(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナーを担持しながら移動して該トナーを像担持体上に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上に担持された該トナーを介して該現像ローラに当接し該トナーの担持厚みを規制する担持厚み規制部材とを備え、該現像ローラで搬送された該トナーを用いて該像担持体上の潜像を可視像化する一成分現像ユニットにおいて、該現像ローラの少なくとも表面がポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成され、
前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される部位の体積抵抗が１０１２Ω・cm以下であることを特徴とする現像ユニット。
【請求項２】
前記現像ローラが、複数層から構成され、少なくとも表面層が前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成されるとともに、該表面層以外の層に弾性層を有することを特徴とする請求項１記載の現像ユニット。
【請求項３】
前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される部位が、４級アンモニウム塩含有マレイミド樹脂または４級アンモニウム塩基含有メタクリルイミド樹脂の何れか一方若しくは両方を該ポリイミド変性シリコーン樹脂１００質量部に対して１５質量部以上含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ユニット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像ユニット、帯電ユニット、露光ユニット、転写ユニット、クリーニングユニットおよび像担持体としての電子写真感光体を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる一成分現像装置および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
いわゆる電子写真式画像形成装置は次のようなプロセスで印字を行っている。
【０００３】
即ち、帯電装置によって感光体の表面を均一に帯電し、光学系による画像情報に基づく静電潜像を該表面に形成する。次いで、前記静電潜像が現像装置の対向位置を通過する際にトナーの付着によって当該潜像を可視像化し、タイミングを合わせて搬送されてくる被記録材と重ね、転写器を用いて、トナー像を被記録材に転写する。転写されたトナー像は定着装置を通過することによって被記録材上に定着される。一方、転写処理後の感光体はクリーニング装置によって残留トナーを除去され、感光体上の残留電荷は除電装置によって除電される。
【０００４】
かかる画像形成装置に用いる現像装置の一つとして、一成分トナーを用いた一成分現像方式が一般的に用いられている。
【０００５】
この一成分現像方式の代表的な一例を説明する。
【０００６】
まず、現像ローラとこの現像ローラに所定の食い込み量をもって圧接されながら同方向或いは逆方向に回転する補給ローラとの接触部で摩擦帯電された一成分トナーが、現像ローラと補給ローラとの摺動摩擦により現像ローラに付着する。さらに、現像ローラに付着した一成分トナーが、現像ローラとこの現像ローラの表面に当接して設けられた薄層形成部材との接触部でさらに摩擦帯電されるとともにトナー層の厚さを規制され、現像ローラ上に均一なトナー薄層が形成される。このトナー薄層は現像ローラに保持されながら感光体側へと供給される。その後、現像ローラと感光体との対向部において、現像ローラから供給された一成分トナーが、現像ローラと感光体との電位差により感光体表面の静電潜像に吸引されることにより現像され顕像化される。
【０００７】
上記一成分現像方式は、大別すると、現像ローラと感光体の接触状態により、接触現像方式及び非接触現像方式に分類される。
【０００８】
前者の方式の場合、現像ローラと感光体を安定的に接触させるために、どちらか一方若しくは両方の構造或いは材料に可撓性を付与することが特に必要である。このため、感光体として有端若しくは無端のベルト、現像ローラとしてゴム、スポンジ等可撓性のある材料、構造を使用してきた。
【０００９】
ところが、装置コストの面からは感光体にベルトよりもドラムを使用した方がコストを低減できるため、現像ローラに一層の可撓性を付与することが要求されてきた。
【００１０】
現像装置に用いられる現像ローラ表面部材は、トナーと常時接触するのでトナーとの離型性や耐摩耗性に優れ物性劣化等の少ないことが求められ、従来幾つかの材料が提案されてきた。
【００１１】
耐摩耗性に優れた材料を使用した例として、炭素繊維を分散強化した樹脂（特開昭６１−２３１７１号公報）、セラミツク塗料にガラス粉末を含有した例（特開平４−７５６８号公報）、特定のシリカを含有したシリコーンゴム（特開平９−２９２７６８号公報）、ポリアミドで表面を被覆した例（特開平６−１４９０３１号公報）等多くの材料が提案されている。
