(57)【要約】【課題】低電圧領域の導電性を上げることによって現像ローラ周囲の部材に印加されるバイアスによる現像ローラ表面のチャージアップが抑制される。そのため、チャージアップによるかぶりの発生や濃度ムラなどの画像弊害を抑え、かつ高電圧領域の導電性を抑制することで、リーク等の懸念が無い現像ローラを提供する。さらに、本発明の現像ローラを使用することによって、画像形成初期から長期に亘って、高品質な画像を得ることが出来る、電子写真プロセスカートリッジや、電子写真画像形成装置を提供する。【解決手段】導電性軸芯体およびその周囲に少なくとも１層の導電性樹脂層からなる現像ローラにおいて、該導電性樹脂層と軸芯体の間に導電性微粒子からなる厚み５μｍ以上、４０μｍ以下の導電性微粒子層を設ける。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の軸芯体と、その周囲に設けられた導電性樹脂層とを有する現像ローラであって、
該導電性樹脂層と該軸芯体との間に導電性微粒子からなる厚み５μｍ以上、４０μｍ以下の導電性微粒子層を有することを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記導電性微粒子の平均粒子径が０．０２μｍ以上、０．９２μｍ以下である請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
現像ローラを備え、電子写真画像形成装置に着脱可能である電子写真プロセスカートリッジであって、該現像ローラが請求項１または２に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４】
感光体および感光体に当接して配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが、請求項１または２に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラおよび電子写真プロセスカートリッジ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および特許文献２には、導電性軸芯体と導電性樹脂層との接着に導電性接着剤を用いる方法が開示されている。しかし、近年の電子写真装置においては、トナー量規制部材やトナー供給ローラなどの感光体以外の部材にも現像ローラとの電位差が設けられるようになってきている。そのため、現像ローラの導電性を適切に調整する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１５２７６８公報
【特許文献２】特開２００６−０５８８４７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、実使用電圧領域の導電性を維持しつつ、低電圧領域の導電性を向上させた現像ローラを提供することである。また本発明の他の目的は、長期に亘って、高画質な画像を得ることができる電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真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】
【０００５】
本発明によれば、導電性の軸芯体と、その周囲に設けられた導電性樹脂層とを有する現像ローラであって、該導電性樹脂層と該軸芯体との間に導電性微粒子からなる厚み５μｍ以上、４０μｍ以下の導電性微粒子層を有する現像ローラが提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、現像ローラを備え、電子写真画像形成装置に着脱可能であり、該現像ローラが上記の現像ローラであるプロセスカートリッジが提供される。
【０００７】
さらに本発明によれば、感光体および感光体に当接して配置される現像ローラを有し、該現像ローラが上記の現像ローラである電子写真装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、導電性樹脂層と導電性軸芯体の間に導電性微粒子からなる導電性微粒子層を設けることで、低電圧領域の導電性を上げることが可能である。これにより現像ローラ周囲の部材に印加されるバイアスによる現像ローラ表面のチャージアップが抑制される。そのため、現像ローラ表面のチャージアップによるかぶりの発生、濃度ムラなどの弊害を抑えることが出来る。さらに高電圧領域の導電性はほとんど変わらないため、例えば感光体との間に設けられるような高電位差を十分に維持することが出来るため、リーク等の懸念が無い。このことから、本発明の現像ローラを使用した電子写真プロセスカートリッジや電子写真画像形成装置は、長期に亘り高品質の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の現像ローラの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明のリング成型法を用いた装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の電子写真画像形成装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。
【図５】本発明の現像ローラの製造方法で使用する塗布装置を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１（Ａ）は、本発明にかかる現像ローラの長手方向に平行な断面における断面図であり、図１（Ｂ）は長手方向に垂直な断面における断面図である。図１に示した現像ローラは、導電性軸芯体１１上に、導電性微粒子層１２と導電性樹脂層１３を順次積層した構造を有する。
【００１１】
＜導電性軸芯体＞
