(57)【要約】【課題】環境安定性の良い導電性ローラ、この導電性ローラの製造方法、電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】軸芯体と、その周囲に形成された導電性ゴム層とを有する導電性ローラであって、該導電性ゴム層は、少なくともシリコーンゴムと、粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラック（Ａ）をフィラーとして含有し、該カーボンブラック（Ａ）は、該シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上２０．５質量部以下で含まれ、かつ該導電性ゴム層の密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下であり、導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径が１．０μｍ以上６．０μｍ以下かつ前記円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が５．０μｍ以下であることを特徴とする導電性ローラ。【選択図】図１
2009020422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯体と、その周囲に形成された導電性ゴム層とを有する導電性ローラであって、
該導電性ゴム層は、少なくともシリコーンゴムと、白金化合物と、粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラック（Ａ）をフィラーとして含有し、
該カーボンブラック（Ａ）は、該シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上、２０．５質量部以下で含まれ、
かつ面積相当割合が全フィラー中の９５％乃至１００％を占め、
かつ該導電性ゴム層の密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下であり、
導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径が１．０μｍ以上、６．０μｍ以下
かつ前記円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が５．０μｍ以下である
ことを特徴とする導電性ローラ。
【請求項２】
導電性ゴム層が３０℃、８０％ＲＨ及び１５℃、１０％ＲＨで測定したローラ抵抗値（Ω）をそれぞれＲＶ１、ＲＶ２としたとき、下記（式１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の導電性ローラ。
−０．０１≦ｌｏｇ（ＲＶ２／ＲＶ１）≦０．５    （式１）
【請求項３】
前記シリコーンゴムは、付加反応型液状シリコーンゴムを原料とし、白金化合物を触媒として架橋硬化して得られたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性ローラ。
【請求項４】
軸芯体の周囲にフィラーを含有する導電性ゴム層を設けて導電性ローラを製造する方法において、
軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配し、軸芯体を前記塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させる工程と、
粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラックを、シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上２０．５質量部以下含む導電性ゴム層材料を軸芯体の外周上に塗布する工程と、
塗布された前記導電性ゴム層材料を赤外線加熱により硬化し、密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下である導電性ゴム層を得る工程とを有する導電性ローラの製造方法。
【請求項５】
導電性ゴム層の未硬化における降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項４に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項６】
前記シリコーンゴムは、付加反応型液状シリコーンゴムを原料とし、白金化合物を触媒として架橋硬化して得られるものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の導電性ローラの製造方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の製造方法により製造された導電性ローラ。
【請求項８】
現像ローラとして用いられることを特徴とする請求項１乃至３及び７のいずれか１項に記載の導電性ローラ。
【請求項９】
現像ローラの表面に層状に形成した現像剤を、感光ドラムに接触させて、感光ドラム表面上の静電潜像を可視画像化する電子写真プロセスカートリッジにおいて、現像ローラが、請求項１乃至３及び７のいずれか１項に記載の導電性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】
現像ローラの表面に層状に形成した現像剤を、感光ドラムに接触させて、感光ドラム表面上の静電潜像を可視画像化する画像形成装置において、現像ローラが、請求項１乃至３及び７のいずれか１項に記載の導電性ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター、複写機等の画像形成装置に用いられる弾性ローラ及びその製造方法に関し、さらに、前記弾性ローラを現像ローラとする電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の画像形成装置について、以下に説明する。
【０００３】
装置の本体内部には画像形成部が設置されており、画像がクリーニング、帯電、潜像、現像、転写及び定着のプロセスを経て、画像が出力される。画像形成部は像担持体である感光ドラムを備えており、この感光ドラムの周辺にクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部及び転写部が設けられている。この画像形成部で形成された感光ドラム上の現像剤像は転写部で記録材に転写され、定着部に搬送されて、前記定着部で加熱加圧され、記録材に定着され、記録画像として排出される。
【０００４】
電子写真方式を用いたプリンターにおいて、感光ドラムは帯電ローラにより均一に帯電され、画像情報が載せられたレーザーにより前記表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対し、現像容器内で現像剤塗布ローラ及び現像剤規制部材により適正電荷で均一に現像ローラ上に担持された現像剤が、感光ドラムと現像ローラとの接触部で現像が行われる。その後、感光ドラム上の現像剤像は、中間転写体を介して又は介さずに転写部において転写ローラの作用により記録紙に転写される。この現像剤像を担持した記録紙は定着部に搬送され、熱と圧力（加圧ローラと定着ローラ）により定着される。一方、感光ドラム上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【０００５】
この装置において、現像ローラは、感光ドラム及び現像剤規制部材に圧接した状態にあり、さらに、使用が開始されると現像ローラ・感光ドラム間及び現像ローラ・現像剤規制部材間に現像剤が介在している。感光ドラムに転写されずに現像ローラ上に残った現像剤は、現像ローラに当接している現像剤塗布ローラによって剥ぎ取られ、現像容器内に戻る。この現像ローラから戻った現像剤は、容器内で攪拌され、再び現像剤塗布ローラによって現像ローラ上に搬送される。これらの工程を繰り返すうちに、現像剤は大きなストレスを受けている。そこで、現像剤へのストレスを軽減するために、現像ローラは低硬度の弾性体からなる材料で形成されている。
【０００６】
また、導電性ローラが現像ローラや帯電ローラである場合、常に他部材と接触した状態で回転しているので、接触状態を安定に保つ必要がある。すなわち、現像ローラや帯電ローラは、他部材と所定の接触幅をもって圧接するので、変形しやすく、同時に変形回復力に優れているものが好ましい。接触状態を安定に保つことができないと、現像剤の供給量がばらついたり、帯電状態がムラになったりして、画像に悪い影響を及ぼすことになる。
【０００７】
このような接触現像方式に用いられる現像ローラは、軸芯体外周上に導電性ゴム層を設けた構成の導電性ローラとなっている。さらに、必要に応じて、導電性ゴム層の上に、表面特性を使用目的に合わせるため、各種の樹脂溶液を塗工して、表面層を設けた導電性ローラもある。
【０００８】
また近年、電子写真のカラー化及び高画質化のニーズが高まり、電子写真用ローラのさらなる安定性が厳しく要求されている。例えば、電子写真装置の取り扱われる環境は広範囲の気温や湿度に対応させることが必要である。そのため、環境差の中での安定性がもっとも重要な課題の一つになる。高温高湿と低温低湿の環境差の中で、導電性部材の抵抗安定性が悪いと現像剤（トナー）や感光ドラムにかかるバイアスが変動し、その結果トナーの載り量が変わるなど直接画像に影響してしまい、最終的に画像欠陥が発生する。
