(57)【要約】【課題】  フッ素樹脂を用いた成型、及びフッ素樹脂と弾性層の一体化の必要が無く、また、フッ素の剥離が生じず、表面粗度も各種用途に応じて適宜設定可能な電子写真装置用ローラ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る電子写真装置用ローラは、少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成される電子写真装置用ローラであって、前記ローラ表面には、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理することにより、フッ素基が導入されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成される電子写真装置用ローラであって、前記ローラ表面には、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理することにより、フッ素基が導入されていることを特徴とする電子写真装置用ローラ。
【請求項２】
前記表面処理は、前記処理ガスとしてフッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかの濃度が０．０１〜３０容量％のものを使用し、反応温度０〜１５０℃、反応時間１分〜２４時間の条件下で行うことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置用ローラ。
【請求項３】
前記処理ガスによる接触後のローラ表面の表面電気抵抗値が、１０５〜１０１１Ωであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子写真装置用ローラ。
【請求項４】
少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成される電子写真装置用ローラの製造方法であって、前記ローラ表面に対し、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理することにより、フッ素基を導入することを特徴とする電子写真装置用ローラの製造方法。
【請求項５】
前記表面処理は、前記処理ガスとしてフッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかの濃度が０．０１〜３０容量％のものを使用し、反応温度０〜１５０℃、反応時間１分〜２４時間の条件下で行うことを特徴とする請求項４に記載の電子写真装置用ローラの製造方法。
【請求項６】
前記処理ガスによる接触後のローラ表面の表面電気抵抗値が１０５〜１０１１Ωであることを特徴とする請求項４又は５に記載の電子写真装置用ローラの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター又はファクシミリ等の電子写真装置に於いて、静電潜像をトナー像に現像するのに使用される電子写真装置用ローラ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、印刷機、ファクシミリ等の電子写真方式の電子写真装置に於いては、帯電ローラ、転写ローラ、現像ローラ等の導電性ゴムローラからなる電子写真装置用ローラが用いられている。例えば、現像ローラは現像プロセスに於いて用いられるものであり、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した像担持体に接触させて、像担持体上の潜像にトナーを付着させることにより現像を行っている。
【０００３】
現像ローラの一般的な構造としては、金属芯軸上に、カーボンブラックや金属粉等の導電性物質を混入することにより導電性を付与した弾性層を被覆したものが挙げられる。弾性層としては、トナーを正に帯電させる場合、摩擦帯電列の負極側の材料からなるものが用いられる（例えば、下記特許文献１）。更に、前記の摩擦帯電列の負極側にある材料としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）やパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂が挙げられる。
【０００４】
しかしながら、例えばＰＴＦＥ等の融点の高いフッ素樹脂を用いた場合、当該材料ではゴム材料からなる弾性層上にフッ素樹脂層を成型することは困難であった。一方、ＰＦＡ等を用いた場合は、押出成形が可能なため、チューブ状に成型して弾性層上に被覆することができる。しかしながら、チューブ状の樹脂と弾性体を一体化させる必要があり、チューブの表面粗度の制御が困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−０９０７３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、フッ素樹脂を用いた成型、及びフッ素樹脂と弾性層の一体化の必要が無く、また、フッ素の剥離が生じず、表面粗度も各種用途に応じて適宜設定可能な電子写真装置用ローラ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく、電子写真装置用ローラ、及びその製造方法について検討した。その結果、下記の構成を採用することにより、前記目的を達成できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明に係る電子写真装置用ローラは、前記の課題を解決する為に、少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成される電子写真装置用ローラであって、前記ローラ表面には、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理することにより、フッ素基が導入されていることを特徴とする。