【００１２】
また、離型性を改良したものとして、導電性カ−ボン及びグラフアイトを含有するフエノ−ル樹脂表面塗膜を形成した例（特開平３−１２６７６号公報）、チタネ−ト系カツプリング剤を使用した例（特開平４−１９７６１号公報）、フツ素系界面活性剤を含有した例（特開平４−２２９７９号公報）、固体潤滑剤を使用した例（特開平８−２１１７２６号公報）等がある。
【００１３】
また、両特性を解決しようとした例として結晶性と非晶質ポリアミド樹脂を混合した例（特開平４−２４７４７８号公報）等がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、トナー離型性の優れたものは徐々に表面が摩耗することによりトナーの固着を防止している面があり、離型、摩耗両特性を両立させるのは困難であった。
【００１５】
本発明は、これら従来の技術が解決できなかった課題を解決しようとするものである。
【００１６】
すなわち、本発明は、現像ローラのトナー離型性と耐摩耗性を同時に満足し、安定なトナー薄層が得られる現像ユニットおよび画像形成装置を提供することを第１の目的とする。
【００１７】
また、本発明は、残像の無い高画質な画像が得られる現像ユニットおよび画像形成装置を提供することを第２の目的とする。
【００１８】
また、本発明は、高画質、高耐久な画像形成装置を提供することを第３の目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、
請求項１の現像ユニットの発明は、表面にトナーを担持しながら移動して該トナーを像担持体上に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上に担持された該トナーを介して該現像ローラに当接し該トナーの担持厚みを規制する担持厚み規制部材（薄層規制部材）とを備え、該現像ローラで搬送された該トナーを用いて該像担持体上の潜像を可視像化する一成分現像ユニットにおいて、該現像ローラの少なくとも表面がポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成されることを特徴とする。
また、請求項１の現像ユニットの発明は、前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される部位の体積抵抗が１０１２Ω・cm以下であることを特徴とする。ここで、ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される部位とは、ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される表面または表面層あるいはポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される内部または内層をいう。
【００２０】
請求項１の発明の上記の構成により、離型性と耐摩耗性に優れたポリイミド変性シリコーン樹脂を現像ローラの表面に用いることで、トナー固着が発生せず、又耐摩耗性が良いことでトナーの帯電性や薄層均一性が安定する現像ユニットを得ることができる。
また、請求項１の発明の上記の構成により、現像後に現像ローラ表面近傍に存在する摩擦帯電電荷が速やかに消失し、残留電荷に起因する残像が無くなり高画質な画像を提供できる現像ユニットを得ることができる。
【００２１】
また、請求項２の現像ユニットの発明は、前記現像ローラが、複数層から構成され、少なくとも表面層が前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成されるとともに、該表面層以外の層に弾性層を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項２の発明の上記の構成により、特に感光体がドラムの場合に現像ローラに可撓性を付与し接触現像に必要な現像ニップを確保することが出来、安定な接触現像を行うことが出来る現像ユニットを得ることができる。
【００２５】
また、請求項３の現像ユニットの発明は、前記ポリイミド変性シリコーン樹脂を含む材料から構成される部位が、４級アンモニウム塩含有マレイミド樹脂または４級アンモニウム塩基含有メタクリルイミド樹脂の何れか一方若しくは両方を該ポリイミド変性シリコーン樹脂１００質量部に対して１５質量部以上含有することを特徴とする。
【００２６】
請求項３の発明の上記の構成により、均一に抵抗を制御できるばかりでなく、同時に現像ローラのトナー帯電性を制御することができる現像ユニットを得ることができる。
【００２７】
また、請求項４の画像形成装置の発明は、上記の現像ユニット、帯電ユニット、露光ユニット、転写ユニット、クリーニングユニットおよび像担持体としての電子写真感光体を具備してなることを特徴とする。
【００２８】
請求項４の発明の上記の構成により、高画質で高耐久な画像形成装置を得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真装置に適用した一実施形態について説明する。
【００３０】
