JP3489384B2

JP3489384B2 - 現像ロール

Info

Publication number: JP3489384B2
Application number: JP7323697A
Authority: JP
Inventors: 洋介今井; 紀雄神原; 直斎藤井
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2004-01-19
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: JPH10268631A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等の電子写真装置に用いられる現像ロールに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やプリンター等の電子写真
装置においては、小型化、低コスト化、フルカラー化等
に伴い、トナーのみを現像剤として用いる一成分現像方
式が増加の傾向にある。このような一成分現像方式にお
いては、現像ロールを感光ドラム表面に直接接触させて
感光ドラム表面にトナー像を形成する方式（接触現像方
式）が採られている。そのため、現像ロールの特性とし
ては、低硬度化が要求されるが、低硬度化した場合に
は、感光ドラムとの圧接部分にへたりが生じるという問
題がある。

【０００３】このような問題を解決するため、例えば、
軸体の外周面に沿って導電性弾性層を形成し、その外周
面に接着層を形成し、さらにその外周面に、感光ドラム
の汚染やトナー付着等の防止のため、表層を形成した３
層構造の現像ロールが用いられている。そして、上記導
電性弾性層は、ニップ幅の低減、ロールを回転させるモ
ータのトルク低減等のため、硬度が１０（ＪＩＳＡ）
程度の低硬度の材料で構成されている。一方、上記表層
は、感光ドラム表面に形成された静電潜像へのトナーの
移行がなされるよう良好なトナー離型性を備え、かつ、
感光ドラムや層形成ブレード等との接触に耐え得る良好
な耐摩耗性を備えたゴム材料、樹脂材料等で構成されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記現
像ロールの表層の形成材料は、トナー離型性、耐摩耗性
等の効果を充分に発揮するため、あるいはゴム材料等の
架橋密度を上げる等のため、一般に高硬度の材料が用い
られている。そして、図３に示すように、このような構
成の現像ロール１２は、層形成ブレード１３と接触して
設けられるため、上記層形成ブレード１３の硬度が高す
ぎるか、あるいは上記層形成ブレード１３の現像ロール
１２への押し込み量が多すぎる場合には、現像ロール１
２と層形成ブレード１３の接触部１４が大きく変形す
る。なお、図において１１は軸体である。図４は上記接
触部１４が変形した状態をさらに詳しく示した図であ
る。しかも、このように大きく変形した現像ロールの接
触部１４は、現像ロール１２の表層部分に該当し、前記
のように高硬度の材料で構成されているため、一度変形
すると元の形状に戻るまでに相当の時間を要する。この
ようにロールが変形した状態は、現像ロールの停止時、
すなわち上記現像ロールを組み込んだ複写機等の印刷停
止時に特に顕著であり、印刷停止後、再び印刷を開始し
ようとする場合、現像ロールが回転し始めて、層形成ブ
レードとの接触部に生じた変形が元に戻るまでに数枚印
刷しなければならず、複写紙の無駄が生じるとともに、
変形部分の画像に筋状の縞が生じ画像不具合となる。こ
のような問題は、上記導電性弾性層の形成材料の硬度を
高くすることにより多少緩和できるが、先に述べたニッ
プ幅の低減等の問題を考慮すると、硬度を高くすること
は適当でない。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、層形成ブレードとの接触部分の変形を防止で
き、しかも、良好な画像を得ることのできる現像ロール
の提供をその目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の現像ロールは、軸体と、上記軸体の外周
面に沿って形成された導電性弾性層（Ａ）と、上記導電
性弾性層（Ａ）の外周面に沿って形成された接着層と、
上記接着層の外周面に沿って形成された表層（Ｂ）を備
えているという構成をとる。（Ａ）シリコーンゴムを主成分とする形成材料により形
成され、マイクロゴム硬度が２０以下で、かつ、反発弾
性率が６０％以上に設定された導電性弾性層。（Ｂ）厚みが２５μｍ以下に設定された表層。

