電子写真機器用現像ロール
【課題】画像のガサツキを抑制可能な電子写真機器用現像ロールを提供すること。
【解決手段】現像ロール１０は、ゴム弾性層１２と、被膜１４とを有している。ゴム弾性層１２は、転写により形成された転写凸部１２ａを表面に多数有している。被膜１４は、ゴム弾性層１２の表面に少なくとも１層以上被覆されている。転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面には、微細凹凸１４ａが形成されている。微細凹凸１４ａは、粗さ形成用粒子１４ｂに起因して形成されていると良い。
【解決手段】現像ロール１０は、ゴム弾性層１２と、被膜１４とを有している。ゴム弾性層１２は、転写により形成された転写凸部１２ａを表面に多数有している。被膜１４は、ゴム弾性層１２の表面に少なくとも１層以上被覆されている。転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面には、微細凹凸１４ａが形成されている。微細凹凸１４ａは、粗さ形成用粒子１４ｂに起因して形成されていると良い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真機器の内部には、感光ドラムに対峙して現像ロールが配設されている。現像ロールは、通常、軸体の外周面にゴム等からなる弾性層が形成されており、必要に応じて、弾性層の外周に抵抗調整層や保護層等が形成されている。
【０００３】
近年、電子写真機器は高画質化されてきている。これに伴い、電子写真機器内に組み込まれる現像ロールにも高画質化への対応が求められている。高画質化を図る上で、現像ロールは、十分なトナー搬送性を有していることが重要である。そのため、一般的には、現像ロールの表面を粗面化することによりトナー搬送性を確保している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ロール成形金型の型面に無電解複合めっきし、その無電解複合めっき層の表面にピットを形成させることにより、その無電解複合めっき層の表面を粗面に形成し、この型面を転写して弾性層を形成し、この弾性層の外周面に表層を形成した現像ロールが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来知られる現像ロールは、トナー搬送性を確保しつつ、かぶり現象の発生を抑制することが可能とされている。
【０００７】
しかしながら、近年の高画質化に対する要求では、新たに画像のガサツキを改善することが求められている。この点、従来の現像ロールは十分に対応できていなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、画像のガサツキを抑制可能な電子写真機器用現像ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、上記ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、上記転写凸部間に存在する被膜の最表面に、微細凹凸が形成されていることを要旨とする。
【００１０】
ここで、上記転写凸部は、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記被膜は１層または２層から構成されていることが好ましい。
【００１２】
また、上記微細凹凸は、上記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、上記粗さ形成用粒子の平均粒径は、１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。また、上記粗さ形成用粒子の面積比率は、２０〜６０％の範囲内にあることが好ましい。
【００１４】
また、上記微細凹凸は、上記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されていても良い。
【００１５】
また、上記微細凹凸表面の表面粗さＲａは、０．２〜２μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１６】
また、上記転写凸部の高さは、２〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されている。
【００１８】
そのため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、画像のガサツキを抑制することができる。これは以下の理由によるものと考えられる。
【００１９】
すなわち、型転写により凸部を形成した場合、転写凸部間には平坦な部分が生じる。平坦な部分がロール表面に存在すると、この部分にトナーが重なって溜まってしまい、トナーの均一搬送性が低下する。また、平坦な部分に溜まった上方のトナーは、ロール表面との摩擦の機会が減少するので、均一に帯電され難くなる。
【００２０】
本発明に係る現像ロールでは、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されている。そのため、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制でき、トナーの均一搬送性が向上する。また、トナーとロール表面との摩擦の機会が増大し、トナーの均一帯電性も向上する。これらにより、画像のガサツキを抑制することができるものと考えられる。
【００２１】
ここで、上記転写凸部が、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものである場合には、トナー搬送性を確保しやすくなる。また、裾が拡がった略山状の転写凸部となりやすいため、転写凸部の基部にトナーが目詰まりし難く、フィルミングの抑制に寄与しやすい。
【００２２】
また、上記被膜が１層から構成されている場合には、現像ロールの低廉化に寄与しやすくなる。また、上記被膜が２層から構成されている場合には、耐久性を向上させやすくなる。
【００２３】
また、上記微細凹凸が、上記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されている場合には、粗さ形成用粒子の大きさを変化させることで、適度な表面粗さを有する微細凹凸を形成しやすくなる。
【００２４】
この場合、上記粗さ形成用粒子の平均粒径が１〜１０μｍの範囲内にある場合には、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制し、均一な搬送性を確保しやすくなる。また、粗さ形成用粒子の面積比率が２０〜６０％の範囲内にある場合には、トナーとロール表面との摩擦の機会が増大し、均一な帯電性を確保しやすくなる。
【００２５】
また、上記微細凹凸が、上記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されている場合には、粗さ形成用粒子の分散度合等に関係なく、適度な表面粗さを有する微細凹凸を形成しやすくなる。
【００２６】
また、上記微細凹凸表面の表面粗さＲａが０．２〜２μｍの範囲内にある場合には、画像のガサツキをより抑制しやすくなる。
【００２７】
また、上記転写凸部の高さが２〜５０μｍの範囲内にある場合には、微細凹凸の効果を発揮しやすくなり、かつ、適度なトナー搬送量を確保しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本実施形態に係る電子写真機器用現像ロール（以下、「本現像ロール」ということがある。）について説明する。
【００２９】
図１〜図３は、本現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図（拡大図）である。本現像ロール１０は、軸体（不図示）と、ゴム弾性層１２と、被膜１４とを有している。
【００３０】
ゴム弾性層１２は、ゴム弾性を有する層であり、軸体の外周面に沿って形成されている。ゴム弾性層１２は、その表面に、転写により形成された転写凸部１２ａを多数有している。図１〜図３では、ゴム弾性層１２は、単層から構成されている場合を例示しているが、表面に転写凸部を有しておれば、複数層から構成されていても良い。
【００３１】
転写凸部１２ａの高さの下限は、トナー搬送量の確保等の観点から、好ましくは、２μｍ以上、より好ましくは、５μｍ以上、さらに好ましくは、７μｍ以上であると良い。一方、転写凸部１２ａの高さの上限は、微細凹凸の効果を発揮しやすくなる等の観点から、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、３０μｍ以下、さらに好ましくは、１０μｍ以下であると良い。なお、上記転写凸部１２ａの高さは、転写凸部の基部から頂部までの距離のことである。
【００３２】
また、転写凸部１２ａの頂部は、トナー搬送性を確保しやすくなる等の観点から、転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面よりも高い位置に配置されていることが好ましい。
【００３３】