【０００９】
上記要求特性から、導電性ローラは、高温高湿と低温低湿の環境差の中で、抵抗安定性が良いことが重要である。つまり、高温高湿環境と低温低湿環境の中でばらつきが小さいことが求められる。
【００１０】
このような観点から、導電性ゴム層材料として液状シリコーンゴムが用いられている。シリコーンゴムとしては、付加反応架橋型、縮合反応架橋型、過酸化物架橋反応型がある。特に加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの生産性に優れる理由から、付加反応架橋型液状シリコーンゴムが用いられる。
【００１１】
また、導電性シリコーンゴムロールの製造方法として、一般的に円筒状金型を用いた成形法が行なわれており、そのなかで、電気抵抗のばらつきが小さく、高精度成形が可能な技術が開示されている。すなわち、円筒状成形型の成形用空間内に軸芯体を配置し、さらに上記軸芯体の長手方向が略垂直となるような状態で、軸芯体と成形用空間内周面との間に、シリコーンゴム組成物を注入し、成形型を加熱してゴム組成物を架橋形成させる。これにより半導電性ゴム層を形成し、かつ上記半導電性ゴム層が特定の要件を満たすようにする（特許文献１）。
【００１２】
このとき、シリコーンゴム組成物中に比較的密度の高い充填材を添加し、密度を調整する。これにより、カーボンブラックが、ロールの軸体の長手方向，軸心方向のいずれに対しても偏在することがなく、半導電性ゴム層全体に分散され、良好な半導電性ローラを形成できるとしている。
【００１３】
しかしながら、これら導電性ローラに関しては、電子写真のカラー化及び高画質化に影響を与える導電性ローラの高温高湿と低温低湿の環境差の中で、抵抗安定性の記載はない。さらに、高精細画像を出力した場合のトナーへ与える影響、画像特性への影響が明確ではない。
【特許文献１】特開２００１−２２７５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したようにカーボンブラックを用いた導電性部材である現像ローラにおいて、ローラ中にカーボンブラックが均一に分散された状態であっても、高温高湿と低温低湿の環境差の中で、ローラを通電させる際にトナーに与える電荷量が変動してしまう場合がある。これは、現像ローラの場合、飛び散り画像に関わるものである。高温高湿環境に比べ、低温低湿環境においてはローラの抵抗値が上昇するために、現像ローラ上のトナーは通常の電荷量よりも過剰な電荷をもつことになり、制御できなくなったトナーが細かく飛び散ることで飛び散り画像を発生するものと思われる。高温高湿環境においては、電荷を持ちにくくさらに吸湿されたトナーが電荷不足により、ある量まとまった状態で飛び散ることで飛び散り画像を発生していると思われる。
【００１５】
本発明の目的は、各環境において飛び散り画像の低減された良好な画像が得られる現像ローラ及びその製造方法、電子写真プロセスカートリッジ並びに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】
【００１６】
本発明者らは、この課題を解決するために鋭意検討を行った結果、導電性ゴム層において、カーボンブラックが均一に分散され、カーボンブラックの存在しない領域がある範囲にあるとき、前述の課題を解決するに至った。つまり、導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径が１．０μｍ以上６．０μｍ以下かつ前記円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が５．０μｍ以下であるときである。これにより、高温高湿環境から低温低湿環境の各環境において安定した通電状態を維持することができ、従来よりも飛び散りの発生を低減した良好な画像を得ることができる。
【００１７】
すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
【００１８】
〔１〕軸芯体と、その周囲に形成された導電性ゴム層とを有する導電性ローラであって、
該導電性ゴム層は、少なくともシリコーンゴムと、白金化合物と、粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラック（Ａ）をフィラーとして含有し、
該カーボンブラック（Ａ）は、該シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上、２０．５質量部以下で含まれ、
かつ面積相当割合が全フィラー中の９５％乃至１００％を占め、
かつ該導電性ゴム層の密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下であり、
導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径が１．０μｍ以上、６．０μｍ以下
かつ前記円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が５．０μｍ以下である
ことを特徴とする導電性ローラ。
【００１９】
〔２〕導電性ゴム層が３０℃、８０％ＲＨ及び１５℃、１０％ＲＨで測定したローラ抵抗値（Ω）をそれぞれＲＶ１、ＲＶ２としたとき、下記（式１）を満たすことを特徴とする上記〔１〕に記載の導電性ローラ。
【００２０】
−０．０１≦ｌｏｇ（ＲＶ２／ＲＶ１）≦０．５    （式１）
〔３〕前記シリコーンゴムは、付加反応型液状シリコーンゴムを原料とし、白金化合物を触媒として架橋硬化して得られたものであることを特徴とする上記〔１〕又は〔２〕に記載の導電性ローラ。
【００２１】
〔４〕軸芯体の周囲にフィラーを含有する導電性ゴム層を設けて導電性ローラを製造する方法において、
軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配し、軸芯体を前記塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させる工程と、
粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラックを、シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上２０．５質量部以下含む導電性ゴム層材料を軸芯体の外周上に塗布する工程と、
塗布された前記導電性ゴム層材料を赤外線加熱により硬化し、密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下である導電性ゴム層を得る工程とを有する導電性ローラの製造方法。
【００２２】
〔５〕導電性ゴム層の未硬化状態における降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であることを特徴とする上記〔４〕に記載の導電性ローラの製造方法。
【００２３】
〔６〕前記シリコーンゴムは、付加反応型液状シリコーンゴムを原料とし、白金化合物を触媒として架橋硬化して得られるものであることを特徴とする上記〔４〕又は〔５〕に記載の導電性ローラの製造方法。
【００２４】
〔７〕上記〔４〕乃至〔６〕のいずれかに記載の製造方法により製造された導電性ローラ。
【００２５】
〔８〕現像ローラとして用いられることを特徴とする上記〔１〕乃至〔３〕及び〔７〕のいずれかに記載の導電性ローラ。
【００２６】
〔９〕現像ローラの表面に層状に形成した現像剤を、感光ドラムに接触させて、感光ドラム表面上の静電潜像を可視画像化する電子写真プロセスカートリッジにおいて、現像ローラが、上記〔１〕乃至〔３〕及び〔７〕のいずれかに記載の導電性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。
【００２７】
〔１０〕現像ローラの表面に層状に形成した現像剤を、感光ドラムに接触させて、感光ドラム表面上の静電潜像を可視画像化する画像形成装置において、現像ローラが、上記〔１〕乃至〔３〕及び〔７〕のいずれかに記載の導電性ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の導電性ローラは、導電性ゴム層が、特定のシリコーンゴム組成物により形成されているので、高温高湿環境と低温低湿環境の環境差の中で安定した抵抗状態を維持し、安定した出力画像が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３０】
図１に、本発明にかかる導電性ローラの１例の斜視図を示す。図１において、１０１は軸芯体であり、本発明にかかる導電性ローラは、前記軸芯体１０１の周囲に特定のカーボンブラックを含んだシリコーンゴム組成物からなる導電性ゴム層１０２が設けられている。
【００３１】
前記軸芯体１０１は、導電性ローラの電極及び支持部材として機能するものである。軸芯体１０１は、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属又は合金、クロム、ニッケルでメッキ処理を施した鉄、合成樹脂の材質で構成されている。形状は、円柱形や中心部を空洞化した円筒形が好ましい。軸芯体の外径は適宜決めることができるが、４ｍｍから２０ｍｍの範囲にするのが好適である。
【００３２】