導電性軸芯体１１は、導電性微粒子層１２及び導電性樹脂層１３を支持可能な強度を有し、かつ導電性を有するものであれば、いずれの材料で構成されていてもよい。
【００１２】
＜導電性微粒子層＞
導電性微粒子層１２は導電性微粒子からなり、導電性微粒子以外の材料を含まない。導電性微粒子層を構成する導電性微粒子としては、導電性を有するものであればどのようなものであっても良い。
【００１３】
本発明において、導電性を有するとは、粒子に１００ｋｇ/ｃｍ2の圧力を掛けた状態での粉体抵抗を測定した際に得られる体積抵抗率が１×１０2Ω・ｃｍ以下のものを指す。導電性微粒子の体積抵抗率の測定方法を以下に説明する。
【００１４】
測定する粉体を温度２３℃、湿度５５％ＲＨの環境下に２４時間以上放置し、十分にエージングを行う。エージング後の粉体の体積抵抗率を粉体抵抗測定システム（ＭＣＰ−ＰＤ５１、ダイアインスツルメンツ社製）によって測定する。測定条件としては粉体を測定容器に投入した後、圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2まで徐々に上げることができる。１００ｋｇ／ｃｍ2に達してから電圧を１０Ｖ印加し、印加後２秒後から３秒間の間の平均抵抗Ｒ（Ω）とサンプルの厚みｔ（ｃｍ）の測定を行う。ただし、圧力印加時のｔの値が０．０５以上、０．２０以下になるように粉体量を調整する。得られた測定値を下記式に代入し、粉体の体積抵抗率ρｖ（Ω・ｃｍ）の値を求める。
【００１５】
ρｖ（Ω・ｃｍ）＝Ｒ（Ω）×３．３４６×ｔ（ｃｍ）
本発明に用い得る導電性微粒子の材料の具体例を以下に挙げる。
・炭素系物質（例えば、カーボンブラック、グラファイト等、金属としては銅、スズ、アルミニウム、銀、金、ニッケル等）。
・合金（例えば、スズ−鉛合金、銅−ニッケル合金等）。
・金属酸化物（例えば、酸化チタン、アンチモン系酸化物、スズ系酸化物、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化銀等）。
【００１６】
導電性軸芯体１１上に導電性微粒子層を設ける方法を以下に挙げる。ディッピング法、ロール塗工法およびスプレー塗工法等。中でも、スプレー塗工法が最も容易に導電性微粒子層を形成可能であるため好ましい。
【００１７】
スプレー塗工法を用いた導電性微粒子層１１の具体的な製造方法を以下の述べる。すなわち、揮発性の溶媒に、導電性微粒子を分散した塗工液をスプレーによって、導電性軸芯体１１に塗工する。その後、導電性軸芯体の周囲から溶媒のみを揮発させ、導電性微粒子層１２を形成する。この時に、加熱あるいは送風などによって溶媒の揮発を早めることも可能である。また、塗工条件を変えることによって、導電性微粒子層１２の厚みも容易に変更することが出来る。例えば、揮発性溶媒に分散する導電性微粒子の量を調整する、あるいは塗工によって形成された導電性微粒子層上に再度塗工を繰り返すことによって導電性微粒子層１２の厚みは適宜調整することが可能である。
【００１８】
導電性軸芯体１１の周囲に設けられる導電性微粒子層１２の厚みの目安としては、５μｍ以上、４０μｍ以下である。導電性微粒子層１２の厚みが５μｍ以上あれば、導電性微粒子層による低電圧領域の導電性が発現する。また、導電性微粒子の平均粒子径の目安としては、０．０２μｍ以上、０．９２μｍ以下である。平均粒子径が０．０２μｍ以上の導電性微粒子からなる層であれば、その層の表面積は十分に大きいため、導電性微粒子層と導電性樹脂層との間の接触面積が増加し、導電性の発現が容易になる。
【００１９】
＜導電性樹脂層＞
導電性樹脂層１３に用いられる材料としては、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴムが挙げられる。これらの材料は単独で使用しても構わないし、又は複数種を組み合わせて用いることができる。さらに、これらの材料の発泡体を樹脂層に用いても良いが、導電性樹脂層１３の熱膨張率が０．０５％／℃以上、０．１０％／℃以下であることが好ましい。導電性樹脂層１３の熱膨張率が０．０５％／℃以上であれば、導電性樹脂層１３の収縮によって、導電性微粒子層１２を導電性軸芯体１１に十分に固定することが可能である。また、導電性樹脂層１３の熱膨張率が０．１０％／℃以下であれば、高温高湿環境下において、導電性樹脂層の膨張が抑えられるため、導電性微粒子層に隙間が出来ず、現像ローラの耐久性を十分に確保することが出来る。
【００２０】
また、現像ローラの場合、求められる特性が多岐に渡るため、抵抗調整、表面性能などの機能分離を目的として、導電性樹脂層１３が複数層からなることが多い。
【００２１】
導電性樹脂層に用いられる樹脂層材料を導電化する手段として、イオン導電機構、または電子導電機構による導電付与剤を樹脂層材料に添加することにより導電化する手法が広く知られている。
【００２２】
上記導電性樹脂層１３の体積抵抗率の目安としては、１×１０4乃至１×１０11Ω・ｃｍである。
【００２３】
導電性樹脂層１３の体積抵抗率は、以下の方法で求めることができる。抵抗計として、デジタル超高抵抗／微少電流計（８３４０Ａ（商品名）、アドバンテスト社製）を用い、以下の条件で測定を行う。
【００２４】
測定モード：プログラムモード５（チャージ及びメジャー３０秒、ディスチャージ１０秒）
印加電圧：１００（Ｖ）
試料箱：レジスティビティ・チェンバＴＲ４２（アドバンテスト社製）、主電極は直径２２ｍｍ厚さ１０ｍｍの金属、ガードリング電極は内径４１ｍｍ、外径４９ｍｍ、厚さ１０ｍｍの金属とする。
【００２５】
