JP3233083B2

JP3233083B2 - トナー担持ローラおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP3233083B2
Application number: JP29958197A
Authority: JP
Inventors: 喜夫滝沢; 光治高木; 徳男岡田; 利晃荒井; 隆博川越
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1997-10-16
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: JPH11119542A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等の画像形成装置に於いて、感光体や紙等の画像形成
体にトナーを供給して、これら画像形成体表面に可視像
を形成するためのトナー担持ローラ及び該トナー担持ロ
ーラを用いた画像形成装置に関し、更に詳述すると、電
子写真装置等の高速化、高画質化、カラー化等の要求に
対応し、良好な画像を長期に亘って確実に得ることがで
きるトナー担持ローラ及び該トナー担持ローラを用いた
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複写機、プリンター等の電子
写真方式の画像形成装置等において、静電潜像を保持し
た感光体等の画像形成体に一成分トナーを供給し、該ト
ナーを潜像に付着させて可視化する画像形成方法とし
て、加圧現像法が知られている（米国特許第３１５２０
１２号、同第３７３１１４６号等）。

【０００３】この加圧現像法は、トナーを担持したトナ
ー担持ローラを、静電潜像を保持した画像形成体である
感光体に接触させて、トナーを該画像形成体の潜像に付
着させることにより画像形成を行うもので、このため上
記トナー担持ローラを導電性と弾性とを有する導電性弾
性体で形成する必要がある。

【０００４】即ち、この加圧現像法では、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５と静電潜像を保持した画像形成体（感光
体）６との間に、トナー担持ローラ（現像ローラ）１を
配設し、これらトナー担持ローラ１、画像形成体６及び
トナー塗布用ローラ５をそれぞれ図中矢印方向に回転さ
せることにより、トナー７がトナー塗布用ローラ５によ
りトナー担持ローラ１の表面に供給され、このトナーが
成層ブレード８により均一な薄層に整えられ、この状態
でトナー担持ローラ１が画像形成体６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トナー担
持ローラ１から画像形成体６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９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
ようになっており、１０はクリーニング部であり、その
クリーニングプレード１１により転写後に画像形成体６
表面に残存するトナーを除去するようになっている。

【０００５】この場合、トナー担持ローラ１は、画像形
成体６に密着した状態を保持しつつ回転しなければなら
ず、このため図３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、ポリウレタンゴム等の弾性ゴムやフ
ォーム等に導電剤を配合して導電性を付与した導電性弾
性体からなる導電性弾性層３を形成した構造となってい
る。さらに、トナー７に対する帯電性や付着性の制御の
ため、更には画像形成体６及び成層ブレード８との摩擦
力制御のために、或いは、弾性体による画像形成体（感
光体）６の汚染防止等のため、樹脂等からなる表面層４
を導電性弾性層３の表面に設けることも行われている。

【０００６】一方、トナー担持ローラの表面に成層ブレ
ード等により成層したトナーを担持させ、このトナーを
制御電極に形成した小孔を通して紙やＯＨＰ用紙等の紙
葉類からなる画像形成体に直接飛翔させ、画像形成体に
画像を形成する画像形成法も提案されている。また、特
開昭５８−１１６５５９号公報に開示されているよう
に、画像形成体（感光体）に近接して非接触状態に配設
されたスリーブ状のトナー担持ローラの表面に、成層ブ
レード等により成層した非磁性トナーを担持し、これを
感光体上に飛翔させて現像を行い画像を形成する方法も
提案されている。

【０００７】このように、種々の画像形成方法が提案さ
れているが、いずれの場合も、トナー担持ローラは、感
光体、成層ブレードあるいは制御電極等の他の部材と均
一かつ広いニップで当接する必要がある。従って、トナ
ー担持ローラは、低硬度である方が好ましく、またトナ
ー担持ローラの駆動トルクを下げるためにも低硬度化は
有利に働く。

