説明

現像ローラ

【課題】特に高耐久機等に使用して、設定された枚数画像形成をしてもトナー漏れを生じない現像ローラを提供する。
【解決手段】現像ローラ1のローラ本体2の外周面5のうち、シール部材が摺接される両端部5aの摩擦係数μを0.15以下とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラに関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子写真法を利用した前記各種の画像形成装置においては、帯電させた感光体ドラムの表面を露光して形成される静電潜像をトナー像に現像するために、現像ローラと、前記現像ローラの外周面に圧接された帯電ブレード(層規制ブレード)とが用いられる。
すなわち、前記圧接状態で現像ローラを回転させるとトナーが帯電され、帯電されたトナーが現像ローラの外周面に付着されるとともに、帯電ブレードによって付着量が規制されることで、前記現像ローラの外周面の略全面に、厚みがほぼ均一なトナー層が形成される。
【0003】
そしてこの状態で現像ローラがさらに回転して、トナー層が感光体ドラムの表面近傍に搬送されると、トナー層を形成するトナーが、前記表面に形成された静電潜像に応じて前記表面に選択的に移動することで、前記静電潜像がトナー像に現像される。
前記現像ローラとしては、ローラ本体を備え、前記ローラ本体の少なくとも外周面を半導電性ゴムで形成したもの等を用いるのが一般的である(特許文献1等参照)。
【0004】
前記現像ローラの、ローラ本体の外周面の両端部は、当該外周面に付着させたトナーが外へ漏出するのを防止するため、シール部材によってシールされる。前記シール部材は、例えばフェルト等によって形成され、画像形成装置の筐体等に固定された状態で、回転する現像ローラの、ローラ本体の外周面の両端部に摺接される。
ところが、例えば8000枚程度の画像形成をするごとにメンテナンスをするように設計された高耐久機においては、使用開始から最初のメンテナンスをするまでの間に、前記シール部材によってシールされたはずの両端部からトナー漏れが発生しやすくなるという問題がある。この原因は、ローラ本体の外周面の前記両端部の付近が、シール部材の摺接によって摩耗して、当該シール部材との間に隙間を生じることにある。
【0005】
特許文献2には、トナーの帯電性等を安定させるため、前記ローラ本体の外周面の略全面を、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等からなる樹脂被覆層で被覆することが記載されている。かかる樹脂被覆層を設けることで、前記シール部材との摺接による摩耗を抑制することが期待される。
しかし前記樹脂被覆層は、トナー等との摩擦力のバランスを考慮して、摩擦係数μが0.25〜0.5程度とされるため耐摩耗性が不十分であり、特に高耐久機等に使用した際に、所定の設定枚数以前にトナー漏れが生じるのを防止することはできなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2003−345008号公報
【特許文献2】特開2008−165214号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、特に高耐久機等に使用して、設定された枚数画像形成をしてもトナー漏れを生じない現像ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラであって、ローラ本体を備え、前記ローラ本体の外周面の、軸方向の両端部は、摩擦係数μが0.15以下とされていることを特徴とするものである。
本発明においては、現像ローラのローラ本体の外周面の、シール部材が摺接される両端部の摩擦係数μを、前記のように0.15以下とすることで、当該両端部にこれまでよりも高い耐摩耗性を付与して、例えば高耐久機等に使用して設定された枚数の画像形成をしても、前記両端部とシール部材との間に隙間が生じてトナー漏れするのを防止することが可能となる。
【0009】
なお、前記両端部の摩擦係数μを、比較的少ない工程で効率よく0.15以下とするためには、例えば前記両端部を、選択的に紫外線の照射によって処理したり、選択的に低摩擦の被覆層によって被覆したりすればよい。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、特に高耐久機等に使用して、設定された枚数画像形成をしてもトナー漏れを生じない現像ローラを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の現像ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図2】図1の現像ローラの、ローラ本体の両端部を、選択的に紫外線の照射によって処理する工程を説明する図である。
