(57)【要約】【課題】  画像形成を安定して行うことができ、白抜け等の問題が生じ難い現像ロールを提供する。【解決手段】  芯金の外周に導電性ゴムからなる少なくとも一層の弾性層を有する現像ロールにおいて、前記ゴム弾性層の表面状態は、当該ロールの軸方向の十点平均粗さＲｚｘ、第１の周方向の十点平均粗さＲｚｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の十点平均粗さＲｚｒ２としたとき、これらが下記式を満足する。［数１］  Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ１  Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ２  ｜Ｒｚｒ１−Ｒｚｒ２｜≦２μｍ【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の外周に導電性ゴムからなる少なくとも一層のゴム弾性層を有する現像ロールにおいて、前記ゴム弾性層の表面状態は、当該ロールの軸方向の十点平均粗さＲｚｘ、第１の周方向の十点平均粗さＲｚｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の十点平均粗さＲｚｒ２としたとき、これらが下記式を満足することを特徴とする現像ロール。
［数１］
Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ１
Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ２
｜Ｒｚｒ１−Ｒｚｒ２｜≦２μｍ
【請求項２】
請求項１において、前記ゴム弾性層の表面状態は、当該ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Ｓｍｘ、第１の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ２としたとき、これらが下記式を満足することを特徴とする現像ロール。
［数２］
ｎｘ＞ｎｒ１
ｎｘ＞ｎｒ２
【請求項３】
請求項１又は２において、前記ゴム弾性層が導電性を有したポリウレタンゴムからなり且つ前記ゴム弾性層表面にはイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする現像ロール。
【請求項４】
請求項３において、前記表面処理液が、さらにカーボンブラックを含有したものであることを特徴とする現像ロール。
【請求項５】
請求項３において、前記表面処理液が、さらにカーボンブラックと、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーとを含有したものであることを特徴とする現像ロール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記ゴム弾性層の表面は、砥石による乾式研磨の後、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする現像ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンタなどの画像形成装置に用いられる現像ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式複写機及びプリンタなどの画像形成装置等に用いられる現像ロールとしては、所定の導電性、摩擦係数等が要求され、従来、凹凸の形状、配列を最適化することで良好な摩擦係数と十分な摩擦帯電を得ると共に、十分なトナー搬送量を確保し、高品位な画像を得ようとしていた。
【０００３】
例えば、一周方向に傾いたケバ立ち状の凹凸を有するとともに周方向の十点平均粗さと軸方向の十点平均粗さを所定の範囲にし、且つ周方向に沿った十点平均粗さを軸方向に沿った十点平均粗さより大きくし、研磨による凹凸の傾きとローラ回転方向とを逆向き（順目回転）とするものが提案されている（特許文献１参照）。また、円周方向の表面粗さと軸方向の表面粗さを所定の範囲とすると共に、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としたものが提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上述したような表面状態では、円周方向に研磨による凹凸の傾き（いわゆる、けば立ち状の研磨目）があり、研磨目内にトナーがトラップされてしまうという問題がある。このように研磨目内に一度トナーが捕捉されると、脱離し難く、そのまま使い続けると感光体を汚染する虞があり、新たなトナーを十分に帯電することができなくなり、逆にトナーが感光体に転写されずに画像が白く抜ける原因となる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３２２１２９５号公報  （特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平９−２１１９６４号公報  （特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑み、画像形成を安定して行うことができ、白抜け等の問題が生じ難い現像ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、芯金の外周に導電性ゴムからなる少なくとも一層のゴム弾性層を有する現像ロールにおいて、前記弾性層の表面状態は、当該ロールの軸方向の十点平均粗さＲｚｘ、第１の周方向の十点平均粗さＲｚｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の十点平均粗さＲｚｒ２としたとき、これらが下記式を満足することを特徴とする現像ロールにある。
