現像ローラの製造方法
【課題】大量の画像出力をおこなった場合でも、部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】軸芯体、導電性の弾性層および導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、
該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックである。
【解決手段】軸芯体、導電性の弾性層および導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、
該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等のＯＡ機器は高画質化が進んでおり、それに伴い現像ローラとして弾性体を用い、感光体に均一に圧接して現像を行う接触現像方式が提案されている。
接触現像方式に用いられる現像ローラには、現像ローラ上のトナーが所望の帯電極性や帯電量を得ること、圧接による圧縮変形から十分な回復力を持つこと、現像ローラ表面にトナーが融着又は固着しないことなど、様々な機能が要求される。そこで、これらの機能を満足するため、弾性層上にさらに表面層として被覆層を設けた多層構成の現像ローラが好適に用いられている。
多層構成の現像ローラの弾性層の製造方法として、成形用金型を用いて軸体の外周面に弾性層を形成する製造方法が開示されている（特許文献１）。特許文献１は、弾性層形成用金型の型面に施された無電解複合めっき層の表面を粗面に形成し、弾性層の形成の際に型面を弾性層の外周面に転写する現像ローラの製法である。特許文献１によれば、弾性層の外周面を、現像ローラとして適正な粗面に形成することができ、トナー搬送性を確保しつつ、かぶり現象の発生を抑制することができる現像ローラを得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子写真装置のさらなる高速化、高耐久化の要求に伴い、以下のような課題が出てきた。すなわち、大量の画像出力を行った際に、現像ローラが感光体や現像ブレード、トナー供給ローラなどの当接部材から過度の物理的ストレスを受け、部分的な高抵抗化を生じてしまう場合がある。また、部分的な高抵抗化を生じた現像ローラを用いてハーフトーン画像を出力した場合、濃度ムラが発生してしまう場合がある。
そこで、本発明の目的は、大量の画像出力を行った場合でも部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、軸芯体、カーボンブラックを含む導電性の弾性層およびカーボンブラックを含む導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックであることを特徴とする現像ローラの製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大量の画像出力を行った場合でも、部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明によって得られる現像ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る成型用金型の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電子写真装置の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る現像ローラの抵抗ムラ測定方法の説明図である。
【図５】本発明に係る現像ローラに物理的ストレスを与える冶具の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、大量の画像出力を行った際に生じる現像ローラの部分的な高抵抗化に関して鋭意検討を進めた。その結果、現像ローラに生じる部分的な高抵抗化は、現像ローラが当接する感光体や現像ブレード、トナー供給ローラなどから受ける、回転に伴うせん断ストレスによるものであることを見出した。
つまり、現像ローラのカーボンブラックを含む導電性の弾性層、および、カーボンブラックを含む導電性の表面層との間には、各層中のカーボンブラックによる導電パスが形成され、当該導電パスによって弾性層と表面層との間の導電性が維持されているものと考えられる。ところが、現像ローラが繰り返しせん断ストレスを受けることによって、部分的に現像ローラの弾性層と表面層の界面における導電パスが徐々に分断され、その結果として、現像ローラの一部に高抵抗化した部分が生じるものと考えられる。
この現象は、弾性層としてシリコーンゴムを使用する場合に特に起こりやすいものであった。現像ローラの高抵抗化した部分を詳細に分析すると、弾性層表面において、高抵抗化した部分は高抵抗化しなかった部分に比べ、カーボンブラックの存在量が少ないことが判明した。つまり、弾性層表面において、高抵抗化した部分は、高抵抗化しなかった部分に比べ、相対的にシリコーンゴム成分が多い部位といえる。すなわち、高抵抗化した部分は高抵抗化しなかった部分に比べて、シリコーンゴムの持つ非接着性が強く発現した箇所と考えられる。
【０００９】
また、導電性の観点から考察すると、カーボンブラックの存在量が少ないということは、その部分の導電パスが少ないといえる。高抵抗化した部分は、外部からせん断ストレスを受けることで弾性層と表面層との接着性が弱まり、さらに、元々少ない導電パスが分断されることで、部分的に導電性の確保が困難となると考えられる。
以上から、現像ローラが回転に伴うせん断ストレスを受けた場合に起こる部分的高抵抗化は、下記２点の要因が重なることにより生じていることを突き止めた。
（１）弾性層表面のカーボンブラックの存在量が少ない部分は、カーボンブラックの存在量が多い部分と比べて相対的にシリコーンゴム成分が多くなり、弾性層と表面層との接着性の確保が困難となっていること。
（２）弾性層表面のカーボンブラックの存在量が少ない部分は、弾性層表面の導電性の確保が困難となっていること。
【００１０】
そこで、本発明者らは弾性層表面にカーボンブラックを均一かつ十分に存在させるための検討を行った。その結果、カーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を成形金型に注入して、軸芯体の外周上に弾性層を形成する際に、成形金型の表面処理の種類によって、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が変わることを見出した。具体的には、キャビティ内の軸芯体の表面と対向する面に、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型を用いて弾性層を形成した場合、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多くなることがわかった。
【００１１】
さらに、液状シリコーンゴム中に混合するカーボンブラックのｐＨに着目し検討を進めた。その結果、酸性のカーボンブラックを使用した場合には、より顕著に弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多くなることがわかった。
上記現象は、以下に述べる作用により生じるものと推測する。
【００１２】
フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型に、酸性カーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入すると、めっき層とシリコーンゴム成分との摩擦によって、めっき層中の金属部分に正の電荷が励起される。また、注入されたシリコーンゴム成分は、めっき層中のフッ素樹脂を含む粒子との濡れ性が低い。そのため、シリコーンゴム成分には、相対的に親和性の高いめっき層中の金属部分に移動する力が働く。この力によって該粒子に接近するシリコーンゴム成分が成形金型のめっき層に沿って移動する。同様の現象が隣り合うフッ素樹脂を含む粒子の近傍でも生じるため、移動するシリコーンゴム成分同士が衝突し、その結果、めっき層から離れる方向へ移動する。
【００１３】
一方、シリコーンゴム成分が移動後のフッ素樹脂を含む粒子の近傍には、再び、成形金型内のシリコーンゴム成分が移動してくる。これらが繰り返され、成形金型内のシリコーンゴム成分は、フッ素樹脂を含む粒子の近傍において対流する。その際、液状シリコーンゴム混合物中の酸性カーボンブラックは、対流するシリコーンゴム成分と共に移動する。ここで、酸性カーボンブラックは、中性または塩基性のカーボンブラックに比べ、表面に負に帯電した官能基を多く有する。そのため、酸性カーボンブラックはめっき層中の金属部分に接した時、酸性カーボンブラック表面の官能基(−極性)と、帯電しためっき層(＋極性)との静電的相互作用により、めっき層中の金属部分に吸着・保持されやすいのだと考えられる。
【００１４】
以上のように、本発明者らは、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型に酸性カーボンブラックを含むシリコーンゴムを注入して成形した弾性層は、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多いことを見出した。また、該弾性層に、表面層を設けて作製した現像ローラは、大量の画像出力をおこなった場合でも、部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラであることを見出し、本発明に至った。
以下、本発明につき、さらに詳しく説明する。
【００１５】
＜現像ローラ＞
本発明に係る現像ローラの一例を図１に示す。図１に係る現像ローラ１は、軸芯体２の外周に、弾性層３と、さらにその外周に表面層４を有している。
軸芯体２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用でき、炭素鋼、合金鋼及び鋳鉄及び、導電性樹脂の中から、適宜選択して用いることが出来る。なかでも、強度の観点から金属製のものが好ましい。軸芯体２の外径の目安は、通常４ｍｍから１０ｍｍの範囲が適当である。
【００１６】
＜弾性層成形用金型＞
弾性層３は例えば、図２に示す成形用金型５を用いて成形されている。弾性層３は、軸芯体２を予め配した成形金型５のキャビティ内に、酸性カーボンブラックと液状シリコーンゴムとを混練した混合物を注入して作製することができる。
成型用金型５のキャビティ内の軸芯体の表面と対向する面は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層２８で構成されている。めっき金属種としては、ニッケル、コバルト、銅、錫、パラジウム、金等が挙げられ、なかでも、汎用性、耐摩耗性、耐食性の観点及び、シリコーンゴム注入時の摩擦帯電の観点から、ニッケルまたはニッケル合金が好ましい。また、めっき方法としては被膜均一性の観点から、無電解めっきが好ましく、また本発明においては、粒子分散型の無電解複合めっきが好ましい。
【００１７】
＜分散粒子＞
分散粒子は金型内でのシリコーンゴムとの濡れ性の観点から、フッ素樹脂を含む粒子が必須である。粒子径の目安としては、めっき層の厚さよりも十分小さい直径の粒子径を選択すればよく、また、金型内でシリコーンゴム表面に酸性カーボンブラックを均一に存在させるために、平均粒径が０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲内のものを用いることが好ましい。また、分散粒子を構成するフッ素樹脂としては、例えば、完全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥまたはＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）などを例示することができる。これら樹脂は１種または２種以上混合されていても良い。また、異なる粒子を２種以上併用しても良い。上記フッ素樹脂を含む粒子としては、シリコーンゴム材料との離型性に優れる点から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子が好ましい。また、金属めっき層２８中における共析量が５体積％以上３５体積％以下の範囲内となるよう、めっき浴にフッ素樹脂を含む粒子を分散させることが好ましい。金属めっき層２８中における共析量を上記範囲とすることで、金型のキャビティ表面におけるシリコーンゴムの対流箇所を十分に確保しつつ、酸性カーボンブラックが吸着・保持されるめっき中の金属成分の面積を十分に確保することができる。
【００１８】
めっき層の厚みは、金型の材質、形状、マトリックス金属の種類などにより適当に設定することができるが、通常１μｍ以上３０μｍ以下であれば十分に被膜としての役割を果たし得る。また、めっき浴の組成やめっき条件は、公知の組成・条件を用いることができ、本発明において特に限定されるものではない。
【００１９】
＜弾性層＞
弾性層３の構成材料は、感光体との当接幅を安定的に確保し、画像の均一性や長時間安定な画像を出力し続けるために、弾性に富むものが好ましく、本発明ではシリコーンゴムを用いる。また、本発明において、弾性層３の導電性付与剤としては酸性のカーボンブラックを用いることが必須となる。本発明におけるカーボンブラックの酸性度、すなわち、ｐＨは、カーボンブラック表面の官能基の数により決まるもので、酸性、塩基性を知る指標となるものである。一般的に、カーボンブラックの表面には、フェノール性水酸基、カルボキシル基、キノン型酸素などの含酸素官能基が存在する。これらの表面官能基の数はカーボンブラックの種類により異なることが知られている。
【００２０】
酸性カーボンブラックのｐＨとしては、２．０以上５．０以下が好ましい。ｐＨをこの範囲内とすることで、カーボンブラックがめっき層の金属めっき部に吸着・保持されるための、カーボンブラック表面の官能基数を十分に有することができる。使用するカーボンブラック種は、導電性のカーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンブラックのいずれでもよい。シリコーンゴムに対する酸性カーボンブラックの配合量の目安としては、シリコーンゴム１００質量部に対して、３．０質量部以上２０質量部以下の範囲で用いられる。
【００２１】
カーボンブラックのｐＨ測定は、具体的には以下の手順で行うことができる。
（１）カーボンブラック５ｇとｐＨ７の蒸留水５０ｍｌを容器に採取し混合する。
（２）これを１５分間煮沸し、その後常温まで３０分で冷却する。
