現像ローラ、その製造方法、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
【課題】濃度ムラ、カブリの発生が抑制され、適正な濃度で画像形成が可能な現像ローラを提供する。
【解決手段】軸芯体、弾性層および表面層からなる現像ローラであって、該表面層が厚み５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満の熱可塑性樹脂層であり、弾性層のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下で、ローラのマイクロゴム硬さＨｓとの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にあること。なお、Ｒａ1は０．０１μｍから２．００μｍの範囲であることが好ましい。
【解決手段】軸芯体、弾性層および表面層からなる現像ローラであって、該表面層が厚み５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満の熱可塑性樹脂層であり、弾性層のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下で、ローラのマイクロゴム硬さＨｓとの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にあること。なお、Ｒａ1は０．０１μｍから２．００μｍの範囲であることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、レーザープリンタ等の電子写真装置などにおいて用いられる現像ローラとその製造方法、該現像ローラを備え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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を用いたプリンタにおいては、その内部に画像形成部が設置されている。そして、画像はクリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスを経て形成される。画像形成部は、電子写真感光体である感光ドラムを中心にして、その周りにクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部および転写部を備えている。この画像形成部の現像部で感光ドラム上に形成されたトナー画像は転写部で記録材に転写された後、定着部に搬送され、そこで加熱、加圧されて、定着された記録画像とされる。
【０００３】
近年ではプリンタ等のＯＡ機器は高画質化および高寿命化が進んでいる。それに伴い、感光ドラム上に静電潜像をトナー画像とする現像プロセスにおいて、ゴム等の弾性体の層を有する現像ローラが用いられ、感光ドラムに均一に圧接して現像を行なう接触現像方式が提案されている。
【０００４】
しかし、感光ドラムとの圧接で、弾性体に含まれる低分子量物質が染み出しやすく、圧接している部材へ低分子量物質が付着し、得られる画像や寿命に悪影響を与えることが多い。そのため、一般的に、現像ローラは弾性体層の上にさらに表面層が形成され、これにより弾性体からの低分子量物質の染み出しを防ぐ対策がされている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、接触現像方式の現像ローラでは、圧接する感光ドラムや現像剤への負荷を考慮して、現像ローラ自体を低硬度化することが要求されている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらには、現像ローラは現像剤（トナー）を適正量搬送するため、適当な表面粗さが必要とされている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、表面層の膜厚が大きくなると、現像ローラが硬くなり、そのため、圧接する感光ドラムへのストレスが高まり、寿命の低下を導く。また、現像ローラと他部材との圧接部を通過する現像剤への負荷も大きく、連続画像形成を行うと、非画像部にも現像剤が感光ドラムに付着する、いわゆる「カブリ」現象が徐々に甚だしくなってくる。
【０００８】
また、特許文献２のように、現像ローラの低硬度化を考慮して、弾性体を低硬度にすることが検討されているが、弾性体の低硬度化によりローラの硬さを均一に保つことが困難となり、このような弾性体を使用した現像ローラでは画像に濃度ムラが生じやすい。
【０００９】
また、特許文献３では、現像ローラの表面粗さを適正化するために表面層内に無機または有機粉末を分散、混合させることで表面に凹凸形状を形成させている。しかし、表面層の厚みを減らすと、このような手段では、表面粗さを制御するのは困難となる。
【特許文献１】特開昭６３−２１７３７５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６８６３１号公報
【特許文献３】特開平０７−０５４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、濃度ムラ、カブリの発生を抑制し、適正な濃度で画像形成ができる現像ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、軸芯体上に形成された弾性層および表面層の硬さ、表面粗さについて特定の関係にあるときに良好な現像ローラとなることを見出し、また、表面層の形成方法を特定とすることにより現像ローラが容易に製造できることを見出し、ついに発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有し、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視像化する現像ローラにおいて、該表面層は熱可塑性樹脂からなり、その厚みが５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であり、弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下であり、該弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄと現像ローラ表面のマイクロゴム硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差（Ｒａ1−Ｒａ2）が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にあることを特徴とする現像ローラである。
【００１３】
なお、弾性層表面の表面粗さＲａ1が、０．０１μｍ以上２．００μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
さらに、表面層を形成する熱可塑性樹脂が、ふっ素樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群から選ばれることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有しており、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視化する現像ローラの製造方法において、該表面層が、熱可塑性樹脂を用いた物理的気相成長（ＰＶＤ）法により形成されることを特徴とする現像ローラの製造方法である。
【００１６】
なお、ＰＶＤ法が、真空蒸着またはスパッタリングであることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は、上記現像ローラの製造方法で製造されたことを特徴とする現像ローラである。
【００１８】
また、本発明は、電子写真画像形成装置本体に脱離可能に装着され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、上記いずれか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である。
【００１９】
さらに、また、本発明は、静電潜像を保持するための感光ドラムに当接配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、上記いずれかの現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の現像ローラは、表面層が熱可塑性樹脂の極めて薄い層であるので、弾性層の硬さと現像ローラでの硬さが極めて小さくすることが可能となり、弾性層の硬さを現像ローラとして必要な硬さで作製することが可能となった。すなわち、表面層を形成する前に硬さが均一な弾性層を成形することが容易となり、現像ローラとしても全体の硬さムラが極めて少ないものとなる。従って、本発明の現像ローラを、現像ローラとして、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に用いると、濃度ムラのない画像が得られる。
【００２１】
なお、本発明の製造方法では、乾式法である物理的気相成長（ＰＶＤ）法によるので、容易に表面層として熱可塑性樹脂の薄膜層を形成することができる。そして、表面層を十分に薄く形成されているので、弾性体と表面層形成後の現像ローラでは、硬さの差が小さく、必要な硬さで十分に硬い、かつ均一な硬さの弾性体の使用が可能となる。したがって、現像ローラ全体の硬さの精度が高くなり、電子写真画像形成装置に使用した際には、濃度ムラのない画像が得られる現像ローラが提供される。また、表面の硬さが十分に低く、連続画像形成においても、カブリの発生を抑制した現像ローラが提供される。
【００２２】
さらには、本発明の現像ローラは、弾性層表面の表面粗さＲａ1と、弾性体形成後の現像ローラの表面粗さＲａ2の差が小さいために、所望の表面粗さを有するものを容易に作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の現像ローラの１例の断面図を図１に示す。
【００２４】
本発明の現像ローラは、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯体１を有し、軸芯体１の外周面上に弾性層２が固定され、この弾性層２の外周面に表面層３が積層されたた構造を有している。軸芯体１は、円柱状または中空円筒状であり、金属などの導電性材料で形成されたものを用いることが多い。なお、現像ローラが電気的に絶縁された状態で利用されるものにあっては、加わる外力に対して軸芯体自体がその形状を堅固に保持できる限り、非導電性材料であってもよい。
【００２５】
現像ローラは、一般的に、電気的なバイアスを印加または接地されて、使用される。そこで、軸芯体１は、支持部材であると共に、導電材として少なくとも表面が導電性であることが好ましい。すなわち、少なくとも外周面がその上に形成された弾性層２に所定の電圧を印加するに十分な導電性の材質、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、あるいは、クロム、ニッケル等でメッキを施した鉄、合成樹脂などで構成される。電子写真画像形成装置に利用される現像ローラでは、軸芯体１は、通常、外径４ｍｍから１０ｍｍの範囲とするのが適当である。
【００２６】
弾性層２は、原料主成分としてゴムを用いた成型体である。弾性層２の原料主成分のゴムとして、従来、現像ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。そして、これらは単独であるいは２種以上を混合して用いられる。
【００２７】
ゴムを主成分とした形成される成型体である弾性層２の硬さは、マイクロゴム硬さで２１以上５０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以上４０以下である。なお、以下において、特に断らない限り、マイクロゴム硬さを「ＭＤ硬さ」と表す。
【００２８】
弾性層２のＭＤ硬さが２１未満になると、弾性層全体の硬さの均一性を得ることが困難であり、作製した現像ローラを画像形成装置に使用すると、画像には濃度ムラが発生しやすい。また、弾性層２のＭＤ硬さが５０超では、現像ローラおよび現像ローラと圧接させる他の部材との圧接圧が高くなり、連続画像形成を行うとカブリが生じた。
【００２９】
なお、ＭＤ硬さは、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計「ＭＤ−１型」（商品名）で、ローラの長手方向３箇所かつ周方向３箇所の合計９箇所の硬さを常温・常湿の環境下で測定し、測定した値を平均したものである。
【００３０】
特に、主成分ゴムとしてシリコーン系ゴムを用いると、低硬度かつ低圧縮永久歪み性が得られやすいことから好ましい。シリコーン系ゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等が挙げられる。
【００３１】
ゴム成型体とした際、その圧縮永久歪み等が好ましい範囲なるので、シリコーン系ゴムの重合度は、３０００〜１５０００の範囲にあることが好ましい。なお、必要に応じて、導電性弾性層を形成するゴム成型体において硬さが必要な範囲内に留まる限り、シリコーン系ゴム以外に、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＮＢＲ等をゴム成型体の２０質量％以下の割合で含ませても良い。
【００３２】
更に、本発明の現像ローラでは、その弾性層を形成するゴム成型体とする際、弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。
【００３３】
弾性層に導電性を付与する目的で添加する導電剤として、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。
【００３４】
これらの内、カーボンブラックは、比較的安価かつ容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。主成分のゴム材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。
【００３５】
