現像ローラ、現像ローラの製造方法、現像装置、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
【課題】柔軟化を達成しつつ、圧縮永久歪や耐久性に優れ、濃度ムラも低減された現像ローラ、現像ローラの製法、現像装置、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を提供する。
【解決手段】導電性芯体と弾性層と表層とを有し、該弾性層は発泡セルを含まない部位を導電性芯体からスパイラル状に弾性層の外周面まで連続して存在させていることを特徴とする現像ローラ。
【解決手段】導電性芯体と弾性層と表層とを有し、該弾性層は発泡セルを含まない部位を導電性芯体からスパイラル状に弾性層の外周面まで連続して存在させていることを特徴とする現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、現像ローラの製法、現像装置、電子写真プロセスカートリッジ並びに電子写真画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成においては、各種の方法があるが、非磁性一成分接触現像方式が電子写真画像形成装置の小型化などの利点があり、広く使用されている。
【０００３】
非磁性一成分接触現像方式の電子写真画像形成装置では、画像形成にトナー担持体として現像ローラが使用されている。トナーは現像ローラに接触して配置されたトナー塗布部材によって現像ローラ表面に供給され、ついで現像ブレードによって現像ローラ上に薄く塗布されると同時に摩擦により電荷を与えられる。さらに正または負に帯電したトナーを、静電潜像が形成された感光ドラム表面に移動させトナー像を形成するものである。そのため、通常、現像ローラは導電性芯体の外周に導電性を有する弾性層を形成した導電性ゴムローラを用いる。
【０００４】
このように、現像ローラはトナーを担持し感光ドラムに接触して現像を行うため、トナーに対するストレスを低減し、かつ感光ドラムと安定した接触を確保する必要がある。従って、適度な柔軟性と非常に高い寸法精度が必要で、あわせて導電性も必須のため、現像ローラには高度な技術が必要とされている。
【０００５】
カラー電子写真画像形成装置の場合には、この画像形成プロセスを通常イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーで行うことによりカラー画像を形成する。カラー化の方式に関しては感光ドラム上に各色の画像を現像させ、一括して転写する多重現像方式、転写ドラムに紙を巻きつけ、各色ごとに転写を行う転写ドラム方式、中間転写体上に各色ごとに１次転写を行い全色の画像を形成させた後に２次転写を行う中間転写方式などがある。また、感光ドラムを縦並びに配置し、紙を転写搬送ベルトで吸着搬送して各色を順次転写させる転写搬送ベルト方式などがある。
【０００６】
近年、このような電子写真画像形成装置の高速化、高精細化、省エネルギーの要求に対応するため、トナーの小粒径化や低融点化がすすんでいる。そのため、主として前出の摩擦によるトナーへのストレスを低減させる目的で、弾性層を低硬度化する手法として発泡体を使用したものが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１では発泡層が多層構造である現像ローラの提案がある。また、発泡剤を含有した未発泡の状態のシートを導電性芯体に巻きつけた後に加硫、発泡を行う発泡ローラの製法が特許文献２から提案されている。
【０００８】
しかしながら、上記従来例では、以下のような課題があった。
特許文献１では、発泡層が多層構造であり、非発泡部位が導電性芯体から不連続で同心円状であるため、弾性層の強度や硬度のムラといった課題については言及していない。
特許文献２では、未発泡の状態でシートを導電性芯体に巻きつけた後に、発泡させるため、弾性層中には発泡セルを含まない部位（層の境目）が存在しない。そのため、弾性層の強度が不足し、圧縮永久歪が低下するという課題までには言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−７０８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本出願に係る第一の目的は、これらの課題を克服し、柔軟な発泡弾性層を達成し濃度ムラなどの画像不良が抑制され、画像形成性や耐久性にも優れた現像ローラ、現像ローラの製法、現像装置、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、現像ローラにおいて、導電性芯体と発泡セルを含有した弾性層と表層とを有し、該弾性層は発泡セルを含まない部位を導電性芯体からスパイラル状で弾性層の外周面まで連続で存在することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、導電性芯体から弾性層外周まで連続する発泡セルを含まない層を設けることにより従来の発泡弾性層に対して圧縮永久歪に優れ、表層を有していることにより発泡セルの形状の影響をうけずに画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る現像ローラの断面を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１に係る表層のシームレスチューブを説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置を説明する図である。
【図４】本発明の実施例に係る現像装置を説明する図である。
【図５】本発明の実施例に係る電子写真プロセスカートリッジを説明する図である。
【図６】本発明の実施例２７に係る現像ローラの表層を形成するＣＶＤ処理装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１５】
本発明における現像ローラは図１に示すように導電性芯体１上に発泡セル３を含有し、かつ発泡セルを含まない部位５が導電性芯体１からスパイラル状で弾性層２の外周面まで連続で存在し、その外周上に表層４を有する構成となっている。
【００１６】
本発明における現像ローラの外径は６．０ｍｍから２０．０ｍｍの範囲のものが通常用いられる。外径が６．０ｍｍよりも大きいとたわみが生じにくく、２０．０ｍｍ以下であれば現像ローラが安定して回転できる。
【００１７】
現像ローラの硬度としてはＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で３０度以上８０度以下であることが望ましい。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が３０度以上であれば現像ローラと現像ブレードや感光ドラムとの当接状態が安定する。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が８０度以下であれば、現像ローラと感光ドラムの当接不良が発生せず、白抜けなどの画像不良を抑制できる。
【００１８】
本発明における現像ローラの体積抵抗値は、１×１０3Ωｃｍ以上１×１０9Ωｃｍ以下のものが好ましい。１×１０3Ωｃｍ以上であれば、リークによる画像不良を低減でき、１×１０9Ωｃｍ以下であればトナーへの電荷付与が安定して行われる。
【００１９】
本発明中においては、弾性層中に発泡セルを含まない部位が、導電性芯体からスパイラル状で弾性層の外周面まで連続して存在する。本発明における弾性層のスパイラル状とは発泡セルを含まない部位の径が、導電性芯体側から外周側に、徐々に大きくなるように、旋回した渦巻き状を意味する。さらに前記スパイラル状の発泡セルを含まない部位は１つでも、２つ以上存在してもよい。本発明においては、前記したように弾性層に、発泡セル含有部よりも高強度の非発泡性の部位が導電性芯体から連続してスパイラル状で存在する。このスパイラル状の発泡セルを含まない部位が、該弾性層のスパイラルの旋回方向で回転することによって歪みが逃げる効果が得られる。さらに本発明においては、該弾性層の外周に表層を有していることにより発泡セルの形状の影響をうけにくく、硬度ムラによる画像のムラの発生が少ない現像ローラを得ることができる。多層構成の発泡弾性層の場合、高強度の非発泡部位（層の境界）が不連続となり回転時の歪が生じやすいが、非発泡部位がスパイラル状である本発明の構成の方が回転時の歪がより低減可能な構成となっていると考えられる。
【００２０】
本発明における弾性層中の非発泡部位の厚みは、５０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲が好ましい。この範囲に非発泡部位の厚みがあることによって、弾性層の強度が保たれ、圧縮永久歪や耐久性の改善効果が得られる。
【００２１】
本発明における弾性層とは、弾性体からなるものであり、外部からの応力により変形するが、応力が除かれれば、元の形状に戻る性質を有する固体を意味する。
【００２２】
このような弾性層を作製する方法としては、表面が非発泡である発泡シートを導電性芯体にまきつけて作製する方法が有効である。本方法によって量産に適し、低コストで現像ローラを生産することが可能となる。巻き数としては、限定されないが、好ましくは２巻き以上１２巻き以下が好ましい。２巻き以上であれば、圧縮永久歪が良好な現像ローラを得ることができ、１２巻き以下であれば形状が安定した現像ローラを得ることが可能である。
【００２３】
前記発泡シートの裁断の方法としては発泡シートの裁断面へ非発泡部位を連続させるため、超音波カッターなどによって溶融裁断することが有効である。この方法によって裁断することによって、弾性層の外周上に発泡セルを発現させることなく、発泡セルを含まない部位を連続して作製することが可能となる。
【００２４】
また、発泡シートを巻きつけて該弾性層を作製する場合、弾性層の形状を固定化させる目的で発泡シートの表面に接着剤や粘着剤を塗布してもよい。また、導電性芯体に発泡セルを有するシートを巻きつけて金属製剛体に圧入し、加熱装置により該金属製剛体を加熱し弾性層を作製することが好適である。本製造方法によって、弾性層の外周上の段差を低減させ、発泡セルを有するシートの継ぎ目の影響を画像上から低減させることが可能となる。
【００２５】
前記弾性層の厚みとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下にあることが好ましい。１ｍｍ以上とすることで弾性層としての機能を満足し、トナー劣化を防止することができ、５ｍｍ以下とすることで成形加工性が安定し、形状不良がなくなり、段ムラなどの画像不良を防止することができる。
【００２６】
本発明における弾性層に使用される材料は、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー、あるいはゴムが好ましく、例えば以下のものが挙げられる。
【００２７】
熱可塑性樹脂としてはポリエチレン系樹脂（低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂など）、ポリプロピレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂（ポリアミド６、ポリアミド６６、ＭＸＤ６など）。
【００２８】
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー。本発明におけるオレフィン系エラストマーとは、エチレン−α−オレフィン共重合体、およびエチレン−α−オレフインージエン化合物共重合体である。α−オレフィンとは、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどがある。また、ジエン化合物とはエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどがある。本発明におけるスチレン系エラストマーとは、スチレン−共役ジエン共重合体及び水素添加型スチレン−共役ジエン共重合体である。共役ジエン化合物とは、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、３−メチル−１，３−オクタジエン、１，３−へキサジエン、１，３−オクタジエンなどである。また、共役ジエンとしては、１，３−ブタジエン、イソプレンなどが用いられる。本発明におけるウレタン系エラストマーとは、長鎖ポリオール、短鎖ポリオール、短鎖グリコール、ジイソシアネートなどを原料として分子内にウレタン結合を介して得られる重合体である。このウレタン系エラストマーの原料である長鎖ポリオールには、ポリ（１，４−ブチレンアジペート）、ポリ（１，６−ヘキサンアジペート）、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなどがある。また短鎖グリコールには、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどがある。ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジソシナネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどがある。
【００２９】
ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどがある。
【００３０】
上記本発明における弾性層に使用される材料は、１種以上の材料を組み合わせて使用しても良い。
【００３１】
本発明において、弾性層を架橋させる場合、そのマトリックスとなる材料の性質によって、化学架橋、電子線架橋などの方法が使用される。化学架橋に用いられる架橋剤としては、硫黄テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ′−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物や硫黄などがある。また、有機過酸化物系の架橋剤を使用することもできる。架橋剤の性能を補完させるためにラジカルを発生させたり、架橋剤を活性化させるために架橋助剤を用いてもよい。電子線架橋の場合、加速電圧、線量としては、材料の種類や所望の架橋度によって適宜選択されるが、加速電圧が１００ＫＶ以上８５０ＫＶ以下、線量が１０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下であればよい。加速電圧が１００ｋｖ以上であれば圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、８５０ｋＶ以下であれば基材の劣化が抑制された弾性層を得ることができる。また、照射線量が１０ｋＧｙ以上であれば、圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、線量が３００ｋＧｙ以下であれば材料の劣化が抑制できる。以上の観点から、加速電圧、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００３２】
また、本発明に用いられる弾性層中の発泡セル形状については独立気泡、連続気泡いずれでも適用可能であるが、弾性層の強度を持たせる観点から独立気泡がより好ましい。
【００３３】
また、本発明における独立気泡の発泡セル径については、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が好ましい。１０μｍ以上であれば、弾性層の低硬度化が達成でき、２００μｍ以下であれば圧縮永久歪が良好な現像ローラを得ることができる。本発明におけるセル径とは、デジタルマイクロスコープや電子顕微鏡などを用いて、１００個の発泡セルの直径を測定し、その相加平均値を発泡セル径とした。形状が球状でなく、発泡セル径が特定しにくい場合においては、最長径、最短径を測定し、相加平均値をその発泡セルにおける発泡セル径とする。
