JPH09211964A - 半導電性ゴムロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーを均一に帯電でき、トナー搬送性に優
れ且つハーフトーン印字の画質（ドット再現性）と印字
濃度とのバランスに優れる画像を形成し得る現像用に適
した半導電性ゴムロールを提供する。 【解決手段】 ステンレス製の棒にアクリロニトリル−
ブタジエンゴムからなるゴム組成物を積層してロールに
形成し、乾式研磨機を用いて、円周方向の十点平均粗さ
／軸方向の十点平均粗さの比を１．４８にし、次いで、
湿式研磨機を用いて軸方向中心線平均粗さを１．０μ
ｍ、軸方向十点平均粗さが７．８μｍ、円周方向十点平
均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比が１．０６にした半
導電性ゴムロールを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導電性ゴムロー
ルに関する。さらに詳しくは、トナーを均一に帯電で
き、トナー搬送性に優れ且つハーフトーン印字の画質
（ドット再現性）と印字濃度とのバランスに優れる画像
を形成し得る半導電性ゴムロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機または電子写真印刷機
は、感光ドラム外周面を一様に帯電させ、次いで感光ド
ラムの外周面に印刷パターンまたは複写パターンを露光
することにより静電潜像を形成し、この静電潜像にトナ
ーを付着させてトナー像を形成（現像）して、このトナ
ー像を複写用紙または印刷用紙に転写することにより印
刷または複写する機構を有するものである。上記におい
て感光体ドラム外周面の静電潜像にトナーを付着させて
トナー像を形成するために、感光体ドラムに直接接触さ
せて回転自在に設けられる現像用ゴムローラが用いられ
る。従来、現像用ゴムローラーは、研磨し、樹脂を被覆
しまたは紫外線を照射し、その外表面の十点平均粗さ、
摩擦抵抗などを低くするようにしてきた。しかし、十点
平均粗さ、摩擦抵抗などを低くするだけでは、ハーフト
ーンと印字濃度とのバランスが十分な画像を得ることが
困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トナ
ーを均一に帯電でき、トナー搬送性に優れ且つハーフト
ーン印字の画質（ドット再現性）と印字濃度とのバラン
スに優れる画像を形成し得る現像用に適した半導電性ゴ
ムロールを提供することにある。

【０００４】

【発明を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、乾式研磨によ
り表面粗さを特定範囲にした後、湿式研磨により表面粗
さを別の特定範囲にしたゴムロールを用いることによっ
て、トナーを均一に帯電でき、トナー搬送性に優れ且つ
ドット再現性と印字濃度とのバランスに優れる画像を形
成し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を
完成するに至った。

【０００５】かくして、本発明によれば、（１） 導電
性剛性体からなる円柱形状の芯金及び該芯金の外周面に
積層してなるゴム層からなり、該ゴム層の外周面の軸方
向の中心線平均粗さが０．３〜２．５μｍ、軸方向の十
点平均粗さが６〜１０μｍ、円周方向の十点平均粗さ／
軸方向の十点平均粗さの比が０．９〜１．２である半導
電性ゴムロールが提供される。

【０００６】本発明の半導電性ゴムロールの好適な態様
として以下のものが提供される。 （２） ゴム層の体積電気抵抗が１０⁶〜１０¹¹Ω・ｃ
ｍであることを特徴とする前記（１）の半導電性ゴムロ
ール。 （３） ゴム層がアクリロニトリル−ブタジエンゴム又
はエピクロルヒドリンゴムを含有するものからなること
を特徴とする前記（１）の半導電性ゴムロール。

【０００７】（４） 芯金の端部の外径が芯金の軸方向
中央部よりも小さくなっていることを特徴とする前記
（１）の半導電性ゴムロール。 （５） コム層と芯金とが接着剤で固定されていること
を特徴とする前記（１）の半導電性ゴムロール。

【０００８】（６） ゴム層の外周面上に樹脂の層が被
覆されてなることを特徴とする前記（１）の半導電性ゴ
ムロール。 （７） 球形の非磁性一成分トナーに適用する前記
（１）の半導電性ゴムロール。

