(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最外層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、各微小亀裂の長さが０．１〜１２０μｍ、各微小亀裂の深さが０．１〜２５μｍ、上記弾性ゴム層の表面での隣り合う微小亀裂間の距離が０．３〜６０μｍであ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２０Ｎ／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。
【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６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ー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５４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、最外層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、各微小亀裂の長さが０．１〜１２０μｍ、各微小亀裂の深さが０．１〜２５μｍ、上記弾性ゴム層の表面での隣り合う微小亀裂間の距離が０．３〜６０μｍであ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ーンゴム，フロロシリコーンゴム，フッ素樹脂が良好であるが、シリコーンゴム，フロロシリコー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し、各微小亀裂の長さを０．１〜１２０μｍ、各微小亀裂の深さを０．１〜２５μｍ、上記弾性ゴム層の表面での隣り合う微小亀裂間の距離を０．３〜６０μｍにすれば、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０．２〜１００μｍ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０．５〜５０μｍ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２．８４ｍｍ，下層４ａの厚みが３０μｍ，表層４ｂの厚みが５０μｍ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０．２〜２０μｍ，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１０ａ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１１，１２上に載置する。ついで、軸体１０ｂにおもり１４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−ＮＢＲ）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１〜１７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】
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【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
【表４】
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【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  ＬＢＰ  ＭＩＣＬＯ  ＬＩＮＥ  ４００ｅ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】
〔摩擦係数〕
摩擦係数は、図５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１０ｍｍ，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。
【００３３】
〔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。
【００３４】
【表５】
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【００３５】
【表６】
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【００３６】
【表７】
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【００３７】
【表８】
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【００３８】
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。
【００３９】
なお、上記実施例では、芯金２は、ＳＵＭ２２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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
【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、各微小亀裂の長さを０．１〜１２０μｍ、各微小亀裂の深さを０．１〜２５μｍ、上記弾性ゴム層の表面での隣り合う微小亀裂間の距離を０．３〜６０μｍにしているため、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。
【００４６】
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。
【００４７】
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】  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６】  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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