JP2005121851A

JP2005121851A - 現像剤担持ローラー、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

Info

Publication number: JP2005121851A
Application number: JP2003355913A
Authority: JP
Inventors: Nobutoshi Hayashi; 信俊林; Koichi Abiko; 孝一安孫子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】現像剤担持ローラー、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。
【解決手段】金属製の軸心体と、該軸心体の外周上に少なくとも１層以上の弾性層もしくは樹脂層さらにはこれらの層を組み合わせたものからなり、前記弾性層もしくは樹脂層表面に現像剤薄膜を形成し、画像形成体に接触して該画像形成体表面に前記現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成する現像剤担持ローラーにおいて、層厚規制部材との、線圧７０ｇ／ｃｍでの１週間の接触による線圧解放直後接触部の深さ方向の変形量が７．８μｍ以下であるｊことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やプリンター等の電子写真画像形成装置において、画像形成体に接触もしくは近接して該画像形成体表面に現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、濃度ムラがなく、高精細な画像を得ることが出来る現像剤担持ローラー、及びそれを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び、それを用いた画像形成装置に関するものである。

従来より、画像形成体に接触もしくは近接して配置された現像剤担持ローラーにより、該画像形成体に現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成する現像方式として、接触現像法が知られている。この接触現像法は、現像剤担持ローラー表面に現像剤を付着させ、該現像剤の層厚を層厚規制部材により均一化し、画像形成体に現像剤担持ローラーを接触させることにより該画像形成体表面に現像剤を付着させている。その為、該現像方式に用いられる現像剤担持ローラーには、画像形成体に接触した際に適度なニップを形成するための弾性および低硬度化、さらには適度な導電性を有する必要がある。

その為に必要な現像剤担持ローラーの構造としては、従来から、金属等の良導電体からなる軸心体の外周上に、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム等の弾性ゴムやその発泡体に導電性を付与するためにカーボンブラック等の導電剤を配合したものを被覆したものが用いられている。さらには、その弾性体層の外周上には現像剤担持ローラー表面への現像剤付着量のコントロールを目的として、導電剤や樹脂粒子を配合した塗膜を被覆したものも提案されている。

例えば（特開２０００−１１２２２５号公報）には弾性層の硬度が２０°〜４０°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）である現像剤担持ローラーが提案されている。この案において提案されている現像剤担持ローラーとしては、画像濃度ムラおよび現像剤劣化防止の観点から上記のような弾性層硬度が提案されている。

しかしながら、このようにして低硬度化された現像剤担持ローラーは、一定加重により接触している層厚規制部材との接触部の変形量が大きくなるために、プリント停止時に発生した該接触部弾性層の変形が回復しにくくなり、次回プリントする際に画像にはスジが発生して問題となりうることが知られている。その対策として、該現像剤担持ローラー弾性体層の硬度を高硬度化することで、層厚規制部剤との接触部の変形量自体を小さくして画像スジの発生を押える手法が知られている。

しかし、弾性層を高硬度化することにより、画像スジの発生を押えることができることは知られているものの、同時に高硬度化すると現像剤に対するストレスが増加する・画像形成体との適切なニップが得られない等の不具合があることも知られており、現像剤担持ローラーの硬度を高硬度化することが出来ていないのが現状であった。

そのような状況から、現像剤担持ローラーを構成する弾性層の硬度をある程度低硬度化して現像剤に対するストレスを低減する・適度なニップを得る等を可能にし、かつ弾性層の反発弾性率を一定以上大きくすることで、低硬度領域の弾性材料を使用しても層厚規制部剤との接触部の変形残りをある程度低減することが可能になり、画像スジの発生を押えるという手法が提案されている。
特開平１０−２６８６３１号公報

しかしながら、近年の印字速度の高速化および画像の高精細化さらにはカラー化に伴い、現像剤担持ローラーの僅かな形状の変化に対しても敏感に画像にてスジとして確認されるようになり、上記従来技術のように硬度及び反発弾性率が適度に調整された弾性層を有する現像剤担持ローラーにおいても、画像上のスジが問題となり、更なる改善が望まれるようになってきた。

