(57)【要約】【課題】耐汚れ性に優れて安定した放電ができ、トナーに対して安定した帯電を付与することのできるトナー帯電ローラに好適な導電性ローラを提供する。【解決手段】導電性を有する軸体２と、軸体２の外周面に設けられる導電弾性層３と、導電弾性層３のさらに外周に設けられる抵抗調整層４とを備え、抵抗調整層４が、少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含んで構成される。【選択図】      図１
2004190790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する軸体と、軸体の外周面に設けられる導電弾性層と、導電弾性層のさらに外周に設けられる抵抗調整層とを備える導電性ローラであって、
抵抗調整層は、
少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含み、
表面粗さが、十点平均粗さ（ＲＺ）で３．０μｍ以下であり、
表面エネルギが、４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
導電性を有する軸体を準備し、
前記軸体の外周面に導電性を有する弾性体からなる導電弾性層を形成し、
少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを溶媒に溶解または分散させた塗布液を前記導電弾性層の外周に塗布し、
前記塗布液に用いられる溶媒の沸点未満の温度で乾燥し、
その後さらにフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度で乾燥することを特徴とする導電性ローラの製造方法。
【請求項３】
前記請求項１記載の導電性ローラが、
放電または電荷注入によりトナーを帯電させるトナー帯電ローラとして設けられることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置に用いる導電性ローラに関し、特にトナー帯電ローラに好適に用いられる導電性ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置では、感光体表面に形成される静電潜像を、現像装置によってトナー画像として可視化している。静電潜像をトナー画像とする現像には多種の方式が用いられている。たとえば２成分現像方式では、キャリアである磁性粉と非磁性トナーとを撹拌混合することによってトナーを摩擦帯電させ、その静電力によってトナーを磁性粉に付着させ、磁性粉は現像ローラに設けられる磁石片の磁力によって現像ローラに吸着されるので、トナーが現像ローラに保持される。また磁性トナーまたは非磁性トナーのみを用いる１成分現像方式では、現像ローラおよび／またはトナー薄層化ブレードとトナーとの摩擦によってトナーを帯電させ、その静電力によってトナーは現像ローラの表面上に保持される。
【０００３】
前述した各現像方式のうち、特に非磁性トナーを用いる１成分現像方式では、トナーに対する磁力の拘束力がないので、トナーは現像ローラおよび／またはトナー薄層化ブレードと安定した状態で摩擦されることが難しく、トナーに対する帯電が不安定になり易いという問題があった。
【０００４】
このような問題の解決を試みる先行技術の一つは、非磁性１成分現像トナーの帯電を、不安定な摩擦帯電のみに依存することなく、トナー帯電ローラを設けてその放電によってトナーを帯電させ、現像ローラ表面上に安定してトナーの薄層を形成し、画像のかぶりを防止するというものである（たとえば、特許文献１参照）。しかし、トナー帯電ローラは、常時トナーと接触する状態にあるので、トナー帯電ローラの表面にトナーが付着するという汚染が生じ、汚染に起因して放電が不安定になることによって、トナーに対する電荷付与性能が低下し安定した品質の画像を得ることができないという問題がある。
【０００５】
トナーを帯電させるローラとは異なるが、感光体表面を帯電させるローラのような電子写真装置に用いられるローラ表面の汚染を軽減する方法として、ローラ表面を形成する素材に表面エネルギを低下させるフッ素系の材料を用いることが知られている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、たとえフッ素系の材料をローラの最外層材料に用いたとしても、単に表面改質剤的な使用ではフッ素系材料中の低分子成分がローラの表面から滲出することによって逆に現像ローラや感光体を汚染するという問題があり、また製造条件特にローラの最外層形成後の乾燥条件が適切でないと所望の耐汚れ性を実現することができないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１１９５４６号公報