その他、弾性層に導電性を付与する手段として、導電剤に代えて、あるいは、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。導電性高分子化合物とは、ポリアセチレン等の共役系が繋がったポリマーをホストポリマーとし、これにＩ2等のドーパントをドープして導電化した高分子化合物である。ホストポリマーとしては、例えば、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェニン、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ポリ（ｐ−フェレンビニレン）、ポリ（２、６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリ（ビスフェノールＡカーボネート）、ポリビニルカルバゾール、ポリジアセチレン、ポリ（Ｎ−メチル−４−ビニルピリジン）、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ（フェニレンエーテルスルフォン）等があるまた、ドーパントして、例えば、ＡｓＦ5、Ｉ2、Ｂｒ2、ＳＯ3、Ｎａ、Ｋ、ＣｌＯ4、ＦｅＣｌ3、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｋｒ等の各イオン、Ｌｉ、ＴＣＮＱ（７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン）等を挙げることができる。
【００３６】
ゴム成型体中に添加可能な非導電性充填剤として、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００３７】
ゴム成型体を作製する際、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、白金系触媒を用いて、ゴム成分相互の架橋が図られる。
【００３８】
なお、感光ドラムと当接して、均一なニップ幅を確保し、加えて、好適なセット性を満たすものとするためには、弾性層の厚さは、好ましくは、０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。弾性層の厚さの上限は、作製される弾性ローラの外径精度を損なわない限り、特にない。しかし、弾性層の厚さを過度に厚くすると、作製コストが掛かるだけであり、実用上、弾性層の厚さを６．０ｍｍ以下とするのが適当であり、５．０ｍｍ以下がより好ましい。また、弾性層の厚さは、目的とするニップ幅を達成するため、その硬さに応じて、適宜選択する。
【００３９】
弾性層を軸芯体上に形成する方法として、特に限定するものではないが、下記のような方法が挙げられる。本発明では何れであっても構わない。
【００４０】
上記主成分ゴムに導電剤、加硫剤、安定剤、充填剤等の必要成分を混合して、弾性層原料組成物を得る。次いで、該原料組成物を軸芯体を収納した円筒状金型中に注入して、軸芯体と共に押し出し機より押し出して、あるいは、まず円筒状に押し出して原料組成物のチューブを得、このチューブに軸芯体を挿入して、軸芯体上に弾性層を形成する。
【００４１】
金型中に原料組成物を注入した後、金型中で弾性層を固定するのが好ましく、熱可塑性ゴムでは冷却固化させ、加硫硬化ゴムでは加熱加硫させる。なお、金型から取り出した後に、歪みをとるためにあるいは二次加硫するために加熱炉中に置くことが好ましい。
【００４２】
軸芯体を原料組成物と共に押し出す方法にあっては、軸芯体と共に押し出した原料組成物層を冷却固化あるいは加熱加硫する。この際、必要に応じて、端部を突き切り、弾性層の長さおよび端部を整えておくこともできる。
【００４３】
また、原料組成物を円筒状に押し出し、冷却固化あるいは加熱加硫してチューブを得た後、所定長さに切断し、軸芯体を挿入するが、加熱加硫を軸芯体挿入後に行っても良い。
【００４４】
なお、これらの他に、原料組成物を塗料とし、軸芯体に刷毛塗布、噴霧塗布、ローラ塗布あるいはディップ塗布等の方法で軸芯体上に弾性層を形成することができる。
【００４５】
このようにして設けられた弾性層は、表面層を形成する前に、通常、研磨、ブラスト等により表面が整えられる。
【００４６】
現像ローラは、その表面が適度な粗さであると現像剤を均一に担持し、かつ均一に帯電させる上で好ましい。そのため、上記により作製された弾性層の表面に所定の形状で凹凸加工を施すことが好ましい。なお、好ましい弾性層表面の表面粗さ（以下、「Ｒａ1」と表す）は、算術平均粗さで０．０１μｍ以上２．５０μｍ以下であり、より好ましくは、０．５０μｍ以上１．００μｍ以下である。Ｒａ1が０．０１μｍ未満である場合には、トナーの搬送性が低下し、十分な画像濃度が得られなくなる場合がある。また、Ｒａ1が１．５０μｍを超える場合には、トナーの搬送量が多くなり過ぎ、トナーが十分に帯電できなくなる場合がある。ここで、弾性層が複数層である場合、表面層を形成する層で測定した表面粗さをＲａ1とする。
【００４７】
なお、弾性層表面およびローラ表面の表面粗さは、例えば、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定機「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名）を用い、送りスピード０．５ｍｍ／ｓｅｃ．、評価長さ２．５ｍｍ、粗さカットオフλｃ＝０．８ｍｍ、水平方向に対するオートレベリングＯＮにて測定できる。
【００４８】
弾性層表面に所定の凹凸加工を施す手段として、ブラスト法、研磨法等が挙げられ、操作性や繰り返し再現性などの点を考慮すると、研磨法が好ましい。研磨法では、例えば、株式会社水口製作所製のゴムロール専用研削盤「ＬＥＯ−６００−Ｆ２」（商品名）を用い、研磨することで、容易に所望の表面粗さを有する弾性ローラとすることができる。
【００４９】
本発明の現像ローラは、上記したように、弾性層の上に表面層を有する。なお、表面層は、材料としては熱可塑性樹脂が好ましく、中では、ふっ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンがより好ましい。
【００５０】
なお、本発明の現像ローラでは、表面層の厚さは、５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは、１００．０ｎｍ以上１．０μｍ以下である。表面層の厚みが５．０ｎｍ未満では、弾性体からの低分子量物質の染み出しや磨耗による表面層がすぐに剥離する。また、表面層の厚みが２．０μｍ以上では、表面層には応力が発生し、ヒビ割れやシワが発生しやすくなる。なお、表面層は単層でも良いし、多層となっていても構わない。なお、表面層の厚さは、現像ローラの断面を、例えば株式会社日立ハイテク製の透過電子顕微鏡「日立電子顕微鏡Ｈ−７５００」（商品名）を使用して測定することができる。
【００５１】
この表面層は、ディップコート、スプレーコート、ロールコート等の湿式法、あるいは、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理的気相成長（ＰＶＤ）法やプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学的気相成長（ＣＶＤ）法での乾式法で弾性層上に形成される。
【００５２】
なお、表面層の形成には、湿式法と比べ乾式法を用いることが好ましい。その理由を図２に示す表面層部分の模式断面図により説明する。
【００５３】
図２（Ａ）は湿式法による表面層の形成を行う場合を示し、弾性層の表面の凹部に液が溜まり、凸部では液流れが発生し、形成される表面層の凹凸形状が変わりやすい。そのため、所望の表面形状を有する現像ローラを製造するには、弾性層の表面の形状や表面層となる液のパラメータなど様々な条件を検討する必要がある。
【００５４】
一方、乾式法により表面層を形成すると、図２（Ｂ）に示すように、表面層は弾性層の形状に沿うように、ほぼ同じ形状を維持した膜の成形を行うことが可能である。そのため、所望の表面形状を有する現像ローラを製造する際には弾性層の形状のみを所定にすれば良く、容易に所望の表面層を成形することが可能となる。
【００５５】
上記したように、薄い表面層を形成する方法として、乾式法が最適であり、中では、弾性層と表面層の密着性や処理時間および処理温度、装置の簡便性などを考慮するとＰＶＤ法が好ましい。さらに、ＰＶＤ法では、熱可塑性樹脂を扱う際は真空蒸着やスパッタリングは特に好ましい方法である。
【００５６】
本発明で使用する真空蒸着装置の１例の模式図を図３に示す。
【００５７】
真空蒸着装置２０１には、表面層が形成される弾性層を有するローラ２０２がセットされ、表面層となる蒸発物質２０３を加熱蒸発させるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のるつぼ２０４および真空ポンプなどの装置２０１内部を減圧にするための排気手段２０５が配置されている。
【００５８】
真空蒸着処理による表面層の形成は、以下の手順により行われる。
【００５９】
真空蒸着装置２０１内に原料ローラ２０２をセットし、るつぼ２０４内に蒸発物質２０３を投入する。次いで、排気手段２０５により装置２０１内を減圧する。ここで、装置２０１内の真空度は、蒸発物質の種類または得られる現像ローラの所望の物性により異なるが、１０Ｔｏｒｒ（１．３３3ｋＰａ）以下とする。真空度がこの範囲を超えていると、表面層の成膜速度は極端に低下すると同時に、得られる現像ローラの表面層と弾性層の密着性が不十分となりやすい。
【００６０】
所定の真空度に到達した後、るつぼ２０４を蒸発物質に応じて定めた温度にまで上昇させ、表面層となる蒸発物質２０３を蒸発させ、ローラ２０２表面に付着させて、表面層を形成する。なお、このとき、ローラを回転駆動させると、周方向に均一性の高い表面層を形成することができる。表面層の厚みは、例えば、この蒸着時間によりコントロール可能である。
【００６１】
本発明で使用するスパッタリング装置の１例の模式図を図４に示す。
【００６２】
スパッタリング装置３０１には表面層が形成される弾性層を有するローラ２０２、表面層となるターゲット３０２、ガス導入口３０３、真空ポンプなど装置３０１内部を減圧排気するための排気手段３０４およびスパッタリング用印加電源（直流３０５、交流電源３０６）が図のように配置されている。
【００６３】
スパッタリング処理による表面層の形成は、以下の手順で行われる。
【００６４】
表面層が形成されるローラ２０２および表面層となるターゲット２０３がセットされた、装置３０１内を排気手段３０４により減圧にしたのち、ガス導入口３０３より不活性ガスを導入する。この時、不活性ガスとして、通常、コストおよびスパッタ強度などからアルゴンガスを使用する。また、ガス導入後の装置内の真空度は、使用するターゲットの種類、製造する現像ローラの設定物性、装置内に発生させるプラズマの安定性を考慮して決められるが、通常、１０-3Ｔｏｒｒ（０．１３３３Ｐａ）から１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）の範囲が好ましい。
【００６５】
ガス導入後、装置３０１内の電極間に電圧を印加するとプラズマが発生し、ターゲット３０２表面から原子やイオンがプラズマ中に放出される。これら原子やイオンが、ターゲットに対向するように設置されたローラ２０２の弾性層表面に到達し、薄膜が形成される。ここで、ターゲットが導電性をもつ材料である場合には直流電源３０５を使用し、絶縁性である材料である場合には交流電源３０６を使用することで、ローラ上に薄膜を形成することが可能である。また、電圧を印加中にローラを周方向に回転させることで、均一な膜厚を有する表面層を形成することが可能である。
【００６６】
これら手法による表面層形成において、表面層材料として、ほとんどの無機材料、高分子材料、金属系材料などが使用できる。しかし、現像ローラに要求される柔軟性や現像剤の帯電性、製造工程におけるコストや処理時間などを考慮すると、形成される表面層の材料は熱可塑性樹脂が好ましい。より好ましくは、ふっ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンである。
【００６７】
また、弾性層のＭＤ硬さＨｄと表面層成形後の現像ローラのＭＤ硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）は０以上５以下であることが好ましく、より好ましくは２以上４以下である。この差が５より大きくと、現像ローラを感光体等の他の部材へ圧接させた際、弾性層と表面層の圧縮変形量に差が生じ、表面層の剥離が生じやすい。
【００６８】
さらに、表面層が成形された後の現像ローラの表面粗さ（以下、「Ｒａ2」と表す）と前述の弾性層の表面粗さＲａ1との差（Ｒａ1―Ｒａ2）が−０．２０μｍ以上０．２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは−０．１５μｍ以上０．１５μｍ以下である。表面粗さの差が絶対値で０．２０μｍより大きいと、所望の形状を有する現像ローラを作製する際、弾性層表面の形状の選定や表面層成形時の条件設定など様々検討する必要がある。
【００６９】
本発明の電子写真画像形成装置の一例の模式説明図で図５に示す。
【００７０】
静電潜像担持体である感光ドラム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ローラ６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７により、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム５に対して接触配置されている現像ローラ８からトナーが付与されることにより現像され、トナー画像として可視化される。
【００７１】
現像は露光部にトナー画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上のトナー画像は、転写ローラ９によって紙などの記録材１０に転写される。トナー画像が転写された記録材１０は、定着装置１１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。
【００７２】
一方、転写されずに感光ドラム５上に残存したトナーは、感光ドラム表面をクリーニングするためのクリーニングブレード１２により剥ぎ取られる。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。
【００７３】
現像ローラ９は、一成分現像剤である非磁性トナーを収容した現像容器（不図示）の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム５と対向設置されている。そして、画像形成時には、トナーを担持する現像ローラ９は感光ドラム５と当接幅をもって接触し、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。
【００７４】