【０００８】
［数１］
Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ１
Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ２
｜Ｒｚｒ１−Ｒｚｒ２｜≦２μｍ
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記ゴム弾性層の表面状態は、当該ロールの軸方向の凹凸の平均間隔Ｓｍｘ、第１の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ２としたとき、これらが下記式を満足することを特徴とする現像ロールにある。
【００１０】
［数２］
ｎｘ＞ｎｒ１
ｎｘ＞ｎｒ２
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記ゴム弾性層が導電性を有したポリウレタンゴムからなり且つ前記ゴム弾性層表面にはイソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられていることを特徴とする現像ロールにある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記表面処理液が、さらにカーボンブラックを含有したものであることを特徴とする現像ロールにある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第３の態様において、前記表面処理液が、さらにカーボンブラックと、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーとを含有したものであることを特徴とする現像ロールにある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記ゴム弾性層の表面は、砥石による乾式研磨の後、耐水研磨ペーパによる湿式研磨により形成されていることを特徴とする現像ロールにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の現像ロールは、周方向の表面粗さが軸方向の表面粗さより小さく且つ順方向および逆方向の表面粗さの差が２μｍ以下と小さいので、また、特に、単位長さ当たりの山数が、軸方向の方が周方向より多いので、研磨目内にトナーが捕捉され難く、安定して感光体に転写され、画像ムラがなくなると共に、トナーのフィルミングがなくなるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のゴム弾性層は所定の導電性を有するゴム弾性体からなるものであれば、特に限定されず、１層からなっても２層以上でもよい。また、最表面にコーティング層を設けてあってもよく、最上層に表面処理層を設けてあってもよい。何れにしても、表面の表面粗さが所定の条件を満たす状態となっている。
【００１７】
本発明の現像ロールは、軸方向の十点平均粗さＲｚｘ、第１の周方向の十点平均粗さＲｚｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の十点平均粗さＲｚｒ２としたとき、周方向十点平均粗さＲｚｒ１及びＲｚｒ２が軸方向の十点平均粗さＲｚｘより小さい、すなわち、Ｒｚｘ＞Ｒｚｒ１，Ｒｚｒ２であり、且つ周方向十点平均粗さＲｚｒ１及びＲｚｒ２の差が２μｍ以下、すなわち、｜Ｒｚｒ１−Ｒｚｒ２｜≦２μｍである。なお、周方向十点平均粗さＲｚｒ１及びＲｚｒ２は、少なくとも一方が２〜６μｍの範囲に入っていると、良好な画像が得られる。
【００１８】
また、本発明の現像ロールは、軸方向の凹凸の平均間隔Ｓｍｘ、第１の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ１、前記第１の周方向とは逆である第２の周方向の凹凸の平均間隔Ｓｍから算出されるｎ＝１／Ｓｍをｎｒ２としたとき、これらが、ｎｘ＞ｎｒ１、ｎｘ＞ｎｒ２の条件を満たす状態となっている。ここで、Ｓｍの逆数であるｎは凹凸の山数を示す指標となる。例えば、単位長さ、例えば、１ｍｍ当たりの山数は、軸方向の方が周方向より多いものとなる。
【００１９】
このような表面状態とすることにより、良好な摩擦係数と十分な摩擦帯電を維持したまま、トナーが研磨目内にトラップされることなく感光体に良好に転写することができる。
【００２０】
また、このような表面状態を形成するには、ゴム弾性体を研磨する際に、研磨砥石による乾式研磨の後、耐水研磨ペーパによる湿式研磨を施すのが好ましい。
【００２１】
ここで、乾式研磨は、具体的には、例えば、ロールを回転させた状態で、回転砥石を当接させながら軸方向に亘って移動させることにより行う。
【００２２】
このとき、軸方向の表面粗さより周方向の表面粗さの方が大きくなるように研磨するのが好ましい。
【００２３】