本発明の導電性ローラは、導電性ゴム層が、少なくともシリコーンゴム及び粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、かつ燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であるカーボンブラック（Ａ）を含むフィラーにより構成される。そして、前記カーボンブラック（Ａ）は、シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上２０．５質量部以下で含まれる。また、前記カーボンブラック（Ａ）は、面積相当割合が全フィラー中の９５％乃至１００％を占める。更に、前記導電性ゴム層の密度は、１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下である。更にまた、当該導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径は１．０μｍ以上、６．０μｍ以下であり、かつ前記円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は５．０μｍ以下である。
【００３３】
なお、導電性ゴム層に白金化合物を含ませることは、性能安定性のために好ましい。なお、白金化合物として、後記するように付加反応型液状シリコーンゴムの架橋触媒として使用されるものが使用可能であり、その使用量も架橋触媒として配合される程度の微量で十分である。付加反応型シリコーンゴムの架橋反応において使用される架橋触媒として、遷移金属元素を含む化合物等が用いられ、遷移金属元素としてはたとえば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｃｅ、Ｃｒ等が例示される。本発明における効果を発現させるためには、シリコーンゴム中に混合されたフィラーが均一に分散されている状態を保つことが必須であるため、成形後短い時間で硬化反応を進める必要がある。そのためには、シリコーンへの溶解度が高く、かつ架橋反応を進めるのに高い活性をもつものを選択する必要がある。白金化合物を用いた場合、成形時にシリコーンゴム材料中のフィラーが凝集しはじめ微細な均一分散状態が崩壊するよりも早く硬化反応を進めることができるので、シリコーンゴム硬化物中のフィラーは極めて微細な均一分散状態を得ることができる。
【００３４】
導電性ゴム層のベース材料としては、適度に低硬度であり良好な変形回復力のあるシリコーンゴムを用いる。特に現像ローラの場合、トナー規制部材や感光体などと常に圧接した状態で使用されるため、低硬度で変形回復性が良いことが求められる。シリコーンゴムとして、付加反応架橋型、縮合反応架橋型、過酸化物硬化型があり、これらから適宜選択して使用可能である。これらの中でも、加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなど、生産性に優れることから、付加反応架橋型液状シリコーンゴムが好ましい。
【００３５】
付加反応架橋型液状シリコーンゴムの原料となる付加反応型液状シリコーンゴムは、アルケニル基を有するオルガノポリシロキサン（主剤）とオルガノハイドロジェンポリシロキサン（硬化剤）からなり、さらに触媒や他の添加物を適宜含む組成物である。
【００３６】
アルケニル基を有するオルガノポリシロキサンは、シリコーンゴム原料のベースポリマーであり、その分子量は特に限定されないが、重量平均分子量（Ｍｗ）が１万以上１００万以下であることが好ましく、５万以上７０万以下であることがより好ましい。
【００３７】
このオルガノポリシロキサンのアルケニル基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位であり、その種類は特に限定されない。しかし、活性水素との反応が高い等の理由から、ビニル基、アリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基がより好ましい。
【００３８】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、架橋硬化の工程における付加反応の架橋剤の働きをするもので、一分子中のケイ素原子結合水素原子は２個以上必要であり、硬化反応を好適に行わせるために、３個以上あることが好ましい。オルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量は特に制限がなく、好ましい重量平均分子量（Ｍｗ）は１０００以上１００００以下である。硬化反応を好適に行わせるためには、比較的低分子量である重量平均分子量１０００以上５０００以下のポリマーがより好ましい。
【００３９】
付加反応型液状シリコーンゴムは、架橋触媒として、公知の白金系触媒を含むことが好
ましい。白金系触媒として、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、エー
テル化合物、水和物との錯体などの白金化合物が挙げられる。架橋触媒の添加量は、オルガノポリシロキサンに対し、１ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下の範囲が好ましい。
【００４０】
本発明において使用できるカーボンブラック（Ａ）としては、粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下である。前記カーボンブラック（Ａ）としては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＭＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＲＣＦ、ＭＣＦ、ＦＴ、ＭＴ等が挙げられ、さらに、酸化処理を施した酸性カーボン、熱分解カーボン等の汎用のものが挙げられる。粒径が１０ｎｍより小さいカーボンブラックであると、カーボンブラック自体の凝集性が強く、シリコーンゴムへの均一分散が困難になる。これにより、弾性ローラの軸方向並びに厚み方向に対して、硬さ・変形回復力のばらつきが大きくなる。また、粒径が４０ｎｍより大きいと、カーボンブラック自体の凝集性が弱く、成形時や材料混合時において材料にせん断がかかることにより、カーボンブラックの均一分散性は良くなる。しかし、シリコーンポリマー中でカーボンネットワークを形成しにくいために、カーボンブラックを多量必要とし、その結果歪特性などの物性値を損なう原因となる。使用するカーボンブラック（Ａ）の粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下のときにシリコーンポリマー中に適度なカーボンブラック分散性が発現し、導電安定性が向上する。
【００４１】
また、カーボンブラック（Ａ）はその燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下であることが必要である。カーボンブラックは導電性ゴム層中において、その表面の特性から他の物質との相互作用に大きな影響力をもつものであり、特に粒子が非常に微細であり比表面積が大きいので、表面は重要な特性のひとつである。
【００４２】
カーボンブラックの燃焼開始温度は、カーボンブラック表面の細孔構造により大きく左右されるものであり、細孔構造により空気中の酸素との浸透具合で燃焼し始める温度に違いが生じるものと考えられる。カーボンブラック表面の細孔構造が発達していると粒子の表面積が大きくなるので、空気中の酸素と接触する確立が高まり低い温度で燃焼しやすくなるものと考えられる。燃焼開始温度の測定は後記した測定法による。また、測定の様子を図６に示す。
【００４３】
好適なカーボンブラックの燃焼開始温度は７００℃以上８００℃以下である。カーボンブラック表面の細孔構造とそれをとりまくシリコーン分子が絡み合うことにより、カーボンブラックとシリコーンポリマーの間で密着強度が発生していると考えられる。シリコーンポリマー中にカーボンブラックを分散させる際に、高いせん断力をかけることでカーボンブラックは非常に細かく均一に分散された状態になる。ここで、カーボンブラックとシリコーンポリマー間で絡み合いによる密着強度が低い場合には、カーボンブラックの凝集作用が大きく働くため均一に分散した状態は保持できない。カーボンブラックとシリコーン分子の絡み合いによる相互作用は、カーボンブラックなどの微小粒子がもつ凝集作用を妨げる方向に関る力である。したがって、カーボンブラックとシリコーン分子の絡み合いによる相互作用とカーボンブラックの凝集力のバランスをとることにより、シリコーンゴム中でのカーボンブラックの分散状態を維持することが可能になると考えられる。
【００４４】
燃焼開始温度が７００℃より低い場合は、カーボンブラックとシリコーンゴムの相互作用が強く、好適なカーボンネットワークを形成し得ないために所望の電気特性を得ることが出来ない。また、８００℃を超えると、カーボンブラックとシリコーンゴムとの相互作用が弱く、カーボンブラックは凝集する傾向にある。そのため、シリコーンポリマー中のカーボンネットワークの偏在は大きくなるため、導通するポイントがまばらになり、トナー一つ一つに与える電荷量がばらつくため良好な画像を維持することができない。
【００４５】
カーボンブラック（Ａ）の配合量は、シリコーンゴム１００質量部に対して、７．５質量部以上２０．５質量部以下で、導電性ゴム層の抵抗値が所定になるよう、この範囲で配合される。なお、電子写真方式の画像形成装置に用いられる導電性ローラの抵抗値は１０3Ω・ｃｍ以上１０8Ω・ｃｍ以下であり、用途に応じて調整される。