なお、現像容器には現像ローラ９の表面にトナーを塗布担持させるためのトナー塗布部材１３およびトナーの塗布量を規制するトナー規制ブレード１４が設けられている。トナー塗布部材１３はトナー規制ブレード１４の現像ローラ９との当接部に対し、現像ローラ９の回転方向上流にて現像ローラ９に当接しており、現像ローラ９の回転と異なる回転速度で回転可能になっている。なお、トナー塗布部材１３は静電潜像の顕像化に供されずに現像ローラ９の表面に担持されて戻ってきたトナーを現像ローラ９表面から剥ぎ取る役目をするので、現像ローラ９とカウンター方向に回転させることが好ましい。
【００７５】
トナー塗布部材１３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９へのトナー供給および未現像トナー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弾性ローラを用いることができる。また、このトナー塗布部材１３の現像ローラ９に対する当接幅としては１ｍｍから８ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００７６】
トナー規制ブレード１４として、金属製の板金に弾性体を固定した部材や、ＳＵＳやリン青銅の薄板の様なバネ性を有する部材、もしくはその表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、トナー規制ブレード１４に、現像ローラ９に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像ローラ上のトナー層厚を制御することが可能であり、そのためにはトナー規制ブレード１４はＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。
【００７７】
本発明の電子写真プロセスカートリッジは、少なくとも感光ドラム５と現像装置（現像ローラ９、トナー塗布部材１３、規制ブレード１４および現像容器）が一体となっている。そして、現像ローラ９として、本発明の現像ローラが組み込まれている。なお、クリーンニング部材（クリーニングブレード１２および廃トナー容器（不図示））も組み込まれていても構わない。
【００７８】
上記電子写真画像形成装置は、現像のユニットを特に示したものであり、カラー複写機等のカラー画像形成装置にあっては、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各ユニットをタンゼム型に配置したものやドラムの周りに円筒状に配置したものがある。また、記録材上へカラートナー画像を形成する方式としても、各ユニットで形成されたトナー画像が記録材上に直接重ね合わされるもの、ベルトあるいはドラムに一旦重ね合わせ画像とされた後記録材に一括転写されるものがある。これらはいずれの形態でも構わない。その後、カラートナー画像が形成された記録材は定着装置に搬送されて、カラー画像が記録材に固定される。
【００７９】
以上説明したように、本発明の現像ローラは、表面に熱可塑性樹脂からなる表面層が形成され、表面層の厚みが薄いと同時に表面層の形成前後での硬さおよび表面粗さの差が小さいので、カブリや濃度ムラの発生が抑えられた、所定の濃度の画像を形成することが可能となった。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、使用した試薬等は、特に明記しない限り、市販の高純度品である。
【００８１】
なお、以下における各種データは下記によって測定した。
【００８２】
１）付加反応架橋型液状シリコーンゴムの粘度
ＢＨ型粘度計を用い、ロータＮｏ．７を４ｒｐｍで回転させ、２５℃で測定した。
【００８３】
２）弾性層表面および現像ローラのマイクロゴム（ＭＤ）硬さ
高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計「ＭＤ−１型」（商品名）を用い、ローラの長手方向３箇所かつ周方向３箇所の合計９箇所の硬さを常温・常湿の環境下で測定し、得られた値を平均した。なお、弾性層表面の測定値をＨｄ、ローラ表面の測定値をＨｓとする。
【００８４】
３）弾性層表面および現像ローラ表面の表面粗さ（算術平均粗さ）
株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定機「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名）を用い、送りスピード０．５ｍｍ／ｓｅｃ．、評価長さ２．５ｍｍ、粗さカットオフλｃ＝０．８ｍｍ、水平方向に対するオートレベリングＯＮで測定した。なお、弾性層表面の測定値をＲａ1、ローラ表面の測定値をＲａ2とする。
【００８５】
４）表面層の厚み
現像ローラを中央部で切断し、その端面をＬｅｉｃａ社製のウルトラミクロトーム「クライオセクショニングシステムＦＣＳ」（商品名）にて、−１００℃で厚み１００ｎｍの試料を作製した。次いでこの試料を、株式会社日立ハイテク製の透過電子顕微鏡「日立電子顕微鏡Ｈ−７５００」（商品名）にて測定した。なお、加速電圧１．０ｋＶ、測定倍率１０万倍とした。
【００８６】
また、製造した現像ローラを、キヤノン株式会社製の電子写真式レーザープリンタ「レイザーショットＬＢＰ−１３１０」（商品名）のカートリッジの現像ローラとして組み込み、画像出力して、画像評価（評価項目：カブリ、濃度ムラ、画像濃度）をした。なお、この画像評価に用いたＬＢＰ−１３１０は、Ａ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピード１６ｐｐｍで、画像の解像度１２００ｄｐｉのものである。さらに、現像ローラの感光ドラムへの当接圧力および進入量は、現像ローラ上の現像剤担持量が０．３５ｍｇ／ｃｍ2となるようにした。また、評価用に、初期にベタ黒画像およびハーフトーン画像を出力し、１万枚の耐久後に、ベタ黒画像およびベタ白画像を出力した。
【００８７】
（カブリ）
得られたベタ白画像で、東京電色株式会社製のフォトボルト反射濃度計「ＴＣ−６ＤＳ／Ａ」（商品名）にて反射濃度を測定し、未印字部分との差をカブリ（％）とし、下記基準で評価した。
◎：１．５％未満。
○：１．５％以上３．０％未満。
×：３．０％以上。
【００８８】
（濃度ムラ）
ハーフトーン画像を目視により観察し、下記基準で評価した。
◎：肉眼では濃度ムラは確認されず、良好である。
○：肉眼で、わずかに濃度ムラが確認できるものの、実用上問題ない。
×：肉眼で濃度ムラが確認でき、実用上問題がある。
【００８９】
（画像濃度）
ベタ黒画像について、マクベス株式会社製のマクベス濃度計「マクベスカラーチェッカー ＲＤ−１２５５」（商品名）にて濃度測定し、下記基準にて評価した。
◎：初期および耐久後のいずれも１．３以上１．６未満。
○：初期および耐久後の一方が１．３以上１．６未満、他方は１．３未満または１．６以上。
△：初期および耐久後のいずれも１．３未満または１．６以上。
【００９０】
＜実施例１＞
（弾性層の作製）
両末端にビニル基が置換し、粘度１２０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００質量部に、充填剤として石英粉末（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｇｌａｓｓ Ｓａｎｄ社製、Ｍｉｎ−ＵＳｉｌ）７質量部、カーボンブラック（電気化学工業株式会社製、デンカブラック、粉状品）１０質量部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした。
【００９１】
このベース材料に硬化触媒として白金化合物を微量配合したのち、オルガノハイドロジェンポリシロキサン（Ｓｉ−Ｈ基含有量０．８質量％）に微量の硬化遅延剤を配合したものを質量比で１：１となるように混合した。
【００９２】
得られた混合液を直径６ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳＵＳ製ニッケルメッキ軸芯体をセットしたパイプ型に注入し、２００℃で２時間加熱加硫して、ゴム部分長さ２４０ｍｍ、厚み４ｍｍの導電性弾性層を有するローラを得た。
【００９３】
次いで、得られたローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（株式会社水口製作所製のゴムロール専用研削盤「ＬＥＯ−６００−Ｆ２」（商品名））にて、研磨し、外径１２．０ｍｍ、表面粗さＲａ1が０．５０μｍである弾性ローラを作製した。なお、研磨条件は、ワークの回転速度２００ＲＰＭ、研磨砥石の回転速度２０００ＲＰＭ、および送り速度５００ｍｍ／分とした。得られた弾性ローラのＭＤ硬さＨｄは３０であった。
【００９４】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製した弾性ローラを載置し、るつぼにふっ素樹脂「ポリフロンTMＰＴＦＥ Ｍ−３９１（商品名、ダイキン工業株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を６５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３２であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．４０μｍであった。
【００９５】
＜実施例２＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭにした以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層の表面粗さＲａ1は０．７２μｍであった。
【００９６】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、上記で作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状フッ素樹脂「テフロン」（商品名、デュポン社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、１２分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８５μｍであった。
【００９７】
＜実施例３＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の回転速度を５００ＲＰＭにした以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層の表面粗さＲａ1は１．００μｍであった。
【００９８】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用い、処理時間を２５分間にした以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは１．０μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３４であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．１５μｍであった。
【００９９】
＜実施例４＞
（弾性層の作製）
粘度２００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは２５であり、表面粗さＲａ1は０．５０μｍであった。
【０１００】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用い、処理時間を５分間にした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２７であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．３８μｍであった。
【０１０１】
＜実施例５＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例２と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は０．７５μｍであった。
【０１０２】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例４と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．６５μｍであった。
【０１０３】
＜実施例６＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の送り速度を１０００ｍｍ／分にした以外は実施例２と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３０であり、表面粗さＲａ1は０．３０μｍであった。
【０１０４】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の膜みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．４５μｍであった。
【０１０５】
＜実施例７＞
（弾性層の作製）
粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層の研磨を、研磨砥石の回転速度１０００ＲＰＭ、送り速度２５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３５であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１０６】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリスチレン「Ｇ９４０１」（商品名、ＰＳジャパン株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、２０分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３８であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．６５μｍであった。
【０１０７】
＜実施例８＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を、研磨砥石の回転速度１０００ＲＰＭ、送り速度１５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は１．５５μｍであった。