【特許文献２】
特開２００２−２５１０５３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐汚れ性に優れ、継続して安定した放電ができ、トナーに対して安定した帯電を付与することのできるトナー帯電ローラに好適な導電性ローラおよびその製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性を有する軸体と、軸体の外周面に設けられる導電弾性層と、導電弾性層のさらに外周に設けられる抵抗調整層とを備える導電性ローラであって、
抵抗調整層は、
少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含み、
表面粗さが、十点平均粗さ（ＲＺ）で３．０μｍ以下であり、
表面エネルギが、４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下であることを特徴とする導電性ローラである。
【００１０】
本発明に従えば、導電性ローラの最外層を構成する抵抗調整層には、フッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とが含まれる。フッ素化オレフィン樹脂は、抵抗調整層の表面エネルギを低減し、アクリル樹脂は、抵抗調整層の膜強度を向上し導電弾性層との密着性を向上するので、トナーの付着を抑制して耐汚れ性に優れるとともに耐久性に優れた導電性ローラを得ることができる。また導電性ローラの最外層を形成する抵抗調整層の表面エネルギと表面粗さ（ＲＺ）とが、好適な範囲になるように設定されるので、一層耐汚れ性に優れた導電性ローラが実現される。
【００１１】
また本発明は、導電性を有する軸体を準備し、
前記軸体の外周面に導電性を有する弾性体からなる導電弾性層を形成し、
少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを溶媒に溶解または分散させた塗布液を前記導電弾性層の外周に塗布し、
前記塗布液に用いられる溶媒の沸点未満の温度で乾燥し、
その後さらにフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度で乾燥することを特徴とする導電性ローラの製造方法である。
【００１２】
本発明に従えば、少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含む塗布液を塗布し、塗布液に用いられる溶媒の沸点未満の温度で乾燥した後、さらにフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度で乾燥するので、フッ素化オレフィンが溶融して抵抗調整層の表面粗さを小さくするとともに、フッ素化オレフィンが再配列して表面エネルギを低減する。このようにして耐汚れ性に優れた導電性ローラを製造することができる。
【００１３】
また本発明は、前記の導電性ローラが、放電または電荷注入によりトナーを帯電させるトナー帯電ローラとして設けられることを特徴とする現像装置である。
【００１４】
本発明に従えば、耐汚れ性に優れた導電性ローラがトナー帯電ローラとして用いられるので、放電によって帯電されるトナーの帯電量が安定し、安定した品質のトナー画像を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である導電性ローラ１の構成を簡略化して示す断面図である。導電性ローラ１は、導電性を有する軸体２と、軸体２の外周面に設けられる導電弾性層３と、導電弾性層３のさらに外周に設けられる抵抗調整層４とを備える。軸体２は、両端を軸支したり駆動部品を嵌合するために両端部に加工の施された細長い直円柱状を有し、たとえばめっき鋼、アルミニウム合金やステンレス鋼などからなる金属製部材である。
【００１６】
導電弾性層３は、導電性付与剤を含有した発泡または非発泡ゴム組成物から形成される。発泡または非発泡ゴム組成物のゴム成分には、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エピクロルヒドリンゴムなどが用いられる。これらのゴム組成物は、１種単独で用いられても良く、また２種以上が混合して用いられても良い。