まず、図１を参照して本実施形態に係る電子写真装置の概略構成を説明する。
【００３１】
電子写真装置（画像形成装置）１０は、ドラム状の感光体（電子写真感光体）１２の上面に、近接しかつ円周に沿って、反時計方向に、除電ランプ（除電ユニット）１４、帯電チャージャ（帯電ユニット）１６、イレーサ１８、画像露光部（露光ユニット）２０、現像装置（現像ユニット）２２、転写前チャージャ２４、転写チャージャ（転写ユニット）２６、分離チャージャ２８、分離爪３０、クリーニング前チャージャ３２、ファーブラシ３４、クリーニングブラシ３６を順次付設してなる。さらに転写紙３８を、感光体１２と転写チャージャ２６および分離チャージャ２８の間に送り込むためのレジストローラ３８を付設している。
【００３２】
上記の電子写真装置１０を使用した電子写真方法において、感光体１２は、反時計方向に回転し、帯電チャージャ１６で負（または正）に帯電され、画像露光部２０からの露光によって、静電潜像を感光体１２上に形成する。
【００３３】
感光体１２は、ドラム状の導電性支持体とその上面に密着した感光層とで構成される。
【００３４】
転写手段には、一般に上記の帯電器が使用できるが、図１に示されるように転写チャージャと分離チャージャを併用したものが効果的である。
【００３５】
また、画像露光部２０、除電ランプ１４等で使用する光源としては、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）等の発光物を使用することができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。かかる光源等は、光照射を併用した転写工程、クリーニング工程、あるいは前露光等の工程を設けることにより、感光体に光が照射される際にも用いることができる。
【００３６】
現像装置２２において、感光体１２上にトナーを付着させて静電潜像を現像し、転写前チャージャ２４によって、トナー像の帯電状態を調整した後、転写チャージャ２６により転写紙３８にトナー像を転写し、分離チャージャ２８によって感光体１２と転写紙３８との静電的付着状態を解消し、分離爪３０によって転写紙３８を感光体１２から分離する。転写紙３８の分離後、クリーニング前チャージャ３２、ファーブラシ３４およびクリーニングブラシ３６により感光体１表面を清掃する（クリーニングユニット）。このクリーニングは、クリーニングブラシ３６だけで、残存するトナーを除去することにより行うこともできる。
【００３７】
感光体１２に負(または正)帯電を施して画像露光を行った場合、感光体１２上には負(または正)の静電潜像が形成される。これを正(または負)に帯電したトナー（検電微粒子）で現像すれば、ポジ画像が得られるし、逆に負(または正)に帯電したトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。かかる現像手段には、公知の方法を適用することができ、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。
【００３８】
この例において感光体の導電性支持体はドラム状のものとして示されているが、シート状、エンドレスベルト状のものを使用することができる。また、クリーニング前チャージャとしては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャー）、帯電ローラなどをはじめとする公知の帯電手段を用いることができる。また転写チャージャおよび分離チャージャには、通常上記の帯電手段を、使用することができ、転写チャージャと分離チャージャを一体化した帯電器は、効率的で好ましい。また、クリーニングブラシには、ファーブラシ、マグファーブラシなどをはじめとする公知のものを使用することができる。
【００３９】
現像装置２２の内部構造について、図２を参照してさらに説明する。なお、図２は、図１の装置を紙面裏側から見た状態を示す。
【００４０】
トナーは図示しないアジテーターにより現像ローラ４０側へ送られる。すなわち、図２中白抜きの矢印で示すように移動し、供給ローラ４２と現像ローラ４０の間の圧接部に形成されるトナー溜まりへと移動する。供給ローラ４２は、現像ローラ４０と接触して回転することで、トナーの摩擦帯電を行い、帯電したトナーは、現像ローラ４０上に担持され、薄層規制部材（担持厚み規制部材）４４へと移動する。そして、現像ローラ４０の回転に対して薄層規制部材４４が現像ローラ４０に当接し、適正、均一なトナー層厚（担持厚み）にならされて現像域へ搬送される。そして、上記露光装置（画像露光部２０）によって潜像が書き込まれた感光体ドラム１２に対してトナーを転移させることで現像が行われる。
【００４１】
図２では感光体ドラム１２と現像ローラ４０とは非接触状態にあるが、両者が接触して現像することも可能である。この場合、感光体をドラムではなくベルト形状にしたり、現像ローラに弾性体を用いたりするなど、何れか一方若しくは両方を可撓性があり、曲げ変形可能なフレシクブルな構造、材料にすることで現像域を確保することが一般的である。
【００４２】