【０１０８】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製したローラを設置したのち、るつぼにポリエチレンペレット「ニポロンハード６１００Ａ」（商品名、東ソー株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を５５０℃になるように調整し、設置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１０分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１．０μｍであり、ＭＤ硬さは４２であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．４５μｍであった。
【０１０９】
＜実施例９＞
（弾性層の作製）
粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭ、送り速度２００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３５であり、表面粗さＲａ1は１．２０μｍであった。
【０１１０】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラとターゲットとして０．３ｍｍ厚のシート状ポロプロピレンシート「スミライトＮＳ−３４００」（商品名、住友ベークライト株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、３０分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１．５μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３９であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３５μｍであった。
【０１１１】
＜実施例１０＞
（弾性層の作製）
粘度２５０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を２０００ＲＰＭ、送り速度２００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さは２２であり、表面粗さＲａ1は０．９０μｍであった。
【０１１２】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製したローラを載置し、るつぼにポリアミド樹脂「ＵＢＥナイロン１０２２Ｂ」（商品名、宇部興産株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧にした。その状態で、るつぼ温度を６５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１０ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２７であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８５μｍであった。
【０１１３】
＜実施例１１＞
（弾性層の作製）
粘度６０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４５であり、表面粗さＲａ1は０．１０μｍであった。
【０１１４】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、上記で得た弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリアミド樹脂「ＵＢＥナイロン１０２２Ｂ」（商品名、宇部興産株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、５分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４９であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．３０μｍであった。
【０１１５】
＜実施例１２＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭ、送り速度２５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１１６】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製した弾性ローラを載置し、るつぼにポリプロピレン樹脂「三井ポリプロＥ１１０Ｇ」（商品名、三井化学株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を５５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら２０分間装置内に放置させて表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは２．０μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３０μｍであった。
【０１１７】
＜実施例１３＞
（弾性層の作製）
粘度４０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を５００ＲＰＭ、送り速度５００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは５０であり、表面粗さＲａ1は２．００μｍであった。
【０１１８】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリイミド樹脂「ユーピレックス・ボードＲＢ―１００」（商品名、宇部興産株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、１分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは５１であり、さらに、表面粗さＲａ2は２．２０μｍであった。
【０１１９】
＜実施例１４＞
（弾性層の作製）
弾性層外径が１２ｍｍとなる金型を用い、成型後の弾性層の研磨を行わなかった以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３０であり、表面粗さＲａ1は０．１０μｍであった。
【０１２０】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．１３μｍであった。
【０１２１】
＜実施例１５＞
（表面層の作製）
エステル系熱可塑性ポリウレタン「レザミンＭＥ３６１２ＬＰ」（商品名、大日精化株式会社製）１００質量部およびカーボンブラック「三菱カーボンブラック＃１０００」（商品名、三菱化学株式会社製、ｐＨ３．０）２８質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で固形分を４０質量％に調整した。次いで、この混合液をアイメックス株式会社製の湿式超微粒分散粉砕機「レディミル」（商品名）にて、グラインドゲージでカーボンブラックの凝集物であるブツが確認できなくなるまで循環分散を行った。得られた塗料原液を、粘度が５ｍＰａ・ｓとなるようＭＥＫで希釈し、表面層の塗料を得た。
【０１２２】
この塗料をオーバーフロー式ディップコート装置に入れ、常にオーバーフローさせた状態となるよう循環している中へ、実施例１で作製した弾性ローラを５０ｍｍ／ｓｅｃで浸漬させた。その後、２００ｍｍ／ｍｉｎから５０ｍｍ／ｍｉｎへ引上げ速度を逐次線形的に変化させながら引き上げて、弾性層の外表面に塗料をディップコートした。これを３０分自然乾燥した後、１４０℃にて６０分間加熱処理して硬化し、表面層がエステル系熱可塑性ポリウレタンよりなる現像ローラを作製した。現像ローラの表面層の厚さは２μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに。表面粗さＲａ2は０．３０μｍであった。
【０１２３】
＜比較例１＞
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、実施例１で作製した弾性ローラおよびローラとターゲットとして、Ｓｉ系ターゲット「スパッタリングターゲットＳＸ」（商品名、旭硝子セラミックス株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、直流電源に２００Ｗの電力を印加し、５分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８０μｍであった。
【０１２４】
＜比較例２＞
（弾性層の作製）
粘度１０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは５５であり、表面粗さＲａ1は１．２０μｍであった。
【０１２５】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いる以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは５８であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３０μｍであった。
【０１２６】
＜比較例３＞
（弾性層の作製）
粘度３００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さは１８であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１２７】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２１であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．６０μｍであった。
【０１２８】
＜比較例４＞
（表面層の作製）
表面層用塗料をＭＥＫで粘度１０ｍＰａ・ｓとなるように調整して用いた以外は実施例１５と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは３．０ｍｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３６であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．２９μｍであった。
【０１２９】
上記実施例、比較例で作製した現像ローラを用い、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【０１３０】
【表１】
μ
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】現像ローラの１例の断面図である
【図２】表面層形成時の現像ローラの表面層部の模式断面図（（Ａ）湿式法および（Ｂ）乾式法）である。
【図３】表面層形成用の真空蒸着装置の模式図である。
【図４】表面層形成用のスパッタリング装置の模式図である。
【図５】電子写真方式の画像形成装置の一例の模式図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 軸芯体
２ 弾性層
３ 表面層
５ 感光体
６ 帯電ローラ
７ レーザー光
８ 現像ローラ
９ 転写ローラ
１０ 記録媒体
１１ 定着装置
１２ クリーニングブレード
１３ トナー塗布部材
１４ トナー規制ブレード
１５ 帯電ローラ用バイアス電源
１６ 現像ローラ用バイアス電源
１７ 規制ブレード用バイアス電源
１８ 転写ローラ用バイアス電源
２０１ 真空蒸着装置
２０２ ローラ
２０３ 蒸発物質
２０４ るつぼ
２０５ 排気手段
３０１ スパッタリング装置
３０２ ターゲット
３０３ ガス導入口
３０４ 排気手段
３０５ 直流電源
３０６ 交流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、レーザープリンタ等の電子写真装置などにおいて用いられる現像ローラとその製造方法、該現像ローラを備え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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を用いたプリンタにおいては、その内部に画像形成部が設置されている。そして、画像はクリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスを経て形成される。画像形成部は、電子写真感光体である感光ドラムを中心にして、その周りにクリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部および転写部を備えている。この画像形成部の現像部で感光ドラム上に形成されたトナー画像は転写部で記録材に転写された後、定着部に搬送され、そこで加熱、加圧されて、定着された記録画像とされる。
【０００３】
近年ではプリンタ等のＯＡ機器は高画質化および高寿命化が進んでいる。それに伴い、感光ドラム上に静電潜像をトナー画像とする現像プロセスにおいて、ゴム等の弾性体の層を有する現像ローラが用いられ、感光ドラムに均一に圧接して現像を行なう接触現像方式が提案されている。
【０００４】
しかし、感光ドラムとの圧接で、弾性体に含まれる低分子量物質が染み出しやすく、圧接している部材へ低分子量物質が付着し、得られる画像や寿命に悪影響を与えることが多い。そのため、一般的に、現像ローラは弾性体層の上にさらに表面層が形成され、これにより弾性体からの低分子量物質の染み出しを防ぐ対策がされている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、接触現像方式の現像ローラでは、圧接する感光ドラムや現像剤への負荷を考慮して、現像ローラ自体を低硬度化することが要求されている（特許文献２参照）。
【０００６】
さらには、現像ローラは現像剤（トナー）を適正量搬送するため、適当な表面粗さが必要とされている（特許文献３参照）。
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、表面層の膜厚が大きくなると、現像ローラが硬くなり、そのため、圧接する感光ドラムへのストレスが高まり、寿命の低下を導く。また、現像ローラと他部材との圧接部を通過する現像剤への負荷も大きく、連続画像形成を行うと、非画像部にも現像剤が感光ドラムに付着する、いわゆる「カブリ」現象が徐々に甚だしくなってくる。
【０００８】
また、特許文献２のように、現像ローラの低硬度化を考慮して、弾性体を低硬度にすることが検討されているが、弾性体の低硬度化によりローラの硬さを均一に保つことが困難となり、このような弾性体を使用した現像ローラでは画像に濃度ムラが生じやすい。
【０００９】
