JPH11282247A

JPH11282247A - 導電性弾性ロール

Info

Publication number: JPH11282247A
Application number: JP8479398A
Authority: JP
Inventors: Yukio Oyama; 幸男大山; Jiro Iwashiro; 二朗岩代; Yosuke Imai; 洋介今井
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JP3724180B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フィルミングの発生を抑えることのできる導電
性弾性ロールを提供する。【解決手段】現像ロール１は、芯金２と、この芯金２の
外周部に装着されたベースゴム層３と、このベースゴム
層３の外周部に塗布されたコーティング層４とからなっ
ている。コーティング層４は、内側の下層４ａと、外側
の表層４ｂとの２層からなり、この表層４ｂの表面に多
数の微小亀裂が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンター（ＬＢＰ），複写機（ＰＰＣ）等の内部で用い
られる導電性弾性ロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機等に用いられる現像装置
には、図７に示すように、トナー５０を収容し開口部を
有するトナーホッパー５１と、このトナーホッパー５１
の開口部付近に配置されトナー５０が担持される現像ロ
ール５２（芯金の外周部に単層のシリコンゴムからなる
弾性ゴム層を設けたもの）と、この現像ロール５２と対
峙する感光ドラム５３と、上記現像ロール５２の外周面
にトナーホッパー５１内のトナー５０を供給できるよう
に現像ロール５２と接触状態でトナーホッパー５１内に
配置されるトナー供給ロール５４（芯金の外周部にスポ
ンジ材料からなる弾性層を設けたもの）と、現像ロール
５２の外周面に圧接されトナー５０の帯電，現像ロール
５２上のトナー層の厚みを制御する層規制ブレード５５
とが設けられている。

【０００３】そして、現像を行うためには、まず、トナ
ー供給ロール５４によりトナー５０を現像ロール５２の
外周面に供給する。ついで、現像ロール５２の外周面と
層規制ブレード５５との摩擦によりトナー５０を帯電さ
せ、かつ現像ロール５２の外周面に均一なトナー層を形
成する。つぎに、現像ロール５２と感光ドラム５３との
間にバイアスを印可することにより現像ロール５２上の
トナー５０を感光ドラム５３に移動させて、感光ドラム
５３上にトナー像を形成する。

【０００４】このような現像が行われるためには、トナ
ー５０を帯電させ、電気的な力に作用しうる状態にして
おく必要がある。そのために、上記トナー供給ロール５
４および層規制ブレード５５のそれぞれに適宜バイアス
を印可したり、現像ロール５２への押しつけ力を付加す
ることにより摩擦を発生させたりして、トナー５０の帯
電を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
５０が現像ロール５２表面でトナー供給ロール５４およ
び層規制ブレード５５により強く押しつけられると、ト
ナー５０自体やトナーに含有される充填剤（ワックス剤
等）等が現像ロール５２表面に固着するフィルミングと
いう現象が発生する。

【０００６】フィルミングが発生すると、たとえば、画
像上の白抜け（トナー５０が付着するべき部分にトナー
５０が付着せず白くなる現象）や、かぶり（トナー５０
が付着してはならない部分にトナー５０が付着する現
象）等の画像劣化を招く。

【０００７】フィルミングは、現像ロール５２のみでは
なく、転写ロール，帯電ロール等のトナーに接するロー
ルにも発生する。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、フィルミングの発生を抑えることのできる導電
性弾性ロールの提供をその目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の導電性弾性ロールは、外周部に弾性ゴム層
を有する導電性弾性ロールであって、上記弾性ゴム層の
表面に、多数の微小亀裂が形成されているという構成を
とる。

【００１０】すなわち、本発明者らは、フィルミングの
発生を抑える導電性弾性ロールについて、一連の研究を
重ねた。この研究の過程で、導電性弾性ロールの表面を
構成する材料の検討が行われた。例えば、離型性の観点
ではシリコンゴム，フロロシリコンゴム，フッ素樹脂が
良好であるが、シリコンゴム，フロロシリコンゴムは耐
摩耗性が劣り、フッ素樹脂は硬度が硬く、ロールの柔軟
性が確保できない。そこで、離型性，耐摩耗性，低硬度
特性の両立を目指してさらに一連の研究を重ねた。その
結果、導電性弾性ロールの弾性ゴム層の表面に、多数の
微小亀裂を形成すれば、所期の目的を達成できることを
見いだし、本発明に到達した。なお、本発明において、
導電性弾性ロールとは、現像ロールだけでなく、転写ロ
ール，帯電ロール等のトナーに接する各種のロールも含
まれる。