供給ローラ４２は表面を発泡弾性体で形成するのが望ましい。該発泡弾性体としては、例えば、セル径５０μｍ、アスカーＣ硬度３０°の発泡ポリウレタンを用いることができる。又、カーボンブラック等を添加し導電性にすることも可能で、その場合現像ローラ４０とバイアス電界を形成することで現像ローラ４０へのトナー供給性、帯電性等の制御ができる。
【００４３】
次に、本発明の現像ローラ４０について説明する。
【００４４】
図３はＡｌやＳＵＳ等の金属に代表される導電性支持体（参照符号４６で示す軸および参照符号４８で示す芯金）上に本発明の表面層５０を設置した例である。また、図４は芯金４８の上にさらに弾性層５０を設け、弾性層５０の上に本発明の表面層５０を設置した例である。なお、導電性支持体は重量軽減の為に中空構造のものを使用しても構わない。
【００４５】
上記現像ローラ４０は、必要に応じて各層間に耐油層、接着層など特殊機能層を設けることも可能である。
【００４６】
現像ローラ４０の少なくとも表面に用いられるポリイミド変性シリコーン樹脂は、下記の一般式で表すことが出来る。
【００４７】
【化１】
0004276796.tif 000002
（式中、Ｘは４価の芳香族環若しくは脂肪族環基、Ｒは２価の有機基、ｎは５以上の整数を表す）
一般的にポリイミドは高強度で剛直な樹脂として知られるが、主鎖にシロキサン構造が導入されることで柔軟性が付与され、更に離型性も向上するという利点も生まれる。従って、上記材料を少なくとも表面に含むことで現像ローラの耐摩耗性、トナー離型性を満足することが可能になる。
【００４８】
このようなポリイミド変性シリコーン樹脂は、シロキサンジアミン、芳香族ジアミン、テトラカルボン酸二無水物とからなる混合物を原料として製造することが出来る。
【００４９】
シロキサンジアミン化合物としては、
H2N-R1-(-SiR2R3-O-)n-SiR4R5-R6-NH2
(R1,R6は２価の有機基、R2〜R5はアルキル基、フェニル基、又は置換フェニル基を示し、nは５〜５０の整数を示す)
が一般式として示され、具体的には、ビス（３−アミノプロピル）テトラメチルジシロキサン、ビス（１０−アミノデカメチレン）テトラメチルジシロキサン、アミノプロピル末端基を有するジメチルシロキサン４量体、８量体、ビス（３−アミノフェノキシメチル）テトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００５０】
本発明に用いられる芳香族ジアミンは例えば、（１）  ビフェニル系ジアミン化合物、ジフェニルエーテル系ジアミン化合物、ベンゾフェノン系ジアミン化合物、ジフェニルスルホン系ジアミン化合物、ジフェニルメタン系ジアミン化合物、２，２−ビス（フェニル）プロパンなどのジフェニルアルカン系ジアミン化合物、２，２−ビス（フェニル）ヘキサフルオロプロパン系ジアミン系化合物、ジフェニレンスルホン系ジアミン化合物、（２）  ジ（フェノキシ）ベンゼン系ジアミン化合物、ジ（フェニル）ベンゼン系ジアミン化合物、（３）  ジ（フェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン系ジアミン系化合物、ビス（フェノキシフェニル）プロパン系ジアミン系化合物物などの「芳香族環（ベンゼン環など）を２個以上、特に２〜５個有する芳香族ジアミン化合物」を主として含有する芳香族ジアミンを挙げることができ、それらを単独、あるいは、混合物として使用することができる。
【００５１】
前記芳香族ジアミンとしては、特に、１，４−ジアミノジフェニルエーテル、１，３−ジアミノジフェニルエーテルなどのジフェニルエーテル系ジアミン化合物、１，３−ジ（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼンなどのジ（フェノキシ）ベンゼン系ジアミン化合物、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、２，２−ビス〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン等のビス（フェノキシフェニル）プロパン系ジアミン系化合物を挙げることが出来る。
【００５２】
次に本発明に用いるテトラカルボン酸二無水物を具体的に挙げると、テトラカルボン酸二無水物としてピロメリト酸二無水物、３，３‘、４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３‘，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３‘，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３‘，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、４，４‘−ビス（３，４−ジカルボキシフェノキシ）ジフェニルスルホン二無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、２，２−ビス［４−（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物等を、’，４，４’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３’，３，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００５３】