【００１７】
導電性付与剤には、カーボンブラック、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などを用いることができる。前述のゴム組成物に対する分散性に優れ、補強機能にも優れることからカーボンブラックが好適に用いられる。導電弾性層３は、ゴム組成物に導電性付与剤を混練りして抵抗値が調整されたものを、押出し成形またはプレス成形等によって成形し、加熱加硫により形成した。なお導電弾性層３には、その他加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、充填剤、加工助剤などの１種以上が含まれていても良い。形成された導電弾性層３は、寸法および表面性状を整えるために研削加工が施されても良い。
【００１８】
抵抗調整層４は、少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含む混合物によって形成される。また、必要に応じて、導電性付与剤としてカーボンブラック、酸化チタンおよびイオン導電剤を含有させる。以下に導電弾性層３の外周に、抵抗調整層４を形成する方法について説明する。溶媒たとえばメチルエチルケトン（ＭＥＫ：ＣＨ３ＣＨ２ＣＯＣＨ３，沸点７９．５℃）４５重量部に対してフッ素化オレフィン樹脂５重量部を溶解した液と、ＭＥＫ４５重量部に対してアクリル樹脂５重量部を溶解した液とを混合して塗布液を作製する。フッ素化オレフィン樹脂は、抵抗調整層４の表面エネルギを低減するとともに、表面粗さを小さくするために用いられ、アクリル樹脂は、導電弾性層３との密着性を向上し、抵抗調整層４の強度を向上するために用いられる。
【００１９】
作製された塗布液は、ディッピング、ロールコーター、スプレーコーティング等の塗布手段によって、導電弾性層３の外周にフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含む塗布液による塗膜を形成した後、まず第１の乾燥工程では、溶媒であるたとえばＭＥＫの沸点７９．５℃未満の温度で乾燥する。コーティング直後の第１乾燥工程の乾燥温度を限定する理由について説明する。
【００２０】
コーティング直後のフッ素化オレフィン樹脂が溶媒に溶解した状態にあるとき、溶媒の沸点以上の温度で乾燥すると、フッ素化オレフィン樹脂が結晶化して塗膜が白濁するとともに、フッ素化オレフィン樹脂が塗膜中で凝集して濡れ性を悪化し表面粗さを粗くする。また溶媒の沸点以上の温度で乾燥すると、溶媒の急激な沸騰気化によって塗膜に気泡が発生したり、塗膜の剥離が発生することがある。したがって、前述のような欠陥の発生を防止する意味から沸点未満の温度で乾燥する。
【００２１】
第１の乾燥工程によって溶媒の気化消失が完了すると、その後第２の乾燥工程においては、フッ素化オレフィン樹脂の融点（本実施の形態では１２０℃）以上の温度で乾燥する。この第２乾燥工程の乾燥温度を限定する理由について説明する。溶媒が気化消失後にフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度に加熱することによって、塗膜表面および表面付近のフッ素化オレフィン樹脂が溶融するので、フッ素化オレフィン樹脂の配置が変わり、フッ素分子が塗膜表面に並んだ形で配列する。またフッ素化オレフィン樹脂が溶融することによって、一層塗膜の表面が平滑化される。このことによって、抵抗調整層４である塗膜の濡れ性が向上し、表面粗さが一層小さくなる。したがって、第２乾燥工程ではフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度で乾燥することとした。
【００２２】
このようにして導電性ローラ１の最外層に形成される抵抗調整層４は、その表面粗さが、日本工業規格Ｂ０６０１に規定される十点平均粗さ（ＲＺ）で３．０μｍ以下であり、その表面エネルギが、４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下である。
【００２３】
表面粗さ（ＲＺ）および表面エネルギの範囲限定理由について説明する。表面粗さ（ＲＺ）が３．０μｍを超えると、抵抗調整層４の表面に形成される粗い凹凸の凹部にトナー粒子が進入し捕捉されて付着しやすくなる。したがって、表面粗さ（ＲＺ）は３．０μｍ以下とした。
【００２４】