試験片：まず、導電性樹脂層材料をシート状にし、成型条件と同条件で導電性樹脂層材料を硬化して、厚みを２．０ｍｍのテストピースを作製する。次に作製した厚さ２．０ｍｍのゴムシートから直径５６ｍｍの試験片を切り出す。切り出した試験片の片面には、その全面にＰｔ−Ｐｄ蒸着を行うことで蒸着膜電極（裏面電極）を設け、もう一方の面には同じくＰｔ−Ｐｄ蒸着膜により、直径２５ｍｍの主電極膜と、内径３８ｍｍ、外径５０ｍｍのガードリング電極膜を同心状に設ける。なお、Ｐｔ−Ｐｄ蒸着膜は、マイルドスパッタＥ１０３０（日立製作所製）を用い、電流値１５ｍＡにて蒸着操作を２分間行って得る。蒸着操作を終了したものを測定サンプルとする。
【００２６】
測定時には、直径２２ｍｍの主電極を、直径２５ｍｍの主電極膜からはみ出さないように置く。また、内径４１ｍｍのガードリング電極を、内径３８ｍｍで外径５０ｍｍのガードリング電極膜からはみ出さないように、該電極膜の上に置いて測定する。測定は、温度２３℃、湿度５５％ＲＨの環境下で行う。測定前に測定サンプルを同環境に２４時間以上放置しておく。
【００２７】
以上の状態で、試験片の体積抵抗（Ω）を測定する。次に、測定した体積抵抗値をＲＭ（Ω）、試験片の厚さをｔ（ｃｍ）とするとき、試験片の体積抵抗率ＲＲ（Ω・ｃｍ）を、以下の式によって求める。
【００２８】
ＲＲ（Ω・ｃｍ）＝π×１．２５×１．２５×ＲＭ（Ω）÷ｔ（ｃｍ）
導電性樹脂層には、上記組成の機能を阻害しない範囲で、その他必要に応じて可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、架橋剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有させることができる。
【００２９】
また導電性微粒子層１２を設けた導電性軸芯体１１周囲に導電性樹脂層１３を作製する方法としては、押出成形法、型成形法、射出成形法、リング成型法など一般的な手法が挙げられる。これらの手法のうち、導電性微粒子層１２上に導電性樹脂層を設ける手段としてリング成型法が好ましい。
【００３０】
図２は、本発明で使用するリング成型法を用いた装置を示す概略図である。図２に示すように架台２０１の上に略垂直にコラム２０２が取り付けられ、さらに架台２０１とコラム２０２の上部に精密ボールネジ２０３が略垂直に取り付けられている。２１４はリニアガイドであり精密ボールネジ２０３と平行に２本がコラム２０２に取り付けられている。ＬＭガイド２０４はリニアガイド２１４と精密ボールネジ２０３と連結し、サーボモータ２０５よりプーリ２０６を介して回転運動が伝達され昇降できるようになっている。コラム２０２には軸芯体の外周面に塗布液を吐出するためのリング形状の塗工ヘッド２０８が取り付けられている。
【００３１】
さらにＬＭガイド２０４にブラケット２０７が取り付けられブラケット２０７には、前記導電性軸芯体１１を保持し固定するワーク下保持軸２０９が略垂直に取り付けられている。また、逆側の導電性軸芯体１１を保持するワーク上保持軸２１０の中心軸がブラケット２０７の上部に取り付けられ、ワーク上保持軸はワーク下保持軸２０９に対向して略同心となるように配置して導電性軸芯体１１を保持している。さらにリング形状の塗工ヘッド２０８の中心軸はワーク下保持軸２０９とワーク上保持軸２１０の移動方向と平行となるようにそれぞれに支持されている。また、ワーク下保持軸２０９およびワーク上保持軸２１０が昇降移動時において塗工ヘッド２０８の内側に開口した環状スリットに成っている吐出口の中心軸とワーク下保持軸２０９およびワーク上保持軸２１０の中心軸が略同心となるように調節してある。このような構成により塗工ヘッド２０８の環状スリットになっている吐出口の中心軸を軸芯体の中心軸に略同心に合わせることができ円筒形状の塗工ヘッドの内周面と前記軸芯体１１の外周面との間に均一な隙間が形成される。
【００３２】
また、塗布液の供給口２１１は、塗布液搬送用の配管２１２を介して材料供給弁２１３に接続されている。材料供給弁２１３は、その手前に混合ミキサー、材料供給ポンプ、材料定量吐出装置、材料タンク等を備え、塗工中に塗布液を連続的に定量（単位時間当たりの量が一定）吐出できる構成になっている。
【００３３】
このようにリング形状の塗工ヘッドを用いて、導電性微粒子層１２を設けた導電性軸芯体１１に直接樹脂層材料を設けるため、成型中の導電性微粒子層１２の剥離などを抑制することが可能である。樹脂層塗布の際、塗布されるローラと塗工ヘッドとの半径方向の距離は一定になるよう図２のような装置で固定されている。このため、均一に樹脂層材料の塗布を行うことができる。
【００３４】
また、樹脂層上に新たに樹脂層を塗布する方法についても上述したような一般に知られている塗工法を用いることが出来る。
【００３５】
さらに、新たに塗布する樹脂層についても、前記導電性樹脂層と同様に種々の添加剤を付与し、目的に応じてその表面性を調整して使用することが出来る。また、樹脂層表面に更に新しい樹脂層を設ける場合には、各層間の密着性を向上させ剥離を抑制するために、下地となる樹脂層の表面をコロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理、プラズマ処理等の表面改質方法にて改質することが好ましい。
【００３６】
また、現像ローラの硬度としては、Ａｓｋｅｒ  Ｃ硬度で４５度以上、６０度以下であることが望ましい。Ａｓｋｅｒ  Ｃ硬度が４５度未満だと、現像プロセス中に現像ローラ上にトナーを均一にコートすることが出来ず、画像上にムラとなって表れる場合がある。また、Ａｓｋｅｒ  Ｃ硬度が６０度より大きいと、画像形成プロセストナー劣化の促進およびトナー融着の原因となるので好ましくない。
【００３７】
＜電子写真装置＞
一般的に電子写真装置は、回転可能な感光体および以下の部材を有する。
・感光体表面を一様に帯電するための帯電部材。
・感光体表面に静電潜像を形成するための露光部材。
・感光体表面に現像剤を供給し、静電潜像を現像してトナー像とするための現像部材。
・感光体表面のトナー像を転写材に転写するための転写部材。
