(57)【要約】【課題】  感光体に圧接し現像剤を可視化する現像ローラにおいて、長期圧接による圧接跡である画像横スジの発生を抑える。【解決手段】  表面層の体積抵抗率が弾性層よりも低く、弾性層における圧接部の抵抗値の変化が、−３０〜＋３０％とする。【選択図】  図１
2005164784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に圧接し回転して静電潜像を現像、可視化する現像ローラにおいて、該現像ローラは導電性軸体上に弾性層と、その外周に少なくとも１層以上の表面層からなり、弾性層の体積抵抗率Ｒ１（印加電圧１００V）が、
１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ≦Ｒ１≦１×１０Ｅ１１Ω・ｃｍ
の範囲にあり、かつ表面層の体積抵抗率Ｒ２（印加電圧１００V）が
１×１０Ｅ３Ω・ｃｍ≦Ｒ２≦１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ
の範囲にあり、かつ表面層を設けたローラ抵抗値Ｒ３（印加電圧１００V）が
１×１０Ｅ４Ω≦Ｒ３≦１×１０Ｅ７Ω
であり、かつ弾性層のみからなるローラを平板上に圧接静止状態で４０℃９５％ＲＨ環境に３０日放置した後の、圧接部のローラ抵抗値の変化率が、圧接前の抵抗値に対し−３０〜＋３０％であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記弾性層に用いるゴム材料のトルエン抽出減量が、０〜１０重量％の付加反応型導電性シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層は、オイル系イオン導電剤を０〜２０重量部添加したゴム材料からなることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真装置において、感光体に圧接し現像剤を可視化する現像ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンター等のＯＡ機器は高画質化が進んでおり、それに伴い感光体上の静電潜像をトナーにより可視化する現像プロセスにおいては、現像ローラとして弾性体を用い、感光体に均一に圧接して現像を行なう接触現像方式が提案されている。この接触現像においては、現像ローラは感光体への均一な圧接幅を確保するために、弾性材料により構成されると共に、電圧を印可してトナー像を感光体上に形成するために、均一な導電性や耐リーク性が求められる。そこで、例えば良導電性の芯金上に、電子導電剤やイオン導電剤を分散し、所望の抵抗値に調整した弾性層を形成し、その外周に、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性を得るために、ナイロン、ウレタンなどの樹脂に、適宜表面粗さを確保するための粗し粒子や、導電性を確保するための導電剤を添加した表面層を設ける場合が多い。弾性層、表面層共に、環境変動による依存性が少なく、均一な導電性を得るために、前述の電子導電剤とイオン導電剤を併用するなどの手法が用いられている。弾性層にイオン導電剤を添加する例として、特開平９−１０１６５２では、耐リーク性を改善し、特開平１０−２８２８１３では、圧接面内を流れる電流を安定化し、また特開平１１−９５５４４では、画像の階調特性を向上させている。
【０００３】
しかしながら、接触現像方式における現像ローラは、現像剤規制部材や感光体などに長期間静止状態で圧接されるために、その圧接跡が画像上に現像ローラ周期の横スジとなって発生するといった画像不良が生じる。原因としては、表面被服層の永久変形や、弾性層の永久変形などが考えるため、弾性層には圧縮永久歪みの低い材料、例えばシリコーンゴムやウレタンゴム用いられ、表面層には架橋性のウレタン樹脂、ナイロン樹脂等が用いられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公知手段を用いても、非磁性一成分トナーを薄層でコートする接触現像方式においては、画像上に圧接跡が横スジとなって発生する問題がある。検討の結果、弾性層における圧接部の抵抗値が局所的に変化していることが原因の一つであることが明らかになった。つまり、従来技術に示される様な、導電性の均一化を実現したとしても、圧接による局所的な抵抗の変化を抑えることが出来ない場合には、高品質な画像は得られない。更には、弾性層と表面層の体積抵抗値の構成により、弾性層における圧接部の抵抗値の局所的変化を緩和し、画像スジの発生が大幅に低減されることも明らかになった。つまり、現像ローラの抵抗値が耐リーク性、画像階調性等を満足する範囲内において、表面層の体積抵抗率を弾性層の体積抵抗率よりも低くすることによって、圧接部の抵抗不均一性を均一にする効果があるのである。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、電子写真装置において、感光体に圧接し現像剤を可視化する現像ローラにおいて、長期圧接による圧接跡である画像横スジの発生を抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による現像ローラは、導電性軸体上に弾性層と、その外周に少なくとも１層以上の表面層からなり、弾性層の体積抵抗率Ｒ１（印加電圧１００V）が、
