現像ローラ
【課題】画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供すること。
【解決手段】エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの開口部それぞれを閉塞する端部３Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ａとを備えて成る現像ローラ１Ａであって、薄肉中空円筒体２Ａ又は端部３Ａは、端部３Ａによって閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、現像ローラ１ＡにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラ１Ａ。
【解決手段】エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの開口部それぞれを閉塞する端部３Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ａとを備えて成る現像ローラ１Ａであって、薄肉中空円筒体２Ａ又は端部３Ａは、端部３Ａによって閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、現像ローラ１ＡにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラ１Ａ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像ローラに関し、さらに詳しくは、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。
【０００３】
このような画像形成装置の一種である、例えば、図７に示されるタンデム型カラー画像形成装置には、複数の現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹが配置されている。これらの現像ユニットには、例えば現像ユニットＢを例にして説明すると、通常、像担持体１１Ｂに対向する位置に開口部を有し、現像剤２２Ｂを収納する筐体２１Ｂと、筐体２１Ｂの開口部に、像担持体１１Ｂに当接若しくは圧接して設けられ、像担持体１１Ｂに現像剤２２Ｂを一定の層厚で供給する回転可能な（接触タイプの）現像剤担持体２３Ｂの一例である現像ローラと、現像剤担持体２３Ｂの上方に設けられ、現像剤担持体２３Ｂに当接又は圧接して現像剤２２Ｂの層厚を規制すると共に、摩擦帯電により現像剤２２Ｂを帯電させる現像剤規制部材２４Ｂとを備えて成り、像担持体１１Ｂに一定の層厚で現像剤２２Ｂを供給し、静電潜像を現像する現像手段２０Ｂが装備されている。この現像ユニットにおいて、黒色現像剤２２Ｂは、現像剤担持体２３Ｂ及び現像剤規制部材２４Ｂにより帯電され、現像剤担持体２３Ｂから像担持体１１Ｂに供給される。
【０００４】
このとき、均一に帯電された現像剤を像担持体１１Ｂの表面に均一に供給するためには、現像ローラは、像担持体１１Ｂに均一に当接して、その軸線方向において、像担持体１１Ｂに対する現像ローラの周方向における接触幅（ニップ幅と称することもある。）が均一になることが必要である。
【０００５】
このような要請に応えるローラとして、従来、軸体の外周面に、弾性変形可能な比較的肉厚のゴム層等を設けたローラが知られている。例えば、特許文献１には、帯電ローラに用いられる、「軸方向に沿って均一なニップ幅が得られる導電性ロール」として、「シャフトと、このシャフトの外周に設けられた導電性のベース層と、このベース層上に設けられた導電膜層とを有し、被帯電体に接触しながら該被帯電体に所定極性の電位を付与する導電性ロールにおいて、前記導電膜層を温度２５℃、相対湿度５０％ＲＨにおける体積抵抗が１．０×１０７〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの熱可塑性樹脂により形成したことを特徴とする導電性ロール」及び「導電膜層の膜厚をロールの両端部よりもロール中央部を厚く形成することにより、ロール中央部の外径をロール両端部の外径よりも大きく形成した請求項１記載の導電性ロール」が記載されている（請求項１及び２等）。
【０００６】
特許文献１の請求項２と同様な形状を有する導電性弾性層を備えたローラとして、特許文献２には、「金属製支持部材と、該金属製支持部材上に樹脂組成物を硬化させて形成した導電性弾性層を有し、該導電性弾性層中央部の外径が、該導電性弾性層の少なくとも一方の端部の外径に対し５μｍ以上、１００μｍ以下大きいことを特徴とする導電性ローラ」が記載されている（請求項１等）。
【０００７】
ところで、近年、画像形成装置は、小型化及び低コスト化が図られる反面、カラー画像化され、画像の高精細化及び印刷速度の高速化等の性能も急速に向上している。小型化及び低コスト化を図りつつ、これらの性能を向上させるには、ローラを駆動させる駆動機構の小型化、ローラの回転トルク低減、ローラの回転安定性等を目的として、ローラ自体を軽量化することが有効とされている。
【０００８】
例えば、軽量化された帯電ローラとして、特許文献３には、「被帯電面に当接するローラ状の帯電部材に交流を含むバイアス電圧を印加して帯電面を被帯電面を帯電させる帯電装置において、前記帯電部材が中空のチューブ状導電性部材からなる帯電装置」が記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献３のように、導電性部材を中空のチューブ状にすると、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、像担持体等の被当接体に均一な圧力で当接せず、導電性部材の軸線方向に均一なニップ幅を確保することができないことがある。このような問題は、画像形成装置内の環境変化が激しくなると、特に顕著に現れる。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−５８３２４号公報
【特許文献２】特開２００５−６６８４３号公報
【特許文献３】特開平０６−２０８２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に、成形して成る薄肉中空円筒体と、前記薄肉中空円筒体の前記開口部それぞれを閉塞する端部と、前記薄肉中空円筒体の外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層とを備えて成る現像ローラであって、前記薄肉中空円筒体又は前記端部は、前記端部によって閉塞された前記薄肉中空円筒体の中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、前記現像ローラにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラであり、
請求項２は、前記薄肉中空円筒体は、その厚さが０．１５〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラであり、
請求項３は、前記クラウン形状は、その端部における外径と、その中央部における外径との差が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る現像ローラは、前記薄肉中空円筒体と前記ゴム層又は前記エラストマー層とを備えて成り、前記貫通孔を有すると共に特定のＪＩＳ Ａ硬度に調整されているから、中空化によって軽量化されているにもかかわらず、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、前記薄肉中空円筒体及び前記ゴム層又は前記エラストマー層がわずかに変形して、被当接体に均一な圧力で当接して、現像ローラの軸線方向にわたって均一で広いニップ幅を確保することができる。特に、この発明に係る現像ローラは、画像形成装置の環境が変化しても、前記薄肉中空円筒体の変形量は一定となるから、被当接体への均一な当接状態が画像形成装置内の環境に影響をされることはない。したがって、この発明によれば、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明に係る現像ローラの一実施例である現像ローラ１Ａは、図１に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの開口部それぞれを閉塞する端部３Ａ及び３Ｂと、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ａとを備えて成る。
【００１５】
この現像ローラ１Ａは、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有している。現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度が２０未満であると、画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、現像ローラ１Ａの形態を保持することができず、被当接体との当接幅が過剰になることがあり、一方、現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度が７０を超えると、現像ローラ１Ａが硬すぎて、画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、現像ローラ１Ａが適度に変形することができず、被当接体との当接幅が不足することがある。画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、被当接体に均一な圧力で当接して、広いニップ幅を確保することができる点で、ＪＩＳ Ａ硬度は、３０〜５０であるのが好ましい。現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、ゴム層又はエラストマー層４Ａの外周面における測定点（具体的には、両端部から２０ｍｍの位置及び中央部における周面上の３点）において、現像ローラ１Ａの中心に向かって測定子を押圧することによって、硬度を測定し、測定された硬度の算術平均値を、ＪＩＳ Ａ硬度とする。
【００１６】
現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度は、薄肉中空円筒体２Ａを形成する材料、薄肉中空円筒体２Ａの厚さ、薄肉中空円筒体２Ａのクラウン形状、ゴム層又はエラストマー層４Ａを形成するゴム又はエラストマー、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さ等によって、調整することができる。
【００１７】
この現像ローラ１Ａは、０．１５〜２．０μｍの算術平均粗さＲａを有しているのが好ましい。現像ローラ１Ａが前記範囲内にあると、現像剤を所望のように担持して、被当接体に所望のように供給することができる。この効果がより優れる点で、算術平均粗さＲａは、０．７〜１．５μｍであるのがより好ましく、０．８〜１．２μｍであるのが特に好ましい。現像ローラ１Ａの算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８４（算術平均粗さ）に準じ、先端半径２μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名「５９０Ａ」、株式会社東京精密製）に、現像ローラ１Ａをセットし、測定長２．４ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、ゴム層又はエラストマー層４Ａにおける少なくとも３点における表面粗さ測定し、これらの算術平均値を算術平均粗さＲａとする。
【００１８】
現像ローラ１Ａの算術平均粗さＲａは、例えば、ゴム層又はエラストマー層４Ａの表面を、例えば、研摩処理等を施すことによって、調整することができる。
【００１９】
前記薄肉中空円筒体２Ａは、図１に示されるように、中空のクラウン形状に成形されている。ここで、クラウン形状は、薄肉中空円筒体２Ａの中央部における外径がその両端部における外径よりも大きな形状であればよい。クラウン形状の例を挙げると、例えば、図２（ａ）に示されるように、両端部から中央部に向かってほぼ同じ割合で徐々に外径が大きくなる形状であってもよく、図２（ｂ）に示されるように、薄肉中空円筒体２Ａの両端部近傍にその中央方向に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ部５Ａと、テーパ部５Ａに挟まれた外径が均一な円筒部５Ｂとを有する形状であってもよい。薄肉中空円筒体２Ａが中空のクラウン形状を成していると、現像ローラ１Ａを軽量化することができるにもかかわらず、画像形成装置に装着したときに、薄肉中空円筒体２Ａが半径方向にわずかに収縮して、具体的には、薄肉中空円筒体２Ａにおける外径の大きな中央部近傍が外径の小さな端部近傍よりも大きく変形して、薄肉中空円筒体２Ａの軸線方向にわたって被当接体に均一な圧力で当接し、広いニップ幅を確保することができる。この発明においては、画像形成装置に装着したときに、現像ローラ１Ａの軸線方向にわたって均一に被当接体に当接することができる点で、図２（ａ）に示されるクラウン形状であるのが特に好ましい。
【００２０】
このように、薄肉中空円筒体２Ａを中空のクラウン形状にすると、被当接体に対する軸線方向及び周方向における均一な当接状態を実現することができることに加えて、例えば、特別な効果を期待する場合を除いて、軸体を採用する必要も、また、軸体をクラウン形状にする必要もなく、現像ローラ１Ａの大幅な軽量化を図ることができると共に、生産効率の向上も同時に図ることができる。
【００２１】
クラウン形状をもう少し詳しく説明すると、薄肉中空円筒体２Ａのクラウン形状は、画像形成装置に装着したときに、被当接体に均一に当接することのできる形状であればよく、例えば、クラウン形状における中央部の外径と端部の外径との差（以下、外径差と称することがある。）が、０．１〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．２〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。クラウン形状の外径差が前記範囲内にあると、薄肉中空円筒体２Ａの材料及び厚さを厳密に選択しなくても、被当接体に対する軸線方向及び周方向における均一な当接状態を実現することができる。
【００２２】
薄肉中空円筒体２Ａは、その両端に後述する端部３Ａ及び３Ｂが挿入される開口部を有している。薄肉中空円筒体２Ａは、図１に示されるように、薄肉中空円筒体２Ａの端部がそのまま開口部となっている。
【００２３】
薄肉中空円筒体２Ａは、１０１〜１０５Ω・ｃｍの体積抵抗率（温度２０℃、相対湿度５０％）を有しているのが好ましい。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率が前記範囲内にあると、現像剤を所望のように帯電させることができるから、現像剤を所望のように担持することができ、担持した現像剤を像担持体に所望のように供給することができる。薄肉中空円筒体２Ａの帯電特性がより一層優れる点で、薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、１０２〜１０４Ω・ｃｍであるのがより好ましく、５×１０２〜５×１０３Ω・ｃｍであるのが特に好ましい。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、薄肉中空円筒体２Ａに含まれる導電性付与剤の含有量等を調整することによって、前記範囲内に調整することができる。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ６９１１に規定された方法に準じて、印加電圧を１００Ｖに設定して測定することができる。