・転写部材上に転写したトナーを定着するための定着部材。
【００３８】
本発明の電子写真画像形成装置は、現像部材中で感光体表面に現像剤を供給するための現像ローラが本発明の現像ローラであることを特徴とする。現像ローラは感光体に当接して配置される。
【００３９】
図３は、本発明の現像ローラおよび本発明の現像ローラを具備したプロセスカートリッジを用いた画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図である。図３の画像形成装置には、現像ローラ３０１、トナー供給ローラ３０２、トナー３０３およびトナー量規制部材３０４からなる現像装置３０５がある。さらに現像装置３０５と感光体３０６、クリーニングブレード３０７、廃トナー収容容器３０８、帯電部材３０９からなるオールインワンプロセスカートリッジが脱着可能に装着されている。感光体３０６は矢印方向に回転し、感光体３０６を帯電処理するための帯電部材３０９によって一様に帯電され、感光体３０６に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光３１０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、感光体３０６に対して接触配置される現像装置３０５によってトナーを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。現像は露光部にトナー像を形成する所謂反転現像を行っている。可視化された感光体３０６上のトナー像は、転写部材である転写ローラ３１１によって記録媒体である紙３１２に転写される。トナー像を転写された紙３１２は、定着装置３１３により定着処理され、装置外に排紙され一連のプロセスが終了する。一方、転写されずに感光体３０６上に残存した転写残トナーは、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３０７により掻き取られる。その後、掻き取られたトナーは廃トナー収容容器３０８に収納され、クリーニングされた感光体３０６は上述作用を繰り返し行う。現像装置３０５は、トナー３０３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体３０６と対向設置された現像ローラ３０１とを備え、感光体３０６上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。電子写真プロセスカートリッジを用いた現像プロセスを以下に説明する。回転可能に支持されたトナー供給ローラ３０２により現像ローラ３０１上にトナーが塗布される。現像ローラ３０１上に塗布されたトナーは、現像ローラ３０１の回転によりトナー量規制部材３０４と摺擦される。ここで、トナー量規制部材３０４により現像ローラ上のトナーは現像ローラ上に均一にコートされる。現像ローラ３０１は感光体３０６と回転しながら接触し、感光体３０６上に形成された静電潜像を現像ローラ３０１上にコートされたトナーにより現像することにより画像が形成される。
【００４０】
＜プロセスカートリッジ＞
本発明に係るプロセスカートリッジは、図４（Ａ）に示すように本発明の現像ローラを有する現像装置が一体となっており、電子写真画像形成装置から着脱可能となっているものを指す。また、図４（Ｂ）に示すように本発明の現像ローラを有する現像装置に加え、感光体３０６とこれを帯電するための帯電部材３０９などが一体となって着脱可能な場合もある。
【実施例】
【００４１】
[実施例１]
以下の手順により、本発明の現像ローラの製造を行った。
【００４２】
（導電性微粒子層の作製）
導電性軸芯体としてＳＵＳ３０４製の芯金にニッケルメッキを施した直径６ｍｍのものを用いた。ついで、導電性微粒子として、カーボンブラックＭＡ−１００（商品名、三菱化学株式会社製；平均粒子径０．０２μｍ）を選択した。このカーボンブラックの圧力１００ｋｇ／ｃｍ2における体積抵抗率を上述した方法で測定したところ、１×１０-2Ω・ｃｍであった。この導電性微粒子にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を加えながら混合攪拌して塗工液を得た。この際、導電性微粒子の重量が塗工液全体の２０％になるよう、MEKを加えた。前記塗工液を、導電性軸芯体にスプレー塗工によって塗布した後、温度６０℃に設定したオーブン内に１時間放置し、ＭＥＫを揮発させ、厚み５μｍの導電性微粒子層を設けた。
【００４３】
（導電性樹脂層の作製）
分子量１０００００の液状シリコーンゴム１００質量部にトーカブラック＃４４００（商品名、東海カーボン社製）を１４質量部加えた配合物を準備した。上記の配合物をプラネタリーミキサーによって３０分間混合脱泡し、シリコーンベース材料を得た。さらにこのベース材料１００質量部に対して、塩化白金酸のイソプロピルアルコール溶液（白金含有量３質量％）０．０２質量部を加えて混合物Ａとした。また、ベース材料１００質量部に対して、粘度１０ｃｐｓのオルガノハイドロジェンポリシロキサン（ＳｉＨ含有量１質量％）１．５質量部を加えて混合し混合物Ｂとした。この混合物Ａ、Ｂをそれぞれ塗工機に付随の原材料タンク１、２にセットし、圧送ポンプを使用してスタチックミキサーに送り出し混合物ＡとＢを１：１の比率で混合し、導電性樹脂層材料を得た。この導電性材料を図２に示した装置を使用し、樹脂層の形成を行った。
【００４４】
導電性微粒子層を設けた導電性軸芯体をリングコート機ワーク保持軸部に配置し、上保持軸と下保持軸でクランプ後、軸芯体を塗工開始位置まで下降して停止させた。
【００４５】