【０００９】
前記構成に於いて、前記表面処理は、前記処理ガスとしてフッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかの濃度が０．０１〜３０容量％のものを使用し、反応温度０〜１５０℃、反応時間１分〜２４時間の条件下で行うことが好ましい。
【００１０】
また、前記構成に於いては、前記処理ガスによる接触後のローラ表面の表面電気抵抗値が、１０５〜１０１１Ωであることが好ましい。これにより、ローラ表面への現像剤（トナー）の付着を可能するので、本発明のローラを、例えば現像ローラとして使用することができる。
【００１１】
また、本発明に係る電子写真装置用ローラの製造方法は、前記の課題を解決する為に、少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成される電子写真装置用ローラの製造方法であって、前記ローラ表面に対し、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理することにより、フッ素基を導入することを特徴とする。
【００１２】
前記の方法に於いては、前記表面処理は、前記処理ガスとしてフッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかの濃度が０．０１〜３０容量％のものを使用し、反応温度０〜１５０℃、反応時間１分〜２４時間の条件下で行うことが好ましい。
【００１３】
また、前記の方法に於いては、前記処理ガスによる接触後のローラ表面の表面電気抵抗値が１０５〜１０１１Ωであることが好ましい。これにより、ローラ表面への現像剤（トナー）の付着を可能にするので、現像ローラとして適切なものが得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明の電子写真装置用ローラは、ゴムを含む材料で構成されるローラ表面に、フッ素等を含む処理ガスを所定条件下で接触させることによりフッ素基を導入し、その表面改質を行って得られたものである。従って、従来の様にゴム材料からなる弾性層上にフッ素樹脂の成型を行う必要が無く、一体化の必要もない。また、フッ素の剥離もない。更に、ローラ表面の表面粗度は処理前の研磨により適宜設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（電子写真装置用ローラ）
本発明の実施の一形態について、図を参照しながら以下に説明する。尚、図面に於いては、説明に不要な部分は省略し、また説明を容易にする為に拡大又は縮小等して図示した部分がある。
【００１６】
本発明は、少なくともローラ表面部分がゴムを含む材料で構成されるローラであれば特に限定されず、従来公知の種々のローラに適用可能である。具体的には、例えば帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ及び定着ローラ等の半導電性ローラ等が例示できる。
【００１７】
本発明を現像ローラに適用した場合、図１に示す構成を採用することができる。図１は、前記現像ローラを概略的に示す断面模式図である。同図に示すように、現像ローラ１０は、一体型の金属芯１に弾性層２が被覆された構造を有する。
【００１８】
前記金属芯１としては、例えば薄肉のアルミニウム製パイプを用いることができる。アルミニウム製パイプは、例えば押し出し成形により、安価に製造可能である。
【００１９】
前記金属芯１の外周面には、ゴム材料を含み構成される弾性層２が形成されている。弾性層２の最表面は、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理されており、フッ素基が導入されている。
【００２０】
また、前記弾性層２の表面電気抵抗値は１０５〜１０１１Ωであることが好ましく、１０６〜１０８Ωであることがより好ましい。表面電気抵抗値が１０５Ω未満であると、弾性層２に電流が過度に流れ、画像不良が発生する場合がある。また、感光体への放電の可能性も生じる。その一方、表面電気抵抗値が１０１１Ωを超えると、トナー供給等の効率が低下し実用に適しにくくなる場合がある。また、トナーが感光体に移行する際に、現像ローラ１０の電圧降下が起こり、以後、現像ローラ１０から感光体へ確実にトナーを搬送できなくなって、画像不良が生じる場合がある。尚、表面電気抵抗値の測定は、定電流方式により測定した値である。
【００２１】
