(57)【要約】【課題】  安定した画像が得られる体積抵抗率に制御可能で、かつ表面層の密着性、表面層の塗工時にムラがない現像ローラおよびこの現像ローラを用いたカートリッジ、画像形成装置を提供する。【解決手段】  導電性芯金の外周に少なくとも１層の弾性層とその外周に表面層を有し、弾性層と表面層の層間に接着成分が存在し、弾性層と表面層が接着成分を介せずに接する部分を設けた現像ローラにおいて、接着成分が導電剤を含有することを特徴とする現像ローラ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯金の外周に少なくとも１層の弾性層とその外周に表面層を有し、該弾性層の外周上に接着成分が存在し、弾性層と被膜層が接着成分を介せずに接する部分を有する現像ローラにおいて、前記の接着成分が導電剤を含有していることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記の接着成分の体積抵抗率Ｘが1×104≦Ｘ≦１×1012Ωｃｍ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】
前記の接着成分の、弾性層の被覆面積の比率Ｙが、0.001≦Ｙ≦0.500であることを特徴とする請求項１、２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記の接着成分の体積抵抗率Ｘと、該接着成分の、弾性層を覆う被覆面積の比率Ｙが
2.00≦ｌｏｇ（ＸＹ）≦9.00  の関係で成り立つことを特徴とする請求項１から３に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記の接着成分が島状に塗工されて点在していることを特徴とする請求項１から４に記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記の接着成分が現像ローラの長さ方向に螺旋状で塗工されていることを特徴とする請求項１から４に記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記の接着成分のバインダー樹脂と被膜層のバインダー樹脂がポリウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１から６に記載の現像ローラ。
【請求項８】
現像ローラの体積抵抗率Ｚが1×104≦Ｚ≦１×108Ωｃｍであることを特徴とする請求項１から７に記載の現像ローラ。
【請求項９】
潜像を収容する容器と、現像剤を担持するための現像ローラとを有し、潜像を担持する潜像担持体に現像剤を付与することにより潜像を現像剤像として可視化するための現像装置が、潜像を担持する潜像担持体、該潜像担持体を帯電する帯電部材、該潜像担持体をクリーニングするクリーニング部材、および該潜像担持体上の現像剤像を記録媒体に転写する転写部材のうち少なくとも一つと一体的に保持されてなる電子写真プロセスカートリッジにおいて該現像ローラが請求項１から８のいずれか１項記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項１０】
潜像を担持する感光体に対向して当接もしくは圧接した状態で現像剤を担持する現像ローラを備え、現像ローラが感光体に現像剤を付与することにより感光体上に形成された潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像ローラが、請求項１ないし８のいずれかに記載の現像ローラであることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ及び該現像ローラを使用した電子写真プロセスカートリッジ、並びに該現像ローラを使用した電子写真画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子写真装置おいて、本体の小型化に伴い、一成分現像装置が用いられる傾向にある。一成分現像剤を用いた一成分現像方式とは、現像剤量規制部材と現像剤の摩擦および現像ローラと現像剤の摩擦により現像剤に電荷を与えると同時に現像ローラ上に現像剤を薄く塗布し現像ローラと潜像担持体とが対向した現像領域に搬送し、潜像担持体上の静電潜像を現像し、画像として顕像化する方法である。
【０００３】
一成分現像方式は二成分現像方式のようにガラスビーズや鉄粉、フェライト等のキャリア粒子が不要のため現像装置自体を小型化、軽量化できる。さらに二成分現像方式は現像剤中の現像剤濃度を一定に保つ必要があるため、現像剤濃度を検知し必要量の現像剤を補給する装置が必要であり、現像装置の大型化、重量化を招く。この点においても一成分現像方式は小型化、軽量化に有利である。
【０００４】
一成分現像方式は、現像剤中に磁性体を含有させた磁性現像剤を用いた磁性一成分現像方法と、磁性体を使用しない非磁性一成分現像方法に大別されるが、フルカラープリンターにはカラー現像剤が使用できる非磁性一成分現像方法が用いられる。
【０００５】
このような非磁性一成分現像方法では、現像ローラに当接した弾性ローラによって現像ローラ上に現像剤を供給し、ついで現像剤を現像剤量規制部材により現像ローラ上に薄く塗布すると同時に現像剤量規制部材との摩擦および現像ローラとの摩擦により現像剤粒子に電荷を与える。さらに、摩擦接触によって正または負に帯電した現像剤を、静電的に潜像担持体（感光ドラム）表面に付着させるものである。そのため、現像ローラとして導電性を有するローラにより構成されている。
【０００６】
この現像ローラを形成する導電性材料として、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーン変性エチレンプロピレンゴム等のゴム材料やＥＰＤＭなどの熱可塑性樹脂をベースとし、これに導電性を付与するためにカーボンブラックや金属粉等の導電物質を配合したものが用いられている。