また、湿式研磨は、耐水研磨ペーパ、例えば、耐水性のサンドペーパを用い、これに研磨液を供給しながらロールを回転させた状態で当接させることにより、研磨する。具体的には、図１に示すように、耐水研磨ペーパ１１を巻き出しロール１２から受けロール１３に巻きかけて巻き取りロール１４へ巻き取りながら、耐水研磨ペーパ１１上へ研磨液１５を供給し、受けロール１３に対向させて配置した現像ロール１を回転させた状態で耐水研磨ペーパ１１へ当接させる。この状態で現像ロール１を軸方向へ移動させながら研磨することにより、上述した研磨状態が得られる。すなわち、軸方向の表面粗さより大きかった周方向の表面粗さを軸方向の表面粗さより小さくし、また、２つの周方向の表面粗さの差を２μｍ以下とすることができる。また、これにより、軸方向の凹凸の山数が大きく増加し、より周方向の凹凸の山数よりも多くすることができる。
【００２４】
また、このとき、耐水研磨ペーパ１１を幅方向に小さく往復移動させながら研磨することにより、周方向の表面粗さの差を小さくすることができる。なお、現像ロール１の回転方向、すなわち、研磨方向は乾式研磨の研磨方向と逆方向が好ましいが、同一方向でもよい。
【００２５】
本発明の現像ロールは、研磨した後、コーティング層を設けてもよいが、表面状態を維持し且つ所定の摩擦係数及び摩擦帯電を行うことができる表面処理を施すのが好ましく、表面処理を行うことにより軸方向の凹凸の山数が増加する傾向は顕著になる。何れにしても、最終的な表面状態が上述した表面状態を有するようにする。
【００２６】
ここで、本発明のゴム弾性層を形成するゴム弾性体としては、各種ゴム材料を用いることができるが、特に、エーテル系又はエステル系ポリオールとイソシアネートとを反応して得られるポリウレタン、特に好ましくはエーテル系ポリウレタンを用いるのが好ましい。また、所定の導電性を有するポリウレタンゴムとする必要がある。ここで、導電性を有するポリウレタンゴムとしては、導電性カーボンブラックを少なくとも一種添加して導電性を付与した電子導電性のもの、又は過塩素酸リチウムなどのイオン導電剤の少なくとも一種を添加したイオン導電性のもの、又は電子導電性及びイオン導電性の両者を付与したハイブリッドタイプのものを挙げることができ、特に限定されない。
【００２７】
本発明のゴム弾性層として好適に用いられるエーテル系ポリウレタンは、エーテル系ポリオールを主体とするポリオールとポリイソシアネートとを反応することにより得られる、いわゆる注型タイプのポリウレタンである。これは圧縮永久ひずみを小さくするためである。なお、エーテル系ポリウレタンでもミラブルタイプとすると圧縮永久ひずみを十分に小さくすることができない。一方、エステル系ポリウレタンを用いた場合には、加水分解特性が悪く、長期に亘って安定して使用できない。
【００２８】
一方、ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、例えば、２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、及びこれらのイソシアネートを両末端に有するプレポリマー等の変性体や多量体などを挙げることができる。
【００２９】
また、ゴム弾性層の表面は、上述したようにイソシアネート化合物を含浸させて硬化させたイソシアネート処理により表面処理されているのが好ましい。ここで、使用する表面処理液は、イソシアネート化合物を有機溶剤に溶解させたもの、さらには、これにカーボンブラックを添加したものを用いることができる。また、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも１種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液を用いることもできる。
【００３０】
ここで、イソシアネート化合物としては、２，４−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）および前記記載の多量体および変性体などを挙げることができる。
【００３１】
ここで、このようにゴム弾性層の表面に、イソシアネートを含む表面処理液により表面処理された表面処理層が設けられる場合には、この表面処理により、所定の表面状態と摩擦係数が得られると共に、電気抵抗値にバラツキが小さくなり、所定の電気抵抗値を有する現像ロールを得られるようになるという効果も奏する。すなわち、ゴム弾性層が電子導電性又はハイブリッド対応の場合には、表面処理層が形成されたゴム弾性層の表層領域のカーボンブラックのストラクチャーが表面から内方に亘って徐々に切断されて電気抵抗値が徐々に小さくなるように傾斜した傾斜抵抗層が形成されており、カーボンブラックの添加量と傾斜抵抗層とを適宜設定することにより、所定の電気抵抗値が得られるようになる。
【００３２】
このように表面処理により傾斜抵抗層を形成する場合に本発明のゴム弾性層に添加するカーボンブラックは、通常、充填剤として使用されるカーボンブラックではなく、導電性カーボンブラックを主体として使用する。導電性カーボンブラックは添加量のバラツキにより発現する電気抵抗値が大きく変化するので、従来、使用が敬遠されていたが、本発明では、導電性カーボンブラックを添加した導電性ポリウレタンに所定の表面処理を行って、表面処理された領域のカーボンブラックのストラクチャーを切断して傾斜抵抗層を形成するようにすることにより、狙いの電気抵抗値が安定して得られるようになった。なお、導電性カーボンブラックは、それ単独で用いてもよいが、通常のカーボンブラックを併用してもよい。なお、カーボンブラックは、ポリウレタンの原料、好ましくはポリオールと均一に分散するのが好ましく、粒度が２０μｍ以下となるように分散させた状態でポリイソシアネートと反応させるのが好ましい。