【図3】図1の現像ローラの、ローラ本体の両端部を、選択的に低摩擦の被覆層によって被覆する工程を説明する図である。
【図4】ローラ本体の両端部等の摩擦係数μを測定する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は、本発明の現像ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図1を参照して、この例の現像ローラ1は、円筒状のローラ本体2と、前記ローラ本体2の中心の通孔3に挿通されたシャフト4とを備えている。
ローラ本体2は非多孔質状に形成してもよいし、多孔質状に形成してもよい。またローラ本体2は、外周面5側の外層とシャフト4側の内層の2層構造に形成してもよい。
【0013】
ただしローラ本体2は、現像ローラ1の構造を簡略化して、できるだけ生産性良く、低コストで製造するため、基本的には、図に示すように単層構造に形成するのが好ましい。
シャフト4は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成される。ローラ本体2とシャフト4とは、例えば導電性を有する接着剤等により電気的に接合されると共に機械的に固定されて一体に回転される。
【0014】
ローラ本体2は、例えば半導電性ゴム組成物等によって形成するのが好ましい。
具体的には、例えばイオン導電性ゴムを少なくとも含むゴム分に、当該ゴム分を架橋させるための架橋成分やその他の添加剤を配合して半導電性ゴム組成物を調製し、前記半導電性ゴム組成物を、例えば押出成形等によって筒状に形成するとともに前記ゴム分を架橋反応させたのち、さらに必要に応じて外周面5を研磨等することにより、ローラ本体2が形成される。
【0015】
(イオン導電性ゴム)
ゴム分としてイオン導電性ゴムを配合することでローラ本体2にイオン導電性を付与し、そのローラ抵抗値を適度な範囲に設定して、現像時に、トナーを適度な帯電量に帯電させることが可能となる。
すなわち、前記ローラ本体2を備えた現像ローラ1を、帯電ブレードを圧接させた状態で回転させた際に、トナーを、感光体ドラムの表面の静電潜像を現像するのに適した帯電量に帯電させることができる。
【0016】
イオン導電性ゴムとしては、例えばエピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。
またエピクロルヒドリンゴムとしては、繰り返し単位としてエピクロルヒドリンを含む種々の重合体が挙げられる。
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、例えばエピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド二元共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル二元共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体、およびエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル四元共重合体等の1種または2種以上が挙げられる。
【0017】
特にエピクロルヒドリンゴムとしては、エチレンオキサイドを含む共重合体が好ましく、かかる共重合体におけるエチレンオキサイド含量は30〜95モル%、中でも55〜95モル%、特に60〜80モル%であるのが好ましい。
エチレンオキサイドは電気抵抗値を下げる働きがあるが、エチレンオキサイド含量が前記範囲未満であると、かかる電気抵抗値の低減効果が小さい。一方、エチレンオキサイド含量が前記範囲を超える場合には、エチレンオキサイドの結晶化が起こり分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、逆に電気抵抗値が上昇する傾向がある。また、架橋後のローラ本体の硬度が上昇したり、架橋前の半導電性ゴム組成物の、加熱溶融時の粘度が上昇したりするおそれもある。
【0018】
前記エピクロルヒドリンゴムとしては、特にエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体(ECO)が好ましい。
前記ECOにおけるエチレンオキサイド含量は30〜80モル%、特に50〜80モル%であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は20〜70モル%、特に20〜50モル%であるのが好ましい。
【0019】
またエピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体(GECO)を用いることもできる。