（３）この上澄み液中にｐＨメータ「ＨＭ３０Ｒ」（東亜ディーケーケー社製）の電極を浸し、ｐＨを測定する。
【００２２】
＜表面層＞
弾性層３の外周に形成される表面層４に用いられる材料としては、ジエンゴム（ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。これらの材料は単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。特に被膜の硬度を小さくでき、トナーの帯電性の高いウレタンゴムを用いることが好ましい。また、表面層４には、導電性を確保するためカーボンブラックを配合する必要がある。表面層４に用いられるカーボンブラックの種類としては、導電性のカーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンブラック等を用いることができる。
表面層４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、ボールミルの如き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。ここで得られた表面層４形成用の分散体を、スプレー塗工法、ディッピング法等により弾性層３の表面に塗布し、必要に応じて加熱処理を行うことで表面層４が形成される。
【００２３】
本発明で得られる現像ローラを使用する際、現像ローラは、潜像を担持する潜像担持体としての感光体に対向して、当接または圧接した状態でトナーを担持する。そして、現像ローラは、感光体にトナーを付与することにより、潜像をトナー像として可視化する機能を持つ。
【００２４】
本発明で得られる現像ローラを搭載した一般的な電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を図３に示す。図３の画像形成装置は、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６ａ〜６ｄがあり、タンデム方式で設けられている。また、感光体７、帯電ローラ８、現像装置１０及びクリーニング装置１１が一体となり、電子写真プロセスカートリッジを形成している。
【００２５】
現像装置１０は、トナー２４を収容した現像容器２５と、現像容器２５内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光体７と対向設置された現像ローラ１とを備え、感光体７上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。さらに、現像ローラ１にトナー２４を供給する機能と、現像に使用されずに現像ローラ１に担持されているトナーを掻き取る機能を併せ持つトナー供給ローラ２６が設けられている。また、現像ローラ１上のトナーの担持量を規制し、摩擦帯電させる現像ブレード２７が設けられている。
【００２６】
感光体７の表面が帯電ローラ８により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報に対応する露光光９が像露光手段（不図示）から感光体７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に、現像ローラ１からトナー２４が供給され、潜像が可視化され、トナー像となる。このトナー像は、転写ローラ１２と対向する場所に来たときに記録材２１に転写される。
【００２７】
なお、本画像形成装置では、４つの画像形成ユニット６ａ〜６ｄが、連動して所定の色画像を記録材２１上に重ねて形成する。転写搬送ベルト１３は駆動ローラ１４、テンションローラ１５及び従動ローラ１６に架けまわされている。記録材２１は転写搬送ベルト１３に吸着ローラ１７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、１８は記録材２１を供給するための供給ローラであり、２２は転写ローラ１２へのバイアス電源を示し、２３は吸着ローラ１７へのバイアス電源を示す。
【００２８】
画像が形成された記録材２１は、剥離装置１９の働きにより転写搬送ベルト１３から剥離され、定着装置２０に送られる。定着装置２０によってトナー像は記録材２１に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の記録材２１への転写が終わった感光体７はさらに回転して、クリーニング装置１１により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、感光体７は次の画像形成に供される。
【００２９】
なお、ここでは記録材上へ直接各色のトナー像を転写する画像形成装置で説明したが、本発明によって製造された現像ローラを使用する画像形成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、中間転写ローラや中間転写ベルトを介して転写材へ転写する画像形成装置が挙げられる。また、各色の現像ユニットがロータ上に配置されたり、感光体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、電子写真プロセスカートリッジではなく、感光体、帯電ローラ、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。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例および比較例を用いて詳細に説明する。
〔実施例１〕
[弾性層成形用金型]
弾性層成形用金型として、表１に記載の円筒形金型を用意した。
【００３１】
【表１】
【００３２】
[弾性層の作製]
軸芯体２として外径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍの芯金（材質名：ＳＵＳ３０４）にプライマ−（商品名：ＤＹ３９−０５１、東レダウコーニングシリコーン社製）を塗布し、焼付けしたものを用いた。軸芯体２を上記金型に同心となるように配置し、表２に記載の配合の付加型シリコーンゴム組成物を、金型内に形成されたキャビティに注入した。
【００３３】
【表２】
【００３４】
続いて、金型を温度１５０℃で１５分間加熱し、金型から脱型した後、温度２００℃で２時間加熱した。このようにして、直径１１．５ｍｍの弾性層を作製した。
【００３５】
[表面層の作製]
上記の弾性層の外周に、表３に記載した材料からなる表面層を設けた。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３に記載した混合物にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を加え、横型分散機（商品名：ＮＶＭ−０３、アイメックス社製）で周速７ｍ／ｓｅｃ、流量１ｃｃ／ｍｉｎ、分散液温度１５℃の条件下で１時間分散した。分散後さらにＭＥＫを加え固形分２５質量％で、膜厚が２０μｍとなるように調整したものを表面層の原料液とした。
次にこの表面層の原料液を液流速２５０ｃｃ／ｍｉｎ、液温２３℃で循環させた直径３２ｍｍのシリンダ中に浸入速度１００ｍｍ／ｓｅｃで前記弾性層外周に浸漬させ、１０秒間停止させた。その後に、初速４０ｍｍ／ｓｅｃ、終速２０ｍｍ／ｓｅｃの条件で引上げて、１０分間自然乾燥させた。次いで、温度１４０℃にて６０分間加熱処理することで表面層の原料の硬化を行い、表面層を設けた弾性層（以下、現像ローラ）を得た。