【０００７】
さらにこの導電性材料を弾性層とし、表面層を設けたローラが従来から使用されている。
【０００８】
このような現像ローラに用いられる多層構造の現像ローラは、より高品質の半導電ローラにするために、層を形成する際に様々な方法が提案されている。例えば特許文献１に記載されるように、弾性層、表面層の間に接着性を有する中間層を設けることが提案されている。また弾性層の周りをプライマー処理することが提案されている（特許文献２）。また、弾性層と表面層の間に絶縁性の接着剤を全接着領域の１／２以下の面積で塗工することが提案されている（特許文献３）。
【特許文献１】特開平10-333422
【特許文献２】特開2004-347792
【特許文献３】特開2004-354503
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記例では、近年の電子写真装置の高精細化及び高速化に対して、現像ローラの現像特性が十分ではない場合がある。例えばＡ４サイズの縦方向で３０枚／分の画像を１２００ｄｐｉで出力するような電子写真装置においては、従来例のような現像ローラを使用した場合、現像ローラに起因する画像不良が発生してしまう可能性があった。したがってローラの形状や層を有する場合の層の安定性、密着性もより高度なものが要求されるようになってきた。
【００１０】
さらに、近年では電子写真装置、とりわけレーザービームプリンターの低コスト化が要求されており、現像ローラにおいても生産性や良品率などがより重要な課題となってきており、層を形成する際の塗工ムラの低減が求められている。
【００１１】
特許文献１では、弾性層、表面層の間に中間層を設けることが提案されているが、３層構成とする場合、中間層の厚みのバラツキにより現像ローラの体積抵抗率のムラが発生し、課題となってしまう可能性があった。
【００１２】
また特許文献２で弾性層の周りをプライマー処理することが提案されているが、プライマー処理の塗布量の均一化が困難で、プライマーの塗布量が多すぎる場合には、プライマー層の厚みムラによって現像ローラの体積抵抗率が不安定になる可能性があった。
【００１３】
特許文献３では弾性層と表面層の間に絶縁性の接着剤を全接着領域の１／２以下の面積で塗工することが提案されているが、絶縁性の接着剤では現像ローラの体積抵抗率にムラがでてしまう可能性があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、高精度で高精細な画像形成装置で使用でき、かつ低コストで生産性に優れた現像ローラおよびこの現像ローラを使用したカートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明による現像ローラは、導電性芯金の外周に少なくとも１層の弾性層とその外周に表面層を有し、該弾性層と該表面層の層間に接着成分が存在し、弾性層と表面層が接着成分を介せずに接する部分を設けた現像ローラにおいて、前記の接着成分が導電剤を含有していることを特徴とする。
【００１６】
この構成の現像ローラは、弾性層を有するので全体の硬度が小さく、現像剤に対するストレスが小さい。また表面層を有することによって現像剤に対して高い帯電付与性を有する。
【００１７】
さらに導電剤を含有した接着成分が、該弾性層と表面層の間に存在することによって、表面層を塗工する際の弾性層に対するぬれ性が向上し塗工ムラが発生せず、かつ弾性層と表面層が前記接着成分を介さずに接する部分を有することによって現像ローラの体積抵抗率が安定化する。
【００１８】
本発明による現像ローラの弾性層の外側に存在する接着成分の体積抵抗率Ｘは１×１０４から１×１０１２Ωｃｍとすることが好ましい。該接着成分の体積抵抗率が１０４Ωｃｍよりも小さい場合には部分的な低抵抗部があり、現像ローラの体積抵抗値のムラにより、ハーフトーン画像の均一性が低下する等の画像不良が発生する場合があった。また体積抵抗率が１０１２Ωｃｍよりも大きい場合には現像ローラの体積抵抗率が不安定になってしまい、画像不良が発生する場合があった。
【００１９】
本発明による現像ローラの前記接着成分の、弾性層を覆う被覆面積の比率Ｙは、０．００１から０．５００であることが好ましい。被覆面積が０．００１よりも小さいと表面層と弾性層の塗工安定性や密着性が劣り、０．５００よりも大きいと、現像ローラの体積抵抗率がばらつくという問題があった。
【００２０】
また、本発明による該接着成分の体積抵抗率Ｘと被覆面積の比率Yの関係は、体積抵抗率Ｘが小さい場合には、被覆面積が小さいと塗工安定性が劣り、体積抵抗率Ｘが大きい場合には、被覆面積Ｙは大きくなっては、現像ローラの体積抵抗率の効果が安定して発揮されず、ハーフトーン画像のムラ等が発生する。この体積抵抗率Ｘと被覆面積Ｙの関係は、ｌｏｇ（ＸＹ）が２．００から９．００までを含む範囲であることが好ましい。ｌｏｇ（ＸＹ）が２．００未満もしくは９．００よりも大きいと、塗工安定性や密着性が劣る、またはハーフトーン画像の均一性が低下するという問題点が発生する。
【００２１】
本発明による該接着成分の弾性層を被覆する塗工状態は、該接着成分が弾性層の長手方向の外周に対して島状、あるいは螺旋状になっていることが好ましい。この２つの塗工状態ではローラ外周に均等に常に接着成分が存在し、ローラの体積抵抗率の安定した画像を得ることが可能となる。
【００２２】
本発明による該接着成分のバインダー樹脂ならびに表面層を構成するバインダー樹脂はポリウレタン樹脂からなる樹脂であることが特に好ましい。ポリウレタン樹脂の場合には、摩擦により現像剤を帯電する能力が大きく、画像形成性に優れているので好ましい。
