JP3233089B2 - トナー担持ローラおよび画像形成装置 - Google Patents

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おいて、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
子写真装置等の画像形成装置の高速化、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】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
復写機、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３１５２０１２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
示したように、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が配設さ
れ、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がそれぞれ図中矢印方向に回転するこ
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
ーニングブレード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、上記トナー担持ローラ１は、上
記画像形成体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に示したように、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。更に、トナー７に対する帯電性や付着性の制御
のため、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、あるいは、弾性体による感光体の汚染防止等
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
孔状の制御電極で制御しながら紙やＯＨＰ用紙等の紙葉
類からなる画像形成体に直接飛翔せしめて、該紙葉類に
直接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、従来から種々の画像形成方式
が提案されているが、いずれの場合においても、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。このため、トナー担持ローラは、低硬度である方が
好ましい。

【０００８】そこで、本願発明者は、弾性層を２層以上
とし、内層をウレタンフォーム、外層をウレタンゴムと
した現像ローラ（トナー担持ローラ）を先に提案した
（特開平８−２７２２１１）。このローラによれば、ロ
ーラの低硬度化を良好に達成し得る。しかしながら、こ
のものは、ウレタンフォーム層の発泡セル径を小さく
し、かつその分布を均一に制御してやらないと、画質が
悪化するという不具合があった。このために、ローラの
製造における不良率が大きく、コスト高を招く結果とな
り、この点の改善が望まれる。

【０００９】本発明は、上記に鑑みなされたもので、発
泡層の発泡セル径のバラツキを吸収して良好な画像を得
ることができるトナー担持ローラおよびそれを具備した
画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、発泡層と非発泡層との２層構造からなる弾性層を有
するローラが、発泡層の発泡セル径のバラツキにより画
質悪化を生じる原因は、発泡層の抵抗のバラツキにある
ことを知見した。即ち、発泡層の発泡セルの大きな部分
においては、その部分の抵抗が大となり、そのために、
セル径の小さな部分との間に抵抗差ができ、その部分に
電流が流れ難くなり、画像不良、特に微細なハーフトー
ンでの農淡むらとなることを見出し、かつ、発泡層の上
部に積層する非発泡ゴム層の抵抗を低くしてやれば、所
謂電流の回り込み効果で、発泡セルの大きな部分に電流
が流れて、実質的に抵抗が均一化して画像不良が解決す
ることを見出した。

【００１１】そこで、本発明者は、更に検討を進めた結
果、良導電性シャフトの外周に導電性のゴム発泡体から
なる第１弾性層と導電性の非発泡ゴムからなる第２弾性
層とを具備した２層構造以上の弾性層を形成してトナー
担持ローラを得る場合に、発泡ゴムからなる第１弾性層
の体積固有抵抗をρ１、非発泡ゴムからなる第２弾性層
の体積固有抵抗をρ２としたとき、０．０００１≦ρ２
／ρ１≦１、及びρ１＝１０³〜１０⁸Ω・ｃｍの関係を
満足するように、第１及び第２弾性層の抵抗を調整する
ことにより、発泡ゴムからなる第１弾性層の発泡セル径
のバラツキを吸収して良好な画像を確実に得ることがで
きるトナー担持ローラが得られることを見い出した。さ
らにこの場合、上記発泡ゴムを構成するゴム材料として
ウレタンゴムを用いると永久圧縮歪みを小さく、接着性
を良くでき、エチレンプロピレンゴムを用いるとオゾン
や窒素酸化物に対する安定性を良好にでき、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
が大きくなるのを避けつつ第２弾性層である非発泡ゴム
と硬度が近似するのを避けられることを見出した。ま
た、上記非発泡ゴムを構成するゴム材料として疎水性ウ
レタンゴムを用いるとトナーに対する帯電能や耐摩耗性
を良くでき、抵抗等の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３００〜２０００
μｍとすることにより、発泡体の泡目の凹凸が表面に現
れるのを防止しつつ、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、画像に黒横線等の不具合が生じるのを防止
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
導電性を有するウレタンゴムあるいはエチレンプロピレ
ンゴムの発泡体からなる硬度がアスカー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なる硬度がアスカーＣ硬度
で５５〜８５で層厚が３００〜２０００μｍの第２弾性
層を形成してなり、上記第１弾性層の体積固有抵抗をρ
１、上記第２弾性層の体積固有抵抗をρ２としたとき
に、０．０００１≦ρ２／ρ１≦１で、かつρ１＝１０
³〜１０⁸Ω・ｃｍであり、上記第２弾性層の外周に、架
橋化樹脂を含有し、かつ樹脂成分の溶剤不溶率が７０％
以上の表面層を更に設け、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】また、本発明は、トナー担持ローラの表面
にトナーを担持して該トナーの薄膜を形成し、このトナ
ー担持ローラを画像形成体に接触又は近接させて、該画
像形成体表面に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画像形成装置において、
トナー担持ローラとして、上記本発明のトナー担持ロー
ラを用いたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