【０００８】そこで、本発明者らは、弾性層を２層以上
とし、内層をウレタンフォーム、外層をウレタンエラス
トマーとした比較的低硬度のトナー担持ローラ（現像ロ
ーラ）を先に提案した（特開平８−２７２２１１号公
報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この複
数層構造の弾性層を有するトナー担持ローラ（現像ロー
ラ）は、ローラの低硬度化を効果的に達成し得るもの
の、弾性層にウレタンフォームを用いているために、吸
湿性が大きく、温度／湿度の環境変化に対して抵抗の変
化や体積変化が大きく、該ローラを用いた場合には、環
境変化により画質が変動するという不具合があった。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、低硬度でかつ温度／湿度の環境変化に対して抵抗の
変化や体積変化が小さく、広い環境条件下で良好な画像
を得ることができるトナー担持ローラ、及び該トナー担
持ローラを用いた画像形成装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、トナー担持ローラを構成する弾性層を発泡ゴムと
非発泡ゴムとを組み合わせた複数層構造とすることによ
り、上記目的を達成し得ることを見い出した。即ち、良
導電性シャフトの外周に導電性の弾性層を形成してなる
トナー担持ローラにおいて、該弾性層をゴムの発泡体か
らなる第１弾性層と該第１弾性層の外周に形成された非
発泡ゴムからなる第２弾性層とを有する複数層構造とす
ることにより、低硬度でかつ温度／湿度の環境変化に対
して抵抗の変化や体積変化が小さく、広い環境条件下で
良好な画像を得ることができるトナー担持ローラが得ら
れることを見い出した。また、本発明者は、上記ゴム発
泡体を構成するゴム材料としてエチレンプロピレンゴム
を用い、第１弾性層の体積固有抵抗を１０²〜１０⁸Ω・
ｃｍとすることにより、吸湿性が小さく、オゾンや窒素
酸化物に対する安定性が良く、低価格にでき、硬度をア
スカーＣ硬度で２０〜５０°とすることにより、永久圧
縮歪みが大きくなって使用中にローラが変形することを
防止しつつ第２弾性層である非発泡ゴムと硬度が近似し
て第１弾性層にゴム発泡体を用いる効果が得られなくな
り十分な低硬度化が達成し得なくなるのを防止できるこ
とを見出した。さらに、本発明者は、上記非発泡ゴムを
構成するゴム材料として疎水性ウレタンゴムを用い、第
２弾性層の体積固有抵抗を１０²〜１０¹⁴Ω・ｃｍとす
ることによりトナーに対する帯電能、耐摩耗性を良くで
き、環境依存性を小さくでき、硬度をアスカーＣ硬度で
５５〜８５°とすることにより感光体や制御電極等の部
材の汚染を防止しつつ感光体や成層ブレード、トナー等
を傷つけるのを防止でき、層厚を３００〜２０００μｍ
とすることにより発泡体の泡目が画像に現れるのを防止
しつつトナー担持ローラを十分に低硬度にできることを
見出した。そして、本発明者は、ローラ自体の硬度をア
スカーＣ硬度で３０〜６０°とすることにより、感光体
等との接触面積が小さくなり良好な画像形成が行えなく
なることを防止しつつ、感光体や成層ブレード等との摩
擦が大きくなりジッター等の画像不良が発生するのを防
止できることを見出した。また、本発明者は、上記第２
弾性層の外側に合成樹脂等からなる表面層を設けること
により、トナーに対する帯電性や付着性を制御でき、感
光体及び成層ブレード等との摩擦力を低減でき、弾性層
による感光体等の汚染を防止でき、この場合、溶剤不溶
率が７０％以上の樹脂を用いることにより、長期放置に
よりトナー担持ローラと接触している他の部材の圧接痕
ができ、得られる画像に黒横線等の不具合が生じること
を防止できることを見出し、本発明を完成したものであ
る。

【００１２】従って、本発明は、表面にトナーを担持し
て該トナーの薄膜を形成し、この状態で画像形成体に接
触又は近接して、該画像形成体表面に該トナーを供給す
ることにより、該画像形成体表面に可視画像を形成する
トナー担持ローラにおいて、良導電性シャフトの外周に
導電性を有するエチレンプロピレンゴムの発泡体から成
る体積固有抵抗が１０²〜１０⁸Ω・ｃｍ、硬度がアスカ
ーＣ硬度で２０〜５０°の第１弾性層を形成し、更にそ
の外周に導電性を有する疎水性ウレタンゴムから成る体
積固有抵抗が１０²〜１０¹⁴Ω・ｃｍ、硬度がアスカー
Ｃ硬度で５５〜８５°、層厚が３００〜２０００μｍの
第２弾性層を形成してなり、上記第２弾性層の外側に、
架橋化樹脂を含有し、樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以
上である表面層を更に設け、ローラの硬度がアスカーＣ
硬度で３０〜６０°となるようにしたことを特徴とする
トナー担持ローラを提供する。