【００４６】
カーボンブラック（Ａ）の配合量が２０．５質量部よりも多いと導電性ゴム層のカーボンブラック濃度が高くなり、シリコーンゴム弾性ローラとしての物性を低下させる。また、７．５質量部より少ないと導電性ローラとして充分な電気特性を得ることができない。
【００４７】
シリコーンゴムに配合される全フィラー中のカーボンブラックの面積相当割合は９５％乃至１００％である。カーボンブラックの割合が９５％よりも小さいと、導電性ゴム層中に存在する他のフィラーの影響が顕著に表れ、カーボンブラックの均一分散性を損ねる。また、カーボンブラック以外のフィラーが導電性フィラーである場合にも、カーボンブラックとは比重や粒子形状が大きく異なるために沈降や凝集は避けられない。カーボンブラックが全フィラー中の９５％乃至１００％にあるときに、他のフィラーの影響を受けることなく所望の分散状態を維持することができる。
【００４８】
本発明における導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の平均直径は１．０μｍ以上、６．０μｍ以下である。
前記平均直径は、導電性ゴム層におけるカーボンブラックの分散密度を表す指標となり、導電性ゴム層の断面において、カーボンブラックの存在しない領域を円で表したとき、直径が最大の円から１１個を選択し、最大の円を除いた１０個の円の平均直径を表す。
この平均直径が１．０μｍよりも小さいとカーボンブラックが過度に分散するため、本発明におけるカーボンブラック配合量では充分な導通ポイントを形成することが出来ず、トナーに充分な電荷を与えることが出来ない。
したがって、とくに高温高湿環境においてトナーの飛び散りが発生しやすい。６．０μｍよりも大きいときは、ポリマー中のカーボンブラックが過度に偏り、外部環境の影響を受けやすくなる。また、トナーの接触点の大きさに対して絶縁部の範囲が広すぎるため、トナー一つ一つに与える電荷量がばらつくことになる。つまり、カーボンブラックの分散状態に偏りがあると現像ローラ上のトナーの個々の電荷量が大きくばらついてしまい、とくに低温低湿環境においてはその傾向が顕著になるため、結果として画像欠陥を引き起こすことになる。
【００４９】
本発明における導電性ゴム層の断面におけるカーボンブラック非存在エリアに描ける円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は５．０μｍ以下である。前記Ｍａｘ−Ｍｉｎは、カーボンブラック分散均一性を表す指標となる。導電性ゴム層の断面において、カーボンブラックの存在しない領域を円で表したとき、直径が最大の円から１１個を選択し、最大の円を除いた１０個の円のうち、最大の円の直径をＭａｘ、最小の円の直径をＭｉｎとしてＭａｘ−Ｍｉｎを算出した。このＭａｘ−Ｍｉｎが５．０μｍよりも小さいと、シリコーンゴム中のカーボンブラックの分散状態は均一であるため、トナーに対して安定して電荷を供給することが可能になり、本発明の効果を引き出すことができる。
【００５０】
導電性ゴム層を形成するシリコーンゴム組成物には、シリコーンゴム中のカーボン分散安定性向上のため、カーボンブラック以外のフィラーを添加してもよい。前記カーボンブラック以外のフィラーとしては、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、セライト、石英粉末、亜鉛華等があり、好ましくは平均一次粒径がカーボンブラック（Ａ）と同程度であるシリカ、亜鉛華である。
【００５１】
導電性ゴム層を形成するシリコーンゴム組成物には、所望の性能が得られる範囲内になるように、可塑剤、耐熱剤、難燃剤、酸化防止剤、架橋促進剤、架橋遅延剤、架橋助剤、チキソ剤等の各種添加剤が本発明の効果を損なわない範囲で適宜配合されていてもよい。
【００５２】
前記可塑剤としては、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、アジピン酸誘導体などが挙げられる。
【００５３】
本発明におけるシリコーンゴム成形物からなる導電性ゴム層の密度は１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下の範囲である。導電性ゴム層の密度が１．０１ｇ／ｃｍ3未満の場合シリコーンポリマーに対するフィラーの充填率が少ないため、導電性の高いカーボンブラックを用いても十分なカーボンネットワークを作れず、導電性ゴム層を所望の体積抵抗値にできない。一方、導電性ゴム層の密度が１．０７ｇ／ｃｍ3を超えると密度差の大きなフィラーが多く混在することで、軸芯体近傍でのカーボンブラックの分散性の悪化などにつながり、現像ローラとしての必要な電気特性を得ることが困難となることがある。
【００５４】
本発明の導電性ローラは、温度３０℃、湿度８０％ＲＨのときのローラ抵抗値をＲＶ１、温度１５℃、湿度１０％ＲＨのときのローラ抵抗値をＲＶ２としたときに、下記（式１）を満足することが好ましい。
ローラ抵抗値が下記（式１）を満足する場合、環境における抵抗値の変動が小さく、良好な画像が得られる。
【００５５】
−０．０１≦ｌｏｇ（ＲＶ２／ＲＶ１）≦０．５    （式１）
本発明の導電性ローラは、軸芯体上に上記した構成の導電性ゴム層が形成されるならば、その製造方法はとくに限定されない。カーボンブラックの再凝集を引き起こさせない、加熱条件によって分散状態が左右され難いという理由で、成形時にシリコーンゴム材料に圧力とせん断力がなるべくかからない製造方法を用いることが好ましい。軸芯体上に同心状で導電性ゴム層用シリコーンゴム組成物が大気圧下で形成され、次いで、シリコーンゴム組成物が加熱硬化される方法がより好ましく用いられる。
【００５６】
すなわち、本発明の弾性ローラの製造方法は、以下の各工程を含む。
【００５７】
軸芯体と同心となるようにリング型の塗工ヘッドを配し、軸芯体を前記塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させる工程。
【００５８】
当該移動工程と同時に、粒径が１０ｎｍ以上４０ｎｍ以下、燃焼開始温度が７００℃以上８００℃以下のカーボンブラックを、シリコーンゴム１００質量部に対し７．５質量部以上２０．５質量部以下含む導電性ゴム層材料を軸芯体の外周上に塗布する工程。
【００５９】
次いで、前記導電性ゴム層材料を赤外線加熱により硬化し、密度が１．０１ｇ／ｃｍ3以上１．０７ｇ／ｃｍ3以下である導電性ゴム層を得る工程。
【００６０】
なお、上記した各種成分を配合したシリコーンゴム組成物は、未硬化の状態で、降伏応力が５０Ｐａ以上６００Ｐａ以下であることが好ましく、１００Ｐａ以上４００Ｐａ以下であることがより好ましい。すなわち、前記未硬化のシリコーンゴム組成物の降伏応力が上記した範囲にある場合、塗工厚みに対する寸法精度を維持し、塗工面の平滑さとのバランスを最良の状態で、両立することができる。ここで、降伏応力とは、粘弾性測定グラフにおいて貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ’’が交差する点の応力値を意味する。
【００６１】
つまり、降伏応力が６００Ｐａを超えている場合には、材料の構造破壊を起こすために必要な応力が大きすぎて、塗工後の表面にスジが発生したり、凹凸ができたりするなどの問題が生じる。５０Ｐａ未満である場合には、重力に対して降伏応力が小さすぎて塗膜形成後の形状を保持することができないため、加熱硬化後の導電性ロールの塗工厚みに対する外径寸法差が大きくなり、ロールが使用に適さない。
【００６２】
上記導電性ローラの製造方法において、軸芯体上に導電性ゴム層用シリコーンゴム組成物を形成する方法として、リング型の塗工ヘッドを用いた塗工方法が、本発明では好ましい。
【００６３】
ここで好適に用いることができるリング型の塗工ヘッドを有するリングコート機の概略説明図を図２に示す。
【００６４】
このリングコート機は、架台３１の上に略垂直にコラム３２が取り付けられ、架台３１とコラム３２の上部に精密ボールネジ３３が略垂直に取り付けられている。４４はリニアガイドであり、精密ボールネジ３３と平行にコラム３２に前記リニアガイド４４は２本取り付けられている。
【００６５】
ＬＭガイド３４はリニアガイド４４と精密ボールネジ３３とを連結し、サーボモータ３５よりプーリ３６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３２には軸芯体２の外周側にシリコーンゴム組成物の未硬化物を軸芯体の外周上に塗布するリング形状の塗工ヘッド３８が取り付けられている。
【００６６】
さらにＬＭガイド３４にはブラケット３７が取り付けられ、ブラケット３７には軸芯体２を保持し固定する軸芯体下保持軸３９が略垂直に取り付けられている。また、逆側のローラの軸芯体２を保持する軸芯体上保持軸４０の中心軸がブラケット３７の上部に取り付けられ、軸芯体上保持軸４０は軸芯体下保持軸３９に対向して略同心になるように配置して軸芯体を保持している。
【００６７】
前記リング形状の塗工ヘッド３８の中心軸は軸芯体下保持軸３９と軸芯体上保持軸４０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、軸芯体下保持軸３９及び軸芯体上保持軸４０が昇降移動時において塗工ヘッド３８の内側に開口した環状スリットになっている吐出口の中心軸と軸芯体下保持軸３９及び軸芯体上保持軸４０の中心軸が略同心になるように調節してある。