【００２３】
本発明による現像ローラの体積抵抗率Ｚは１×１０４から１×１０８Ωｃｍであることが好ましい。１×１０４Ωｃｍ未満では感光体に欠損があった場合に電流のリークが発生し画像不良がでてしまうことがあり、１×１０８Ωｃｍより大きいと現像剤の感光体への現像性の低下によってベタ画像の濃度が不足し画像不良の原因となる場合がある。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、導電性芯金の外周に少なくとも１層の弾性層とその外周に表面層を有し、該弾性層と該表面層の層間に接着成分が存在し、該弾性層と該表面層が接着成分を介せずに接する部分を設けた現像ローラにおいて、前記の接着成分が導電剤を含有することによって、現像ローラの体積抵抗率を制御することが可能で、高精細な画像を得ることができる。
【００２５】
また、本出願に係る第二の発明によれば前記接着成分の体積抵抗率を１×１０４から１×１０１２Ωｃｍにすることによって、体積抵抗率が安定した現像ローラを得ることができる。
【００２６】
本出願に係る第三の発明によれば、前記接着成分の弾性層の被覆面積の比率が０．００１から０．５００とすることによって体積抵抗率が安定した現像ローラを得ることができる。
【００２７】
本出願に係る第四の発明によれば、記接着成分の体積抵抗率Ｘと、同接着成分の弾性層に対する被覆面積比率Ｙの関係はｌｏｇ（ＸＹ）が２．００から９．００までの範囲であることによって、現像ローラの体積抵抗率が安定し画像不良を低減させることが可能な現像ローラを得ることができる。
【００２８】
本出願に係る第五、第六の発明によれば、前記接着成分は弾性層上に島状あるいは螺旋状に塗工されることによって、現像ローラの体積抵抗率が安定し画像不良を低減させることが可能である現像ローラを得ることができる。
【００２９】
本出願に係る第七の発明によれば、前記接着成分ならびに表面層を構成するバインダー樹脂がポリウレタン樹脂であることによって、画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。
【００３０】
本出願に係る第八の発明によれば、前記第一発明から第七発明で得られる現像ローラの体積抵抗率が１×１０４から１×１０８Ωｃｍであることによって、リーク、ベタ画像の濃度不足などの画像不良が低減された現像ローラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に最良の実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
【００３２】
本発明者らは、導電性芯金の外周に弾性層を設け、該弾性層の外周上へ表面層を形成し多層構成の現像ローラとする際に以下のことを見出して本発明に至った。即ち、該弾性層の外周上に、弾性層の外周全てを覆わないように接着成分を塗工し、さらにその外周に表面層を塗工することを特徴とする現像ローラにおいて、前記の接着成分が導電剤を含有することによって、現像ローラの体積抵抗率が制御可能で、高精細な画像を得ることができ、かつ表面層の塗工が安定し、密着性にも優れた現像ローラを提供することが可能ということを知見して本発明に至った。
【００３３】
次に本発明を主として特徴づける現像ローラの構成について説明する。
【００３４】
本発明の現像ローラは、図１、図２に例示されるように、導電性芯金１と、該軸の外周に形成された弾性体からなる弾性層３と、弾性層３の外周を覆う表面層４との間に接着成分２を有する現像ローラであって、前記接着成分２が、弾性３の外周を全ては被覆せずに、弾性層と表面層が接着成分を介さずに接する部分を有することを特徴としている。
【００３５】
本発明において使用される導電性芯金としては、従来よりこの種のローラに用いられているものが使用可能であり、例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、これらの金属を含むＳＵＳ等のステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、更にカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもでき、形状としては棒状体又はパイプ状体のものが使用できる。必要に応じて、その表面にプライマー等を形成してもよい。この導電性芯金の外径は通常４から２０mmの範囲にある。
【００３６】
本発明における弾性層に使用される樹脂として好ましい高分子材料は、公知の材料が使用でき、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリルゴム、ポリエチレンやポリプロピレン、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンメチルメタクリレートなどのポリオレフィン系樹脂、各種エラストマー、等が挙げられるこれらの材料は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、本発明では、この弾性層の成形方法自体は型成形法、押出成形法、等公知の方法でよく、層構成としては１層あるいは２層以上の構成とすることができる。
【００３７】
さらに、前記弾性層には、必要に応じて導電剤、充填剤、増量剤、可塑剤、架橋剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を使用することができる。
【００３８】
導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデンや、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボンブラック、ピッチ系カーボンブラック等のカーボン粉が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