前記GECOにおけるエチレンオキサイド含量は30〜95モル%、特に60〜80モル%であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は4.5〜65モル%、特に15〜40モル%以上であるのが好ましい。さらにアリルグリシジルエーテル含量は0.5〜10モル%、特に2〜6モル%であるのが好ましい。
【0020】
なおGECOとしては、前記3種の単量体を共重合させた狭義の意味での共重合体のほかに、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体(ECO)をアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られており、本発明ではいずれの共重合体も使用可能である。
(他のゴム分)
前記イオン導電性ゴムとともにローラ本体を構成する他のゴム分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)や極性ゴム等が挙げられる。
【0021】
このうちSBRは電気抵抗値が低いため、同じローラ抵抗値を有するローラ本体を形成するために必要なイオン導電性ゴムの配合割合を少なくできる。
前記SBRとしては、スチレンと1,3−ブタジエンとを乳化重合法、溶液重合法等の種々の重合法によって共重合させて合成される種々のSBRがいずれも使用可能である。またSBRとしては伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。
【0022】
さらにSBRとしては、スチレン含量によって分類される高スチレンタイプ、中スチレンタイプ、および低スチレンタイプのSBRがいずれも使用可能である。スチレン含量や架橋度を変更することで、ローラ本体の各種物性を調整することができる。
これらSBRの1種または2種以上を使用することができる。
また極性ゴムとしては、例えばクロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、ブタジエンゴム(BR)、およびアクリルゴム(ACM)等の1種または2種以上が挙げられる。特にクロロプレンゴム、ニトリルゴムが好ましい。極性ゴムを配合すると、ローラ本体のローラ抵抗値を微調整することができる。
【0023】
(ゴム分の組み合わせおよび配合割合)
ゴム分としては、例えば(a) イオン導電性ゴム、SBR、および極性ゴムの3種、または(b) イオン導電性ゴム、および極性ゴムの2種を組み合わせるのが好ましい。
このうち(a)の3種を組み合わせる場合、イオン導電性ゴムの配合割合は、ゴム分の総量の5質量%以上であるのが好ましく、40質量%以下であるのが好ましい。またSBRの配合割合は、ゴム分の総量の5質量%以上であるのが好ましく、80質量%以下であるのが好ましい。
【0024】
極性ゴムの配合割合は、前記イオン導電性ゴム、およびSBRの残量である。SBR、イオン導電性ゴム、および極性ゴムの総量が100質量%となるように極性ゴムの配合割合を調整すればよい。極性ゴムとして2種以上を併用する場合は、その合計の配合割合が前記範囲内となるように調整する。
前記(a)の併用系において、イオン導電性ゴムの配合割合が前記範囲に限定されるのは、配合割合が5質量%未満ではローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれがあるためである。また40質量%を超える場合には、現像ローラとして使用した際に、ローラ本体にトナーが付着しやすくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがあるためである。
【0025】
また(b)の2種を組み合わせる場合、イオン導電性ゴムの配合割合は、ゴム分の総量の10質量%以上であるのが好ましく、60質量%以下であるのが好ましい。
極性ゴムの配合割合は、前記イオン導電性ゴムの残量である。イオン導電性ゴム、および極性ゴムの総量が100質量%となるように極性ゴムの配合割合を調整すればよい。極性ゴムとして2種以上を併用する場合は、その合計の配合割合が前記範囲内となるように調整する。
【0026】
前記(b)の併用系において、イオン導電性ゴムの配合割合が前記範囲に限定されるのは、配合割合が10質量%未満ではローラ抵抗値が上昇して、現像ローラとして使用した際に、トナー帯電量が低下するおそれがあるためである。また60質量%を超える場合には、現像ローラとして使用した際に、ローラ本体にトナーが付着しやすくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがあるためである。
【0027】