【００１１】特に、上記微小亀裂の長さが０．２〜１０
０μｍである場合には、フィルミングの発生をより確実
に抑えることができることを突き止めた。

【００１２】また、特に、上記微小亀裂の深さが０．２
〜２０μｍ，隣り合う微小亀裂間の距離が０．５〜５０
μｍである場合にも、フィルミングの発生をより確実に
抑えることができることを突き止めた。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【００１４】図１は、本発明の導電性弾性ロールの一実
施の形態を示している。この実施の形態では、導電性弾
性ロールの例として、現像ロールについて説明する。こ
の現像ロール１は、芯金２と、この芯金２の外周部に装
着されたベースゴム層３（弾性ゴム層）と、このベース
ゴム層３の外周部に塗布されたコーティング層４（弾性
ゴム層）とからなっている。このコーティング層４は、
内側の下層４ａと、外側の表層４ｂとの２層からなり、
この表層４ｂの表面に多数の微小亀裂が形成されてい
る。

【００１５】上記現像ロール１の要部の寸法は、芯金２
の直径が１０ｍｍ，ベースゴム層３の厚みが２．８４ｍ
ｍ，下層４ａの厚みが３０μｍ，表層４ｂの厚みが５０
μｍとなっている。また、上記各微小亀裂は、方向が様
々で、直線形状のものや多角形形状のものがあり、ま
た、表層４ｂの表面で隣り合う微小亀裂同士がその深さ
方向で（例えば、最深部等で）接続しているものもあれ
ば、接続していないものもある。また、上記各微小亀裂
は、長さが０．２〜１００μｍ，深さが０．２〜２０μ
ｍ，表層４ｂの表面での隣り合う微小亀裂間の距離が
０．５〜５０μｍの範囲内にある。

【００１６】上記現像ロール１は、つぎのようにして製
造される。すなわち、まず、芯金２を準備し、この芯金
２を下蓋を外嵌した円筒金型内に配置する。ついで、芯
金２と金型の空隙にベースゴム層３形成材料を注型した
のち、上蓋を外嵌する。ついで、円筒金型を加熱加硫し
ベースゴム層３を形成する。この加硫成形後、金型から
成形品（ベースロール）を抜き取る。つぎに、このベー
スロール表面に、ディッピング法等により下層４ａ形成
材料を塗布する。この塗布後、所定の条件で加硫成形す
る。このようにしてベースゴム層３表面に下層４ａを形
成する。さらに、この下層４ａの表面に、ディッピング
法等により表層４ｂ形成材料を塗布する。この塗布後、
所定の条件で加硫成形して表層４ｂを形成する。最後
に、表層４ｂの表面に多数の微小亀裂を形成する。な
お、上記下層４ａは必ずしも設ける必要はない。

【００１７】上記各微小亀裂は、たとえば、図２および
図３に示す亀裂形成治具を用いて形成される。この亀裂
形成治具は、カットローラー１０と、駆動ローラー１１
と、送りローラー１２とからなっている。これら３つの
ローラー１０，１１，１２は、互いに平行で間隔をあ
け、Ａ方向から見るとそれぞれが三角形の頂点に位置し
ているように配置されている。また、亀裂形成治具は、
この亀裂形成治具全体を加熱することができる加熱装置
（図示せず）内に配置されている。

【００１８】上記カットローラー１０は、ローラー本体
１０ａと、このローラー本体１０ａの両端部のそれぞれ
から突出している軸体１０ｂとからなっている。このカ
ットローラー１０の全長は１９０ｍｍ、ローラー本体１
０ａの長さは１５０ｍｍ、その直径は４０ｍｍである。
また、ローラー本体１０ａの表面には、２５０本のカッ
ト歯１３が突設されている。これらカット歯１３はそれ
ぞれ、図４に示すように、くさび型をしており、その突
出高さは、０．１ｍｍである。カット歯１３の方向は、
図２に示すように、軸方向に５０ｍｍづつの範囲でそれ
ぞれ軸方向，斜め方向（軸方向と左回りに４５°の角度
をなす方向），周方向となっている。カット歯１３間の
距離は、軸方向に５〜１０ｍｍピッチ、周方向に１５°
ピッチとなっている。いる。また、駆動ローラー１１お
よび送りローラー１２には、モーター（図示せず）が取
り付けられている。

【００１９】そして、上記各微小亀裂は、つぎのように
して形成される。すなわち、まず、微小亀裂が形成され
るべき上記現像ロール１を駆動ローラー１１および送り
ローラー１２と平行になるように、これらローラー１
１，１２上に載置する。ついで、軸体１０ｂにおもり１
４を取り付けたカットローラー１０を現像ロール１上に
当接する。上記両おもり１４は、現像ロール１に荷重を
かけるためのものである。つぎに、上記モーターに電流
を流し、駆動ローラー１１および送りローラー１２を回
転させる。駆動ローラー１１の回転により、現像ロール
１およびカットローラー１０が回転するとともに、送り
ローラー１２の回転により、現像ロール１がＢ方向（図
２では、右方向）に移動する。こののち、現像ロール１
がカットローラー１０下を抜け出ると、カットローラー
１０のカット歯１３により現像ロール１の表層４ｂの表
面に多数の微小亀裂が形成されている。