【００３４】
弾性層全体の密度ρ１と弾性層中の非発泡部の密度ρ２との相対密度ρ１／ρ２は、０．０５以上０．８５以下、さらには０．１０以上０．８０以下の範囲が好ましい。相対密度ρ１／ρ２が０．０５以上であれば、圧縮永久歪や耐久性が確保でき、０.１０以上であれば、さらに耐久性に優れた現像ローラを得ることが可能となる。相対密度ρ１／ρ２が０.８５以下であれば、感光ドラムとの当接が安定し、画像形成性に優れた現像ローラを得ることが可能となり、相対密度ρ１／ρ２が０.８０以下であれば、現像ローラの耐久性に優れた現像ローラを得ることが可能となる。
【００３５】
前記発泡セルの作製方法としては、公知の方法が適用可能であり、例えば、一般的には物理発泡法、化学発泡法、マイクロカプセル法が行われている。物理発泡法とは、炭化水素系あるいはクロロフルオロカーボン系の低沸点液体をポリマーに含浸させた後、ポリマーを加熱することで、内部に含浸させた低沸点液体をガス化させ、これを駆動力としてポリマーを発泡させる手法である。また化学発泡法とは、ポリマーに熱分解型発泡剤を添加した樹脂組成物を加熱し、該分解型発泡剤の分解により発生したガスにより気泡形成を行う手法である。化学発泡法にて使用される発泡剤としては、該樹脂組成物の加熱時に熱分解してガスを発生するものであれば特に限定されない。例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4'- オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等を用いることができ、これらを一種または二種以上混合して使用することも可能である。また、マイクロカプセル法とはブタン、プロパン、ペンタン、イソブタン、イソオクタン、イソペンタンなどのガス化成分を熱可塑性樹脂の内部に含浸させたマイクロカプセルを用いる方法である。
【００３６】
本発明においては、前記弾性層の外周上にさらに表層を有していることが必要である。表層を有することによって、弾性層の発泡セルの形状や裁断面のスジの影響を画像上に出さないことが可能となる。
【００３７】
本発明における表層の材料としては、例えば以下のものが適用可能である。
【００３８】
有機系の表層としては、以下の樹脂で形成された表層が挙げられる。ポリアミド樹脂；フッ素樹脂；スチレン系樹脂；ビニル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；アクリル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂のポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂の如き熱硬化性樹脂。スチレン系、オレフィン系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマー；エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー。本発明におけるオレフィン系エラストマーとは、エチレン−α−オレフィン共重合体、およびエチレン−α−オレフィン−ジエン化合物共重合体である。α−オレフィンとは、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどがある。また、ジエン化合物とはエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどある。本発明におけるスチレン系エラストマーとは、スチレン−共役ジエン共重合体及び水素添加型スチレン−共役ジエン共重合体である。共役ジエン化合物とは、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、３−メチル−１，３−オクタジエン、１，３−へキサジエン、１，３−オクタジエンなどである。また、共役ジエンとしては、１，３−ブタジエン、イソプレンなどが用いられる。本発明におけるウレタン系エラストマーとは、長鎖ポリオール、短鎖ポリオール、短鎖グリコール、ジイソシアネートなどを原料として分子内にウレタン結合を介して得られる重合体である。この熱可塑性ポリウレタンエラストマーの原料である長鎖ポリオールには、ポリ（１，４−ブチレンアジペート）、ポリ（１，６−ヘキサンアジペート）、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなどがある。また短鎖グリコールには、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどがある。ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジソシナネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート。アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムの如き合成ゴムなどがある。
【００３９】
無機系の表層としては、シリカ膜や炭素膜が挙げられる。シリカ膜としてはＯ―Ｓｉ―Ｏを主骨格とし、全元素におけるＳｉとＯの占める割合が６０％以上であり、ＳｉにはＨ、Ｏ、Ｃの少なくとも１つがＳｉに結合されたＳｉＯｘが挙げられる。炭素膜としては高硬度、電気絶縁性、赤外線透過性を持つカーボン薄膜のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が挙げられる。ＤＬＣの構造はＣを主骨格とし、かつ若干のＨを含有し、ダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の両方の結合が混在しているアモルファス構造である。
【００４０】
これらの表層材料の中でもポリウレタン樹脂、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴムが好適である。ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴムは耐久性に優れており、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマーは加工性に優れており好適である。
【００４１】
これら表層の厚みは、形成される表層の種類や形成方法により適宜選択される。
有機系の表層の場合には厚みは３μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。３μｍ以上であれば、耐久性が確保でき、１０００μｍ以下であればトナーの劣化が抑制可能な現像ローラを得ることができる。
【００４２】
有機系の表層の硬度としては、マイクロゴム硬度で３０°以上９０°以下の範囲が好適である。表層のマイクロゴム硬度が３０°以上であれば、連続画像形成による表層の削れが生じにくい表層を得ることができ、９０°以下であれば、弾性層の形状への追従性が確保でき、剥がれが生じにくい表層を得られる。
【００４３】
無機系の表層の厚みは０．０１μｍ以上３μｍ以下が好ましい。０．０１μｍ以上であれば、弾性層の保護が可能であり、３μｍ以下であれば、表層の割れ等も抑制可能で耐久性に優れた現像ローラを得ることができる。
【００４４】
本発明における前記の表層の形成方法は、シームレスチューブを作製し、弾性層の外周に被覆する方法、ディップコート、スプレーコート、ロールコートの如き塗工方法によって形成する方法があげられる。また、無機系の表層の成形方法として、プラズマＣＶＤ法で形成される方法の如き公知の表層の形成方法を用いることも可能である。また、表層の構成としては１層あるいは２層以上の構成とすることができる。
【００４５】
本発明における表層の粗さとしてはＪＩＳ−Ｂ−０６０１：２００１ Ｒｚ jis（μｍ）で、０．５以上２０以下の範囲にあることが好ましい。Ｒｚjisが２０以下であれば、トナーや外添剤の付着が起こりにくく、またＲｚjisが０．５以上であればトナーの搬送性を確保できるため好ましい。
【００４６】
本発明においては弾性層と表層の剥離が生じないようにより密着性を向上させるために、弾性層の外周上をコロナ処理、フレーム処理、ＵＶ処理、プライマー処理の方法で改質してもよい。
【００４７】
本発明において、表層は、架橋させてもよい。架橋させる場合、そのマトリックスとなる材料の性質によって、化学架橋、電子線架橋などの方法が使用される。化学架橋に用いられる架橋剤としては、硫黄テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ′−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物や硫黄などがある。また、有機過酸化物系の架橋剤を使用することもできる。架橋剤の性能を補完させるためにラジカルを発生させたり、架橋剤を活性化させるために架橋助剤を用いてもよい。電子線架橋の場合、加速電圧、線量としては、材料の種類や所望の架橋度によって適宜選択されるが、加速電圧が１００ＫＶ以上８５０ＫＶ以下、線量が１０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下であればよい。加速電圧が１００ｋｖ以上であれば圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、８５０ｋＶ以下であれば基材の劣化が抑制された弾性層を得ることができる。また、照射線量が１０ｋＧｙ以上であれば、圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、線量が３００ｋＧｙ以下であれば材料の劣化が抑制できる。以上の観点から、加速電圧、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００４８】
さらに、前記弾性層及び表層には、必要に応じて充填剤、増量剤、酸化防止剤、老化防止剤又は加工助剤等の各種添加剤を使用することができる。
導電剤としては、以下のものが挙げられる。アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物や、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉。これらの導電剤中でも特にカーボンブラックが、性能、品質、コストの面から好適である。
【００４９】
充填剤としては、以下のものが挙げられる。ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブラック、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維。これらの充填剤の表面を有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサン等で処理して疎水化してもよく、またこれらになんら限定されるものではなく公知の物が使用可能である。
【００５０】
酸化防止剤としては、以下のものが挙げられる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤。
【００５１】
また、老化防止剤としては、フェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩類を挙げることができる。
【００５２】
加工助剤としては公知の材料が使用可能であり、ステアリン酸やオレイン酸などの脂肪酸、あるいは脂肪酸の金属塩やエステル等が挙げられる。
【００５３】
［導電性芯体］
本発明に使用される現像ローラの導電性芯体としては、従来からこの種の現像ローラに用いられているものが使用可能であり、その材料は十分な強度を有し、且つ導電性を有すれば特に限定されない。例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケルなどの金属や、炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す材料が挙げられる。合金鋼としては、ステンレス鋼，ニッケルクロム鋼，ニッケルクロムモリブテン鋼，クロム鋼，クロムモリブテン鋼，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＶを添加した窒化用鋼が挙げられる。その中でも特に強度の観点から、合金製のものが好ましい。更に防錆対策として軸心体材料にめっき、酸化処理を施すことができる。形状としては棒状体又はパイプ状体のものが使用できる。また、弾性層との密着性を向上させる目的で、必要に応じて、その表面にプライマー処理層を形成してもよい。導電性芯体の外径は通常４ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲である。
【００５４】
次に上記本発明の製造方法によって得られた現像ローラを有する現像装置、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を説明する。
【００５５】
図３、図４は本発明の電子写真画像形成装置及び電子写真プロセスカートリッジの該略構成を示す断面図である。
【００５６】
図３に示した電子写真画像形成装置では、転写材である紙２４が、給紙ローラ２５によって、駆動ローラ１８、テンションローラ２１、従動ローラ２３によって保持、駆動している転写搬送ベルト２２と吸着ローラ２６によって電子写真画像形成装置内部に供給されて、画像形成が行われる構成となっている。画電子写真像形成装置内では感光ドラム７が回転し、感光ドラム７を帯電処理するための帯電ローラ１４によって一様に帯電され、感光ドラム７に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光１３により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光ドラム７に対して接触配置される現像装置１２によってトナー１０を付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
【００５７】
本発明の電子写真画像形成装置には、以下の如きトナーを用いることができる。即ち、結着樹脂、離型剤、荷電制御剤、着色剤等の材料を混練し、冷却して固化して樹脂組成物を得た後、粉砕後、分級等をして粒度分布を揃えた粉体トナー。あるいは水系媒体中等で重合成単量体を重合して得られる重合トナー。
【００５８】
現像は露光部にトナー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７上のトナー像は、バイアス電源２０から転写バイアスを供給された転写ローラ１９によって記録媒体である紙２４に転写される。トナー像を転写された紙２４は、定着装置１７により定着処理され、電子写真画像形成装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【００５９】
一方、転写されずに感光ドラム７上に残存したトナー１０は、感光ドラム７表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード１６により掻き取られ廃トナー容器１５に収納され、クリーニングされた感光ドラム７は上述作用を繰り返し行う。
【００６０】
本発明における現像装置を図４に示した。現像装置１２は、一成分トナーとして非磁性トナーを収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム７対向設置された現像ローラ８とを備え、感光ドラム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。