転写凸部１２ａの密度の下限は、トナー搬送量の確保等の観点から、好ましくは、１００個／ｍｍ２以上、より好ましくは、２００個／ｍｍ２以上であると良い。一方、転写凸部１２ａの密度の上限は、後述する転写凸部１２ａ間に存在させる微細凹凸の形成領域を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、３５０個／ｍｍ２以下、より好ましくは、２５０個／ｍｍ２以下であると良い。
【００３４】
なお、上記転写凸部１２ａの密度は、ゴム弾性層１２表面を写真撮影し、転写凸部１２ａの数を数え、単位面積当たりの転写凸部１２ａの数を計算することで算出することができる。
【００３５】
転写凸部１２ａの形状は特に限定されるものではない。好ましくは、断面視で、略裾広がりの山状の形状を多く含んでいると良い。転写凸部の基部にくびれ等があると、この部分にトナーが目詰まりし、フィルミング等の原因になるが、略裾広がりの山状であると、トナー目詰まりが生じ難く、フィルミングの抑制効果が大きくなるからである。
【００３６】
転写凸部１２ａは、例えば、転写凸部１２ａに対応する凹部を内周面に有するロール成形金型の凹面をゴム弾性層１２表面に転写することにより形成することができる。好ましくは、多数のピットが形成されためっき層を内周面に有するロール成形金型のピット面をゴム弾性層１２表面に転写することにより形成すると良い。トナー搬送性を確保しやすい突起を比較的簡易に形成することができるからである。また、断面視で、略裾広がりの山状の形状を有する転写凸部１２ａを多数形成しやすいからである。
【００３７】
ゴム弾性層１２の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定される十点平均粗さ）は、被膜形成後の表面粗さを確保しやすい等の観点から、好ましくは、１０〜４０μｍ、より好ましくは、１５〜３５μｍの範囲内にあると良い。
【００３８】
ゴム弾性層１２を主に形成するゴム弾性材料としては、具体的には、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタン系エラストマー、天然ゴム（ＮＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００３９】
上記ゴム弾性材料としては、低硬度で、へたりが少ないなどの観点から、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーなどが好ましい。
【００４０】
上記ゴム弾性材料には、導電性付与等のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２ 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２ （ｃ−は導電性を意味する。）などの電子導電剤や、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩などのイオン導電剤などといった導電剤を１種または２種以上添加することができる。他にも、必要に応じて、軟化剤（オイル）、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等を適宜添加しても良い。
【００４１】
ゴム弾性層１２の厚みは、感光体とのニップ幅を安定して確保しやすい等の観点から、好ましくは、１〜６ｍｍ、より好ましくは、２〜４ｍｍの範囲内であると良い。
【００４２】
被膜１４は、ゴム弾性層１２の表面に被覆されるもので、少なくとも１層以上あれば良い。図１および図３は、被膜１４が１層、図２は、被膜１４が２層ある場合を例示している。
【００４３】
被膜１４が１層から構成されている場合には、現像ロールの低廉化に寄与しやすくなる。また、被膜１４が２層から構成されている場合には、耐久性を向上させやすくなる。
【００４４】
ここで、転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面には、微細凹凸１４ａが形成されている。この微細凹凸１４ａの表面粗さは、ゴム弾性層１２の転写凸部１２ａによる表面粗さに比べ微細である。
【００４５】
微細凹凸１４ａの表面粗さＲａの下限は、十分なガサツキ抑制効果を得る等の観点から、好ましくは、０．２μｍ以上、より好ましくは、０．５μｍ以上であると良い。一方、微細凹凸１４ａの表面粗さＲａの上限は、適度なガサツキ抑制効果を得やすい等の観点から、好ましくは、２μｍ以下、より好ましくは、１．５μｍ以下であると良い。
【００４６】
なお、微細凹凸１４ａの表面粗さＲａは、レーザー顕微鏡を用いて撮影した被膜１４表面の画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて任意の転写凸部間を選択し、測定される算術平均粗さである。詳しくは、実施例にて詳述する。
【００４７】
微細凹凸１４ａは、何れの方法により形成されていても良い。例えば、図１および図２に示すように、被膜１４中に粗さ形成用粒子１４ｂを添加し、この粗さ形成用粒子１４ｂに起因して微細凹凸１４ａを形成することができる。
【００４８】
被膜１４が複数層から構成されている場合、被膜１４の最表面に微細凹凸１４ａが形成されさえすれば、粗さ形成用粒子１４ｂは、何れの層中に添加されていても良い。好ましくは、微細凹凸の形成性、微細凹凸の均一性等の観点から、粗さ形成用粒子１４ｂは、図２に示すように、ゴム弾性層１２と接する被膜中に添加されていると良い。
【００４９】
粗さ形成粒子１４ｂの平均粒径の下限は、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制しやすい等の観点から、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは、３μｍ以上であると良い。一方、粗さ形成粒子１４ｂの平均粒径の上限は、適度なトナー搬送性を確保しやすい等の観点から、好ましくは、１０μｍ以下、より好ましくは、８μｍ以下であると良い。
【００５０】
なお、粗さ形成用粒子１４ｂの平均粒径は、粒度分布計マイクロトラックＵＰＡ（日機装社製）等により測定することができる。
【００５１】
粗さ形成用粒子１４ｂの面積比率の下限は、トナーとロール表面との摩擦機会を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、２０％以上、より好ましくは、３０％以上であると良い。一方、粗さ形成用粒子１４ｂの面積比率の上限は、適度な帯電性を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、６０％以下、より好ましくは、５０％以下あると良い。
【００５２】
なお、上記面積比率は、以下のようにして算出することができる。すなわち、上記面積比率は、ロール表面全体に対する粗さ形成用粒子部分の面積割合を表すものである。具体的には、ロール表面の撮影画像を判別分析法を用いて二値化したときに得られる粗さ形成用粒子部分の面積割合である。撮影画像は、ロール表面の０．４×０．４ｍｍ以上のエリアを、少なくとも１０００×１０００ｄｐｉ以上の解像度にて撮影したものを用いる。このとき、画像上で、１ドットの大きさが、粗さ形成用粒子の平均粒径の１／１５以下になるように設定する。
【００５３】
上記面積比率を算出するには、具体的には、ロール表面をレンズで拡大し、０．５×０．４ｍｍの領域を１２８０×１０２４ｄｐｉの解像度で取り込み、これを評価対象とする。次いで、画像を二値化しやすいように、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために、平滑フィルタでノイズ除去してから、判別分析法を用いて二値化する。
【００５４】
次いで、粒子部の面積を計算するため、また、ノイズ除去しやすくするために、二値化した画像を白黒反転処理し、粒子部である白色部分の内部に発生しているノイズを穴埋め除去した後、白色部分の面積を計測する。面積の計測は、一般的に用いられる画像処理ソフトを用いて行なうことができる。
【００５５】
このような一連の画像処理には、一般的な顕微鏡を用いることができるが、特に、Ｎａｋａｄｅｎ製のマイクロスコープＭｘ−１２００Ｅ、これと同方式のマイクロスコープを好適に用いる。一般的な顕微鏡では、例えば、ロール表面の粒子の存在しない部分に焦点を合わせる作業を行なうが、上記マイクロスコープでは、三次元深度合成画像を簡便に撮影できるので、微細凹凸のあるロール表面を、よりクリアに観察することができるからである。二値化処理は、例えば、ナノシステム株式会社製ＮａｎｏＨｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ／Ｌｔ等を用いて行なうことができる。
【００５６】
微細凹凸１４ａは、例えば、図３に示すように、被膜１４中に粗さ形成用粒子１４ｂを添加することなく形成されていても良い。具体的には、最表面の被膜１４表面に微細凹凸１４ａに対応する凹凸部を転写し、転写された転写凹凸部に起因して微細凹凸部１４ａが形成されていても良い。
【００５７】
被膜１４を形成する主材料としては、具体的には、例えば、ウレタン樹脂、ウレタンシリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、シリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、ニトリルゴム、ウレタンゴムなどを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００５８】