本発明で用いられるポリイミド変性シリコーン樹脂は、上記に挙げた化合物を用いて公知の方法により製造することが出来る。例えばこれらを有機溶媒中、必要に応じてトリブチルアミン、トリエチルアミン、亜リン酸トリフェニル等の触媒存在下で加熱し直接ポリイミドを得る方法、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを有機溶媒中反応させポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を得た後、必要に応じてｐ−トルエンスルホン酸等の脱水触媒を加え、加熱によりイミド化を行うことでポリイミドを得る方法、或いはこのポリアミド酸を、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水安息香酸等の酸無水物、ジシクロヘキシルカルボジイミド等のカルボジイミド化合物等の脱水閉環剤と必要に応じてピリジン、イソキノリン、イミダゾール、トリエチルアミン等の閉環触媒を添加して化学閉環させる方法等がある。
【００５４】
本発明の現像ローラは少なくとも表面にポリイミド変性シリコーン樹脂が構成されていれば良く、必要に応じて適宜他の有機又は無機材料と混合して用いることが出来る。その例を具体的に述べる。
[抵抗制御剤の添加]
本発明の現像ローラは導電性にすることで、現像後に現像ローラ表面近傍に残留する摩擦帯電電荷を速やかに消失することが可能である。図５には例として負帯電トナーの場合を示した。この場合、トナーとの摩擦帯電で発生した対向電荷は、トナーの現像後現像ローラの表面近傍に残留する。これが次回の現像迄滞留し続けると（ネガ）残像として現れてしまう。この残留電荷を解消するために除電部材を現像ローラの表面に当接してリークする手段もあるが、トナー薄層や表面層の摩耗等に悪影響を及ぼす不具合があった。
【００５５】
本発明は現像ローラのポリイミド変性シリコーン樹脂を含む表面層の体積抵抗を１０１２Ω・cm以下にする事により容易に残留電荷の消失を可能にし、残像の発生を防止した。体積抵抗が１０１２Ω・cmを越えると、残留電荷の速やかな消失が行えず、残像が発生する。
【００５６】
本発明の現像ローラに用いる抵抗制御剤は通常の一般的なものが使用できる。具体的に挙げればケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラックやＮｉパウダー等の金属微粉末、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物などの材料や第４級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを含有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルアミドもしくはエーテルアミドイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物または高分子化合物などの有機帯電防止剤などの有機帯電防止剤等が用いることが出来る。
[帯電制御剤の添加]
本発明の現像ローラは、トナーの帯電極性に適した帯電制御剤を添加することでトナーの帯電特性を改善することが出来る。例えば、正帯電性トナー用に使用される電荷制御剤としては、アゾ−クロム錯塩染料に代表される金属錯塩染料、ヒドロキシ安息香酸誘導体や芳香族ジカルボン酸、アントラニル酸誘導体の金属錯塩化合物や金属塩化合物、有機ホウ素化合物及びビフェノール化合物あるいはオリゴマー型である。
【００５７】
本発明に用いるポリイミド変性シリコーン樹脂は、構造中にシロキサン成分を含有するところから摩擦帯電系列上若干負帯電性に位置する。従って、負帯電性トナーを使用する場合、正帯電性の帯電制御剤を添加してトナー帯電性を増大する事が特に有効である。正帯電性の帯電制御剤とはポリイミド変性シリコーン樹脂に対して摩擦帯電系列上正帯電性側に位置していることを意味し、摩擦帯電系列は両者を摩擦帯電させ、環状ポリオレフィンの帯電極性（及び帯電電位）を表面電位計で測定することにより簡便に知ることが出来る。
【００５８】
例えば、使用する材料がポリマーの場合、ポリイミド変性シリコーン樹脂を表面に設けたローラを図２に代表される現像装置に設置し、表面に使用する材料を塗布若しくは貼付したりしたブレードと摺接回転させ、ローラの帯電極性（電位）を測定することにより分かる。（その時トナー、供給ローラ等現像ローラには他部材は摺接させない）又、粉体や液体の場合は現像ローラに用いた環状ポリオレフィンに材料を添加し、ブレード表面に設置した後前述の方法と同様にローラ帯電極性を測定することにより、知ることが出来る。好適に用いられる負帯電性トナー用に使用される電荷制御剤の例としては、ニグロシンに代表されるアジン系染料、トリフェニルメタン染料に代表される塩基性染料、塩基性染料のレーキ化顔料、母骨格に４級アンモニウム残基を導入した金属錯塩染料等である。