また、特許文献３では、現像ローラの表面粗さを適正化するために表面層内に無機または有機粉末を分散、混合させることで表面に凹凸形状を形成させている。しかし、表面層の厚みを減らすと、このような手段では、表面粗さを制御するのは困難となる。
【特許文献１】特開昭６３−２１７３７５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６８６３１号公報
【特許文献３】特開平０７−０５４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の課題は、濃度ムラ、カブリの発生を抑制し、適正な濃度で画像形成ができる現像ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、軸芯体上に形成された弾性層および表面層の硬さ、表面粗さについて特定の関係にあるときに良好な現像ローラとなることを見出し、また、表面層の形成方法を特定とすることにより現像ローラが容易に製造できることを見出し、ついに発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有し、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視像化する現像ローラにおいて、該表面層は熱可塑性樹脂からなり、その厚みが５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であり、弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下であり、該弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄと現像ローラ表面のマイクロゴム硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差（Ｒａ1−Ｒａ2）が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にあることを特徴とする現像ローラである。
【００１３】
なお、弾性層表面の表面粗さＲａ1が、０．０１μｍ以上２．００μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
さらに、表面層を形成する熱可塑性樹脂が、ふっ素樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群から選ばれることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有しており、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視化する現像ローラの製造方法において、該表面層が、熱可塑性樹脂を用いた物理的気相成長（ＰＶＤ）法により形成されることを特徴とする現像ローラの製造方法である。
【００１６】
なお、ＰＶＤ法が、真空蒸着またはスパッタリングであることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明は、上記現像ローラの製造方法で製造されたことを特徴とする現像ローラである。
【００１８】
また、本発明は、電子写真画像形成装置本体に脱離可能に装着され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、上記いずれか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である。
【００１９】
さらに、また、本発明は、静電潜像を保持するための感光ドラムに当接配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、上記いずれかの現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の現像ローラは、表面層が熱可塑性樹脂の極めて薄い層であるので、弾性層の硬さと現像ローラでの硬さが極めて小さくすることが可能となり、弾性層の硬さを現像ローラとして必要な硬さで作製することが可能となった。すなわち、表面層を形成する前に硬さが均一な弾性層を成形することが容易となり、現像ローラとしても全体の硬さムラが極めて少ないものとなる。従って、本発明の現像ローラを、現像ローラとして、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に用いると、濃度ムラのない画像が得られる。
【００２１】
なお、本発明の製造方法では、乾式法である物理的気相成長（ＰＶＤ）法によるので、容易に表面層として熱可塑性樹脂の薄膜層を形成することができる。そして、表面層を十分に薄く形成されているので、弾性体と表面層形成後の現像ローラでは、硬さの差が小さく、必要な硬さで十分に硬い、かつ均一な硬さの弾性体の使用が可能となる。したがって、現像ローラ全体の硬さの精度が高くなり、電子写真画像形成装置に使用した際には、濃度ムラのない画像が得られる現像ローラが提供される。また、表面の硬さが十分に低く、連続画像形成においても、カブリの発生を抑制した現像ローラが提供される。
【００２２】
さらには、本発明の現像ローラは、弾性層表面の表面粗さＲａ1と、弾性体形成後の現像ローラの表面粗さＲａ2の差が小さいために、所望の表面粗さを有するものを容易に作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の現像ローラの１例の断面図を図１に示す。
【００２４】
本発明の現像ローラは、通常、金属などの導電性材料で形成される軸芯体１を有し、軸芯体１の外周面上に弾性層２が固定され、この弾性層２の外周面に表面層３が積層されたた構造を有している。軸芯体１は、円柱状または中空円筒状であり、金属などの導電性材料で形成されたものを用いることが多い。なお、現像ローラが電気的に絶縁された状態で利用されるものにあっては、加わる外力に対して軸芯体自体がその形状を堅固に保持できる限り、非導電性材料であってもよい。
【００２５】
現像ローラは、一般的に、電気的なバイアスを印加または接地されて、使用される。そこで、軸芯体１は、支持部材であると共に、導電材として少なくとも表面が導電性であることが好ましい。すなわち、少なくとも外周面がその上に形成された弾性層２に所定の電圧を印加するに十分な導電性の材質、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金、あるいは、クロム、ニッケル等でメッキを施した鉄、合成樹脂などで構成される。電子写真画像形成装置に利用される現像ローラでは、軸芯体１は、通常、外径４ｍｍから１０ｍｍの範囲とするのが適当である。
【００２６】
弾性層２は、原料主成分としてゴムを用いた成型体である。弾性層２の原料主成分のゴムとして、従来、現像ローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。そして、これらは単独であるいは２種以上を混合して用いられる。
【００２７】
ゴムを主成分とした形成される成型体である弾性層２の硬さは、マイクロゴム硬さで２１以上５０以下であることが好ましく、より好ましくは２５以上４０以下である。なお、以下において、特に断らない限り、マイクロゴム硬さを「ＭＤ硬さ」と表す。
【００２８】
弾性層２のＭＤ硬さが２１未満になると、弾性層全体の硬さの均一性を得ることが困難であり、作製した現像ローラを画像形成装置に使用すると、画像には濃度ムラが発生しやすい。また、弾性層２のＭＤ硬さが５０超では、現像ローラおよび現像ローラと圧接させる他の部材との圧接圧が高くなり、連続画像形成を行うとカブリが生じた。
【００２９】
なお、ＭＤ硬さは、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計「ＭＤ−１型」（商品名）で、ローラの長手方向３箇所かつ周方向３箇所の合計９箇所の硬さを常温・常湿の環境下で測定し、測定した値を平均したものである。
【００３０】
特に、主成分ゴムとしてシリコーン系ゴムを用いると、低硬度かつ低圧縮永久歪み性が得られやすいことから好ましい。シリコーン系ゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等が挙げられる。
【００３１】
ゴム成型体とした際、その圧縮永久歪み等が好ましい範囲なるので、シリコーン系ゴムの重合度は、３０００〜１５０００の範囲にあることが好ましい。なお、必要に応じて、導電性弾性層を形成するゴム成型体において硬さが必要な範囲内に留まる限り、シリコーン系ゴム以外に、天然ゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＮＢＲ等をゴム成型体の２０質量％以下の割合で含ませても良い。
【００３２】
更に、本発明の現像ローラでは、その弾性層を形成するゴム成型体とする際、弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分のゴム材料に適宜配合することができる。
【００３３】
弾性層に導電性を付与する目的で添加する導電剤として、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫−酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体などの各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。
【００３４】
これらの内、カーボンブラックは、比較的安価かつ容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。主成分のゴム材料中に、微粉末状の導電剤を分散させる手段としては、従来から利用される手段、例えば、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを、主成分のゴム材料に応じて適宜利用すればよい。
【００３５】
その他、弾性層に導電性を付与する手段として、導電剤に代えて、あるいは、導電剤とともに、導電性高分子化合物を添加する手法も利用できる。導電性高分子化合物とは、ポリアセチレン等の共役系が繋がったポリマーをホストポリマーとし、これにＩ2等のドーパントをドープして導電化した高分子化合物である。ホストポリマーとしては、例えば、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェニン、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ポリ（ｐ−フェレンビニレン）、ポリ（２、６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリ（ビスフェノールＡカーボネート）、ポリビニルカルバゾール、ポリジアセチレン、ポリ（Ｎ−メチル−４−ビニルピリジン）、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ（フェニレンエーテルスルフォン）等があるまた、ドーパントして、例えば、ＡｓＦ5、Ｉ2、Ｂｒ2、ＳＯ3、Ｎａ、Ｋ、ＣｌＯ4、ＦｅＣｌ3、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｋｒ等の各イオン、Ｌｉ、ＴＣＮＱ（７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン）等を挙げることができる。
【００３６】
ゴム成型体中に添加可能な非導電性充填剤として、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００３７】
ゴム成型体を作製する際、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、白金系触媒を用いて、ゴム成分相互の架橋が図られる。
【００３８】
なお、感光ドラムと当接して、均一なニップ幅を確保し、加えて、好適なセット性を満たすものとするためには、弾性層の厚さは、好ましくは、０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０ｍｍ以上とすることが望ましい。弾性層の厚さの上限は、作製される弾性ローラの外径精度を損なわない限り、特にない。しかし、弾性層の厚さを過度に厚くすると、作製コストが掛かるだけであり、実用上、弾性層の厚さを６．０ｍｍ以下とするのが適当であり、５．０ｍｍ以下がより好ましい。また、弾性層の厚さは、目的とするニップ幅を達成するため、その硬さに応じて、適宜選択する。
【００３９】
弾性層を軸芯体上に形成する方法として、特に限定するものではないが、下記のような方法が挙げられる。本発明では何れであっても構わない。
【００４０】
上記主成分ゴムに導電剤、加硫剤、安定剤、充填剤等の必要成分を混合して、弾性層原料組成物を得る。次いで、該原料組成物を軸芯体を収納した円筒状金型中に注入して、軸芯体と共に押し出し機より押し出して、あるいは、まず円筒状に押し出して原料組成物のチューブを得、このチューブに軸芯体を挿入して、軸芯体上に弾性層を形成する。
【００４１】
金型中に原料組成物を注入した後、金型中で弾性層を固定するのが好ましく、熱可塑性ゴムでは冷却固化させ、加硫硬化ゴムでは加熱加硫させる。なお、金型から取り出した後に、歪みをとるためにあるいは二次加硫するために加熱炉中に置くことが好ましい。
【００４２】
軸芯体を原料組成物と共に押し出す方法にあっては、軸芯体と共に押し出した原料組成物層を冷却固化あるいは加熱加硫する。この際、必要に応じて、端部を突き切り、弾性層の長さおよび端部を整えておくこともできる。
【００４３】
また、原料組成物を円筒状に押し出し、冷却固化あるいは加熱加硫してチューブを得た後、所定長さに切断し、軸芯体を挿入するが、加熱加硫を軸芯体挿入後に行っても良い。
【００４４】
なお、これらの他に、原料組成物を塗料とし、軸芯体に刷毛塗布、噴霧塗布、ローラ塗布あるいはディップ塗布等の方法で軸芯体上に弾性層を形成することができる。
【００４５】
このようにして設けられた弾性層は、表面層を形成する前に、通常、研磨、ブラスト等により表面が整えられる。
【００４６】
現像ローラは、その表面が適度な粗さであると現像剤を均一に担持し、かつ均一に帯電させる上で好ましい。そのため、上記により作製された弾性層の表面に所定の形状で凹凸加工を施すことが好ましい。なお、好ましい弾性層表面の表面粗さ（以下、「Ｒａ1」と表す）は、算術平均粗さで０．０１μｍ以上２．５０μｍ以下であり、より好ましくは、０．５０μｍ以上１．００μｍ以下である。Ｒａ1が０．０１μｍ未満である場合には、トナーの搬送性が低下し、十分な画像濃度が得られなくなる場合がある。また、Ｒａ1が１．５０μｍを超える場合には、トナーの搬送量が多くなり過ぎ、トナーが十分に帯電できなくなる場合がある。ここで、弾性層が複数層である場合、表面層を形成する層で測定した表面粗さをＲａ1とする。