被膜１４を形成する主材料としては、耐摩耗性などの観点から、ウレタン樹脂、ウレタンシリコーン樹脂などが好ましい。
【００５９】
また、被膜１４を形成する主材料には、必要に応じて、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２ 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２ （ｃ−は導電性を意味する。）などの電子導電剤や、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩などのイオン導電剤などといった導電剤を１種または２種以上添加することができる。また、ウレタン樹脂粒子、ＰＭＭＡ粒子、シリカ粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等の粗さ形成用粒子を１種または２種以上添加することができる。他にも、軟化剤（オイル）、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等を適宜添加しても良い。
【００６０】
被膜１４の厚みは、耐摩耗性、表面硬度（トナーストレス）等の観点から、好ましくは、１〜１５μｍ、より好ましくは、３〜１２μｍの範囲内であると良い。なお、上記被膜１４の厚みは、転写凸部１２ａ間のゴム弾性層１２の平坦部に被覆された部分から測定される値である。また、被膜１４が粗さ形成用粒子１４ｂを含んでいる場合には、粗さ形成用粒子１４がない部分から測定される値である。
【００６１】
本現像ロールは、次のようにして製造することができる。すなわち、転写凸部に対応する凹部を内周面（型面）に有するロール成形金型を準備する。好適には、多数のピットが形成されためっき層を内周面に有するロール成形金型を用いる。
【００６２】
このロール成形金型は、フッ素樹脂粒子と界面活性剤とを含む無電解めっき浴を用いて、金型の型面に、フッ素樹脂粒子を共析させる無電解共析めっきを施し、その無電解共析めっき層の表面に多数のピットを形成させることで得ることができる。なお、フッ素樹脂粒子と界面活性剤との割合、めっき温度、めっき時間等を適宜可変させることで、ピット数密度を調整することが可能である。
【００６３】
次いで、準備したロール成形用金型の中空部に、必要に応じて接着剤を塗布した軸体を同軸にセットする。
【００６４】
次いで、中空部の内周面と軸体との間の成形空間にゴム弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これをゴム弾性層形成材料に最適な条件で加熱した後、冷却、脱型する。これにより、軸体の外周面に沿って、ロール成形金型の凹部面が転写されて形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層を形成することができる。
【００６５】
次に、このゴム弾性層の表面に、ロールコート法、スプレー法、ディッピング法等の各種の塗工法を用いて、被膜形成材料を塗工し、被膜形成材料に最適な条件で乾燥（硬化）させて被膜を形成する。２層以上の被膜を形成する場合には、この操作を繰り返し行えば良い。
【００６６】
被膜形成材料が粗さ形成用粒子を含んでいる場合には、これにより、転写凸部間に存在する被膜の最表面に、粗さ形成用粒子に起因する微細凹凸を形成することができる。
【００６７】
また、被膜形成用材料が粗さ形成用粒子を含んでいない場合には、塗工した被膜形成材料が硬化する前に、微細凹凸に対応する凹凸部を有する部材の凹凸部を転写し、その後、被膜形成材料を硬化させれば、微細凹凸を形成することができる。
【００６８】
基本的には、このようにして本現像ロールを製造することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、以下では、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により転写凸部を形成した。
【００７０】
１．実施例および比較例に係る現像ロールの作製
（ロール成形型の準備）
硫酸ニッケル６水和物を２０ｇ／リットル、次亜リン酸ナトリウム１水和物（還元剤）を２５ｇ／リットル、乳酸（錯化剤）を２７ｇ／リットル、プロピオン酸（錯化剤）を２．５ｇ／リットル、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．２μｍ）を５ｇ／リットル、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（カチオン系界面活性剤）を０．１ｇ／リットルを配合して、ｐＨ４．８の各めっき浴を調製した。
【００７１】
次に、上記各めっき浴に、内径１６ｍｍの円柱状中空部を有するロール成形金型を浸漬することにより、円柱状中空部の内周面に無電解共析めっきを施し、無電解共析めっき層（厚み２２μｍ）を型面に有するロール成形金型を作製した。この際、めっき条件は、めっき浴の温度を９０℃、めっき時間を１２０分間とした。
【００７２】
得られたロール成形金型の断面を、走査型電子顕微鏡により観察したところ、無電解共析めっき層の表面に多数のピット（ピット密度２００個／ｍｍ２）が形成されていることが確認された。
【００７３】
（軸体の準備）
外径８ｍｍ、長さ２７０ｍｍの鉄製で、表面にＮｉめっきが施されている中実円柱状の軸体を準備した。
【００７４】
（ゴム弾性層形成材料の調製）
導電性シリコーンゴム（信越化学工業（株）製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）を、ニーダーで混練することにより、ゴム弾性層形成材料を調製した。
【００７５】
（被膜形成材料Ａの調製）
架橋系ウレタン樹脂（三菱化学（株）製、「ＰＴＭＧ１０００」）１００質量部と、イソシアネート（日本ポリウレタン（株）製、「ミリオネートＭＴ」）５０質量部と、カーボンブラック（電気化学工業（株）製、「デンカブラックＨＳ−１００」）２０質量部と、後述の表１に示す所定量、所定平均粒径（粒度分布計マイクロトラックＵＰＡ（日機装製）により測定）の粗さ形成用粒子（ウレタン樹脂粒子）とをボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００質量部を加えて混合、撹拌することにより、被膜形成材料Ａを調製した。
【００７６】
（被膜形成材料Ｂの調製）
被膜形成材料Ａの調製時に、粗さ形成用粒子を用いなかった以外は同様にして、被膜形成材料Ｂを調製した。
【００７７】
（実施例に係る現像ロールの作製）
準備したロール成形金型の円柱状中空部に軸体を同軸にセットし、円柱状中空部の内周面と軸体との間の成形空間に上記調製したゴム弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これを１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、軸体の外周面に沿って、ロール成形金型のピット面が転写されて形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層（厚み：４ｍｍ）を１層形成した。
【００７８】
次に、実施例１、３、４については、上記ゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含む被膜形成材料Ａを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記ゴム弾性層の表面に表１に示す厚みの被膜（表面）を形成した。以上により、実施例１、３、４に係る現像ロールを作製した。
【００７９】
また、実施例２については、上記ゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含む被膜形成材料Ａを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記ゴム弾性層の表面に表１に示す厚みの被膜（中間）を形成した。さらに、上記被膜（中間）の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含まない被膜形成材料Ｂを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記被膜（中間）の表面に表１に示す厚みの被膜（表面）を形成した。以上により、実施例２に係る現像ロールを作製した。
【００８０】
（比較例に係る現像ロールの作製）
実施例１に係る現像ロールの作製において、被膜形成用材料Ａ（粗さ形成用粒子入り）に代えて被膜形成用材料Ｂ（粗さ形成用粒子無し）を用いた以外は同様にして、比較例１に係る現像ロールを作製した。
【００８１】
また、実施例１に係る現像ロールの作製において、転写凸部の高さに対して過度に大きな粗さ形成用粒子が添加された被膜形成用材料Ａを用いた以外は同様にして、比較例２に係る現像ロールを作製した。
【００８２】
２．ロール物性の測定
（ロール表面粗さＲｚ）
ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、それぞれの位置の外周の任意の３点での十点平均粗さＲｚを、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定した。そして、測定した合計９点（３点×３つの位置）での十点平均粗さＲｚの平均値を、ロール表面粗さＲｚとした。
【００８３】
（微細凹凸表面の表面粗さＲａ）
レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製、「ＶＫ−９５１０」）を用いて、ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、被膜表面を４００倍で撮影した。撮影した画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて、任意の転写凸部間を３箇所選択し、算術平均粗さＲａを測定した。３箇所各３つの計９点の平均値を微細凹凸の表面粗さＲａとした。
【００８４】
なお、比較例１は、転写凸部間に微細凹凸が形成されていなかったが、参考のために転写凸部間の表面粗さＲａを測定した。その結果、転写凸部間の表面粗さＲａは０．１であった。また、比較例２は、転写凸部間に粗い凹凸が形成されており、微細凹凸が形成されていなかったが、参考のために転写凸部間の表面粗さＲａを測定した。その結果、転写凸部間の表面粗さＲａは２．５であった。
【００８５】
（転写凸部の高さ）
レーザー顕微鏡を用いて、ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、被膜表面を１０００倍で撮影した。モードのプロファイル計測にて、任意の転写凸部の頂点を通過する計測ラインを引き、計測した高さプロファイルにおいて、ノイズを除去するために高さスムージングを行い、さらにグラフの傾きを補正した。転写凸部の頂点と裾部分とを選択し、得られた高度差の数値を転写凸部の高さとした。上記を任意の３つの転写凸部において実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を転写凸部の高さとした。
【００８６】
（粗さ形成用粒子の面積比率）
Ｎａｋａｄｅｎ製Ｍｘ−１２００Ｅを用いて、ロール表面をレンズで拡大し、０．５×０．４ｍｍの領域を１２８０×１０２４ｄｐｉの解像度で取り込んだ。次いで、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために平滑フィルタでノイズ除去した。
【００８７】
その後、ナノシステム株式会社製ＮａｎｏＨｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ／Ｌｔを用いて、判別分析法により二値化処理した。
【００８８】
次いで、二値化した画像を白黒反転処理し、画像中で白色となっている粗さ形成用粒子部分内のノイズを除去（白色部分の内部にある黒色部分を穴埋めした）した後、この白色部分（粒子部分）の面積を計測した。
【００８９】
次いで、撮影した画像面積（ロール表面の面積）中に占める粒子部分の面積の割合を算出し、これを粗さ形成用粒子の面積比率（％）とした。
【００９０】
（ロール表面硬度）
各ロールの表面硬度を、ＭＤ−１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型」）により測定（Ｎ＝３）した。
【００９１】
（ロール体積抵抗）
金属ドラム上に各現像ロールを線接触させ、ロールの芯金の両端に各々５００ｇの荷重をかけた状態で金属ドラムを回転駆動し、３０ｒｐｍで各現像ロールをつれ回り回転させ、１００Ｖｄｃ印加した状態での軸体と金属ドラム間の電気抵抗を測定し、これをロール体積抵抗として求めた。
【００９２】
３．ロール評価
得られた各現像ロールにつき、以下の画像のガサツキ評価を行った。
【００９３】
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンタ（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ−２５１０」）のカートリッジ内に組み込み、温度３２．５℃、相対湿度８０％ＲＨの環境下にて、黒ハーフトーン画像の画像出しを行った。そして、初期の黒ハーフトーン画像と、１００００枚耐久後の黒ハーフトーン画像とをサンプリングした。
【００９４】
次いで、スキャナー（エプソン社製、「ＧＴ−Ｘ９７０」）を用いて、各画像を２４００ｄｐｉの解像度で取り込んだ（取り込み面積：２００ｍｍ×１００ｍｍ）。
【００９５】
次いで、解析ソフト（三谷商事製、「Ｗｉｎ ＲＯＯＦ」）を用いて、取り込んだ各画像から輝度ヒストグラムを作製し、その輝度ヒストグラムから輝度の標準偏差σを求めた。
【００９６】
上記標準偏差σが１０より小さかった場合を、ガサツキが極めて抑制されているとして、評価「◎」とした。上記標準偏差σが１０〜１２の範囲であった場合を、実用的には問題がない程度でガサツキが抑制されているとして、評価「○」とした。また、上記標準偏差σが１２より大きかった場合を、ガサツキが抑制されてないとして、評価「×」とした。
【００９７】
表１に、各現像ロールの構成、各ロール物性、ガサツキ評価結果をまとめて示す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
表１を相対比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、比較例１に係る現像ロールは、転写凸部間に存在する被膜表面に微細凹凸が形成されていない。そのため、初期・耐久後の双方において画像のガサツキを抑制することができなかった。
【０１００】
これは、ゴム弾性層に形成された転写凸部間が平坦であるため、これに沿って被膜が形成されることで、転写凸部間に存在する被膜表面が平坦になり、この部分にトナーが重なって溜まったり、トナーとロール表面との摩擦機会が減少したりしたことで、トナー搬送性、均一帯電性が低下したためであると考えられる。
【０１０１】
また、比較例２に係る現像ロールは、被膜中の粗さ形成用粒子の粒径が転写凸部の高さよりも過度に大きかったため、転写凸部間に存在する被膜表面に微細凹凸が形成されなかった。そのため、耐久後の画像のガサツキを抑制することができなかった。
【０１０２】
これらに対し、実施例に係る現像ロールは、何れも、比較例に係る現像ロールに比較して、画像のガサツキを抑制しやすいことが確認できた。
【０１０３】
これは、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されているので、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制でき、トナーの均一搬送性が向上し、また、ロール表面との摩擦の機会が増大し、トナーの均一帯電性も向上したので、画像のガサツキを抑制することができたためと考えられる。
【０１０４】
したがって、実施例に係る現像ロールを組み込めば、長期に亘って電子写真機器の高画質化に寄与できることが確認できた。
【０１０５】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本実施形態に係る現像ロール（被膜１層、被膜中の粗さ形成用粒子による微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図２】本実施形態に係る現像ロール（被膜２層、被膜中の粗さ形成用粒子による微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図３】本実施形態に係る現像ロール（被膜１層、被膜表面に転写により形成された微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 本現像ロール
１２ ゴム弾性層
１２ａ 転写凸部
１４ 被膜
１４ａ 微細凹凸
１４ｂ 粗さ形成用粒子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真機器の内部には、感光ドラムに対峙して現像ロールが配設されている。現像ロールは、通常、軸体の外周面にゴム等からなる弾性層が形成されており、必要に応じて、弾性層の外周に抵抗調整層や保護層等が形成されている。
【０００３】
近年、電子写真機器は高画質化されてきている。これに伴い、電子写真機器内に組み込まれる現像ロールにも高画質化への対応が求められている。高画質化を図る上で、現像ロールは、十分なトナー搬送性を有していることが重要である。そのため、一般的には、現像ロールの表面を粗面化することによりトナー搬送性を確保している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、ロール成形金型の型面に無電解複合めっきし、その無電解複合めっき層の表面にピットを形成させることにより、その無電解複合めっき層の表面を粗面に形成し、この型面を転写して弾性層を形成し、この弾性層の外周面に表層を形成した現像ロールが開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１８４６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来知られる現像ロールは、トナー搬送性を確保しつつ、かぶり現象の発生を抑制することが可能とされている。
【０００７】