【０００７】すなわち、本発明者らは、層形成ブレード
との接触部分の変形を防止でき、しかも良好な画像を提
供しうる現像ロールを得るべく、現像ロールの導電性弾
性層および表層を中心に研究を行った。その研究の過程
で、上記表層の厚みを上記特定の値に設定すると、従来
と同様に、良好なトナー離型性および耐摩耗性を維持で
きることを突き止めた。その結果、層形成ブレードの硬
度が高すぎるか、あるいは上記層形成ブレードの現像ロ
ールへの押し込み量が多すぎる場合でも、上記現像ロー
ルの表層の厚みが小さいため、層形成ブレードとの接触
部の変形を防止することができるようになる。一方、た
とえ層形成ブレードとの接触部が変形した場合でも、そ
の変形部分の回復をいち早く行うべく、上記導電性弾性
層の特性を中心に研究を行った。そして、上記導電性弾
性層を、シリコーンゴムを主成分とする形成材料により
構成するとともに、硬度を低硬度に設定し、かつ、反発
弾性率を特定の値に設定すると、現像ロールの中心部か
ら表面部に向かって高い反発力が生じることを突き止め
た。その結果、たとえ層形成ブレードとの接触部が変形
した場合でも、上記現像ロールの中心部から表面部に向
かって生じる高い反発力により、上記変形部分を元の形
状にいち早く復元することができることを見出し本発明
に到達した。

【０００８】なお、本発明において、「シリコーンゴム
を主成分とする」とは、シリコーンゴムのみからなる場
合も含める趣旨である。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。

【００１０】本発明の現像ロールは、図１（ａ）および
（ｂ）に示すように、軸体１の外周面に沿って導電性弾
性層２が形成され、その外周面に接着層３が形成され、
さらにその外周面に表層４が形成され構成されている。

【００１１】上記軸体１は、特に制限するものではな
く、従来公知のどのようなものを使用しても差し支えな
い。例えば、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中
空にくり抜いた金属製の円筒体等が用いられる。そし
て、その材料としては、アルミニウム、ステンレス、鉄
にメッキを施したもの等があげられる。

【００１２】上記軸体１の外周面に形成される導電性弾
性層２は、シリコーンゴムを主成分とする形成材料を用
いて形成されている。上記シリコーンゴムとしては、現
像ロールの導電性弾性層として用いられるものであれば
特に限定はなく、例えば、メチルビニルポリシロキサン
とメチル水素化ポリシロキサンとの混合物、ジメチルポ
リシロキサンおよびメチルビニルポリシロキサンと過酸
化物（パーオキサイド）の混合物等があげられる。

【００１３】上記導電性弾性層２形成材料には、さらに
導電剤を適宜に添加してもよい。この導電剤としては、
カーボンブラック（ファーネスブラック、アセチレンブ
ラック）、ｃ−ＴｉＯ₂、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ₂、
酸化鉄、グラファイト、チタン酸カリウム、四級アンモ
ニウム塩、ホウ酸塩、リチウム塩等があげられる。これ
らは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なお、
上記「ｃ−」とは、導電性を有することを意味する。

【００１４】上記導電剤の配合量は、シリコーンゴム１
００重量部（以下「部」と略す）に対して３〜１５部の
範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは４〜８
部である。すなわち、上記導電剤の配合量が、３部未満
では充分な導電性が得られず、１５部を超えると硬度が
高くなりすぎる傾向が見られるからである。

【００１５】そして、上記シリコーンゴムを主成分とす
る形成材料を用いて形成された導電性弾性層２は、マイ
クロゴム硬度が２０以下で、かつ、反発弾性率が６０％
以上になるよう設定することが必要である。なかでも、
上記導電性弾性層２は、マイクロゴム硬度が１２〜１６
で、かつ、反発弾性率が７０％以上になるよう設定する
ことが好ましい。すなわち、上記マイクロゴム硬度が２
０を超える場合は、現像ロールの全体の硬度が高くな
り、感光ドラムとの圧接部分にへたりが生じる傾向が見
られるからであり、一方、上記反発弾性率が６０％未満
の場合は、現像ロールの中心部から表面部に向かって生
じる反発力が小さく、層形成ブレードとの接触部に生じ
た変形の復元効果が充分に期待できなくなるからであ
る。

