JP2005115265A - 現像ローラ、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 - Google Patents

Abstract

【課題】ギアピッチ横スジが発生することの無い高性能な現像ローラを提供する。
【解決手段】弾性層と、該弾性層上に積層された表面層を少なくとも有し、該表面層に用いる樹脂材料が窒素原子を含み、かつ表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さく、かつ弾性層のユニバーサル硬度をＡ、現像ローラのユニバーサル硬度をＢとしたとき、０．９≦Ｂ／Ａ≦１．８を満たす構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は複写機、レーザープリンタ等の電子写真装置などにおいて用いられる現像ローラ及び現像装置に関するものである。

従来、複写機やレーザープリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、潜像を保持した感光ドラム等に非磁性一成分現像剤を供給し、感光ドラムの潜像に該現像剤を付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。この方法によれば、磁性材料が不要であるため画像形成装置の簡素化や小型化が容易であることや、トナーのカラー化が容易である。

この現像法は、トナー（非磁性一成分現像剤）を担持した現像ローラを感光ドラム等の静電潜像を保持した潜像保持体に接触させて、トナーを該潜像保持体の潜像に付着させることにより現像を行うものであり、このため上記現像ローラを導電性弾性体で形成する必要がある。

感光ドラムと接触させてトナーにより潜像を現像するこの手法は、現像ローラ上のトナー層の均一性やトナーの帯電均一性が要求されることになる。ところが、近年はプリンター本体の高速化や画像の高画質化に伴いますます現像ローラに求められる精度が厳しくなってきた。その一つとして、現像ローラを駆動するギアの噛み合わせの精度により、ギアピッチでローラのトナーコート層の乱れが生じ、短周期的にトナーの帯電均一性も乱れるため、このギアピッチでの横スジが画像にでてしまう弊害などが問題になってきた。従来技術として、特許文献１では弾性層を持った現像ローラの記載がされているが、一般的な構成のローラでは弾性層上に単に樹脂からなる表面層を被覆すると、現像ローラの硬さは弾性層自体の硬さより大きくなり過ぎ、ギアピッチ横スジを解決することが困難になる場合がある。
特開２００１−０４２６３１号公報

本発明の解決課題とするところは、上記ギアピッチ横スジが発生することの無い高性能な現像ローラを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、以下の項目により達成される。すなわち、弾性層および表面層を有する現像ローラにおいて、表面層が、少なくとも、窒素原子を含む樹脂、有機化合物粒子（Ｍ）および有機化合物粒子（Ｎ）を有し、該有機化合物粒子（Ｎ）は含窒素複素環化合物粒子であり、その表面層中の個数平均粒径は、有機化合物粒子（Ｍ）の表面層中の個数平均粒径よりも小さいものであり、弾性層表面のユニバーサル硬度Ａ（Ｎ／ｍｍ²）と現像ローラ表面のユニバーサル硬度Ｂ（Ｎ／ｍｍ²）が次の式（１）の関係にあることを特徴とする現像ローラに関する。

現像ローラ表面層に含まれる有機化合物粒子（Ｎ）の個数平均粒径は１．０μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

現像ローラ表面層に含まれる有機化合物粒子（Ｎ）の含窒素複素環化合物はイミダゾール化合物であることが好ましい。

該イミダゾール化合物は下記式（ａ）又は（ｂ）

〔式中、Ｒ１及びＲ２は、水素原子、アルキル基、アラルキル基またはアリール基を表し、Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていても良い。Ｒ３及びＲ４は炭素数が３〜３０の直鎖状アルキル基を表し、Ｒ３及びＲ４は同一であっても異なっていても良い。〕

〔式中、Ｒ５及びＲ６は、水素原子、アルキル基、アラルキル基またはアリール基を表し、Ｒ５及びＲ６は同一であっても異なっていても良い。Ｒ７は、炭素数が３〜３０の直鎖状アルキル基を表す。〕
で示される化合物であることが好ましい。

また、本発明は現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジに関するものである。

更に、本発明はトナーを表面に担持してトナー薄膜を形成し、トナー薄膜からトナーを潜像担持体へ供給する現像ローラと、トナーにより可視化される潜像を形成しえる潜像担持体と、を有する電子画像形成装置に関するものである。