【００２４】
薄肉中空円筒体２Ａは、軽量化を図ることができると共に、被当接体に均一な圧力で当接して、被当接体との均一なニップ幅を確保することができる点で、その厚さは、薄いのが好ましいが、あまり薄すぎると強度が低下する。この発明において、薄肉中空円筒体２Ａの厚さは、前記効果と強度とのバランスを考慮して、調整される。具体的には、例えば、薄肉中空円筒体２Ａの厚さは、０．１５〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．２５〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。
【００２５】
薄肉中空円筒体２Ａは、現像ローラ１Ａを画像形成装置に装着したときに、被当接体に付勢される押圧力によって、被当接体に均一に当接するようにわずかに変形するものの、大きく変形しない程度の強度を有する材料で形成される必要があり、このような強度として、例えば、引っ張り強度が９０〜２５０ＭＰａである材料、好ましくは、引っ張り強度が１００〜１５０ＭＰａである材料が挙げられる。このような強度を有する材料によって、薄肉中空円筒体２Ａが形成されていると、現像ローラ１Ａの軽量化を図ることができると共に、被当接体に均一な圧力で当接して、被当接体との均一なニップ幅を確保することができる。このような強度を有する材料として、例えば、後述する、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物が挙げられる。
【００２６】
薄肉中空円筒体２Ａは、前記材料で薄肉の前記クラウン形状に形成されているから、後述するゴム層又はエラストマー層４Ａを支持する支持体として機能すると共に、形成されるゴム層又はエラストマー層４Ａの弾性を補う弾性体としても機能する。したがって、後述するゴム層又はエラストマー層４Ａは、その厚さを、従来の現像ローラに形成されるゴム層又はエラストマー層よりも薄くすることができる。そして、この現像ローラ１Ａは、薄肉中空円筒体２Ａとゴム層又はエラストマー層４Ａとが協働して、前記ＪＩＳ Ａ硬度を有する弾性体となる。
【００２７】
図１に示されるように、前記端部３Ａは、薄肉中空円筒体２Ａの一方の開口部に挿入されて、この開口部を閉塞し、前記端部３Ｂは、薄肉中空円筒体２Ａの他方の開口部に挿入されて、この開口部を閉塞する。端部３Ａ及び３Ｂは、薄肉中空円筒体２Ａにおける開口部の内径よりもわずかに大きな外径を有する円柱状の挿入部と、前記挿入部から同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。現像ローラ１Ａにおいて、端部３Ａ及び３Ｂは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００２８】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物によって、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成される。
【００２９】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、現像ローラ１Ａが２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有していれば、特に限定されないが、現像ローラ１Ａの硬度を前記範囲に容易に調整することができる点で、３０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが好ましく、４０〜６０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが特に好ましい。ＪＩＳ Ａ硬度は、前記方法に準拠して、測定する。
【００３０】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、導電性を有し、前記薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率が１０〜１０７Ωであるのが好ましい。ゴム層又はエラストマー層４Ａと前記薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率が前記範囲内にあると、現像ローラ１Ａとしたときに、帯電特性に優れ、現像剤を所望のように帯電させて担持することができるうえ、担持した現像剤を像担持体に所望のように供給することができる。帯電特性がより一層優れる点で、この電気抵抗率は、１０２〜１０４Ωであるのがより好ましく、５×１０２〜５×１０３Ωであるのが特に好ましい。この電気抵抗率は、前記薄肉中空円筒体２Ａ及び／又はゴム層又はエラストマー層４Ａに含有される導電性付与剤の種類及び／又は含有量等を調整することによって、前記範囲内に調整されることができる。
【００３１】
薄肉中空円筒体２Ａとゴム層又はエラストマー層４Ａとの間の電気抵抗率は、図６に示されるように、抵抗測定器１００、例えば、製品名「Ｒ８３４０Ａ」（アドバンテスト株式会社製）を用いて、現像ローラ１Ａを電極板１０１に載置し、端部３Ａ及び３Ｂにおける軸の両端部近傍（端部３Ａ及び３Ｂからの距離が等しくなる位置）それぞれに５００ｇの分銅１０２を垂下状態に固定し（このとき、現像ローラ１Ａはクラウン形状が変形して、その外径が均一になることがある。図６においては、現像ローラ１Ａの外径が均一になった状態が示されている。）、電極板１０１を抵抗測定器１００に接続すると共に抵抗測定器１００の電極を一方の端部３Ａに接続して、電極板１０１と電極とに１００Ｖの電圧を１秒印加して、測定される。
【００３２】
現像ローラ１Ａは、前記したように、薄肉中空円筒体２Ａが支持体及び弾性体として機能するから、従来のローラに形成されているゴム層に比して、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さを薄くすることができ、その結果、軽量化及びコストの低減を図ることができる。具体的には、ゴム層又はエラストマー層４Ａは、その厚さが、通常、１０〜１００μｍに調整される。ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さが前記範囲内にあると、現像ローラ１Ａの軽量化及びコストの低減を図ることができると共に、被当接体と均一な当接状態を可能にして、被当接体と現像ローラ１Ａとの均一なニップ幅を確保することができる。この効果により一層優れる点で、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さは、３０〜３００μｍであるのがより好ましく、４０〜２００μｍであるのが特に好ましい。
【００３３】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、ゴム又はエラストマーと、所望により導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有するゴム組成物又はエラストマー組成物で形成される。ゴム組成物又はエラストマー組成物は後述する。
【００３４】
現像ローラ１Ａは、その内部と外部とを連結する貫通孔７が形成されている。すなわち、現像ローラ１Ａは、端部３Ａに、端部３Ａ及び３Ｂによって閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部に連通する貫通孔７が形成されている。より具体的には、図１に示される現像ローラ１Ａにおいては、端部３Ａが、端部３Ａの軸線方向に貫通形成された貫通孔７を有している。このように貫通孔７が形成されていると、現像ローラ１Ａが装着された画像形成装置の環境が大きく変化しても、薄肉中空円筒体２Ａ、特に、端部３Ａ及び３Ｂで閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部が膨張することも収縮することもなく、現像ローラ１Ａの変形量は一定となって、被当接体への均一な当接状態が保持される。
【００３５】
この貫通孔７は、端部３Ａ及び３Ｂで閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部とこの中空部の外部とを連通していれば、その径及び形成される数は、特に限定されず、適宜調整される。例えば、貫通孔７は、少なくとも１つ形成されればよく、端部３Ａに形成されても、端部３Ｂに形成されても、端部３Ａ及び端部３Ｂに形成されてもよい。貫通孔７の直径は、例えば、０．５〜３ｍｍ程度に調整される。
【００３６】
この発明に係る現像ローラの別の一実施例である現像ローラ１Ｂは、図３に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｃと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂとを備えて成る。
【００３７】
現像ローラ１Ｂは、現像ローラ１Ａと同様に、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有し、０．１５〜２．０μｍの算術平均粗さＲａを有しているのが好ましい。
【００３８】
図３に示されるように、前記薄肉中空円筒体２Ｂは、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍に、この端部よりも径が縮小した小径部を有している以外は、薄肉中空円筒体２Ａと、基本的に同様に、形成されている。
【００３９】
図３に示されるように、前記端部３Ｃは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に挿入され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｃは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径よりもわずかに大きな外径を有する円柱状の挿入部と、前記挿入部よりも拡径した当接部と、前記当接部から前記挿入部と同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。前記当接部は、図３に示されるように、前記薄肉中空円筒体２Ｂの端部に当接して、挿入部の挿入量が規制される。端部３Ｃは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４０】
ゴム層又はエラストマー層４Ｂは、前記薄肉中空円筒体２Ｂの前記小径部まで形成されている以外は、現像ローラ１Ａのゴム層又はエラストマー層４Ａと基本的に同様に形成されている。
【００４１】
図３に示されるように、現像ローラ１Ｂは、その内部と外部とを連結する貫通孔７が、薄肉中空円筒体２Ｂの周面（ゴム層又はエラストマー層４Ｂの周面を含む。）に、形成されている。この貫通孔７は、端部３Ｃで閉塞された薄肉中空円筒体２Ｂの中空部とこの中空部の外部とを連通していれば、その直径及び形成される数は、特に限定されず、適宜調整される。例えば、貫通孔７の直径は、０．５〜３ｍｍ程度に調整され、貫通孔７は、少なくとも１つ形成されればよい。なお、貫通孔７が形成される位置は、被当接体に当接しない部分、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの端部近傍である。
【００４２】
この発明に係る現像ローラのまた別の一実施例である現像ローラ１Ｃは、図４に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｄと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂとを備えて成る。
【００４３】
現像ローラ１Ｃにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂは、現像ローラ１Ｂにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂと、基本的に同様に、形成されている。したがって、現像ローラ１Ｃは、現像ローラ１Ｂと同様に、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍の周面に貫通孔７が形成されている。
【００４４】
図４に示されるように、前記端部３Ｄは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に装着され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｄは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径よりも小さな外径を有する円柱状の装着部材保持部と、前記開口部の内径より大きな外径を有する当接部と、前記当接部から前記装着部材保持部と同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。この端部３Ｄは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４５】
図４に示されるように、これらの端部３Ｄは、薄肉中空円筒体２Ｂに装着されたときに、当接部から内側に位置する装着部材保持部を囲繞するように、例えば、ｏ−リング等の装着部材８が設けられ、この装着部材８によって、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に所望のように装着される。この端部３Ｄのように、ｏ−リング等の装着部材８が端部３Ｄに設けられると、当接部の厚さを薄くすることができ、現像ローラ１Ｃのさらなる軽量化を実現することができると共に、薄肉中空円筒体２Ｂと２つの端部３Ｄとの当接状態を容易かつ均一に調整して、薄肉中空円筒体２Ｂと端部３Ｄとの軸線のずれ、換言すると、現像ローラ１Ｃの振れを小さくすることができる。
【００４６】
この発明に係る現像ローラのさらにまた別の一実施例である現像ローラ１Ｄは、図５に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｅと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂと、前記薄肉中空円筒体２Ｂ及び前記端部３Ｅをその軸線方向に貫通する軸体９を備えて成る。
【００４７】
現像ローラ１Ｄにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂは、現像ローラ１Ｂにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂと、基本的に同様に、構成されている。したがって、現像ローラ１Ｄは、現像ローラ１Ｂと同様に、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍の周面に貫通孔７が形成されている。
【００４８】
図５に示されるように、前記端部３Ｅは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に装着され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｅは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径より大きな外径を有し、後述する軸体９が挿入される挿通孔が同心状に形成されて成るリング状を成している。この端部３Ｅは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４９】
前記軸体９は、端部３Ｅを介して、薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂを支持する。この軸体９は、ある程度の強度と良好な導電特性とを有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