【００１４】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明のトナー担持ローラは、例えば図１に示したよう
に、良導電性シャフト２の外周に、導電性の発泡ゴムか
らなる第１弾性層３１と、導電性の非発泡ゴムからなる
第２弾性層３２とを具備した弾性層３を形成し、更に必
要に応じて弾性層３上に表面層４を形成したものであ
り、本発明においては、上記第１弾性層３１の体積固有
抵抗と第２弾性層３２の体積固有抵抗とを特定の関係に
調整したものである。

【００１５】上記第１弾性層３１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、発泡剤及び架橋
剤等を添加してゴムを架橋及び発泡させて得られるフォ
ーム状弾性体である。用いられるゴム材料を例示すれ
ば、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、ウレタンゴ
ム等が例示され、これらの１種又は２種以上の混含ゴム
を用いることができ、これらの中でも、ウレタンゴム
は、永久圧縮歪みが小さく、接着性が良い等の理由から
好ましく用いられる。また、エチレンプロピレンゴムは
オゾンや窒素酸化物に対する安定性が良好である点で好
ましい。

【００１６】このゴム発泡体に導電性の付与及び調整の
ために添加される導電剤としては、イオン導電剤及び電
子導電剤がある。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、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，アル
キル硫酸塩，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，ＦＥＦ，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。この場合、本発明のトナー担持ロ
ーラでは、これら導電剤の添加によってこの第１弾性層
３１の体積固有抵抗を１０³〜１０⁸Ω・ｃｍに調整する
ものであり、好ましくは１０⁴〜１０⁶Ω・ｃｍに調整す
るものである。

【００１８】また、この第１弾性層を発泡体層とするた
めの発泡剤としては、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，ｐ，ｐ−
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が挙げ
られる。また、ウレタンゴムの場合は、発泡剤を用いず
に空気等の不活性気体を機械的に巻き込む方法や、水と
イソシアネートとの反応で発生する炭酸ガスを利用する
方法もある。

【００１９】ここで、この第１弾性層を構成するゴム発
泡体の硬度は、アスカーＣ硬度で２０〜５０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。さらに好
ましくは、アスカーＣ硬度で３０〜４０である。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しま
い、硬度が高すぎると第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意味がな
ってしまう。

【００２０】次に、上記第２弾性層３２を構成する導電
性を有する非発泡ゴムはゴム材料に導電剤及び架橋剤等
を添加してゴムを架橋させて得られる弾性体である。こ
の第２弾性層３２に用いられるゴム材料を例示すれば、
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、ウレタンゴム等が挙げら
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。これらの中では、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。この場合、ウレタンゴムとしては、
注型タイプ及び混練タイプ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やすいの
で好ましい。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
が抵抗等の環境依存性が小さいので好ましい。

【００２１】この非発泡ゴムからなる第２弾性層３２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５５〜８５、特に６０〜８０とすることが好まし
い。この第２弾性層３２の硬度が低くすぎると感光体や
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の
で好ましくない。

【００２２】この第２弾性層３２には通常導電剤が添加
され、その電気抵抗が調整される。導電剤としては、上
記第１弾性層３１に用いる導電剤と同様のものを例示す
ることができる。この場合、本発明では、導電剤の添加
によりこの第２弾性層３２の体積固有抵抗ρ１と上記第
１弾性層３１の体積固有抵抗ρ２とが、 ０．０００１≦ρ２／ρ１≦１ の関係を満足するように調整するものである。