表面エネルギを小さくすることによって、トナーに対する摩擦帯電性を下げることができるので、ローラ表面へのトナーの電気的な吸着を減少させることができる。したがって、表面エネルギは４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ以下とした。
【００２５】
このような抵抗調整層４は、導電性ローラ１の抵抗値を微調整するとともに、導電性ローラ１の表面性状を整えて耐汚れ性を向上する。
【００２６】
図２は、本発明の他の実施の形態である現像装置３０の構成を簡略化して示す図である。図２に示す現像装置３０は、本発明の実施の形態である導電性ローラ１をトナー帯電ローラとして備える。本実施の形態の現像装置３０は、電子写真装置であるレーザプリンタなどに、たとえばカートリッジ式に装着されて使用される。図２には、レーザプリンタの一部を構成する感光体３８および帯電器３９が図示されている。
【００２７】
現像装置３０は、中空容器であるハウジング３１と、ハウジング３１に回転自在に支持される現像ローラ３２と、現像ローラ３２の軸線方向に平行に軸線が位置するように配置されハウジング３１に回転自在に支持される供給ローラ３３と、ハウジング３１に一端部３５が装着され他端部である遊端部３６が現像ローラ３２の外周面に当接するように配置される現像ブレード３４と、現像ローラ３２の軸線方向に平行に軸線が位置するように配置され現像ローラ３２に圧接されるように設けられる導電性ローラ１であるトナー帯電ローラ１とを含む。
【００２８】
ハウジング３１は、硬質樹脂または鋼製の大略直方体形状の中空容器であり、その内部空間には、非磁性１成分現像剤３７（トナー１成分からなる現像剤であるので、以後現像剤を便宜上トナーと呼ぶ）が収容される。
【００２９】
供給ローラ３３は、図２中の矢符に示す方向に軸線まわりに回転することによって、ハウジング３１内のトナー３７を撹拌するとともに、その外周面によってトナー３７を搬送し現像ローラ３２表面にトナー３７を供給する。また供給ローラ３３は、現像ローラ３２の回転方向とは、逆の方向に回転するので、現像終了後に現像ローラ３２の表面に残留するトナーを除去することができる。
【００３０】
供給ローラ３３によって現像ローラ３２の表面に供給されたトナー３７は、現像ローラ３２の表面に当接する前記現像ブレード３４によって摩擦帯電される。現像ローラ３２表面のトナー３７は、現像ブレード３４よりも現像ローラ３２の回転方向下流側に設けられるトナー帯電ローラ１の放電によってさらに帯電される。このとき用いられるトナー帯電ローラ１は、表面エネルギが小さく濡れ性に優れ、また表面粗さ（ＲＺ）が小さいので、トナー３７がその表面に不要に付着することのない、すなわち耐汚れ性の良好なローラである。このトナー帯電ローラ１によって長時間継続して安定した放電を行うことができるので、放電によって帯電されるトナー３７の帯電量が安定する。
【００３１】
帯電器３９で一様に帯電された後、図示しない露光手段によって露光されて感光体３８表面に形成される静電潜像を、前記適正かつ安定した帯電量のトナー３７が、現像ローラ３２表面から感光体３８表面に移動して現像するので、良好な品質の画像を安定して形成することが実現される。
【００３２】
（実施例）
以下に本発明の実施例を説明する。後述する実施例および比較例の導電性ローラをそれぞれ作製し、作製された各導電性ローラについて、導電性ローラの最外層を構成する抵抗調整層について、濡れ性の評価指標である表面エネルギを測定するとともに、表面粗さとして前記十点平均粗さ（ＲＺ）を測定した。
【００３３】
表面エネルギの測定は次のように行った。表面エネルギが段階的に所定値にされた濡れ試験用試液（和光純薬工業社製）を、ローラ表面に綿棒で塗布し、はじきの有無によって濡れ性を確認した。
【００３４】
十点平均粗さ（ＲＺ）は、表面粗さ計ＳＪ−３０１（ミツトヨ社製）を用い、測定長さ：２．５ｍｍ、測定速度：０．６ｍｍ／秒、カットオフ値：０．８ｍｍの測定条件にて測定した。また導電性ローラの乾燥条件の適否を判断するために、乾燥工程終了後の導電性ローラの外観を目視検査した。
【００３５】
（実施例１）
直径：５ｍｍ、長さ：２５０ｍｍのステンレス鋼製軸体を準備し、前記軸体の外周に導電弾性層としてエピクロルヒドリンゴムを被覆成形後、研削によって直径：７ｍｍに仕上げた。この研削仕上げ後の導電弾性層の表面粗さ（ＲＺ）は、９．０〜９．５μｍになるように調整した。
【００３６】