(架橋成分)
架橋成分としては架橋剤が挙げられる。
また前記架橋剤としては、例えば硫黄系架橋剤、チオウレア系架橋剤、トリアジン誘導体系架橋剤、過酸化物系架橋剤、各種モノマー等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0028】
硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄や有機含硫黄化合物等が挙げられる。また有機含硫黄化合物等としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、N,N−ジチオビスモルホリン等が挙げられる。
チオウレア系架橋剤としては、例えばテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア、(C2n+1NH)C=S〔式中、nは1〜10の整数を示す。〕で表されるチオウレア等が挙げられる。
【0029】
過酸化物系架橋剤としては、ベンゾイルペルオキシド等が挙げられる。
架橋剤の種類に応じて、さらに促進剤や促進助剤を配合してもよい。
促進剤としては、例えば消石灰、マグネシア(MgO)、リサージ(PbO)等の無機促進剤や、下記の有機促進剤等の1種または2種以上が挙げられる。
また有機促進剤としては、例えば1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1,3−ジフェニルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩等のグアニジン系促進剤;2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド等のチアゾール系促進剤;N−シクロへキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系促進剤;テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系促進剤;チオウレア系促進剤等の1種または2種以上が挙げられる。
【0030】
促進剤は、種類によってその機能が異なっているため、2種以上の促進剤を併用するのが好ましい。
促進助剤としては、亜鉛華等の金属化合物;ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸、その他従来公知の促進助剤の1種または2種以上が挙げられる。
架橋剤、促進剤、および促進助剤の配合割合は、ゴム分の組み合わせや配合割合、架橋剤、促進剤、および促進助剤の種類や組み合わせ等に応じて適宜設定することができる。
【0031】
(その他)
半導電性ゴム組成物に導電性カーボンブラックを配合することで、ローラ本体2に電子導電性を付与することもできる。ただし多量に配合すると、ローラ抵抗値がばらついたり不均一になったりするおそれがあるため、導電性カーボンブラックの配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり1質量部以上であるのが好ましく、5質量部以下、特に3質量部以下であるのが好ましい。
【0032】
半導電性ゴム組成物には、さらに必要に応じて受酸剤、充填剤等を配合してもよい。
このうち受酸剤は、ゴム分の架橋時にエピクロルヒドリンゴムから発生する塩素系ガスの、ローラ本体内への残留と、それによる架橋阻害や感光体の汚染等を防止するために機能する。
前記受酸剤としては、酸受容体として作用する種々の物質を用いることができるが、分散性に優れていることからハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、特にハイドロタルサイト類が好ましい。
【0033】
また、前記ハイドロタルサイト類等を酸化マグネシウムや酸化カリウムと併用するとより高い受酸効果を得ることができ、感光体の汚染をより一層良好に防止できる。
前記受酸剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり0.2質量部以上、特に1質量部以上であるのが好ましく、10質量部以下、特に5質量部以下であるのが好ましい。
【0034】
配合割合が前記範囲未満では、受酸剤を含有させることによる前記効果が十分に得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、架橋後のローラ本体の硬さが上昇するおそれがある。
充填剤としては、例えば酸化亜鉛、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン等の1種または2種以上が挙げられる。
【0035】