【００２３】即ち、第１弾性層３１は、上述のように、
導電剤の添加によりその体積固有抵抗が１０³〜１０⁸Ω
・ｃｍに調整されるものであるが、この第１弾性層３１
の体積固有抵抗をρ１、第２弾性層３２の体積固有抵抗
をρ２としたときに、 ０．０００１≦ρ２／ρ１≦１ の関係を満足するように、第２弾性層３２の体積固有抵
抗を導電剤の増減により調整するものである。なお、上
記ρ１とρ２との関係は、より好ましくは、 ０．００１≦ρ２／ρ１≦０．１ である。

【００２４】この第２弾性層３２の層厚は、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
求硬度に応じて適宜設定され、特に制限されるものでは
ないが、通常は、３００〜２０００μｍ、特に５００〜
１０００μｍであることが好ましい。この第２弾性層３
２の層厚が薄すぎると発泡体の泡目の凹凸が表面に現れ
ることがあり、厚すぎとトナー担持ローラが十分に低硬
度とならない場合がある。なお、上記第１弾性層３１の
層厚は、ローラの大きさ等に応じて適宜設定することが
できる。

【００２５】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、発泡剤及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上に巻き付け、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。

【００２６】上記第２弾性層３２の形成法としては、例
えば、上記いずれかの方法等で作製したシャフト付きの
第１弾性層を用意し、（１）ゴム材料に導電剤及び架橋
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弾性層をセッ
トし、上記混練配合物をその周りに注入し、加熱架橋す
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。

【００２７】更に、第１弾性層３１と第２弾性層３２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、シャフト上
にシートＡおよびシート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
および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およびＢを、シャフトをセットしたモールド中に別々
の注入口から圧入二色成型し、加熱して架橋積層体とす
る方法、などが挙げられる。

【００２８】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を有する弾性層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１
０⁴〜１０⁸Ω・ｃｍであることが好ましい。更に、トナ
ー担持ローラは、感光体や成層ブレード等と当接して使
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、２０％以下、特に１０％以下であるこ
とが好ましい。

【００２９】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を有する弾性層３を具備し
たものであるが、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滅
のため、あるいは、弾性層３による感光体の汚染防止等
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、溶剤に対する不溶率が
７０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。こ
の場合、樹脂の溶剤不溶率が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特ローラ
と接触している他の部材の圧接痕ができ、画像に黒横線
等の不具合を生じる場合がある。なお、ここでいう「溶
剤不溶率」とは、下記関係式（１）により定義されるも
のである。 溶剤不良率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００ …（１） （ただし、Ａは表面層中の樹脂成分の溶剤浸漬前重量を
示し、Ｂは硬化前の樹脂成分に対する良溶剤に表面層中
の樹脂成分を２５℃で２４時間浸漬後の該樹脂成分の重
量を示す。） この場合溶剤としは、各樹脂の未架橋成分を抽出するに
適した良溶剤が適宜選択される。

【００３０】この表面層４を形成する架橋性の樹脂と
は、熱、触媒、空気（酸素）、湿気（水）、電子線等に
より自已架橋する樹脂、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、およびそれら
のブレンド物が、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、およびそれらのブ
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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】また、表面層４の抵抗値は、上記弾性層３
の抵抗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１０⁹
〜１０¹⁶Ω・ｃｍ、より好ましくは１０¹⁰〜１０¹³Ω・
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〜
１０⁸Ω・ｃｍに調整することが好ましい。

【００３４】この表面層４を形成したトナー担持ローラ
の表面粗さは、ＪＩＳ１０点平均粗さで、１０μｍＲｚ
以下、特に１〜８μｍＲｚとすることが好ましい。１０
μｍＲｚ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。

【００３５】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、常温あるいは５０〜１７０
℃程度の高温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の厚みは、３〜５０
μ程度、特に５〜３０μｍ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、画像に白
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へのトナー固着等が発生
し、画像不良となる場合がある。

【００３６】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、ヘキサン等
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、ジメチルホルム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。

【００３７】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
層を形成し、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、本発明の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
式の装置、（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の装置、などいずれの方式
の画像形成装置であってもよい。

【００３８】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。

【００３９】

【実施例】以下、実施例，比較例を示し、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。

【００４０】［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
を低石で研削して、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。