【０００９】本発明によれば、（８） 乾式研磨により
円周方向の十点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比を
１．３〜１．６にした後、湿式研磨する半導電性ゴムロ
ールの製法が提供される。

【００１０】本発明の半導電性ゴムロールの製法の好適
な態様として以下のものが提供される。 （９） 湿式研磨した後、紫外線を、ゴム層外周面に照
射してなることを特徴とする前記（８）の半導電性ゴム
ロールの製法。 （１０） 湿式研磨した後、樹脂を被覆してなることを
特徴とする前記（８）の半導電性ゴムロールの製法。

【００１１】また、本発明によれば、（１１） 導電性
剛性体からなる円柱形状の芯金及び該芯金の外周面に積
層してなるゴム層からなり且つ該ゴム層の外周面の軸方
向中心線平均粗さが０．３〜２．５μｍ、軸方向十点平
均粗さが６〜１０μｍ、円周方向十点平均粗さ／軸方向
の十点平均粗さの比が０．９〜１．２である半導電性ゴ
ムロール及び外周面が一様に帯電し且つ露光することに
より該帯電が除電される感光体ドラムからなり、半導電
性ゴムロール及び感光体ドラムはそれぞれ回転すること
ができ且つ接触して設置されてなる現像装置が提供され
る。

【００１２】本発明の現像装置の好適な態様として以下
のものが提供される。 （１２） 半導電性ゴムロールと感光体ドラムとを逆方
向に回転させることを特徴とする前記（１１）の現像装
置。 （１３） 半導電性ゴムロールを感光体ドラムの周速度
に対して１．５〜３倍の周速度で回転させることを特徴
とする前記（１１）の現像装置。 （１４） 感光体ドラムの表面電位（Ｖｃ）と現像ロー
ルの表面電位（Ｖｄ）との関係が、（Ｖｃ−Ｖｄ）の絶
対値が５０ボルト以上になるようにすることを特徴とす
る前記（１１）の現像装置。

【００１３】（１５） 半導電性ゴムロールに該ロール
表面に付着されるトナーの層厚及び帯電状態を制御する
ための現像ブレード及びトナーを現像ロールに搬送する
ための供給ロールが当接されていることを特徴とする前
記（１１）の現像装置。 （１６） 現像ブレードの表面電位（Ｖｂ）、供給ロー
ルの表面電位（Ｖｓ）、現像ロールの表面電位（Ｖｄ）
との関係が、数１で表されるようにすることを特徴とす
る前記（１１）の現像装置。

【００１４】

【数１】

【００１５】（１７） 球形の非磁性一成分トナーに適
用することを特徴とする前記（１１）の現像装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を詳細に説明する。本発明のゴムロールは、その軸方向
の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．３〜２．５μｍ、好ま
しくは０．３〜２μｍである。Ｒａはより小さい方が好
ましいが、Ｒａを０に近づけることは困難であるので、
下限は０．３μｍとなる。一方Ｒａが大きくなると印字
濃度が高くなる。なお、中心線平均粗さは断面曲線から
中心線の方向（Ｘ軸）に測定長さ（Ｌ）だけ抜取り、粗
さ方向（Ｙ軸）として粗さ曲線ｙ＝ｆ（ｘ）なる関数で
表すとき、この関数の絶対値をｘ＝０からＬまで定積分
して表されるμｍ単位の値である（数２）。

【００１７】

【数２】

【００１８】本発明のゴムロールは、その軸方向の十点
平均粗さ（Ｒｚ₁）が６〜１０μｍ、好ましくは６〜９
μｍである。さらに本発明のゴムロールは、その円周方
向の十点平均粗さ（Ｒｚ₂）／軸方向の十点平均粗さ
（Ｒｚ₁）の比が０．９〜１．２、好ましくは０．９５
〜１．１５である。Ｒｚ₂／Ｒｚ₁の比が大きくなると印
字濃度が高くなるがドット再現性が低下する。逆にＲｚ
₂／Ｒｚ₁の比が小さくなると印字濃度及びドット再現性
が低下する。なお、十点平均粗さ（Ｒｚ₁及びＲｚ₂）は
ゴムロール面の断面曲線から基準長さだけ抜き取った部
分の中で最も高い山から５番目までの山の高さの平均値
と最も深い谷から５番目までの谷の深さの平均値との差
をμｍの単位で表した値である。