【００６８】
このような構成により塗工ヘッド３８の環状スリットに成っている吐出口の中心軸を軸芯体２の中心軸に略同心に合わせることができ、リング形状の塗工ヘッドの内周面と前記軸芯体２の外周面との間に均一な隙間が形成される。
【００６９】
液状であるシリコーンゴム組成物の供給口４１は、配管４２を介して供給弁４３に接続されている。材料供給弁４３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、定量（単位時間当たりの量が一定）の液状ゴムを吐出可能としている。シリコーンゴム組成物は材料タンクから、材料定量吐出装置により一定量計量され、混合ミキサーで混合される。その後、材料供給ポンプにより混合されたシリコーンゴム組成物は、材料供給弁４３から配管４２を経由して、供給口４１に送られる。
【００７０】
供給口４１より送り込まれたシリコーンゴム組成物は、リング型の塗工ヘッド３８内の流路を通り、リング型の塗工ヘッド３８のノズルから吐出する。シリコーンゴム組成物の肉厚を一定にさせるために、リング状塗工ヘッドノズルからの吐出量と材料供給ポンプからの供給量を一定にして、保持されている軸芯体２を垂直方向（軸芯体の中心軸方向）に上方へ移動させる。これにより、軸芯体２は塗工ヘッド３８に対して相対的に軸方向に移動し、軸芯体２の外周上にシリコーンゴム組成物からなる円筒形状（ロール形状）の未硬化物の層３が形成される。この時、軸芯体２とリング型の塗工ヘッドノズルとのクリアランスは、シリコーンゴム組成物が硬化により収縮するため、所望の導電性ゴム層の層厚以上のクリアランスにすることが好ましい。特に、層厚に対し１．１倍程度のクリアランスにすることが好ましい。
【００７１】
次の工程で、未硬化のシリコーンゴム組成物の層を赤外線加熱で熱処理し硬化し、導電性ローラとする。未硬化のシリコーンゴム組成物の表面は、粘着性を有している。このため、熱処理する方法としては非接触で、装置が簡易で、シリコーンゴム組成物の未硬化物の層を長手方向に均一に熱処理できる赤外線加熱が好ましい。この時、赤外線加熱装置を固定し、シリコーンゴム組成物からなる円筒形状（ロール形状）の未硬化物層を設けた軸芯体を周方向に回転させることにより、周方向に均一に熱処理が行われる。シリコーンゴム組成物の導電性ゴム層材料表面の熱処理温度としては、使用するシリコーンゴム組成物にもよるが、硬化反応が開始する１００℃以上２５０℃以下が好ましい。
【００７２】
ここで、導電性ゴム層の硬化後の物性安定化、導電性ゴム層中の反応残渣及び未反応低分子分の除去等を目的として、赤外線加熱後の導電性ゴム層に更に熱処理等の二次硬化を行ってもよい。その後、導電性ゴム層の両端を突き切って導電性ゴム層を必要な長さにすると共に、導電性ゴム層形成に際して異常が発生しやすい、シリコーンゴム組成物を軸芯体上に形成する際の始端及び終端を予め除去することも好ましい。
【００７３】
以上のようにして形成された導電性ゴム層の外周側に耐磨耗性やトナー帯電性、離型性の観点から、さらに表面層を設けることもできる。表面層を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、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、オレフィン樹脂等が挙げられる。これらの材料は、単独で用いてよく、又は二種以上を混合して用いてもよい。これらの材料には必要に応じて各種添加剤が添加される。
【００７４】
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、ボ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、分散させることができる。得られた表面層形成用の塗料は、スプレー塗工法、ディッピング法等により導電性ゴム層の表面に塗工することができる。表面層の厚みとしては、５μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。低分子量成分がしみ出してきて感光ドラムを汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、ローラが硬くなり、トナー融着が発生することを防止する観点から５０μｍ以下が好ましい。より好ましくは１０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００７５】
本発明の導電性ローラは現像ローラとして使用することができる。現像ローラは、潜像を担持する潜像担持体としての感光ドラムに対向して、当接又は圧接した状態で現像剤を担持する。そして、現像ローラは、感光ドラム表面上に現像剤としてのトナーを層状に付与することにより潜像を現像剤像として可視画像化する機能を持つ。さらに本発明の電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置は、現像ローラとして本発明の導電性ローラを使用する。
【００７６】
本発明の導電性ローラを現像ローラとして搭載した電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の一例を図３に模式図として示した。
【００７７】
なお、本発明に係る電子写真画像形成装置は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの画像を形成する画像形成ユニット１０ａ乃至１０ｄが４個あり、タンデム方式で設けられている。そして、感光ドラム１１、帯電装置１２（帯電ローラ）、画像露光装置１３（書き込みビーム）、現像装置１４、クリーニング装置１５、画像転写装置１６（転写ローラ）等の仕様が各色トナー特性に応じて少し調整に差異があるものの、基本的構成は同じである。また、感光ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１４及びクリーニング装置１５が一体となり、プロセスカートリッジを形成している。
【００７８】
現像装置１４には、一成分トナー５を収容した現像容器６と、現像容器６内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム１１と対向設置された現像ローラ１とを備え、感光ドラム１１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。更に、現像ローラ１に一成分トナー５を供給すると共に現像に使用されずに現像ローラ１に担持された一成分トナー５を掻き取るトナー供給ローラ７及び現像ローラ１上の一成分トナー５の担持量を規制すると共に摩擦帯電する現像ブレード８が設けられている。
【００７９】
感光ドラム１１の表面が帯電装置１２により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報が画像露光装置１３からビームとして、帯電された感光ドラム１１の表面に照射され、静電潜像が形成される。次いで、形成された静電潜像上に本発明の弾性ローラを現像ローラ１とする現像装置１４から一成分トナーが層状に供給され、感光ドラム１１表面上にトナー像が形成され、静電潜像が可視画像化される。このトナー像は感光ドラム１１の回転に伴って、画像転写装置１６と対向する場所に来たときにその回転と同期して供給されてきた紙等の転写材２５に転写される。
【００８０】
なお、本図では４つの画像形成ユニット１０ａ乃至１０ｄが一連に連動して所定の色画像を１つの転写材２５上に重ねて形成されている。したがって、転写材２５をそれぞれの画像形成ユニットの画像形成と同期させる、つまり、画像形成が転写材２５の挿入と同期している。そのために、転写材２５を輸送するための転写搬送ベルト１７が感光ドラム１１と画像転写装置１６との間に挟まれるように、転写搬送ベルト１７の駆動ローラ１８、テンションローラ１９及び従動ローラ２０に架けまわされている。また、転写材２５は転写搬送ベルト１７に吸着ローラ２１の働きにより静電的に吸着された形で搬送されている。なお、２２は転写材２５を供給するための供給ローラである。
【００８１】
画像が形成された転写材２５は、転写搬送ベルト１７から剥離装置２３の働きにより剥がされ、定着装置２４に送られ、トナー像は転写材２５に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の転写材２５への転写が終わった感光ドラム１１はさらに回転して、クリーニング装置１５により感光ドラム１１表面がクリーニングされ、必要により除電装置（不図示）によって除電される。その後感光ドラム１１は次の画像形成に供される。なお、図において、２６、２７はそれぞれ画像転写装置１６、吸着ローラ２１へのバイアス電源を示す。
【００８２】
なお、ここでは、タンデム型の転写材上へ直接各色のトナー像を転写する装置で説明したが、現像ローラとして本発明の導電性ローラを使用する装置であればいずれでもよい。例えば、白黒の単色画像形成装置、転写ローラや転写ベルトに各色トナー像を重ねてカラー画像を形成後転写材へ一括して転写する画像形成装置、各色現像ユニットがロータ上に配置されたり、感光ドラムに並列して配置されたりした画像形成装置等が挙げられる。また、プロセスカートリッジではなく、感光ドラム、帯電装置、現像装置等が直接画像形成装置に組み込まれていても構わない。