充填剤及び増量剤としては、例えば、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブラック、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤等を挙げることができ、これらの充填剤の表面を有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサン等で処理して疎水化してもよくまたこれらになんら限定されるものではなく公知の物が使用可能である。
【００４０】
可塑剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体の物が使用でき、またこれらに限定されない。
【００４１】
架橋剤としては、公知の物が使用可能であり、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイドなどを挙げることができる。例えば、液状シリコーンゴムを用いる際には、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンを架橋成分として、白金系触媒が用いて、ゴム成分相互の架橋がはかられる。
【００４２】
架橋助剤としては、例えば以下の化合物が挙げられる。エチレングリコールジメタクリレート、１,３-ブタンジオールジメタクリレート、１,４-ブタンジオールジメタクリレート、１,６-ヘキサンジオールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、１,４-ブタンジオールジアクリレート、１,６-ヘキサンジオールジアクリレート、２,２'-ビス-(４-メタクリロイルジエトキシフェニル)プロパン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールリアクリレート、ジビニルベンゼン、Ｎ,Ｎ'-メチレンビスアクリルアミド、ｐ-キノンジオキシム、ｐ,ｐ'-ジベンゾイルキノンジオキシム、トリアジンジチオール、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、ビスマレイミド等である。架橋助剤の使用量としては、ゴム１００質量部に対して、通常０.０１〜２０質量部である。架橋助剤の使用量が少なすぎると架橋密度が低く、機械的強度、低圧縮永久歪性に劣り、また一方、多すぎると架橋密度が高くなりすぎ、硬度が硬くなり好ましくない。
【００４３】
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤等の高分子化合物に対して使用される公知の材料が使用できる。
【００４４】
また、老化防止剤としては、例えばフェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩類を挙げることができる。
【００４５】
加工助剤としては公知の材料が使用可能である。例えばステアリン酸やオレイン酸などの脂肪酸の金属塩や脂肪酸のエステル等が挙げられる。
【００４６】
次に接着成分について説明する。
【００４７】
本発明では弾性層と表面層の間に接着成分を該弾性層の外周の全ては覆わないように塗工し、弾性層と表面層が接着成分を介せずに接する部分を有することを特徴とする。該接着成分の構成物質としては、バインダー樹脂と導電剤を必須成分とする。
【００４８】
バインダー樹脂としては、例えば好ましい材料は、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、ポリオレフィン系樹脂、エラストマー、フッ素樹脂、水素添加スチレンーブチレン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
【００４９】
導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉、又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデンや、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボンブラック、ピッチ系カーボンブラック等のカーボン粉が挙げられる。導電剤としては、少量の添加で電気抵抗率を低下させることができ、ゴム組成物の硬度を大きくすることなく導電性を付与することができるので、特にカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの銘柄としては、例えば、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）、ＭＡ−１１（「三菱化学社」製）等が好ましい。
【００５０】
導電剤の接着成分中における添加量としては、２から５０質量部がよい。更に好ましくは５から３０質量部である。導電材料が２質量部よりも少ない場合、該接着成分の体積抵抗率も安定しない。５０質量部以上でも接着成分の体積抵抗率が安定せず、画像不良が発生する。
【００５１】
接着成分の塗工方法としては、スプレー塗工法、刷毛塗工法、等公知の塗工方法が利用できる。
【００５２】
また、該接着成分の体積抵抗率Ｘは
1×104≦Ｘ≦１×1012Ωｃｍ
であることが必要である。該接着成分の体積抵抗率が１×104Ωｃｍよりも小さい場合、現像ローラの体積抵抗率が安定せず画像不良が発生する場合があり、１×1012Ωｃｍよりも大きい場合にも現像ローラの体積抵抗率が安定させにくく、画像不良が発生しやすい。
【００５３】
該接着成分の、弾性層外周に対する被覆面積の比率Ｙは、