【００１６】なお、上記導電性弾性層２のマイクロゴム
硬度は、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型（高分子計器社
製）を用いて測定した。この発明では、これをマイクロ
ゴム硬度という。また、上記導電性弾性層２の反発弾性
率は、ＪＩＳＫ６３０１に記載の方法に準拠して測
定することができる。

【００１７】上記導電性弾性層２の外周面に形成される
接着層３の形成材料は特に制限するものではなく、従来
公知のどのような材料を用いても差し支えない。例え
ば、水素添加アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム
（水素化ニトリルゴム：Ｈ−ＮＢＲ）、エチレン−プロ
ピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエン
ゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム、ポリウレタン系エラス
トマー、ポリエステル、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン
等にカーボンブラック、金属酸化物、四級アンモニウム
塩、ほう酸塩等の導電剤を配合したものがあげられる。
これらのなかでも、表層４形成材料との良好な接着性等
の点から、上記Ｈ−ＮＢＲを用いることが好ましい。

【００１８】また、上記接着層３形成材料には、上記材
料以外に、加硫促進剤や硫黄等を必要に応じて適宜に配
合することができる。上記加硫促進剤としては、テトラ
メチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、オルト−ト
リル−ビグアニジン、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛
等があげられる。これらは単独でもくしは２種以上併せ
て用いられる。また、上記加硫剤としては、硫黄等があ
げられる。

【００１９】上記接着層３の外周面に形成される表層４
の形成材料としては、従来より一般に用いられるもので
あれば特に制限はなく、例えば、ウレタンとアクリルウ
レタンとの混合物、アクリルシリコーン共重合体等があ
げられる。そして、上記ウレタンとアクリルウレタンと
の混合物を用いる場合、両者の混合割合は、重量比で、
ウレタン／アクリルウレタン＝１０／９０〜９０／１０
の範囲に設定することが好ましい。

【００２０】上記表層４形成材料には、さらに導電剤を
適宜に添加してもよい。この導電剤としては、カーボン
ブラック（ファーネスブラック、アセチレンブラッ
ク）、ｃ−ＴｉＯ₂、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ₂、酸化
鉄、グラファイト、チタン酸カリウム、四級アンモニウ
ム塩、ホウ酸塩、リチウム塩等があげられる。これらは
単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

【００２１】上記表層４は、厚みが２５μｍ以下になる
よう設定することが必要であり、好ましくは１４〜２５
μｍである。すなわち、上記表層４の厚みが２５μｍを
超えると、トナー離型性および耐摩耗性は向上するが、
表層の硬度が高くなりすぎ、層形成ブレードとの接触部
が変形しやすくなるとともに、変形部分の復元が遅くな
るからである。

【００２２】そして、上記導電性弾性層２と接着層３と
表層４を備えた現像ロール１のマイクロゴム硬度と、上
記導電性弾性層２のマイクロゴム硬度の硬度差は、３０
未満になるよう設定することが好ましい。すなわち、上
記範囲になるよう硬度差を設定することにより、現像ロ
ールの復元に優れ、画像に筋状の縞等が発生しにくくな
るからである。

【００２３】本発明の現像ロールは、例えばつぎのよう
にして製造することができる。すなわち、まず、前記導
電性弾性層形成材料用の各成分を適宜に配合し、ニーダ
ー等の混練機で混練して、コンパウンドである導電性弾
性層形成材料を作製する。一方、前記接着層形成材料用
および表層形成材料用の各成分を適宜に配合し、ボール
ミル等の混練機で混練した後、この混合物にメチルエチ
ルケトン等の有機溶媒を加えて混合、攪拌することによ
り、前記接着層形成材料および表層形成材料の各コーテ
ィング液を作製する。そして、各コーティング液の濃度
は、形成する各層の厚みに応じて適宜に設定される。す
なわち、各層の厚みはコーティング液の粘度調整が大き
な要因となり、この粘度調整によって設定され、上記粘
度は各コーティング液の濃度によって決定される。この
ような観点から、上記各コーティング液の濃度は、接着
層形成材料に関しては、１０〜３０％の範囲に設定する
ことが好ましく、特に好ましくは１２〜１５％である。
さらに、表層形成材料に関しては、１０〜３０％の範囲
に設定することが好ましく、特に好ましくは１２〜１７
％である。