溶剤としてＭＥＫ９０重量部に対して、フッ素化オレフィン樹脂５重量部とアクリル樹脂５重量部と、カーボンブラック２重量部とを混合して作製した塗布液を、前記エピクロルヒドリンゴムの外周に厚みが５０μｍになるように塗布して抵抗調整層を形成した。
【００３７】
塗布液が塗布された直後のローラを、まず溶媒であるＭＥＫの沸点（７９．５℃）未満の温度である５０℃で１０分間保持し第１回目の乾燥を行った。第１回目の乾燥によってＭＥＫの気化消失が完了した後、さらにローラをフッ素化オレフィン樹脂の融点（１２０℃）以上の温度である１３０℃で４０分間保持して第２回目の乾燥を行い、導電性ローラを作成した。
【００３８】
（比較例１）
第２回目の乾燥を、フッ素化オレフィン樹脂の融点（１２０℃）未満の温度である１１０℃で行った以外は、実施例１と同様にして導電性ローラを作成した。
【００３９】
（比較例２）
塗布液が塗布された直後のローラを、溶媒であるＭＥＫの沸点（７９．５℃）以上の温度である１００℃で４０分間保持して１回のみ乾燥を行った。その他は実施例１と同様にして導電性ローラを作成した。
【００４０】
前述のようにして作製した実施例１および比較例１，２の各導電性ローラについて、表面エネルギおよび表面粗さ（ＲＺ）を測定した結果と目視観察の結果とを表１に示す。
【００４１】
本発明の実施例１では、濡れ性の指標である表面エネルギが４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍと低く、また表面粗さ（ＲＺ）が２．４７μｍと小さく、さらに外観も白濁等が認められず問題なしの評価であり、耐汚れ性に優れて安定した放電性能を有する導電性ローラを得ることができた。
【００４２】
比較例１の導電性ローラは、第２回目の乾燥温度が、フッ素化オレフィンの融点未満の温度であったので、表面エネルギが４４ｄｙｎｅｓ／ｃｍと若干高く、耐汚れ性に問題があった。比較例２の導電性ローラは、乾燥工程が１回しかなく、その温度が溶媒であるＭＥＫの沸点を超える１００℃であったので、表面エネルギが５４ｄｙｎｅｓ／ｃｍと高く、表面粗さ（ＲＺ）も３．５５μｍと粗く、またローラ表面に白濁が認められ、実用に耐えないものであった。
【００４３】
【表１】
2004190790.tif 000003
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、導電性ローラの最外層を構成する抵抗調整層には、フッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とが含まれる。フッ素化オレフィン樹脂は、抵抗調整層の表面エネルギを低減し、アクリル樹脂は、抵抗調整層の膜強度を向上し導電弾性層との密着性を向上するので、トナーの付着を抑制して耐汚れ性に優れるとともに耐久性に優れた導電性ローラを得ることができる。また導電性ローラの最外層を形成する抵抗調整層の表面エネルギと表面粗さ（ＲＺ）とが、好適な範囲になるように設定されるので、一層耐汚れ性に優れた導電性ローラが実現される。
【００４５】
また本発明によれば、少なくともフッ素化オレフィン樹脂とアクリル樹脂とを含む塗布液を塗布し、塗布液に用いられる溶媒の沸点未満の温度で乾燥した後、さらにフッ素化オレフィン樹脂の融点以上の温度で乾燥するので、フッ素化オレフィンが溶融して抵抗調整層の表面粗さを小さくするとともに、フッ素化オレフィンが再配列して表面エネルギを低減する。このようにして耐汚れ性に優れた導電性ローラを製造することができる。
【００４６】
また本発明は、前記の導電性ローラが、放電または電荷注入によりトナーを帯電させるトナー帯電ローラとして設けられることを特徴とする現像装置である。
【００４７】
本発明に従えば、耐汚れ性に優れた導電性ローラがトナー帯電ローラとして用いられるので、放電によって帯電されるトナーの帯電量が安定し、安定した品質のトナー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である導電性ローラ１の構成を簡略化して示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態である現像装置３０の構成を簡略化して示す図である。
【符号の説明】
１  導電性ローラ
２  軸体
３  導電弾性層
４  抵抗調整層
３０  現像装置
【図１】
2004190790.tif 000004
【図２】
2004190790.tif 000005