【００１９】本発明のゴムロールの体積電気抵抗は、通
常、１０⁶〜１０¹¹Ω・ｃｍ、好ましくは１０^6.5〜１０
^10.5Ω・ｃｍである。体積電気抵抗をこの範囲にするこ
とにより、トナーの帯電が充分に均一となり、良好な印
字濃度が得られ、ドット再現性も高くなる。

【００２０】本発明のゴムロールにおいて、ゴム層の材
料はゴム弾性を有するものである。ゴム弾性を有する材
料としては、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニト
リル−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレン
ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロル
ヒドリンゴム、ブチルゴム、アクリルゴムなどを挙げる
ことができる。これらのうち、アクリロニトリル−ブタ
ジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムはゴム層の電気抵
抗が均一で、トナーの帯電が均一にできるので、カブリ
などの画像不良を生じにくいので好ましい。

【００２１】本発明のゴムロールにおいて、芯金は導電
性剛性体、具体的には、銅、鉄、ステンレス鋼、アルミ
ニウム、ニッケルなどの金属で形成されている。芯金は
通常、端から端までが同一外径の円柱形状をなしている
ものを用いるが、ゴムロールが感光体ドラムに接触する
ことによる感光体ドラムの端部の摩耗を少なくするため
に、芯金の端部の外径を芯金の軸方向中央部よりも小さ
くすることが好ましい。芯金の外周面はゴム層との接着
力を高めるために、表面粗さを大きくすることが好まし
い。

【００２２】芯金の外周面にゴム層を積層するには、通
常、芯金と通る孔を設けた円筒状のゴムを芯金に接着剤
で固定するのが好ましい。

【００２３】本発明のゴムロールのゴム層の外周面を前
記特定の表面粗さにするには、まず乾式研磨により研磨
し、次いで湿式研磨により研磨する。

【００２４】乾式研磨とは、研磨材をゴム層に直接接触
させて機械的に研磨する方法である。乾式研磨により円
周方向の十点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比を
１．３〜１．６にする。

【００２５】湿式研磨とは、研磨材とゴム層との間に水
系の液体を介在させてゴム層を機械的に研磨する方法で
ある。湿式研磨により軸方向の中心線平均粗さを０．３
〜２．５μｍ、軸方向の十点平均粗さを６〜１０μｍ、
円周方向の十点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比を
０．９〜１．２にする。湿式研磨により平均粗さをこの
範囲にすることによりドット再現性と印字濃度とのバラ
ンスが良くなる。

【００２６】なお、ゴムロールを研磨した後、ゴムロー
ル表面の摩擦抵抗を低下させるために紫外線を照射する
ことが好ましい。また帯電ロール用として用いる場合に
は帯電ロールにトナーが付着しないようにするためにポ
リウレタン、シリコーンなどの樹脂をロール表面に被覆
することが好ましい。

【００２７】本発明の現像装置は、前記ゴムロール（以
下、現像ロールという。）及び感光体ドラムを有するも
のである。感光体ドラムは、帯電ロールと接触させるこ
とにより外周面が一様に帯電し且つ露光することにより
該帯電が除電されるものである。帯電ロールとしては本
発明ゴムロールを用いることができる。

【００２８】現像ロール及び感光体ドラムはそれぞれ回
転することができるようにして且つ接触するようにして
固定されている。なお、感光体ドラム及び現像ロールを
それぞれ回転させるための駆動装置が、通常、備えられ
ている。感光体ドラムの回転方向と現像ロールの回転方
向は、通常、逆回転方向になるように（接触面では同方
向に擦り合うように）する。また周速度は、トナーが感
光体に十分付着するように、また後述の転写装置で転写
しなかった残存トナーを現像ロールで清掃する効率を高
めるために感光体ドラムの周速度に対して１．５〜３倍
の周速度で現像ロールを回転させることが好ましい。