【００８３】
本発明の導電性ローラは、上記した現像ローラとしてばかりでなく、その導電性ゴム層の均一性が良好であることから、帯電ローラ、転写ローラ等の導電性が必要な用途にも使用可能である。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を何ら制限するものではない。まず、実施例において行った各種評価及び測定方法について説明する。
【００８５】
＜カーボン粒径測定方法＞
カーボンブラック（ＣＢ）の粒径は以下の方法により求められる値とすることができる。
図１に示すように、ローラ長手方向を４等分する点３箇所から試料を取り出す（ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を投入して軸心体まで到達させて、数ミリ程度の厚みの輪切りにし、断面観察できるような試料とする）。断面で最も厚い層の中から超薄切片を作製し、観察用のサンプルとする。超薄切片の作製は、例えば結切片作製装置（ライカマイクロシステムズ（株）；「Ｌｅｉｃａ  ＥＭ  ＦＣＳ」（商品名））を使用する。−１２０℃以上−５０℃の以下雰囲気下で、ディアトーム社製のダイヤモンドナイフ（「Ｃｒｙｏ  ｄｒｙ  ３５°」（商品名））を用いて、約５０ｎｍの厚みの超薄切片を作製することができる。作成した観察用サンプルから３箇所を選択（導電性ゴム層表面付近、表面と軸芯体との中間、軸芯体付近）し、計９箇所をＴＥＭで観察し測定データとする。直接観察倍率は１４万倍とする。撮影されたフィルムを２倍に拡大して現像し、最終的に、２８万倍の写真を得る。
【００８６】
前記写真から、カーボンブラックの粒子２００００個を任意に選び出し、各々のカーボンブラック粒子について、その粒径を求める。なお、任意に選んだカーボンブラックの粒子が、隣接するカーボンブラックの粒子と重なり合いが多い場合は、そのカーボンブラックの粒子の粒径は求めず、他の粒子を選択する。隣接するカーボンブラックの粒子との重なり合いが多いか少ないかの判断について、図４を用いて説明する。図４において、中央のカーボンブラック粒子Ｙは、２つの隣接するカーボンブラック粒子ＸとＺに接しているため、粒子Ｙの正確な輪郭は不明である。しかし、カーボンブラックは、アグリゲート（ストラクチャー）を形成しやすい物質であり、図４のように重なり合っている粒子がほとんどである。図５に示すように、粒子Ｙと粒子Ｘの輪郭線が交わる２点（Ａ点、Ｂ点とする）を、直線で結ぶ。粒子Ｙと粒子Ｚについても同様に、Ｃ点、Ｄ点を求めて直線で結び、直線ＡＢ、曲線ＢＣ、直線ＣＤ、曲線ＤＡで結ばれる閉平面を作る。線分ＡＢと線分ＣＤの長さの和が曲線ＡＤと曲線ＢＣの長さの和の４０％以下であり、かつ曲線ＢＣの長さが線Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａの長さの５０％以上ならば、曲線ＡＤ上の任意の点１点と曲線ＢＣを三等分する２点の計３点から得られる円の直径を算出する。算出された直径（単位：ｎｍ）の小数点第一位を四捨五入して、整数にした値を、粒子Ｙの粒径と定義する。
【００８７】
以上の手順で、任意の２００００個の粒子について、粒径を求める。
【００８８】
＜カーボンブラック面積相当割合の測定法＞
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を投入して軸心体まで到達させて、数ミリ程度の厚みの輪切りにし、断面観察できるような試料とする。ローラ長手方向の導電性ゴム層部を４等分する３箇所から試料を取り出して、それぞれ重ならないように１０枚の画像を撮影した。図７に示すように、倍率１００００倍のＳＥＭ画像を用いて、画像中に見られる粒子状のものからすべての凝集単位に分別する。それぞれの凝集単位を選択し、その粒子が画像上の６０％以上を占めるように電子線照射エリアを絞って照射をおこなった。測定装置には電子顕微鏡（「Ｓ４８００」（商品名）、日立社製）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＡＸ社製）を用い、加速電圧１０ｋＶ、取り込み時間１００ｓｅｃで原子比率（Ａｔｏｍｉｃ％）を測定した。このときの炭素ＣのＡｔｏｍｉｃ％と酸素ＯのＡｔｏｍｉｃ％の比率Ｃ／Ｏが２．０以上のものをカーボンブラック粒子とし、２．０未満のものをカーボンブラック以外の粒子とした。３０枚の画像からカーボンブラックとそれ以外の粒子の面積を合計し、そのうちのカーボンブラック粒子の面積を割合として算出した。
【００８９】
＜カーボンブラック量・燃焼開始温度測定法＞
図１に示すように、ローラ長手方向の導電性ゴム層部を４等分する３箇所のさらに深さ方向３箇所（表面付近、表面と軸芯体の中間、軸芯体付近）の計９箇所から、それぞれサンプル１０ｍｇを試料として採取した。ＪＩＳ  Ｋ６２２７：１９９８に準拠して、理学電気株式会社製「ＴｈｅｒｍｏＰｌｕｓ２  ＴＧ８１２０」（商品名）を用いて測定し、平均値を測定データとした。測定条件は、窒素ガスを２００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら、５０℃で５分間キープし、その後５０℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温させる。さらに、５０℃／ｍｉｎで３００℃まで冷却し、５分間保持し安定させる。次に窒素ガスをエアーに切り替え２００ｍｌ／ｍｉｎで流しながら同様に５０℃／ｍｉｎで９００℃まで昇温する。２回目の温度上昇時（エアー中）の重量減少によりゴム成分中のカーボンブラック重量の情報が得られ、構成物質全体との比率の関係から、カーボンブラックの含有量（質量％）が得られる。このときの重量減少開始点の温度をカーボンの燃焼開始温度とした。その様子を図６に示す。硬化物によっては重量減少開始の直前に重量増加がわずかに見られる場合があるが、あくまでも減少開始点の温度をカーボンの燃焼開始温度とする。
【００９０】
＜カーボンブラック非存在エリアの測定方法＞
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を投入して軸心体まで到達させて、数ミリ程度の厚みの輪切りにし、断面観察できるような試料とする。図１に示すように、ローラ長手方向の導電性ゴム層部を４等分する３箇所から試料を取り出して、それぞれ重ならないように３枚の画像を撮影した。図７に示すように、倍率３０００倍のＳＥＭ画像（縦３２μｍ横４２μｍ程度）を用いて、画像中に見られる粒子状のものからすべての凝集単位に分別する。それぞれの凝集単位を選択し、その粒子が画像上の６０％以上を占めるように電子線照射エリアを絞って照射をおこなった。測定装置には電子顕微鏡（「Ｓ４８００」（商品名）、日立社製）に付属のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＡＸ社製）を用い、加速電圧１０ｋＶ、取り込み時間１００ｓｅｃで原子比率（Ａｔｏｍｉｃ％）を測定した。このときの炭素ＣのＡｔｏｍｉｃ％と酸素ＯのＡｔｏｍｉｃ％の比率Ｃ／Ｏが２．０以上のものをカーボンブラック粒子とし、２．０未満のものをカーボンブラック以外の粒子とした。図８に示すように、画像中のカーボンブラックの存在しないエリアに円を描き、そのときの直径を調べた。直径が最大のものから１１個を選択して、最大のものを除外し、残った１０個のデータから平均値を算出し、平均直径とした。また、１０個のデータのうち最大のものをＭａｘ、最小のものをＭｉｎとして、円の直径の最大値−最小値（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を算出した。
【００９１】
＜密度測定方法＞
ローラの導電性ゴム層中からサンプルを切り取り、サンプル温度２３℃±２℃として固体密度測定装置（「ＳＧＭ−２００」（商品名）、島津製作所製）にて測定した。一回の測定に約３ｍｌのサンプルを使用し、３回分のサンプル９ｍｌを取り出して３回測定した平均値を導電性ゴム層の密度とした。
【００９２】
＜ローラ抵抗値＞
本発明の導電性ローラの抵抗値は、まず、導電性ローラを各環境（高温高湿：温度３０度、湿度８５％ＲＨ、低温低湿：温度１５℃、湿度１０％ＲＨ）に２４時間以上放置した。その後、各環境下で現像剤を担持した導電性ローラを円柱状の金属性ローラ（直径３０ｍｍ）に片側５００ｇの定圧荷重で押し当て、６０ｒｐｍで回転させ５０Ｖの直流電圧を印加したときの抵抗値を測定した。高温高湿環境での測定値をＲＶ１、低温低湿環境での測定値をＲＶ２として、Ｘ＝ｌｏｇ（ＲＶ２／ＲＶ１）を算出した。
【００９３】
＜導電性ゴム層用の液状ゴム材料の降伏応力＞
導電性ゴム層用の液状ゴム材料の降伏応力は、Ｈａａｋｅ社製の粘弾性測定装置「ＲＳ
６００」（商品名）を用いて、下記にて測定した貯蔵弾性率Ｇ’及び損失弾性率Ｇ’’が
交差する点の応力値を求めることにより測定した。
【００９４】
導電性ゴム層用の液状ゴム材料約１ｇを採取し、粘弾性測定装置の試料台の上に載せ、コーンプレート（直径３５ｍｍ、傾斜角度１°）を徐々に近づけて、試料台から約５０μｍの位置に測定ギャップを設定した。そのとき、まわりに押し出された材料をきれいに除去して、測定に影響の出ないようにした。次いで、試料温度が２５℃になるようにプレート台の温度を設定し、試料をセットしてから１０分間置いた後、測定を開始した。試料にかける応力を０．００Ｐａからスタートし５００００Ｐａまで１８０秒かけて変動させ（周波数は１Ｈｚ）、貯蔵弾性率Ｇ’、損失弾性率Ｇ’’及び位相差ｔａｎδの変化を３２ポイント測定した。貯蔵弾性率Ｇ’は最初の線形粘弾性領域では一定の値であるが、その後変化する。応力値と貯蔵弾性率Ｇ’や損失弾性率Ｇ’’との関係をグラフに表し、貯蔵弾性率Ｇ’と損失弾性率Ｇ’’が交差する点の応力値を読み取り、降伏応力とした。