よって本発明では、従来技術では、ローラー駆動トルクの増加に伴う画像濃度ムラや現像剤劣化防止の観点から採用することが出来ていなかった領域の硬度を表面層及び接着層を適宜最適化することで、以前よりも高い硬度領域の材料をその弾性層に使用しても、現像剤担持ローラー自体の硬度をある程度低く押えることで、以前発生していたような現像剤に対するストレスの増加や適度なニップが得られない等の不具合を回避することが可能になり、さらに高硬度化することで層厚規制部材との接触部の変形量を小さくし、反発弾性率を一定値以上大きくすることで、接触部の変形回復を確保することが可能になり、さらなる画像スジに対する実力の高い現像剤担持ローラーを得ることが可能になった。

本発明は、高速高精細電子写真プロセスにおいても画像スジの発生しない高品位な画像を形成することを可能とする現像剤担持ローラー、電子写真プロセスカートリッジ、および電子写真画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明により、導電性の軸心体と、該軸心体の外周に設けられた弾性層および／または樹脂層とを有するローラーであって、ローラー表面に現像剤の薄層を形成し、該ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させるための現像剤担持ローラーにおいて、
線圧７０ｇ／ｃｍでの層厚規制部材との１週間の接触による接触解放後１分後の接触部ローラー深さ方向の変形量が７．８μｍ以下であることを特徴とする現像剤担持ローラーが提供される。

上記現像剤担持ローラーは、１層以上の弾性層を有し、該弾性層が硬度４５°以上５５°以下（ＡＳＫＥＲ‐Ｃ）かつ反発弾性率７１％以上の範囲の材料であることが好ましい。

上記現像剤担持ローラーは、弾性層が高分子ポリマーにフィラー（ＣＢ・シリカ等）を配合したもので該弾性体層中のポリマー比率をＴ（％）とすると、このＴは以下の範囲であることが好ましい。
６１．５ ≦ Ｔ（％）≦ ８５・・・（Ｉ）
上記現像剤端持ローラーは液状シリコーンゴムを硬化させた前記弾性層を有することが好ましい。

上記現像剤担持ローラー弾性層がシリコーンゴムポリマーにフィラー（ＣＢ・シリカ等）を配合したもので、弾性体層中のシリコーンゴムポリマー比率が６１．５％以上８５％以下である前記弾性層であることが好ましい。

上記現像剤担持ローラーは、ウレタン結合を有する前記樹脂層を有することができる。

上記現像剤担持ローラーは、１層以上の前記弾性層と、前記弾性層の少なくとも１つの外周に少なくとも１層の前記樹脂層を有することができる。

本発明により、現像剤担持ローラーを有し、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触もしくは近接させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、
該現像剤担持ローラーが、上記の現像剤担持ローラー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が提供される。

また本発明により、現像剤担持ローラーを有し、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触もしくは近接させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真画像形成装置において、
該現像剤担持ローラーが、上記の現像剤担持ローラーであることを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。

以上説明したように、本発明による現像剤担持ローラーは、たとえばＡ４縦で毎分１６枚の画像を６００ｄｐｉで出力するような高速高精細電子写真プロセスカートリッジ及び該電子写真プロセスカートリッジが組み込まれた電子写真装置において、該現像剤担持ローラーの現像剤層厚規制部材との長期接触による接触部の変形量が少ないことにより、スジのない高精細な画像を供給することが可能になる。またこれにより、画像スジのない高精細な画像を得ることのできる電子写真プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置が提供された。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、現像剤担持ローラーにおいて、層厚規制部材との接触解放後のローラー深さ方向の変形量が画像スジに悪影響を及ぼすことを突き止め、この接触部の開放直後の変形量が以下のような範囲内であれば、画像スジのない高精細な画像を得ることが可能であることを発見し本発明に至った。

即ち、ローラーに層厚規制部材を線圧７０ｇ／ｃｍで１週間接触させ、この接触解放直後接触部の、ローラー深さ方向の変形量が７．８μｍ以下を満足するようなローラー、即ち弾性層が接触部において“へたらず”にその接触開放直後すぐに変形が回復するローラーであれば、画像スジのない高精細な画像を得ることができることを見いだした。