充填剤を配合することにより、ローラ本体のゴム硬さを調整したり、機械的強度等を向上したりできる。
充填剤の配合割合は、ゴム分の総量100質量部あたり50質量部以下、特に10質量部以下であるのが好ましい。
前記各成分を含む半導電性ゴム組成物は、従来同様に調製できる。まずゴム分を、所定の割合で配合して素練りし、次いで架橋成分以外の添加剤を加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することで半導電性ゴム組成物が得られる。前記混練には、例えばニーダ、バンバリミキサ、押出機等を用いることができる。
【0036】
(現像ローラ1)
前記半導電性ゴムを用いて、先に説明した手順でローラ本体2を形成するとともに、前記ローラ本体2とシャフト4とを、導電性を有する接着剤等によって電気的に接合し、かつ機械的に固定したのち、前記ローラ本体2の外周面5のうちシール部材(図示せず)が摺接される軸方向の両端部5a(図中に一点鎖線で区画された領域)を、選択的に、摩擦係数μが0.15以下となるように処理することで、本発明の現像ローラ1が製造される。
【0037】
前記処理としては、(1) 外周面5のうち前記両端部5aに選択的に紫外線を照射する処理や、(2) 前記両端部5aを選択的に低摩擦の被覆層によって被覆する処理等が挙げられる。
図2は、前記両端部5aを(1)の紫外線の照射によって処理する工程を説明する図である。
【0038】
図1および図2を参照して、この処理では、まずローラ本体2と、図示しない紫外線の発生源(紫外線ランプ)との間に、紫外線を遮蔽する遮蔽板6を配設する。遮蔽板6は、ローラ本体2の外周面5のうち前記両端部5aを紫外線ランプに対して露出し、前記外周面5のその他の領域を、前記紫外線ランプから遮蔽する大きさに形成されている。
次にローラ本体2を、シャフト4の中心軸を中心として、外周面5の周方向に例えば90°ずつ回転させながら、停止させた面に一定時間に亘って、図2中に破線の矢印で示すように紫外線ランプから紫外線を照射する。
【0039】
そうするとローラ本体2の外周面5のうち、前記遮蔽板6で遮蔽されずに露出された両端部5aに紫外線が選択的に照射され、それによって前記両端部5aを形成する半導電性ゴムが酸化され、酸化膜7(図1参照)が形成されて、前記両端部5aの摩擦係数μが選択的に低下される。
照射する紫外線の波長は、半導電性ゴムを効率よく酸化させることを考慮すると100nm以上、400nm以下、中でも300nm以下程度であるのが好ましい。特に前記範囲内で波長の異なる2種以上の紫外線を照射することにより、半導電性ゴムを効率よく酸化させることができる。
【0040】
前記処理によって両端部5aの摩擦係数μを0.15以下に低下させるには、紫外線を照射する時間等を調整すればよい。すなわち照射時間を長くするほど、両端部5aの摩擦係数μを低下させることができる。
具体的な照射時間は、単位時間あたりの紫外線の線量等によっても異なるため特に限定はされないが、8分間以上、特に10分間以上であるのが好ましく、30分間以下、特に15分間以下であるのが好ましい。
【0041】
照射時間が前記範囲より短い場合には、両端部5aの摩擦係数μを0.15以下に低下させることができないおそれがある。また前記範囲より長い場合には、処理に長時間を要することになるため、現像ローラ1の生産性が低下するおそれがある。
図3は、前記両端部5aに(2)の被覆層を被覆する工程を説明する図である。
図1および図3を参照して、この処理では、まずローラ本体2の外周面5のうち両端部5aを露出させた状態で、それ以外の領域を、マスキング8によってマスキングする。マスキング8は、例えばマスキングテープを巻きつけたり、マスキング剤を塗布したり、あるいはローラ本体2の外径に略一致する内径を有する筒体を被せたりして形成することができる。
【0042】
次いでローラ本体2を、シャフト4の中心軸を中心として、外周面5の周方向に一定速度で回転させながら、例えばスプレー塗布法等によって、被覆層のもとになる塗剤を、前記外周面5のうち両端部5aに選択的に塗布したのち乾燥させる。
そしてマスキング8を除去すると、前記両端部5aが選択的に被覆層7(図1参照)によって被覆されて、前記両端部5aの摩擦係数μが選択的に低下される。被覆層7の厚みは任意に設定することができる。
【0043】
前記被覆層7を形成する塗剤としては、例えばフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の、本来的に低摩擦の被覆層を形成しうる樹脂を含む種々の塗剤の中から、摩擦係数μが0.15以下の被覆層を形成できるものを選択して用いる。
前記塗剤としては、これに限定されないが例えばヘンケルジャパン(株)製のEmralon(登録商標)T−861(フッ素樹脂系)等が挙げられる。