０.００１≦Ｙ≦０.５００
であることが好ましい。
【００５４】
０．００１よりも小さいと表面層の形成時における塗工の安定化ができず、０．５００よりも大きいと、被覆面積が大きいことによって現像ローラの体積抵抗率の安定化が困難となりハーフトーン画像の均一性の低下などの画像不良が発生する。
【００５５】
さらに、該接着成分の体積抵抗率Ｘと、該接着成分の弾性層を覆う被覆面積の比率Ｙが
２.００≦ｌｏｇ（ＸＹ）≦９.００
の関係で成り立つことが好ましい。
【００５６】
ｌｏｇ（ＸＹ）が２．００未満であると現像ローラの体積抵抗率が不安定になり画像不良を発生させてしまい、９.００よりも大きいと、画像不良が発生する。
【００５７】
この接着成分の塗工状態は、特に図１に示すように弾性層に対して外周上に島状に塗工されること、あるいは図２に示すように螺旋状に塗工される状態が好ましい。これらの状態では接着成分の存在が長手方向に均一で抵抗ムラは少なくなり、現像ローラの体積抵抗率が安定化されハーフトーン画像の均一性低下などの画像不良が減少する。
【００５８】
次に表面層について説明する。
【００５９】
本発明では以上のようにして形成された弾性層の表面に更に表面層を形成する。表面層を形成する材料としては、各種の、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンメチルメタクリレートなどのオレフィン樹脂等が挙げられる。
【００６０】
これらの表面層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して分散させる。得られた表面層形成用の塗料は、ディッピング法、スプレー塗工法、等公知の塗工方法により導電性基体の表面に塗工される。本発明においては、特にディッピング塗工が好ましく用いられる。表面層の厚みとしては、５から５００μｍ、特に１０から３０μｍが好ましい。厚みが少なすぎると表面層の強度が不足し、厚すぎると現像ローラが硬くなり、現像剤の現像ローラへの付着の原因となるので好ましくない。
【００６１】
本発明においては、上記の如くして形成する表面層中に質量平均粒径が１から１０μｍの微粒子を分散させることにより、現像ローラ表面への現像剤の搬送を容易にすることができ、充分な量の現像剤を現像領域に搬送することができる。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリウレタン微粒子、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等が挙げられるが、特にポリウレタン微粒子、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい。これらの微粒子は前記表面層のバインダー樹脂の約２０から２００質量部の範囲で添加することが好ましい。
【００６２】
本発明においては、効果の実現のために、前記の接着成分と表面層の材料の相性がよいことが当然必須であるが、さらに接着成分のバインダー樹脂と表面層のバインダー樹脂が共にポリウレタン樹脂であることが好ましい。前記接着成分ならびに表面層を構成するバインダー樹脂がポリウレタン樹脂であることによって、摩擦によって現像剤を帯電する能力が大きく、画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。
【００６３】
以上のような、材料、導電性物質を使用することにより現像ローラを現像ローラとして使用する場合、体積抵抗率としては、１×１０４から１×１０８Ωｃｍにすることが望ましい。
【００６４】
該現像ローラの体積抵抗率が１×１０４Ωｃｍ未満では感光体に欠損があった場合に電流のリークが発生し画像不良が起きる場合があり、１×１０８Ωｃｍより大きい場合にはベタ画像の濃度不足などの画像不良が発生する場合がある。
【００６５】
次に上記本発明の現像ローラを有する画像形成装置を説明する。
【００６６】
図３は、本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００６７】
潜像担持体としての感光ドラム５が矢印方向に回転し、感光ドラム５を帯電処理するための帯電部材１２によって一様に帯電され、感光ドラム５に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光１１により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光ドラム５に対して接触配置される現像装置１０によって現像剤を付与されることにより現像され、現像剤像として可視化される。
【００６８】
現像は露光部に現像剤像を形成するいわゆる反転現像を行っている。可視化された感光ドラム５上の現像剤像は、転写部材である転写ローラ１７によって記録媒体である紙２２に転写される。現像剤像を転写された紙２２は、定着装置１５により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【００６９】
一方、転写されずに感光ドラム上５上に残存した転写残現像剤は、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード１４により掻き取られ廃現像剤容器１３に収納され、クリーニングされた感光ドラム５は上述作用を繰り返し行う。
【００７０】
現像装置１０は、一成分現像剤として非磁性現像剤８を収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム５と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ６とを備え、感光ドラム５上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。またプロセスカートリッジは、現像装置１０と、感光ドラム５、クリーニング部材１４の少なくとも一つとを有し、これらが一体的に保持されてなるものであり、画像形成装置に着脱可能に設けられる。