【００６１】
該現像ローラ８は図４に示す方向に発泡セルを含まない部位が旋回する方向（以下、順方向）に現像ローラ８も回転することが好ましい。この方向に現像ローラ８が回転することによって、回転による現像ローラへのストレスが低減し、現像ローラ８の耐久性が保つことが可能となる。
【００６２】
電子写真プロセスカートリッジの例を、図５に示す。現像ローラ８と現像ブレード１１、現像装置１２、帯電ローラ１４を有し、その他トナー塗布部材９、感光ドラム７も組みこんでもよい。電子写真プロセスカートリッジはこれらの部材が一体化して保持されてなるものであり、電子写真画像形成装置本体に着脱可能に装着される。
【００６３】
トナー塗布部材９の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や導電性芯体の外周にレーヨン、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８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、導電性芯体の外周にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラを用いることができる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例によってさらに本発明を詳細に説明するが、本発明を何ら限定するものではない。また、原材料に特に記載が無い場合においては、市販の試薬を使用した。
【００６５】
なお、記載内での物性の測定方法については下記に記載の方法にて測定を実施した。
得られた現像ローラの評価は表１及び表２に示した。
【００６６】
［発泡セル径の測定］
デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００（商品名、キーエンス社製）で室温２０℃、相対湿度５０％環境下にて現像ローラの弾性層を導電性芯体に対してカミソリ刃で垂直に切断し、断面を観察した。次に１００個の発泡セルの直径を測定し、相加平均値をその弾性層における発泡セルの発泡セル径とした。形状が球状でなく、発泡セル径が特定しにくい場合においては、最長径、最短径を測定し、相加平均値をその発泡セルにおける発泡セル径とした。
【００６７】
［弾性層中の非発泡部位、表層の厚みの測定］
デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００（商品名、キーエンス社製）で現像ローラの長手方向を端部から等間隔で５点、周方向で４点の合計２０箇所を選択し、それぞれの弾性層のスパイラル状の非発泡部位、表層の厚みを測定した。得られた厚みの相加平均値を、各々現像ローラにおける弾性層中のスパイラル状の非発泡部位、及び表層の厚みとした。
【００６８】
［ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度の測定］
ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型スプリング式ゴム硬度計（商品名、高分子計器社製）を用いて測定した硬度であり、室温２０℃、相対湿度５０％環境下に５時間以上放置した現像ローラに対して、ローラ中心に上記硬度計を９．８０Ｎの力で当接させてから３０秒後の測定値とする。
【００６９】
［マイクロゴム硬度の測定］
表層のマイクロゴム硬度は、得られた表層から測定用サンプルの小片を切り出し、ＭＤ−１ｃａｐａタイプＡ（商品名、高分子計器社製）にてピーク値を測定した。
【００７０】
［弾性層の相対密度の測定］
弾性層全体の密度と弾性層の非発泡部の密度を以下の式によって算出し、相対密度を求めた。
相対密度ρ１／ρ２＝｛弾性層全体の密度（ｇ／ｃｍ３）｝／｛弾性層の非発泡部の密度（ｇ／ｃｍ３）｝
【００７１】
〔実施例１〕
［弾性層の作製］
弾性層２の材料として、低密度ポリエチレンＬＣ５６１（商品名、日本ポリエチレン社製）１００質量部、カーボンブラックとしてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０.２部を用意した。これらの材料をシリンダ径２６ｍｍ、Ｌ／Ｄ４８.５の同方向２軸押出機ＴＥＭ−２６ＭＳ（装置名、東芝機械社製）にて温度１２０℃において溶融し、混練後、ホットカットにてポリエチレン樹脂組成物のペレットを得た。得られた組成物をシリンダー径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ３２、ダイス巾３００ｍｍのＴダイ押出機ＣＴ−４０（装置名、プラスチック工学研究所社製）を用いて１３０℃にて厚み０.２５ｍｍ、巾２５０ｍｍのシート状に成形した。次いで、このシート状成形体を２５０ｍｍ四方、厚み１ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となる非発泡性のスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た。
【００７２】
[ローラ基体の作製]
直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの円柱形の導電性芯体１、ＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製、表面はニッケルメッキ）表面の軸方向中央部２３２ｍｍにケムロック４５９Ｘ（商品名、ロード社製）をプライマーとして塗布した。その後、前述のプライマーを塗布した導電性芯体１の外周に、巻き出し端部を超音波カッターにて裁断した前記ポリエチレン発泡体シートを４周巻きつけて、周方向をカットしローラ基体を得た。得られたローラ基体を、内径１１.９７ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの筒状での表面を窒化処理したＮＡＫ材製の剛体に圧入後、高周波誘導加熱装置により該金属製剛体を１６０℃で３０秒加熱後、ファンで冷却し、ローラ基体の表面が溶融、転写、硬化した後に金属製剛体から取り出し、外径１１.９７ｍｍのローラ基体を得た。
【００７３】
［表層の作製］
ポリオレフィン系エラストマー、サーモランＺ１０２ＢＮ（商品名、三菱化学社製）１００質量部にカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０を１０質量部配合し、加圧式ニーダーを用い１８０℃で１０分間溶融混練し、半導電性ポリマーを作製した。得られた半導電性ポリマーはその体積抵抗率が２×１０8 Ω・cmであり、マイクロゴム硬度は６０°であった。得られた半導電性ポリマーを縦型多層チューブ製造装置（株式会社プラ技研社製 特注品）を使用して、内径１０ｍｍで肉厚が１５０μｍでかつ長さが２５０ｍｍのシームレスチューブ６に成型した。
【００７４】
［現像ローラの作製（圧入）］
上述したように製作したローラ基体の外周にプライマーを塗布し、その後、シームレスチューブ６にエアーを吹き込み、シームレスチューブ６の内径を広げ、該ローラ基体に圧入し、現像ローラ８を得た。
得られた現像ローラ８の弾性層２の密度は０.３０ｇ／ｃｍ３、発泡セル径は１００μｍであった。
【００７５】
［形状の測定］
製作した現像ローラの形状を３次元座標測定機ザイザックスＲＶＡ６００（商品名、東京精密株式会社製）を用いて室温２０℃、相対湿度５０％環境下にて５時間以上放置した現像ローラについて振れ及び真円度を総合的に評価した。
Ａ：真円度の差（最大値−最小値）が１０μｍ以下であり、振れが２０μｍ以下で極めて優れており、現像ローラとして最適である。
Ｂ：真円度の差（最大値−最小値）が２０μｍ以下であり、振れが３０μｍ以下で良好であり、実用上問題がない。
Ｃ：真円度の差（最大値−最小値）が３０μｍ以下で、振れが４０μｍ以下であるが、現像ローラとして使用可能なレベルである。
Ｄ：真円度の差（最大値−最小値）が３０μｍより大きく、振れが４０μｍより大きい。
【００７６】
［濃度ムラの測定］
得られた現像ローラを温度２０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽中にてカラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名、キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ組み込んだ。その後、ハーフトーン画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）に印刷し、目視にてムラの有無を確認し、実用性の判断を行った。尚、ハーフトーン画像の濃度は、濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５３０（商品名、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて測定し、その濃度が０.７である画像を使用した。
Ａ：ハーフトーン画像の濃度ムラはみられない。
Ｂ：ハーフトーン画像の濃度ムラが極軽微である。
Ｃ：ハーフトーン画像の濃度ムラが軽微である。
Ｄ：ハーフトーン画像の濃度ムラがある。
【００７７】
［圧縮永久歪の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名 キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ弾性層中の発泡セルを含まない部位が順方向に回転するように組み込んだ。然る後、温度４０℃、相対湿度９５％の環境下で３０日間放置した。その後、前記電子写真プロセスカートリッジを温度２０℃、相対湿度５０％の環境下に移動し、１日放置後ＬＢＰ５４００本体に電子写真プロセスカートリッジを組み込み、画像の評価をおこなった。
Ａ：圧接跡が画像上にみられないもの
Ｂ：圧接跡がごく薄くみられるもの
Ｃ：圧接跡が薄くみられるもの
Ｄ：圧接跡がみられるもの
【００７８】
［画像形成性の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名 キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ上記圧縮永久歪の評価と同様に組み込んだ。ＬＢＰ５４００本体へ該電子写真プロセスカートリッジを取り付けた。次に、印字率１００％濃度のベタ画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）へ温度２０℃、相対湿度５０％の環境下で、１０枚出力し、１０枚目の画像を目視にてムラの有無を確認し、実用性の判断を行った。
Ａ：ムラはみられない。
Ｂ：ムラが極軽微であり、ほとんどみられない。
Ｃ：画像領域の２０％以下の範囲にムラがみられる。
Ｄ：画像領域の２０％よりも広い範囲にムラがみられる。
【００７９】
［耐久性の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ用の電子写真プロセスカートリッジへ上記圧縮永久歪の評価と同様に組み込んだ。しかる後、ＬＢＰ５４００本体へ該電子写真プロセスカートリッジを取り付けた。次に、温度２０℃、相対湿度５０％の環境下で、印字率１％の画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）へ３０００枚出力した。３次元座標測定機ザイザックスＲＶＡ６００（商品名、東京精密株式会社製）を用いて耐久前と耐久後の形状を測定し、以下の基準にて評価を行った。
Ａ：振れの変化量が２μｍ以下である。
Ｂ：振れの変化量が３μｍ以下である。
Ｃ：振れの変化量が５μｍ以下である。
Ｄ：振れの変化量が５μｍよりも大きい。
【００８０】
〔実施例２〕
実施例１の弾性層から、セルトンＮＰを１部に変更しシート状成形体を１８０℃に加熱し、本発明の弾性層の基材となるポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は表１に示した。
【００８１】
〔実施例３〕
弾性層の材料として、セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を３部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）を０．６部、造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ製）を０．５部添加した以外は、実施例１と同様の材料を用いた。これらの材料を２５０ｍｍ四方、厚み１．５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となるスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た。ローラ基体の作製、表層の作製、及び評価方法については、実施例１と同様である。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８２】
〔実施例４〕
実施例３の弾性層中の造核剤アデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を除いた処方へ変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８３】
〔実施例５〕
実施例１の弾性層中のセルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を０．３部、セルトンＮＰ（商品名 三協化学社製）を０．０６部、造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を０．０５部添加するように処方を変更し、２５０ｍｍ四方、厚み１．５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となるスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例３と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例３と異なる部分は、表１に示した。
【００８４】
〔実施例６〕
実施例５の弾性層中の造核剤アデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を除いた処方へ変更した以外は実施例５と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例５と異なる部分は、表１に示した。
【００８５】
〔実施例７〜１０〕
弾性層作製時の金型を、２５０ｍｍ四方、厚み０．３ｍｍの金型へ変更した以外は実施例３〜６と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例３〜６と異なる部分は、表１に示した。
【００８６】
〔実施例１１、１２〕
実施例１の弾性層中のセルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を実施例１１では５部、実施例１２では０．２部に変更した。さらに実施例１のセルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）を実施例１１では1部、実施例１２では０．０４部とするように処方を変更しポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８７】
〔実施例１３〕