【００２４】上記有機溶媒としては、上記メチルエチル
ケトン以外に、例えば、メタノール、トルエン、イソプ
ロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルム
アミド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以
上併せて用いられる。

【００２５】つぎに、図２に示すように、金属製の軸体
（芯金）１を準備し、この金属製の軸体（芯金）１をセ
ットした下蓋５および円筒型６内に、前記シリコーンゴ
ムコンパウンド（導電性弾性層形成材料）を注型した
後、上蓋７を上記円筒型６に外嵌する。ついで、このロ
ール型全体を加熱して上記シリコーンゴムコンパウンド
（導電性弾性層形成材料）を加硫する（１５０〜２２０
℃×１５〜３０分）。そして、加熱加硫した後、ロール
型から取り出して、２次加硫により加硫剤の残渣を蒸発
させる（２００℃×４時間）。このようにして導電性弾
性層２を形成する。上記導電性弾性層２を形成した後、
この導電性弾性層２表面に接着層形成材料となるコーテ
ィング液を塗布するか、あるいは上記導電性弾性層２形
成済みのものをコーティング液中に浸漬して引き上げた
後、乾燥および加熱処理を行うことにより上記導電性弾
性層２の外周面に接着層３を形成する。さらに、上記接
着層３を形成した後、この接着層３表面に、表層形成材
料となるコーティング液を塗布するか、あるいはコーテ
ィング液中に浸漬して引き上げた後、乾燥および加熱処
理を行うことにより表層４を形成する。このコーティン
グ液の塗布方法としては、ディッピング法、スプレーコ
ーティング法、ロールコート法等があげられる。このよ
うにして、図１に示すような、３層構造の現像ロールを
作製することができる。

【００２６】本発明の現像ロールにおいて、各層の厚み
はつぎのように設定される。すなわち、上記導電性弾性
層２の厚みは、通常、２〜１０ｍｍの範囲に設定するこ
とが好ましく、特に好ましくは３〜６ｍｍである。ま
た、上記接着層３の厚みは、通常、５〜４０μｍの範囲
に設定することが好ましく、特に好ましくは１０〜２０
μｍである。そして、上記表層４の厚みは、前述の通り
２５μｍ以下に設定する必要があり、特に好ましくは１
４〜２５μｍである。

【００２７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２８】

【実施例１〜６、比較例１〜７】まず、ＳＵＳ３０３製
芯金（直径８ｍｍ）を準備した。また、後記の表１およ
び表２に示す各成分を同表に示す割合で配合して、各層
の形成材料を調製した。そして、周囲に接着剤を塗布し
た上記芯金のセット済み円筒金型に、上記導電性弾性層
形成材料であるコンパウンドを注型し（図２参照）、加
熱加硫（１８０℃×２０分）させた後、脱型して、さら
に２次加硫処理（２００℃×４時間）することにより芯
金の外周に導電性弾性層を形成した。ついで、接着層形
成材料および表層形成材料を用い、上記導電性弾性層の
形成された芯金表面に、ロールコートのコーティング方
法により接着層、表層の順に各層を形成した。なお、上
記導電性弾性層のマイクロゴム硬度と反発弾性率と厚
み、接着層の厚み、表層の厚みおよびロールのマイクロ
ゴム硬度をそれぞれ後記の表１および表２に併せて示し
た。

【００２９】このようにして得られた実施例品および比
較品の現像ロールを用いて、下記の基準に従い、画像評
価を行った。その結果を、下記の表１および表２に併せ
て示した。