ついで、内径１２．６ｍｍの円筒状塗工ヘッドを用いて、前記樹脂層材料の吐出を開始した。前記導電性微粒子層を設けた導電性軸芯体を円筒状塗工ヘッド内を長手方向に２０ｍｍ／ｓｅｃで通過させることによって、前記樹脂層材料の塗布を行った。前記樹脂層材料を塗布したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、赤外線ヒータ（ハイベック社製ＨＹＬ２５：ワークヒータ距離６０ｍｍ、出力７８０Ｗ）によって１分間、加熱硬化させた。その後、樹脂層材料中の反応残渣及び未反応低分子分を除去する等を目的として、温度２００℃で２時間の熱処理を行い、導電ローラを得た。
【００４６】
（第二導電性樹脂層の作製）
本実施例では、表面の摩擦帯電性や耐磨耗性を高めるために、導電性樹脂層の表面に第二導電性樹脂層を設けた。
【００４７】
第二導電性樹脂層材料として、以下の材料に、ＭＥＫを加え、撹拌モーターで混合撹拌を７００ｒｐｍ、１時間の条件下で行った混合溶液を用意した。
・タケラックＴＥ５０６０（商品名、三井武田ケミカル社製）１００質量部。
・コロネート２５２１（商品名、日本ポリウレタン株式会社製）７７質量部。
・カーボンブラックＭＡ１００（商品名、三菱化学社製）２４質量部。
・ウレタン粒子Ｃ４００（商品名、根上工業社製）２４質量部。
【００４８】
続いて、上記混合溶液を横型分散機ＮＶＭ‐０３（商品名、アイメックス社製）で周速７ｍ／ｓｅｃ、流量１．７ｃｍ3／ｓ、分散液温度１５℃の条件下で２時間均一分散した。上記分散液にさらにＭＥＫを加え、塗工後の樹脂層の膜厚が１０μｍ程度になるように固形分１５質量％に調製した。続いて、この溶液を３８０メッシュの網でろ過して第二導電性樹脂層用の塗料を調合した。
【００４９】
本実施例で第二導電性樹脂層の塗布に用いた塗布装置の概略図を図５に示す。塗布装置には、浸漬槽５１が設けられる。浸漬槽５１は導電ローラの外径よりわずかに大きな内径と、導電ローラの軸方向長より長い深さを備えた円筒形を有し、軸方向を垂直方向にして設置される。その上端部外周には環状の液受が設けられ、液受け部はその底面に接続される管により、攪拌タンク５３に接続される。一方、浸漬槽５１の底部は管を介して樹脂層形成用塗料を循環させる液送ポンプ５２に接続され、更に、液送ポンプ５２と攪拌タンク５３を接続する管によって攪拌タンク５３に接続される。攪拌タンク５３には内部に収納する樹脂層形成用塗料を攪拌するための攪拌翼が設けられる。
【００５０】
この塗布装置には、浸漬槽の上部において昇降板を浸漬槽の軸方向に昇降させる昇降装置５４が設けられ、昇降板に懸架される導電ローラを浸漬槽中に進入、後退可能となっている。浸漬槽内にエキシマ処理を行った前記導電ローラを侵入速度１００ｍｍ／ｓで浸漬させた。導電性樹脂層全体を浸漬させた状態で、１０秒間停止させた後に、初速３００ｍｍ／ｓ、終速２００ｍｍ／ｓの条件で引き上げて１０分間、自然乾燥させた。次いで、温度１４０℃にて２時間加熱処理することで、新たに設けた樹脂層の硬化を行い、現像ローラを得た。同条件において、複数本現像ローラを作成し、下記の各種測定、評価を行った。
【００５１】
（導電性微粒子層厚みの測定方法）
導電性微粒子層厚みの測定方法について述べる。まず、前記工程によって得られた現像ローラを温度２３℃、湿度５５％の環境に２４時間以上放置し、十分にエージングを行った。その後、同環境下において、現像ローラの長手方向両端から２０ｍｍ内側部分および、中央部分において、長手方向に対して垂直に導電性軸芯体ごと切断した。その後、その断面を光学顕微鏡によって観察し、導電性微粒子層の厚みをランダムに１０点測定した。これら測定によって得られた１０点×３箇所の厚みを相加平均し、導電性微粒子層の厚みとした。本検討では、スプレー塗工の際に塗工条件によって、導電性微粒子層の厚みを調整しているが、その厚みがずれていないことを上記方法によって確認した。
【００５２】
（導電性微粒子の粒径測定方法）
前記工程によって得られた現像ローラにおいて、導電性樹脂層に長手方向に剃刀によって切れ込みを入れ、その切れ込みを基点として導電性樹脂層の除去を行った。除去後、導電性軸芯体上に残留している導電性微粒子をＳＥＭによって観察し、ランダムに１００個の導電性微粒子に対し、粒径を測定し、その相加平均値を導電性微粒子の粒径とした。
【００５３】
（導電性樹脂層の熱膨張率の測定方法）
現像ローラを温度２３度、湿度５５％ＲＨの環境に２４時間以上放置し、十分にエージングを行ったあと、現像ローラの外径を外径測定機（商品名：ＬＳ−７５００、キーエンス社製）を用いて測定した。この際、現像ローラ中心部分の外径測定を行いながら、現像ローラを１周させ、その最大値を現像ローラの外径とした。その後、現像ローラを温度１６０℃のオーブン内に２時間放置した。その後、現像ローラを取り出し、赤外放射温度計（キーエンス社製：ＩＴ２−０２）にて、現像ローラ表面の温度を測定した。現像ローラ表面の温度が１５０±１℃の間に現像ローラの外径を上記方法と同様にして測定し、温度１５０℃時の現像ローラの外径とした。
【００５４】
その後、導電性樹脂層および導電性微粒子層を導電性軸芯体から除去した後、上記と同様の方法で温度２３℃と温度１５０℃における導電性軸芯体の外径測定を行った。
これらの測定結果と以下の式によって、導かれる値を導電性樹脂層の熱膨張率と定義した。
【００５５】
【数１】
2012032517.tif 000002
【００５６】
この測定方法で、上記現像ローラにおける導電性樹脂層の熱膨張率を測定したところ、０．０７％／℃であった。
【００５７】
（かぶり評価方法）