１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ≦Ｒ１≦１×１０Ｅ１１Ω・ｃｍ
の範囲にあり、かつ表面層の体積抵抗率Ｒ２（印加電圧１００V）が
１×１０Ｅ３Ω・ｃｍ≦Ｒ２≦１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ
の範囲にあり、かつ表面層を設けたローラ抵抗値Ｒ３（印加電圧１００V）が
１×１０Ｅ４Ω≦Ｒ３≦１×１０Ｅ７Ω
であり、かつ、弾性層のみからなるローラを平板上に圧接静止状態で４０℃９５％ＲＨ環境に３０日放置した後の、圧接部のローラ抵抗値の変化率が、圧接前の抵抗値に対し−３０〜＋３０％であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、弾性層に上記体積抵抗率の範囲となるようにカーボンブラックを分散したゴム材料を用い、その外周に次に記す塗料をスプレーまたはディッピングなどの公知の方法で塗付し、現像ローラを作製する。塗料としては、ウレタン樹脂塗料またはナイロン樹脂塗料をメチルエチルケトン、トルエン、アルコール、水等の溶媒で適宜希釈し、導電剤としてカーボンブラックを分散し、必要に応じて表面粗し材を分散した後、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる。
【０００８】
得られた現像ローラの抵抗値が１×１０Ｅ４Ω未満の場合、感光体に微小孔（ピンホール）などが存在する際に電荷のリークが起こり、画像横スジが発生するために問題がある。また現像ローラ抵抗値が１×１０Ｅ７Ωを超える場合は、特に低温、低湿環境（例えば１５℃、１０％ＲＨ）において、トナーのチャージアップによりハーフトーン画像のムラが発生するといった問題がある。現像ローラとして上記の適正抵抗値を実現し、かつ表面層の体積抵抗率が弾性層の体積抵抗率より低い値であるためには、弾性層の体積抵抗値Ｒ１が１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ≦Ｒ１≦１×１０Ｅ１１Ω・ｃｍの範囲にあり、かつ表面層の体積抵抗率Ｒ２が、１×１０Ｅ３Ω・ｃｍ≦Ｒ２≦１×１０Ｅ７Ω・ｃｍの範囲にあることが望ましい。
【０００９】
弾性層に用いるゴム材料としては、トルエン抽出減量が０〜１０重量％の範囲にあることが望ましい。トルエン抽出減量が１０重量％を超える場合、長期圧接による圧接部での低分子量成分の染み出しにより、抵抗値が局所的に高くなり、圧接前の抵抗値に対し３０％以上の増加量を示すために、感光体への現像時にスジが発生し、画像上のスジとなって現れる。ここで抽出減量の測定法としては、成型したゴムシートから厚み約０．５ｍｍのゴム片約１ｇ切り出し、室温下にてトルエン中に３日間含浸した後、風乾１週間後の重量減量百分率で求めた。
【００１０】
次に、弾性層にオイル系イオン導電剤を０〜２０重量部添加したゴム材料を用いることにより、弾性層の圧接部における抵抗変化を抑える効果がある。ここで、オイル系イオン導電剤の添加量が２０重量部を超える場合、圧接部へのオイル系イオン導電剤の染み出しによりローラの抵抗値が局所的に低下し、圧接前の抵抗値に対し３０％以上の減少量を示すために、感光体への現像時にスジが発生し、画像上のスジとなって現れる。また、弾性層の粘着性が増し、ゴミやほこり等の付着が顕著に起こり、生産性に問題が生じる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による、表面層の体積抵抗率が弾性層よりも低く、弾性層における圧接部の抵抗値の変化が、−３０〜＋３０％である現像ローラは、圧接部における画像スジの発生がなく、高画質の維持が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の現像ローラの概略を示したものであり、１ａは芯金、１ｂ弾性層、１ｃは被覆層を示す。
【００１３】