【００５９】
特に好ましい添加剤は、下記の代表例で示される４級アンモニウム塩基含有マレイミド樹脂、４級アンモニウム塩基含有メタクリルイミド樹脂、等である。
【００６０】
【化２】
0004276796.tif 000003
これは４級アンモニウムを含有することで優れた正帯電性を示すばかりでなく、電気特性が導電性であるという特徴を有する。又本発明に用いるポリイミド変性シリコーン樹脂と同様のイミド系材料なので親和性があり有機導電剤として好適に用いることが出来る。これらの材料を使用することで抵抗のバラツキが無く均一に導電性を制御することが出来る。
【００６１】
上記の材料はポリイミド変性シリコーン樹脂１００質量部に対して１５質量部以上添加することが好ましい。添加量が１５質量部未満であると充分に抵抗が低下しない。
【００６２】
本発明の少なくともポリイミド変性シリコーン樹脂を含む層には抵抗制御剤、帯電制御剤の他に必要に応じて各種の有機・無機材料と混合し用いることが出来る。
【００６３】
混合することの出来る他の有機樹脂材料としては、アルキド樹脂、塩素化ポリエーテル、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレン、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレン系樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらは溶剤に溶解して用いたり、どちらか一方を樹脂微粒子の状態で混合したりすることも可能である。
【００６４】
弾性層用材料は一般的なものを使用することが出来る。
【００６５】
具体的には、ポリウレタン、ブチルゴム、ニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等を使用することが出来る。これらのゴム材料は一部を除き通常絶縁性であるが、前述の様にバイアス電圧を付与する場合前記した抵抗制御剤を添加して導電性にして使用することも可能である。
【００６６】
つぎに、本発明の現像ローラの製造方法について説明する。
[導電層の成型方法]
本発明の現像ローラの成形にあたっては、導電性支持体と弾性層形成用のゴム組成物を金型内で同時に加熱、加圧するプレス成形方法、導電性支持体とゴム組成物を押出機でクロスヘッドを用いて一体に分出しした後、ギヤーオーブンまたは赤外線炉で一次加硫する押出成形方法、導電性支持体を成形金型内にセットした後、この金型内に上記組成物を注入し加熱する射出成形方法等が用いられ、必要に応じて表面を研磨することも可能である。
[ポリイミド変性シリコーン樹脂を溶剤に溶解して塗工成型する方法]
ポリイミド変性シリコーン樹脂を溶剤に溶解後現像ローラを作成する場合は、常法に従って行うことができ、例えば、前述した各成分を溶媒に溶解または分散させた液状組成物を、適当なキャリアー（支持体）上に流延し、次いで、溶剤を乾燥除去することで行うことができる。
【００６７】
キャリアーとしては、格別制限はなく、一般的な溶液流延法で用いられるものが使用され、例えば、ＳＵＳ、Ａｌ等の金属製ローラ、導電性樹脂ローラ、ゴムローラ、などを挙げることができる。
【００６８】
溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリドン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、アセトン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、１,２−ジメトキシメタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルセロソルブ、セロソルブアセテート、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、酢酸メチル、酢酸エチル、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ジクロロエタン、トリクロロエタン等が挙げられ、これらの中から、各成分が溶解・分散するように種類と量を適宜選択して使用する。
【００６９】
溶剤中のポリイミド変性シリコーン樹脂の濃度は、製造する膜厚に応じて適宜選択されるが、通常０．１〜６０質量％、好ましくは１〜５０質量％、より好ましくは５〜４５質量％の範囲である。環状オレフィン系ポリマーの濃度がこの範囲にあるときに、膜厚調製が容易でかつ製膜性にも優れ好適である。
【００７０】
液状組成物をキャリアー上に流延する方法としては、格別制限されないが、例えば、ドクターナイフ、メイア・バー、ロール・コートなどを用いて行うことができる。液状組成物の流延は、スプレー、ハケ、ロール、スピンコート、ディッピングなどで塗布することにより行える。１回の塗布で所望の膜厚が得られない場合は、繰り返し塗布することができる。
【００７１】
【実施例】
実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