しかしながら、近年の高画質化に対する要求では、新たに画像のガサツキを改善することが求められている。この点、従来の現像ロールは十分に対応できていなかった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、画像のガサツキを抑制可能な電子写真機器用現像ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、上記ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、上記転写凸部間に存在する被膜の最表面に、微細凹凸が形成されていることを要旨とする。
【００１０】
ここで、上記転写凸部は、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記被膜は１層または２層から構成されていることが好ましい。
【００１２】
また、上記微細凹凸は、上記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、上記粗さ形成用粒子の平均粒径は、１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。また、上記粗さ形成用粒子の面積比率は、２０〜６０％の範囲内にあることが好ましい。
【００１４】
また、上記微細凹凸は、上記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されていても良い。
【００１５】
また、上記微細凹凸表面の表面粗さＲａは、０．２〜２μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００１６】
また、上記転写凸部の高さは、２〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されている。
【００１８】
そのため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、画像のガサツキを抑制することができる。これは以下の理由によるものと考えられる。
【００１９】
すなわち、型転写により凸部を形成した場合、転写凸部間には平坦な部分が生じる。平坦な部分がロール表面に存在すると、この部分にトナーが重なって溜まってしまい、トナーの均一搬送性が低下する。また、平坦な部分に溜まった上方のトナーは、ロール表面との摩擦の機会が減少するので、均一に帯電され難くなる。
【００２０】
本発明に係る現像ロールでは、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されている。そのため、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制でき、トナーの均一搬送性が向上する。また、トナーとロール表面との摩擦の機会が増大し、トナーの均一帯電性も向上する。これらにより、画像のガサツキを抑制することができるものと考えられる。
【００２１】
ここで、上記転写凸部が、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものである場合には、トナー搬送性を確保しやすくなる。また、裾が拡がった略山状の転写凸部となりやすいため、転写凸部の基部にトナーが目詰まりし難く、フィルミングの抑制に寄与しやすい。
【００２２】
また、上記被膜が１層から構成されている場合には、現像ロールの低廉化に寄与しやすくなる。また、上記被膜が２層から構成されている場合には、耐久性を向上させやすくなる。
【００２３】
また、上記微細凹凸が、上記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されている場合には、粗さ形成用粒子の大きさを変化させることで、適度な表面粗さを有する微細凹凸を形成しやすくなる。
【００２４】
この場合、上記粗さ形成用粒子の平均粒径が１〜１０μｍの範囲内にある場合には、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制し、均一な搬送性を確保しやすくなる。また、粗さ形成用粒子の面積比率が２０〜６０％の範囲内にある場合には、トナーとロール表面との摩擦の機会が増大し、均一な帯電性を確保しやすくなる。
【００２５】
また、上記微細凹凸が、上記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されている場合には、粗さ形成用粒子の分散度合等に関係なく、適度な表面粗さを有する微細凹凸を形成しやすくなる。
【００２６】
また、上記微細凹凸表面の表面粗さＲａが０．２〜２μｍの範囲内にある場合には、画像のガサツキをより抑制しやすくなる。
【００２７】
また、上記転写凸部の高さが２〜５０μｍの範囲内にある場合には、微細凹凸の効果を発揮しやすくなり、かつ、適度なトナー搬送量を確保しやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本実施形態に係る電子写真機器用現像ロール（以下、「本現像ロール」ということがある。）について説明する。
【００２９】
図１〜図３は、本現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図（拡大図）である。本現像ロール１０は、軸体（不図示）と、ゴム弾性層１２と、被膜１４とを有している。
【００３０】
ゴム弾性層１２は、ゴム弾性を有する層であり、軸体の外周面に沿って形成されている。ゴム弾性層１２は、その表面に、転写により形成された転写凸部１２ａを多数有している。図１〜図３では、ゴム弾性層１２は、単層から構成されている場合を例示しているが、表面に転写凸部を有しておれば、複数層から構成されていても良い。
【００３１】
転写凸部１２ａの高さの下限は、トナー搬送量の確保等の観点から、好ましくは、２μｍ以上、より好ましくは、５μｍ以上、さらに好ましくは、７μｍ以上であると良い。一方、転写凸部１２ａの高さの上限は、微細凹凸の効果を発揮しやすくなる等の観点から、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、３０μｍ以下、さらに好ましくは、１０μｍ以下であると良い。なお、上記転写凸部１２ａの高さは、転写凸部の基部から頂部までの距離のことである。
【００３２】
また、転写凸部１２ａの頂部は、トナー搬送性を確保しやすくなる等の観点から、転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面よりも高い位置に配置されていることが好ましい。
【００３３】
転写凸部１２ａの密度の下限は、トナー搬送量の確保等の観点から、好ましくは、１００個／ｍｍ２以上、より好ましくは、２００個／ｍｍ２以上であると良い。一方、転写凸部１２ａの密度の上限は、後述する転写凸部１２ａ間に存在させる微細凹凸の形成領域を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、３５０個／ｍｍ２以下、より好ましくは、２５０個／ｍｍ２以下であると良い。
【００３４】
なお、上記転写凸部１２ａの密度は、ゴム弾性層１２表面を写真撮影し、転写凸部１２ａの数を数え、単位面積当たりの転写凸部１２ａの数を計算することで算出することができる。
【００３５】
転写凸部１２ａの形状は特に限定されるものではない。好ましくは、断面視で、略裾広がりの山状の形状を多く含んでいると良い。転写凸部の基部にくびれ等があると、この部分にトナーが目詰まりし、フィルミング等の原因になるが、略裾広がりの山状であると、トナー目詰まりが生じ難く、フィルミングの抑制効果が大きくなるからである。
【００３６】
転写凸部１２ａは、例えば、転写凸部１２ａに対応する凹部を内周面に有するロール成形金型の凹面をゴム弾性層１２表面に転写することにより形成することができる。好ましくは、多数のピットが形成されためっき層を内周面に有するロール成形金型のピット面をゴム弾性層１２表面に転写することにより形成すると良い。トナー搬送性を確保しやすい突起を比較的簡易に形成することができるからである。また、断面視で、略裾広がりの山状の形状を有する転写凸部１２ａを多数形成しやすいからである。
【００３７】
ゴム弾性層１２の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して測定される十点平均粗さ）は、被膜形成後の表面粗さを確保しやすい等の観点から、好ましくは、１０〜４０μｍ、より好ましくは、１５〜３５μｍの範囲内にあると良い。
【００３８】
ゴム弾性層１２を主に形成するゴム弾性材料としては、具体的には、例えば、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタン系エラストマー、天然ゴム（ＮＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００３９】
上記ゴム弾性材料としては、低硬度で、へたりが少ないなどの観点から、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ヒドリンゴム、ウレタン系エラストマーなどが好ましい。
【００４０】