芯金１ａは、成形時や実使用時のたわみに耐えうる強度を有すれば良く、外径４〜１０ｍｍが好ましい。弾性層１ｂは、トルエン抽出減量が０〜１０重量％の付加反応型導電性シリコーンゴム、もしくはオイル系イオン導電剤を１〜２０重量部添加したゴム材料であり、体積抵抗値Ｒ１が１×１０Ｅ７Ω・ｃｍ≦Ｒ１≦１×１０Ｅ１１Ω・ｃｍとなるようにカーボンブラックを分散したゴム材料が用いられ、厚みは１〜６ｍｍが好ましい。上記オイル系イオン導電剤としては、ゴム材料と相溶性があり、イオン導電性を示すオイル系材料であれば良いが、特にゴム材料にシリコーンゴムを用いた場合、メチルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイルなどが挙げられる。
【００１４】
表面層１ｃは、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性等が要求されるため、ウレタン樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂等をメチルエチルケトン、トルエン、アルコール、水等の溶媒で適宜希釈し、表面層の体積抵抗率Ｒ２が１×１０Ｅ３Ω・ｃｍ≦Ｒ２≦１×１０Ｅ７Ω・ｃｍとなる様に、導電剤としてカーボンブラックを分散し、必要に応じて表面粗し材を分散した後、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる塗料を、スプレー、ディッピング等の方法で塗布すればよい。表面層の厚みは弾性層の柔軟性を損なうことのなく、また耐摩耗性を考慮し、３〜１００μｍが好ましい。
【００１５】
（実施例１）
外径８ｍｍの芯金を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を注型後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、弾性層厚み４ｍｍのローラを得た。次いで、ウレタン塗料（ニッポランＮ５０３３  日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電剤としてカーボンブラック（＃７３６０ＳＢ  東海カーボン製）を固形分に対し５０重量部、表面粗し材としてナイロンビーズ（ＳＰ５００ 東レ社製）を固形分に対し２０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤（コロネートＬ 日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。
【００１６】
（実施例２）
弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ１１Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００１７】
（実施例３）
表面層に添加する導電剤の量を３０重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００１８】
（実施例４）
表面層に添加する導電剤の量を１０重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００１９】
（実施例５）
弾性層のゴム成分に対し、ジメチルシリコーンオイル（東レダウシリコーン社製SH２００（粘度５０ｃＳｔ））を４重量部添加し混合したゴム材料を用いて成型し、２次加硫を行わずに弾性層とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２０】
（実施例６）
弾性層として、フッ素変性シリコーンオイルを１重量部添加した液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２１】
（実施例７）
弾性層として、フッ素変性シリコーンオイルを１０重量部添加した液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２２】
（実施例８）
弾性層として、フッ素変性シリコーンオイルを２０重量部添加した液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２３】
（比較例１）
弾性層として、液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ６Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２４】
（比較例２）
弾性層として、液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ１２Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２５】
（比較例３）