【００１３】以下に本発明について更に詳しく説明す
る。本発明のトナー担持ローラは、上述のように、導電
性を有するゴムの発泡体からなる第１弾性層と、その外
側に形成された導電性を有する非発泡ゴムからなる第２
弾性層とを有する複数層構造の弾性層を有するものであ
る。例えば、図１に例示するように、良導電性シャフト
２の外周に第１弾性層３１を形成し、更にその上部に第
２弾性層３２を形成して２層構造の弾性層３を形成する
と共に、該第１弾性層３１を導電性を有するゴムの発泡
体で形成すると共に、該第２弾性層３２を導電性を有す
る非発泡ゴムで形成するものであり、更に場合によって
は、上記第２弾性層３２上、即ち弾性層３上に、合成樹
脂を含む表面層４を形成するものである。

【００１４】ここで、上記シャフト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、通常は金属性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。

【００１５】上記第１弾性層を形成する導電性を有する
ゴム発泡体は、ゴム材料に導電剤、発泡剤および架橋剤
等を添加してゴムを架橋および発泡させて得られるフォ
ーム状弾性体である。ゴム材料としては、ニトリルゴ
ム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエ
ンゴムを含む、以下同じ）、スチレンブタジエンゴム、
ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコー
ンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴ
ム、エピクロルヒドリンゴム等が例示され、これらの１
種又は２種以上の混合ゴムを用いることができる。これ
らの中でも、特に、エチレンプロピレンゴムが吸湿性が
小さく、オゾンや窒素酸化物に対する安定性が良い、低
価格である等の理由で好ましい用いられる。

【００１６】このゴム発泡体に添加される導電剤として
は、イオン導電剤及び電子導電剤のいずれであってもよ
い。導電剤を例示すれば、イオン導電剤としては、テト
ラエチルアンモニウム，テトラブチルアンモニウム，オ
クタデシルトリメチルアンモニウム，ドデシルトリメチ
ルアンモニウム，へ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，変性脂肪族ジメ
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、ホウフッ化水素酸塩、硫
酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩等
のアンモニウム塩；リチウム，ナトリウム，カルシウ
ム，マグネシウム等のアルカリ金属或いはアルカリ土類
金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ
素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸
塩、スルフォン酸塩等が挙げられる。また、電子導電剤
としては、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，ＦＥ
Ｆ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボン；
酸化処理を施したインク用カーボン，熱分解カーボン，
グラファイト：酸化スズ，酸化チタン，酸化亜鉛等の導
電性金属酸化物；ニッケル，銅等の金属等を例示するこ
とができる。

【００１７】これら導電剤の添加量は、特に制限される
ものではないが、上記イオン導電剤の場合、上記ゴム成
分１００重量部に対して０．０１〜５重量部、好ましく
は０．０５〜２重量部程度とすることができ、電子導電
剤は、１〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部程度
とすることができる。この導電剤の添加により、特に制
限されるものではないが、導電性ゴム発泡体の抵抗値を
１０²〜１０⁸Ω・ｃｍ、特に１０⁴〜１０⁶Ω・ｃｍに調
整することが好ましい。

【００１８】この導電性ゴム発泡体を得る際に用いられ
る発泡剤としては、特に限定されるものではないが、重
炭酸ナトリウム，重炭酸アンモニウム，水素化ホウ酸ナ
トリウム等の無機発泡剤、アゾジカルボンアミド，アゾ
ビスイソブチロニトリル，バリウムアゾジカルボキシレ
ート，ジニトロペンタメチレンテトラミン，ｐｐ−オキ
シビス（ベンゼンスルホニルヒドラジッド），パラトル
エンスルホニルヒドラジッド等の有機発泡剤などが挙げ
られる。この中では、発泡剤自身の経時変化が少なく、
分解温度が高く、かつ尿素等の分解助剤により分解温度
を制御し易いことなどからアゾジカルボンアミドが特に
好ましく用いられる。