上記ゴム弾性材料には、導電性付与等のため、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２ 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２ （ｃ−は導電性を意味する。）などの電子導電剤や、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩などのイオン導電剤などといった導電剤を１種または２種以上添加することができる。他にも、必要に応じて、軟化剤（オイル）、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等を適宜添加しても良い。
【００４１】
ゴム弾性層１２の厚みは、感光体とのニップ幅を安定して確保しやすい等の観点から、好ましくは、１〜６ｍｍ、より好ましくは、２〜４ｍｍの範囲内であると良い。
【００４２】
被膜１４は、ゴム弾性層１２の表面に被覆されるもので、少なくとも１層以上あれば良い。図１および図３は、被膜１４が１層、図２は、被膜１４が２層ある場合を例示している。
【００４３】
被膜１４が１層から構成されている場合には、現像ロールの低廉化に寄与しやすくなる。また、被膜１４が２層から構成されている場合には、耐久性を向上させやすくなる。
【００４４】
ここで、転写凸部１２ａ間に存在する被膜１４の最表面には、微細凹凸１４ａが形成されている。この微細凹凸１４ａの表面粗さは、ゴム弾性層１２の転写凸部１２ａによる表面粗さに比べ微細である。
【００４５】
微細凹凸１４ａの表面粗さＲａの下限は、十分なガサツキ抑制効果を得る等の観点から、好ましくは、０．２μｍ以上、より好ましくは、０．５μｍ以上であると良い。一方、微細凹凸１４ａの表面粗さＲａの上限は、適度なガサツキ抑制効果を得やすい等の観点から、好ましくは、２μｍ以下、より好ましくは、１．５μｍ以下であると良い。
【００４６】
なお、微細凹凸１４ａの表面粗さＲａは、レーザー顕微鏡を用いて撮影した被膜１４表面の画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて任意の転写凸部間を選択し、測定される算術平均粗さである。詳しくは、実施例にて詳述する。
【００４７】
微細凹凸１４ａは、何れの方法により形成されていても良い。例えば、図１および図２に示すように、被膜１４中に粗さ形成用粒子１４ｂを添加し、この粗さ形成用粒子１４ｂに起因して微細凹凸１４ａを形成することができる。
【００４８】
被膜１４が複数層から構成されている場合、被膜１４の最表面に微細凹凸１４ａが形成されさえすれば、粗さ形成用粒子１４ｂは、何れの層中に添加されていても良い。好ましくは、微細凹凸の形成性、微細凹凸の均一性等の観点から、粗さ形成用粒子１４ｂは、図２に示すように、ゴム弾性層１２と接する被膜中に添加されていると良い。
【００４９】
粗さ形成粒子１４ｂの平均粒径の下限は、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制しやすい等の観点から、好ましくは、１μｍ以上、より好ましくは、３μｍ以上であると良い。一方、粗さ形成粒子１４ｂの平均粒径の上限は、適度なトナー搬送性を確保しやすい等の観点から、好ましくは、１０μｍ以下、より好ましくは、８μｍ以下であると良い。
【００５０】
なお、粗さ形成用粒子１４ｂの平均粒径は、粒度分布計マイクロトラックＵＰＡ（日機装社製）等により測定することができる。
【００５１】
粗さ形成用粒子１４ｂの面積比率の下限は、トナーとロール表面との摩擦機会を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、２０％以上、より好ましくは、３０％以上であると良い。一方、粗さ形成用粒子１４ｂの面積比率の上限は、適度な帯電性を確保しやすくなる等の観点から、好ましくは、６０％以下、より好ましくは、５０％以下あると良い。
【００５２】
なお、上記面積比率は、以下のようにして算出することができる。すなわち、上記面積比率は、ロール表面全体に対する粗さ形成用粒子部分の面積割合を表すものである。具体的には、ロール表面の撮影画像を判別分析法を用いて二値化したときに得られる粗さ形成用粒子部分の面積割合である。撮影画像は、ロール表面の０．４×０．４ｍｍ以上のエリアを、少なくとも１０００×１０００ｄｐｉ以上の解像度にて撮影したものを用いる。このとき、画像上で、１ドットの大きさが、粗さ形成用粒子の平均粒径の１／１５以下になるように設定する。
【００５３】
上記面積比率を算出するには、具体的には、ロール表面をレンズで拡大し、０．５×０．４ｍｍの領域を１２８０×１０２４ｄｐｉの解像度で取り込み、これを評価対象とする。次いで、画像を二値化しやすいように、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために、平滑フィルタでノイズ除去してから、判別分析法を用いて二値化する。
【００５４】
次いで、粒子部の面積を計算するため、また、ノイズ除去しやすくするために、二値化した画像を白黒反転処理し、粒子部である白色部分の内部に発生しているノイズを穴埋め除去した後、白色部分の面積を計測する。面積の計測は、一般的に用いられる画像処理ソフトを用いて行なうことができる。
【００５５】
このような一連の画像処理には、一般的な顕微鏡を用いることができるが、特に、Ｎａｋａｄｅｎ製のマイクロスコープＭｘ−１２００Ｅ、これと同方式のマイクロスコープを好適に用いる。一般的な顕微鏡では、例えば、ロール表面の粒子の存在しない部分に焦点を合わせる作業を行なうが、上記マイクロスコープでは、三次元深度合成画像を簡便に撮影できるので、微細凹凸のあるロール表面を、よりクリアに観察することができるからである。二値化処理は、例えば、ナノシステム株式会社製ＮａｎｏＨｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ／Ｌｔ等を用いて行なうことができる。
【００５６】
微細凹凸１４ａは、例えば、図３に示すように、被膜１４中に粗さ形成用粒子１４ｂを添加することなく形成されていても良い。具体的には、最表面の被膜１４表面に微細凹凸１４ａに対応する凹凸部を転写し、転写された転写凹凸部に起因して微細凹凸部１４ａが形成されていても良い。
【００５７】
被膜１４を形成する主材料としては、具体的には、例えば、ウレタン樹脂、ウレタンシリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、シリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、ニトリルゴム、ウレタンゴムなどを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００５８】
被膜１４を形成する主材料としては、耐摩耗性などの観点から、ウレタン樹脂、ウレタンシリコーン樹脂などが好ましい。
【００５９】
また、被膜１４を形成する主材料には、必要に応じて、カーボンブラック、グラファイト、ｃ−ＴｉＯ２ 、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ２ （ｃ−は導電性を意味する。）などの電子導電剤や、第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩などのイオン導電剤などといった導電剤を１種または２種以上添加することができる。また、ウレタン樹脂粒子、ＰＭＭＡ粒子、シリカ粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等の粗さ形成用粒子を１種または２種以上添加することができる。他にも、軟化剤（オイル）、加硫剤、加硫促進剤、滑剤、助剤等を適宜添加しても良い。
【００６０】
被膜１４の厚みは、耐摩耗性、表面硬度（トナーストレス）等の観点から、好ましくは、１〜１５μｍ、より好ましくは、３〜１２μｍの範囲内であると良い。なお、上記被膜１４の厚みは、転写凸部１２ａ間のゴム弾性層１２の平坦部に被覆された部分から測定される値である。また、被膜１４が粗さ形成用粒子１４ｂを含んでいる場合には、粗さ形成用粒子１４がない部分から測定される値である。
【００６１】
本現像ロールは、次のようにして製造することができる。すなわち、転写凸部に対応する凹部を内周面（型面）に有するロール成形金型を準備する。好適には、多数のピットが形成されためっき層を内周面に有するロール成形金型を用いる。
【００６２】
このロール成形金型は、フッ素樹脂粒子と界面活性剤とを含む無電解めっき浴を用いて、金型の型面に、フッ素樹脂粒子を共析させる無電解共析めっきを施し、その無電解共析めっき層の表面に多数のピットを形成させることで得ることができる。なお、フッ素樹脂粒子と界面活性剤との割合、めっき温度、めっき時間等を適宜可変させることで、ピット数密度を調整することが可能である。
【００６３】
次いで、準備したロール成形用金型の中空部に、必要に応じて接着剤を塗布した軸体を同軸にセットする。
【００６４】
次いで、中空部の内周面と軸体との間の成形空間にゴム弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これをゴム弾性層形成材料に最適な条件で加熱した後、冷却、脱型する。これにより、軸体の外周面に沿って、ロール成形金型の凹部面が転写されて形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層を形成することができる。