＜現像ローラ表面層形成成分＞
ポリイミド変性シリコーン樹脂（Ｘ−２２−８９１７；信越化学工業）
１００質量部
シクロヘキサノン                                  １００質量部
メチルエチルケトン                                １００質量部
上記塗布液をＳＵＳ板（０．１mm厚）にディッピングコートし、２００℃／１時間恒温槽中に放置し、試料板とした（膜厚２０μm）。
＜薄層規制部材の評価＞
▲１▼トナー離型性試験
試料板を図９に示した様にトナー（リコーシアントナー タイプ4100）と接触し、実験室用簡易プレス成型機を用い９８０ｋＰａ，５０℃，１ｈｒの条件で加熱、加圧した。試験後、２９４ｋＰａのエアーでトナーをブローオフし、トナー残留状態を下記のように目視ランク評価した。
【００７２】
離型性ランク
ランク８        極めて容易にトナーが除去される
７        若干時間を要するが完全にトナーが除去される
６        僅かに（数％以下）トナーが残留する
５        数％〜１／３程度のトナーが残留する
４        １／３〜２／３程度のトナーが残留する
３        ２／３以上トナーが残留する
２        全面にトナーが残留する（トナー粒子として存在）
１        全面にトナーが残留する
（トナー粒子として存在せず、粒子同士融着）
▲２▼空回し試験
同様の現像ローラ表面層形成成分を１６ｍｍφＡｌ芯金にスプレー塗工し、２００℃／１時間恒温槽中に放置した後取り出し、徐冷した後表面を研磨し、現像ローラとした。これを図２に示した現像装置に装着し、１００時間の空回し試験を行った。現像装置の各部材には次のものを用いた。
【００７３】
トナー            リコーシアントナー タイプ4100
薄層ブレード      ＳＵＳ製１００μm厚
供給ローラ        導電ウレタンスポンジ
線速              現像ローラ＝１００ｍｍ／ｓｅｃ、
供給ローラ＝１２０ｍｍ／ｓｅｃ
電位              現像ローラ＝接地、供給ローラ＝−１５０Ｖ、
薄層規制部材＝フロート
空回し中はトナーの薄層状態を観察した。空回し後現像ローラ上のトナーをエアーブローし、表面上の残留トナーをテープ転写し、これを白紙に貼付し、その画像濃度を測定した（測定装置；Ｘ−Ｒｉｔｅ  ９３８  Ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ）。ブランクの濃度も測定し、その差をフィルミングトナー量の指標値ΔＩＤ（フィルミング）とした。
【００７４】
次に、現像ローラ径をレーザーマイクロケージ（ＬＳ３１００；キーエンス社製）で測定し、空回し前後の差から摩耗量（μm）を算出した。
[実施例２]
実施例１で用いたポリイミド変性シリコーン樹脂（Ｘ−２２−８９１７）をポリイミド変性シリコーン樹脂（Ｘ−２２−８９０４；信越化学）にした以外は全て同様に試料、ローラを作製し、同様の評価を行った。
[実施例３]
＜ポリイミド変性シリコーン樹脂の合成＞
乾燥窒素ガス導入管、冷却器、温度計、撹拌機を備えた四口フラスコに、脱水精製したＮ−メチル−２−ピロリドン(ＮＭＰ)７９１ｇを入れ、窒素ガスを流しながら１０分間激しく撹拌した後、２，２−ビス（４−（４−アミノフェノキシ）フェニル）プロパン（ＢＡＰＰ）０．１０ｍｏｌ、ジアミノポリジメチルシロキサン（Ｘ−２２−１６１ＡＳ；信越化学）０．１０ｍｏｌを投入し、系を６０℃に加熱し、均一になるまで撹拌した。次に系を氷水浴で５℃以下に冷却し、無水トリメリット酸０．４２ｍｏｌを添加し、その後３時間撹拌を続けた。この間フラスコは５℃以下に保った。その後、窒素ガス導入管と冷却器を外し、キシレンを満たしたディーン・スターク管をフラスコに装着し、系にキシレン１９８ｇを添加した。油浴にかえて系を約１７５℃に加熱し発生する水を系外に除いた。４時間加熱して系からの水の発生は認められなくなった後、冷却し、この反応溶液を大量のメタノール中に投入して、樹脂を析出させた。固形分を濾過後、８０℃で１２時間減圧乾燥し溶剤を除き、シリコーン変性ポリイミド樹脂Ａを得た。
【００７５】
得られた樹脂を実施例１と同様に試料、ローラを作製し、同様の評価を行った。
[比較例１]
＜現像ローラ表面層形成成分＞
ポリイミド樹脂（ユーピレックスＳ：宇部興産（株））    １００質量部
Ｎメチル２ピロリドン                                  ５００質量部
上記材料を実施例１と同様に試料、ローラを作製し、同様の評価を行った。
[比較例２]
＜現像ローラ表面層形成成分＞
シリコーン樹脂（ＳＲ２４１１；トーレシリコーン）    １００質量部
トルエン                                            １００質量部
上記材料を実施例１と同様に試料、ローラを作製し、同様の評価を行った。
[比較例３]
0004276796.tif 000004
上記材料を実施例１と同様に試料、ローラを作製し、同様の評価を行った。
【００７６】