実施例１の弾性層の発泡シート作製時に２５０ｍｍ四方、厚み３．０ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８８】
〔実施例１４〕
実施例１の弾性層の発泡シート作製時に２５０ｍｍ四方、厚み０．２５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８９】
〔実施例１５〕
実施例１の弾性層中へ造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を１．０部添加するように処方を変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９０】
〔実施例１６〕
実施例１の弾性層の作製におけるシート状成形体を加熱炉によって１６０℃雰囲気下で２．５時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９１】
〔実施例１７〕
実施例１の弾性層の作製で、弾性層中の材料を低密度ポリエチレンＬＣ５６１からポリプロピレン ノバテックＰＰ ＥＣ９（商品名、日本ポリプロ社製）に変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９２】
〔実施例１８〜２０〕
実施例１７と同様に、弾性層中の材料をオレフィン系エラストマーサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）、スチレン系エラストマーラバロンＳＥ８４００Ｎ（商品名、三菱化学社製）、ポリエステルウレタン系エラストマー クラミロンＵ８１６５（商品名、クラレ社製）に変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９３】
〔実施例２１〕
実施例１の弾性層の作製において弾性層の材料を変更し、ＥＰＤＭのエスプレン５０５（商品名、住友化学社製）１００質量部、カーボンブラックとしてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０．２部を、加圧式ニーダーを用いて１５分間溶融混練し、半導電性ゴム組成物を得た。然る後、架橋剤として硫黄１質量部、架橋助剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）１質量部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を直径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ２０、ダイス巾３００ｍｍのＴダイ押出機（ＥＭ技研社製）を用いて１００℃にて厚み０．２５ｍｍ、巾２５０ｍｍのシート状に成形した。次いで、このシート状成形体を２５０ｍｍ四方、厚み１ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となる非発泡のスキン層が両側に各々５０μ有するＥＰＤＭ発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９４】
〔実施例２２〜２５〕
実施例２１のエスプレン５０５をＮＢＲ（結合アクリロニトリル量３３．５質量％）のＤＮ−２１９（商品名 日本ゼオン社製）、ＳＢＲ（結合スチレン量２３．５質量％）のＮｉｐｏｌ１５００（商品名 日本ゼオン社製）、ＢＲ（Ｃｉｓ−1、４含有量９８質量％）のＶＣＲ４１２（商品名 宇部興産社製）に各々変更した以外は実施例２１と同様に評価した。その他、実施例２１と異なる部分は、表１に示した。
【００９５】
〔実施例２６〕
表層の材料として、ポリオールニッポラン５０３３（商品名 日本ポリウレタン社製）を使用し、硬化剤としてイソシアネートコロネートＬ（商品名 日本ポリウレタン社製）を２０質量部加えて、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比の値は１．２となるようにした。さらに、カーボンブラックＭＡ１００（商品名 三菱化学社製）を適量添加して電気抵抗値を調整した。上記原料混合液に有機溶剤を加え、固形分３０質量％で調整し均一分散、混合したものを表層の原料液とした。この樹脂原料液中に、得られたローラ基体を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、温度８０℃にて２０分間加熱処理することで、１０μｍの表層を弾性層の外周に設けた現像ローラを作製した以外は実施例１と同様に評価した。
【００９６】
〔実施例２７〕
実施例１と同様に得られたローラ基体を図６に示した平行平板電極２９のプラズマＣＶＤ装置内に平行平板電極２９との距離を５０ｍｍとなるように設置した後、真空ポンプ３１を用いて真空チャンバー３３内を０．０１Ｐａに減圧した。その後原料ガスとしてガス供給部２７からヘキサメチルジシロキサン蒸気を３．３８×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ、酸素１．６９×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅ、及び希ガス供給部２８からアルゴンガス３．８０×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃの混合ガスを真空チャンバー３３内に導入し、真空チャンバー３３内の圧力が１．０Ｐａになるように調整した。圧力が一定になった後、高周波電源３０により周波数が１３．５６ＭＨｚ、７０ｗの電力を、長さが３００ｍｍで放電部の総面積が１２０ｃｍ２となる平行平板電極２９に供給し平行平板電極２９間にプラズマを発生させた。真空チャンバー３３内に設置した弾性層を有するローラは回転装置３２にて３０ｒｐｍで回転させて、３００秒間処理を行い厚み１μｍの表層を形成し現像ローラを得た。得られた現像ローラを実施例１と同様に評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９７】
〔実施例２８〕
実施例１の表層の作製におけるサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）を以下に変更して表層のシームレスチューブを作製、評価した以外は実施例１と同様の方法にて評価した．その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
ＮＢＲのニポールＤＮ４０１(結合アクリロニトリル量１８％、商品名、日本ゼオン社製)１００質量部、カーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０を１０質量部、加工助剤としてステアリン酸１質量部配合し、加圧式ニーダーを用いて１５分間溶融混練し、半導電性ゴム組成物を作製した。然る後、架橋剤として硫黄１質量部、架橋助剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）１質量部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をシリンダー径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１６のベント式ゴム押出機（ＥＭ技研社製）によってチューブ状に押出し、加硫缶を用いた加圧水蒸気により１６０℃で３０分間の一次加硫を行い、内径１０ｍｍで肉厚が１５０μｍでかつ長さが２５０ｍｍのシームレスチューブに成型した。
【００９８】
〔実施例２９，３０〕
実施例１の表層の作製におけるサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）をスチレン系エラストマー、ラバロンＳＥ８４００Ｎ（商品名、三菱化学社製）、ポリアミド樹脂アミランＣＭ２００１（商品名、東レ社製）に変更して表層のシームレスチューブを作製、評価した以外は実施例１と同様の方法にて評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９９】
〔実施例３１〜３４〕
実施例１での弾性層の非発泡部位の厚みを表１中に記載の厚みに調整した現像ローラを作製し、評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【０１００】
〔実施例３５〕
実施例１で得られた現像ローラを用い、該現像ローラの弾性層中の発泡セルを含まない部位のスパイラルが逆方向に回転するように現像装置に取り付けて実施例１と同様の評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【０１０１】
〔比較例１〕
低密度ポリエチレンＬＣ５６１（商品名、日本ポリエチレン社製）を１００質量部、導電剤としてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤のアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０.２部を計量、混合した。然る後、シリンダー径２６ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４８.５の同方向２軸押出機ＴＥＭ−２６ＭＳ（装置名、東芝機械社製）にて温度１２０℃において溶融し、混練後ポリエチレン樹脂組成物のペレットを得た。
【０１０２】
外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製）製の導電性芯体の外周に、ケムロック４５９Ｘ（商品名、ロード社製）でプライマー処理を施した。その導電性芯体を内径１１．９５ｍｍのシームレス金型内に組み込み、前記樹脂組成物ペレットを射出成形機ＳＥ−１８０ＤＵ（装置名、住友重機械社製）によって射出して同軸状に円筒形に成形した。その後、１６０℃のオーブンにて１時間加熱処理して発泡成形物を得た。得られた発泡成形物の樹脂端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．９５ｍｍのローラ基体とした。得られたローラ基体を実施例１と同様の方法にて評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０３】
〔比較例２〕
実施例１で弾性層として作製したローラ基体を表２の厚みに調整し、表層を設けずに現像ローラとして評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０４】
〔比較例３〕
弾性層の作製において、比較例１の処方から発泡剤アゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）をともに０部とした以外は比較例１と同様の方法にて評価を行った。その他、比較例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０５】
〔比較例４〕
弾性層の作製において、実施例１の処方から発泡剤アゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）をともに０部とした以外は実施例１と同様の方法にて評価を行った。
【０１０６】
〔比較例５〕
比較例１の弾性層の作製における外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの導電性芯体（ＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製）を内径１１．００ｍｍのシームレス金型内に組み込んだ。その後、前記樹脂組成物を射出成形機ＳＥ−１８０ＤＵ（装置名、住友重機械社製）によって射出して同軸状に円筒形に成形し１６０℃にて１時間加熱処理して発泡成形物を得た。得られた発泡成形物の樹脂端部を駆動側１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．００ｍｍのローラ基体を得た。然る後、得られた外径１１．００ｍｍのローラ基体を内径１１．５０ｍｍのシームレス金型内に組み込んだ。前記樹脂組成物を再度射出成型機によって射出し、同軸状に円筒形に成形し、１６０℃にて１時間加熱処理して得られた発泡成形物端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．５０ｍｍのローラ基体を得た。さらに得られた外径１１．５０ｍｍのローラ基体を内径１１．９５ｍｍのシームレス金型内に組み込み、前記樹脂組成物を再度射出成型機によって射出し、同軸状に円筒形に成形し、１６０℃にて１時間加熱処理して得られた発泡成形物の端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．９５ｍｍのローラ基体を得た。得られたローラ基体を実施例１と同様の方法にて現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
【表２】
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・導電性芯体
２・・・弾性層
３・・・発泡セル
４・・・表層
５・・・発泡セルを含まない部位
６・・・シームレスチューブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、現像ローラの製法、現像装置、電子写真プロセスカートリッジ並びに電子写真画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成においては、各種の方法があるが、非磁性一成分接触現像方式が電子写真画像形成装置の小型化などの利点があり、広く使用されている。
【０００３】
非磁性一成分接触現像方式の電子写真画像形成装置では、画像形成にトナー担持体として現像ローラが使用されている。トナーは現像ローラに接触して配置されたトナー塗布部材によって現像ローラ表面に供給され、ついで現像ブレードによって現像ローラ上に薄く塗布されると同時に摩擦により電荷を与えられる。さらに正または負に帯電したトナーを、静電潜像が形成された感光ドラム表面に移動させトナー像を形成するものである。そのため、通常、現像ローラは導電性芯体の外周に導電性を有する弾性層を形成した導電性ゴムローラを用いる。
【０００４】
このように、現像ローラはトナーを担持し感光ドラムに接触して現像を行うため、トナーに対するストレスを低減し、かつ感光ドラムと安定した接触を確保する必要がある。従って、適度な柔軟性と非常に高い寸法精度が必要で、あわせて導電性も必須のため、現像ローラには高度な技術が必要とされている。
【０００５】
カラー電子写真画像形成装置の場合には、この画像形成プロセスを通常イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーで行うことによりカラー画像を形成する。カラー化の方式に関しては感光ドラム上に各色の画像を現像させ、一括して転写する多重現像方式、転写ドラムに紙を巻きつけ、各色ごとに転写を行う転写ドラム方式、中間転写体上に各色ごとに１次転写を行い全色の画像を形成させた後に２次転写を行う中間転写方式などがある。また、感光ドラムを縦並びに配置し、紙を転写搬送ベルトで吸着搬送して各色を順次転写させる転写搬送ベルト方式などがある。
【０００６】
近年、このような電子写真画像形成装置の高速化、高精細化、省エネルギーの要求に対応するため、トナーの小粒径化や低融点化がすすんでいる。そのため、主として前出の摩擦によるトナーへのストレスを低減させる目的で、弾性層を低硬度化する手法として発泡体を使用したものが提案されている。
【０００７】
例えば、特許文献１では発泡層が多層構造である現像ローラの提案がある。また、発泡剤を含有した未発泡の状態のシートを導電性芯体に巻きつけた後に加硫、発泡を行う発泡ローラの製法が特許文献２から提案されている。