本検討の現像ローラをトナーカートリッジ３１１マゼンタ（商品名、キヤノン株式会社製）を改造したものに組み込んだ。改造点は、トナー量規制部材を同形状のＳＵＳ製に変更し、かつこのＳＵＳ製部材に外部電源によって独自に電圧を印加できるようにした点である。この電子写真プロセスカートリッジを温度１０℃、湿度１０％ＲＨの環境に２４時間以上放置し、十分にエージングを行った。放置後、同環境下において、電子写真プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体ＬＢＰ５３００（商品名、キヤノン株式会社製）に搭載し、画像形成を行った。画像形成時には現像ローラに掛かる現像バイアスに対し、ＳＵＳ製のトナー量規制部材に−２００Ｖの電位差を設けるようにした。この状態で印字率２％の画像を出力しつづけ、カートリッジ交換の表示が出た後、さらに５００枚画像出力を行った。画像出力終了後、ベタ白画像を出力し、かぶりの値を測定した。かぶりの値は、反射濃度計ＴＣ−６ＤＳ/Ａ（東京電色技術センター社製）を用いて、電子写真画像形成装置による画像形成前の転写紙の反射濃度と、ベタ白画像の画像形成を行った後の転写紙の反射濃度を測定し、その差分をかぶり値とした。転写紙の反射濃度を求めるには、転写紙の画像印刷領域を左上から順に５ｃｍ×５ｃｍの領域に分割し、各領域の中心における反射濃度を測定し、得られた反射濃度のうち、最小値をその転写紙の反射濃度とした。
【００５８】
このかぶり値が３．０より小さければ「Ａ」、３．０以上かつ５．０より小さければ「Ｂ」、５．０以上であれば「Ｃ」として、評価を行った。ここで、評価「Ａ」は、目視では画像上に「かぶり」を認識できないレベルである。評価「Ｂ」は、目視で画像上に「かぶり」をかすかにに認識できるレベルであり、実用的に問題ないレベルである。評価「Ｃ」は、目視で画像上に「かぶり」を認識できるレベルである。通常、ベタ白画像を形成した転写紙上には、現像剤はほとんど転写されておらず、かぶり値は、小さい。しかしながら、現像ローラの低電圧領域の導電性が十分でない場合には、他部材と設けられた電位差によって現像ローラ表面がチャージアップする。このことにより、現像ローラ表面の電位と感光体表面の電位とのバランスが崩れ、ベタ白画像の形成時にも、現像剤が感光体上に移動し、さらに転写紙上へ転写されてかぶりを生じる。したがって、かぶり値を現像ローラ表面のチャージアップに対する指標として用いることができる。
これらの測定結果、および評価結果を表１に示す。
【００５９】
（耐久性評価法）
上記かぶり評価後、一旦電子写真プロセスカートリッジから現像ローラを取り出し、取り出した現像ローラについて目視により観察した。ここで、現像ローラ端部の樹脂層に浮きや剥れが確認された場合には「Ｃ」とした。問題がない現像ローラについては、更にかぶり評価で用いたのと同様の改造を施した別の電子写真プロセスカートリッジに組み込んだ。この電子写真プロセスカートリッジを温度３２℃、湿度８５％ＲＨの環境に２４時間放置した後、同環境下において、印字率が１％の画像を８０００枚追加で出力した。その後、現像ローラを取り出し、端部の樹脂層の浮きや剥れが観察された場合を「Ｂ」、樹脂層の浮きや剥れがない場合を「Ａ」とした。ここで、評価「Ａ」は、繰り返しの使用を考慮した際にも現像ローラの耐久性に問題が無いレベルである。また、評価「Ｂ」は、通常の使用条件に対し、耐久性に問題ないレベルである。評価「Ｃ」は実用上問題はないものの、極端部において剥れが確認されているため、繰り返しの使用を考慮した際に再度確認が必要なレベルである。以下の実施例および比較例において、層厚さ、素材を変更した現像ローラを作製した。現像ローラの製造は実施例１と同様に（導電性微粒子層の作製）、（導電性樹脂層の作製）及び（第二導電性樹脂層の作製）の手順で行い、各実施例に固有の条件、実施例１以外の実施例と共通する手順については明示し、実施例１と同じ条件については記載を省略している。得られた現像ローラについて実施例１と同様の測定および評価を行った。その結果は表１に示す。
【００６０】
[実施例２]
導電性微粒子層については、厚みが２０μｍとなるよう調整した以外は実施例１と同様に作成した。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６１】
[実施例３]
（導電性微粒子層の作製）
導電性微粒子層については、厚みが４０μｍとなるよう調整した以外は実施例１と同様に作成した。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６２】
[実施例４]
導電性樹脂層については、分子量１０００００の液状シリコーンゴム１００質量部に以下の材料を加えた配合物を用いた以外は実施例１と同様に作成した。
。
・トーカブラック♯４４００（商品名、東海カーボン社製）  １４質量部。
・石英Ｍｉｎ−Ｕｓｉｌ（商品名；Ｐｅｎｎｓｉｌｃａｎｉａ  Ｇｌａｓｓ  Ｓａｎｄ社製）  ２０質量部。
導電性微粒子層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。導電性樹脂層の熱膨張率は、０．０５％／℃であった。
【００６３】
[実施例５]
導電性樹脂層については、分子量１０００００の液状シリコーンゴム１００質量部にトーカブラック＃４４００（商品名、東海カーボン社製）を８質量部、さらにシリカＡＥＬＯＳＩＬ５０（商品名、日本アエロジル製）４質量部加えた配合物を用いた以外は実施例１と同様に作成した。導電性微粒子層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
導電性樹脂層の熱膨張率は、０．１０％／℃であった。
【００６４】
[実施例６]
導電性微粒子層については、実施例３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６５】
[実施例７]
導電性微粒子層については、実施例３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６６】
[実施例８]