本実施例における、弾性層の成形に用いた金型のめっき被膜の種類およびシリコーンゴム組成物中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す。
【００３８】
[性能評価]
まず、現像ローラの軸に沿う方向の抵抗ムラの測定方法を、図４を用いて説明する。測定対象である現像ローラ１の軸芯体２の両端をＶ字型の切れ込みを有する絶縁性のブロック（不図示）で支持し、現像ローラ１を水平に保つ。厚み２ｍｍ、直径２０ｍｍの金属製の円盤４１を、転がり方向が現像ローラ１の軸方向と平行になるように、現像ローラ１に４．９Ｎの荷重で押し当てた。そして、５０Ｖの電圧を印加しながら現像ローラ１の軸方向に６０ｍｍ／ｓｅｃの速度で円盤４１を転がしながら移動させた。現像ローラ１の軸芯体と直列につないでいる１ｋΩの抵抗にかかる電圧値から、現像ローラ１に流れる電流値を１．０ｍｍピッチで求めた。測定が終了すると、現像ローラ１を３０°回転させ同様の測定を行った。これを計１２回（現像ローラの１周分）繰り返し、得られた電流値の結果から抵抗値の計算を行った。次に、任意の軸方向位置において現像ローラ周方向の抵抗値（１２点）を平均し、これを周方向の平均抵抗値とした。この計算を、各軸方向位置（１．０ｍｍピッチ）に対して行い、それらの最大値と最小値の比を、その現像ローラの抵抗ムラとした。
【００３９】
そして、当接部材との物理的ストレスによる現像ローラの高抵抗化を、以下の手順で評価した。
（１）作製した現像ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間静置し、その後同環境下で抵抗ムラを求めた。
（２）図５に示す冶具を用いて、現像ローラに物理的ストレスを与えた。具体的には、温度２３℃、湿度５０％の環境下で現像ローラ１の軸芯体両端部に４．９Ｎずつ荷重をかけ、現像ローラ１を外径２４ｍｍの金属ドラム２９に押し当てた。続いて、荷重をかけたまま現像ローラ１を周速１６０ｍｍ/ｓｅｃ、金属ドラム２９を周速９０ｍｍ/ｓｅｃの速度で順方向に回転させ、現像ローラ１を金属ドラム２９に摺擦させながら４時間回転させた。
（３）上記のように現像ローラ１に物理的ストレスを与えた後、再び現像ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間静置し、その後同環境下で抵抗ムラを求めた。
（４）物理的ストレスを与える前後の抵抗ムラの変化比を、下記式を用いて算出した。
抵抗ムラの変化比＝物理的ストレスを与えた後の抵抗ムラ÷物理的ストレスを与える前の抵抗ムラ
【００４０】
[画像評価]
上記性能評価試験を行ったものとは別の現像ローラを、カラーレーザープリンタ用の電子写真プロセスカートリッジ（商品名：シアンプリントカートリッジＣＣ５３１Ａ）に装着し、カラーレーザープリンタ（商品名：Color LaserJet CP2025dn ヒューレットパッカード社製）を用いて評価した。カートリッジとプリンタは、温度２３℃、湿度５０％の環境下にて２４時間静置したものを使用した。評価手順は、温度２３℃、湿度５０％の環境下にて２％印字画像を、カートリッジ交換警告が出るまで出力し、さらに同じカートリッジを用いて１０００枚出力した。その後、画像出力に使用したカートリッジから現像ローラを取り出し、新品のカートリッジに組み込んでプリンタ内に装着した。その後、ハーフトーン画像を記録用紙１枚に出力した。記録用紙にはカラーレーザーＡ４紙（商品名：セレクトペーパー SC-250 Ａ４、キヤノン株式会社製）を用いた。得られたハーフトーン画像を、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濃度を反射濃度計(商品名：マクベス反射濃度計ＲＤ９１８ マクベス社製)を用いて測定した。また、右側および下側で５ｃｍに満たない部分は、測定しなかった。
各領域の画像濃度の最大濃度（ＭＡＸ）と最小濃度（ＭＩＮ）との濃度差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出し、ハーフトーン画像濃度ムラを評価した。
性能評価、画像評価の結果を表５に示す。
【００４１】
〔実施例２〜実施例１２〕
弾性層の成形に用いる金型のめっき被膜の種類およびシリコーンゴム組成物中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す通りにした以外は実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４２】
〔比較例１〕
キャビティ内のめっき被膜を、フッ素樹脂を含む粒子を共析させず、単なる無電解ニッケルめっき被膜とした以外は、実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４３】
〔比較例２〜比較例４〕
めっき被膜やシリコーンゴム中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す通りにした以外は実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】
【表５】
【００４６】
フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型を用い、酸性カーボンブラックを混合したシリコーンゴムで成形を行った現像ローラは、抵抗ムラ評価、画像評価においても良好な結果が得られた。一方、比較例１においてはめっき層中にフッ素樹脂を含む粒子が存在しなかったため、シリコーンゴムの対流が十分に起こらず、酸性カーボンブラックを用いても本発明の目的とする効果が得られなかった。比較例２〜比較例４は、塩基性カーボンブラックを用いた場合の結果だが、表５に示すように、抵抗ムラの変化が大きく、またハーフトーン画像の濃度ムラを抑える結果は得られなかった。
【符号の説明】
【００４７】
１‥‥現像ローラ
２‥‥軸芯体
３‥‥弾性層
４‥‥表面層
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像ローラの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等のＯＡ機器は高画質化が進んでおり、それに伴い現像ローラとして弾性体を用い、感光体に均一に圧接して現像を行う接触現像方式が提案されている。
接触現像方式に用いられる現像ローラには、現像ローラ上のトナーが所望の帯電極性や帯電量を得ること、圧接による圧縮変形から十分な回復力を持つこと、現像ローラ表面にトナーが融着又は固着しないことなど、様々な機能が要求される。そこで、これらの機能を満足するため、弾性層上にさらに表面層として被覆層を設けた多層構成の現像ローラが好適に用いられている。