【０００８】
しかしながら、上記従来例では、以下のような課題があった。
特許文献１では、発泡層が多層構造であり、非発泡部位が導電性芯体から不連続で同心円状であるため、弾性層の強度や硬度のムラといった課題については言及していない。
特許文献２では、未発泡の状態でシートを導電性芯体に巻きつけた後に、発泡させるため、弾性層中には発泡セルを含まない部位（層の境目）が存在しない。そのため、弾性層の強度が不足し、圧縮永久歪が低下するという課題までには言及していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−７０８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本出願に係る第一の目的は、これらの課題を克服し、柔軟な発泡弾性層を達成し濃度ムラなどの画像不良が抑制され、画像形成性や耐久性にも優れた現像ローラ、現像ローラの製法、現像装置、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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、現像ローラにおいて、導電性芯体と発泡セルを含有した弾性層と表層とを有し、該弾性層は発泡セルを含まない部位を導電性芯体からスパイラル状で弾性層の外周面まで連続で存在することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本出願に係る第一の発明によれば、導電性芯体から弾性層外周まで連続する発泡セルを含まない層を設けることにより従来の発泡弾性層に対して圧縮永久歪に優れ、表層を有していることにより発泡セルの形状の影響をうけずに画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る現像ローラの断面を説明する図である。
【図２】本発明の実施例１に係る表層のシームレスチューブを説明する図である。
【図３】本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置を説明する図である。
【図４】本発明の実施例に係る現像装置を説明する図である。
【図５】本発明の実施例に係る電子写真プロセスカートリッジを説明する図である。
【図６】本発明の実施例２７に係る現像ローラの表層を形成するＣＶＤ処理装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００１５】
本発明における現像ローラは図１に示すように導電性芯体１上に発泡セル３を含有し、かつ発泡セルを含まない部位５が導電性芯体１からスパイラル状で弾性層２の外周面まで連続で存在し、その外周上に表層４を有する構成となっている。
【００１６】
本発明における現像ローラの外径は６．０ｍｍから２０．０ｍｍの範囲のものが通常用いられる。外径が６．０ｍｍよりも大きいとたわみが生じにくく、２０．０ｍｍ以下であれば現像ローラが安定して回転できる。
【００１７】
現像ローラの硬度としてはＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で３０度以上８０度以下であることが望ましい。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が３０度以上であれば現像ローラと現像ブレードや感光ドラムとの当接状態が安定する。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度が８０度以下であれば、現像ローラと感光ドラムの当接不良が発生せず、白抜けなどの画像不良を抑制できる。
【００１８】
本発明における現像ローラの体積抵抗値は、１×１０3Ωｃｍ以上１×１０9Ωｃｍ以下のものが好ましい。１×１０3Ωｃｍ以上であれば、リークによる画像不良を低減でき、１×１０9Ωｃｍ以下であればトナーへの電荷付与が安定して行われる。
【００１９】
本発明中においては、弾性層中に発泡セルを含まない部位が、導電性芯体からスパイラル状で弾性層の外周面まで連続して存在する。本発明における弾性層のスパイラル状とは発泡セルを含まない部位の径が、導電性芯体側から外周側に、徐々に大きくなるように、旋回した渦巻き状を意味する。さらに前記スパイラル状の発泡セルを含まない部位は１つでも、２つ以上存在してもよい。本発明においては、前記したように弾性層に、発泡セル含有部よりも高強度の非発泡性の部位が導電性芯体から連続してスパイラル状で存在する。このスパイラル状の発泡セルを含まない部位が、該弾性層のスパイラルの旋回方向で回転することによって歪みが逃げる効果が得られる。さらに本発明においては、該弾性層の外周に表層を有していることにより発泡セルの形状の影響をうけにくく、硬度ムラによる画像のムラの発生が少ない現像ローラを得ることができる。多層構成の発泡弾性層の場合、高強度の非発泡部位（層の境界）が不連続となり回転時の歪が生じやすいが、非発泡部位がスパイラル状である本発明の構成の方が回転時の歪がより低減可能な構成となっていると考えられる。
【００２０】
本発明における弾性層中の非発泡部位の厚みは、５０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲が好ましい。この範囲に非発泡部位の厚みがあることによって、弾性層の強度が保たれ、圧縮永久歪や耐久性の改善効果が得られる。
【００２１】
本発明における弾性層とは、弾性体からなるものであり、外部からの応力により変形するが、応力が除かれれば、元の形状に戻る性質を有する固体を意味する。
【００２２】
このような弾性層を作製する方法としては、表面が非発泡である発泡シートを導電性芯体にまきつけて作製する方法が有効である。本方法によって量産に適し、低コストで現像ローラを生産することが可能となる。巻き数としては、限定されないが、好ましくは２巻き以上１２巻き以下が好ましい。２巻き以上であれば、圧縮永久歪が良好な現像ローラを得ることができ、１２巻き以下であれば形状が安定した現像ローラを得ることが可能である。
【００２３】
前記発泡シートの裁断の方法としては発泡シートの裁断面へ非発泡部位を連続させるため、超音波カッターなどによって溶融裁断することが有効である。この方法によって裁断することによって、弾性層の外周上に発泡セルを発現させることなく、発泡セルを含まない部位を連続して作製することが可能となる。
【００２４】
また、発泡シートを巻きつけて該弾性層を作製する場合、弾性層の形状を固定化させる目的で発泡シートの表面に接着剤や粘着剤を塗布してもよい。また、導電性芯体に発泡セルを有するシートを巻きつけて金属製剛体に圧入し、加熱装置により該金属製剛体を加熱し弾性層を作製することが好適である。本製造方法によって、弾性層の外周上の段差を低減させ、発泡セルを有するシートの継ぎ目の影響を画像上から低減させることが可能となる。
【００２５】
前記弾性層の厚みとしては、１ｍｍ以上５ｍｍ以下にあることが好ましい。１ｍｍ以上とすることで弾性層としての機能を満足し、トナー劣化を防止することができ、５ｍｍ以下とすることで成形加工性が安定し、形状不良がなくなり、段ムラなどの画像不良を防止することができる。
【００２６】
本発明における弾性層に使用される材料は、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー、あるいはゴムが好ましく、例えば以下のものが挙げられる。
【００２７】
熱可塑性樹脂としてはポリエチレン系樹脂（低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂など）、ポリプロピレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂（ポリアミド６、ポリアミド６６、ＭＸＤ６など）。
【００２８】
熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー。本発明におけるオレフィン系エラストマーとは、エチレン−α−オレフィン共重合体、およびエチレン−α−オレフインージエン化合物共重合体である。α−オレフィンとは、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどがある。また、ジエン化合物とはエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどがある。本発明におけるスチレン系エラストマーとは、スチレン−共役ジエン共重合体及び水素添加型スチレン−共役ジエン共重合体である。共役ジエン化合物とは、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、３−メチル−１，３−オクタジエン、１，３−へキサジエン、１，３−オクタジエンなどである。また、共役ジエンとしては、１，３−ブタジエン、イソプレンなどが用いられる。本発明におけるウレタン系エラストマーとは、長鎖ポリオール、短鎖ポリオール、短鎖グリコール、ジイソシアネートなどを原料として分子内にウレタン結合を介して得られる重合体である。このウレタン系エラストマーの原料である長鎖ポリオールには、ポリ（１，４−ブチレンアジペート）、ポリ（１，６−ヘキサンアジペート）、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなどがある。また短鎖グリコールには、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどがある。ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジソシナネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどがある。
【００２９】
ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどがある。
【００３０】
上記本発明における弾性層に使用される材料は、１種以上の材料を組み合わせて使用しても良い。
【００３１】
本発明において、弾性層を架橋させる場合、そのマトリックスとなる材料の性質によって、化学架橋、電子線架橋などの方法が使用される。化学架橋に用いられる架橋剤としては、硫黄テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ′−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物や硫黄などがある。また、有機過酸化物系の架橋剤を使用することもできる。架橋剤の性能を補完させるためにラジカルを発生させたり、架橋剤を活性化させるために架橋助剤を用いてもよい。電子線架橋の場合、加速電圧、線量としては、材料の種類や所望の架橋度によって適宜選択されるが、加速電圧が１００ＫＶ以上８５０ＫＶ以下、線量が１０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下であればよい。加速電圧が１００ｋｖ以上であれば圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、８５０ｋＶ以下であれば基材の劣化が抑制された弾性層を得ることができる。また、照射線量が１０ｋＧｙ以上であれば、圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、線量が３００ｋＧｙ以下であれば材料の劣化が抑制できる。以上の観点から、加速電圧、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００３２】
また、本発明に用いられる弾性層中の発泡セル形状については独立気泡、連続気泡いずれでも適用可能であるが、弾性層の強度を持たせる観点から独立気泡がより好ましい。
【００３３】
また、本発明における独立気泡の発泡セル径については、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が好ましい。１０μｍ以上であれば、弾性層の低硬度化が達成でき、２００μｍ以下であれば圧縮永久歪が良好な現像ローラを得ることができる。本発明におけるセル径とは、デジタルマイクロスコープや電子顕微鏡などを用いて、１００個の発泡セルの直径を測定し、その相加平均値を発泡セル径とした。形状が球状でなく、発泡セル径が特定しにくい場合においては、最長径、最短径を測定し、相加平均値をその発泡セルにおける発泡セル径とする。
【００３４】
弾性層全体の密度ρ１と弾性層中の非発泡部の密度ρ２との相対密度ρ１／ρ２は、０．０５以上０．８５以下、さらには０．１０以上０．８０以下の範囲が好ましい。相対密度ρ１／ρ２が０．０５以上であれば、圧縮永久歪や耐久性が確保でき、０.１０以上であれば、さらに耐久性に優れた現像ローラを得ることが可能となる。相対密度ρ１／ρ２が０.８５以下であれば、感光ドラムとの当接が安定し、画像形成性に優れた現像ローラを得ることが可能となり、相対密度ρ１／ρ２が０.８０以下であれば、現像ローラの耐久性に優れた現像ローラを得ることが可能となる。
【００３５】
前記発泡セルの作製方法としては、公知の方法が適用可能であり、例えば、一般的には物理発泡法、化学発泡法、マイクロカプセル法が行われている。物理発泡法とは、炭化水素系あるいはクロロフルオロカーボン系の低沸点液体をポリマーに含浸させた後、ポリマーを加熱することで、内部に含浸させた低沸点液体をガス化させ、これを駆動力としてポリマーを発泡させる手法である。また化学発泡法とは、ポリマーに熱分解型発泡剤を添加した樹脂組成物を加熱し、該分解型発泡剤の分解により発生したガスにより気泡形成を行う手法である。化学発泡法にて使用される発泡剤としては、該樹脂組成物の加熱時に熱分解してガスを発生するものであれば特に限定されない。例えば、アゾジカルボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4'- オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド等を用いることができ、これらを一種または二種以上混合して使用することも可能である。また、マイクロカプセル法とはブタン、プロパン、ペンタン、イソブタン、イソオクタン、イソペンタンなどのガス化成分を熱可塑性樹脂の内部に含浸させたマイクロカプセルを用いる方法である。
【００３６】
本発明においては、前記弾性層の外周上にさらに表層を有していることが必要である。表層を有することによって、弾性層の発泡セルの形状や裁断面のスジの影響を画像上に出さないことが可能となる。
【００３７】
本発明における表層の材料としては、例えば以下のものが適用可能である。
【００３８】