【００４７】
なお、弾性層表面およびローラ表面の表面粗さは、例えば、株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定機「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名）を用い、送りスピード０．５ｍｍ／ｓｅｃ．、評価長さ２．５ｍｍ、粗さカットオフλｃ＝０．８ｍｍ、水平方向に対するオートレベリングＯＮにて測定できる。
【００４８】
弾性層表面に所定の凹凸加工を施す手段として、ブラスト法、研磨法等が挙げられ、操作性や繰り返し再現性などの点を考慮すると、研磨法が好ましい。研磨法では、例えば、株式会社水口製作所製のゴムロール専用研削盤「ＬＥＯ−６００−Ｆ２」（商品名）を用い、研磨することで、容易に所望の表面粗さを有する弾性ローラとすることができる。
【００４９】
本発明の現像ローラは、上記したように、弾性層の上に表面層を有する。なお、表面層は、材料としては熱可塑性樹脂が好ましく、中では、ふっ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンがより好ましい。
【００５０】
なお、本発明の現像ローラでは、表面層の厚さは、５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であることが好ましく、より好ましくは、１００．０ｎｍ以上１．０μｍ以下である。表面層の厚みが５．０ｎｍ未満では、弾性体からの低分子量物質の染み出しや磨耗による表面層がすぐに剥離する。また、表面層の厚みが２．０μｍ以上では、表面層には応力が発生し、ヒビ割れやシワが発生しやすくなる。なお、表面層は単層でも良いし、多層となっていても構わない。なお、表面層の厚さは、現像ローラの断面を、例えば株式会社日立ハイテク製の透過電子顕微鏡「日立電子顕微鏡Ｈ−７５００」（商品名）を使用して測定することができる。
【００５１】
この表面層は、ディップコート、スプレーコート、ロールコート等の湿式法、あるいは、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理的気相成長（ＰＶＤ）法やプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学的気相成長（ＣＶＤ）法での乾式法で弾性層上に形成される。
【００５２】
なお、表面層の形成には、湿式法と比べ乾式法を用いることが好ましい。その理由を図２に示す表面層部分の模式断面図により説明する。
【００５３】
図２（Ａ）は湿式法による表面層の形成を行う場合を示し、弾性層の表面の凹部に液が溜まり、凸部では液流れが発生し、形成される表面層の凹凸形状が変わりやすい。そのため、所望の表面形状を有する現像ローラを製造するには、弾性層の表面の形状や表面層となる液のパラメータなど様々な条件を検討する必要がある。
【００５４】
一方、乾式法により表面層を形成すると、図２（Ｂ）に示すように、表面層は弾性層の形状に沿うように、ほぼ同じ形状を維持した膜の成形を行うことが可能である。そのため、所望の表面形状を有する現像ローラを製造する際には弾性層の形状のみを所定にすれば良く、容易に所望の表面層を成形することが可能となる。
【００５５】
上記したように、薄い表面層を形成する方法として、乾式法が最適であり、中では、弾性層と表面層の密着性や処理時間および処理温度、装置の簡便性などを考慮するとＰＶＤ法が好ましい。さらに、ＰＶＤ法では、熱可塑性樹脂を扱う際は真空蒸着やスパッタリングは特に好ましい方法である。
【００５６】
本発明で使用する真空蒸着装置の１例の模式図を図３に示す。
【００５７】
真空蒸着装置２０１には、表面層が形成される弾性層を有するローラ２０２がセットされ、表面層となる蒸発物質２０３を加熱蒸発させるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のるつぼ２０４および真空ポンプなどの装置２０１内部を減圧にするための排気手段２０５が配置されている。
【００５８】
真空蒸着処理による表面層の形成は、以下の手順により行われる。
【００５９】
真空蒸着装置２０１内に原料ローラ２０２をセットし、るつぼ２０４内に蒸発物質２０３を投入する。次いで、排気手段２０５により装置２０１内を減圧する。ここで、装置２０１内の真空度は、蒸発物質の種類または得られる現像ローラの所望の物性により異なるが、１０Ｔｏｒｒ（１．３３3ｋＰａ）以下とする。真空度がこの範囲を超えていると、表面層の成膜速度は極端に低下すると同時に、得られる現像ローラの表面層と弾性層の密着性が不十分となりやすい。
【００６０】
所定の真空度に到達した後、るつぼ２０４を蒸発物質に応じて定めた温度にまで上昇させ、表面層となる蒸発物質２０３を蒸発させ、ローラ２０２表面に付着させて、表面層を形成する。なお、このとき、ローラを回転駆動させると、周方向に均一性の高い表面層を形成することができる。表面層の厚みは、例えば、この蒸着時間によりコントロール可能である。
【００６１】
本発明で使用するスパッタリング装置の１例の模式図を図４に示す。
【００６２】
スパッタリング装置３０１には表面層が形成される弾性層を有するローラ２０２、表面層となるターゲット３０２、ガス導入口３０３、真空ポンプなど装置３０１内部を減圧排気するための排気手段３０４およびスパッタリング用印加電源（直流３０５、交流電源３０６）が図のように配置されている。
【００６３】
スパッタリング処理による表面層の形成は、以下の手順で行われる。
【００６４】
表面層が形成されるローラ２０２および表面層となるターゲット２０３がセットされた、装置３０１内を排気手段３０４により減圧にしたのち、ガス導入口３０３より不活性ガスを導入する。この時、不活性ガスとして、通常、コストおよびスパッタ強度などからアルゴンガスを使用する。また、ガス導入後の装置内の真空度は、使用するターゲットの種類、製造する現像ローラの設定物性、装置内に発生させるプラズマの安定性を考慮して決められるが、通常、１０-3Ｔｏｒｒ（０．１３３３Ｐａ）から１Ｔｏｒｒ（１３３．３Ｐａ）の範囲が好ましい。
【００６５】
ガス導入後、装置３０１内の電極間に電圧を印加するとプラズマが発生し、ターゲット３０２表面から原子やイオンがプラズマ中に放出される。これら原子やイオンが、ターゲットに対向するように設置されたローラ２０２の弾性層表面に到達し、薄膜が形成される。ここで、ターゲットが導電性をもつ材料である場合には直流電源３０５を使用し、絶縁性である材料である場合には交流電源３０６を使用することで、ローラ上に薄膜を形成することが可能である。また、電圧を印加中にローラを周方向に回転させることで、均一な膜厚を有する表面層を形成することが可能である。
【００６６】
これら手法による表面層形成において、表面層材料として、ほとんどの無機材料、高分子材料、金属系材料などが使用できる。しかし、現像ローラに要求される柔軟性や現像剤の帯電性、製造工程におけるコストや処理時間などを考慮すると、形成される表面層の材料は熱可塑性樹脂が好ましい。より好ましくは、ふっ素樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリスチレンである。
【００６７】
また、弾性層のＭＤ硬さＨｄと表面層成形後の現像ローラのＭＤ硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）は０以上５以下であることが好ましく、より好ましくは２以上４以下である。この差が５より大きくと、現像ローラを感光体等の他の部材へ圧接させた際、弾性層と表面層の圧縮変形量に差が生じ、表面層の剥離が生じやすい。
【００６８】
さらに、表面層が成形された後の現像ローラの表面粗さ（以下、「Ｒａ2」と表す）と前述の弾性層の表面粗さＲａ1との差（Ｒａ1―Ｒａ2）が−０．２０μｍ以上０．２０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは−０．１５μｍ以上０．１５μｍ以下である。表面粗さの差が絶対値で０．２０μｍより大きいと、所望の形状を有する現像ローラを作製する際、弾性層表面の形状の選定や表面層成形時の条件設定など様々検討する必要がある。
【００６９】
本発明の電子写真画像形成装置の一例の模式説明図で図５に示す。
【００７０】
静電潜像担持体である感光ドラム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ローラ６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７により、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム５に対して接触配置されている現像ローラ８からトナーが付与されることにより現像され、トナー画像として可視化される。
【００７１】
現像は露光部にトナー画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上のトナー画像は、転写ローラ９によって紙などの記録材１０に転写される。トナー画像が転写された記録材１０は、定着装置１１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。
【００７２】
一方、転写されずに感光ドラム５上に残存したトナーは、感光ドラム表面をクリーニングするためのクリーニングブレード１２により剥ぎ取られる。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。
【００７３】
現像ローラ９は、一成分現像剤である非磁性トナーを収容した現像容器（不図示）の長手方向に延在する開口部に位置し、感光ドラム５と対向設置されている。そして、画像形成時には、トナーを担持する現像ローラ９は感光ドラム５と当接幅をもって接触し、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。
【００７４】
なお、現像容器には現像ローラ９の表面にトナーを塗布担持させるためのトナー塗布部材１３およびトナーの塗布量を規制するトナー規制ブレード１４が設けられている。トナー塗布部材１３はトナー規制ブレード１４の現像ローラ９との当接部に対し、現像ローラ９の回転方向上流にて現像ローラ９に当接しており、現像ローラ９の回転と異なる回転速度で回転可能になっている。なお、トナー塗布部材１３は静電潜像の顕像化に供されずに現像ローラ９の表面に担持されて戻ってきたトナーを現像ローラ９表面から剥ぎ取る役目をするので、現像ローラ９とカウンター方向に回転させることが好ましい。
【００７５】
トナー塗布部材１３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９へのトナー供給および未現像トナー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弾性ローラを用いることができる。また、このトナー塗布部材１３の現像ローラ９に対する当接幅としては１ｍｍから８ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００７６】
トナー規制ブレード１４として、金属製の板金に弾性体を固定した部材や、ＳＵＳやリン青銅の薄板の様なバネ性を有する部材、もしくはその表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、トナー規制ブレード１４に、現像ローラ９に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像ローラ上のトナー層厚を制御することが可能であり、そのためにはトナー規制ブレード１４はＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。
【００７７】
本発明の電子写真プロセスカートリッジは、少なくとも感光ドラム５と現像装置（現像ローラ９、トナー塗布部材１３、規制ブレード１４および現像容器）が一体となっている。そして、現像ローラ９として、本発明の現像ローラが組み込まれている。なお、クリーンニング部材（クリーニングブレード１２および廃トナー容器（不図示））も組み込まれていても構わない。
【００７８】
上記電子写真画像形成装置は、現像のユニットを特に示したものであり、カラー複写機等のカラー画像形成装置にあっては、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各ユニットをタンゼム型に配置したものやドラムの周りに円筒状に配置したものがある。また、記録材上へカラートナー画像を形成する方式としても、各ユニットで形成されたトナー画像が記録材上に直接重ね合わされるもの、ベルトあるいはドラムに一旦重ね合わせ画像とされた後記録材に一括転写されるものがある。これらはいずれの形態でも構わない。その後、カラートナー画像が形成された記録材は定着装置に搬送されて、カラー画像が記録材に固定される。
【００７９】
以上説明したように、本発明の現像ローラは、表面に熱可塑性樹脂からなる表面層が形成され、表面層の厚みが薄いと同時に表面層の形成前後での硬さおよび表面粗さの差が小さいので、カブリや濃度ムラの発生が抑えられた、所定の濃度の画像を形成することが可能となった。
【実施例】
【００８０】
以下、実施例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。また、使用した試薬等は、特に明記しない限り、市販の高純度品である。
【００８１】
なお、以下における各種データは下記によって測定した。
【００８２】
１）付加反応架橋型液状シリコーンゴムの粘度
ＢＨ型粘度計を用い、ロータＮｏ．７を４ｒｐｍで回転させ、２５℃で測定した。
【００８３】
２）弾性層表面および現像ローラのマイクロゴム（ＭＤ）硬さ
高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計「ＭＤ−１型」（商品名）を用い、ローラの長手方向３箇所かつ周方向３箇所の合計９箇所の硬さを常温・常湿の環境下で測定し、得られた値を平均した。なお、弾性層表面の測定値をＨｄ、ローラ表面の測定値をＨｓとする。
【００８４】
３）弾性層表面および現像ローラ表面の表面粗さ（算術平均粗さ）
株式会社小坂研究所製の表面粗さ測定機「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名）を用い、送りスピード０．５ｍｍ／ｓｅｃ．、評価長さ２．５ｍｍ、粗さカットオフλｃ＝０．８ｍｍ、水平方向に対するオートレベリングＯＮで測定した。なお、弾性層表面の測定値をＲａ1、ローラ表面の測定値をＲａ2とする。