【００５０】
図５に示されるように、これらの端部３Ｅは、軸体９が挿入されて、薄肉中空円筒体２Ｂに装着されたときに、当接部に接し、その内側に位置する軸体９を囲繞するように、例えば、ｏ−リング等の装着部材８が設けられ、この装着部材８及び軸体９によって、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に所望のように装着される。このように、装着部材８及び軸体９によって、端部３が装着されると、現像ローラ１Ｄの軽量化を実現することができると共に、軸体９、薄肉中空円筒体２Ｂ及び端部３Ｅとの軸線のずれ、換言すると、現像ローラ１Ｄの振れをきわめて小さくすることができる。
【００５１】
この発明に係る現像ローラ１Ａ及び１Ｂは、例えば、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの開口部に端部３Ａ及び３Ｂ又は３Ｃを挿入して、製造される。また、この発明に係る現像ローラ１Ｃは、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に、装着部材８を設けた端部３Ｄを当接させて、製造される。さらに、この発明に係る現像ローラ１Ｄは、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ｂに軸体９を挿入し、薄肉中空円筒体２Ｂから突出した軸体９の各端部に、装着部材８及び端部３Ｅを挿入して、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に各端部３Ｅを当接させて、製造される。薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂとゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂとは、例えば、後述する樹脂組成物と、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物とを、ブロー成形（２色成形）して、成形と同時に硬化させて、同時に形成することができる。一方、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂをブロー成形で作製し、ゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを押出成形機でチューブ状に作製して、作製した薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂにチューブ状のゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを被覆して、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成することができる。なお、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂとゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂとの間にこれらを密着させる接着剤層、プライマー層等を介在させてもよい。ブロー成形において、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂをクラウン形状にするには、クラウン形状のキャビティーを有する金型を用いて、この金型の外径等を適宜調整すればよい。また、ブロー成形等により、薄肉中空円筒体２Ａを成形した後、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物を薄肉中空円筒体２Ａの外周面に加熱硬化して形成してもよい。なお、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂと端部３Ａ〜３Ｅは、単に挿入又は当接して一体化させてもよく、レーザー溶接工法により一体化させてもよい。
【００５２】
薄肉中空円筒体２Ａ及び２Ｂを形成する樹脂組成物に含有されるエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等を特に制限なく選択される。例えば、前記汎用エンジニアリングプラスチック又は前記スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド（ポリフェニレンエーテルとも称する）、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド（より具体的には、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６等）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、又は、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）等が挙げられる。これらの中でも、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン及びポリフェニレンエーテルが、前記強度を備えたうえ、現像ローラとしたときの強度と靭性（変形性）に優れる点で好ましく、ポリフェニレンスルフィドが特に好ましい。
【００５３】
樹脂組成物に所望により含有される導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性粉末、イオン導電性物質等が挙げられる。導電性粉末としては、より具体的には、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンの他に、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン類、また、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、さらには、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられ、イオン導電性物質としては、より具体的には、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質等が挙げられる。導電性付与剤は、所望により、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて、薄肉中空円筒体２Ａとしたときに所望の体積抵抗率となるように、適宜の含有量で添加される。樹脂組成物に導電性付与剤を含有させる場合には、例えば、樹脂組成物における導電性付与剤の含有量は、前記エンジニアリングプラスチック１００質量部に対して、３〜３０質量部とすることができる。
【００５４】
前記樹脂組成物は、前記エンジニアリングプラスチック、所望により含有される導電性付与剤に加えて、通常、各種樹脂組成物に含有される各種添加剤を含有してもよく、各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００５５】
樹脂組成物は、二本ローラ、三本ローラ、ロールミル、バンバリーミキサ、ドウニキサ（ニーダー）等のゴム混練り機等を用いて、前記エンジニアリングプラスチック、所望により添加される導電性付与剤及び各種添加剤が均一に混合されるまで、例えば、数分から数時間、好ましくは５分〜１時間、常温又は加熱下で混練して、得られる。
【００５６】
樹脂組成物は、成形性の観点から、樹脂組成物に含有されるエンジニアリングプラスチックがポリフェニレンスルフィドである場合には、３１０℃において、１５０〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、１８０〜４００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。樹脂組成物の粘度は、通常、それらに含まれる各成分の種類及び／又は配合量によって、調整することができる。また、必要により、溶剤等により、粘度を調整することもできる。
【００５７】
ゴム層４Ａ及び４Ｂを形成するゴム組成物は、ゴムを含有する。ゴムは、特に限定されず、例えば、シリコーンゴム若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、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を含む。）、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、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等のゴムが挙げられるが、シリコーンゴム若しくはシリコーン変性ゴムが、耐熱性及び帯電特性等に優れる点で、好ましい。これらのゴムは、液状タイプであっても、ミラブルタイプであってもよく、ゴム層４Ａ及び４Ｂの成形方法、ゴム層４Ａ及び４Ｂに要求される特性等に応じて、適宜選択することができる。
【００５８】
エラストマー層４Ａ及び４Ｂを形成するエラストマー組成物は、エラストマーを含有する。エラストマーは、特に限定されず、例えば、各種の熱可塑性エラストマーが挙げられる。具体的には、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、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００５９】
ゴム組成物及びエラストマー組成物に所望により含有される導電性付与剤及び各種添加剤は、薄肉中空円筒体２Ａ及び２Ｂを形成する樹脂組成物に含有される導電性付与剤と基本的に同様である。また、ゴム組成物及びエラストマー組成物は、樹脂組成物と基本的に同様にして、調製される。
【００６０】
ゴム組成物及びエラストマー組成物は、成形性の観点から、樹脂組成物の粘度とゴム組成物又はエラストマー組成物の粘度は同一であっても異なっていてもよい。樹脂組成物の粘度は、通常、それらに含まれる各成分の種類及び／又は配合量によって、調整することができる。また、必要により、溶剤等により、粘度を調整することもできる。
【００６１】
端部３Ａ〜３Ｅはそれぞれ、導電性を有する高強度の材料で形成されていればよく、このような材料として、例えば、金属又は樹脂組成物等が挙げられる。金属としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。樹脂組成物としては、前記汎用エンジニアリングプラスチック、前記スーパーエンジニアリングプラスチック、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等に、導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した組成物が挙げられる。また、端部３Ａ〜３Ｅは、前記スーパーエンジニアリングプラスチック、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化して、形成されてもよい。
【００６２】
この発明に係る現像ローラは、樹脂組成物からなる薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層とを備え、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度に調整されているから、軽量化されているにもかかわらず、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、薄肉中空円筒体が弾性体として機能し、この薄肉中空円筒体及び前記ゴム層又は前記エラストマー層がわずかに変形して、被当接体に均一な圧力で当接し、その結果、現像ローラの軸線方向に均一で広いニップ幅を確保することができる。また、この発明に係る現像ローラは、貫通孔を有しているから、画像形成装置の環境が変化しても、薄肉中空円筒体が大きく膨張することも縮小することもなく、その変形量は一定となるから、被当接体への均一な当接状態が画像形成装置内の環境に影響をされることはない。したがって、この発明によれば、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することができる。
【００６３】
この発明に係る現像ローラは、このような効果を有するから、画像形成装置に装着される各種ローラの中でも現像ローラとして特に好適に使用される。この発明に係る現像ローラを現像ローラとして使用すると、画像形成装置における現像ユニットの環境が大きく変化しても、像担持体に均一な圧力で当接して広いニップ幅を確保することができる。
【００６４】
また、従来の現像ローラは強大な圧力がかけられて被当接体に均一に当接するように装着されていたが、この発明に係る現像ローラは、薄肉中空円筒体が弾性体として機能して、現像ローラ全体が容易に変形するから、比較的弱い圧力がかけられて、被当接体に当接するように、装着されることができる。つまり、この発明に係る現像ローラは、現像ローラ全体が変形して、被当接体例えば像担持体に対して、比較的弱い圧力で当接する。したがって、この発明に係る現像ローラを画像形成装置に装着すると、現像ローラに担持された現像剤を像担持体に供給する際に、現像剤が現像ローラと像担持体との当接部を通過しても、現像剤が破壊等されることなく、像担持体の表面に供給され、現像剤が被当接体及び／又は現像ローラに固着すること（フィルミングとも称する。）を効果的に防止することができる。また、この発明に係る現像ローラは、比較的弱い圧力がかけられて画像形成装置に装着されるから、その耐久性が引き延ばされ、また、画像形成装置への装着作業性にも優れる。
【００６５】
この発明に係る現像ローラは、画像形成装置に装着された場合には、前記のように、像担持体に均一な圧力で当接して広いニップ幅を確保することができるから、形成される画像における印字濃度が均一で、画像における白地部に現像剤が付着すること（かぶりとも称する。）を効果的に防止することができ、また、前記のように、フィルミングの発生を効果的に防止することができる。したがって、この発明に係る現像ローラは、画像形成装置に装着された場合には、高品質の画像を形成することができ、この発明によれば、高品質の画像を形成することに貢献する現像ローラを提供するという目的を達成することができる。
【００６６】
この発明に係る現像ローラは、前記のように、容易に変形して、被当接体に均一に当接するから、画像形成装置例えば現像ユニットに装着されるときの、この発明に係る現像ローラにかけられる押圧力は、比較的弱くてよく、薄肉中空円筒体の外周面が被当接体に均一に当接することのできる圧力で、被当接体に付勢されていればよい。例えば、この発明に係る現像ローラを付勢する圧力（線圧）は、２０〜６０ｇ／ｃｍに調整される。この付勢力であれば、前記したように、現像剤の破壊を効果的に防止することができる。
【００６７】
さらに、この発明に係る現像ローラは容易に変形するから、現像ユニットに装着する際に、像担持体との当接状態、装着位置等を高精度にする必要はなく、また、装着した現像ローラの位置精度及び当接精度がばらついても、これらのばらつきを効果的に相殺して、所望の当接状態及び装着位置に自動的に調整される。
【００６８】
すなわち、この発明によれば、広いニップ幅を確保して、現像剤に与えるダメージを低減可能で、かつ、組み立て時における寸法精度のばらつき等を低減することができるという目的を達成できる。
【００６９】