有機系の表層としては、以下の樹脂で形成された表層が挙げられる。ポリアミド樹脂；フッ素樹脂；スチレン系樹脂；ビニル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；アクリル系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂のポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂；エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂の如き熱硬化性樹脂。スチレン系、オレフィン系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマー；エラストマーとしては、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー。本発明におけるオレフィン系エラストマーとは、エチレン−α−オレフィン共重合体、およびエチレン−α−オレフィン−ジエン化合物共重合体である。α−オレフィンとは、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセンなどがある。また、ジエン化合物とはエチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエンなどある。本発明におけるスチレン系エラストマーとは、スチレン−共役ジエン共重合体及び水素添加型スチレン−共役ジエン共重合体である。共役ジエン化合物とは、ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、２，３−ジメチルブタジエン、３−メチル−１，３−オクタジエン、１，３−へキサジエン、１，３−オクタジエンなどである。また、共役ジエンとしては、１，３−ブタジエン、イソプレンなどが用いられる。本発明におけるウレタン系エラストマーとは、長鎖ポリオール、短鎖ポリオール、短鎖グリコール、ジイソシアネートなどを原料として分子内にウレタン結合を介して得られる重合体である。この熱可塑性ポリウレタンエラストマーの原料である長鎖ポリオールには、ポリ（１，４−ブチレンアジペート）、ポリ（１，６−ヘキサンアジペート）、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなどがある。また短鎖グリコールには、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどがある。ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジソシナネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート。アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムの如き合成ゴムなどがある。
【００３９】
無機系の表層としては、シリカ膜や炭素膜が挙げられる。シリカ膜としてはＯ―Ｓｉ―Ｏを主骨格とし、全元素におけるＳｉとＯの占める割合が６０％以上であり、ＳｉにはＨ、Ｏ、Ｃの少なくとも１つがＳｉに結合されたＳｉＯｘが挙げられる。炭素膜としては高硬度、電気絶縁性、赤外線透過性を持つカーボン薄膜のダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）が挙げられる。ＤＬＣの構造はＣを主骨格とし、かつ若干のＨを含有し、ダイヤモンド結合（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の両方の結合が混在しているアモルファス構造である。
【００４０】
これらの表層材料の中でもポリウレタン樹脂、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴムが好適である。ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエンゴムは耐久性に優れており、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマーは加工性に優れており好適である。
【００４１】
これら表層の厚みは、形成される表層の種類や形成方法により適宜選択される。
有機系の表層の場合には厚みは３μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。３μｍ以上であれば、耐久性が確保でき、１０００μｍ以下であればトナーの劣化が抑制可能な現像ローラを得ることができる。
【００４２】
有機系の表層の硬度としては、マイクロゴム硬度で３０°以上９０°以下の範囲が好適である。表層のマイクロゴム硬度が３０°以上であれば、連続画像形成による表層の削れが生じにくい表層を得ることができ、９０°以下であれば、弾性層の形状への追従性が確保でき、剥がれが生じにくい表層を得られる。
【００４３】
無機系の表層の厚みは０．０１μｍ以上３μｍ以下が好ましい。０．０１μｍ以上であれば、弾性層の保護が可能であり、３μｍ以下であれば、表層の割れ等も抑制可能で耐久性に優れた現像ローラを得ることができる。
【００４４】
本発明における前記の表層の形成方法は、シームレスチューブを作製し、弾性層の外周に被覆する方法、ディップコート、スプレーコート、ロールコートの如き塗工方法によって形成する方法があげられる。また、無機系の表層の成形方法として、プラズマＣＶＤ法で形成される方法の如き公知の表層の形成方法を用いることも可能である。また、表層の構成としては１層あるいは２層以上の構成とすることができる。
【００４５】
本発明における表層の粗さとしてはＪＩＳ−Ｂ−０６０１：２００１ Ｒｚ jis（μｍ）で、０．５以上２０以下の範囲にあることが好ましい。Ｒｚjisが２０以下であれば、トナーや外添剤の付着が起こりにくく、またＲｚjisが０．５以上であればトナーの搬送性を確保できるため好ましい。
【００４６】
本発明においては弾性層と表層の剥離が生じないようにより密着性を向上させるために、弾性層の外周上をコロナ処理、フレーム処理、ＵＶ処理、プライマー処理の方法で改質してもよい。
【００４７】
本発明において、表層は、架橋させてもよい。架橋させる場合、そのマトリックスとなる材料の性質によって、化学架橋、電子線架橋などの方法が使用される。化学架橋に用いられる架橋剤としては、硫黄テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ′−ジチオビスモルホリン等の有機含硫黄化合物や硫黄などがある。また、有機過酸化物系の架橋剤を使用することもできる。架橋剤の性能を補完させるためにラジカルを発生させたり、架橋剤を活性化させるために架橋助剤を用いてもよい。電子線架橋の場合、加速電圧、線量としては、材料の種類や所望の架橋度によって適宜選択されるが、加速電圧が１００ＫＶ以上８５０ＫＶ以下、線量が１０ｋＧｙ以上３００ｋＧｙ以下であればよい。加速電圧が１００ｋｖ以上であれば圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、８５０ｋＶ以下であれば基材の劣化が抑制された弾性層を得ることができる。また、照射線量が１０ｋＧｙ以上であれば、圧縮永久歪が良好な架橋体を得ることができ、線量が３００ｋＧｙ以下であれば材料の劣化が抑制できる。以上の観点から、加速電圧、線量は、上述の範囲内から選択するのが望ましい。
【００４８】
さらに、前記弾性層及び表層には、必要に応じて充填剤、増量剤、酸化防止剤、老化防止剤又は加工助剤等の各種添加剤を使用することができる。
導電剤としては、以下のものが挙げられる。アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物や、硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉。これらの導電剤中でも特にカーボンブラックが、性能、品質、コストの面から好適である。
【００４９】
充填剤としては、以下のものが挙げられる。ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブラック、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維。これらの充填剤の表面を有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサン等で処理して疎水化してもよく、またこれらになんら限定されるものではなく公知の物が使用可能である。
【００５０】
酸化防止剤としては、以下のものが挙げられる。ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤。
【００５１】
また、老化防止剤としては、フェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩類を挙げることができる。
【００５２】
加工助剤としては公知の材料が使用可能であり、ステアリン酸やオレイン酸などの脂肪酸、あるいは脂肪酸の金属塩やエステル等が挙げられる。
【００５３】
［導電性芯体］
本発明に使用される現像ローラの導電性芯体としては、従来からこの種の現像ローラに用いられているものが使用可能であり、その材料は十分な強度を有し、且つ導電性を有すれば特に限定されない。例えば、銅、アルミニウム、チタン、ニッケルなどの金属や、炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す材料が挙げられる。合金鋼としては、ステンレス鋼，ニッケルクロム鋼，ニッケルクロムモリブテン鋼，クロム鋼，クロムモリブテン鋼，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＶを添加した窒化用鋼が挙げられる。その中でも特に強度の観点から、合金製のものが好ましい。更に防錆対策として軸心体材料にめっき、酸化処理を施すことができる。形状としては棒状体又はパイプ状体のものが使用できる。また、弾性層との密着性を向上させる目的で、必要に応じて、その表面にプライマー処理層を形成してもよい。導電性芯体の外径は通常４ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲である。
【００５４】
次に上記本発明の製造方法によって得られた現像ローラを有する現像装置、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を説明する。
【００５５】
図３、図４は本発明の電子写真画像形成装置及び電子写真プロセスカートリッジの該略構成を示す断面図である。
【００５６】
図３に示した電子写真画像形成装置では、転写材である紙２４が、給紙ローラ２５によって、駆動ローラ１８、テンションローラ２１、従動ローラ２３によって保持、駆動している転写搬送ベルト２２と吸着ローラ２６によって電子写真画像形成装置内部に供給されて、画像形成が行われる構成となっている。画電子写真像形成装置内では感光ドラム７が回転し、感光ドラム７を帯電処理するための帯電ローラ１４によって一様に帯電され、感光ドラム７に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光１３により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光ドラム７に対して接触配置される現像装置１２によってトナー１０を付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
【００５７】
本発明の電子写真画像形成装置には、以下の如きトナーを用いることができる。即ち、結着樹脂、離型剤、荷電制御剤、着色剤等の材料を混練し、冷却して固化して樹脂組成物を得た後、粉砕後、分級等をして粒度分布を揃えた粉体トナー。あるいは水系媒体中等で重合成単量体を重合して得られる重合トナー。
【００５８】
現像は露光部にトナー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７上のトナー像は、バイアス電源２０から転写バイアスを供給された転写ローラ１９によって記録媒体である紙２４に転写される。トナー像を転写された紙２４は、定着装置１７により定着処理され、電子写真画像形成装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【００５９】
一方、転写されずに感光ドラム７上に残存したトナー１０は、感光ドラム７表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード１６により掻き取られ廃トナー容器１５に収納され、クリーニングされた感光ドラム７は上述作用を繰り返し行う。
【００６０】
本発明における現像装置を図４に示した。現像装置１２は、一成分トナーとして非磁性トナーを収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム７対向設置された現像ローラ８とを備え、感光ドラム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。
【００６１】
該現像ローラ８は図４に示す方向に発泡セルを含まない部位が旋回する方向（以下、順方向）に現像ローラ８も回転することが好ましい。この方向に現像ローラ８が回転することによって、回転による現像ローラへのストレスが低減し、現像ローラ８の耐久性が保つことが可能となる。
【００６２】
電子写真プロセスカートリッジの例を、図５に示す。現像ローラ８と現像ブレード１１、現像装置１２、帯電ローラ１４を有し、その他トナー塗布部材９、感光ドラム７も組みこんでもよい。電子写真プロセスカートリッジはこれらの部材が一体化して保持されてなるものであり、電子写真画像形成装置本体に着脱可能に装着される。
【００６３】
トナー塗布部材９の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や導電性芯体の外周にレーヨン、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８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、導電性芯体の外周にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラを用いることができる。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例によってさらに本発明を詳細に説明するが、本発明を何ら限定するものではない。また、原材料に特に記載が無い場合においては、市販の試薬を使用した。
【００６５】
なお、記載内での物性の測定方法については下記に記載の方法にて測定を実施した。
得られた現像ローラの評価は表１及び表２に示した。
【００６６】
［発泡セル径の測定］
デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００（商品名、キーエンス社製）で室温２０℃、相対湿度５０％環境下にて現像ローラの弾性層を導電性芯体に対してカミソリ刃で垂直に切断し、断面を観察した。次に１００個の発泡セルの直径を測定し、相加平均値をその弾性層における発泡セルの発泡セル径とした。形状が球状でなく、発泡セル径が特定しにくい場合においては、最長径、最短径を測定し、相加平均値をその発泡セルにおける発泡セル径とした。
【００６７】
［弾性層中の非発泡部位、表層の厚みの測定］
デジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００（商品名、キーエンス社製）で現像ローラの長手方向を端部から等間隔で５点、周方向で４点の合計２０箇所を選択し、それぞれの弾性層のスパイラル状の非発泡部位、表層の厚みを測定した。得られた厚みの相加平均値を、各々現像ローラにおける弾性層中のスパイラル状の非発泡部位、及び表層の厚みとした。
【００６８】
［ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度の測定］
ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型スプリング式ゴム硬度計（商品名、高分子計器社製）を用いて測定した硬度であり、室温２０℃、相対湿度５０％環境下に５時間以上放置した現像ローラに対して、ローラ中心に上記硬度計を９．８０Ｎの力で当接させてから３０秒後の測定値とする。
【００６９】
［マイクロゴム硬度の測定］