導電性微粒子層については、導電性微粒子として、銅粉体１０５０ＹＰ（商品名、三井金属社製；平均粒子径０．９２μｍ）を使用した。また、実施例１と同様の方法で、この銅粉体の体積抵抗率を測定したところ、１×１０-2Ω・ｃｍであった。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６７】
[実施例９]
導電性微粒子層については、実施例８と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６８】
[実施例１０]
導電性微粒子層については厚みが４０μｍになるよう調整した以外は、実施例８と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００６９】
[実施例１１]
導電性微粒子層については実施例１０と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７０】
[実施例１２]
導電性微粒子層については、導電性微粒子として、酸化チタン／スズ−アンチモン系酸化物W−1（商品名、株式会社ジェムコ社製；平均粒子径０．２０μｍ）を使用し、膜厚を２０μｍとなるよう調整した以外は実施例１と同様に作成した。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。また、実施例１と同様の方法で、この粉体の体積抵抗率を測定したところ、１×１０Ω・ｃｍであった。
【００７１】
[実施例１３]
導電性微粒子層については、導電性微粒子として、スズ系酸化物Ｓ−２０００（商品名、株式会社ジェムコ社製；平均粒子径０．０３μｍ）を使用し、膜厚を２０μｍとなるよう作成した。また、実施例１と同様の方法で、この粉体の体積抵抗率を測定したところ、１×１０2Ω・ｃｍであった。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７２】
[実施例１４]
導電性微粒子層については、導電性微粒子層の厚みが５μｍとなるよう調整した以外は、実施例１２と同様に作成した。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７３】
[実施例１５]
導電性微粒子層については、実施例３と同様に作成した。導電性樹脂層については、分子量１０００００の液状シリコーンゴム１００質量部にトーカブラック＃４４００（商品名、東海カーボン社製）を６質量部、さらにシリカＡＥＬＯＳＩＬ５０（日本アエロジル製）２質量部加えた配合物を準備した。導電性樹脂層の熱膨張率は、０．０１２％／℃であった。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７４】
[実施例１６]
導電性微粒子層については、実施例３と同様に作成した。導電性樹脂層については、分子量１０００００の液状シリコーンゴム１００質量部に以下の材料を加えた配合物を用いた以外は実施例１と同様に作成した。
・トーカブラック＃４４００（商品名、東海カーボン社製）  １４質量部。
・石英Ｍｉｎ−Ｕｓｉｌ（Ｐｅｎｎｓｉｌｖａｎｉａ  Ｇｌａｓｓ  Ｓａｎｄ社製）  ２５質量部。
第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。導電性樹脂層の熱膨張率は、０．０４％／℃であった。
【００７５】
[実施例１７]
導電性微粒子層については、実施例１０と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７６】
[実施例１８]
導電性微粒子層については、実施例１０と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７７】
[実施例１９]
導電性樹脂層については、実施例１５と同様に作成した。導電性微粒子層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７８】
[実施例２０]
導電性樹脂層については、実施例１６と同様に作成した。導電性微粒子層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００７９】
[実施例２１]
導電性微粒子層については、実施例８と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８０】
[実施例２２]
導電性微粒子層については、実施例８と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８１】
[実施例２３]
導電性微粒子層については、導電性微粒子として、銅粉体１１００ＹＰ（商品名、三井金属社製；平均粒径１．１７μｍ）を使用し、導電性微粒子層の厚みが４０μｍになるよう調整した。また、実施例１と同様の方法で、この粉体の体積抵抗率を測定したところ、１×１０-2Ω・ｃｍであった。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８２】
[実施例２４]
導電性微粒子層については、導電性微粒子として、カーボンブラック＃２７００Ｂ（商品名、三菱化学株式会社製；平均粒径０．０１μｍ）を使用し、導電性微粒子層の厚みが４０μｍになるよう調整した。また、実施例１と同様の方法で、この粉体の体積抵抗率を測定したところ、１×１０-2Ω・ｃｍであった。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８３】
[実施例２５]
導電性微粒子層については、実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８４】
[実施例２６]
導電性微粒子層については、実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８５】
[実施例２７]