この発明における現像ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る現像ローラは、薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層との間に、他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層とを接着又は密着させるプライマー層等が挙げられる。プライマー層を形成する材料としては、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。また、これらの樹脂を硬化及び／又は架橋する架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００７０】
また、この発明に係る現像ローラは、ゴム層又はエラストマー層の外周面に、コート層を有してもよい。コート層を形成する場合には、ゴム層又はエラストマー層の外周面に紫外線処理及び／又はプライマーを塗布してから、コート層を形成することが好ましい。ゴム層又はエラストマー層の外周面に紫外線処理及び／又はプライマーを塗布することにより、ゴム層又はエラストマー層の外周面とコート層との密着性を向上させる事ができる。紫外線処理及び／又はプライマーの塗布は、それぞれ単独で実施してもよいが、両方を組み合わせて実施することがより好ましい。コート層は、後述する材料を所望により溶剤等に溶解し、定法、例えばスプレーコーティング、ディッピング、インモールドコート法等によって、ゴム層又はエラストマー層の外周面に塗布され、後述する材料を硬化及び／又は加硫して、形成される。また、コート層は、予め円筒状に成形されたシュリンクチューブ内にゴム層又はエラストマー層を挿入して、シュリンクチューブを加熱収縮させることによって、形成することもできる。コート層を形成する材料としては、特に制限するものではないが、永久変形しにくい材料であるのが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。コート層は、例えば、１〜１００μｍの厚さに形成される。
【実施例】
【００７１】
（実施例１）
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂（商品名「ＦＯＲＴＲＯＮ ７３４０Ａ４」、ポリプラスチックス株式会社製、引っ張り強度１３５ＭＰａ、３１０℃における粘度３４０Ｐａ・ｓ）を用いて、ブロー成形機及び切断機により、中央部外径２０．０ｍｍ、両端部外径１９．８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、軸線方向長さ２３０ｍｍ、体積抵抗率１０３Ω・ｃｍの薄肉中空円筒体２Ａを得た（外径差０．２ｍｍ）。次いで、付加反応型シリコーンゴム１００質量部（商品名「ＫＥ−９５１Ｕ」、信越化学工業株式会社製）、カーボンブラック１０質量部（商品名「デンカブラック」、電気化学工業株式会社製）を有するゴム組成物を用いて、押出成形機により外径２０．０ｍｍ、厚さ０．２０ｍｍ、軸線方向長さ２４０ｍｍであるチューブを成形した。次いで、チューブ内面一面に縮合型接着剤（商品名「ＫＥ−３４９２」、信越化学工業株式会社製）を塗布し、薄肉中空円筒体２Ａに被覆して、ゴム層４Ａ（ＪＩＳ Ａ硬度４０、薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率５×１０５Ω）を形成した。
【００７２】
次いで、射出成形により、ポリアミド樹脂１００質量部（商品名「レオナ」、旭化成株式会社製）にカーボンブラック１０質量部（商品名「デンカブラック」、電気化学工業株式会社製）を有する材料を用いて、直径１９．４ｍｍ、高さ１０ｍｍを有し、中心軸から５ｍｍの位置に貫通孔７（直径１ｍｍ）を１箇所設けた挿入部と、直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの軸とからなる端部３Ａ、及び、貫通孔７を設けていない同寸法の端部３Ｂを製造した。
【００７３】
次いで、レーザー溶接工法により、薄肉中空円筒体２Ａと端部３Ａ及び３Ｂとを一体化して、図１に示される現像ローラＩを製造した。なお、現像ローラＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．１５ｍｍ、並びに、端部３Ａ及び３Ｂにおける挿入部の直径を１９．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＩを製造した。なお、現像ローラＩＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例３）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．５０ｍｍ、並びに、端部３Ａ及び３Ｂにおける挿入部の直径を１８．８ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＩＩを得た。なお、現像ローラＩＩＩの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７５】
（実施例４）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの中央部外径を２０．２ｍｍに変更した（外径差０．４ｍｍ）以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＶを製造した。なお、現像ローラＩＶの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例５）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの中央部外径を２０．３ｍｍに変更した（外径差０．５ｍｍ）以外は、実施例１と同様にして。現像ローラＶを製造した。なお、現像ローラＶの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７６】
（実施例６）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの材料をポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂からポリフェニレンエーテル樹脂（商品名「ザイロン Ｘ８６００」、旭化成ケミカルズ株式会社製、引っ張り強度１０２ＭＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＶＩを製造した。なお、薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は３×１０３Ω・ｃｍであり、ゴム層４Ａと薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率１×１０６Ωであり、現像ローラＶＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例７）
前記ゴム組成物に含有されている付加反応型シリコーンゴムに代えてポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含有するエラストマー組成物を用いて、実施例１におけるゴム層４Ａをエラストマー層４Ａ（ＪＩＳ Ａ硬度４０、電気抵抗率５×１０３Ω）に変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＶＩＩを製造した。なお、現像ローラＶＩＩの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７７】
（実施例８）
実施例１において、端部３Ａ及び３Ｂに代えて図４に示される端部３Ｄを準備し、レーザー溶接工法に代えて装着部材８を用いた以外は、実施例１と同様にして現像ローラＶＩＩＩを製造した。すなわち、実施例１と同様にして、外周面にゴム層４Ｂが形成された薄肉中空円筒体２Ｂを作製した。なお、この薄肉中空円筒体２Ｂは、その両端部近傍にこの端部よりも径が縮小した小径部（内径１７．８ｍｍ）が形成され、また、端部近傍の周面（ゴム層４Ｂの周面を含む。）に直径１ｍｍの貫通孔７が穿孔されている。また、前記端部３Ａ及び３Ｂに代えて、直径１３．８ｍｍ、高さ２ｍｍを有する装着部材保持部と、直径１７．８ｍｍ、高さ２ｍｍを有する当接部と、直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの軸とを、軸線方向にこの順で形成してなる端部３Ｄを製造した。導電性シリコーンゴムで内径１３．６ｍｍ、軸線長さ２ｍｍの円筒形をなすｏ−リングを作製した。次いで、ｏ−リングを端部３Ｄの装着部材保持部に挿入した端部３Ｄを薄肉中空円筒体２Ａの小径部に挿入して、薄肉中空円筒体２Ｂと端部３Ｄとを一体化して、図４に示される現像ローラＶＩＩＩを製造した。
（実施例９）
実施例１の最表層にコート層として、ゴム層４Ａの外周面に導電性ポリエステル系ポリウレタン樹脂層を形成した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＸを製造した。
【００７８】
（比較例１）
中央部外径及び両端部外径を共に２０．０ｍｍに調整した薄肉中空円筒体（すなわち、薄肉中空円筒体の外径はその軸線方向にわたって均一で２０．０ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸを製造した。
（比較例２）
薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸＩを製造した。
（比較例３）
薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸＩＩを製造した。
【００７９】
このようにして製造した現像ローラＩ〜ＸＩＩそれぞれのＪＩＳ Ａ硬度を前記方法により測定し、その結果を表１に示す。
【００８０】
（ニップ幅評価）
このようにして製造した現像ローラＩ〜ＸＩＩそれぞれを、下記押し付け圧で透明ガラス板に押し付け、現像ローラＩ〜ＸＩＩが変形して、透明ガラス板に接触した、現像ローラにおける周方向の接触幅をノギスで計測し、この接触幅が現像ローラの軸線方向において均一であるか否かを評価した。現像ローラの透明ガラス板への押し付けは、現像ローラ両端に各５００ｇの荷重をかけて行った。ニップ幅評価は、接触幅が現像ローラの軸線方向において均一であった場合を「○」、接触幅が現像ローラの軸線方向においてムラがあり、又は、接触幅が過剰若しくは不十分であった場合を「×」とした。評価結果を表１に示す。
【００８１】
（印字画像濃度、カブリ、フィルミング）
実施例１〜９及び比較例１〜３の現像ローラを、非磁性一成分電子写真方式のプリンターの現像器に配置し、室温、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）次いで高温高湿（３２℃、８０％ＲＨ）の環境下で、連続して、黒ベタ印字及び白ベタ印字をそれぞれ実施した（前印刷工程）。前印刷工程の後に、室温において、さらに、印字率１％の横線パターンでＡ４用紙５，０００枚を連続印刷し、次いで、白ベタ印字、黒ベタ印字の順で印字を行った（本印刷工程）。本印刷工程後の像担持体の表面を目視で観察し、フィルミングの有無を確認した。また、本印刷工程で印刷した５，０００枚目の画像を取り出し、画像全体における印字濃度の均一性を目視で評価した。さらに、本印刷工程で印刷した白ベタ印字部分に現像剤の付着の有無（カブリ）を目視で確認した。
【００８２】
印字濃度の均一性評価は、取り出した前記画像の印字濃度が均一であった場合を「○」、取り出した前記画像の印字濃度にムラがあり、又は、取り出した前記画像が低濃度であった場合を「×」とし、カブリ評価は、白ベタ印字部分に現像剤が付着していなかった場合を「○」、白ベタ印字部分に現像剤が付着していた場合を「×」とし、フィルミング評価は、フィルミングが発生していなかった場合を「○」、フィルミングが発生していた場合を「×」とした。これらの評価結果を表１に示す。
【００８３】
各現像ローラの総合判定は、ローラ硬度、ニップ幅均一性、印字濃度均一性、カブリ及びフィルミングの各評価項目を総合的に評価し、実用可能と判断される場合を「○」、実用不可能と判断される場合を「×」とした。総合判定の結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、この発明に係る現像ローラの一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図２】図２は、クラウン形状を示す薄肉中空円筒体の断面図であり、図２（ａ）は両端部から中央部に向かってほぼ同じ割合で徐々に外径が大きくなるクラウン形状を成す薄肉中空円筒体の断面図であり、図２（ｂ）は両端部近傍にその中央方向に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ部とテーパ部に挟まれた外径が均一な円筒部とを有するクラウン形状を成す薄肉中空円筒体の断面図である。
【図３】図３は、この発明に係る現像ローラの別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る現像ローラのまた別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図５】図５は、この発明に係る現像ローラのさらにまた別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図６】図６は、導電性弾性層の全体電気抵抗率を測定する方法を説明する説明図である。
【図７】図７は、画像形成装置の一種であるタンデム型カラー画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 現像ローラ
２Ａ、２Ｂ 薄肉中空円筒体
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ 端部
４Ａ、４Ｂ ゴム層又はエラストマー層
５Ａ テーパ部
５Ｂ 円筒部
６ 無端ベルト
７ 貫通孔
８ 装着部材
９ 軸体
１０ 画像形成装置
１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 像担持体
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電手段
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 露光手段
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ 転写手段
１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ クリーニング手段
１６ 記録体
２０ 現像手段
２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、３４ 筐体
２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ 現像剤
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙ 現像剤担持体
２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ 現像剤規制部材
３０ 定着手段
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 無端ベルト支持ローラ
３５ 開口部
４１ カセット
４２ 支持ローラ
１００ 抵抗測定器
１０１ 電極板
１０２ 分銅
１０３ ローラ固定治具
１０４ 第１の電極
１０５ 第２の電極
Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像ローラに関し、さらに詳しくは、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。
【０００３】