【００１９】この第１弾性層３１を形成するゴム発泡体
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２０〜５０゜、特に３０〜４０゜となるように発
泡および架橋を調整することが好ましい。この場合、硬
度が低すぎると永久圧縮歪みが大きくなって使用中にロ
ーラが変形してしまう場合があり、逆に硬度が高すぎる
と第２弾性層３２である非発泡ゴムと硬度が近似して第
１弾性層にゴム発泡体を用いる効果が得られなくなり、
十分な低硬度かが達成し得ない場合がある。

【００２０】次に、上記第２弾性層を形成する導電性を
有する非発泡ゴムは、ゴム材料に導電剤および架橋剤等
を添加してゴムを架橋させて得られる弾性体である。ゴ
ム材料としては、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴ
ム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む）、スチレン
ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天
然ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレン
ゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタン
ゴム等が例示され、これらの１種又は２種以上の混合ゴ
ムを用いることができる。これらの中でも、ウレタンゴ
ムがトナーに対する帯電能が良いことや耐摩耗性の良い
ことから、特に好ましく用いられる。なお、ウレタンゴ
ムとしては、注型タイプおよび混練タイプのいずれも使
用可能であるが、注型タイプの方が比較的低硬度のもの
が得られ易いことから好ましく用いられる。また、ウレ
タンゴムの中には、ポリエーテルポリオールやポリエス
テルポリオール等の親水性ポリオールをポリイソシアネ
ートで架橋した親水性ウレタンゴムと、ポリオレフィン
ポリオールや水添ポリオレフィンポリオール等の疎水性
ポリオールをポリイソシアネートで架橋した疎水性ウレ
タンゴムとがあるが、後者の方が環境依存性が小さいの
で特に好ましい。

【００２１】第２弾性層３２を形成する非発泡ゴムの硬
度は、アスカーＣ硬度で５５〜８５゜程度、特に６０〜
８０゜程度であることが好ましい。この場合、硬度が低
すぎると感光体や制御電極等の部材の汚染を引き起こし
易くなり、逆に高すぎると感光体や成層ブレード、トナ
ー等を傷つける場合がある。この非発泡ゴムの導電化に
は、上記第１弾性層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、これら導電剤
の添加によって導電性非発泡ゴムの抵抗値を１０²〜１
０¹⁴Ω・ｃｍ、特に１０⁴〜１０¹⁰Ω・ｃｍに調整する
ことが好ましい。

【００２２】この第２弾性層３２の厚さは、上記第１弾
性層３１の導電性ゴム発泡体の硬度とトナー担持ローラ
の要求硬度とに応じて設定され、特に制限されるもので
はないが、通常は３００〜２０００μｍ、特に５００〜
１０００μｍの範囲とすることが好ましい。この第２弾
性層３２の厚さが薄すぎると発泡体の泡目が画像に現れ
ることがあり、厚すぎるとトナー担持ローラが十分に低
硬度化しない場合がある。なお、上記第１弾性層３１の
厚さは、ローラの大きさ等に応じて適宜設定することが
できる。

【００２３】上記第１弾性層３１及び第２弾性層３２の
形成は、公知の方法により行うことができる。第１弾性
層３１のゴム発泡体の形成法としては、例えば、（１）
ゴム材料に導電剤、発泡剤および架橋剤等を添加した混
練配合物をシート状にしてシャフトの外周に巻き付け、
これをモールド中で加熱してゴム発泡体とする方法、
（２）上記混練配合物をマンドレル上に連続的に押出
し、連続加熱オーブン等で連続ゴム発泡体とした後に所
定の長さに切断し、シャフトを挿入する方法、（３）上
記混練配合物をシャフトをセットしたモールド中に注入
し、加熱架橋してゴム発泡体とする方法、（４）上記混
練配合物をモールドや押出し法で、ブロック状に成型
し、加熱してゴム発泡体とした後、該ブロック状物を所
定の形状に切り出し、シャフトを挿入する方法、などが
ある。いずれも、外径を調整するために得られたローラ
を砥石で研削する場合や、抵抗や外径を調整するために
ポストキュアーする場合がある。

