未加硫（未架橋）・未発泡の発泡ゴム形成材料からなる円筒状体を押出成形した後、この得られた押出成形体の内孔内に軸体１２を装入して、所定の加熱操作を施す押出成形手法や、公知の円筒金型内に、軸体１２をセットした後、円筒金型内面と軸体１２との間に形成される成型キャビティに、混練された発泡ゴム形成材料を注入して、所定の加熱操作を施す注型成形手法等の他の公知の手法を採用することもできる。

また、押出成形体と軸体１２との一体物を加熱して、未加硫（未架橋）・未発泡の発泡ゴム形成材料を発泡・硬化せしめる手法としても、上例の如き金型発泡の他に、熱風を、直接、押出成形体表面に当てるフリー発泡等の他の公知の手法を採用することも、可能である。なお、押出成形体を用いた金型発泡の場合には、型内面と押出成形体との間の距離が遠くなる程、押出成形体の表面に熱が伝わりにくくなって、表面付近の発泡が粗になり、スキン層が厚くなる傾向があり、逆に、距離が近い場合は、発泡倍率が小さくなって、低硬度化が難しくなる傾向があるため、熱風を表面に当てる手法が、より好適に採用され得る。

その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。

以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。

−発泡ゴム形成材料（弾性体層形成材料）の調製−
先ず、ミラブルゴム材料として、ブタジエンゴム（ＢＲ，ＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１３０Ｂ，宇部興産株式会社製）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ，ＮＩＰＯＬ ＮＳ１１２Ｒ，日本ゼオン株式会社製）とを準備する一方、架橋剤として、シリコーンオイル（ＴＳＦ４８４，ＧＥ東芝シリコーン株式会社製）を、導電剤として、カーボン（ケッチェンＥＣ３００Ｊ，ライオン株式会社製）を、発泡剤として、炭酸水素ナトリウムを、触媒として、塩化白金酸を、及び、遅延剤として、マレイン酸ジアリルを、それぞれ、準備した。そして、ミラブルゴム材料の１００重量部に対し、架橋剤５重量部と、導電剤１０重量部、触媒３０ｐｐｍ、及び遅延剤０．５重量部を配合し、更に発泡剤を、下記表１及び表２の配合組成となるように配合して、実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係る発泡ゴム形成材料を調製した。

−コート層形成材料の調製−
また、コート層形成材料を構成する各種成分として、ポリウレタン（ハイムレンＹ−２５８，大日本精化工業株式会社製）、及び、カーボンブラック（ＭＡ−８，三菱化学株式会社製）を準備した。そして、下記表１及び表２に示される配合組成となるように、ポリウレタン１００重量部をＭＥＫに溶解し、これに、カーボンブラック７０重量部を配合して、コート層形成材料のコーティング液を調製した。また、比較のために、粗面化用微粒子として、アクリル樹脂粒子（エポスターＭＡ１０１３，株式会社日本触媒製）を準備し、比較例１０〜１２に係るコート層形成材料中に、下記表１及び表２の配合組成となるように配合し、分散せしめた。

−ベースロールの作製−
実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係る発泡ゴム形成材料を用いて、クロスヘッド押出装置により、予め所定の導電性接着剤が塗布された軸体（外径：６ｍｍ）の外周面上に、直接、発泡ゴム形成材料を押出成形した。なお、発泡剤が配合された実施例１〜１０及び比較例１〜９については、押出成形体の外径を、１０ｍｍとする一方、発泡剤が配合されていない比較例１０〜１２については、押出成形体の外径を、１２ｍｍとした。

そして、得られた押出成形体と軸体との一体物を、金型内にセットして、オーブン架橋・発泡し、次いで、脱型することにより、芯金（軸体）の外周面上に、導電性の弾性体層（外径：１２ｍｍ）が一体的に形成されてなる実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係るベースロールを作製した。なお、成形条件（加熱条件）としては、下記表１又は表２に示される温度と時間を、それぞれ、採用した。

−現像ロールの作製−
上記で作製されたベースロールの表面に、ロールコート機を用いて、前記コート層形成材料のコーティング液を塗工して、これを、１８０℃×６０分の条件でオーブン架橋することにより、コート層（厚さ：１０μｍ）を、該ベースロールの外周面上に形成して、実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係る現像ロールを、製造した。

そして、上記で得られた実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係るベースロール、及び、実施例１〜１０及び比較例１〜１２に係る現像ロールを用いて、以下の各測定を行い、それらの結果を、下記表３及び表４に示す。

−表面粗度の測定−
ベースロール（弾性体層）及び現像ロール（コート層）の表面粗さ（Ｒａ：算術平均粗さ）を、表面粗度計：サーフコム１４００Ｄ（株式会社東京精密製）を用いて、軸方向の両端部付近及び中央部で、それぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所測定し、その平均値を求めた。なお、測定は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４に準拠して行った。

−ＭＤ−１硬度の測定−
ベースロール及び現像ロールのＭＤ−１硬度を、マイクロゴム硬度計：マイクロデュロメーター ＭＤ−１ ＵＰＸ５３３Ｍ−Ａ（高分子計器株式会社製）を用いて、軸方向の両端部付近及び中央部で、それぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所測定し、その平均値を求めた。なお、ＭＤ−１硬度の測定では、ベースロール及び現像ロールの表面部分の硬度が測定され得る。

−アスカーＣ硬度の測定−
ゴム硬度計：アスカータイプＣ（高分子計器株式会社製）を用いて、ベースロール及び現像ロールの軸方向の両端部付近及び中央部で、それぞれ周方向に３箇所ずつ、計９箇所測定し、その平均値を求めた。