【００３３】
なお、カーボンブラックの添加量は、狙いの電気抵抗値によって異なるが、エーテル系ポリオール１００重量部に対して８重量部以下とするのが好ましい。これより多く添加すると、成形が困難になるからである。
【００３４】
また、ゴム弾性層の圧縮永久ひずみ（ＪＩＳ  Ｋ６２６２）は、５％以下となるようにするのが好ましい。これより大きくなると、帯電量にバラツキが生じてしまうからである。
【００３５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３６】
〈ロールの製法〉
ポリエーテル系ポリオール１００重量部に、ケッチェンブラックＥＣ（ケッチェンブラックインターナショナル社製）を３重量部添加し、さらに、ジフェニルメタンジイソシアネート２０重量部を添加・混合し、あらかじめシャフトが配置されている１２０℃に予熱された金型に注入し、１２０℃にて１２０分間加熱し、両端部を除くシャフト表面に導電性ポリウレタン層が形成されたロールを得た。
【００３７】
〈ロール表面の研磨〉
ロールを研磨砥石で研磨し、寸法を合わせた後、図１に示す装置で湿式研磨し、周方向の表面粗さを小さくした。
【００３８】
〈表面処理液の調製〉
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤＩ）２０重量部およびアセチレンブラック（電気化学工業社製）５重量部をボールミルを用いて３時間分散混合した。
【００３９】
〈ロールの表面処理〉
表面処理液を２０℃に保ったまま、前記ロールを３０秒間浸漬後、１００℃に保持されたオーブンで１０時間加熱し、表面が高硬度の現像ロールを得た。
【００４０】
（比較例１）
湿式研磨を行わない以外は実施例と同様に処理した。
【００４１】
（比較例２）
乾式研磨条件を調整して、軸方向の表面粗さより周方向の表面粗さが小さくなるように研磨し、その後湿式研磨を行わない以外は実施例と同様に処理した。
【００４２】
（比較例３）
乾式研磨条件を調整して、軸方向の山数が周方向より少なくなるように研磨し、その後湿式研磨を行わない以外は実施例と同様に処理した。
【００４３】
（試験例１）
表面粗さ計（小坂研究所製、ＳＥ−３３００）にて、乾式研磨後、湿式研磨後、及び表面処理後のそれぞれについて、軸方向の表面粗さＲｚｘ、及び周方向の表面粗さＲｚｒ１、Ｒｚｒ２を測定した。現像ロール５本について測定した結果を表１に示す。なお、単位はμｍである。
【００４４】
【表１】
2004341511.tif 000002
【００４５】
（試験例２）
実施例の現像ロール３本と、比較例１，２の現像ロールについて、十点平均粗さ（表面粗さ）Ｒｚの測定を行うと共に、実機ＬＢＰに組み込み、ベタ画出し試験を行い、画像を目視にて評価した。
【００４６】
この結果を表２に示す。なお、表面粗さの単位はμｍである。また、画像評価は、○：ムラなく均一な画像、△：画像ムラがみられる、×：白抜けがみられる、で判定した。
【００４７】
この結果、実施例では画像ムラが観察されなかったが、周方向の表面粗さが軸方向の表面粗さより大きい比較例１及び周方向の表面粗さが軸方向の表面粗さより小さいが、２方向の回転方向の表面粗さが２μｍより大きい比較例２では画像の白抜けが観察された。
【００４８】
【表２】
2004341511.tif 000003
【００４９】
（試験例３）
表面粗さ計（小坂研究所製、ＳＥ−３３００）にて、乾式研磨後、湿式研磨後、及び表面処理後のそれぞれについて、試験例１と同様に軸方向の表面粗さＲｚｘ、及び周方向の表面粗さＲｚｒ１、Ｒｚｒ２を測定すると共に、凹凸の間隔Ｓｍｘ、及び周方向の凹凸の間隔Ｓｍｒ１、Ｓｍｒ２を測定した。現像ロール５本について測定し、その逆数である凹凸の山数ｎｘ＝１／Ｓｍｘ、ｎｒ１＝１／Ｓｍｒ１、ｎｒ２＝１／Ｓｍｒ２を求めた結果を表３及び表４に示す。なお、ｎｘ、ｎｒ１、ｎｒ２は１ｍｍ当たりの山数である。
【００５０】
【表３】
2004341511.tif 000004
【００５１】
【表４】
2004341511.tif 000005
【００５２】
（試験例４）
実施例の現像ロール３本と、比較例３の現像ロールについて、十点平均粗さ（表面粗さ）Ｒｚの測定及び凹凸の間隔Ｓｍの測定を行うと共に、実機ＬＢＰに組み込み、ベタ画出し試験を行い、画像を目視にて評価した。
【００５３】
この結果を表５に示す。なお、表面粗さの単位はμｍである。また、Ｓｍは、逆数をとって凹凸の山数ｎとした。ｎは１ｍｍあたりの山数である。画像評価は、○：ムラなく均一な画像、△：画像ムラがみられる、×：白抜けがみられる、で判定した。
【００５４】
この結果、実施例では画像ムラが観察されなかったが、軸方向の山数が周方向より小さい比較例３では画像ムラが観察された。
【００５５】
【表５】
2004341511.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一実施形態にかかる現像ロールの湿式研磨の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  現像ロール
１１  耐水研磨ペーパ
１２  巻き出しロール
１３  受けロール
１４  巻き取りロール
１５  研磨液
【図１】
2004341511.tif 000007