【００６５】
次に、このゴム弾性層の表面に、ロールコート法、スプレー法、ディッピング法等の各種の塗工法を用いて、被膜形成材料を塗工し、被膜形成材料に最適な条件で乾燥（硬化）させて被膜を形成する。２層以上の被膜を形成する場合には、この操作を繰り返し行えば良い。
【００６６】
被膜形成材料が粗さ形成用粒子を含んでいる場合には、これにより、転写凸部間に存在する被膜の最表面に、粗さ形成用粒子に起因する微細凹凸を形成することができる。
【００６７】
また、被膜形成用材料が粗さ形成用粒子を含んでいない場合には、塗工した被膜形成材料が硬化する前に、微細凹凸に対応する凹凸部を有する部材の凹凸部を転写し、その後、被膜形成材料を硬化させれば、微細凹凸を形成することができる。
【００６８】
基本的には、このようにして本現像ロールを製造することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、以下では、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により転写凸部を形成した。
【００７０】
１．実施例および比較例に係る現像ロールの作製
（ロール成形型の準備）
硫酸ニッケル６水和物を２０ｇ／リットル、次亜リン酸ナトリウム１水和物（還元剤）を２５ｇ／リットル、乳酸（錯化剤）を２７ｇ／リットル、プロピオン酸（錯化剤）を２．５ｇ／リットル、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．２μｍ）を５ｇ／リットル、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（カチオン系界面活性剤）を０．１ｇ／リットルを配合して、ｐＨ４．８の各めっき浴を調製した。
【００７１】
次に、上記各めっき浴に、内径１６ｍｍの円柱状中空部を有するロール成形金型を浸漬することにより、円柱状中空部の内周面に無電解共析めっきを施し、無電解共析めっき層（厚み２２μｍ）を型面に有するロール成形金型を作製した。この際、めっき条件は、めっき浴の温度を９０℃、めっき時間を１２０分間とした。
【００７２】
得られたロール成形金型の断面を、走査型電子顕微鏡により観察したところ、無電解共析めっき層の表面に多数のピット（ピット密度２００個／ｍｍ２）が形成されていることが確認された。
【００７３】
（軸体の準備）
外径８ｍｍ、長さ２７０ｍｍの鉄製で、表面にＮｉめっきが施されている中実円柱状の軸体を準備した。
【００７４】
（ゴム弾性層形成材料の調製）
導電性シリコーンゴム（信越化学工業（株）製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）を、ニーダーで混練することにより、ゴム弾性層形成材料を調製した。
【００７５】
（被膜形成材料Ａの調製）
架橋系ウレタン樹脂（三菱化学（株）製、「ＰＴＭＧ１０００」）１００質量部と、イソシアネート（日本ポリウレタン（株）製、「ミリオネートＭＴ」）５０質量部と、カーボンブラック（電気化学工業（株）製、「デンカブラックＨＳ−１００」）２０質量部と、後述の表１に示す所定量、所定平均粒径（粒度分布計マイクロトラックＵＰＡ（日機装製）により測定）の粗さ形成用粒子（ウレタン樹脂粒子）とをボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００質量部を加えて混合、撹拌することにより、被膜形成材料Ａを調製した。
【００７６】
（被膜形成材料Ｂの調製）
被膜形成材料Ａの調製時に、粗さ形成用粒子を用いなかった以外は同様にして、被膜形成材料Ｂを調製した。
【００７７】
（実施例に係る現像ロールの作製）
準備したロール成形金型の円柱状中空部に軸体を同軸にセットし、円柱状中空部の内周面と軸体との間の成形空間に上記調製したゴム弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これを１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、軸体の外周面に沿って、ロール成形金型のピット面が転写されて形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層（厚み：４ｍｍ）を１層形成した。
【００７８】
次に、実施例１、３、４については、上記ゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含む被膜形成材料Ａを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記ゴム弾性層の表面に表１に示す厚みの被膜（表面）を形成した。以上により、実施例１、３、４に係る現像ロールを作製した。
【００７９】
また、実施例２については、上記ゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含む被膜形成材料Ａを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記ゴム弾性層の表面に表１に示す厚みの被膜（中間）を形成した。さらに、上記被膜（中間）の外周面に、ロールコート法により後述する表１に示す粗さ形成用粒子を含まない被膜形成材料Ｂを塗工した後、乾燥させ、１７０℃で３０分間加熱して硬化させた。これにより、上記被膜（中間）の表面に表１に示す厚みの被膜（表面）を形成した。以上により、実施例２に係る現像ロールを作製した。
【００８０】
（比較例に係る現像ロールの作製）
実施例１に係る現像ロールの作製において、被膜形成用材料Ａ（粗さ形成用粒子入り）に代えて被膜形成用材料Ｂ（粗さ形成用粒子無し）を用いた以外は同様にして、比較例１に係る現像ロールを作製した。
【００８１】
また、実施例１に係る現像ロールの作製において、転写凸部の高さに対して過度に大きな粗さ形成用粒子が添加された被膜形成用材料Ａを用いた以外は同様にして、比較例２に係る現像ロールを作製した。
【００８２】
２．ロール物性の測定
（ロール表面粗さＲｚ）
ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、それぞれの位置の外周の任意の３点での十点平均粗さＲｚを、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定した。そして、測定した合計９点（３点×３つの位置）での十点平均粗さＲｚの平均値を、ロール表面粗さＲｚとした。
【００８３】
（微細凹凸表面の表面粗さＲａ）
レーザー顕微鏡（（株）キーエンス製、「ＶＫ−９５１０」）を用いて、ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、被膜表面を４００倍で撮影した。撮影した画像から、粗さ測定（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４に準拠）モードの線粗さ測定にて、任意の転写凸部間を３箇所選択し、算術平均粗さＲａを測定した。３箇所各３つの計９点の平均値を微細凹凸の表面粗さＲａとした。
【００８４】
なお、比較例１は、転写凸部間に微細凹凸が形成されていなかったが、参考のために転写凸部間の表面粗さＲａを測定した。その結果、転写凸部間の表面粗さＲａは０．１であった。また、比較例２は、転写凸部間に粗い凹凸が形成されており、微細凹凸が形成されていなかったが、参考のために転写凸部間の表面粗さＲａを測定した。その結果、転写凸部間の表面粗さＲａは２．５であった。
【００８５】
（転写凸部の高さ）
レーザー顕微鏡を用いて、ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、被膜表面を１０００倍で撮影した。モードのプロファイル計測にて、任意の転写凸部の頂点を通過する計測ラインを引き、計測した高さプロファイルにおいて、ノイズを除去するために高さスムージングを行い、さらにグラフの傾きを補正した。転写凸部の頂点と裾部分とを選択し、得られた高度差の数値を転写凸部の高さとした。上記を任意の３つの転写凸部において実施し、３箇所各３つの計９点の平均値を転写凸部の高さとした。
【００８６】
（粗さ形成用粒子の面積比率）
Ｎａｋａｄｅｎ製Ｍｘ−１２００Ｅを用いて、ロール表面をレンズで拡大し、０．５×０．４ｍｍの領域を１２８０×１０２４ｄｐｉの解像度で取り込んだ。次いで、得られた画像をモノクロ変換し、画像上の照度むらを平滑化するために平滑フィルタでノイズ除去した。
【００８７】
その後、ナノシステム株式会社製ＮａｎｏＨｕｎｔｅｒ ＮＳ２Ｋ−Ｐｒｏ／Ｌｔを用いて、判別分析法により二値化処理した。
【００８８】
次いで、二値化した画像を白黒反転処理し、画像中で白色となっている粗さ形成用粒子部分内のノイズを除去（白色部分の内部にある黒色部分を穴埋めした）した後、この白色部分（粒子部分）の面積を計測した。
【００８９】
次いで、撮影した画像面積（ロール表面の面積）中に占める粒子部分の面積の割合を算出し、これを粗さ形成用粒子の面積比率（％）とした。
【００９０】
（ロール表面硬度）