【００２９】感光体ドラム及び現像ロールには、通常、
電圧が印加されている。感光体ドラム及び現像ロールに
印加される電圧は、感光体ドラムの表面電位（Ｖｃ）と
現像ロールの表面電位（Ｖｄ）との関係が、（Ｖｃ−Ｖ
ｄ）の絶対値が５０ボルト以上になるようにする。印加
電圧を上記条件に設定することにより、現像と清掃とを
同時に効率よく行うことができる。

【００３０】現像ロールには、現像ロール表面に付着さ
れるトナーの層厚及び帯電状態を制御するための現像ブ
レード、及びトナーを現像ロールに搬送するための供給
ロールが現像ロールに当接されている。現像ブレード及
び供給ロールには、通常、電圧が印加されている。現像
ブレード及び供給ロールに印加される電圧は、現像ブレ
ードの表面電位（Ｖｂ）、供給ロールの表面電位（Ｖ
ｓ）、現像ロールの表面電位（Ｖｄ）との関係が、数３
で表されるようにする。トナーの帯電が均一になり、ト
ナーの供給が効率よく行うことができる。

【００３１】

【数３】

【００３２】現像ロールによって感光体ドラムに付着さ
れたトナーは転写装置により紙または樹脂シート等にト
ナー像が転写される。転写装置としては、転写ロール、
転写ベルト、コロナ放電転写機などが挙げられる。

【００３３】本発明の現像装置を適用できるトナーは特
に制限されないが、好適には球形の非磁性一成分トナー
を用いる。球形トナーは体積平均粒径（ｄｖ）が３〜１
５μｍ、好ましくは５〜１０μｍのものである。好適な
球形トナーは上記体積平均粒径を備え、さらに体積平均
粒径（ｄｖ）と個数平均粒径（ｄｎ）の比（ｄｖ／ｄ
ｎ）が１〜１．４であり、粒子の絶対最大長を直径とし
た円の面積（Ｓｃ）を粒子の実質投影面積（Ｓｒ）で割
った値（Ｓｃ／Ｓｒ）が１〜１．３である。さらに好適
に適用できる球形トナーはＢＥＴ法による比表面積
（Ａ）［ｍ²／ｇ］、個数平均粒径（ｄｎ）［μｍ］及
び真比重（Ｄ）の積（Ａ×ｄｎ×Ｄ）が５〜１０の範囲
に入るもので、帯電量（Ｑ）［μｃ／ｇ］の絶対値と比
表面積（Ａ）との比（｜Ｑ｜／Ａ）が８０〜１５０のも
のである。球形トナーは、通常、重合法により得ること
ができる。

【００３４】

【実施例】実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。本実施例において行った評価試験方法は以下のとお
りである。

【００３５】［印字濃度］マクベス反射濃度計を用いて
「黒ベタ部」を測定することにより行った。 ○：印字濃度高い（１．３以上）。 ×：印字濃度低く画像がかすれる（１．３未満）。

【００３６】［ドット再現性］２×２パターンのハーフ
トーン印字を行い、解像度６００ｄｐｉの１ドットの円
相当径が７５μｍ±１５μｍであるものの割合を求め以
下の評価基準で評価した。 ◎：８０％以上 ○：６０％以上８０％未満 △：４０％以上６０％未満 ×：４０％未満