多層構成の現像ローラの弾性層の製造方法として、成形用金型を用いて軸体の外周面に弾性層を形成する製造方法が開示されている（特許文献１）。特許文献１は、弾性層形成用金型の型面に施された無電解複合めっき層の表面を粗面に形成し、弾性層の形成の際に型面を弾性層の外周面に転写する現像ローラの製法である。特許文献１によれば、弾性層の外周面を、現像ローラとして適正な粗面に形成することができ、トナー搬送性を確保しつつ、かぶり現象の発生を抑制することができる現像ローラを得ることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１８４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電子写真装置のさらなる高速化、高耐久化の要求に伴い、以下のような課題が出てきた。すなわち、大量の画像出力を行った際に、現像ローラが感光体や現像ブレード、トナー供給ローラなどの当接部材から過度の物理的ストレスを受け、部分的な高抵抗化を生じてしまう場合がある。また、部分的な高抵抗化を生じた現像ローラを用いてハーフトーン画像を出力した場合、濃度ムラが発生してしまう場合がある。
そこで、本発明の目的は、大量の画像出力を行った場合でも部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、軸芯体、カーボンブラックを含む導電性の弾性層およびカーボンブラックを含む導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックであることを特徴とする現像ローラの製造方法に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、大量の画像出力を行った場合でも、部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明によって得られる現像ローラの一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る成型用金型の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電子写真装置の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る現像ローラの抵抗ムラ測定方法の説明図である。
【図５】本発明に係る現像ローラに物理的ストレスを与える冶具の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、大量の画像出力を行った際に生じる現像ローラの部分的な高抵抗化に関して鋭意検討を進めた。その結果、現像ローラに生じる部分的な高抵抗化は、現像ローラが当接する感光体や現像ブレード、トナー供給ローラなどから受ける、回転に伴うせん断ストレスによるものであることを見出した。
つまり、現像ローラのカーボンブラックを含む導電性の弾性層、および、カーボンブラックを含む導電性の表面層との間には、各層中のカーボンブラックによる導電パスが形成され、当該導電パスによって弾性層と表面層との間の導電性が維持されているものと考えられる。ところが、現像ローラが繰り返しせん断ストレスを受けることによって、部分的に現像ローラの弾性層と表面層の界面における導電パスが徐々に分断され、その結果として、現像ローラの一部に高抵抗化した部分が生じるものと考えられる。
この現象は、弾性層としてシリコーンゴムを使用する場合に特に起こりやすいものであった。現像ローラの高抵抗化した部分を詳細に分析すると、弾性層表面において、高抵抗化した部分は高抵抗化しなかった部分に比べ、カーボンブラックの存在量が少ないことが判明した。つまり、弾性層表面において、高抵抗化した部分は、高抵抗化しなかった部分に比べ、相対的にシリコーンゴム成分が多い部位といえる。すなわち、高抵抗化した部分は高抵抗化しなかった部分に比べて、シリコーンゴムの持つ非接着性が強く発現した箇所と考えられる。
【０００９】
また、導電性の観点から考察すると、カーボンブラックの存在量が少ないということは、その部分の導電パスが少ないといえる。高抵抗化した部分は、外部からせん断ストレスを受けることで弾性層と表面層との接着性が弱まり、さらに、元々少ない導電パスが分断されることで、部分的に導電性の確保が困難となると考えられる。
以上から、現像ローラが回転に伴うせん断ストレスを受けた場合に起こる部分的高抵抗化は、下記２点の要因が重なることにより生じていることを突き止めた。
（１）弾性層表面のカーボンブラックの存在量が少ない部分は、カーボンブラックの存在量が多い部分と比べて相対的にシリコーンゴム成分が多くなり、弾性層と表面層との接着性の確保が困難となっていること。
（２）弾性層表面のカーボンブラックの存在量が少ない部分は、弾性層表面の導電性の確保が困難となっていること。
【００１０】
そこで、本発明者らは弾性層表面にカーボンブラックを均一かつ十分に存在させるための検討を行った。その結果、カーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を成形金型に注入して、軸芯体の外周上に弾性層を形成する際に、成形金型の表面処理の種類によって、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が変わることを見出した。具体的には、キャビティ内の軸芯体の表面と対向する面に、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型を用いて弾性層を形成した場合、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多くなることがわかった。
【００１１】
さらに、液状シリコーンゴム中に混合するカーボンブラックのｐＨに着目し検討を進めた。その結果、酸性のカーボンブラックを使用した場合には、より顕著に弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多くなることがわかった。
上記現象は、以下に述べる作用により生じるものと推測する。
【００１２】
フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型に、酸性カーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入すると、めっき層とシリコーンゴム成分との摩擦によって、めっき層中の金属部分に正の電荷が励起される。また、注入されたシリコーンゴム成分は、めっき層中のフッ素樹脂を含む粒子との濡れ性が低い。そのため、シリコーンゴム成分には、相対的に親和性の高いめっき層中の金属部分に移動する力が働く。この力によって該粒子に接近するシリコーンゴム成分が成形金型のめっき層に沿って移動する。同様の現象が隣り合うフッ素樹脂を含む粒子の近傍でも生じるため、移動するシリコーンゴム成分同士が衝突し、その結果、めっき層から離れる方向へ移動する。
【００１３】
一方、シリコーンゴム成分が移動後のフッ素樹脂を含む粒子の近傍には、再び、成形金型内のシリコーンゴム成分が移動してくる。これらが繰り返され、成形金型内のシリコーンゴム成分は、フッ素樹脂を含む粒子の近傍において対流する。その際、液状シリコーンゴム混合物中の酸性カーボンブラックは、対流するシリコーンゴム成分と共に移動する。ここで、酸性カーボンブラックは、中性または塩基性のカーボンブラックに比べ、表面に負に帯電した官能基を多く有する。そのため、酸性カーボンブラックはめっき層中の金属部分に接した時、酸性カーボンブラック表面の官能基(−極性)と、帯電しためっき層(＋極性)との静電的相互作用により、めっき層中の金属部分に吸着・保持されやすいのだと考えられる。
【００１４】