【００２０】この実施の形態の現像ロール１によれば、
表層４ｂの表面に長さが０．２〜１００μｍである微小
亀裂が多数形成されているため、フィルミングの発生を
抑えることができる。その結果、画像劣化を防ぐことが
できる。

【００２１】また、転写ロール，帯電ロール等のトナー
に接する各種ロールについても、上記多数の微小亀裂や
コーティング層４を設けると、上記実施の形態と同様の
効果を得ることができる。

【００２２】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２３】まず、上記微小亀裂の状態に影響を与える
条件について説明する。すなわち、亀裂長さは、現像ロ
ール１の表層４ｂの表面温度に影響され、この表面温度
は、上記加熱装置内温度を測定することにより得られ
る。亀裂深さは、現像ロール１にかけられる荷重（カッ
トローラー荷重）に影響され、カットローラー１０の軸
体１０ｂにとりつけられたおもり１４の重さを測定する
ことにより得られる。亀裂間距離（亀裂発生数）は、現
像ロール１の回転数および移動速度（送り速度）に影響
され、実際に測定することにより得られる。

【００２４】

【実施例１〜１７および比較例１】ＳＵＭ２０製シャフ
トに無電解ニッケルメッキ処理を施した芯金を準備し、
この芯金を円筒金型にセットしたのち、ベースゴム層形
成材料であるシリコーンゴムコンパウンドを注型し、加
熱加硫させたのち、脱型してベースロールを得る。この
ベースロールの外周面に水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢ
Ｒ）コンパウンド溶液を塗布し、加熱して下層４ａを形
成した。ついで、ニトリルゴム（ＮＢＲ）コンパウンド
溶液を塗布し、加熱して表層４ｂを形成した。このよう
にして現像ロール１を得た。なお、表層４ｂのＪＩＳ
（Ａ）引裂強さは３５Ｎ／ｍｍであった。実施例１〜１
７は、上述した微小亀裂形成の方法により、微小亀裂の
状態に影響を与える条件を変えて、現像ロール１の表層
４ｂの表面に微小亀裂を形成したものである。比較例１
は、現像ロール１の表層４ｂの表面に微小亀裂を形成し
ていないものである。なお、現像ロール１の回転数は一
定としている。このようにして得た実施例１〜１７の結
果を下記の表１〜４に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【表４】

【００２９】そして、これら現像ロールについて、それ
ぞれの表面特性を確認するため、画質，離型性（耐フィ
ルミング性），および耐摩耗性の評価を行い、その結果
を下記の表５〜８に併せて示した。

【００３０】〔画質の評価〕上記現像ロールを実際にレ
ーザービームプリンター（ＬＢＰ）に組付け、その直後
の１枚目の画出しを行った。その結果、白抜けやかぶり
等が発生することなく画出しされたものを○、白抜けや
かぶり等が発生して画出しされたものを×として表記し
た。上記レーザービームプリンターは、ＯＫＩ製ＬＢ
ＰＭＩＣＬＯＬＩＮＥ４００ｅを使用した。

【００３１】〔離型性（耐フィルミング性）の評価〕上
記現像ロールの表面における水接触角および摩擦係数を
測定するとともに、現像ロールを実際に上記レーザービ
ームプリンターのカートリッジに取り付けた促進耐久評
価および上記レーザービームプリンターに組付けた実機
耐久評価を行った。その結果、上記促進耐久評価では、
５時間でフィルミングが未発生のものを○、３〜５時間
でフィルミングが発生したものを△、３時間以下でフィ
ルミングが発生したものを×として表記した。上記実機
耐久評価では、１００００枚でフィルミングが未発生の
ものを○、５０００〜１００００枚でフィルミングが発
生したものを△、５０００枚以下でフィルミングが発生
したものを×として表記した。

【００３２】〔水接触角〕図５に示すように、水接触角
Ｃは、上記現像ロール２１の表面に水滴Ｗを垂らした状
態で測定した。

【００３３】〔摩擦係数〕摩擦係数は、図６に示すよう
な、静動摩擦係数計（協和界面科学社製）を用いて測定
した。すなわち、現像ロール２１を固定台２２の上にセ
ットし、移動速度０．３ｃｍ／秒、荷重１００ｇの条件
下で測定した。なお、図において、２３は触針（幅１０
ｍｍ，先端角１０°のくさび形状）、２４は零点調整用
天秤、２５はロードセル、２６は荷重（１００ｇ）を示
す。