【００２４】上記第２弾性層３２の形成方法としては、
例えば、上記いずれかの方法等で作製したシャフトの外
周に第１弾性層が形成された成形物を用意し、（１）ゴ
ム材料に導電剤および架橋剤等を添加した混練配合物を
シート状にして、第１弾性層上に巻き付け、モールド中
で加熱して架橋体とする方法、（２）モールドにシャフ
ト付きの第１弾性層３１をセットし、上記混練配合物を
その周りに注入し、架橋する方法、などが挙げられる。
いずれも、外径を調整するために得られたローラを砥石
で研削する場合や、抵抗や外径を調整するためにポスト
キュアーする場合もある。

【００２５】更に、上記第１弾性層３１と第２弾性層３
２とを同時に形成することもできる。例えば、（１）ゴ
ム材料に導電剤、発泡剤および架橋剤等を添加した混練
配合物ＡのシートＡ及びゴム材料に導電剤および架橋剤
等を添加した混練配合物ＢのシートＢを作製し、シャフ
トの外周にシートＡ及びシートＢを順次巻き付け、モー
ルド中で加熱し同時に架橋する方法、（２）上記混練配
合物Ａ及びＢをマンドレル上に二色押出しを行い、連続
加熱オーブン等で架橋積層体としたのちに、所定の長さ
に切断し、シャフトを挿入する方法、（３）上記混練配
合物Ａ及びＢを、シャフトをセットしたモールド中に別
々の注入口から注入して二色成型を行い、加熱して架橋
積層体とする方法、などが挙げられる。

【００２６】本発明のトナー担持ローラは、上記第１弾
性層３１及び第２弾性層３２を具備した弾性層３を具備
したものである。このトナー担持ローラの硬度は、特に
制限されるものではないが、アスカーＣ硬度で３０〜６
０゜、特に４０〜５５゜とすることが好ましく、ローラ
の硬度がこのような範囲となるように、上記第１弾性層
３１及び第２弾性層３２の硬度や厚さを調整することが
好ましい。この場合、トナー担持ローラが硬すぎると、
感光体等との接触面積が小さくなり、良好な画像形成が
行えなくなる場合があり、逆にあまり低硬度になると、
感光体や成層ブレード等との摩擦が大きくなり、ジッタ
ー等の画像不良が発生する場合がある。また、本発明ト
ナー担持ローラの抵抗は、１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ、特
に１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍが好ましい。更に、トナー担持
ローラは、感光体や成層ブレード等に当接した状態で使
用されることから、圧縮永久歪みが小さいことが好まし
く、具体的には、圧縮永久歪みが２０％以下、特に１０
％以下であることが好ましい。

【００２７】本発明のトナー担持ローラは、上記第１弾
性層３１及び上記第２弾性層３２を有する弾性層３を有
するものであるが、更にトナーに対する帯電性や付着性
の制御のため、感光体及び成層ブレード等との摩擦力低
減のために、或いは、弾性層３による感光体等の汚染防
止等のため、合成樹脂等からなる表面層４をローラの表
面（図１では上記第２弾性層３２の表面）に設けること
ができる。この表面層４を形成する樹脂は、主に架橋性
の樹脂からなり、架橋が施され、溶剤に対する不溶部が
７０％以上、特に８０％以上でとすることが好ましい。
この場合溶剤不溶部が７０％を下回ると、長期放置によ
り、感光体や成層ブレード等のトナー担持ローラと接触
している他の部材の圧接痕ができ、得られる画像に黒横
線等の不具合を生じる場合がある。

【００２８】ここで、この表面層４を形成する上記架橋
性の樹脂とは、熱、触媒、空気（酸素）、湿気（水）、
電子線等により自己架橋する樹脂、架橋剤や他の架橋性
樹脂との反応により架橋する樹脂をいう。このような架
橋性樹脂としては、水酸基，カルボキシル基，、酸無水
物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロ
ール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプ
ト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を持つポリエス
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等およびそれらのブレン
ド物が挙げられる。これらの中でも、フッ素樹脂、ポリ
アミド樹脂、アクリルウレタン樹脂、アルキッド樹脂、
フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、及び
それらのブレンド物が好ましく、更にこれらの中でも、
アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、及び
それらのブレンド物が、トナーの帯電能、トナーに対す
る非汚染性、他の部材との摩擦力低減、感光体に対する
非汚染性等から特に好ましく用いられる。