【００８５】
４）表面層の厚み
現像ローラを中央部で切断し、その端面をＬｅｉｃａ社製のウルトラミクロトーム「クライオセクショニングシステムＦＣＳ」（商品名）にて、−１００℃で厚み１００ｎｍの試料を作製した。次いでこの試料を、株式会社日立ハイテク製の透過電子顕微鏡「日立電子顕微鏡Ｈ−７５００」（商品名）にて測定した。なお、加速電圧１．０ｋＶ、測定倍率１０万倍とした。
【００８６】
また、製造した現像ローラを、キヤノン株式会社製の電子写真式レーザープリンタ「レイザーショットＬＢＰ−１３１０」（商品名）のカートリッジの現像ローラとして組み込み、画像出力して、画像評価（評価項目：カブリ、濃度ムラ、画像濃度）をした。なお、この画像評価に用いたＬＢＰ−１３１０は、Ａ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピード１６ｐｐｍで、画像の解像度１２００ｄｐｉのものである。さらに、現像ローラの感光ドラムへの当接圧力および進入量は、現像ローラ上の現像剤担持量が０．３５ｍｇ／ｃｍ2となるようにした。また、評価用に、初期にベタ黒画像およびハーフトーン画像を出力し、１万枚の耐久後に、ベタ黒画像およびベタ白画像を出力した。
【００８７】
（カブリ）
得られたベタ白画像で、東京電色株式会社製のフォトボルト反射濃度計「ＴＣ−６ＤＳ／Ａ」（商品名）にて反射濃度を測定し、未印字部分との差をカブリ（％）とし、下記基準で評価した。
◎：１．５％未満。
○：１．５％以上３．０％未満。
×：３．０％以上。
【００８８】
（濃度ムラ）
ハーフトーン画像を目視により観察し、下記基準で評価した。
◎：肉眼では濃度ムラは確認されず、良好である。
○：肉眼で、わずかに濃度ムラが確認できるものの、実用上問題ない。
×：肉眼で濃度ムラが確認でき、実用上問題がある。
【００８９】
（画像濃度）
ベタ黒画像について、マクベス株式会社製のマクベス濃度計「マクベスカラーチェッカー ＲＤ−１２５５」（商品名）にて濃度測定し、下記基準にて評価した。
◎：初期および耐久後のいずれも１．３以上１．６未満。
○：初期および耐久後の一方が１．３以上１．６未満、他方は１．３未満または１．６以上。
△：初期および耐久後のいずれも１．３未満または１．６以上。
【００９０】
＜実施例１＞
（弾性層の作製）
両末端にビニル基が置換し、粘度１２０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００質量部に、充填剤として石英粉末（Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ Ｇｌａｓｓ Ｓａｎｄ社製、Ｍｉｎ−ＵＳｉｌ）７質量部、カーボンブラック（電気化学工業株式会社製、デンカブラック、粉状品）１０質量部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした。
【００９１】
このベース材料に硬化触媒として白金化合物を微量配合したのち、オルガノハイドロジェンポリシロキサン（Ｓｉ−Ｈ基含有量０．８質量％）に微量の硬化遅延剤を配合したものを質量比で１：１となるように混合した。
【００９２】
得られた混合液を直径６ｍｍ、長さ３００ｍｍのＳＵＳ製ニッケルメッキ軸芯体をセットしたパイプ型に注入し、２００℃で２時間加熱加硫して、ゴム部分長さ２４０ｍｍ、厚み４ｍｍの導電性弾性層を有するローラを得た。
【００９３】
次いで、得られたローラを、研磨砥石ＧＣ８０を取り付けた研磨機（株式会社水口製作所製のゴムロール専用研削盤「ＬＥＯ−６００−Ｆ２」（商品名））にて、研磨し、外径１２．０ｍｍ、表面粗さＲａ1が０．５０μｍである弾性ローラを作製した。なお、研磨条件は、ワークの回転速度２００ＲＰＭ、研磨砥石の回転速度２０００ＲＰＭ、および送り速度５００ｍｍ／分とした。得られた弾性ローラのＭＤ硬さＨｄは３０であった。
【００９４】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製した弾性ローラを載置し、るつぼにふっ素樹脂「ポリフロンTMＰＴＦＥ Ｍ−３９１（商品名、ダイキン工業株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を６５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３２であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．４０μｍであった。
【００９５】
＜実施例２＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭにした以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層の表面粗さＲａ1は０．７２μｍであった。
【００９６】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、上記で作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状フッ素樹脂「テフロン」（商品名、デュポン社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、１２分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８５μｍであった。
【００９７】
＜実施例３＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の回転速度を５００ＲＰＭにした以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層の表面粗さＲａ1は１．００μｍであった。
【００９８】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用い、処理時間を２５分間にした以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは１．０μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３４であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．１５μｍであった。
【００９９】
＜実施例４＞
（弾性層の作製）
粘度２００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは２５であり、表面粗さＲａ1は０．５０μｍであった。
【０１００】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用い、処理時間を５分間にした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２７であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．３８μｍであった。
【０１０１】
＜実施例５＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例２と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は０．７５μｍであった。
【０１０２】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例４と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．６５μｍであった。
【０１０３】
＜実施例６＞
（弾性層の作製）
研磨砥石の送り速度を１０００ｍｍ／分にした以外は実施例２と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３０であり、表面粗さＲａ1は０．３０μｍであった。
【０１０４】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の膜みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．４５μｍであった。
【０１０５】
＜実施例７＞
（弾性層の作製）
粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層の研磨を、研磨砥石の回転速度１０００ＲＰＭ、送り速度２５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３５であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１０６】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリスチレン「Ｇ９４０１」（商品名、ＰＳジャパン株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、２０分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３８であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．６５μｍであった。
【０１０７】
＜実施例８＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を、研磨砥石の回転速度１０００ＲＰＭ、送り速度１５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は１．５５μｍであった。
【０１０８】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製したローラを設置したのち、るつぼにポリエチレンペレット「ニポロンハード６１００Ａ」（商品名、東ソー株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を５５０℃になるように調整し、設置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１０分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１．０μｍであり、ＭＤ硬さは４２であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．４５μｍであった。
【０１０９】
＜実施例９＞
（弾性層の作製）
粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭ、送り速度２００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３５であり、表面粗さＲａ1は１．２０μｍであった。
【０１１０】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラとターゲットとして０．３ｍｍ厚のシート状ポロプロピレンシート「スミライトＮＳ−３４００」（商品名、住友ベークライト株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し、５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、３０分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１．５μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３９であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３５μｍであった。
【０１１１】
＜実施例１０＞
（弾性層の作製）
粘度２５０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を２０００ＲＰＭ、送り速度２００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さは２２であり、表面粗さＲａ1は０．９０μｍであった。
【０１１２】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製したローラを載置し、るつぼにポリアミド樹脂「ＵＢＥナイロン１０２２Ｂ」（商品名、宇部興産株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧にした。その状態で、るつぼ温度を６５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら、１分間装置内に置いて、表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは１０ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２７であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８５μｍであった。
【０１１３】
＜実施例１１＞
（弾性層の作製）
粘度６０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を２０００ＲＰＭ、送り速度５００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４５であり、表面粗さＲａ1は０．１０μｍであった。
【０１１４】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、上記で得た弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリアミド樹脂「ＵＢＥナイロン１０２２Ｂ」（商品名、宇部興産株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、５分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは１００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４９であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．３０μｍであった。
【０１１５】
＜実施例１２＞
（弾性層の作製）
粘度８０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を１０００ＲＰＭ、送り速度２５０ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは４０であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１１６】