以上のように、本発明者らは、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型に酸性カーボンブラックを含むシリコーンゴムを注入して成形した弾性層は、弾性層表面に存在するカーボンブラックの量が多いことを見出した。また、該弾性層に、表面層を設けて作製した現像ローラは、大量の画像出力をおこなった場合でも、部分的な高抵抗化を生じにくい現像ローラであることを見出し、本発明に至った。
以下、本発明につき、さらに詳しく説明する。
【００１５】
＜現像ローラ＞
本発明に係る現像ローラの一例を図１に示す。図１に係る現像ローラ１は、軸芯体２の外周に、弾性層３と、さらにその外周に表面層４を有している。
軸芯体２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用でき、炭素鋼、合金鋼及び鋳鉄及び、導電性樹脂の中から、適宜選択して用いることが出来る。なかでも、強度の観点から金属製のものが好ましい。軸芯体２の外径の目安は、通常４ｍｍから１０ｍｍの範囲が適当である。
【００１６】
＜弾性層成形用金型＞
弾性層３は例えば、図２に示す成形用金型５を用いて成形されている。弾性層３は、軸芯体２を予め配した成形金型５のキャビティ内に、酸性カーボンブラックと液状シリコーンゴムとを混練した混合物を注入して作製することができる。
成型用金型５のキャビティ内の軸芯体の表面と対向する面は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層２８で構成されている。めっき金属種としては、ニッケル、コバルト、銅、錫、パラジウム、金等が挙げられ、なかでも、汎用性、耐摩耗性、耐食性の観点及び、シリコーンゴム注入時の摩擦帯電の観点から、ニッケルまたはニッケル合金が好ましい。また、めっき方法としては被膜均一性の観点から、無電解めっきが好ましく、また本発明においては、粒子分散型の無電解複合めっきが好ましい。
【００１７】
＜分散粒子＞
分散粒子は金型内でのシリコーンゴムとの濡れ性の観点から、フッ素樹脂を含む粒子が必須である。粒子径の目安としては、めっき層の厚さよりも十分小さい直径の粒子径を選択すればよく、また、金型内でシリコーンゴム表面に酸性カーボンブラックを均一に存在させるために、平均粒径が０．１μｍ以上５μｍ以下の範囲内のものを用いることが好ましい。また、分散粒子を構成するフッ素樹脂としては、例えば、完全フッ素化樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥまたはＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）などを例示することができる。これら樹脂は１種または２種以上混合されていても良い。また、異なる粒子を２種以上併用しても良い。上記フッ素樹脂を含む粒子としては、シリコーンゴム材料との離型性に優れる点から、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子が好ましい。また、金属めっき層２８中における共析量が５体積％以上３５体積％以下の範囲内となるよう、めっき浴にフッ素樹脂を含む粒子を分散させることが好ましい。金属めっき層２８中における共析量を上記範囲とすることで、金型のキャビティ表面におけるシリコーンゴムの対流箇所を十分に確保しつつ、酸性カーボンブラックが吸着・保持されるめっき中の金属成分の面積を十分に確保することができる。
【００１８】
めっき層の厚みは、金型の材質、形状、マトリックス金属の種類などにより適当に設定することができるが、通常１μｍ以上３０μｍ以下であれば十分に被膜としての役割を果たし得る。また、めっき浴の組成やめっき条件は、公知の組成・条件を用いることができ、本発明において特に限定されるものではない。
【００１９】
＜弾性層＞
弾性層３の構成材料は、感光体との当接幅を安定的に確保し、画像の均一性や長時間安定な画像を出力し続けるために、弾性に富むものが好ましく、本発明ではシリコーンゴムを用いる。また、本発明において、弾性層３の導電性付与剤としては酸性のカーボンブラックを用いることが必須となる。本発明におけるカーボンブラックの酸性度、すなわち、ｐＨは、カーボンブラック表面の官能基の数により決まるもので、酸性、塩基性を知る指標となるものである。一般的に、カーボンブラックの表面には、フェノール性水酸基、カルボキシル基、キノン型酸素などの含酸素官能基が存在する。これらの表面官能基の数はカーボンブラックの種類により異なることが知られている。
【００２０】
酸性カーボンブラックのｐＨとしては、２．０以上５．０以下が好ましい。ｐＨをこの範囲内とすることで、カーボンブラックがめっき層の金属めっき部に吸着・保持されるための、カーボンブラック表面の官能基数を十分に有することができる。使用するカーボンブラック種は、導電性のカーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンブラックのいずれでもよい。シリコーンゴムに対する酸性カーボンブラックの配合量の目安としては、シリコーンゴム１００質量部に対して、３．０質量部以上２０質量部以下の範囲で用いられる。
【００２１】
カーボンブラックのｐＨ測定は、具体的には以下の手順で行うことができる。
（１）カーボンブラック５ｇとｐＨ７の蒸留水５０ｍｌを容器に採取し混合する。
（２）これを１５分間煮沸し、その後常温まで３０分で冷却する。
（３）この上澄み液中にｐＨメータ「ＨＭ３０Ｒ」（東亜ディーケーケー社製）の電極を浸し、ｐＨを測定する。
【００２２】
＜表面層＞
弾性層３の外周に形成される表面層４に用いられる材料としては、ジエンゴム（ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。これらの材料は単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。特に被膜の硬度を小さくでき、トナーの帯電性の高いウレタンゴムを用いることが好ましい。また、表面層４には、導電性を確保するためカーボンブラックを配合する必要がある。表面層４に用いられるカーボンブラックの種類としては、導電性のカーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンブラック等を用いることができる。
表面層４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、ボールミルの如き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。ここで得られた表面層４形成用の分散体を、スプレー塗工法、ディッピング法等により弾性層３の表面に塗布し、必要に応じて加熱処理を行うことで表面層４が形成される。
【００２３】
本発明で得られる現像ローラを使用する際、現像ローラは、潜像を担持する潜像担持体としての感光体に対向して、当接または圧接した状態でトナーを担持する。そして、現像ローラは、感光体にトナーを付与することにより、潜像をトナー像として可視化する機能を持つ。
【００２４】
本発明で得られる現像ローラを搭載した一般的な電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を図３に示す。図３の画像形成装置は、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６ａ〜６ｄがあり、タンデム方式で設けられている。また、感光体７、帯電ローラ８、現像装置１０及びクリーニング装置１１が一体となり、電子写真プロセスカートリッジを形成している。