【0044】
前記いずれかの処理により、シール部材が摺接される両端部5aの摩擦係数μを0.15以下とした本発明の現像ローラ1によれば、当該両端部5aにこれまでよりも高い耐摩耗性を付与して、例えば高耐久機等に使用して設定された枚数の画像形成をしても、前記両端部5aとシール部材との間に隙間が生じてトナー漏れするのを防止することができる。
【0045】
なお前記両端部5aの摩擦係数μの下限は特に限定されないが、0.05以上、特に0.09以上であるのが好ましい。例えば前記半導電性ゴムの表面や被覆層の表面の摩擦係数μを前記範囲より小さくするのは容易ではなく、現像ローラ1の生産性が低下するおそれがある。
外周面5のうち、前記両端部5a以外の領域は未処理であってもよいし、両端部5aと同様に紫外線を照射したり、被覆層で被覆したりしてもよい。
【0046】
ただし、先に説明した現像工程において、外周面5にできるだけ厚みが均一なトナー層を形成することを考慮すると、前記外周面5のうち両端部5a以外の領域は、トナーに対して適度な摩擦力を有していることが望ましく、その摩擦係数μは0.25以上であるのが好ましい。
未処理の場合はそのままで、前記領域の摩擦係数μを0.25以上の範囲内とすることができる。
【0047】
一方、例えば紫外線を照射する場合に、前記領域の摩擦係数μを0.25以上の範囲内に調整するためには、両端部5aより紫外線の照射時間を短くしたり、単位時間あたりの線量を少なくしたりすればよい。また被覆層で被覆する場合は、当該被覆層を形成する塗剤として、摩擦係数μが0.25以上の範囲内の被覆層を形成しうるものを選択して用いればよい。
【0048】
なお本発明では、前記両端部5aや、あるいは外周面5のそれ以外の領域の摩擦係数μを、温度23±1℃、相対湿度55±1%の環境下、下記の方法で測定した値でもって表すこととする。
すなわち図1、図4を参照して、前記両端部5a等の摩擦係数μを測定する現像ローラ1を、シャフト4の中心軸を水平に向けた状態で、図中に二点鎖線の矢印で示す方向に回転可能に保持する。また現像ローラ1の中心軸との距離を一定に維持した状態で荷重計9を設置する。
【0049】
次に、一端に質量W(=20g)の錘10を取り付けた、軸方向の幅を両端部5aの幅よりも小さくカットしたOHPフィルム11の他端を前記荷重計9に接続するとともに、前記OHPフィルムを、前記現像ローラ1のローラ本体2の外周面5のうち両端部5a等の、摩擦係数μを測定する領域に接触させる。
この際、現像ローラ1と荷重計9との間のOHPフィルム11が水平となるようにする。また、前記現像ローラ1から錘10までの間のOHPフィルム11は鉛直方向に垂下させた状態とする。これによりOHPフィルムは、シャフト4の中心軸を中心とする接触角度θ(=90°)の範囲に亘って、ローラ本体2の外周面5のうち両端部5a等の、摩擦係数μを測定する領域と接触した状態となる。
【0050】
この状態で、現像ローラ1を前記二点鎖線の矢印で示す方向に一定の速度で回転させた際に生じる荷重F(g)を荷重計9によって測定し、前記荷重F(g)、錘10の質量W(g)、および接触角度θ(°)から式(i):
μ=(1/θ)ln(F/W) (i)
によって摩擦係数μを求める。
【実施例】
【0051】
〈実施例1〉
(半導電性ゴム組成物の調製)
ゴム分としてはSBR〔JSR(株)製のJSR1502〕70質量部、ECO〔東ソー(株)製のエピクロマー(登録商標)D、エチレンオキサイド含量:61モル%〕20質量部、およびCR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕10質量部を配合した。
【0052】
前記ゴム分100質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、下記表1に示す各成分のうち架橋成分以外を加えて混練した後、架橋成分を加えてさらに混練して半導電性ゴム組成物を調製した。
【0053】
【表1】

【0054】
表1中の各成分は下記のとおり。
エチレンチオウレア:架橋剤、川口化学工業(株)製のアクセル(登録商標)22−S
5%油入り硫黄:架橋剤、鶴見化学工業(株)製
促進剤DT:1,3−ジ−o−トリルグアニジン、大内新興化学工業(株)製のノクセラー(登録商標)DT
促進剤DM:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド、大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM
促進剤TS:テトラメチルチウラムモノスルフィド、大内新興化学工業(株)製のノクセラーTS
亜鉛華:促進助剤、三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