【００７１】
尚、画像形成時には、現像ローラ６は感光ドラム５と当接幅をもって接触している。現像装置１０においては、現像剤塗布部材７が、現像容器内で、現像剤量規制部材である規制ブレード９の現像ローラ６表面との当接部に対し現像ローラ６回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。
【００７２】
現像剤塗布部材７の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ６への現像剤８供給および未現像現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラを用いることができる。
【００７３】
この現像剤塗布部材７の現像ローラ６に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが好ましく、また、現像ローラ６に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。
【００７４】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、部は質量部を表し、試薬等は市販の高純度品を用いた。各実施例、比較例に用いた材料、および物性値は表１、２に示した。
【実施例１】
【００７５】
導電性芯金としてニッケル鍍金を施したＳＵＳ製の芯金（φ６ｍｍ）に、さらにプライマーを塗布、焼き付けしたものを用いた。この導電性芯金を中空の金型に配置し、弾性体として、液状のシリコーンゴム（東レダウコーニング社製、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度４５度、体積固有抵抗率１×１０１５Ωｃｍ）を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を１５０℃で２０分間加熱してシリコーンゴムを加硫硬化し、冷却した後に脱型することで、厚み３ｍｍの弾性層を導電性芯金の外周に設けたローラを作製した。
【００７６】
次に接着成分の材料として、ポリウレタン樹脂（ニッポラン（登録商標）５０３３、日本ポリウレタン社製；商品名）を、固形分１０％の有機溶剤混合溶液（主にメチルエチルケトンを主溶剤として用いた）となるよう調整したものに、導電剤として、カーボンブラックの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）を樹脂成分１００質量部に対し５０質量部添加し、硬化剤としてイソシアネート（コロネート（登録商標）Ｌ、日本ポリウレタン社製；商品名）を、樹脂成分１００質量部に対し２０質量部添加し、十分に撹拌したものを接着成分原料液とした。この原料をスプレー式塗工機にて弾性層の外周上に被覆面積が弾性層の表面積の比率が０．１００になるように島状に塗工し、１３０℃にて２０分加熱することで接着成分とした。接着成分の弾性層を覆う面積の比率はビデオスコープで５００倍に拡大した画像で表面観察を実施し、現像ローラの弾性層表面に塗工された接着面積を長手方向で５箇所、周方向で８箇所合計４０箇所撮影し、接着成分の付着部分をプラニメータで測定し、撮影した弾性層の面積と接着成分の被覆面積の比率を計算し、撮影した４０箇所の平均値を被覆面積とした。
【００７７】
次に、表面層の樹脂成分として、ポリウレタン樹脂（ニッポラン（登録商標）５０３３、日本ポリウレタン社製；商品名）を、固形分１０％の有機溶剤混合溶液（主にメチルエチルケトンを主溶剤として用いた）となるよう調整したものに、導電剤として、カーボンブラックのＭＡ−１１（三菱化学社製）を１０質量添加し、硬化剤としてイソシアネート（コロネート（登録商標）Ｌ、日本ポリウレタン社製；商品名）を、樹脂成分１００質量部に対し１０質量部添加し、ウレタン樹脂粒子（ＣＦＢ−１０１−４０；φ１６μｍ；大日本インキ化学工業社製）を１０質量部加え均一に分散混合し十分に撹拌したものを表面層樹脂原料液とした。この樹脂原料液中に、上記ローラを浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、１３０℃にて２０分間加熱処理することで、約３０μｍの樹脂層を弾性層の外周に設けた現像ローラを作製した。
【００７８】
接着成分の体積抵抗率と現像ローラの体積抵抗率はダイアインスツルメンツ社製ハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型を使用し、５０Ｖ印加してＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準拠して測定した。
【００７９】
接着成分の体積抵抗率測定用シートの作製は、後述の方法にて測定用シートを作製し、接着成分の体積抵抗率を測定した。気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨ環境下にて測定した結果、該接着成分の体積抵抗率は１×１０１３Ωｃｍであった。また現像ローラの体積抵抗率は１×１０１４Ωｃｍであった。
【００８０】
接着成分の表面層の塗工安定性は接着成分まで塗工したローラを、樹脂原料液中に浸漬し引き上げた際の塗工ムラを目視で観察した結果、塗工ムラ等がなく良好な塗工性であった。
【００８１】
また、表面層と弾性層の密着性は、後述の方法で現像ローラの表面層にカッターナイフで弾性層まで達する深さで１mm四方のマス目を１０個ずつ縦横に、合計１００個並んだ状態にして、セロテープ（登録商標）をその上から十分に貼り付けてから剥がし、現像ローラから剥がれセロテープ（登録商標）に付着したマス目の個数で密着性を評価した。結果、マス目１個の剥離が発生した。