表層のマイクロゴム硬度は、得られた表層から測定用サンプルの小片を切り出し、ＭＤ−１ｃａｐａタイプＡ（商品名、高分子計器社製）にてピーク値を測定した。
【００７０】
［弾性層の相対密度の測定］
弾性層全体の密度と弾性層の非発泡部の密度を以下の式によって算出し、相対密度を求めた。
相対密度ρ１／ρ２＝｛弾性層全体の密度（ｇ／ｃｍ３）｝／｛弾性層の非発泡部の密度（ｇ／ｃｍ３）｝
【００７１】
〔実施例１〕
［弾性層の作製］
弾性層２の材料として、低密度ポリエチレンＬＣ５６１（商品名、日本ポリエチレン社製）１００質量部、カーボンブラックとしてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０.２部を用意した。これらの材料をシリンダ径２６ｍｍ、Ｌ／Ｄ４８.５の同方向２軸押出機ＴＥＭ−２６ＭＳ（装置名、東芝機械社製）にて温度１２０℃において溶融し、混練後、ホットカットにてポリエチレン樹脂組成物のペレットを得た。得られた組成物をシリンダー径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ３２、ダイス巾３００ｍｍのＴダイ押出機ＣＴ−４０（装置名、プラスチック工学研究所社製）を用いて１３０℃にて厚み０.２５ｍｍ、巾２５０ｍｍのシート状に成形した。次いで、このシート状成形体を２５０ｍｍ四方、厚み１ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となる非発泡性のスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た。
【００７２】
[ローラ基体の作製]
直径６ｍｍ、長さ２５２ｍｍの円柱形の導電性芯体１、ＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製、表面はニッケルメッキ）表面の軸方向中央部２３２ｍｍにケムロック４５９Ｘ（商品名、ロード社製）をプライマーとして塗布した。その後、前述のプライマーを塗布した導電性芯体１の外周に、巻き出し端部を超音波カッターにて裁断した前記ポリエチレン発泡体シートを４周巻きつけて、周方向をカットしローラ基体を得た。得られたローラ基体を、内径１１.９７ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの筒状での表面を窒化処理したＮＡＫ材製の剛体に圧入後、高周波誘導加熱装置により該金属製剛体を１６０℃で３０秒加熱後、ファンで冷却し、ローラ基体の表面が溶融、転写、硬化した後に金属製剛体から取り出し、外径１１.９７ｍｍのローラ基体を得た。
【００７３】
［表層の作製］
ポリオレフィン系エラストマー、サーモランＺ１０２ＢＮ（商品名、三菱化学社製）１００質量部にカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０を１０質量部配合し、加圧式ニーダーを用い１８０℃で１０分間溶融混練し、半導電性ポリマーを作製した。得られた半導電性ポリマーはその体積抵抗率が２×１０8 Ω・cmであり、マイクロゴム硬度は６０°であった。得られた半導電性ポリマーを縦型多層チューブ製造装置（株式会社プラ技研社製 特注品）を使用して、内径１０ｍｍで肉厚が１５０μｍでかつ長さが２５０ｍｍのシームレスチューブ６に成型した。
【００７４】
［現像ローラの作製（圧入）］
上述したように製作したローラ基体の外周にプライマーを塗布し、その後、シームレスチューブ６にエアーを吹き込み、シームレスチューブ６の内径を広げ、該ローラ基体に圧入し、現像ローラ８を得た。
得られた現像ローラ８の弾性層２の密度は０.３０ｇ／ｃｍ３、発泡セル径は１００μｍであった。
【００７５】
［形状の測定］
製作した現像ローラの形状を３次元座標測定機ザイザックスＲＶＡ６００（商品名、東京精密株式会社製）を用いて室温２０℃、相対湿度５０％環境下にて５時間以上放置した現像ローラについて振れ及び真円度を総合的に評価した。
Ａ：真円度の差（最大値−最小値）が１０μｍ以下であり、振れが２０μｍ以下で極めて優れており、現像ローラとして最適である。
Ｂ：真円度の差（最大値−最小値）が２０μｍ以下であり、振れが３０μｍ以下で良好であり、実用上問題がない。
Ｃ：真円度の差（最大値−最小値）が３０μｍ以下で、振れが４０μｍ以下であるが、現像ローラとして使用可能なレベルである。
Ｄ：真円度の差（最大値−最小値）が３０μｍより大きく、振れが４０μｍより大きい。
【００７６】
［濃度ムラの測定］
得られた現像ローラを温度２０℃、相対湿度５０％の恒温恒湿槽中にてカラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名、キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ組み込んだ。その後、ハーフトーン画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）に印刷し、目視にてムラの有無を確認し、実用性の判断を行った。尚、ハーフトーン画像の濃度は、濃度計Ｘ−Ｒｉｔｅ５３０（商品名、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて測定し、その濃度が０.７である画像を使用した。
Ａ：ハーフトーン画像の濃度ムラはみられない。
Ｂ：ハーフトーン画像の濃度ムラが極軽微である。
Ｃ：ハーフトーン画像の濃度ムラが軽微である。
Ｄ：ハーフトーン画像の濃度ムラがある。
【００７７】
［圧縮永久歪の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名 キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ弾性層中の発泡セルを含まない部位が順方向に回転するように組み込んだ。然る後、温度４０℃、相対湿度９５％の環境下で３０日間放置した。その後、前記電子写真プロセスカートリッジを温度２０℃、相対湿度５０％の環境下に移動し、１日放置後ＬＢＰ５４００本体に電子写真プロセスカートリッジを組み込み、画像の評価をおこなった。
Ａ：圧接跡が画像上にみられないもの
Ｂ：圧接跡がごく薄くみられるもの
Ｃ：圧接跡が薄くみられるもの
Ｄ：圧接跡がみられるもの
【００７８】
［画像形成性の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ５４００（商品名 キヤノン社製）用の電子写真プロセスカートリッジへ上記圧縮永久歪の評価と同様に組み込んだ。ＬＢＰ５４００本体へ該電子写真プロセスカートリッジを取り付けた。次に、印字率１００％濃度のベタ画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）へ温度２０℃、相対湿度５０％の環境下で、１０枚出力し、１０枚目の画像を目視にてムラの有無を確認し、実用性の判断を行った。
Ａ：ムラはみられない。
Ｂ：ムラが極軽微であり、ほとんどみられない。
Ｃ：画像領域の２０％以下の範囲にムラがみられる。
Ｄ：画像領域の２０％よりも広い範囲にムラがみられる。
【００７９】
［耐久性の評価］
得られた現像ローラ８を、カラーレーザープリンターＬＢＰ用の電子写真プロセスカートリッジへ上記圧縮永久歪の評価と同様に組み込んだ。しかる後、ＬＢＰ５４００本体へ該電子写真プロセスカートリッジを取り付けた。次に、温度２０℃、相対湿度５０％の環境下で、印字率１％の画像をＡ４サイズの用紙（キヤノンカラーレーザーコピアペーパー；坪量８１.４ｇ／ｍ2、厚さ９２μｍ、白色度９２％）へ３０００枚出力した。３次元座標測定機ザイザックスＲＶＡ６００（商品名、東京精密株式会社製）を用いて耐久前と耐久後の形状を測定し、以下の基準にて評価を行った。
Ａ：振れの変化量が２μｍ以下である。
Ｂ：振れの変化量が３μｍ以下である。
Ｃ：振れの変化量が５μｍ以下である。
Ｄ：振れの変化量が５μｍよりも大きい。
【００８０】
〔実施例２〕
実施例１の弾性層から、セルトンＮＰを１部に変更しシート状成形体を１８０℃に加熱し、本発明の弾性層の基材となるポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は表１に示した。
【００８１】
〔実施例３〕
弾性層の材料として、セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を３部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）を０．６部、造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ製）を０．５部添加した以外は、実施例１と同様の材料を用いた。これらの材料を２５０ｍｍ四方、厚み１．５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となるスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た。ローラ基体の作製、表層の作製、及び評価方法については、実施例１と同様である。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８２】
〔実施例４〕
実施例３の弾性層中の造核剤アデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を除いた処方へ変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８３】
〔実施例５〕
実施例１の弾性層中のセルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を０．３部、セルトンＮＰ（商品名 三協化学社製）を０．０６部、造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を０．０５部添加するように処方を変更し、２５０ｍｍ四方、厚み１．５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となるスキン層が両側に各々５０μ有するポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例３と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例３と異なる部分は、表１に示した。
【００８４】
〔実施例６〕
実施例５の弾性層中の造核剤アデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を除いた処方へ変更した以外は実施例５と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例５と異なる部分は、表１に示した。
【００８５】
〔実施例７〜１０〕
弾性層作製時の金型を、２５０ｍｍ四方、厚み０．３ｍｍの金型へ変更した以外は実施例３〜６と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例３〜６と異なる部分は、表１に示した。
【００８６】
〔実施例１１、１２〕
実施例１の弾性層中のセルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を実施例１１では５部、実施例１２では０．２部に変更した。さらに実施例１のセルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）を実施例１１では1部、実施例１２では０．０４部とするように処方を変更しポリエチレン発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８７】
〔実施例１３〕
実施例１の弾性層の発泡シート作製時に２５０ｍｍ四方、厚み３．０ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８８】
〔実施例１４〕
実施例１の弾性層の発泡シート作製時に２５０ｍｍ四方、厚み０．２５ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００８９】
〔実施例１５〕
実施例１の弾性層中へ造核剤としてリン酸２，２’−メチレンビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムのアデカスタブＮＡ−１１（商品名 アデカ社製）を１．０部添加するように処方を変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９０】
〔実施例１６〕
実施例１の弾性層の作製におけるシート状成形体を加熱炉によって１６０℃雰囲気下で２．５時間加熱した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９１】
〔実施例１７〕
実施例１の弾性層の作製で、弾性層中の材料を低密度ポリエチレンＬＣ５６１からポリプロピレン ノバテックＰＰ ＥＣ９（商品名、日本ポリプロ社製）に変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９２】
〔実施例１８〜２０〕
実施例１７と同様に、弾性層中の材料をオレフィン系エラストマーサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）、スチレン系エラストマーラバロンＳＥ８４００Ｎ（商品名、三菱化学社製）、ポリエステルウレタン系エラストマー クラミロンＵ８１６５（商品名、クラレ社製）に変更した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９３】
〔実施例２１〕
実施例１の弾性層の作製において弾性層の材料を変更し、ＥＰＤＭのエスプレン５０５（商品名、住友化学社製）１００質量部、カーボンブラックとしてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０．２部を、加圧式ニーダーを用いて１５分間溶融混練し、半導電性ゴム組成物を得た。然る後、架橋剤として硫黄１質量部、架橋助剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）１質量部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を直径４０ｍｍ、Ｌ／Ｄ２０、ダイス巾３００ｍｍのＴダイ押出機（ＥＭ技研社製）を用いて１００℃にて厚み０．２５ｍｍ、巾２５０ｍｍのシート状に成形した。次いで、このシート状成形体を２５０ｍｍ四方、厚み１ｍｍの金型中で加熱炉によって１６０℃雰囲気下で１時間加熱し、本発明の弾性層の基材となる非発泡のスキン層が両側に各々５０μ有するＥＰＤＭ発泡体シートを得た以外は実施例１と同様に評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９４】
〔実施例２２〜２５〕
実施例２１のエスプレン５０５をＮＢＲ（結合アクリロニトリル量３３．５質量％）のＤＮ−２１９（商品名 日本ゼオン社製）、ＳＢＲ（結合スチレン量２３．５質量％）のＮｉｐｏｌ１５００（商品名 日本ゼオン社製）、ＢＲ（Ｃｉｓ−1、４含有量９８質量％）のＶＣＲ４１２（商品名 宇部興産社製）に各々変更した以外は実施例２１と同様に評価した。その他、実施例２１と異なる部分は、表１に示した。
【００９５】
〔実施例２６〕