このような画像形成装置の一種である、例えば、図７に示されるタンデム型カラー画像形成装置には、複数の現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹが配置されている。これらの現像ユニットには、例えば現像ユニットＢを例にして説明すると、通常、像担持体１１Ｂに対向する位置に開口部を有し、現像剤２２Ｂを収納する筐体２１Ｂと、筐体２１Ｂの開口部に、像担持体１１Ｂに当接若しくは圧接して設けられ、像担持体１１Ｂに現像剤２２Ｂを一定の層厚で供給する回転可能な（接触タイプの）現像剤担持体２３Ｂの一例である現像ローラと、現像剤担持体２３Ｂの上方に設けられ、現像剤担持体２３Ｂに当接又は圧接して現像剤２２Ｂの層厚を規制すると共に、摩擦帯電により現像剤２２Ｂを帯電させる現像剤規制部材２４Ｂとを備えて成り、像担持体１１Ｂに一定の層厚で現像剤２２Ｂを供給し、静電潜像を現像する現像手段２０Ｂが装備されている。この現像ユニットにおいて、黒色現像剤２２Ｂは、現像剤担持体２３Ｂ及び現像剤規制部材２４Ｂにより帯電され、現像剤担持体２３Ｂから像担持体１１Ｂに供給される。
【０００４】
このとき、均一に帯電された現像剤を像担持体１１Ｂの表面に均一に供給するためには、現像ローラは、像担持体１１Ｂに均一に当接して、その軸線方向において、像担持体１１Ｂに対する現像ローラの周方向における接触幅（ニップ幅と称することもある。）が均一になることが必要である。
【０００５】
このような要請に応えるローラとして、従来、軸体の外周面に、弾性変形可能な比較的肉厚のゴム層等を設けたローラが知られている。例えば、特許文献１には、帯電ローラに用いられる、「軸方向に沿って均一なニップ幅が得られる導電性ロール」として、「シャフトと、このシャフトの外周に設けられた導電性のベース層と、このベース層上に設けられた導電膜層とを有し、被帯電体に接触しながら該被帯電体に所定極性の電位を付与する導電性ロールにおいて、前記導電膜層を温度２５℃、相対湿度５０％ＲＨにおける体積抵抗が１．０×１０７〜１．０×１０１１Ω・ｃｍの熱可塑性樹脂により形成したことを特徴とする導電性ロール」及び「導電膜層の膜厚をロールの両端部よりもロール中央部を厚く形成することにより、ロール中央部の外径をロール両端部の外径よりも大きく形成した請求項１記載の導電性ロール」が記載されている（請求項１及び２等）。
【０００６】
特許文献１の請求項２と同様な形状を有する導電性弾性層を備えたローラとして、特許文献２には、「金属製支持部材と、該金属製支持部材上に樹脂組成物を硬化させて形成した導電性弾性層を有し、該導電性弾性層中央部の外径が、該導電性弾性層の少なくとも一方の端部の外径に対し５μｍ以上、１００μｍ以下大きいことを特徴とする導電性ローラ」が記載されている（請求項１等）。
【０００７】
ところで、近年、画像形成装置は、小型化及び低コスト化が図られる反面、カラー画像化され、画像の高精細化及び印刷速度の高速化等の性能も急速に向上している。小型化及び低コスト化を図りつつ、これらの性能を向上させるには、ローラを駆動させる駆動機構の小型化、ローラの回転トルク低減、ローラの回転安定性等を目的として、ローラ自体を軽量化することが有効とされている。
【０００８】
例えば、軽量化された帯電ローラとして、特許文献３には、「被帯電面に当接するローラ状の帯電部材に交流を含むバイアス電圧を印加して帯電面を被帯電面を帯電させる帯電装置において、前記帯電部材が中空のチューブ状導電性部材からなる帯電装置」が記載されている。
【０００９】
しかし、特許文献３のように、導電性部材を中空のチューブ状にすると、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、像担持体等の被当接体に均一な圧力で当接せず、導電性部材の軸線方向に均一なニップ幅を確保することができないことがある。このような問題は、画像形成装置内の環境変化が激しくなると、特に顕著に現れる。
【００１０】
【特許文献１】特開平６−５８３２４号公報
【特許文献２】特開２００５−６６８４３号公報
【特許文献３】特開平０６−２０８２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明は、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に、成形して成る薄肉中空円筒体と、前記薄肉中空円筒体の前記開口部それぞれを閉塞する端部と、前記薄肉中空円筒体の外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層とを備えて成る現像ローラであって、前記薄肉中空円筒体又は前記端部は、前記端部によって閉塞された前記薄肉中空円筒体の中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、前記現像ローラにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラであり、
請求項２は、前記薄肉中空円筒体は、その厚さが０．１５〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラであり、
請求項３は、前記クラウン形状は、その端部における外径と、その中央部における外径との差が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る現像ローラは、前記薄肉中空円筒体と前記ゴム層又は前記エラストマー層とを備えて成り、前記貫通孔を有すると共に特定のＪＩＳ Ａ硬度に調整されているから、中空化によって軽量化されているにもかかわらず、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、前記薄肉中空円筒体及び前記ゴム層又は前記エラストマー層がわずかに変形して、被当接体に均一な圧力で当接して、現像ローラの軸線方向にわたって均一で広いニップ幅を確保することができる。特に、この発明に係る現像ローラは、画像形成装置の環境が変化しても、前記薄肉中空円筒体の変形量は一定となるから、被当接体への均一な当接状態が画像形成装置内の環境に影響をされることはない。したがって、この発明によれば、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明に係る現像ローラの一実施例である現像ローラ１Ａは、図１に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ａと、薄肉中空円筒体２Ａの開口部それぞれを閉塞する端部３Ａ及び３Ｂと、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ａとを備えて成る。
【００１５】
この現像ローラ１Ａは、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有している。現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度が２０未満であると、画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、現像ローラ１Ａの形態を保持することができず、被当接体との当接幅が過剰になることがあり、一方、現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度が７０を超えると、現像ローラ１Ａが硬すぎて、画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、現像ローラ１Ａが適度に変形することができず、被当接体との当接幅が不足することがある。画像形成装置の現像ユニット等に現像ローラ１Ａが装着されたときに、被当接体に均一な圧力で当接して、広いニップ幅を確保することができる点で、ＪＩＳ Ａ硬度は、３０〜５０であるのが好ましい。現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、ゴム層又はエラストマー層４Ａの外周面における測定点（具体的には、両端部から２０ｍｍの位置及び中央部における周面上の３点）において、現像ローラ１Ａの中心に向かって測定子を押圧することによって、硬度を測定し、測定された硬度の算術平均値を、ＪＩＳ Ａ硬度とする。
【００１６】
現像ローラ１ＡのＪＩＳ Ａ硬度は、薄肉中空円筒体２Ａを形成する材料、薄肉中空円筒体２Ａの厚さ、薄肉中空円筒体２Ａのクラウン形状、ゴム層又はエラストマー層４Ａを形成するゴム又はエラストマー、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さ等によって、調整することができる。
【００１７】
この現像ローラ１Ａは、０．１５〜２．０μｍの算術平均粗さＲａを有しているのが好ましい。現像ローラ１Ａが前記範囲内にあると、現像剤を所望のように担持して、被当接体に所望のように供給することができる。この効果がより優れる点で、算術平均粗さＲａは、０．７〜１．５μｍであるのがより好ましく、０．８〜１．２μｍであるのが特に好ましい。現像ローラ１Ａの算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８４（算術平均粗さ）に準じ、先端半径２μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名「５９０Ａ」、株式会社東京精密製）に、現像ローラ１Ａをセットし、測定長２．４ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、ゴム層又はエラストマー層４Ａにおける少なくとも３点における表面粗さ測定し、これらの算術平均値を算術平均粗さＲａとする。
【００１８】
現像ローラ１Ａの算術平均粗さＲａは、例えば、ゴム層又はエラストマー層４Ａの表面を、例えば、研摩処理等を施すことによって、調整することができる。
【００１９】
前記薄肉中空円筒体２Ａは、図１に示されるように、中空のクラウン形状に成形されている。ここで、クラウン形状は、薄肉中空円筒体２Ａの中央部における外径がその両端部における外径よりも大きな形状であればよい。クラウン形状の例を挙げると、例えば、図２（ａ）に示されるように、両端部から中央部に向かってほぼ同じ割合で徐々に外径が大きくなる形状であってもよく、図２（ｂ）に示されるように、薄肉中空円筒体２Ａの両端部近傍にその中央方向に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ部５Ａと、テーパ部５Ａに挟まれた外径が均一な円筒部５Ｂとを有する形状であってもよい。薄肉中空円筒体２Ａが中空のクラウン形状を成していると、現像ローラ１Ａを軽量化することができるにもかかわらず、画像形成装置に装着したときに、薄肉中空円筒体２Ａが半径方向にわずかに収縮して、具体的には、薄肉中空円筒体２Ａにおける外径の大きな中央部近傍が外径の小さな端部近傍よりも大きく変形して、薄肉中空円筒体２Ａの軸線方向にわたって被当接体に均一な圧力で当接し、広いニップ幅を確保することができる。この発明においては、画像形成装置に装着したときに、現像ローラ１Ａの軸線方向にわたって均一に被当接体に当接することができる点で、図２（ａ）に示されるクラウン形状であるのが特に好ましい。
【００２０】
このように、薄肉中空円筒体２Ａを中空のクラウン形状にすると、被当接体に対する軸線方向及び周方向における均一な当接状態を実現することができることに加えて、例えば、特別な効果を期待する場合を除いて、軸体を採用する必要も、また、軸体をクラウン形状にする必要もなく、現像ローラ１Ａの大幅な軽量化を図ることができると共に、生産効率の向上も同時に図ることができる。
【００２１】
クラウン形状をもう少し詳しく説明すると、薄肉中空円筒体２Ａのクラウン形状は、画像形成装置に装着したときに、被当接体に均一に当接することのできる形状であればよく、例えば、クラウン形状における中央部の外径と端部の外径との差（以下、外径差と称することがある。）が、０．１〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．２〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。クラウン形状の外径差が前記範囲内にあると、薄肉中空円筒体２Ａの材料及び厚さを厳密に選択しなくても、被当接体に対する軸線方向及び周方向における均一な当接状態を実現することができる。
【００２２】
薄肉中空円筒体２Ａは、その両端に後述する端部３Ａ及び３Ｂが挿入される開口部を有している。薄肉中空円筒体２Ａは、図１に示されるように、薄肉中空円筒体２Ａの端部がそのまま開口部となっている。
【００２３】
薄肉中空円筒体２Ａは、１０１〜１０５Ω・ｃｍの体積抵抗率（温度２０℃、相対湿度５０％）を有しているのが好ましい。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率が前記範囲内にあると、現像剤を所望のように帯電させることができるから、現像剤を所望のように担持することができ、担持した現像剤を像担持体に所望のように供給することができる。薄肉中空円筒体２Ａの帯電特性がより一層優れる点で、薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、１０２〜１０４Ω・ｃｍであるのがより好ましく、５×１０２〜５×１０３Ω・ｃｍであるのが特に好ましい。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、薄肉中空円筒体２Ａに含まれる導電性付与剤の含有量等を調整することによって、前記範囲内に調整することができる。薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ６９１１に規定された方法に準じて、印加電圧を１００Ｖに設定して測定することができる。
【００２４】
薄肉中空円筒体２Ａは、軽量化を図ることができると共に、被当接体に均一な圧力で当接して、被当接体との均一なニップ幅を確保することができる点で、その厚さは、薄いのが好ましいが、あまり薄すぎると強度が低下する。この発明において、薄肉中空円筒体２Ａの厚さは、前記効果と強度とのバランスを考慮して、調整される。具体的には、例えば、薄肉中空円筒体２Ａの厚さは、０．１５〜０．５ｍｍであるのが好ましく、０．２５〜０．４ｍｍであるのが特に好ましい。
【００２５】
薄肉中空円筒体２Ａは、現像ローラ１Ａを画像形成装置に装着したときに、被当接体に付勢される押圧力によって、被当接体に均一に当接するようにわずかに変形するものの、大きく変形しない程度の強度を有する材料で形成される必要があり、このような強度として、例えば、引っ張り強度が９０〜２５０ＭＰａである材料、好ましくは、引っ張り強度が１００〜１５０ＭＰａである材料が挙げられる。このような強度を有する材料によって、薄肉中空円筒体２Ａが形成されていると、現像ローラ１Ａの軽量化を図ることができると共に、被当接体に均一な圧力で当接して、被当接体との均一なニップ幅を確保することができる。このような強度を有する材料として、例えば、後述する、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物が挙げられる。
【００２６】
薄肉中空円筒体２Ａは、前記材料で薄肉の前記クラウン形状に形成されているから、後述するゴム層又はエラストマー層４Ａを支持する支持体として機能すると共に、形成されるゴム層又はエラストマー層４Ａの弾性を補う弾性体としても機能する。したがって、後述するゴム層又はエラストマー層４Ａは、その厚さを、従来の現像ローラに形成されるゴム層又はエラストマー層よりも薄くすることができる。そして、この現像ローラ１Ａは、薄肉中空円筒体２Ａとゴム層又はエラストマー層４Ａとが協働して、前記ＪＩＳ Ａ硬度を有する弾性体となる。
【００２７】