このような現像ローラを得ることにより、従来技術では解決が不十分であった課題を克服することができた。つまり、現像ローラのユニバーサル硬度Ｂ（Ｎ／ｍｍ²）とその弾性層のユニバーサル硬度Ａ（Ｎ／ｍｍ²）との関係を０．９≦Ｂ／Ａ≦１．８の範囲にすること、表面層に用いる樹脂材料が窒素原子を含むこと、さらに表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さくすることにより、弾性層と表面層の変形に対する応答性が極めて良好になり、トナー層が短周期的に乱れにくくなり、微小な回転ムラによる周方向に不均一な摩擦帯電を防ぐことができ、ギアピッチ横スジの発生を完全になくすこができた。したがって、本発明による現像ローラを用いれば、ギアピッチで発生するトナー層の乱れを防止し、かつ周方向の摩擦帯電を均一化することにより、ギアピッチ横スジを解決することが可能である。

以上説明したように、本発明の現像ローラ及びこれを用いた現像装置によれば、ギアピッチ横スジが発生することの無い高性能な現像ローラを提供することが可能である。

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。本発明の現像ローラは、図１に示すように、良導電性シャフト１の外周に導電性弾性層２を有し、この導電性弾性層２を導電性樹脂からなる表面層３で被覆して形成される。本発明においては、係る弾性層と、該弾性層上に積層された表面層を少なくとも有し、該表面層に用いる樹脂材料が窒素原子を含み、かつ表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さく、かつ以下の式１を満たす構成からなることを特徴とする現像ローラであり、かつ以下の式１

（ただし、該弾性層表面と該現像ローラ表面のユニバーサル硬度測定に際し、一定加重速度（５０／２０ ｍＮ／ｍｍ²／ｓｅｃ．）の測定条件での該表面より垂直方向への押し込み深さ４０μｍにおける弾性層のユニバーサル硬度Ａ（Ｎ／ｍｍ²）、現像ローラのユニバーサル硬度Ｂ（Ｎ／ｍｍ²）とする。）を満たす構成からなるように最適化したものである。

ここで、上記良導電シャフト１としては良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得るが、通常はアルミニウムや鉄、ＳＵＳなどで外径４〜１０ｍｍの金属製円筒体のものが用いられる。良導電性シャフトを使用することが可能となるアルミニウム及び鉄を使用することが可能となるのである。

次に、このシャフト１の外周に形成する導電性弾性層２は、ＥＰＤＭまたはウレタン等のエラストマーやフォーム材料、あるいはその他の樹脂を基材として用い、それにカーボンブラック、金属、金属酸化物のような電子導電性物質や、過塩素酸ナトリウムのようなイオン導電物質を配合し、適切な抵抗領域１０³〜１０¹⁰Ωｃｍ、好ましくは１０⁴〜１０⁸Ωｃｍに調整したものが用いられる。このとき、導電性弾性層の硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度３５°〜７０°とすることが好ましい。なお、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（高分子計器社製）を用いて測定した硬度であり、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境下に５時間以上放置したローラに対して、ローラ中心に上記硬度計を１Ｋｇの力で当接させてから３０秒後の測定値とする。導電性弾性層の厚さは１．０〜８．０ｍｍであることが好ましい。

上記基材として具体的には、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−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、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等が挙げられるが、好ましくはシリコーンゴムとＥＰＤＭが用いられる。特にゴム材料にシリコーンゴムを用いた場合、メチルフェニルシリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイルなどが挙げられる。

次に、この導電性弾性層２に導電性を付与するために用いられる電子導電性材料としては、ケッチェンブラックＥＣ，アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラ−（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好んで用いられる。これら導電性粉体は、通常基材１００質量部に対して０．５〜５０質量部、特に１〜３０質量部の範囲で好適に用いられる。

また、導電性材料として用いられるイオン導電性物質を例示すれば、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、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの有機イオン性導電物質が用いられる。これらの物質の１種以上を用いることができる。その含有量は目的とする物性に応じて選択されるが、例えば、０．１〜２０質量％の範囲とすることができる。