さらには、以下に示す物性を同時に満たす材料を該現像剤担持ローラーの弾性層として用いることで、上記現像剤規制部材との接触部の解放後変形量の条件を満足する現像剤担持ローラーを得ることができるという知見を見いだし、本発明に至った。
硬度４５°以上５５°以下（ＡＳＫＥＲ‐Ｃ）
反発弾性率７１％以上
また、弾性層を形成するために用いる弾性体としては、シリコーンゴムが好適であり、さらに弾性層の外周上に１層以上の樹脂層が設けられる場合には、該樹脂層はウレタン結合を有する樹脂、例えばウレタン樹脂を用いることが好ましい。

このような材料および層構成にて与えられる現像剤担持ローラーは、層厚規制部材との長期間接触解放直後の接触部のローラー深さ方向への変形量が少なく、該現像剤担持ローラーを内部に配置した電子写真プロセスカートリッジ、さらには該電子写真プロセスカートリッジを内部に配置した画像形成装置は、スジのない高精細な画像を得ることが可能であることを見いだし、本発明に至った。

次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。本発明者らは、現像剤担持ローラーの弾性層に使用する導電性弾性材料として、ある一定の硬度および反発弾性率を有する弾性体を使用することにより、層厚規制部材との長期間接触解放直後の接触部のローラー深さ方向への変形を少なくすることが可能であることを見いだし、本発明に至った。

〔弾性層形成方法〕
現像剤担持ローラーの弾性層を、軸心体１の周りに配する方法としては、押し出し成形、射出成形等いくつかの方法が挙げられる。このうち、押し出し成形により加工される弾性体は、成形用の金型を用意する必要がないなどの利点はあるものの、そのままでは現像剤担持ローラーに使用するための形状精度を有していないため、円筒研削盤などにより表面を研磨することで、所望の形状に仕上げ加工する必要がある。

それに対し、未硬化材料を円筒型内に注入して、その後加熱加硫することにより弾性層を軸体の周りに配する方法による現像剤担持ローラー弾性層の形成においては、ローラー形状は、使用する型の形状をある一定の収縮量のもとに再現するため、研磨すること無しに十分満足できる形状精度を有するものを得ることができる。

〔現像剤担持ローラー〕
次に本発明の現像剤担持ローラーの構成について説明する。本発明の現像剤担持ローラーは、例えば、図１に示すような断面構造を有し、図２にも示すように導電性の軸芯体１と、該軸芯体１の外周上に同心円状に形成された導電性弾性層２と該導電性弾性層２の外周上に形成された樹脂層である表層３を有する。

〔軸芯体〕
本発明で使用する導電性の軸芯体１は、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。導電性軸芯体１を構成する材料としては他にも、たとえば鉄、アルミニウム、チタン、銅およびニッケル等の合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、さらにカーボンブラック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公知の材料を使用することも出来る。また、形状としては、円柱状のほかに中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。

〔弾性層〕
上記導電性軸心体の外周上に、導電性弾性層を形成することができる。導電性弾性層を形成するのに好ましい材料は、シリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラック等を配合したものが挙げられる。必要とする弾性層外径に対してその内径が適当に選択された円筒型内に、その表面に加硫接着タイプのシリコーンゴム用プライマーを極薄く塗布した上記導電性軸芯体１を両端で押えて配し、その軸体の長さ方向のどちらか一方から、上記シリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラック等を配合したものを、円筒型の注入口から適当な速度で注入し、加熱・硬化することにより円筒内で軸体とその外周上に導電性弾性層を配したものを得ることができる。その後、円筒型外から冷却し、さらに脱型することにより、弾性層の肉厚が２〜５ｍｍの現像剤担持ローラーの導電性弾性層を得ることができる。

〔シリコーンゴムポリマー〕
シリコーンゴムポリマーとしては、加工性に優れている、硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応架橋型シリコーンゴムポリマーが好ましい。

このシリコーンゴムポリマーは、例えば式１で表されるオルガノポリシロキサン、および式２で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含み、さらに触媒や他の添加物と適宜混合させて用いることができる。