【００３７】実施例１ ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム、日本ゼオ
ン（社）製、ＮｉｐｏｌＤＮ２１２）１００重量部に炭
酸カルシウム２０重量部、液状ＮＢＲ２０重量部、ステ
アリン酸１重量部、酸化亜鉛５重量部、硫黄０．５重量
部及びテトラメチルチウラムジスルフィド１．５重量部
を練り合わせた後、外径１０ｍｍのステンレス棒の外周
面に積層し、外径１８ｍｍのゴムロールに形成した。次
いで、乾式研磨機（（株）水口製作所製、ＬＧ−７０）
を用いて研磨し、円周方向の十点平均粗さ／軸方向の十
点平均粗さの比を１．４８にした。次いで、湿式研磨機
（アニオン性界面活性剤の水溶液を使用、（株）日平ト
ヤマ精機製、センターレス研磨機、ＣＬＧ−４ＢＬ）を
用いて研磨し、軸方向中心線平均粗さを１．０μｍ、軸
方向十点平均粗さが７．８μｍ、円周方向十点平均粗さ
／軸方向の十点平均粗さの比が１．０６にした。

【００３８】このゴムロールを図１に示す画像形成装置
の現像ロールとして取り付け、現像ロールと感光体ドラ
ムとの表面電位の差を、３００ボルトとし、現像ブレー
ドの表面電位が現像ロールの表面電位より高くなるよう
に現像ブレードに電圧を印加し、さらに供給ロールの表
面電位が現像ブレードの表面電位よりも高くなるように
供給ロールに電圧を印加して、感光体ドラムをＡ方向に
現像ロールをＢ方向に回転させ、球形トナー（体積平均
粒径５．３μｍ、個数平均粒径５．０μｍ、粒子の絶対
最大長を直径とした円の面積（Ｓｃ）を粒子の実質投影
面積（Ｓｒ）で割った値（Ｓｃ／Ｓｒ）が１．１、ＢＥ
Ｔ法による比表面積（Ａ）［ｍ²／ｇ］、個数平均粒径
（ｄｎ）［μｍ］及び真比重（Ｄ）の積（Ａ×ｄｎ×
Ｄ）が８、且つ帯電量（Ｑ）［μｃ／ｇ］の絶対値と比
表面積（Ａ）との比（｜Ｑ｜／Ａ）が１２０）を用い
て、印刷を行った。その結果、印字濃度は１．３、ドッ
ト再現性は良好（◎）であった。

【００３９】実施例２〜３ 実施例１で用いたＮＢＲを表１に示すゴム材料に変えた
他は実施例１と同様にしてゴムロールを得、そのゴムロ
ールを用いて画像評価を行った。その結果を表１に示し
た。

【００４０】比較例１〜３ 乾式研磨だけを行い、湿式研磨を行わなかった他は実施
例１と同様にしてゴムロールを得、そのゴムロールを用
いて画像評価を行った。その結果を表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】以上から、軸方向十点平均粗さを小さくし
ただけのゴムロール（比較例３）では印字濃度が小さく
なることがわかる。円周方向十点平均粗さ／軸方向の十
点平均粗さの比が１．２を超えるものはドット再現性が
低いことがわかる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、軸方向中心線平均粗さ
を０．３〜２．５μｍ、軸方向十点平均粗さが６〜１０
μｍ、軸方向十点平均粗さを６〜１０μｍ、円周方向十
点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比を０．９〜１．
２にしたゴムロールを用いることにより印字濃度が高く
且つドット再現性が高くなることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 画像形成装置を示す図。

【符号の説明】

４：感光体ドラム ５：帯電ロール ６：現像ロール ７：転写ロール ８：供給ロール ９：現像ブレード

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性剛性体からなる円柱形状の芯金及
   び該芯金の外周面に積層してなるゴム層からなり、該ゴ
   ム層の外周面の軸方向の中心線平均粗さが０．３〜２．
   ５μｍ、軸方向の十点平均粗さが６〜１０μｍ、円周方
   向の十点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比が０．９
   〜１．２である半導電性ゴムロール。
2. 【請求項２】 ゴム層の外周面を乾式研磨することによ
   り円周方向の十点平均粗さ／軸方向の十点平均粗さの比
   を１．３〜１．６にした後、湿式研磨することを特徴と
   する半導電性ゴムロールの製法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導電性ゴムロール及び
   外周面が一様に帯電し且つ露光することにより該帯電が
   除電される感光体ドラムからなり、 半導電性ゴムロール及び感光体ドラムはそれぞれ回転す
   ることができ且つ接触して設置されてなる現像装置。