【００３０】〔画像評価〕各現像ロールをカートリッジ
に組み込んだ後、複写機（ＰＨＡＳＥＲ５５０、ソニー
・テクトロニクス社製）にセットした。つぎに、上記現
像ロールを組み込んだカートリッジの単色を印字し、こ
れを３日間放置した後、再度印字を行い、放置前の初期
の印字画像と３日間放置後の印字画像を比較評価した。
そして、放置後の印字画像に筋状の縞等が見られなかっ
たものを○、筋状の縞等が多少見られたものを△、筋状
の縞等が多く見られたものを×として表示した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】上記表１および表２の結果から、実施例品
の現像ロールは、比較例品の現像ロールに比べて、画像
評価の結果が良好であることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明の現像ロールは、
軸体の外周面に沿って前記特殊な導電性弾性層（Ａ）が
形成され、上記特殊な導電性弾性層（Ａ）の外周面に沿
って接着層が形成され、さらに上記接着層の外周面に沿
って前記特殊な表層（Ｂ）が形成され構成されている。
このように、上記特殊な表層（Ｂ）は、特定の厚みに設
定されているため、従来と同様に、良好なトナー離型性
および耐摩耗性を維持することが可能となる。したがっ
て、層形成ブレードの硬度が高すぎるか、あるいは上記
層形成ブレードの現像ロールへの押し込み量が多すぎる
場合でも、上記現像ロールの表層の厚みが小さいため、
層形成ブレードとの接触部の変形を防止することができ
る。その結果、従来のように、画像に筋状の縞が生じる
ことがないため、良好な画像を得ることができる。加え
て、上記特殊な導電性弾性層（Ａ）は、シリコーンゴム
を主成分とする形成材料により構成され、かつ、特定の
硬度および特定の反発弾性率に設定されているため、現
像ロールの中心部から表面部に向かって高い反発力が生
じる。そのため、たとえ層形成ブレードとの接触部が変
形した場合でも、上記現像ロールの中心部から表面部に
向かって生じる高い反発力により、上記変形部分を元の
形状にいち早く復元することができる。したがって、印
刷停止後、再び印刷を開始しようとする場合、層形成ブ
レードとの接触部分に生じた変形部分の回復が早くなる
ため、従来のような複写紙の無駄を防止することができ
る。

【００３５】そして、上記特殊な導電性弾性層（Ａ）と
特殊な表層（Ｂ）の間に、Ｈ−ＮＢＲで形成された接着
層を介在することにより、上記特殊な導電性弾性層
（Ａ）と接着層の接着力、および上記特殊な表層（Ｂ）
と接着層の接着力がさらに向上するため好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の現像ロールの一例の構造を示
す断面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面矢視図である。

【図２】本発明の現像ロールの製法の一例を示す説明図
である。

【図３】現像ロールと層形成ブレードの構造を示す説明
図である。

【図４】層形成ブレードとの接触部が変形した状態を示
す現像ロールの平面図である。

【符号の説明】

１軸体２導電性弾性層３接着層４表層

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−241934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 F16C 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸体と、上記軸体の外周面に沿って形成
された導電性弾性層（Ａ）と、上記導電性弾性層（Ａ）
の外周面に沿って形成された接着層と、上記接着層の外
周面に沿って形成された表層（Ｂ）を備えたことを特徴
とする現像ロール。（Ａ）シリコーンゴムを主成分とする形成材料により形
成され、マイクロゴム硬度が２０以下で、かつ、反発弾
性率が６０％以上に設定された導電性弾性層。（Ｂ）厚みが２５μｍ以下に設定された表層。
【請求項２】上記導電性弾性層（Ａ）と接着層と表層
（Ｂ）を備えた現像ロールのマイクロゴム硬度と、上記
導電性弾性層（Ａ）のマイクロゴム硬度の硬度差が、３
０未満である請求項１記載の現像ロール。
【請求項３】上記接着層が、水素添加アクリロニトリ
ル−ブタジエン共重合ゴムを用いて形成されたものであ
る請求項１または２記載の現像ロール。