オルガノポリシロキサンはシリコーンゴム原料のベースポリマーであり、その分子量は特に限定されないが１０万以上１００万以下が好ましく、平均分子量は４０万以上７０万以下が好ましい。さらに加工特性および得られるシリコーンゴム組成物の特性等の観点から、オルガノポリシロキサンの粘度は、下限値として１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上がより好ましく、上限値としては３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく２５０Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。

上記オルガノポリシロキサンのアルケニル基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位であり、その種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基およびアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。

オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするもので、一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２コ以上であり、硬化反応を最適に行わせるために、３個以上のポリマーが好ましい。ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量に特に制限は無く、１０００から１００００まで含有されるが、硬化反応を適切に行わせるために、比較的低分子量１０００以上５０００以下が好ましい。

〔液状シリコーンゴム材料に含まれる各種添加物〕
〔架橋触媒〕
液状シリコーンゴムは、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンの架橋触媒として、例えば、塩化白金酸六水和物を含むことができる。また架橋触媒として、ヒドロシリル化反応において触媒作用を示す遷移金属化合物も使用できる。その具体例としては、Ｆｅ（ＣＯ）_５、Ｃｏ（ＣＯ）_８、ＲｕＣｌ_３、ＩｒＣｌ_３、〔（オレフィン）ＰｔＣｌ_２〕_２、ビニル基含有ポリシロキサン−Ｐｔ錯体、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６・６Ｈ_２Ｏ、Ｌ_２Ｎｉ（オレフィン）、Ｌ_４Ｐｄ、Ｌ_４Ｐｔ、Ｌ_２ＮｉＣｌ_２（但し、Ｌ＝ＰＰｈ_３若しくはＰＲ’_３、ここでＰはリン、Ｐｈはフェニル基、Ｒ’はアルキル基を示す）を挙げることができる。その中でも、好ましくは白金、パラジウム、ロジウム系遷移金属化合物触媒である。

上記触媒の配合量は、白金系金属化合物触媒の場合、液状シリコーンゴム（各種配合物を含む）中、白金として１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下が好ましいが、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。

〔硬化反応遅延剤〕
また液状シリコーンゴムは、硬化反応遅延剤として１−エチニル−１−シクロヘキサノール、フェニルブチノール等の不飽和アルコールを含むことが出来る。上記硬化反応遅延剤の配合量としては、０．０５部から０．５部の範囲で、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状により適宜選択される。

〔他の弾性体ポリマー〕
硬化物の低硬度及び低圧縮永久歪の特徴を阻害しない範囲内で、液状シリコーンゴムに通常使用される各種の配合剤を添加することができる。

例えば、配合剤として用いることのできるゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、（メタ）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、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム等である。

〔可塑剤〕
液状シリコーンゴムに含ませることのできる可塑剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、軟化剤としては、例えば、潤滑油、プロセスオイル、コールタール、ヒマシ油、老化防止剤としては、例えば、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、耐熱剤としては、例えば、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化カリウム、ナフテン酸鉄、ナフテン酸カリウム、そのほか加工助剤、着色剤、紫外線吸収剤、難燃剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、滑剤等を添加できる。

〔フィラー〕
＜補強充填剤及び増量剤＞
液状シリコーンゴムに含ませることのできる補強充填剤及び増量剤としては、例えば、導電性のカーボンブラック、導電性のフィラー、導電性可塑剤、ＫＳＣＮ、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＣｌＯ_４、４級アンモニウム塩等のイオン伝導物質、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、有機補強剤、有機充填剤を挙げることができる。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い。

＜導電剤＞
液状シリコーンゴムに含ませることのできる導電剤としては、例えば、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；酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物；硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉；又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデンや、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボンブラック、ピッチ系カーボンブラック等のカーボン粉が挙げられる。

導電剤としては、少量の添加で電気抵抗率を低下させることができ、ゴム組成物の硬度を大きくすることなく導電性を付与することができるので、特にカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの商品名としては、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ともに「ケッチェンブラックインターナショナル」製）等が好ましい。