（表面層の作製）
図３に示す真空蒸着装置に、作製した弾性ローラを載置し、るつぼにポリプロピレン樹脂「三井ポリプロＥ１１０Ｇ」（商品名、三井化学株式会社製）を入れ、次いで、装置内を０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）まで減圧した。その状態で、るつぼ温度を５５０℃になるように調整し、載置したローラを３０ｒｐｍで回転させながら２０分間装置内に放置させて表面層を形成して、現像ローラを得た。得た現像ローラの表面層の厚みは２．０μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３０μｍであった。
【０１１７】
＜実施例１３＞
（弾性層の作製）
粘度４０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用し、弾性層を研磨砥石の回転速度を５００ＲＰＭ、送り速度５００ｍｍ／分で研磨した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは５０であり、表面粗さＲａ1は２．００μｍであった。
【０１１８】
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、作製した弾性ローラおよびターゲットとして１ｍｍ厚のシート状ポリイミド樹脂「ユーピレックス・ボードＲＢ―１００」（商品名、宇部興産株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、高周波電源に１２０Ｗの電力を印加し、１分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは５１であり、さらに、表面粗さＲａ2は２．２０μｍであった。
【０１１９】
＜実施例１４＞
（弾性層の作製）
弾性層外径が１２ｍｍとなる金型を用い、成型後の弾性層の研磨を行わなかった以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは３０であり、表面粗さＲａ1は０．１０μｍであった。
【０１２０】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．１３μｍであった。
【０１２１】
＜実施例１５＞
（表面層の作製）
エステル系熱可塑性ポリウレタン「レザミンＭＥ３６１２ＬＰ」（商品名、大日精化株式会社製）１００質量部およびカーボンブラック「三菱カーボンブラック＃１０００」（商品名、三菱化学株式会社製、ｐＨ３．０）２８質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）で固形分を４０質量％に調整した。次いで、この混合液をアイメックス株式会社製の湿式超微粒分散粉砕機「レディミル」（商品名）にて、グラインドゲージでカーボンブラックの凝集物であるブツが確認できなくなるまで循環分散を行った。得られた塗料原液を、粘度が５ｍＰａ・ｓとなるようＭＥＫで希釈し、表面層の塗料を得た。
【０１２２】
この塗料をオーバーフロー式ディップコート装置に入れ、常にオーバーフローさせた状態となるよう循環している中へ、実施例１で作製した弾性ローラを５０ｍｍ／ｓｅｃで浸漬させた。その後、２００ｍｍ／ｍｉｎから５０ｍｍ／ｍｉｎへ引上げ速度を逐次線形的に変化させながら引き上げて、弾性層の外表面に塗料をディップコートした。これを３０分自然乾燥した後、１４０℃にて６０分間加熱処理して硬化し、表面層がエステル系熱可塑性ポリウレタンよりなる現像ローラを作製した。現像ローラの表面層の厚さは２μｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３３であり、さらに。表面粗さＲａ2は０．３０μｍであった。
【０１２３】
＜比較例１＞
（表面層の作製）
図４に示すスパッタリング装置に、実施例１で作製した弾性ローラおよびローラとターゲットとして、Ｓｉ系ターゲット「スパッタリングターゲットＳＸ」（商品名、旭硝子セラミックス株式会社製）を設置し、装置内を真空ポンプにより減圧にした。その後、装置内にアルゴンガスを導入し５ｍＴｏｒｒ（０．６６６７Ｐａ）になるように調整した。調整後、直流電源に２００Ｗの電力を印加し、５分間処理を行った。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは４３であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．８０μｍであった。
【０１２４】
＜比較例２＞
（弾性層の作製）
粘度１０Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さＨｄは５５であり、表面粗さＲａ1は１．２０μｍであった。
【０１２５】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いる以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは５８であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．３０μｍであった。
【０１２６】
＜比較例３＞
（弾性層の作製）
粘度３００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサンを使用した以外は実施例１と同様にして弾性ローラを作製した。弾性層のＭＤ硬さは１８であり、表面粗さＲａ1は１．５０μｍであった。
【０１２７】
（表面層の作製）
上記で作製した弾性ローラを用いた以外は実施例２と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは５００ｎｍであり、ＭＤ硬さＨｓは２１であり、さらに、表面粗さＲａ2は１．６０μｍであった。
【０１２８】
＜比較例４＞
（表面層の作製）
表面層用塗料をＭＥＫで粘度１０ｍＰａ・ｓとなるように調整して用いた以外は実施例１５と同様にして現像ローラを得た。得られた現像ローラの表面層の厚みは３．０ｍｍであり、ＭＤ硬さＨｓは３６であり、さらに、表面粗さＲａ2は０．２９μｍであった。
【０１２９】
上記実施例、比較例で作製した現像ローラを用い、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
【０１３０】
【表１】
μ
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】現像ローラの１例の断面図である
【図２】表面層形成時の現像ローラの表面層部の模式断面図（（Ａ）湿式法および（Ｂ）乾式法）である。
【図３】表面層形成用の真空蒸着装置の模式図である。
【図４】表面層形成用のスパッタリング装置の模式図である。
【図５】電子写真方式の画像形成装置の一例の模式図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 軸芯体
２ 弾性層
３ 表面層
５ 感光体
６ 帯電ローラ
７ レーザー光
８ 現像ローラ
９ 転写ローラ
１０ 記録媒体
１１ 定着装置
１２ クリーニングブレード
１３ トナー塗布部材
１４ トナー規制ブレード
１５ 帯電ローラ用バイアス電源
１６ 現像ローラ用バイアス電源
１７ 規制ブレード用バイアス電源
１８ 転写ローラ用バイアス電源
２０１ 真空蒸着装置
２０２ ローラ
２０３ 蒸発物質
２０４ るつぼ
２０５ 排気手段
３０１ スパッタリング装置
３０２ ターゲット
３０３ ガス導入口
３０４ 排気手段
３０５ 直流電源
３０６ 交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有し、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視像化する現像ローラにおいて、
該表面層は熱可塑性樹脂からなり、その厚みが５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であり、
弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下であり、
該弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄと現像ローラ表面のマイクロゴム硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、
弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差（Ｒａ1−Ｒａ2）が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にある
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
弾性層表面の表面粗さＲａ1が、０．０１μｍ以上２．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】
熱可塑性樹脂が、ふっ素樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１または２記載の現像ローラ。
【請求項４】
軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有しており、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視化する現像ローラの製造方法において、該表面層が、熱可塑性樹脂を用いた物理的気相成長（ＰＶＤ）法により形成されることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項５】
ＰＶＤ法が、真空蒸着またはスパッタリングであることを特徴とする請求項４に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の現像ローラの製造方法で製造されたものであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項７】
電子写真画像形成装置本体に脱離可能に装着され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１〜３および６のいずれか一項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８】
静電潜像を保持するための感光ドラムに当接配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、請求項１〜３および６のいずれか一項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項１】
軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有し、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視像化する現像ローラにおいて、
該表面層は熱可塑性樹脂からなり、その厚みが５．０ｎｍ以上２．０μｍ未満であり、
弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄが２１以上５０以下であり、
該弾性層表面のマイクロゴム硬さＨｄと現像ローラ表面のマイクロゴム硬さＨｓの差（Ｈｓ−Ｈｄ）が０以上５以下であり、
弾性層表面の表面粗さＲａ1と現像ローラの表面粗さＲａ2の差（Ｒａ1−Ｒａ2）が−０．２０μｍから０．２０μｍの間にある
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
弾性層表面の表面粗さＲａ1が、０．０１μｍ以上２．００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】
熱可塑性樹脂が、ふっ素樹脂、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリスチレンからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１または２記載の現像ローラ。
【請求項４】
軸芯体上に少なくとも１層の弾性層およびその外周に少なくとも１層の表面層を有しており、現像剤を担持搬送し、感光ドラムに接触して静電潜像を可視化する現像ローラの製造方法において、該表面層が、熱可塑性樹脂を用いた物理的気相成長（ＰＶＤ）法により形成されることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項５】
ＰＶＤ法が、真空蒸着またはスパッタリングであることを特徴とする請求項４に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の現像ローラの製造方法で製造されたものであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項７】
電子写真画像形成装置本体に脱離可能に装着され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１〜３および６のいずれか一項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８】
静電潜像を保持するための感光ドラムに当接配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、請求項１〜３および６のいずれか一項に記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３１６５２４（Ｐ２００７−３１６５２４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１４８３０５（Ｐ２００６−１４８３０５）
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【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１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月２９日（２００６．５．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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