【００９５】
＜画像性＞
画像形成装置「ＨＰ  Ｃｏｌｏｒ  ＬａｓｅｒＪｅｔ  ３７００」（商品名、ＨＰ社製）の電子写真プロセスカートリッジ（公称寿命６０００枚、Ａ４サイズ、印字率５％）に作製した現像ローラを組み込んだ。このプロセスカートリッジに黒、シアン、マゼンタ又はイエローのトナーを充填した。この状態で３０℃、８５％ＲＨ又は１５℃、１０％ＲＨに２４時間以上置き、プロセスカートリッジの保管温度と同じ環境にある画像成形装置にセットして、その環境で画像（ベタ画像及びハーフトーン画像）を出力した。得られた画像を目視にて観察し、飛び散り（トナー飛散レベル）の状況を下記基準で評価した。
【００９６】
Ａ：いずれの環境の画像でも、全体に良好。
【００９７】
Ｂ：飛び散りが若干確認されるが、実用上問題ない。
【００９８】
Ｃ：飛び散りがひどい画像が観察される。
【００９９】
Ｄ：横筋や濃度低下等のローラ物性起因の画像弊害が観察される。
【０１００】
以下の実施例、比較例で使用したカーボンブラックを表１に示す。なお、平均一次粒径はメーカーカタログ値を示す。
【０１０１】
【表１】
2009020422.tif 000003
【０１０２】
〔実施例１〕
（シリコーンゴム組成物の調製）
シリコーンゴムとして、下記材料を配合し、シリコーンゴム組成物を得た。
【０１０３】
分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン（ビニル基含有量０．１５質量％）  １００質量部
分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン−メチルハイドロジェンシロキサン共重合体（架橋剤、Ｓｉ原子に結合するＨ含有量０．３０質量％）  １．５質量部
塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体（白金含有量０．５質量％）    ０．５質量部
１−エチル−１−シクロヘキサノール  ０．０４質量部
カーボンブラックＣＢ−１（表１）  ７．５質量部
なお、このシリコーンゴム組成物の降伏応力は８４Ｐａであった。
【０１０４】
（導電性ローラの作成）
図２に示すリング型の塗工ヘッドを有するリングコート機の軸芯体保持軸（軸芯体上保持軸１０及び軸芯体下保持軸９）で外径φ６ｍｍの鉄製軸芯体を垂直にセットした。このとき、軸芯体１０２と内径１２．０ｍｍのリング形状の塗工ヘッド３８のノズルとのクリアランスを３．０ｍｍとした。
【０１０５】
軸芯体保持軸を垂直に上昇（６０ｍｍ／ｓｅｃ）させて軸芯体を移動させた。それに合わせて、上記シリコーンゴム組成物を５０４０ｍｌ／ｓｅｃで吐出し、軸芯体の外周にシリコーンゴム組成物からなる円筒形状（ロール形状）の層を形成して、未硬化の成形物層を有するローラ（以下、未硬化のローラ）を作成した。
【０１０６】
この未硬化のローラを、軸芯体を中心として６０ｒｐｍで回転させ、その未硬化の成形物層表面に、株式会社ハイベック製の赤外線加熱ランプ「ＨＹＬ２５」（商品名）で赤外線（出力１０００Ｗ）を４分間照射し、硬化させた。なお、赤外線照射時の成形物層表面とランプの距離は６０ｍｍであり、成形物層表面の温度は２００℃であった。その後、硬化したシリコーンゴムの導電性ゴム層の物性を安定させ、シリコーンゴムの導電性ゴム層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、電気炉で２００℃、４時間の二次硬化を行い、導電性ローラ１を得た。一方、導電性ローラ１の導電性ゴム層よりゴム片を採取し、カーボンブラックの燃焼開始温度及びゴム密度を測定した。
【０１０７】
（現像ローラの作製）
下記材料にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を加え、サンドミルで１時間分散した。
【０１０８】
三井武田ケミカル株式会社製ポリウレタンポリオールプレポリマー「タケラックＴＥ５０６０」（商品名）  １００質量部
日本ポリウレタン株式会社製イソシアネート「コロネート２５２１」（商品名）  ７７質量部
三菱化学株式会社製カーボンブラック「ＭＡ１００」（商品名）  ２４質量部
分散後、さらにＭＥＫを加えて固形分２０質量％から３０質量％の範囲で塗布乾燥後の膜厚が２０μｍとなるように調整して、表面層用塗料を得た。
【０１０９】
この塗料中に、導電性ローラ１を浸漬して、表面層に塗布した後、自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理して、塗料膜を硬化し、表面層が形成された現像ローラ１を得た。
【０１１０】
作成した現像ローラ１を、現像装置に組み込み、この現像装置を電子写真プロセスカートリッジに組み込んで画像出力を行い、評価した。
【０１１１】
〔実施例２〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を９．３質量部とした以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ２及び現像ローラ２を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１２】
〔実施例３〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を２０．５質量部とした以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ３及び現像ローラ３を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１３】
〔実施例４〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を１０．６質量部とし、さらに東ソー・シリカ株式会社製シリカ「Ｎｉｐｓｉｌ  Ｅ−２２０Ａ」（商品名、平均粒径１．７μｍ）０．６質量部を配合した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ４及び現像ローラ４を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１４】
〔実施例５〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を１１．０質量部とし、さらに東ソー・シリカ株式会社製シリカ「Ｎｉｐｓｉｌ  Ｅ−２２０Ａ」（商品名、平均粒径１．７μｍ）０．１質量部を配合した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ５及び現像ローラ５を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１５】
〔実施例６〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−２（表１）を７．５質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ６及び現像ローラ６を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１６】
〔実施例７〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−２を９．３質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ７及び現像ローラ７を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１７】
〔実施例８〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−２を２０．５質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ８及び現像ローラ８を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１８】
〔実施例９〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−２を８．３質量部使用し、さらに東ソー・シリカ株式会社製シリカ「Ｎｉｐｓｉｌ  Ｅ−２２０Ａ」（商品名、平均粒径１．７μｍ）０．４質量部を配合した以外実施例１同様にシリコーンゴム組成物を作成した。以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ９及び現像ローラ９を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１１９】
〔実施例１０〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３（表１）を７．５質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ１０及び現像ローラ１０を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２０】