【００２９】また、これらの架橋性樹脂を架橋させる触
媒としては、例えば、過酸化物、アゾ化合物等のラジカ
ル触媒、酸触媒、塩基性触媒、アルカリ性触媒等が挙げ
られる。また、これらの架橋性樹脂を架橋させる架橋剤
としては、水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミ
ノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，ア
ルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポ
キシ基，不飽和基等の反応基を１分子中に２個以上持つ
分子量１０００以下の化合物、好ましくは分子量５００
以下の化合物で、例えば、ポリオール化合物、ポリイソ
シアナート化合物、ポリアルデヒド化合物、ポリアミノ
化合物、ポリエポキシ化合物等が挙げられる。

【００３０】本発明における上記表面層４は、上記架橋
剤等により架橋された架橋性樹脂を主成分とするもので
あるが、その他に、更なるトナーへの帯電能の向上、他
の部材との摩擦力低減や導電性付与等の目的で、荷電制
御剤、滑材、導電剤、その他の樹脂等の種々の添加剤を
加えることができる。

【００３１】また表面層４の抵抗値は、上記弾性層３の
抵抗値より高くすることが、トナー担持ローラの抵抗を
調整する上で好ましく、好ましい抵抗値の範囲は、１０
⁹〜１０¹⁶Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０¹⁰〜１０¹³
Ω・ｃｍである。これにより、トナー担持ローラの抵抗
値を上述した好適範囲、１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍ、特に
１０⁴〜１０⁹Ω・ｃｍに調整することが好ましい。

【００３２】また、この表面層４を形成したトナー担持
ローラの表面租さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１０μ
ｍＲｚ以下、特に１〜８μｍＲｚとすることが好まし
い。１０μｍＲｚを超えると、トナーの帯電量が小さく
なったり逆帯電トナーが生じて、画像カブリを生じる場
合がある。また、Ｒｚが小さすぎるとトナー担持量が少
なくなり、画像濃度が低下する場合がある。

【００３３】この表面層４の形成法は、特に限定されな
いが、通常は架橋性樹脂、架橋剤及びその他の添加剤等
を溶媒に溶解あるいは分散させてディップ法、ロールコ
ーター法、ドクターブレード法、あるいはスプレー法等
により弾性層３上に塗布し、常温或いは５０〜１７０℃
程度の加熱下で乾燥し、架橋硬化させて形成する方法が
好ましく採用される。この表面層４の厚さは、３〜５０
μｍ程度、特に５〜３０μｍ程度とすることが好まし
い。表面層４の厚さが薄いと、局所的な放電が起こり、
画像に自横線が発生しやすくなる場合があり、一方厚す
ぎると、トナー担持ローラの表面が硬くなり、トナーに
ダメッジを与えて感光体や成層ブレードヘのトナー固着
等が発生して画像不良となる場合がある。

【００３４】表面層４形成の際に用いられる上記溶媒と
しては、メタノール，エタノール，イソプロパノール，
ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン，メチルエ
チルケトン，シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、トル
エン，キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、へキサン等
の脂肪族炭化水素系溶媒、シクロヘキサン等の脂環族炭
化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、イソプ
ロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶
媒、ジメチルスルフォアミド等のアミド系溶媒、クロロ
フォルム，ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶
媒等、及びこれらの混合溶媒等が好ましく用いられる。

【００３５】本発明のトナー担持ローラは、画像形成装
置に組み込まれ、表面にトナーを担持して該トナーの薄
膜を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接し
て、該画像形成体表面に該トナーを供給することによ
り、該画像形成体表面に可視画像を形成するものであ
り、この場合、本発明トナー担持ローラが用いられる画
像形成装置としては、特に制限はなく、例えば（１）ト
ナーを担持したトナー担持ローラを静電潜像を保持した
画像形成体（感光体）に接触させて、トナーを該画像形
成体の潜像に付着させることにより画像形成を行う加圧
現像方式の装置、（２）トナー担持ローラに担持させた
トナーを制御電極に形成した小孔を通して直接紙葉類か
らなる画像形成体に飛翔せしめて、画像を形成する方
式、（３）画像形成体（感光体）に近接して非接触状態
に配設されたトナー担持体の表面に、薄層に成層したト
ナーを担持し、これを感光体上に飛翔させて現像を行
い、画像を形成する方式、などのいずれの方式のもので
あってもよい。

【００３６】本発明の画像形成装置の一例として具体的
には、前述の図２に示す加圧現像方式の装置と同様の装
置を例示することができる。なお、この装置については
既に説明してあるので、その説明を省略する。