−平均セル径の測定−
現像ロールを、軸方向中央部で軸心に直角な方向に切断し、その断面をレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製）を用いて、２００倍の倍率で撮像し、その画像から、平均セル径を求めた。具体的には、導電性弾性体層の厚さ方向中央の部分を周方向に１０箇所、任意に選択して、それら１０箇所のセル径を測定し、その平均値を算出することにより、平均セル径を求めた。

−スキン層の厚さ測定−
現像ロールを、軸方向中央部で軸心に直角な方向に切断し、その断面をレーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製）を用いて、２００倍の倍率で撮像し、その画像から、スキン層の厚さを、３箇所測定して、その平均値を求めた。なお、かかる厚さ測定に際しては、測定部位（周方向１ｍｍの範囲）において、表面から一番近い発泡セルまでの距離を測定した。

−画像濃度の測定−
現像ロールを組み付けた新品のトナーカートリッジ（ＣＲＧ）を用いて、室温環境下、市販のレーザープリンタ（ＨＰ ＣＬＪ−３８００，ヒューレット・パッカード社製）で、黒色のベタ画像を印刷し、得られた画像の濃度を、マクベス濃度計で３箇所測定して、その平均値を求めた。そして、得られたマクベス濃度が、１．０以上のものを○、０．９以上１．０未満のものを△、０．９未満のものを×とする評価基準にて、評価を行った。

−カブリ濃度の測定−
現像ロールを組み付けた耐久済み（６，０００枚画出し耐久後）のトナーカートリッジを用いて、室温環境下、市販のレーザープリンタ（ＨＰ ＣＬＪ−３８００，ヒューレット・パッカード社製）で、白紙画像を印刷し、この印刷途中に、感光ドラムに透明なテープ（メンディングテープ）を貼り付けて、ドラム上に付着しているトナーをテープに転写させ、かかるテープを、白紙の紙に貼り付けた。その後、テープが貼付された紙の色濃度を、そのまま、マクベス濃度計で測定した。そして、得られたマクベス濃度が、０．５未満のものを○、０．５以上０．６未満のものを△、０．６以上のものを×とする評価基準にて、評価を行った。

−縦スジレベル（フィルミングレベル）の測定−
４０℃×湿度９５％ＲＨの環境下、現像ロールを組み付けたトナーカートリッジを、空回転治具に取り付け、現像ロールを２４時間回転（耐久）させた。耐久後、トナーカートリッジを、市販のレーザープリンタ（ＨＰ ＣＬＪ−３８００，ヒューレット・パッカード社製）に取り付けて、黒色のベタ画像を印刷し、縦スジ（ロールの軸方向に対して垂直なスジ）の有無を目視により行った。そして、画像に縦スジが全く無いものを○、画像に縦スジが僅かに確認されるものを△、画像に縦スジが明確に確認されるものを×とする評価基準にて、評価を行った。

かかる表３からも明らかなように、平均セル径、スキン層の厚さ及びロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が上記特定の範囲内とされた実施例１〜１０に係る現像ロールにあっては、何れも、画像濃度が○となっており、トナー搬送性に優れていることがわかる。また、実施例１〜１０に係る現像ロールにあっては、何れも、現像ロールのＭＤ−１硬度及びアスカーＣ硬度が、それぞれ、３９°以下及び６２°以下となっていると共に、カブリ濃度及び縦スジレベルが○となっており、ロール表面が柔軟で、トナーに対するストレスが有利に低減され得ていることが、認められる。

一方、表４から明らかなように、平均セル径が２５０μｍを超えた比較例１及び２にあっては、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が１．２０を超え、現像ロールのＭＤ−１硬度及びアスカーＣ硬度は低いものの、カブリ濃度及び縦スジレベルが△となっている。また、平均セル径が１２０μｍに満たない比較例３にあっては、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が０．５０に満たず、画像濃度が△又は×となっており、トナー搬送性が良好でないことがわかる。更に、スキン層の厚さが２５０μｍを超えた比較例４にあっては、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が０．５０に満たず、画像濃度が×となっており、トナー搬送性が悪い。また、平均セル径及びスキン層の厚さが上記特定の範囲内とされているものの、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が０．５０に満たない比較例５，６及び７にあっても、画像濃度が×となっており、トナー搬送性が悪い。更に、スキン層の厚さが５０μｍに満たない比較例８及び９にあっては、ロール表面の表面粗さ（Ｒａ）が１．２０を超え、カブリ濃度及び縦スジレベルが×となっている。加えて、粗面化用粒子がコート層に添加された比較例１０〜１２にあっては、画像濃度が○となって、トナー搬送性に優れているものの、現像ロールの硬度が高く、カブリ濃度及び縦スジレベルが×となっている。

本発明に従う現像ロールの一例を示す横断面説明図である。 図１における部分拡大説明図である。

符号の説明

１０ 現像ロール １２ 軸体
１４ 弾性体層 １５ 表面
１６ コート層 １７ ロール表面
１８ スキン層 ２０ 発泡セル
２０ａ スキン層直下の発泡セル

Claims (3)

1. 軸体の外周面上に弾性体層が形成され、かかる弾性体層の外周面上に、少なくとも１層のコート層が更に設けられてなる現像ロールであって、
   前記弾性体層が、ミラブルゴム材料を発泡せしめてなる発泡ゴムから構成され、１２０〜２５０μｍの平均セル径と、その表面に５０〜２５０μｍの厚さのスキン層を有していると共に、ロール表面の表面粗さが、Ｒａ：０．５０〜１．２０μｍとされていることを特徴とする現像ロール。
2. 前記弾性体層の表面粗さが、Ｒａ：１．３５〜２．２０μｍとされていることを特徴とする請求項１記載の現像ロール。
3. 前記コート層が、１〜３０μｍの厚さにおいて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の現像ロール。
   

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