〔実施例１１〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３を９．３質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ１１及び現像ローラ１１を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２１】
〔実施例１２〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３を２０．５質量部使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ１２及び現像ローラ１２を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２２】
〔実施例１３〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３を１０．６質量部使用した。さらに、Ｕ．Ｓ．Ｓｉｌｉｃａ  Ｃａｍｐａｎｙ社製石英粉末「Ｍｉｎ−Ｕ−Ｓｉｌ  ５」（商品名、平均粒径５μｍ）０．６質量部を配合した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ１３及び現像ローラ１３を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２３】
〔実施例１４〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３を１０．６質量部使用し、さらに東邦亜鉛株式会社製ＺｎＯ「亜鉛華１号」（商品名）０．６質量部を配合した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラ１４及び現像ローラ１４を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２４】
〔実施例１５〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を９．３質量部とした以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。つづいて、あらかじめ軸芯体が配置され１００℃に予備加熱してある金型に、得られたシリコーンゴム組成物を注入した。次に、金型を加熱して、注入されたシリコーンゴムを１５０℃にて３０分間加熱処理を施して硬化させた。冷却、脱型した後、さらに、２００℃、４時間の二次硬化を行い、導電性ローラ１５を得た。さらに実施例１と同様にして現像ローラ１５を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２５】
〔比較例１〕
カーボンブラックＣＢ−２使用量を５．３質量部とした以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ１及び現像ローラＣ１を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２６】
〔比較例２〕
カーボンブラックＣＢ−３使用量を２５．０質量部とした以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ２及び現像ローラＣ２を作製した。また、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２７】
〔比較例３〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−３を１１．２質量部使用し、さらに東ソー・シリカ株式会社製シリカ「Ｎｉｐｓｉｌ  Ｅ−２２０Ａ」（商品名、平均粒径１．７μｍ）１．１質量部を配合した以外実施例１同様シリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ３及び現像ローラＣ３を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２８】
〔比較例４〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−４（表１）９．３質量部を使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ４及び現像ローラＣ４を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１２９】
〔比較例５〕
カーボンブラックとして、カーボンブラックＣＢ−５（表１）９．３質量部を使用した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成し、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ５及び現像ローラＣ５を作製した。他の評価について、実施例１と同様に行った。
【０１３０】
〔比較例６〕
カーボンブラックＣＢ−１の使用量を１８．８質量部とし、さらに東邦亜鉛株式会社製ＺｎＯ「亜鉛華１号」（商品名）６．３質量部を配合した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ６及び現像ローラＣ６を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１３１】
〔比較例７〕
塩化白金酸をＰｄ（ＰＰｈ3）4に変更して配合（Ｐｄ含有量０．５質量％）した以外、実施例１と同様にシリコーンゴム組成物を作成した。また、以下、実施例１と同様にして、導電性ローラＣ７及び現像ローラＣ７を作製した。なお、評価についても、実施例１と同様に行った。
【０１３２】
上記のフィラー配合及び評価結果を、表２及び表３に示す。
【０１３３】
【表２】
2009020422.tif 000004
【０１３４】
【表３】
2009020422.tif 000005
【０１３５】
＊１  粒径測定法により得られたカーボンブラック粒径
＊２  カーボンブラック量測定法により得られた含有量
＊３  Ｘ＝Ｌｏｇ（ＲＶ２／ＲＶ１）により得られた抵抗比
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の導電性ローラの一例の斜視図である。
【図２】リングコート機の概略説明図である。
【図３】画像形成装置の概略説明図である。
【図４】本発明におけるカーボンブラックの粒径を求める説明図である。
【図５】本発明におけるカーボンブラックの粒径を求める説明図である。
【図６】カーボンブラックの燃焼開始温度を表す図である。
【図７】本発明におけるカーボンブラック割合を求める説明図である。
【図８】本発明におけるカーボンブラック非存在エリアを説明する図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１            現像ローラ
２            導電性軸芯体
３            導電性ゴム層
４            導電性樹脂層
５            非磁性一成分トナー
６            現像容器
７            トナー供給ローラ
８            現像ブレード
１０ａ乃至ｄ  画像形成ユニット
１１          感光ドラム
１２          帯電装置（帯電ローラ）
１３          画像露光装置（書き込みビーム）
１４          現像装置
１５          クリーニング装置
１６          画像転写装置（転写ローラ）
１７          転写搬送ベルト
１８          駆動ローラ
１９          テンションローラ
２０          従動ローラ
２１          吸着ローラ
２２          供給ローラ
２３          剥離装置
２４          定着装置
２５          転写材
２６          バイアス電源（画像転写装置（転写ローラ）１６用）
２７          バイアス電源（吸着ローラ２１用）
３１          架台
３２          コラム
３３          ボールネジ
３４          ＬＭガイド
３５          サーボモータ
３６          プーリ
３７          ブラケット
３８          塗工ヘッド
３９          軸芯体下保持軸
４０          軸芯体上保持軸
４１          供給口
４２          配管
４３          材料供給弁
４４          リニアガイド
【図２】
2009020422.tif 000006
【図３】
2009020422.tif 000007
【図４】
2009020422.tif 000008
【図５】
2009020422.tif 000009
【図６】
2009020422.tif 000010
【図７】
2009020422.tif 000011
【図８】
2009020422.tif 000012
【図１】
2009020422.tif 000013