次に導電性弾性層２を被覆する導電性樹脂からなる表面層３は、窒素を含んでいる樹脂を基材として含んでいることが好ましく、かつ表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さく調製される。具体的に基材としてはポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂等が挙られる。これらの樹脂は単独で用いても、複数を混合して用いても良い。上記表面層３をウレタン樹脂から形成すると、このウレタン樹脂は摩擦によりトナーを帯電する能力が大きく、且つ耐摩耗性を有しているので好ましく用いられる。上記有機化合物粒子には各種有機化合物からなる粒子や樹脂粒子が含まれる。樹脂粒子としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子、またはポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子、またはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子、ウレタン樹脂粒子、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂等の樹脂粒子を単独または組み合わせて用いることができる。また、１つの粒子中に複数の成分が含まれているものでも良い。これらの有機化合物粒子は絶縁性であり、体積抵抗率が１．０×１０⁹Ωｃｍ以上のものが好適である。

表面層３に含有させる含窒素複素環化合物としては、例えばイミダゾール、イミダリン、イミダゾロン、ピラゾリン、ピラゾール、ピラゾロン、オキサゾリン、オキサゾール、オキサゾロン、チアゾリン、チアゾール、チアゾロン、セレナゾリン、セレナゾール、セレナゾロン、オキサジアゾール、チアジアゾール、テトラゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾセレナゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、オキサジン、チアジン、テトラジン、ポリアザイン、インドール、イソインドール、インダゾール、カルバゾール、キノリン、ピリジン、イソキノリン、シンノリン、キナゾリン、キナキサリン、フタラジン、プリン、ピロール、トリアゾール、フェナジンの如き含窒素複素環基を有する化合物からなる粒子が挙げられる。これらの含窒素複素環化合物粒子は単独で用いても、複数を混合して使用しても良い。本発明においては、特にイミダゾール化合物が、本発明の現像剤担持体の効果を促進するため好ましい。また、１つの粒子中に複数の成分が含まれているものでも良い。

表面層３は、基材（Ｌ）、個数平均粒径が最大である有機化合物粒子の一種以上（Ｍ）と、個数平均粒径が最大ではない有機化合物粒子の１種以上（Ｎ）とを含む。成分Ｍ及びＮは、先に挙げた樹脂粒子及び含窒素環化合物粒子から上記の個数平均粒径の関係を満たすように選択して用いることができる。粒子径の制御や本発明の効果をより容易に得るためには、成分Ｍを樹脂粒子から選択し、成分Ｎを含窒素環化合物粒子から選択することが好ましい。これらの配合割合としては、例えば表面層に用いる樹脂基材１００質量部に対して、成分Ｍを１．０〜４０質量部、好ましくは５．０〜３０質量部、成分Ｎを０．５〜２０質量部、好ましくは１．０〜１５質量部の範囲から選択することができる。個数平均粒径が最大である粒子における個数平均粒径は、例えば、１．０〜３０μｍ、好ましくは３．０〜２０μｍの範囲から選択することができる。

上記の含窒素複素環化合物は、個数平均粒径が、好ましくは１．０〜１０μｍ、より好ましくは２．０〜８．０μｍのものを使用する。含窒素複素環化合物の個数平均粒径が、これらの範囲にあるとき精密にローラの表面粗さを発現することができ、画像のガサツキや濃度ムラが発生しない。

尚、これら粒子の個数平均粒径は、レーザー回折型粒度分布計のコールターＬＳ−１３０型粒度分布計（コールター製）を用いて測定し、個数分布から算出した値である。

また、現像ローラの表面層中の粒子の個数平均粒径は、電子顕微鏡を用いて粒径を測定する。撮影倍率は１０００〜６万倍とするが、難しい場合は低倍率で撮影した後に１０００〜６万倍となるように写真を拡大プリントする。写真上で１次粒子の粒径を測る。この際、長軸と短軸を測り、平均した値を粒径とする。これを１００サンプルについて測定し、５０％値をもって個数平均粒径とする。

次に、この表面層３の導電性を付与するために用いられる電子導電性材料としては、ケッチェンブラックＥＣ，アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラ−（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好んで用いられる。

また、導電性材料として用いられるイオン導電性物質を例示すれば、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、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート、等の有機イオン性導電物質が用いられる。

また、上記表面層３に用いる樹脂の総量１００質量部に対して、好ましくは導電材１〜５０質量部の割合で配合されることになる。そして、樹脂、導電材及び有機化合物粒子等の表面層を構成する物質は混合攪拌した後、ディッピング等により導電性弾性層上に塗布することによって成形する。材料の混合分散はすでに公知である技術を用いて達成することができる。そしてさらに適時硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる塗料を、スプレー、ディッピング等の方法で塗布する。