表層の材料として、ポリオールニッポラン５０３３（商品名 日本ポリウレタン社製）を使用し、硬化剤としてイソシアネートコロネートＬ（商品名 日本ポリウレタン社製）を２０質量部加えて、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比の値は１．２となるようにした。さらに、カーボンブラックＭＡ１００（商品名 三菱化学社製）を適量添加して電気抵抗値を調整した。上記原料混合液に有機溶剤を加え、固形分３０質量％で調整し均一分散、混合したものを表層の原料液とした。この樹脂原料液中に、得られたローラ基体を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、温度８０℃にて２０分間加熱処理することで、１０μｍの表層を弾性層の外周に設けた現像ローラを作製した以外は実施例１と同様に評価した。
【００９６】
〔実施例２７〕
実施例１と同様に得られたローラ基体を図６に示した平行平板電極２９のプラズマＣＶＤ装置内に平行平板電極２９との距離を５０ｍｍとなるように設置した後、真空ポンプ３１を用いて真空チャンバー３３内を０．０１Ｐａに減圧した。その後原料ガスとしてガス供給部２７からヘキサメチルジシロキサン蒸気を３．３８×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ、酸素１．６９×１０−２Ｐａ・ｍ３／ｓｅ、及び希ガス供給部２８からアルゴンガス３．８０×１０−３Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃの混合ガスを真空チャンバー３３内に導入し、真空チャンバー３３内の圧力が１．０Ｐａになるように調整した。圧力が一定になった後、高周波電源３０により周波数が１３．５６ＭＨｚ、７０ｗの電力を、長さが３００ｍｍで放電部の総面積が１２０ｃｍ２となる平行平板電極２９に供給し平行平板電極２９間にプラズマを発生させた。真空チャンバー３３内に設置した弾性層を有するローラは回転装置３２にて３０ｒｐｍで回転させて、３００秒間処理を行い厚み１μｍの表層を形成し現像ローラを得た。得られた現像ローラを実施例１と同様に評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９７】
〔実施例２８〕
実施例１の表層の作製におけるサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）を以下に変更して表層のシームレスチューブを作製、評価した以外は実施例１と同様の方法にて評価した．その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
ＮＢＲのニポールＤＮ４０１(結合アクリロニトリル量１８％、商品名、日本ゼオン社製)１００質量部、カーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０を１０質量部、加工助剤としてステアリン酸１質量部配合し、加圧式ニーダーを用いて１５分間溶融混練し、半導電性ゴム組成物を作製した。然る後、架橋剤として硫黄１質量部、架橋助剤としてメルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）１質量部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をシリンダー径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１６のベント式ゴム押出機（ＥＭ技研社製）によってチューブ状に押出し、加硫缶を用いた加圧水蒸気により１６０℃で３０分間の一次加硫を行い、内径１０ｍｍで肉厚が１５０μｍでかつ長さが２５０ｍｍのシームレスチューブに成型した。
【００９８】
〔実施例２９，３０〕
実施例１の表層の作製におけるサーモランＺ１０２Ｂ（商品名、三菱化学社製）をスチレン系エラストマー、ラバロンＳＥ８４００Ｎ（商品名、三菱化学社製）、ポリアミド樹脂アミランＣＭ２００１（商品名、東レ社製）に変更して表層のシームレスチューブを作製、評価した以外は実施例１と同様の方法にて評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【００９９】
〔実施例３１〜３４〕
実施例１での弾性層の非発泡部位の厚みを表１中に記載の厚みに調整した現像ローラを作製し、評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【０１００】
〔実施例３５〕
実施例１で得られた現像ローラを用い、該現像ローラの弾性層中の発泡セルを含まない部位のスパイラルが逆方向に回転するように現像装置に取り付けて実施例１と同様の評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表１に示した。
【０１０１】
〔比較例１〕
低密度ポリエチレンＬＣ５６１（商品名、日本ポリエチレン社製）を１００質量部、導電剤としてＭＴカーボンブラックのサーマックスフローフォームＮ９９０（商品名、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部、発泡剤のアゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）を１部、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）０.２部を計量、混合した。然る後、シリンダー径２６ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４８.５の同方向２軸押出機ＴＥＭ−２６ＭＳ（装置名、東芝機械社製）にて温度１２０℃において溶融し、混練後ポリエチレン樹脂組成物のペレットを得た。
【０１０２】
外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製）製の導電性芯体の外周に、ケムロック４５９Ｘ（商品名、ロード社製）でプライマー処理を施した。その導電性芯体を内径１１．９５ｍｍのシームレス金型内に組み込み、前記樹脂組成物ペレットを射出成形機ＳＥ−１８０ＤＵ（装置名、住友重機械社製）によって射出して同軸状に円筒形に成形した。その後、１６０℃のオーブンにて１時間加熱処理して発泡成形物を得た。得られた発泡成形物の樹脂端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．９５ｍｍのローラ基体とした。得られたローラ基体を実施例１と同様の方法にて評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０３】
〔比較例２〕
実施例１で弾性層として作製したローラ基体を表２の厚みに調整し、表層を設けずに現像ローラとして評価を行った。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０４】
〔比較例３〕
弾性層の作製において、比較例１の処方から発泡剤アゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）をともに０部とした以外は比較例１と同様の方法にて評価を行った。その他、比較例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０５】
〔比較例４〕
弾性層の作製において、実施例１の処方から発泡剤アゾジカルボンアミド セルマイクＣ−１（商品名、三協化学社製）、セルトンＮＰ（商品名、三協化学社製）をともに０部とした以外は実施例１と同様の方法にて評価を行った。
【０１０６】
〔比較例５〕
比較例１の弾性層の作製における外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの導電性芯体（ＳＵＭ２２（ＪＩＳ記号、硫黄複合快削鋼製）を内径１１．００ｍｍのシームレス金型内に組み込んだ。その後、前記樹脂組成物を射出成形機ＳＥ−１８０ＤＵ（装置名、住友重機械社製）によって射出して同軸状に円筒形に成形し１６０℃にて１時間加熱処理して発泡成形物を得た。得られた発泡成形物の樹脂端部を駆動側１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．００ｍｍのローラ基体を得た。然る後、得られた外径１１．００ｍｍのローラ基体を内径１１．５０ｍｍのシームレス金型内に組み込んだ。前記樹脂組成物を再度射出成型機によって射出し、同軸状に円筒形に成形し、１６０℃にて１時間加熱処理して得られた発泡成形物端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．５０ｍｍのローラ基体を得た。さらに得られた外径１１．５０ｍｍのローラ基体を内径１１．９５ｍｍのシームレス金型内に組み込み、前記樹脂組成物を再度射出成型機によって射出し、同軸状に円筒形に成形し、１６０℃にて１時間加熱処理して得られた発泡成形物の端部を駆動側を１０ｍｍ、非駆動側端部を８ｍｍ切断して樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、直径１１．９５ｍｍのローラ基体を得た。得られたローラ基体を実施例１と同様の方法にて現像ローラを作製し評価した。その他、実施例１と異なる部分は、表２に示した。
【０１０７】
【表１】
【０１０８】
【表２】
【符号の説明】
【０１０９】
１・・・導電性芯体
２・・・弾性層
３・・・発泡セル
４・・・表層
５・・・発泡セルを含まない部位
６・・・シームレスチューブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性芯体と、該導電性芯体の外周に発泡セルを含有する弾性層とを有し、該弾性層の外周に表層を有した現像ローラにおいて、該弾性層は発泡セルを含まない部位が導電性芯体から弾性層の外周面までスパイラル状で連続して存在することを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記弾性層中の発泡セルが独立気泡であり、該独立気泡の発泡セル径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層がポリエチレン、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムから選ばれる１種以上を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記表層がポリウレタン、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエンゴムのいずれか１種以上を含有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記弾性層は表面に非発泡性のスキン層を有する発泡シートを導電性芯体に巻きつけることにより製造されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
導電性芯体に１０μｍ以上２００μｍ以下の発泡セル径を有する発泡セルを含有するシートを巻きつけて金属製剛体に圧入し、加熱装置により該金属製剛体を加熱し弾性層を作製した後に請求項４に記載の表層を設けることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項７】
現像ローラが、現像ローラの弾性層の発泡セルを含まないスパイラル状の部位のスパイラルの旋回方向に回転することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
現像ローラと現像ブレード、帯電ローラが一体化して、電子写真画像形成装置本体に着脱可能に装着されて画像形成を行う電子写真プロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが請求項１乃至４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９】
潜像を担持する感光ドラムに対向して接触した状態でトナーを担持する現像ローラを備え、現像ローラが感光ドラムにトナーを付与することにより感光ドラム上に形成された潜像をトナー像として可視化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乃至４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】
導電性芯体と、該導電性芯体の外周に発泡セルを含有する弾性層とを有し、該弾性層の外周に表層を有した現像ローラにおいて、該弾性層は発泡セルを含まない部位が導電性芯体から弾性層の外周面までスパイラル状で連続して存在することを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記弾性層中の発泡セルが独立気泡であり、該独立気泡の発泡セル径が１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層がポリエチレン、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムから選ばれる１種以上を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記表層がポリウレタン、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド、アクリロニトリル−ブタジエンゴムのいずれか１種以上を含有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記弾性層は表面に非発泡性のスキン層を有する発泡シートを導電性芯体に巻きつけることにより製造されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の現像ローラの製造方法。
【請求項６】
導電性芯体に１０μｍ以上２００μｍ以下の発泡セル径を有する発泡セルを含有するシートを巻きつけて金属製剛体に圧入し、加熱装置により該金属製剛体を加熱し弾性層を作製した後に請求項４に記載の表層を設けることを特徴とする現像ローラの製造方法。
【請求項７】
現像ローラが、現像ローラの弾性層の発泡セルを含まないスパイラル状の部位のスパイラルの旋回方向に回転することを特徴とする現像装置。
【請求項８】
現像ローラと現像ブレード、帯電ローラが一体化して、電子写真画像形成装置本体に着脱可能に装着されて画像形成を行う電子写真プロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが請求項１乃至４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９】
潜像を担持する感光ドラムに対向して接触した状態でトナーを担持する現像ローラを備え、現像ローラが感光ドラムにトナーを付与することにより感光ドラム上に形成された潜像をトナー像として可視化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乃至４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６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１０８３５８（Ｐ２０１２−１０８３５８Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７８２６（Ｐ２０１０−２５７８２６）
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【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２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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