導電性カーボンブラック:電気化学工業(株)製のデンカブラック(登録商標)
ハイドロタルサイト類:受酸剤、協和化学工業(株)製のDHT−4A(登録商標)−2
表中の質量部は、前記ゴム分の総量100質量部あたりの質量部である。
【0055】
(現像ローラの作製)
前記半導電性ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ22mm、内径φ7.0mmの円筒状に押出成形した後、前記筒状体を架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で160℃×1時間架橋反応させた。
次いで前記筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ7.5mmのシャフトに装着し直して、オーブン中で160℃に加熱して前記シャフトに装着したのち両端部を整形し、外周面を、円筒研磨機を用いてトラバース研磨したのち仕上げとして鏡面研磨して、外径がφ20.00mm(公差0.05)になるように仕上げて、前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成した。
【0056】
(紫外線照射処理)
図1、図2を参照して、研磨後のローラ本体2の外周面を水洗いしたのち、紫外線照射装置〔セン特殊光源(株)製のPL21−200〕にセットした。またセットしたローラ本体2と、図示しない紫外線の発生源(紫外線ランプ)との間には、紫外線を遮蔽する遮蔽板6を配設した。遮蔽板6は、ローラ本体2の外周面5のうち前記両端部5aを紫外線ランプに対して露出し、前記外周面5のその他の領域を、前記紫外線ランプから遮蔽する大きさに形成した。またローラ本体2の外周面から紫外線ランプまでの距離は10cmに設定した。
【0057】
次にローラ本体2を、シャフト4の中心軸を中心として、外周面5の周方向に90°ずつ回転させながら、停止させた面に、図2中に破線の矢印で示すように紫外線ランプから波長184.9nmと253.7nmの紫外線を10分間ずつ照射することで、前記両端部5aに酸化膜7を形成して現像ローラ1を製造した。
前記現像ローラ1の、前記両端部5aの摩擦係数を先に説明した方法で測定したところ0.15であった。また外周面5のうち、両端部5a以外の紫外線を照射していない領域の摩擦係数を同様にして測定したところ0.84であった。なお荷重計9としては、(株)イマダ製のデジタルフォースゲージModel PPX−2Tを用いた。
【0058】
〈比較例1〉
ローラ本体2の両端部5aに紫外線を照射して酸化膜7を形成する処理をしなかったこと以外は実施例1と同様にして、現像ローラ1を製造した。
ローラ本体2の外周面5の摩擦係数は、両端部5aおよびそれ以外の領域で、いずれも0.84であった。
【0059】
〈実施例2、比較例2、3〉
ローラ本体2の停止させた面の両端部5aに紫外線を照射する時間を1分間ずつ(比較例2)、5分間ずつ(比較例3)、および15分間ずつ(実施例2)としたこと以外は実施例1と同様にして、現像ローラ1を製造した。
ローラ本体2の外周面5のうち両端部5aの摩擦係数は0.71(比較例2)、0.17(比較例3)、および0.09(実施例2)であった。また両端部5a以外の領域の摩擦係数は、いずれの実施例、比較例も0.84であった。
【0060】
〈実施例3〉
ローラ本体2の両端部5aに紫外線を照射する代わりに、下記の手順で被覆層を形成した。
すなわち図1、図3を参照して、ローラ本体2の外周面5のうち両端部5aを露出させた状態で、それ以外の領域を、マスキング8によってマスキングした。
【0061】
次いでローラ本体2を、シャフト4の中心軸を中心として、外周面5の周方向に一定速度で回転させながら、スプレー塗布法によって、被覆層のもとになる塗剤〔前出のヘンケルジャパン(株)製のEmralon(登録商標)T−861、フッ素樹脂系〕を、前記外周面5のうち両端部5aに選択的に塗布したのち乾燥させた。
そしてマスキング8を除去して、前記両端部5aが選択的に被覆層7によって被覆された現像ローラ1を製造した。
【0062】
前記現像ローラ1の、前記両端部5aの摩擦係数を先に説明した方法で測定したところ0.10であった。また外周面5のうち、両端部5a以外の被覆層7で被覆していない領域の摩擦係数を同様にして測定したところ0.84であった。
〈耐摩耗性評価〉
前記各実施例、比較例で製造した現像ローラ1を、それぞれレーザープリンタ〔ブラザー工業(株)製のHL−5340D〕の現像部に組み込み、その両端部5aに、プリンタ備え付けのフェルト製のシール部材を摺接させた状態で、8000枚の連続通紙試験をした。
【0063】
そして試験後に現像部を観察して、前記両端部5aからトナー漏れが発生したか否かを下記の基準で評価した。