ここで、上記ユニバーサル硬度とは、圧子を、荷重をかけながら測定対象物に押し込むことにより求められる物性値であり、（試験荷重）／（試験荷重下での圧子の表面積）（Ｎ／ｍｍ²）として求められる。このユニバーサル硬度の測定は、例えば、Ｆｉｓｃｈｅｒ社製超微小硬度計Ｈ−１００Ｖ等の硬度測定装置を用いて行うことが可能である。この測定装置では、四角錘などの圧子を、所定の比較的小さい試験荷重をかけながら被測定物に押し込み、所定の押し込み深さに達した時点でその押し込み深さから圧子が接触している表面積を求め、上記式よりユニバーサル硬度を求めるものである。つまり、定荷重測定条件で圧子を被測定物に押し込んだ際に、押し込まれた深さに対するそのときの応力をユニバーサル硬度として定義するものである。

本発明の現像ローラの必須構成としては、弾性層、現像ローラ各々の表面から垂直方向への押し込み深さ４０μｍのときの、上述で定義した測定条件〔一定荷重印加速度５０／２０ｍＮ／ｍｍ²／ｓｅｃ〕でのユニバーサル硬度が、弾性層のユニバーサル硬度をＡをＮ／ｍｍ²、現像ローラのユニバーサル硬度ＢをＮ／ｍｍ²としたときに

を満たすように必ず調整される。この押し込み深さ４０μｍのときのユニバーサル硬度が、弾性層と表面層の変形に対する応答性によく相関することが精意研究により明らかになった。そして式（１）の関係を満たすことにより、トナー層が短周期的に乱れにくくなることの発見に至ったのである。また、

であることが好ましく、

であることがより好ましい。

これらの関系式から外れるようにローラが調整されるとギアピッチ横スジを十分に解決することが困難になる。
また、現像ローラの弾性層のユニバーサル硬度の測定に関しては、ローラの表面層を例えば研磨などにより削り取り、弾性層を剥き出しにした状態で測定しても良い。
表面層の厚さは１．０〜２０μｍであることが好ましい。また、表面層の抵抗率は１．０×１０⁴〜１．０×１０⁸Ωｃｍであることが好ましい。

以上によって、弾性層と、該弾性層上に積層された表面層を少なくとも有し、該表面層に用いる樹脂材料が窒素原子を含み、かつ表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さいことを特徴とする現像ローラであり、かつ以下の式１

［ただし、該弾性層表面と該現像ローラ表面のユニバーサル硬度測定に際し、一定加重速度（５０／２０ｍＮ／ｍｍ²／ｓｅｃ．）の測定条件での該表面より垂直方向への押し込み深さ４０μｍにおける弾性層のユニバーサル硬度をＡ（Ｎ／ｍｍ²）、現像ローラのユニバーサル硬度をＢ（Ｎ／ｍｍ²）とする。］
を満たす構成からなることを特徴とする現像ローラが得られるのである。

このとき、ローラの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１によるＲａが０．４〜２．２μｍであることが好ましく、さらに０．９〜１．６μｍであるのがより高品位な画像を得るためには好ましい。本発明は、上記現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジに関するものである。

また、本発明は上記現像ローラを有することを特徴とする電子写真画像形成装置に関するものである。即ち、電子写真画像形成装置は図２に示すように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ６、感光ドラム５を帯電させる帯電ローラ８、静電潜像を保持した感光ドラム５に対応するトナー像を形成する現像ローラ４よりなっている。トナー塗布用ローラ６により現像ローラ４の表面にトナーが供給され、このトナーをより均一な薄層に整える現像ブレード７、この状態で現像ローラ４が感光ドラム５と接触しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが現像ローラ４から感光ドラム５の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。なお、図２中１０は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっており、また９はクリーニングブレードであり、これにより転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去するようになっている。また、図２中１１は定着ローラであり、トナーを熱と圧力で紙等の記録媒体に定着させるものである。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本実施例は本発明を何ら限定するものではない。

（実施例１）
外径８ｍｍの芯金を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、導電性弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製；ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度４５°：体積抵抗率１０⁵Ω・ｃｍ品）を注型後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、導電性弾性層厚み４ｍｍのローラを得た。このとき導電性弾性層の上記測定条件でのユニバーサル硬度Ａは０．１１０（Ｎ／ｍｍ²）であった。なお、ユニバーサル硬度はＦｉｓｃｈｅｒ社製の微小硬度計Ｈ−１００Ｖを用い、圧子は対面角度１３６°の四角錘型ダイヤモンド圧子を用いて測定をおこなった。