また、前記弾性層２の表面粗度は２〜７μｍであることが好ましく、３〜４μｍであることがより好ましい。弾性層２の表面粗度は、トナーの物理的な搬送性に影響を及ぼす。即ち、表面粗度が前記数値範囲内であると、凹みにトナーを載せて搬送することができ、トナーの搬送性が最適となるので、これによりトナー消費量の低減が図れる。前記表面粗度が２μｍ未満であると、トナー層の形成が不十分となり、現像の不均一性が現れるという不都合がある。その一方、表面粗度が７μｍを超えると、トナー層が過剰となり現像の不均一性とトナー消費量の増大という不都合がある。尚、表面粗度の測定は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づいて測定した値である。
【００２２】
前記ゴム材料としては特に限定されず、従来公知の種々のものを採用することができる。具体的には、例えば、シリコーンゴム（Ｓｉ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、液状ポリイソプレンゴム（ＬＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＨＲ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体ゴム（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられるが、特にはＳｉ、ＥＰＤＭ、ＣＨＲが例示できる。また、これらゴム材料は、発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させたフォーム体としても用いることができる。
【００２３】
弾性層２には、導電剤を配合して、その表面電気抵抗値を調整することにより形成される。前記導電剤としては特に限定されず、公知のイオン導電剤や電子導電剤等を適宜用いることができる。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が例示できる。
【００２４】
また、電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属等が例示できる。
【００２５】
これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量としては、特に制限されるものではないが、イオン導電剤の場合には、ゴム材料１００重量部に対し、１〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部の範囲内であり、電子導電剤の場合には、ゴム材料１００重量部に対し、１〜５０重量部、好ましくは５〜２０重量部の範囲内とすることができる。この導電剤配合量の調整により、弾性層２の表面電気抵抗値を、１０５〜１０１１Ωの範囲内に好適に調整することができる。
【００２６】
また、弾性層２には軟化剤が含有されていてもよい。これにより、弾性層２を低硬度にする等、硬度を適宜調整することができる。前記軟化剤としては特に限定されず、例えば、芳香族環、ナフテン環又はパラフィン系のオイル等が例示できる。
【００２７】
弾性層２の硬度は特に制限されず、ＪＩＳ−Ａスケールで１０〜７０°の範囲内であることが好ましく、３０〜６０°の範囲内であることがより好ましい。硬度が７０°を超えると感光ドラム等との接触面積が小さくなり、良好な現像が困難になる場合がある。感光体へダメージを与える可能性がある。その一方、硬度が１０°未満であると、ゴムの軟化剤がブリードし、画像形成に影響を与えることが懸念される。
【００２８】
（電子写真装置用ローラの製造方法）
次に、本発明の電子写真装置用ローラの製造方法について説明する。先ず、アルミニウム製のローラ部材及びゴム材料を加硫用の金型内に配置して加硫成形を行い、研磨にて寸法及び表面粗度を調整し、ローラ部材の外周面にゴム層を形成する。
【００２９】
前記ゴム層の表面電気抵抗値は１０５〜１０１１Ωであることが好ましく、１０６〜１０８Ωであることがより好ましい。表面電気抵抗値が１０５Ω未満であると前記ゴム層に電流が過度に流れ、画像不良が発生する場合がある。また、感光体への放電の可能性も生じるという不都合がある。その一方、表面電気抵抗値が１０１１Ωを超えると、トナー供給等の効率が低下し実用に適しにくくなる場合がある。また、トナーが感光体に移行する際に、現像ローラの電圧降下が起こり、以後、現像ローラから感光体へ確実にトナーを搬送できなくなって、画像不良が生じる場合があるという不都合がある。尚、表面電気抵抗値の測定は定電流方式により測定した値である。
【００３０】
また、前記ゴム層の表面粗度は２〜７μｍであることが好ましく、３〜４μｍであることがより好ましい。前記表面粗度が２μｍ未満であると、トナー層の形成が不十分となり、現像の不均一性が現れるという不都合がある。その一方、表面粗度が７μｍを超えると、トナー層が過剰となり現像の不均一性とトナー消費量の増大という不都合がある。尚、表面粗度の測定はＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づいて測定した値である。
【００３１】
次に、前記ゴム層表面に、フッ素又はフッ素化合物の少なくとも何れかを含む処理ガスを所定条件下で接触させて表面処理し、弾性層２を形成する。
【００３２】