図１に示されるように、前記端部３Ａは、薄肉中空円筒体２Ａの一方の開口部に挿入されて、この開口部を閉塞し、前記端部３Ｂは、薄肉中空円筒体２Ａの他方の開口部に挿入されて、この開口部を閉塞する。端部３Ａ及び３Ｂは、薄肉中空円筒体２Ａにおける開口部の内径よりもわずかに大きな外径を有する円柱状の挿入部と、前記挿入部から同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。現像ローラ１Ａにおいて、端部３Ａ及び３Ｂは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００２８】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物によって、薄肉中空円筒体２Ａの外周面に形成される。
【００２９】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、現像ローラ１Ａが２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有していれば、特に限定されないが、現像ローラ１Ａの硬度を前記範囲に容易に調整することができる点で、３０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが好ましく、４０〜６０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが特に好ましい。ＪＩＳ Ａ硬度は、前記方法に準拠して、測定する。
【００３０】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、導電性を有し、前記薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率が１０〜１０７Ωであるのが好ましい。ゴム層又はエラストマー層４Ａと前記薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率が前記範囲内にあると、現像ローラ１Ａとしたときに、帯電特性に優れ、現像剤を所望のように帯電させて担持することができるうえ、担持した現像剤を像担持体に所望のように供給することができる。帯電特性がより一層優れる点で、この電気抵抗率は、１０２〜１０４Ωであるのがより好ましく、５×１０２〜５×１０３Ωであるのが特に好ましい。この電気抵抗率は、前記薄肉中空円筒体２Ａ及び／又はゴム層又はエラストマー層４Ａに含有される導電性付与剤の種類及び／又は含有量等を調整することによって、前記範囲内に調整されることができる。
【００３１】
薄肉中空円筒体２Ａとゴム層又はエラストマー層４Ａとの間の電気抵抗率は、図６に示されるように、抵抗測定器１００、例えば、製品名「Ｒ８３４０Ａ」（アドバンテスト株式会社製）を用いて、現像ローラ１Ａを電極板１０１に載置し、端部３Ａ及び３Ｂにおける軸の両端部近傍（端部３Ａ及び３Ｂからの距離が等しくなる位置）それぞれに５００ｇの分銅１０２を垂下状態に固定し（このとき、現像ローラ１Ａはクラウン形状が変形して、その外径が均一になることがある。図６においては、現像ローラ１Ａの外径が均一になった状態が示されている。）、電極板１０１を抵抗測定器１００に接続すると共に抵抗測定器１００の電極を一方の端部３Ａに接続して、電極板１０１と電極とに１００Ｖの電圧を１秒印加して、測定される。
【００３２】
現像ローラ１Ａは、前記したように、薄肉中空円筒体２Ａが支持体及び弾性体として機能するから、従来のローラに形成されているゴム層に比して、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さを薄くすることができ、その結果、軽量化及びコストの低減を図ることができる。具体的には、ゴム層又はエラストマー層４Ａは、その厚さが、通常、１０〜１００μｍに調整される。ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さが前記範囲内にあると、現像ローラ１Ａの軽量化及びコストの低減を図ることができると共に、被当接体と均一な当接状態を可能にして、被当接体と現像ローラ１Ａとの均一なニップ幅を確保することができる。この効果により一層優れる点で、ゴム層又はエラストマー層４Ａの厚さは、３０〜３００μｍであるのがより好ましく、４０〜２００μｍであるのが特に好ましい。
【００３３】
ゴム層又はエラストマー層４Ａは、ゴム又はエラストマーと、所望により導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有するゴム組成物又はエラストマー組成物で形成される。ゴム組成物又はエラストマー組成物は後述する。
【００３４】
現像ローラ１Ａは、その内部と外部とを連結する貫通孔７が形成されている。すなわち、現像ローラ１Ａは、端部３Ａに、端部３Ａ及び３Ｂによって閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部に連通する貫通孔７が形成されている。より具体的には、図１に示される現像ローラ１Ａにおいては、端部３Ａが、端部３Ａの軸線方向に貫通形成された貫通孔７を有している。このように貫通孔７が形成されていると、現像ローラ１Ａが装着された画像形成装置の環境が大きく変化しても、薄肉中空円筒体２Ａ、特に、端部３Ａ及び３Ｂで閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部が膨張することも収縮することもなく、現像ローラ１Ａの変形量は一定となって、被当接体への均一な当接状態が保持される。
【００３５】
この貫通孔７は、端部３Ａ及び３Ｂで閉塞された薄肉中空円筒体２Ａの中空部とこの中空部の外部とを連通していれば、その径及び形成される数は、特に限定されず、適宜調整される。例えば、貫通孔７は、少なくとも１つ形成されればよく、端部３Ａに形成されても、端部３Ｂに形成されても、端部３Ａ及び端部３Ｂに形成されてもよい。貫通孔７の直径は、例えば、０．５〜３ｍｍ程度に調整される。
【００３６】
この発明に係る現像ローラの別の一実施例である現像ローラ１Ｂは、図３に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｃと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂとを備えて成る。
【００３７】
現像ローラ１Ｂは、現像ローラ１Ａと同様に、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有し、０．１５〜２．０μｍの算術平均粗さＲａを有しているのが好ましい。
【００３８】
図３に示されるように、前記薄肉中空円筒体２Ｂは、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍に、この端部よりも径が縮小した小径部を有している以外は、薄肉中空円筒体２Ａと、基本的に同様に、形成されている。
【００３９】
図３に示されるように、前記端部３Ｃは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に挿入され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｃは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径よりもわずかに大きな外径を有する円柱状の挿入部と、前記挿入部よりも拡径した当接部と、前記当接部から前記挿入部と同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。前記当接部は、図３に示されるように、前記薄肉中空円筒体２Ｂの端部に当接して、挿入部の挿入量が規制される。端部３Ｃは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４０】
ゴム層又はエラストマー層４Ｂは、前記薄肉中空円筒体２Ｂの前記小径部まで形成されている以外は、現像ローラ１Ａのゴム層又はエラストマー層４Ａと基本的に同様に形成されている。
【００４１】
図３に示されるように、現像ローラ１Ｂは、その内部と外部とを連結する貫通孔７が、薄肉中空円筒体２Ｂの周面（ゴム層又はエラストマー層４Ｂの周面を含む。）に、形成されている。この貫通孔７は、端部３Ｃで閉塞された薄肉中空円筒体２Ｂの中空部とこの中空部の外部とを連通していれば、その直径及び形成される数は、特に限定されず、適宜調整される。例えば、貫通孔７の直径は、０．５〜３ｍｍ程度に調整され、貫通孔７は、少なくとも１つ形成されればよい。なお、貫通孔７が形成される位置は、被当接体に当接しない部分、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの端部近傍である。
【００４２】
この発明に係る現像ローラのまた別の一実施例である現像ローラ１Ｃは、図４に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｄと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂとを備えて成る。
【００４３】
現像ローラ１Ｃにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂは、現像ローラ１Ｂにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂと、基本的に同様に、形成されている。したがって、現像ローラ１Ｃは、現像ローラ１Ｂと同様に、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍の周面に貫通孔７が形成されている。
【００４４】
図４に示されるように、前記端部３Ｄは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に装着され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｄは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径よりも小さな外径を有する円柱状の装着部材保持部と、前記開口部の内径より大きな外径を有する当接部と、前記当接部から前記装着部材保持部と同心円状に突出する回転力伝達機構としての軸とが、軸線方向にこの順で形成されて成る。この端部３Ｄは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４５】
図４に示されるように、これらの端部３Ｄは、薄肉中空円筒体２Ｂに装着されたときに、当接部から内側に位置する装着部材保持部を囲繞するように、例えば、ｏ−リング等の装着部材８が設けられ、この装着部材８によって、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に所望のように装着される。この端部３Ｄのように、ｏ−リング等の装着部材８が端部３Ｄに設けられると、当接部の厚さを薄くすることができ、現像ローラ１Ｃのさらなる軽量化を実現することができると共に、薄肉中空円筒体２Ｂと２つの端部３Ｄとの当接状態を容易かつ均一に調整して、薄肉中空円筒体２Ｂと端部３Ｄとの軸線のずれ、換言すると、現像ローラ１Ｃの振れを小さくすることができる。
【００４６】
この発明に係る現像ローラのさらにまた別の一実施例である現像ローラ１Ｄは、図５に示されるように、エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に成形して成る薄肉中空円筒体２Ｂと、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部それぞれを閉塞する端部３Ｅと、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層４Ｂと、前記薄肉中空円筒体２Ｂ及び前記端部３Ｅをその軸線方向に貫通する軸体９を備えて成る。
【００４７】
現像ローラ１Ｄにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂは、現像ローラ１Ｂにおける薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂと、基本的に同様に、構成されている。したがって、現像ローラ１Ｄは、現像ローラ１Ｂと同様に、薄肉中空円筒体２Ｂにおける端部近傍の周面に貫通孔７が形成されている。
【００４８】
図５に示されるように、前記端部３Ｅは、薄肉中空円筒体２Ｂの両開口部に装着され、両開口部を閉塞する。したがって、２つの端部３Ｅは、同様の形状を有し、薄肉中空円筒体２Ｂにおける開口部の内径より大きな外径を有し、後述する軸体９が挿入される挿通孔が同心状に形成されて成るリング状を成している。この端部３Ｅは、導電性を有し、例えば、導電性を有する材料で形成される。
【００４９】
前記軸体９は、端部３Ｅを介して、薄肉中空円筒体２Ｂ及びゴム層又はエラストマー層４Ｂを支持する。この軸体９は、ある程度の強度と良好な導電特性とを有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体２は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
【００５０】
図５に示されるように、これらの端部３Ｅは、軸体９が挿入されて、薄肉中空円筒体２Ｂに装着されたときに、当接部に接し、その内側に位置する軸体９を囲繞するように、例えば、ｏ−リング等の装着部材８が設けられ、この装着部材８及び軸体９によって、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に所望のように装着される。このように、装着部材８及び軸体９によって、端部３が装着されると、現像ローラ１Ｄの軽量化を実現することができると共に、軸体９、薄肉中空円筒体２Ｂ及び端部３Ｅとの軸線のずれ、換言すると、現像ローラ１Ｄの振れをきわめて小さくすることができる。
【００５１】
この発明に係る現像ローラ１Ａ及び１Ｂは、例えば、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの開口部に端部３Ａ及び３Ｂ又は３Ｃを挿入して、製造される。また、この発明に係る現像ローラ１Ｃは、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に、装着部材８を設けた端部３Ｄを当接させて、製造される。さらに、この発明に係る現像ローラ１Ｄは、例えば、薄肉中空円筒体２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成し、薄肉中空円筒体２Ｂに軸体９を挿入し、薄肉中空円筒体２Ｂから突出した軸体９の各端部に、装着部材８及び端部３Ｅを挿入して、薄肉中空円筒体２Ｂの開口部に各端部３Ｅを当接させて、製造される。薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂとゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂとは、例えば、後述する樹脂組成物と、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物とを、ブロー成形（２色成形）して、成形と同時に硬化させて、同時に形成することができる。一方、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂをブロー成形で作製し、ゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを押出成形機でチューブ状に作製して、作製した薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂにチューブ状のゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを被覆して、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂの外周面にゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂを形成することができる。なお、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂとゴム層又はエラストマー層４Ａ又は４Ｂとの間にこれらを密着させる接着剤層、プライマー層等を介在させてもよい。ブロー成形において、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂをクラウン形状にするには、クラウン形状のキャビティーを有する金型を用いて、この金型の外径等を適宜調整すればよい。また、ブロー成形等により、薄肉中空円筒体２Ａを成形した後、後述するゴム組成物又はエラストマー組成物を薄肉中空円筒体２Ａの外周面に加熱硬化して形成してもよい。なお、薄肉中空円筒体２Ａ又は２Ｂと端部３Ａ〜３Ｅは、単に挿入又は当接して一体化させてもよく、レーザー溶接工法により一体化させてもよい。