【００３４】〔耐摩耗性の評価〕上記現像ロールを実際
に上記レーザービームプリンターのカートリッジに取り
付けた促進耐久評価および上記レーザービームプリンタ
ーに組付けた実機耐久評価を行った。その結果、上記促
進耐久評価では、５時間で摩耗キズが未発生のものを
○、３〜５時間で摩耗キズが発生したものを△、３時間
以下で摩耗キズが発生したものを×として表記した。上
記実機耐久評価では、１００００枚で摩耗キズが未発生
のものを○、５０００〜１００００枚で摩耗キズが発生
したものを△、５０００枚以下で摩耗キズが発生したも
のを×として表記した。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】

【表７】

【００３８】

【表８】

【００３９】上記表５〜８より、実施例品はすべて、比
較例品に比べ、耐フィルミング性および耐摩耗性に優れ
ている。特に、亀裂長さが０．２〜１００μｍで、亀裂
深さが０．２〜２０μｍで、かつ、亀裂間距離が０．５
〜５０μｍである実施例１〜１１品は、耐フィルミング
性および耐摩耗性がより優れている。

【００４０】なお、上記実施例では、芯金２は、ＳＵＭ
２２製シャフトに無電解ニッケルメッキ処理を施したも
のであったが、金属製であれば特に限定されるものでは
なく、その形状は、棒状でも中空棒状でもよく、その材
質は、アルミニウム等でもよい。

【００４１】また、ベースゴム層３の材質および製法な
らびにコーティング層４の材質および製法も上記実施例
に限定されるものではない。たとえば、ベースゴム層３
の材質としては、ＳＢＲ，ＩＲ，ＢＲ，ＥＰＤＭ等でも
よく、ベースゴム層３の製法としては、割型を用いたイ
ンジェクション等でもよい。

【００４２】また、上記実施例では、コーティング層４
は、下層４ａと表層４ｂの２層としたが、これに限定さ
れるものではなく、コーティング層４は形成されなくて
もよいし、３層以上形成されてもよい。

【００４３】また、現像ロール１の要部の寸法も上記実
施例に限定されるものではない。また、上記実施の形態
では、微小亀裂の方向は様々であったが、これに限定さ
れるものではなく、整列していてもよい。

【００４４】また、上記各微小亀裂の寸法は、長さが
０．２〜１００μｍに設定され、好適には２〜５０μｍ
に設定されている。また、深さは、０．２〜２０μｍに
設定され、好適には２〜１０μｍに設定されている。

【００４５】また、上記微小亀裂の形成方法は、上記実
施の形態に限定されるものではなく、たとえば、表層を
加熱膨張させてブラスト処理を行ってもよい。その他、
オゾン，紫外線照射等の物理化学的処理や化学的処理を
行うことにより、微小亀裂を形成させてもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明の導電性弾性ロー
ルは、弾性ゴム層の表面に、多数の微小亀裂を形成して
いるため、フィルミングの発生を抑えることができると
いう利点を有する。

【００４７】また、本発明において、微小亀裂の長さが
０．２〜１００μｍである場合には、フィルミングの発
生をより確実に抑えることができる。

【００４８】また、本発明において、微小亀裂の深さが
０．２〜２０μｍ，隣り合う微小亀裂間の距離が０．５
〜５０μｍである場合にも、フィルミングの発生をより
確実に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の現像ロールを示す断面
図である。

【図２】亀裂形成治具を示す側面図である。

【図３】亀裂形成治具をＡ方向から見た矢視図である。

【図４】カットローラーのカット歯を示す断面図であ
る。

【図５】水接触角の測定状態を示す説明図である。

【図６】静動摩擦係数計による摩擦係数の測定状態を示
す説明図である。

【図７】一般的な現像装置の説明図である。

【符号の説明】

１現像ロール２芯金３ベースゴム層４コーティング層４ａ下層４ｂ表層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周部に弾性ゴム層を有する導電性弾性
ロールであって、上記弾性ゴム層の表面に、多数の微小
亀裂が形成されていることを特徴とする導電性弾性ロー
ル。
【請求項２】弾性ゴム層のＪＩＳ（Ａ）引裂強さが２
０Ｎ／ｍｍ以上である請求項１記載の導電性弾性ロー
ル。
【請求項３】微小亀裂の長さが０．２〜１００μｍで
ある請求項１または２記載の導電性弾性ロール。
【請求項４】微小亀裂の深さが０．２〜２０μｍ，隣
り合う微小亀裂間の距離が０．５〜５０μｍである請求
項１〜３のいずれか一項に記載の導電性弾性ロール。