【００３７】

【実施例】以下、実施例，比較例を示して、本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定され
るものではない。

【００３８】［実施例１］（第１弾性層の形成）下記組成物をニーダーで混練し、
ローラでシート状に成形した。外径８ｍｍの金属シャフ
トにこのシートを巻き付け、ローラ形状のモールドにセ
ットして加熱し、架橋と発泡を行った。加熱条件は、１
６０℃、３０分とした。得られたローラ状成形物の表面
を砥石で研削して、外径１５ｍｍのローラを得た。この
ローラ状成形物は、硬度がアスカーＣ硬度で３５゜、抵
抗が３．２ ×１０⁵Ω・ｃｍであった。

【００３９】（組成）エチレンプロピレンジエンゴム１００重量部亜鉛華５重量部ステアリン酸２重量部パラフィンオイル２０重量部導電性カーボンブラック１０重量部架橋剤（ジクミルパーオキサイド）２重量部発泡剤（アゾジカルボンアミド）５重量部発泡助剤０．５重量部

【００４０】（第２弾性層の形成）下記組成物をミキサ
ーで混練し、これを上記ローラ状成形物をセットしたモ
ールド中に注入し、９０℃で１２時間加熱架橋を行った
後に脱型し、表面を砥石で研削して、外径１６ｍｍのロ
ーラを得た。このローラは、硬度がアスカーＣ硬度で５
０゜、抵抗が３．０×１０⁵Ω・ｃｍ、表面粗さがＪＩ
Ｓ１０点平均粗さＲｚで７μｍであった。

【００４１】（組成）ポリイソプレンポリオール（ａ）１００重量部粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（ｂ）１２．７重量部ジブチルチンジラウレート０．０１重量部アセチレンブラック３．５重量部 ─────────────────────────────── （ａ）官能基数２．３６、分子量２８００（ｂ）ＮＣＯ％３１．７

【００４２】（表面層の形成）トルエン中に、反応基と
して水酸基を持つオイルフリーアルキッド樹脂及び反応
基としてメチロール基とブトキシメチル基を持つメラミ
ン樹脂を、それぞれ１０重量％、さらにこれら樹脂成分
１００重量部当たりカーボンブラック１０重量部を添加
して分散させ、塗布液を調製した。この塗布液に、上記
ローラを浸漬して引き上げ、これを１００℃にて５時間
加熱することにより、架橋硬化した表面層をもつ図１に
示した構造のトナー担持ローラを作製した。表面層４の
厚さは５μｍ、表面層４の抵抗は４．２×１０¹¹Ω・ｃ
ｍ、表面層４の樹脂成分の溶剤不溶率は９５％であっ
た。また、得られたトナー担持ローラは、硬度がアスカ
ーＣ硬度で５２゜、抵抗が５．３×１０⁸Ω・ｃｍ、表
面粗さがＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで５μｍであった。

【００４３】［比較例１］（第１弾性層の形成）下記組成物を混合機で空気を吹き
込みながら混合し、この混合液を外径８ｍｍの金属シャ
フトをセットしたモールドに注入し、６０℃で１２時
間、架橋反応を行った。脱型後、表面を砥石で研削し
て、外径１５ｍｍのウレタンフォームのローラ状の成形
物を得た。このローラ状成形物は、硬度がアスカーＣ硬
度で３５゜、抵抗が１．５×１０⁵Ω・ｃｍであった。

【００４４】（組成）ポリエーテルポリオールプレポリマー（ａ）１００重量部１，４−ブタンジオール６．５５重量部シリコーン界面活性剤２．０重量部ジブチルチンジラウレート０．０１重量部アセチレンブラック２．０重量部 ─────────────────────────────── （ａ）官能基数３、分子量５０００のポリエーテルポリオールにＮＣＯ％が６．７になるようにトリレンジイソシアネートを反応させて得た。

【００４５】（第２弾性層の形成）上記ローラ状成形物
のウレタンフォーム層上に、実施例１と同様にして、第
２弾性層を形成した。（表面層の形成）上記第２弾性層上に、実施例１と同様
にして、表面層を形成し、トナー担持ローラを作成し
た。得られたトナー担持ローラは、硬度がアスカーＣ硬
度で５０゜、抵抗が６．５×１０⁸Ω・ｃｍ、表面租さ
がＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで５μｍであった。