導電性微粒子層については、導電性微粒子層の厚みが５μｍとなるよう調整した以外は、実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８６】
[実施例２８]
導電性微粒子層については、導電性微粒子層厚みが５μｍになるよう調整した以外は、実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例４と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８７】
[実施例２９]
導電性微粒子層については、実施例２７と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００８８】
[実施例３０]
導電性微粒子層については、実施例２８と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
（評価結果）
[実施例１〜１１]
導電性微粒子層の厚み、導電性樹脂層の熱膨張率、導電性微粒子の平均粒径を適切な範囲に設定することで良好な結果が得られた。
【００８９】
[実施例１２〜１４]
導電性微粒子は圧力１００ｋｇ／ｃｍ2における体積抵抗率が１×１０2Ω・ｃｍ以下の粒子であれば、電圧依存性に対し、効果を得ることが出来た。このことにより、現像ローラ表面のチャージアップが抑制され、かぶりが低減していることが確認された。ただし、体積抵抗率高めの粉体ではその効果はやや小さくなることが示唆されている。
【００９０】
[実施例１５〜２２]
導電性樹脂層の熱膨張率が小さすぎると、かぶりに対する効果がやや小さくなることが示唆された。これは導電性微粒子層と導電性樹脂層との密着具合が弱まるため、導電性微粒子層による導電性発現が起こりにくくなったものと思われる。また、導電性樹脂層の熱膨張率が大きすぎると現像ローラとしての耐久性がやや劣ることも示唆されている。
【００９１】
[実施例２３〜３０]
導電性微粒子層に用いる粒子の平均粒径が小さすぎると、かぶりに対する効果がやや小さくなる傾向が見られた。これについては、平均粒径が小さくなることによって、導電性微粒子層表面がより平滑化されるため、表面積増による電圧依存性向上の効果が低くなるためと推察している。また、平均粒径が大きすぎると、現像ローラとしての耐久性が劣ることも示唆された。
【００９２】
[比較例１]
導電性微粒子層については、厚みが３μｍとなるよう調整した以外は実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９３】
[比較例２]
導電性微粒子層については、厚みが６０μｍとなるよう調整した以外は実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９４】
[比較例３]
導電性微粒子層については、厚みが３μｍとなるよう調整した以外は実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９５】
[比較例４]
導電性微粒子層については、厚みが６０μｍとなるよう調整した以外は実施例２４と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９６】
[比較例５]
導電性微粒子層については、厚みが３μｍとなるよう調整した以外は実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９７】
[比較例６]
導電性微粒子層については、厚みが６０μｍとなるよう調整した以外は、実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１６と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９８】
[比較例７]
導電性微粒子層については、厚みが３μｍとなるよう調整した以外は、実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【００９９】
[比較例８]
導電性微粒子層については、厚みが６０μｍとなるよう調整した以外は、実施例２３と同様に作成した。導電性樹脂層は実施例１５と同様に作成した。第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【０１００】
[比較例９]
導電性微粒子層の作製は行わなかった。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【０１０１】
[比較例１０]
導電性微粒子層の代わりに導電性プライマー層を作製した。プライマーＤＹ３９−０５１（商品名、東レダウコーニング社製）１００質量部にカーボンブラックＭＡ−１００（商品名、三菱化学株式会社製）２５０質量部を加え、導電性プライマーとした。この導電性プライマーについて、シートを作成し、上述した導電性樹脂層の体積抵抗率の求め方と同様の方法にて体積抵抗率を測定した。その結果、導電性プライマーの体積抵抗率は１×１０-1Ω・ｃｍであった。この導電プライマーを導電性軸芯体に厚み５μｍとなるよう塗布し、温度１５０℃で３０分間焼き付けし、導電性プライマー層を作製した。導電性樹脂層および第二導電性樹脂層は実施例１と同様に作成した。
【０１０２】
【表１】
2012032517.tif 000003
【符号の説明】
【０１０３】
１１    導電性軸芯体
１２    導電性微粒子層
１３    導電性樹脂層
【図１】
2012032517.tif 000004
【図２】
2012032517.tif 000005
【図３】
2012032517.tif 000006
【図４】
2012032517.tif 000007
【図５】
2012032517.tif 000008