次に、ウレタン塗料（商品名：ニッポランＮ５０３７；日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材材料としてカーボンブラック（商品名：ＨＳ−５００；旭カーボン社製）を固形分１００質量部に対して１５質量部、有機化合物粒子（Ｍ）として個数平均粒径１５μｍのＰＭＭＡ粒子（商品名：ＭＸ−１５００Ｈ；綜研化学社製）を固形分１００質量部に対して２０質量部、下記式（ａ）で示される個数平均粒径３μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を固形分１００質量部に対して３質量部添加した後、ボールミルで攪拌分散した後、硬化剤（商品名：コロネートＬ；日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料（希釈前）１００質量部に対し１０質量部添加、攪拌して塗布用塗料とした。この塗布用塗料を先に成型したローラ上にディッピングにより塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥後、１４０℃のオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１３２（Ｂ／Ａ＝１．２）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が２．９μｍであった。

（実施例２）
硬化剤（商品名：Ｃ２５２１；日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料（希釈前）１００質量部に対し５質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１００（Ｂ／Ａ＝０．９１）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が２．９μｍであった。

（実施例３）
硬化剤（商品名：コロネートＬ；日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料（希釈前）１００質量部に対し２５質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１９８（Ｂ／Ａ＝１．８）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が２．９μｍであった。

（実施例４）
有機化合物粒子（Ｍ）として個数平均粒径１０μｍのウレタン粒子（商品名：ＣＦ６００Ｔ；根上工業社製）を固形分１００質量部に対し２０質量部、下記式（ｂ）で示される個数平均粒径１．０μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を固形分１００質量部に対して１０質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１３１（Ｂ／Ａ＝１．１９）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はウレタン粒子が９．７μｍ、イミダゾール化合物粒子が１．２μｍであった。

（実施例５）
式（ａ）で示される個数平均粒径１０μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を３質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１３２（Ｂ／Ａ＝１．２）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が９．８μｍであった。

（実施例６）
式（ａ）で示される個数平均粒径０．５μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を３質量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１３０（Ｂ／Ａ＝１．１８）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が０．５４μｍであった。

（実施例７）
式（ａ）で示される個数平均粒径１３μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を３質量部とした以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１４（Ｂ／Ａ＝１．２７）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が１２．８μｍであった。

（比較例１）
式（ａ）で示されるイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を添加しなかった以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１２８（Ｂ／Ａ＝１．１６）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍであった。

（比較例２）
硬化剤（商品名：Ｃ２５２１；日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料（希釈前）１００質量部に対し８質量部添加し、さらに硬化剤（商品名：コロネートＬ；日本ポリウレタン社製）をウレタン塗料（希釈前）１００質量部に対し５質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．０８９（Ｂ／Ａ＝０．８１）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が２．９μｍであった。

（比較例３）
ウレタン塗料として（商品名：ニッポランＮ５１９６；日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し用いた以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．２１３（Ｂ／Ａ＝１．９４）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が２．９μｍであった。

（比較例４）
比較例３において式（ａ）で示されるイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を添加しなかった以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．２０８（Ｂ／Ａ＝１．８９）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が１５．２μｍであった。

（比較例５）
有機化合物粒子として個数平均粒径６μｍのウレタン粒子（商品名：Ｃ８００Ｔ；根上工業社製）を固形分１００質量部に対し２０質量部、式（ａ）で示される個数平均粒径１０μｍのイミダゾール化合物粒子（四国化成工業社製）を３質量部添加した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。このとき現像ローラの上記測定条件でのユニバーサル硬度Ｂは０．１３２（Ｂ／Ａ＝１．２）であった。また、電子顕微鏡による現像ローラの表面層の粒子の個数平均粒径はＰＭＭＡ粒子が６．２μｍ、イミダゾール化合物粒子が９．８μｍであった。

＜画像評価＞
（ギアピッチ横スジ評価）
上記ローラのギアピッチ横スジ評価は、常温常湿環境（２３℃／５５％ＲＨ）下においてカラーレーザープリンタを用いて画だしを行った。このとき初期のベタ画像を出力し、以下の判断基準で評価を行った。
○ ギアピッチ横スジが全く確認できない。
△ ギアピッチ横スジが確認できる。
× ギアピッチ横スジがはっきり確認できる。