【００８２】
画像性については、現像ローラを図３の現像装置を有するプロセスカートリッジに組み込み、カラーレーザープリンターにこのプロセスカートリッジが装着できるようにした改造機を用いて、Ａ４サイズで１０００枚を評価用画像として気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨ環境下にて画像を印刷した。ベタ画像の濃度について後述の方法にて評価した。評価した結果、リークによる画像不良は全くなく、ベタ濃度は１.２であった。
【実施例２】
【００８３】
実施例１に記載の接着成分で導電剤４５質量部に減量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．３００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例３】
【００８４】
実施例１に記載の接着成分で導電剤を８質量部に減量した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例４】
【００８５】
実施例１に記載の接着成分で導電剤を５質量部に減量した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例５】
【００８６】
実施例１と同様の方法で、導電剤を１２質量部に増量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．００１に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例６】
【００８７】
実施例５と同様の方法で被覆面積の比率Ｙを０．５００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例７】
【００８８】
実施例２に記載の接着成分で、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．００１に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例８】
【００８９】
実施例２に記載の接着成分で、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．０１０に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例９】
【００９０】
実施例１に記載の接着成分で、導電剤１０質量部に減量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１０】
【００９１】
実施例１に記載の接着成分で、を導電剤9質量部に減量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１１】
【００９２】
実施例５に記載の接着成分で、該接着成分をローラの長手方向に横縞に刷毛塗工にて、弾性層に対する被覆面積を０．１００になるように塗工した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１２】
【００９３】
実施例５に記載の接着成分で、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１３】
【００９４】
実施例５に記載の接着成分で、該接着成分をローラの長手方向に螺旋状に刷毛塗工にて、弾性層に対する被覆面積を０．１００になるように塗工した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１４】
【００９５】
接着成分の材料としてメチロール化ポリアミド１００質量部、導電剤として、カーボンブラックのケッチェンブラックＥＣを５０質量部添加し、固形分１０％の有機溶剤混合溶液（主にメチルエチルケトンを主溶剤として用いた）となるよう調整したものを使用し、表面層の樹脂成分として、メチロール化ポリアミド１００質量部を、固形分１０％の有機溶剤混合溶液（主にメチルエチルケトンを主溶剤として用いた）となるよう調整したものに、導電剤として、カーボンブラックのＭＡ−１１（三菱化学社製）を１０質量部添加し、ウレタン樹脂粒子（ＣＦＢ−１０１−４０；φ１６μｍ；大日本インキ化学工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合し十分に撹拌したものを表面層樹脂原料液とし、他の条件は、実施例１と同じ方法によって現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１５】
【００９６】
実施例２に記載の接着成分で該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１６】
【００９７】
実施例１に記載の接着成分で導電剤３５質量部に減量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１７】
【００９８】
実施例１に記載の接着成分で導電剤９質量部に減量し、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【実施例１８】
【００９９】
実施例９に記載の接着成分で、該接着成分の弾性層の被覆面積を０．１００に変更した現像ローラを作製し、評価した。
【０１００】
［比較例１］
実施例１と同一の芯金、弾性層で構成された弾性ローラを作製し、接着成分を構成せず、実施例１に記載の表面層を実施例１と同じ方法にて形成した現像ローラを作製し評価した。
【０１０１】
［比較例２］