【００２５】
現像装置１０は、トナー２４を収容した現像容器２５と、現像容器２５内の長手方向に延在する開口部に位置し、感光体７と対向設置された現像ローラ１とを備え、感光体７上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。さらに、現像ローラ１にトナー２４を供給する機能と、現像に使用されずに現像ローラ１に担持されているトナーを掻き取る機能を併せ持つトナー供給ローラ２６が設けられている。また、現像ローラ１上のトナーの担持量を規制し、摩擦帯電させる現像ブレード２７が設けられている。
【００２６】
感光体７の表面が帯電ローラ８により所定の極性・電位に一様に帯電され、画像情報に対応する露光光９が像露光手段（不図示）から感光体７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に、現像ローラ１からトナー２４が供給され、潜像が可視化され、トナー像となる。このトナー像は、転写ローラ１２と対向する場所に来たときに記録材２１に転写される。
【００２７】
なお、本画像形成装置では、４つの画像形成ユニット６ａ〜６ｄが、連動して所定の色画像を記録材２１上に重ねて形成する。転写搬送ベルト１３は駆動ローラ１４、テンションローラ１５及び従動ローラ１６に架けまわされている。記録材２１は転写搬送ベルト１３に吸着ローラ１７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、１８は記録材２１を供給するための供給ローラであり、２２は転写ローラ１２へのバイアス電源を示し、２３は吸着ローラ１７へのバイアス電源を示す。
【００２８】
画像が形成された記録材２１は、剥離装置１９の働きにより転写搬送ベルト１３から剥離され、定着装置２０に送られる。定着装置２０によってトナー像は記録材２１に定着されて、印画が完了する。一方、トナー像の記録材２１への転写が終わった感光体７はさらに回転して、クリーニング装置１１により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、感光体７は次の画像形成に供される。
【００２９】
なお、ここでは記録材上へ直接各色のトナー像を転写する画像形成装置で説明したが、本発明によって製造された現像ローラを使用する画像形成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、中間転写ローラや中間転写ベルトを介して転写材へ転写する画像形成装置が挙げられる。また、各色の現像ユニットがロータ上に配置されたり、感光体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、電子写真プロセスカートリッジではなく、感光体、帯電ローラ、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。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例および比較例を用いて詳細に説明する。
〔実施例１〕
[弾性層成形用金型]
弾性層成形用金型として、表１に記載の円筒形金型を用意した。
【００３１】
【表１】
【００３２】
[弾性層の作製]
軸芯体２として外径６ｍｍ、長さ２６０ｍｍの芯金（材質名：ＳＵＳ３０４）にプライマ−（商品名：ＤＹ３９−０５１、東レダウコーニングシリコーン社製）を塗布し、焼付けしたものを用いた。軸芯体２を上記金型に同心となるように配置し、表２に記載の配合の付加型シリコーンゴム組成物を、金型内に形成されたキャビティに注入した。
【００３３】
【表２】
【００３４】
続いて、金型を温度１５０℃で１５分間加熱し、金型から脱型した後、温度２００℃で２時間加熱した。このようにして、直径１１．５ｍｍの弾性層を作製した。
【００３５】
[表面層の作製]
上記の弾性層の外周に、表３に記載した材料からなる表面層を設けた。
【００３６】
【表３】
【００３７】
表３に記載した混合物にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を加え、横型分散機（商品名：ＮＶＭ−０３、アイメックス社製）で周速７ｍ／ｓｅｃ、流量１ｃｃ／ｍｉｎ、分散液温度１５℃の条件下で１時間分散した。分散後さらにＭＥＫを加え固形分２５質量％で、膜厚が２０μｍとなるように調整したものを表面層の原料液とした。
次にこの表面層の原料液を液流速２５０ｃｃ／ｍｉｎ、液温２３℃で循環させた直径３２ｍｍのシリンダ中に浸入速度１００ｍｍ／ｓｅｃで前記弾性層外周に浸漬させ、１０秒間停止させた。その後に、初速４０ｍｍ／ｓｅｃ、終速２０ｍｍ／ｓｅｃの条件で引上げて、１０分間自然乾燥させた。次いで、温度１４０℃にて６０分間加熱処理することで表面層の原料の硬化を行い、表面層を設けた弾性層（以下、現像ローラ）を得た。
本実施例における、弾性層の成形に用いた金型のめっき被膜の種類およびシリコーンゴム組成物中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す。
【００３８】
[性能評価]
まず、現像ローラの軸に沿う方向の抵抗ムラの測定方法を、図４を用いて説明する。測定対象である現像ローラ１の軸芯体２の両端をＶ字型の切れ込みを有する絶縁性のブロック（不図示）で支持し、現像ローラ１を水平に保つ。厚み２ｍｍ、直径２０ｍｍの金属製の円盤４１を、転がり方向が現像ローラ１の軸方向と平行になるように、現像ローラ１に４．９Ｎの荷重で押し当てた。そして、５０Ｖの電圧を印加しながら現像ローラ１の軸方向に６０ｍｍ／ｓｅｃの速度で円盤４１を転がしながら移動させた。現像ローラ１の軸芯体と直列につないでいる１ｋΩの抵抗にかかる電圧値から、現像ローラ１に流れる電流値を１．０ｍｍピッチで求めた。測定が終了すると、現像ローラ１を３０°回転させ同様の測定を行った。これを計１２回（現像ローラの１周分）繰り返し、得られた電流値の結果から抵抗値の計算を行った。次に、任意の軸方向位置において現像ローラ周方向の抵抗値（１２点）を平均し、これを周方向の平均抵抗値とした。この計算を、各軸方向位置（１．０ｍｍピッチ）に対して行い、それらの最大値と最小値の比を、その現像ローラの抵抗ムラとした。
【００３９】
そして、当接部材との物理的ストレスによる現像ローラの高抵抗化を、以下の手順で評価した。
（１）作製した現像ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間静置し、その後同環境下で抵抗ムラを求めた。
（２）図５に示す冶具を用いて、現像ローラに物理的ストレスを与えた。具体的には、温度２３℃、湿度５０％の環境下で現像ローラ１の軸芯体両端部に４．９Ｎずつ荷重をかけ、現像ローラ１を外径２４ｍｍの金属ドラム２９に押し当てた。続いて、荷重をかけたまま現像ローラ１を周速１６０ｍｍ/ｓｅｃ、金属ドラム２９を周速９０ｍｍ/ｓｅｃの速度で順方向に回転させ、現像ローラ１を金属ドラム２９に摺擦させながら４時間回転させた。