○:トナー漏れは全く見られなかった。
×:トナー漏れが見られた。
以上の結果を表2に示す。
【0064】
【表2】

【0065】
表2の比較例1〜3の結果より、外周面5の両端部5aの摩擦係数が0.15を超える場合には、当該両端部5aの耐摩耗性が不十分で、画像形成を繰り返した際に前記両端部5aからトナー漏れが発生することが判った。
これに対し実施例1〜3の結果より、前記両端部5aに紫外線を照射したり被覆層で被覆したりすることで、当該両端部5aの摩擦係数を0.15以下とすることにより、その耐摩耗性を向上して、画像形成を繰り返した際に前記両端部5aからトナー漏れが発生するのを防止できることが判った。
【0066】
〈実施例4〉
ゴム分として、ECO〔東ソー(株)製のエピクロマー(登録商標)D、エチレンオキサイド含量:61モル%〕50質量部、CR〔昭和電工(株)製のショウプレン(登録商標)WRT〕30質量部、およびNBR〔中高ニトリルゴム、日本ゼオン(株)製のNipol(登録商標)401LL〕20質量部を配合したこと以外は実施例1と同様にして半導電性ゴム組成物を調製し、ローラ本体2を形成し、現像ローラ1を製造した。
【0067】
前記現像ローラ1の、前記両端部5aの摩擦係数を先に説明した方法で測定したところ0.14であった。また外周面5のうち、両端部5a以外の紫外線を照射していない領域の摩擦係数を同様にして測定したところ0.85であった。
〈比較例4〉
ローラ本体2の両端部5aに紫外線を照射して酸化膜7を形成する処理をしなかったこと以外は実施例4と同様にして、現像ローラ1を製造した。
【0068】
ローラ本体2の外周面5の摩擦係数は、両端部5aおよびそれ以外の領域で、いずれも0.85であった。
〈実施例5、比較例5、6〉
ローラ本体2の停止させた面の両端部5aに紫外線を照射する時間を1分間ずつ(比較例5)、5分間ずつ(比較例6)、および15分間ずつ(実施例5)としたこと以外は実施例4と同様にして、現像ローラ1を製造した。
【0069】
ローラ本体2の外周面5のうち両端部5aの摩擦係数は0.74(比較例4)、0.16(比較例5)、および0.09(実施例5)であった。また両端部5a以外の領域の摩擦係数は、いずれの実施例、比較例も0.85であった。
〈実施例6〉
ローラ本体2の両端部5aに紫外線を照射する代わりに、実施例3で使用したのと同じ塗剤を用いて被覆層を形成したこと以外は実施例4と同様にして、現像ローラ1を製造した。
【0070】
前記現像ローラ1の、前記両端部5aの摩擦係数を先に説明した方法で測定したところ0.10であった。また外周面5のうち、両端部5a以外の被覆層7で被覆していない領域の摩擦係数を同様にして測定したところ0.85であった。
前記実施例、比較例で製造した現像ローラ1について、先に説明した耐摩耗性評価を実施した。結果を表3に示す。
【0071】
【表3】

【0072】
表3の実施例4〜6、比較例4〜6の結果より、ローラ本体2を形成する半導電性ゴムの組成が異なっていても、先の実施例1〜3、比較例1〜3と同様の結果が得られることが判った。
すなわち比較例4〜6の結果より、外周面5の両端部5aの摩擦係数が0.15を超える場合には、当該両端部5aの耐摩耗性が不十分で、画像形成を繰り返した際に前記両端部5aからトナー漏れが発生することが判った。
【0073】
これに対し実施例4〜6の結果より、前記両端部5aに紫外線を照射したり被覆層で被覆したりすることで、当該両端部5aの摩擦係数を0.15以下とすることにより、その耐摩耗性を向上して、画像形成を繰り返した際に前記両端部5aからトナー漏れが発生するのを防止できることが判った。
【符号の説明】
【0074】
1 現像ローラ
2 ローラ本体
3 通孔
4 シャフト
5 外周面
5a 両端部
6 遮蔽板
7 酸化膜、被覆層
8 マスキング
9 荷重計
10 錘
11 OHPフィルム
W 質量
θ 接触角度
F 荷重

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラであって、ローラ本体を備え、前記ローラ本体の外周面の、軸方向の両端部は、摩擦係数μが0.15以下とされていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項2】
前記両端部は、選択的に紫外線の照射によって処理されるか、または選択的に低摩擦の被覆層によって被覆されて、摩擦係数μが0.15以下とされている請求項1に記載の現像ローラ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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