【００４６】上記で得られた各トナー担持ローラにつ
き、以下のようにして評価を行った。結果を表１に示
す。（トナー担持ローラの抵抗測定）各トナー担持ローラを
その両側にそれぞれ５００ｇの荷重をかけて銅板上に押
し付け、抵抗率計（アドバンテスト社製Ｒ８３４０Ａ）
を用い、１００Ｖの電圧を印加して抵抗値を測定した。
この場合、環境変化に対する抵抗変化を評価するため、
以下の３環境に於いて測定を行った。Ｌ／Ｌ：温度１５℃／湿度１０％ＲＨＮ／Ｎ：温度２０℃／湿度５５％ＲＨＨ／Ｈ：温度３２．５℃／湿度８５％ＲＨ

【００４７】（画像評価）各トナー担持ローラを現像ロ
ーラとして、図２に示した現像ユニットに組み込み、平
均粒径７μｍの非磁性一成分トナーを用い、上記Ｌ／
Ｌ、Ｎ／Ｎ、Ｈ／Ｈの各環境条件下で反転現像により画
像出しを行い、画質（文字のシャープさ、画像濃度、か
ぶり等）を評価した。この場合現像条件は、感光体の電
位：−６００Ｖ、現像ローラの電位：−４００Ｖ、現像
ローラと感光体の周速比：２／１、画だし速度：２０枚
／分とした。更に、Ｎ／Ｎ環境条件下で、４０００枚の
面出しを行い、現像ローラの耐久性を評価した。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示されているように、実施例１のト
ナー担持ローラは、Ｌ／Ｌ〜Ｈ／Ｈの各環境下で、抵抗
変化が少なく、また良好な画像が得られたが、比較例１
のトナー担持ローラでは、Ｌ／Ｌ環境下で抵抗が高くな
って画像も不良となり、またＨ／Ｈでは抵抗が低くなっ
て画質の低下が生じた。

【００５０】

【発明の効果】本発明のトナー担持ローラは、導電性弾
性層を２層以上とし、かつ内側の第１弾性層が導電性を
有するゴムの発泡体、外側の第２弾性層が導電性を有す
る非発泡ゴムとしたことにより、環境条件の変化にも、
抵抗の変化が小さく、良好な画像を長期に得ることがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかるトナー担持ローラを
示す概略断面図である。

【図２】画像形成装置の一例を示す概略図である。

【図３】従来のトナー担持ローラを示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１トナー担持ローラ（現像ローラ）２シャフト３導電性弾性層３１第１弾性層３２第２弾性層４表面層５トナー塗布用ローラ６画像形成体（感光体）７トナー８成層ブレード９転写部１０クリーニング部１１クリーニングブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川越隆博埼玉県所沢市青葉台1302−57 (56)参考文献特開平７−295331（ＪＰ，Ａ) 特開平８−272211（ＪＰ，Ａ) 特開平８−272210（ＪＰ，Ａ) 特開平７−54836（ＪＰ，Ａ) 特開平９−171299（ＪＰ，Ａ) 特開平６−161229（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にトナーを担持して該トナーの薄膜
を形成し、この状態で画像形成体に接触又は近接して、
該画像形成体表面に該トナーを供給することにより、該
画像形成体表面に可視画像を形成するトナー担持ローラ
において、良導電性シャフトの外周に導電性を有するエ
チレンプロピレンゴムの発泡体から成る体積固有抵抗が
１０²〜１０⁸Ω・ｃｍ、硬度がアスカーＣ硬度で２０〜
５０゜の第１弾性層を形成し、更にその外周に導電性を
有する疎水性ウレタンゴムから成る体積固有抵抗が１０
²〜１０¹⁴Ω・ｃｍ、硬度がアスカーＣ硬度で５５〜８
５°、層厚が３００〜２０００μｍの第２弾性層を形成
してなり、上記第２弾性層の外側に、架橋化樹脂を含有
し、樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上である表面層を
更に設け、ローラの硬度がアスカーＣ硬度で３０〜６０
°となるようにしたことを特徴とするトナー担持ロー
ラ。
【請求項２】上記請求項１記載のトナー担持ローラを
具備した画像形成装置。