【００４１】 （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

【００４２】（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ＪＩＳ
１０点平均粗さＲｚで７μｍであった。また、この第２
弾性層の組成物を０．５ｍｍのシート状に成形して同様
の加熱架橋を行った試料について抵抗を測定したとこ
ろ、１．２×１０⁵Ω・ｃｍであった。

【００４３】 （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

【００４４】（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で、表面層４の抵抗は、４．２×１０¹¹Ω・
ｃｍ、表面層４の樹脂成分のアセトン溶剤不溶率は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・ｃ
ｍ、表面粗さがＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで５μｍであ
った。

【００４５】［実施例２］ （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、これを外径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、得られたローラ状成形物の表面
を低石で研削して、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１．５×１０⁵Ω・ｃｍであった。

【００４６】 （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。

【００４７】（第２弾性層の形成）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）実施例１と同様にして、表面層を形成
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、表面粗さ
がＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで５μｍであった。

【００４８】［実施例３］ （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、これを外径８ｍｍの金属シャフトを
セットしたモールドに注入して、６０℃で１２時間、架
橋反応を行った。脱型後、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のウレタンフォーム
のローラを得た。このローラは、硬度がアスカーＣ硬度
で３３、抵抗が２．５×１０⁷Ω・ｃｍであった。

【００４９】 （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 １．０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。

【００５０】（第２弾性層の形成）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）実施例１と同様にして、表面層を形成
した。得られたトナー担待ローラは、硬度がアスカーＣ
硬度で４８、抵抗が５．５×１０⁸Ω・ｃｍ、表面粗さ
がＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで６μｍであった。

【００５１】［比較例１，２］第２弾性層を形成する際
に、カーボンブラックの配合量を増減することによっ
て、第２弾性層の抵抗をそれぞれ６．０×１０⁷Ω・ｃ
ｍ（比較例１）及び４．５×１０⁸Ω・ｃｍ（比較例
２）としたこと以外は、実施例１と同様にしてトナー担
持ローラを得た。

【００５２】各トナー担持ローラを、現像ローラ１とし
て図２に示した現像ユニットに組み込み、粒径７μｍの
非磁性一成分トナーを用いて、低温低湿（１５℃、１０
％）、常温常湿（２０℃、５０％）、高温高湿（３２
℃、８５％）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。結果を表１に示す。なお、現像条件
は、感光体電位：−６００Ｖ、現像ローラ電位：−４０
０Ｖ、現像ローラと感光体の周速比：２／１、線速１２
０ｍｍ／秒とした。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明のトナー担持ロー
ラによれば、ゴム発泡体からなる第１弾性層の体積固有
抵抗ρ１と、非発泡ゴムからなる第２弾性層の体積固有
抵抗ρ２との関係を、０．０００１≦ρ２／ρ１≦１
で、かつρ１＝１０³〜１０⁸Ω・ｃｍとしとたことによ
り、第１弾性層を構成するゴム発泡体のセル径のバラツ
キからの悪影響である濃炎むらや白抜け等のない、良好
な画像形成が可能である。

【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 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 (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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ウ
   レタンゴムあるいはエチレンプロピレンゴムの発泡体か
   らなる硬度がアスカー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
   ンゴムからなる硬度がアスカーＣ硬度で５５〜８５で層
   厚が３００〜２０００μｍの第２弾性層を形成してな
   り、上記第１弾性層の体積固有抵抗をρ１、上記第２弾
   性層の体積固有抵抗をρ２としたときに、０．０００１
   ≦ρ２／ρ１≦１で、かつρ１＝１０³〜１０⁸Ω・ｃｍ
   であり、上記第２弾性層の外周に、架橋化樹脂を含有
   し、かつ樹脂成分の溶剤不溶率が７０％以上の表面層を
   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。
2. 【請求項２】 トナー担持ローラの表面にトナーを担持
   して該トナーの薄膜を形成し、このトナー担持ローラを
   画像形成体に接触又は近接させて、該画像形成体表面に
   トナーを供給することにより、該画像形成体表面に可視
   画像を形成する画像形成装置において、上記トナー担持
   ローラとして、上記請求項１に記載のトナー担持ローラ
   を用いたことを特徴とする画像形成装置。