（ガサツキ、濃度ムラ評価）
上記ローラのガサツキや濃度ムラの評価は、常温常湿環境（２３℃／５５％ＲＨ）下においてカラーレーザープリンタを用いて１万枚画だしを行い、このときベタ画像とハーフトーン画像を出力し、濃度ムラや画像のガサツキが無いか確認した。

そして、各ローラの評価結果を表１にまとめて示した。表１に示す結果から明らかなように、弾性層と、該弾性層上に積層された表面層を少なくとも有し、該表面層に用いる樹脂材料が窒素原子を含み、かつ表面層に有機化合物粒子（Ｍ）と有機化合物粒子（Ｎ）とを少なくとも２種類以上添加し、その粒子のうち（Ｎ）が含窒素複素環化合物粒子であり、表面層中の（Ｎ）の個数平均粒径は表面層中の（Ｍ）の個数平均粒径よりも小さい現像ローラであり、かつ以下の式１

［該弾性層表面と該現像ローラ表面のユニバーサル硬度測定に際し、一定加重速度（５０／２０ｍＮ／ｍｍ²／ｓｅｃ．）の測定条件での該表面より垂直方向への押し込み深さ４０μｍにおける弾性層のユニバーサル硬度をＡ（Ｎ／ｍｍ²）、現像ローラのユニバーサル硬度をＢ（Ｎ／ｍｍ²）とする。］を満たす構成からなる現像ローラはギアピッチ横スジが解決できることが明らかになった。実施例６、７では、ガサツキや濃度ムラが軽微に発生したが、ギアピッチ横スジは非常に良好な結果であった。比較例１〜４では、本発明によるローラ構成を満たしていないため、ギアピッチ横スジが発生し高品位な画像を得ることができなかった。また、比較例１、４ではハーフトーン画像のガサツキも軽微に発生した。

本発明の現像ローラの構造を示す断面図である。 本発明の現像ローラを利用したレーザープリンタの構成を示す概念図である。

符号の説明

１ 芯金
２ 導電性弾性層
３ 導電性表面層
４ 現像ローラ
５ 感光ドラム
６ トナー塗布用ローラ
７ 現像ブレード
８ 帯電ローラ
９ クリーニングブレード
１０ 転写ローラ
１１ 定着ローラ

Claims (6)

1. 弾性層および表面層を有する現像ローラにおいて、表面層が、少なくとも、窒素原子を含む樹脂、有機化合物粒子（Ｍ）および有機化合物粒子（Ｎ）を有し、該有機化合物粒子（Ｎ）は含窒素複素環化合物粒子であり、その表面層中の個数平均粒径は、有機化合物粒子（Ｍ）の表面層中の個数平均粒径よりも小さいものであり、弾性層表面のユニバーサル硬度Ａ（Ｎ／ｍｍ²）と現像ローラ表面のユニバーサル硬度Ｂ（Ｎ／ｍｍ²）が次の式（１）の関係にあることを特徴とする現像ローラ。
   

   
2. 前記有機化合物粒子（Ｎ）の表面層中の個数平均粒径が１．０μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記有機化合物粒子（Ｎ）の含窒素複素環化合物がイミダゾール化合物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。
4. 前記イミダゾール化合物は、下記式（ａ）又は（ｂ）
   

   

   ［式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子、アルキル基、アラルキル基またはアリール基を表し、Ｒ１及びＲ２は同一であっても異なっていても良い。Ｒ３及びＲ４は炭素数が３〜３０の直鎖状アルキル基を表し、Ｒ３及びＲ４は同一であっても異なっていても良い。］
   

   

   ［式中、Ｒ５及びＲ６は、水素原子、アルキル基、アラルキル基またはアリール基を表し、Ｒ５及びＲ６は同一であっても異なっていても良い。Ｒ７は、炭素数が３〜３０の直鎖状アルキル基を表す。］
   で示される化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の現像ローラ。
5. 電子写真プロセスカートリッジにおいて、該カートリッジは請求項１〜４の何れか１項に記載の現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
6. トナーを表面に担持してトナー薄膜を形成し、該トナー薄膜からトナーを潜像担持体へ供給する現像ローラと、該トナーにより可視化される潜像を形成しえる潜像担持体と、を有する電子画像形成装置において、該現像ローラは請求項１〜４の何れか１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。

Images