表面層に添加する導電剤の量を５重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２６】
（比較例４）
表面層に添加する導電剤の量を７０重量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２７】
（比較例５）
弾性層のゴム成分に対し、ジメチルシリコーンオイル（東レダウシリコーン社製SH２００（粘度５０ｃＳｔ））を５重量部添加し、成型を行った以外は実施例５と同様にして現像ローラを得た。
【００２８】
（比較例６）
弾性層として、フッ素変性シリコーンオイルを２２重量部添加した液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製  ＡｓｋｅｒＣ硬度３５度  体積抵抗率１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００２９】
上記にて作製した弾性層に用いたゴム材料を、ローラ成型と同じ加熱条件で厚み１０ｍｍのゴムシートを成型し、体積抵抗率をハイレスタＩＰを用いて１００Ｖ印加で測定した。またゴムシートから１０ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍのゴム片約１ｇを切り出し、室温下にてトルエン中に３日間含浸した後取り出し、風乾１週間後の重量減量百分率を求めた。また上記表面層の作製に用いた塗料を、ＰＥＴフィルム上にバーコーターを用いて厚み３０μｍの塗膜を作製した後、５０ｍｍ四方に切り取り、上下辺に電極を貼り付け、１００Ｖ印加にて体積抵抗率を測定した。また、表層を設ける前の弾性層ローラを、図２に示す抵抗測定機を用い、１００Ｖ印加、ローラ回転数１ｒｐｓにて抵抗測定を行い、３０秒間の平均値をローラ抵抗値とすると共に、抵抗値のチャートを得た。次いで、その弾性層を平板上に１ｋｇ荷重（芯金両端各５００ｇ荷重）で圧接し、高温高湿環境（４０℃／９５％ＲＨ）下に３０日間放置した後、同様の抵抗測定機を用いて抵抗測定を行い、圧接後の抵抗値のチャートを得た。これらのチャートから、圧接部分における圧接前後の抵抗値を読み取り、次の計算を行い抵抗変化率とした。
【００３０】
（圧接後の抵抗値）／（圧接前の抵抗値）×１００−１００＝（圧接部の抵抗変化率）
次に実施例、比較例に示す表面被覆層を設けた現像ローラを、図２に示す抵抗測定機を用いて１００Ｖ印加、ローラ回転数１ｒｐｓにて抵抗測定を行い、３０秒間の平均値をローラ抵抗値とした。次いで、弾性層ローラと同様の圧接放置試験を行った後、カラーレーザープリンターを用いてベタ画像を出力し、画像スジの有無を目視により評価した。また、非画像域に直径０．２ｍｍのピンホールを配した感光体を用い、カラーレーザープリンターにてハーフトーン画像の出力を行い、ピンホール部の横スジと、画像のムラを目視により判定した。結果を表１に示す。
【００３１】
表１から明らかな様に、実施例１〜８では現像ローラ抵抗値が１×１０Ｅ４Ω以上、１×１０Ｅ７Ω以下の範囲にあるために、感光体へのリークによる横スジ、トナーのチャージアップによるハーフトーン画像のムラ発生がなく、圧接部における弾性層の抵抗変化率が−３０〜＋３０％の範囲であるために、圧接放置による画像スジの発生がほとんどない良好な画像が得られた。特に実施例６、７においては圧接部の抵抗変化率が−１０〜＋１０％の範囲にあるために、画像スジの発生が全くない、更に良好な画像が得られた。
【００３２】
これに対し、比較例１、４ではローラ抵抗値が低いために、感光体へのリークによる横スジが発生し、比較例２、３ではローラ抵抗値が高いために、トナーのチャージアップによるハーフトーン画像のムラが発生した。また、比較例３では表面層の体積抵抗値が弾性層よりも高いために、圧接部に画像スジが発生した。次に比較例５、６では弾性層の抵抗変化が±３０％を超えるために、画像スジが発生した。
【００３３】
【表１】
2005164784.tif 000003
【００３４】
感光体リーク
○：感光体へのリーク横スジなし  ×：感光体へのリーク横スジあり
ハーフトーンムラ
○：チャージアップによるムラなし  ×：チャージアップによるムラあり
画像スジ
◎：圧接跡の画像スジ全くなし
○：圧接跡の画像スジほとんどなし  ×：圧接跡の画像スジあり
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の現像ローラの使用形態の一例の説明図である。
【図２】本発明の抵抗測定器の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ  芯金
１ｂ  弾性層
１ｃ  表面層
【図１】
2005164784.tif 000004
【図２】
2005164784.tif 000005