実施例５と同一の芯金、弾性層、接着成分を用い、接着成分を弾性層の被覆面積の比率が１、すなわち全面を覆うように塗工し、実施例１に記載の被膜形成方法を使用し現像ローラを作製し評価した。
【０１０２】
［比較例３］
実施例１に記載の方法で、接着成分に導電剤のケッチェンブラックを含有させず、該接着成分の体積抵抗率が１×１０１６Ωｃｍに調整した接着成分を使用し現像ローラを作製し評価した。
【０１０３】
次に各評価方法について説明する。
【０１０４】
［体積抵抗率］
測定器具はダイアインスツルメンツ社製ハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０型を使用し、ＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準拠して５０Ｖ印加して気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨ環境下にて測定した。
【０１０５】
［接着成分の体積抵抗率測定用シートの作製］
接着成分の物性測定用シートの作製は、接着成分形成用分散液を粘度１５ｃｐｓに調整し、膜厚２００μｍになるようにアルミ型にキャストし、サンフラワー架台に載せ塗料の粘度が表面に膜形成しない程度に上昇するまで乾燥させた。その後、水平台に載せて室温下１日放置した。乾燥後、１４０℃で２時間加熱硬化し、室温まで冷却後型からはがし、膜厚２００μｍの接着成分のシートを作製した。
【０１０６】
［現像ローラの体積抵抗率］
ローラに総加重１ｋｇかかるようにφ３０ｍｍのアルミ感光体ドラムに当接させ、回転速度を２１０ｒ／ｍｉｎに設定し、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨ環境下にて現像ローラの芯金とアルミ感光体ドラム間に５０Ｖ印加して３から５秒後の値の平均値を現像ローラの電気抵抗値Ｒとし、次式から現像ローラの体積抵抗率ρを求めた。
【０１０７】
ρ＝ＲＳ／Ｌ
ρ：現像ローラの体積抵抗値（Ωｃｍ）
Ｒ：現像ローラの電気抵抗値（Ω）
Ｓ：現像ローラとアルミ感光体ドラムの当接面積（ｃｍ2）
Ｌ：現像ローラのゴム厚（ｃｍ）
［接着成分の弾性層を覆う面積の比率］
ビデオスコープでの５００倍での表面観察にてローラの弾性層表面に塗工された接着面積を長手方向で５箇所、周方向で８箇所合計４０箇所撮影し、接着成分の付着部分をプラニメータで測定し、撮影した弾性層の面積と接着成分の被覆面積の比率を計算し、撮影した４０箇所の平均値を被覆面積として採用した。
【０１０８】
［表面層塗工安定性］
実施例１に記載の方法で、接着成分まで塗工したローラを、樹脂原料液中に浸漬し引き上げた際の表面層の塗工性を目視で観察し評価した。
【０１０９】
◎：塗工ムラが全くみられない
○：現像ローラとして使用すると画像に影響がでない軽度のムラがある。
【０１１０】
△：現像ローラとして使用すると画像に影響が僅かにでる軽度のムラがある。
【０１１１】
×：現像ローラとして使用すると画像に影響がでる重度のムラがある。
【０１１２】
［表面層密着性］
現像ローラに形成した表面層にカッターで１mmのマス目を１０本縦横に合計１００個を正方形に並べセロテープ（登録商標）をその上から貼り付けたのちに剥がし、剥がれた表面層のマス目の個数で密着性を評価した。
【０１１３】
５：マス目が全く剥がれない。
【０１１４】
４：マス目が1個から５個剥がれる.
３：マス目が６個から１０個剥がれる。
【０１１５】
２：マス目が１１個から２０個剥がれる.
１：マス目が２０個以上剥がれる。
【０１１６】
［画像不良］
画像不良の評価は、上記の電子写真装置を用い、気温２５°相対湿度５０％ＲＨの環境下、非磁性一成分ブラックトナーの画像を出力し目視にてリークによる画像不良の有無を確認した。
【０１１７】
○：画像不良無し
△：若干の画像不良がある
×：画像不良が多い
［ベタ濃度］
画像濃度の評価は、上記の電子写真装置を用い、気温２５°相対湿度５０％ＲＨの環境下、非磁性一成分ブラックトナーのベタ画像を出力し、紙面上の濃度を反射濃度計（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ  ＲＤ９１８）を用いて９点測定し、平均値を計算した。
画像濃度（ベタ画像）
◎：濃度が１．３以上
○：濃度が１．１以上１．３未満
△：濃度が１．１未満
【０１１８】
【表１】
2007334030.tif 000003
【０１１９】
【表２】
2007334030.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の現像ローラにおける、接着成分が島状に塗工された現像ローラの透視側面図である。点線部は本来存在する表面層を示す。
【図２】本発明の現像ローラにおける、接着成分が螺旋状に塗工された現像ローラの透視側面図である。点線部は本来存在する表面層を示す。
【図３】本発明の現像装置を用いた画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  導電性芯金
２  接着成分
３  弾性層
４  表面層
５  感光ドラム
６  現像ローラ
７  トナー塗布部材
８  トナー
９  規制ブレード
１０  現像装置
１１  レーザー光
１２  帯電部材
１３  廃トナー容器
１４  クリーニングブレード
１５  定着装置
１６  駆動ローラ
１７  転写ローラ
１８  バイアス電源
１９  テンションローラ
２０  転写搬送ベルト
２１  従動ローラ
２２  紙
２３  給紙ローラ
２４  吸着ローラ
【図１】
2007334030.tif 000005
【図２】
2007334030.tif 000006
【図３】
2007334030.tif 000007