前記処理ガスには、不活性ガスが含まれていてもよい。該不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスが例示できる。また、前記フッ素化合物としては、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、ＳＦ６、及びＮＦ３からなる群より選択された少なくとも一種が例示できる。
【００３３】
前記処理ガス中に含まれるフッ素又はフッ素化合物の濃度は０．１〜３０容量％の範囲内であることが好ましい。濃度が０．１容量％未満であると、弾性層２の表面へのフッ素基の導入が不十分になる。その一方、濃度が３０容量％を超えると、表面粗度が大きくなり過ぎ、画質が劣化するという不都合がある。
【００３４】
前記処理ガスをゴム層に接触させる際の反応温度としては０〜１５０℃であることが好ましく、２０〜１００℃であることがより好ましい。また、反応時間としては１分〜２４時間であることが好ましく、１０分〜１２時間であることがより好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下に、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、この実施例に記載されている材料や配合量等は、特に限定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３６】
（表面粗度の測定方法）
表面粗度の測定方法は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に基づいて行った。（（株）東京精密社製、商品名；サーフコム１３０Ａ）
【００３７】
（表面電気抵抗値の測定方法）
各実施例及び比較例に於ける現像ローラの表面電気抵抗値は、（三和電気計器（株）社製、商品名；ＤＧ−５０１Ｍ）を用いて測定した。
【００３８】
（実施例１）
ＮＢＲ６０部、ＣＨＲ４０部、硫黄１部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸０．５部を混合し、１７０℃で１時間プレス加硫し、プリンター向け現像用ゴムローラを成形した。
【００３９】
このゴムローラを研磨により所定の寸法、表面粗度に加工した後フッ素ガス処理（処理条件、処理ガスの種類についてご教示下さい）を施し、本実施例に係る現像用ゴムローラを得た。フッ素化処理後のローラ表面の表面粗度を前記方法により測定した結果、Ｒｚ＝３．７７であった。また、該ゴムローラ表面の表面電気抵抗値を前記方法により測定した。その結果、６×１０７Ωであった。
【００４０】
このローラをブラザー工業（株）製レーザープリンターＨＬ−５０４０に搭載し、３５００枚までの連続印刷を行い、印刷５００枚毎のトナー消費量を計量した。
【００４１】
（実施例２）
本実施例に於いては、ゴムローラ表面の表面粗度を前記実施例１より大きくなるように研磨したこと以外は、前記実施例１と同様にしてゴムローラを成形・加工した。得られたゴムローラ表面の表面粗度を前記方法により測定した結果、Ｒｚ＝６．３５であった。また、該ゴムローラ表面の表面電気抵抗値を前記方法により測定した。その結果、６×１０７Ωであった。
【００４２】
次に、実施例１と同様にトナー消費量を計量した。
【００４３】
（比較例１）
本比較例に於いてはフッ素ガス処理を行わなかったこと以外は、前記実施例１と同様にしてゴムローラを成形・加工した。得られたゴムローラ表面の表面粗度を前記方法により測定した結果、Ｒｚ＝３．２８であった。また、該ゴムローラ表面の表面電気抵抗値を前記方法により測定した。その結果、６×１０７Ωであった。
【００４４】
また、実施例１と同様にして、トナー消費量を計量した。
【００４５】
（比較例２）
本比較例に於いては、フッ素ガス処理を行わなかったこと以外は、前記実施例２と同様にしてゴムローラを成形・加工した。得られたゴムローラ表面の表面粗度を前記方法により測定した結果、Ｒｚ＝５．５８であった。また、該ゴムローラ表面の表面電気抵抗値を前記方法により測定した。その結果、６×１０７Ωであった。
【００４６】
また、実施例１と同様にして、トナー消費量を計量した。
【００４７】
（結果）
前記実施例及び比較例に於いて作製した現像ローラについて、それぞれのローラ表面粗度、表面電気抵抗値、印刷５００枚あたりの平均トナー消費量の結果を表１及び図２に示す。これらの結果から分かる通り、表面粗度は同程度であっても、印刷画像の鮮明さを維持しつつトナー消費量を低減できることが確認された。尚、画像の鮮明さは、目視で確認した際、本来無地であるべき非画線部に着色がなく、画線部には設定通りの画像形成がなされている場合を良好としたものである。
【００４８】
【表１】
2009058631.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の電子写真装置用ローラとしての現像ローラを概略的に示す断面模式図である。
【図２】実施例及び比較例に於ける表面粗度（μｍ）とトナー消費量（ｇ／５００枚）との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１  金属芯
２  弾性層
１０  現像ローラ（電子写真装置用ローラ）
【図１】
2009058631.tif 000004
【図２】
2009058631.tif 000005