結果を表１に示した。
【００７７】
【表１】
0004276796.tif 000005
[実施例４]
0004276796.tif 000006
実施例２で用いた表面層形成成分に上記カーボンブラックを添加、７２時間ボールミル分散した。これをスプレー塗工し、実施例２と同様に現像ローラを得た。表面層の膜厚は１５μmである。
【００７８】
この現像ローラの体積抵抗をＤＣ１００Ｖで１分後の抵抗値から次式を用いて算出した。
【００７９】
体積抵抗Ｒ（Ω・cm）＝（抵抗測定値Ｒ´）×ｌｎ｛（２πＬ）／（ａ／ｂ）｝
Ｌ；主電極巾、ａ；現像ローラ径、ｂ；芯金径
カーボンブラック添加量と体積抵抗の結果を図６に示す。
【００８０】
次に実施例１と同様の現像装置にこれを装着し、ベルト感光体を使用した画像形成装置を用い、残像度を測定した。
【００８１】
残像性の評価
図７に示すようなパターン画像を出力し残像性を評価した。すなわち、図７中黒ベタ帯（図中梨地で示す。）を現像後、網点を現像し、黒ベタ帯の位置に相当する網点の画像濃度（ＩＤl）と黒ベタ帯相当部以外の網点の画像濃度（ＩＤh）をマクベス濃度計により測定し、その比（ＩＤl／ＩＤh）により残像性を評価した。すなわち、比が１であれば残像は発生しておらず良好であるが、１よりはずれるほど残像の程度が悪いことになる。残像度の許容範囲は１±０．１である。
【００８２】
抵抗と残像度の結果を図８に示した。
[実施例５]
＜弾性層形成成分＞
シリコーンゴム（ＳＨ８３１Ｕ；トーレシリコーン）          １００質量部
カーボンブラック・サーマルブラック（旭カーボン社製）        １２質量部
加硫剤（Ｃ８；信越化学）                                      ２質量部
上記成分を２本ロールで混練し、予め接着プライマーを塗布した８φＳＵＳ芯金と共に成型用金型で175℃、10分間、前記芯金と加硫接着成形した。その後、オーブン中で 200℃、４時間二次加硫を行い、円筒研削盤で研磨して層厚４ｍｍの導電弾性層を得た。（電気抵抗約１０５Ω）
実施例４で用いた現像ローラ表面層形成成分（カーボンブラック含有量３０質量部品）を上記弾性層にスプレー塗工し、同様の方法で現像ローラを得た。表面層の膜厚は１０μmである。これを図１に示したドラム感光体を用いた画像形成装置に装着し、１０万枚の通紙試験を行った。試験前後の残像度、試験後のΔＩＤ離型性、摩耗量、ワレ（マイクロスコープによる観察）を測定した
結果を表２に示す。
【００８３】
【表２】
0004276796.tif 000007
[実施例６]
0004276796.tif 000008
実施例５と同様に弾性層に上記表面層形成成分を形成し、体積抵抗及びΔＩＤ（地汚れ）、トナー帯電量、付着量、残像度を測定した。結果を表３に示した。
【００８４】
【表３】
0004276796.tif 000009
ΔＩＤ（地汚れ）；測定装置；Ｘ−Ｒｉｔｅ  ９３８  Ｓｐｅｃｔｒｏｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒで地汚れ濃度を測定
トナー帯電量、付着量；吸引法
【発明の効果】
本発明によれば表面に少なくともポリイミド変性シリコーン樹脂を含有することで、トナー離型性、耐摩耗性の優れた現像ローラを有する現像ユニット（現像装置）が提供される。
【００８５】
また、本発明の現像装置を使用した画像形成装置は残像のない高画質な画像を長期にわたって提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係る電子写真装置の概略図である。
【図２】  本実施の形態に係る現像装置の概略図である。
【図３】  本実施の形態に係る現像ローラの一例の概略図である。
【図４】  本実施の形態に係る現像ローラの他の一例の概略図である。
【図５】  トナーの挙動を説明するための図である。
【図６】  カーボンブラック添加量と体積抵抗の関係を示すグラフ図である。
【図７】  残像性を評価するために出力するパターン画像を示す図である。
【図８】  抵抗と残像度との関係を示すグラフ図である。
【図９】  トナー離型性試験に用いるトナーと接触させた試験板を示した図である。
【符号の説明】
１０  電子写真装置
１２  感光体
１４  除電ランプ
１６  帯電チャージャ
２０  画像露光部
２２  現像装置
２６  転写チャージャ
３４  ファーブラシ
３６  クリーニングブラシ
４０  現像ローラ
４２  供給ローラ
４４  薄層規制部材
４６  軸
４８  芯金
５０  表面層
５２  ゴム層
【図１】
0004276796.tif 000010
【図２】
0004276796.tif 000011
【図３】
0004276796.tif 000012
【図４】
0004276796.tif 000013
【図５】
0004276796.tif 000014
【図６】
0004276796.tif 000015
【図７】
0004276796.tif 000016
【図８】
0004276796.tif 000017
【図９】
0004276796.tif 000018