【００５２】
薄肉中空円筒体２Ａ及び２Ｂを形成する樹脂組成物に含有されるエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、汎用エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等を特に制限なく選択される。例えば、前記汎用エンジニアリングプラスチック又は前記スーパーエンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド（ポリフェニレンエーテルとも称する）、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミド（より具体的には、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６等）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、又は、フッ素樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）等が挙げられる。これらの中でも、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン及びポリフェニレンエーテルが、前記強度を備えたうえ、現像ローラとしたときの強度と靭性（変形性）に優れる点で好ましく、ポリフェニレンスルフィドが特に好ましい。
【００５３】
樹脂組成物に所望により含有される導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性粉末、イオン導電性物質等が挙げられる。導電性粉末としては、より具体的には、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンの他に、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン類、また、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、さらには、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げられ、イオン導電性物質としては、より具体的には、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質等が挙げられる。導電性付与剤は、所望により、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて、薄肉中空円筒体２Ａとしたときに所望の体積抵抗率となるように、適宜の含有量で添加される。樹脂組成物に導電性付与剤を含有させる場合には、例えば、樹脂組成物における導電性付与剤の含有量は、前記エンジニアリングプラスチック１００質量部に対して、３〜３０質量部とすることができる。
【００５４】
前記樹脂組成物は、前記エンジニアリングプラスチック、所望により含有される導電性付与剤に加えて、通常、各種樹脂組成物に含有される各種添加剤を含有してもよく、各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。これらの各種添加剤は、通常用いられる添加剤であってもよく、用途に応じて特別に用いられる添加剤であってもよい。
【００５５】
樹脂組成物は、二本ローラ、三本ローラ、ロールミル、バンバリーミキサ、ドウニキサ（ニーダー）等のゴム混練り機等を用いて、前記エンジニアリングプラスチック、所望により添加される導電性付与剤及び各種添加剤が均一に混合されるまで、例えば、数分から数時間、好ましくは５分〜１時間、常温又は加熱下で混練して、得られる。
【００５６】
樹脂組成物は、成形性の観点から、樹脂組成物に含有されるエンジニアリングプラスチックがポリフェニレンスルフィドである場合には、３１０℃において、１５０〜５００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのがよく、１８０〜４００Ｐａ・ｓの粘度を有しているのが特によい。樹脂組成物の粘度は、通常、それらに含まれる各成分の種類及び／又は配合量によって、調整することができる。また、必要により、溶剤等により、粘度を調整することもできる。
【００５７】
ゴム層４Ａ及び４Ｂを形成するゴム組成物は、ゴムを含有する。ゴムは、特に限定されず、例えば、シリコーンゴム若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、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を含む。）、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、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等のゴムが挙げられるが、シリコーンゴム若しくはシリコーン変性ゴムが、耐熱性及び帯電特性等に優れる点で、好ましい。これらのゴムは、液状タイプであっても、ミラブルタイプであってもよく、ゴム層４Ａ及び４Ｂの成形方法、ゴム層４Ａ及び４Ｂに要求される特性等に応じて、適宜選択することができる。
【００５８】
エラストマー層４Ａ及び４Ｂを形成するエラストマー組成物は、エラストマーを含有する。エラストマーは、特に限定されず、例えば、各種の熱可塑性エラストマーが挙げられる。具体的には、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、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。
【００５９】
ゴム組成物及びエラストマー組成物に所望により含有される導電性付与剤及び各種添加剤は、薄肉中空円筒体２Ａ及び２Ｂを形成する樹脂組成物に含有される導電性付与剤と基本的に同様である。また、ゴム組成物及びエラストマー組成物は、樹脂組成物と基本的に同様にして、調製される。
【００６０】
ゴム組成物及びエラストマー組成物は、成形性の観点から、樹脂組成物の粘度とゴム組成物又はエラストマー組成物の粘度は同一であっても異なっていてもよい。樹脂組成物の粘度は、通常、それらに含まれる各成分の種類及び／又は配合量によって、調整することができる。また、必要により、溶剤等により、粘度を調整することもできる。
【００６１】
端部３Ａ〜３Ｅはそれぞれ、導電性を有する高強度の材料で形成されていればよく、このような材料として、例えば、金属又は樹脂組成物等が挙げられる。金属としては、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等が挙げられる。樹脂組成物としては、前記汎用エンジニアリングプラスチック、前記スーパーエンジニアリングプラスチック、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等に、導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した組成物が挙げられる。また、端部３Ａ〜３Ｅは、前記スーパーエンジニアリングプラスチック、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化して、形成されてもよい。
【００６２】
この発明に係る現像ローラは、樹脂組成物からなる薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層とを備え、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度に調整されているから、軽量化されているにもかかわらず、画像形成装置の現像ユニット等に装着されたときに、薄肉中空円筒体が弾性体として機能し、この薄肉中空円筒体及び前記ゴム層又は前記エラストマー層がわずかに変形して、被当接体に均一な圧力で当接し、その結果、現像ローラの軸線方向に均一で広いニップ幅を確保することができる。また、この発明に係る現像ローラは、貫通孔を有しているから、画像形成装置の環境が変化しても、薄肉中空円筒体が大きく膨張することも縮小することもなく、その変形量は一定となるから、被当接体への均一な当接状態が画像形成装置内の環境に影響をされることはない。したがって、この発明によれば、画像形成装置内の環境が変化しても、被当接体に均一に当接し、広いニップ幅を確保することのできる軽量化された現像ローラを提供することができる。
【００６３】
この発明に係る現像ローラは、このような効果を有するから、画像形成装置に装着される各種ローラの中でも現像ローラとして特に好適に使用される。この発明に係る現像ローラを現像ローラとして使用すると、画像形成装置における現像ユニットの環境が大きく変化しても、像担持体に均一な圧力で当接して広いニップ幅を確保することができる。
【００６４】
また、従来の現像ローラは強大な圧力がかけられて被当接体に均一に当接するように装着されていたが、この発明に係る現像ローラは、薄肉中空円筒体が弾性体として機能して、現像ローラ全体が容易に変形するから、比較的弱い圧力がかけられて、被当接体に当接するように、装着されることができる。つまり、この発明に係る現像ローラは、現像ローラ全体が変形して、被当接体例えば像担持体に対して、比較的弱い圧力で当接する。したがって、この発明に係る現像ローラを画像形成装置に装着すると、現像ローラに担持された現像剤を像担持体に供給する際に、現像剤が現像ローラと像担持体との当接部を通過しても、現像剤が破壊等されることなく、像担持体の表面に供給され、現像剤が被当接体及び／又は現像ローラに固着すること（フィルミングとも称する。）を効果的に防止することができる。また、この発明に係る現像ローラは、比較的弱い圧力がかけられて画像形成装置に装着されるから、その耐久性が引き延ばされ、また、画像形成装置への装着作業性にも優れる。
【００６５】
この発明に係る現像ローラは、画像形成装置に装着された場合には、前記のように、像担持体に均一な圧力で当接して広いニップ幅を確保することができるから、形成される画像における印字濃度が均一で、画像における白地部に現像剤が付着すること（かぶりとも称する。）を効果的に防止することができ、また、前記のように、フィルミングの発生を効果的に防止することができる。したがって、この発明に係る現像ローラは、画像形成装置に装着された場合には、高品質の画像を形成することができ、この発明によれば、高品質の画像を形成することに貢献する現像ローラを提供するという目的を達成することができる。
【００６６】
この発明に係る現像ローラは、前記のように、容易に変形して、被当接体に均一に当接するから、画像形成装置例えば現像ユニットに装着されるときの、この発明に係る現像ローラにかけられる押圧力は、比較的弱くてよく、薄肉中空円筒体の外周面が被当接体に均一に当接することのできる圧力で、被当接体に付勢されていればよい。例えば、この発明に係る現像ローラを付勢する圧力（線圧）は、２０〜６０ｇ／ｃｍに調整される。この付勢力であれば、前記したように、現像剤の破壊を効果的に防止することができる。
【００６７】
さらに、この発明に係る現像ローラは容易に変形するから、現像ユニットに装着する際に、像担持体との当接状態、装着位置等を高精度にする必要はなく、また、装着した現像ローラの位置精度及び当接精度がばらついても、これらのばらつきを効果的に相殺して、所望の当接状態及び装着位置に自動的に調整される。
【００６８】
すなわち、この発明によれば、広いニップ幅を確保して、現像剤に与えるダメージを低減可能で、かつ、組み立て時における寸法精度のばらつき等を低減することができるという目的を達成できる。
【００６９】
この発明における現像ローラは、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る現像ローラは、薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層との間に、他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、薄肉中空円筒体とゴム層又はエラストマー層とを接着又は密着させるプライマー層等が挙げられる。プライマー層を形成する材料としては、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。また、これらの樹脂を硬化及び／又は架橋する架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。
【００７０】
また、この発明に係る現像ローラは、ゴム層又はエラストマー層の外周面に、コート層を有してもよい。コート層を形成する場合には、ゴム層又はエラストマー層の外周面に紫外線処理及び／又はプライマーを塗布してから、コート層を形成することが好ましい。ゴム層又はエラストマー層の外周面に紫外線処理及び／又はプライマーを塗布することにより、ゴム層又はエラストマー層の外周面とコート層との密着性を向上させる事ができる。紫外線処理及び／又はプライマーの塗布は、それぞれ単独で実施してもよいが、両方を組み合わせて実施することがより好ましい。コート層は、後述する材料を所望により溶剤等に溶解し、定法、例えばスプレーコーティング、ディッピング、インモールドコート法等によって、ゴム層又はエラストマー層の外周面に塗布され、後述する材料を硬化及び／又は加硫して、形成される。また、コート層は、予め円筒状に成形されたシュリンクチューブ内にゴム層又はエラストマー層を挿入して、シュリンクチューブを加熱収縮させることによって、形成することもできる。コート層を形成する材料としては、特に制限するものではないが、永久変形しにくい材料であるのが好ましく、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びこれらの混合物が挙げられる。コート層は、例えば、１〜１００μｍの厚さに形成される。
【実施例】
【００７１】
（実施例１）