各ロールの表面硬度を、ＭＤ−１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型」）により測定（Ｎ＝３）した。
【００９１】
（ロール体積抵抗）
金属ドラム上に各現像ロールを線接触させ、ロールの芯金の両端に各々５００ｇの荷重をかけた状態で金属ドラムを回転駆動し、３０ｒｐｍで各現像ロールをつれ回り回転させ、１００Ｖｄｃ印加した状態での軸体と金属ドラム間の電気抵抗を測定し、これをロール体積抵抗として求めた。
【００９２】
３．ロール評価
得られた各現像ロールにつき、以下の画像のガサツキ評価を行った。
【００９３】
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンタ（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ−２５１０」）のカートリッジ内に組み込み、温度３２．５℃、相対湿度８０％ＲＨの環境下にて、黒ハーフトーン画像の画像出しを行った。そして、初期の黒ハーフトーン画像と、１００００枚耐久後の黒ハーフトーン画像とをサンプリングした。
【００９４】
次いで、スキャナー（エプソン社製、「ＧＴ−Ｘ９７０」）を用いて、各画像を２４００ｄｐｉの解像度で取り込んだ（取り込み面積：２００ｍｍ×１００ｍｍ）。
【００９５】
次いで、解析ソフト（三谷商事製、「Ｗｉｎ ＲＯＯＦ」）を用いて、取り込んだ各画像から輝度ヒストグラムを作製し、その輝度ヒストグラムから輝度の標準偏差σを求めた。
【００９６】
上記標準偏差σが１０より小さかった場合を、ガサツキが極めて抑制されているとして、評価「◎」とした。上記標準偏差σが１０〜１２の範囲であった場合を、実用的には問題がない程度でガサツキが抑制されているとして、評価「○」とした。また、上記標準偏差σが１２より大きかった場合を、ガサツキが抑制されてないとして、評価「×」とした。
【００９７】
表１に、各現像ロールの構成、各ロール物性、ガサツキ評価結果をまとめて示す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
表１を相対比較すれば、以下のことが分かる。すなわち、比較例１に係る現像ロールは、転写凸部間に存在する被膜表面に微細凹凸が形成されていない。そのため、初期・耐久後の双方において画像のガサツキを抑制することができなかった。
【０１００】
これは、ゴム弾性層に形成された転写凸部間が平坦であるため、これに沿って被膜が形成されることで、転写凸部間に存在する被膜表面が平坦になり、この部分にトナーが重なって溜まったり、トナーとロール表面との摩擦機会が減少したりしたことで、トナー搬送性、均一帯電性が低下したためであると考えられる。
【０１０１】
また、比較例２に係る現像ロールは、被膜中の粗さ形成用粒子の粒径が転写凸部の高さよりも過度に大きかったため、転写凸部間に存在する被膜表面に微細凹凸が形成されなかった。そのため、耐久後の画像のガサツキを抑制することができなかった。
【０１０２】
これらに対し、実施例に係る現像ロールは、何れも、比較例に係る現像ロールに比較して、画像のガサツキを抑制しやすいことが確認できた。
【０１０３】
これは、転写凸部間に存在する被膜の最表面に微細凹凸が形成されているので、転写凸部間にトナーが溜まるのを抑制でき、トナーの均一搬送性が向上し、また、ロール表面との摩擦の機会が増大し、トナーの均一帯電性も向上したので、画像のガサツキを抑制することができたためと考えられる。
【０１０４】
したがって、実施例に係る現像ロールを組み込めば、長期に亘って電子写真機器の高画質化に寄与できることが確認できた。
【０１０５】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本実施形態に係る現像ロール（被膜１層、被膜中の粗さ形成用粒子による微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図２】本実施形態に係る現像ロール（被膜２層、被膜中の粗さ形成用粒子による微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図３】本実施形態に係る現像ロール（被膜１層、被膜表面に転写により形成された微細凹凸）の一例を模式的に示した周方向断面図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 本現像ロール
１２ ゴム弾性層
１２ａ 転写凸部
１４ 被膜
１４ａ 微細凹凸
１４ｂ 粗さ形成用粒子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、
前記ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、
前記転写凸部間に存在する被膜の最表面に、微細凹凸が形成されていることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
【請求項２】
前記転写凸部は、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項３】
前記被膜は、１層または２層から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項４】
前記微細凹凸は、前記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項５】
前記粗さ形成用粒子の平均粒径は、１〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項４に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項６】
前記粗さ形成用粒子の面積比率は、２０〜６０％の範囲内にあることを特徴とする請求項４または５に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項７】
前記微細凹凸は、前記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項８】
前記微細凹凸表面の表面粗さＲａは、０．２〜２μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項９】
前記転写凸部の高さは、２〜５０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から８に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項１】
転写により形成された転写凸部を表面に多数有するゴム弾性層と、
前記ゴム弾性層の表面に少なくとも１層以上被覆された被膜とを有し、
前記転写凸部間に存在する被膜の最表面に、微細凹凸が形成されていることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
【請求項２】
前記転写凸部は、多数のピットを有するめっき層を型面に備えたロール成形型の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項３】
前記被膜は、１層または２層から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項４】
前記微細凹凸は、前記被膜のうち少なくとも１層に添加された粗さ形成用粒子に起因して形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項５】
前記粗さ形成用粒子の平均粒径は、１〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項４に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項６】
前記粗さ形成用粒子の面積比率は、２０〜６０％の範囲内にあることを特徴とする請求項４または５に記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項７】
前記微細凹凸は、前記被膜のうち少なくとも１層の表面に転写により形成された転写凹凸部に起因して形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項８】
前記微細凹凸表面の表面粗さＲａは、０．２〜２μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電子写真機器用現像ロール。
【請求項９】
前記転写凸部の高さは、２〜５０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から８に記載の電子写真機器用現像ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−３２６９２（Ｐ２０１０−３２６９２Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３４５８（Ｐ２００８−１９３４５８）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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