（３）上記のように現像ローラ１に物理的ストレスを与えた後、再び現像ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間静置し、その後同環境下で抵抗ムラを求めた。
（４）物理的ストレスを与える前後の抵抗ムラの変化比を、下記式を用いて算出した。
抵抗ムラの変化比＝物理的ストレスを与えた後の抵抗ムラ÷物理的ストレスを与える前の抵抗ムラ
【００４０】
[画像評価]
上記性能評価試験を行ったものとは別の現像ローラを、カラーレーザープリンタ用の電子写真プロセスカートリッジ（商品名：シアンプリントカートリッジＣＣ５３１Ａ）に装着し、カラーレーザープリンタ（商品名：Color LaserJet CP2025dn ヒューレットパッカード社製）を用いて評価した。カートリッジとプリンタは、温度２３℃、湿度５０％の環境下にて２４時間静置したものを使用した。評価手順は、温度２３℃、湿度５０％の環境下にて２％印字画像を、カートリッジ交換警告が出るまで出力し、さらに同じカートリッジを用いて１０００枚出力した。その後、画像出力に使用したカートリッジから現像ローラを取り出し、新品のカートリッジに組み込んでプリンタ内に装着した。その後、ハーフトーン画像を記録用紙１枚に出力した。記録用紙にはカラーレーザーＡ４紙（商品名：セレクトペーパー SC-250 Ａ４、キヤノン株式会社製）を用いた。得られたハーフトーン画像を、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濃度を反射濃度計(商品名：マクベス反射濃度計ＲＤ９１８ マクベス社製)を用いて測定した。また、右側および下側で５ｃｍに満たない部分は、測定しなかった。
各領域の画像濃度の最大濃度（ＭＡＸ）と最小濃度（ＭＩＮ）との濃度差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出し、ハーフトーン画像濃度ムラを評価した。
性能評価、画像評価の結果を表５に示す。
【００４１】
〔実施例２〜実施例１２〕
弾性層の成形に用いる金型のめっき被膜の種類およびシリコーンゴム組成物中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す通りにした以外は実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４２】
〔比較例１〕
キャビティ内のめっき被膜を、フッ素樹脂を含む粒子を共析させず、単なる無電解ニッケルめっき被膜とした以外は、実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４３】
〔比較例２〜比較例４〕
めっき被膜やシリコーンゴム中のカーボンブラックの諸条件を表４に示す通りにした以外は実施例１と同様の方法で現像ローラを得た。
得られた現像ローラを用い、実施例１と同様の性能評価および画像評価を行った。結果を表５に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】
【表５】
【００４６】
フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっきを施した成形金型を用い、酸性カーボンブラックを混合したシリコーンゴムで成形を行った現像ローラは、抵抗ムラ評価、画像評価においても良好な結果が得られた。一方、比較例１においてはめっき層中にフッ素樹脂を含む粒子が存在しなかったため、シリコーンゴムの対流が十分に起こらず、酸性カーボンブラックを用いても本発明の目的とする効果が得られなかった。比較例２〜比較例４は、塩基性カーボンブラックを用いた場合の結果だが、表５に示すように、抵抗ムラの変化が大きく、またハーフトーン画像の濃度ムラを抑える結果は得られなかった。
【符号の説明】
【００４７】
１‥‥現像ローラ
２‥‥軸芯体
３‥‥弾性層
４‥‥表面層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯体、カーボンブラックを含む導電性の弾性層およびカーボンブラックを含む導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、
該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および
該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、
該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、
該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックであることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項２】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項３】
前記金属めっきが、ニッケルめっきまたはニッケル合金めっきである請求項１または２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項４】
前記酸性カーボンブラックのｐＨ値が、２以上５以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項１】
軸芯体、カーボンブラックを含む導電性の弾性層およびカーボンブラックを含む導電性の表面層を有する現像ローラの製造方法であって、
該軸芯体を配置した円筒状の成形金型のキャビティ内にカーボンブラックを含む液状シリコーンゴム混合物を注入し、該液状シリコーンゴム混合物を硬化させて該弾性層を形成する工程、および
該弾性層の上にカーボンブラックを含む該表面層を形成する工程を有し、
該成形金型のキャビティ内の、該軸芯体の表面と対向する面の少なくとも一部は、フッ素樹脂を含む粒子を共析させた金属めっき層で構成されており、
該液状シリコーンゴム混合物中の該カーボンブラックは酸性カーボンブラックであることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項２】
前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンである請求項１に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項３】
前記金属めっきが、ニッケルめっきまたはニッケル合金めっきである請求項１または２に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項４】
前記酸性カーボンブラックのｐＨ値が、２以上５以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の現像ローラの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６８８５２（Ｐ２０１３−６８８５２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８２１６（Ｐ２０１１−２０８２１６）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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