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂（商品名「ＦＯＲＴＲＯＮ ７３４０Ａ４」、ポリプラスチックス株式会社製、引っ張り強度１３５ＭＰａ、３１０℃における粘度３４０Ｐａ・ｓ）を用いて、ブロー成形機及び切断機により、中央部外径２０．０ｍｍ、両端部外径１９．８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍ、軸線方向長さ２３０ｍｍ、体積抵抗率１０３Ω・ｃｍの薄肉中空円筒体２Ａを得た（外径差０．２ｍｍ）。次いで、付加反応型シリコーンゴム１００質量部（商品名「ＫＥ−９５１Ｕ」、信越化学工業株式会社製）、カーボンブラック１０質量部（商品名「デンカブラック」、電気化学工業株式会社製）を有するゴム組成物を用いて、押出成形機により外径２０．０ｍｍ、厚さ０．２０ｍｍ、軸線方向長さ２４０ｍｍであるチューブを成形した。次いで、チューブ内面一面に縮合型接着剤（商品名「ＫＥ−３４９２」、信越化学工業株式会社製）を塗布し、薄肉中空円筒体２Ａに被覆して、ゴム層４Ａ（ＪＩＳ Ａ硬度４０、薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率５×１０５Ω）を形成した。
【００７２】
次いで、射出成形により、ポリアミド樹脂１００質量部（商品名「レオナ」、旭化成株式会社製）にカーボンブラック１０質量部（商品名「デンカブラック」、電気化学工業株式会社製）を有する材料を用いて、直径１９．４ｍｍ、高さ１０ｍｍを有し、中心軸から５ｍｍの位置に貫通孔７（直径１ｍｍ）を１箇所設けた挿入部と、直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの軸とからなる端部３Ａ、及び、貫通孔７を設けていない同寸法の端部３Ｂを製造した。
【００７３】
次いで、レーザー溶接工法により、薄肉中空円筒体２Ａと端部３Ａ及び３Ｂとを一体化して、図１に示される現像ローラＩを製造した。なお、現像ローラＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．１５ｍｍ、並びに、端部３Ａ及び３Ｂにおける挿入部の直径を１９．５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＩを製造した。なお、現像ローラＩＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例３）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．５０ｍｍ、並びに、端部３Ａ及び３Ｂにおける挿入部の直径を１８．８ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＩＩを得た。なお、現像ローラＩＩＩの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７５】
（実施例４）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの中央部外径を２０．２ｍｍに変更した（外径差０．４ｍｍ）以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＶを製造した。なお、現像ローラＩＶの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例５）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの中央部外径を２０．３ｍｍに変更した（外径差０．５ｍｍ）以外は、実施例１と同様にして。現像ローラＶを製造した。なお、現像ローラＶの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７６】
（実施例６）
実施例１における薄肉中空円筒体２Ａの材料をポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂からポリフェニレンエーテル樹脂（商品名「ザイロン Ｘ８６００」、旭化成ケミカルズ株式会社製、引っ張り強度１０２ＭＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＶＩを製造した。なお、薄肉中空円筒体２Ａの体積抵抗率は３×１０３Ω・ｃｍであり、ゴム層４Ａと薄肉中空円筒体２Ａとの間の電気抵抗率１×１０６Ωであり、現像ローラＶＩの表面粗さＲａは０．９μｍであった。
（実施例７）
前記ゴム組成物に含有されている付加反応型シリコーンゴムに代えてポリウレタン系熱可塑性エラストマーを含有するエラストマー組成物を用いて、実施例１におけるゴム層４Ａをエラストマー層４Ａ（ＪＩＳ Ａ硬度４０、電気抵抗率５×１０３Ω）に変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＶＩＩを製造した。なお、現像ローラＶＩＩの表面粗さＲａは１．０μｍであった。
【００７７】
（実施例８）
実施例１において、端部３Ａ及び３Ｂに代えて図４に示される端部３Ｄを準備し、レーザー溶接工法に代えて装着部材８を用いた以外は、実施例１と同様にして現像ローラＶＩＩＩを製造した。すなわち、実施例１と同様にして、外周面にゴム層４Ｂが形成された薄肉中空円筒体２Ｂを作製した。なお、この薄肉中空円筒体２Ｂは、その両端部近傍にこの端部よりも径が縮小した小径部（内径１７．８ｍｍ）が形成され、また、端部近傍の周面（ゴム層４Ｂの周面を含む。）に直径１ｍｍの貫通孔７が穿孔されている。また、前記端部３Ａ及び３Ｂに代えて、直径１３．８ｍｍ、高さ２ｍｍを有する装着部材保持部と、直径１７．８ｍｍ、高さ２ｍｍを有する当接部と、直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍの軸とを、軸線方向にこの順で形成してなる端部３Ｄを製造した。導電性シリコーンゴムで内径１３．６ｍｍ、軸線長さ２ｍｍの円筒形をなすｏ−リングを作製した。次いで、ｏ−リングを端部３Ｄの装着部材保持部に挿入した端部３Ｄを薄肉中空円筒体２Ａの小径部に挿入して、薄肉中空円筒体２Ｂと端部３Ｄとを一体化して、図４に示される現像ローラＶＩＩＩを製造した。
（実施例９）
実施例１の最表層にコート層として、ゴム層４Ａの外周面に導電性ポリエステル系ポリウレタン樹脂層を形成した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＩＸを製造した。
【００７８】
（比較例１）
中央部外径及び両端部外径を共に２０．０ｍｍに調整した薄肉中空円筒体（すなわち、薄肉中空円筒体の外径はその軸線方向にわたって均一で２０．０ｍｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸを製造した。
（比較例２）
薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸＩを製造した。
（比較例３）
薄肉中空円筒体２Ａの厚さを０．６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして、現像ローラＸＩＩを製造した。
【００７９】
このようにして製造した現像ローラＩ〜ＸＩＩそれぞれのＪＩＳ Ａ硬度を前記方法により測定し、その結果を表１に示す。
【００８０】
（ニップ幅評価）
このようにして製造した現像ローラＩ〜ＸＩＩそれぞれを、下記押し付け圧で透明ガラス板に押し付け、現像ローラＩ〜ＸＩＩが変形して、透明ガラス板に接触した、現像ローラにおける周方向の接触幅をノギスで計測し、この接触幅が現像ローラの軸線方向において均一であるか否かを評価した。現像ローラの透明ガラス板への押し付けは、現像ローラ両端に各５００ｇの荷重をかけて行った。ニップ幅評価は、接触幅が現像ローラの軸線方向において均一であった場合を「○」、接触幅が現像ローラの軸線方向においてムラがあり、又は、接触幅が過剰若しくは不十分であった場合を「×」とした。評価結果を表１に示す。
【００８１】
（印字画像濃度、カブリ、フィルミング）
実施例１〜９及び比較例１〜３の現像ローラを、非磁性一成分電子写真方式のプリンターの現像器に配置し、室温、低温低湿（１０℃、１５％ＲＨ）次いで高温高湿（３２℃、８０％ＲＨ）の環境下で、連続して、黒ベタ印字及び白ベタ印字をそれぞれ実施した（前印刷工程）。前印刷工程の後に、室温において、さらに、印字率１％の横線パターンでＡ４用紙５，０００枚を連続印刷し、次いで、白ベタ印字、黒ベタ印字の順で印字を行った（本印刷工程）。本印刷工程後の像担持体の表面を目視で観察し、フィルミングの有無を確認した。また、本印刷工程で印刷した５，０００枚目の画像を取り出し、画像全体における印字濃度の均一性を目視で評価した。さらに、本印刷工程で印刷した白ベタ印字部分に現像剤の付着の有無（カブリ）を目視で確認した。
【００８２】
印字濃度の均一性評価は、取り出した前記画像の印字濃度が均一であった場合を「○」、取り出した前記画像の印字濃度にムラがあり、又は、取り出した前記画像が低濃度であった場合を「×」とし、カブリ評価は、白ベタ印字部分に現像剤が付着していなかった場合を「○」、白ベタ印字部分に現像剤が付着していた場合を「×」とし、フィルミング評価は、フィルミングが発生していなかった場合を「○」、フィルミングが発生していた場合を「×」とした。これらの評価結果を表１に示す。
【００８３】
各現像ローラの総合判定は、ローラ硬度、ニップ幅均一性、印字濃度均一性、カブリ及びフィルミングの各評価項目を総合的に評価し、実用可能と判断される場合を「○」、実用不可能と判断される場合を「×」とした。総合判定の結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１は、この発明に係る現像ローラの一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図２】図２は、クラウン形状を示す薄肉中空円筒体の断面図であり、図２（ａ）は両端部から中央部に向かってほぼ同じ割合で徐々に外径が大きくなるクラウン形状を成す薄肉中空円筒体の断面図であり、図２（ｂ）は両端部近傍にその中央方向に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ部とテーパ部に挟まれた外径が均一な円筒部とを有するクラウン形状を成す薄肉中空円筒体の断面図である。
【図３】図３は、この発明に係る現像ローラの別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図４】図４は、この発明に係る現像ローラのまた別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図５】図５は、この発明に係る現像ローラのさらにまた別の一実施例である現像ローラを示す断面図である。
【図６】図６は、導電性弾性層の全体電気抵抗率を測定する方法を説明する説明図である。
【図７】図７は、画像形成装置の一種であるタンデム型カラー画像形成装置の概略図である。
【符号の説明】
【００８６】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 現像ローラ
２Ａ、２Ｂ 薄肉中空円筒体
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ 端部
４Ａ、４Ｂ ゴム層又はエラストマー層
５Ａ テーパ部
５Ｂ 円筒部
６ 無端ベルト
７ 貫通孔
８ 装着部材
９ 軸体
１０ 画像形成装置
１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 像担持体
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電手段
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 露光手段
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ 転写手段
１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ クリーニング手段
１６ 記録体
２０ 現像手段
２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、３４ 筐体
２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ 現像剤
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙ 現像剤担持体
２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ 現像剤規制部材
３０ 定着手段
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 無端ベルト支持ローラ
３５ 開口部
４１ カセット
４２ 支持ローラ
１００ 抵抗測定器
１０１ 電極板
１０２ 分銅
１０３ ローラ固定治具
１０４ 第１の電極
１０５ 第２の電極
Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に、成形して成る薄肉中空円筒体と、前記薄肉中空円筒体の前記開口部それぞれを閉塞する端部と、前記薄肉中空円筒体の外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層とを備えて成る現像ローラであって、
前記薄肉中空円筒体又は前記端部は、前記端部によって閉塞された前記薄肉中空円筒体の中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、前記現像ローラにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記薄肉中空円筒体は、その厚さが０．１５〜０．５ｍｍ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】
前記クラウン形状は、その端部における外径と、その中央部における外径との差が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラ。
【請求項１】
エンジニアリングプラスチックを含有する樹脂組成物を、両端に開口部を有するクラウン形状に、成形して成る薄肉中空円筒体と、前記薄肉中空円筒体の前記開口部それぞれを閉塞する端部と、前記薄肉中空円筒体の外周面に形成されたゴム層又はエラストマー層とを備えて成る現像ローラであって、
前記薄肉中空円筒体又は前記端部は、前記端部によって閉塞された前記薄肉中空円筒体の中空部に連通する貫通孔が形成されて成り、前記現像ローラにおけるＪＩＳ Ａ硬度が２０〜７０であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記薄肉中空円筒体は、その厚さが０．１５〜０．５ｍｍ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】
前記クラウン形状は、その端部における外径と、その中央部における外径との差が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−９２８５１（Ｐ２００９−９２８５１Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６２２９７（Ｐ２００７−２６２２９７）
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【復代理人】
【識別番号】１００１１８８０９
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 育男
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月５日（２００７．１０．５）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【復代理人】
【識別番号】１００１１８８０９
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 育男
【Ｆターム（参考）】
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