〔弾性層中に含ませることができるシリコーンポリマー以外の各種添加物の比率〕
弾性層に使用することができる弾性体に含まれる各種添加物の量は、所望の抵抗値・硬度・材料粘度・硬化性等を獲得するために適宜選択されている。このうち、導電剤については所望の抵抗値を得るために設定された量でほぼ決まってしまうのに対し、該導電剤以外の各種添加物については、材料の粘度上昇・高硬度化等の問題が、ポリマーの架橋密度もしくはポリマー自体の粘度により調整可能な範囲であれば、より多く配合することがコストの面から考えても有利であり、実際の材料についてもできる限りコストを考慮して、上記添加物の量を可能な限り多く配合していることが知られている。

しかしながら、上記各種添加物の配合量を多くすることは、材料中のゴム弾性を発現するためのポリマー成分の挙動が各種添加物分子により阻害されることになり、現像剤担持ローラーの弾性層として用いた場合の層厚規制部材との長期間接触解放後の変形残りを小さくする、即ち接触解放後接触部の変形をすばやく回復させるという観点からは不利である。

逆に、上記各種添加物の配合量は少なすぎても、添加物による材料の補強性の効果が不十分となり、製品に必要な弾性層材料としての強度が不足し、さらには成形時の成形性も低下するため問題である。

以上のようなことから、弾性層中に含ませることのできる各種添加物の量としては、材料に対する補強性を確保しつつ、かつ弾性体層中のポリマーの挙動を阻害しない範囲にすることが好ましい。

本発明者らは以上のような問題を解決できる最適な配合量が、前記式（Ｉ）に示す範囲であることを見いだし、本発明に至った。

〔液状シリコーンゴムの物性〕
必要な充填剤等が配合されたシリコーンゴム原料の粘度は特に制限はないが、材料の流動性をある程度抑制して材料漏れを防止する観点から１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、注入ゲート間にウェルドが発生する等の成形加工性の問題を回避するための観点から、３００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。

〔表層〕
本発明では以上のようにして形成された導電性弾性体基層の表面に更に表層として樹脂層を形成することもできる。表層を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。

これらの表層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して分散させる。得られた表層形成用の分散体は、スプレー塗工法、ディッピング法等により導電性基体の表面に塗工される。本発明においては、現像剤担持ローラーの表面が均一に粗面となることが好ましいので、特にスプレー塗工が好ましく用いられる。

表層の厚みとしては、低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、現像剤担持ローラーが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から５００μｍ以下が好ましい。より好ましくは１０〜３０μｍである。

上記の如くして形成する表層中に質量平均粒径が１〜２０μｍの微粒子を分散させることにより、現像剤担持ローラー表面の現像剤の搬送を容易にすることができ、充分な量の現像剤を現像領域に搬送することができ、好ましい。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられるが、特にポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい、これらの微粒子は前記表層の約２０〜２００質量％（この微粒子を除く表層構成成分の総質量に対して）の範囲で添加することが好ましい。

〔電子写真プロセスカートリッジ〕
次に前記本発明の現像剤担持ローラーを有する接触現像方式の電子写真画像形成装置の概略図の一例を図３に示す。

まず本発明の現像剤担持ローラーを有する電子写真プロセスカートリッジを説明する。電子写真プロセスカートリッジには、画像形成体である感光体ドラム１２と、現像剤担持ローラー２２と、一次帯電ローラー１１と、現像剤供給ローラー２３と、現像剤層厚規制部材であるトナー層厚規制部材２６と、撹拌羽３１と、現像剤であるトナー２５とが一つのカートリッジにまとめられ、電子写真装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽で現像剤供給ローラーに送られたトナーは、トナー層厚規制部材によって現像剤担持ローラー表面に均一にコートされ、感光体ドラム１２表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録メディア２０にトナーが転写された後、感光体表面は一次帯電ローラーで再び均一に帯電される。

図３に従って接触現像方式の電子写真画像形成装置を見て行くと、本発明の現像剤担持ローラー２２は、その表面にトナー２５を保持して矢印の方向に回転しながら感光体１２上にレーザー光２９によって形成された潜像を現像し、現像に使用されずに現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを表面に坦持したまま現像容器２４に戻す。

現像容器の内部では現像剤供給ローラー２３が現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを現像剤担持ローラー表面から取り除くとともに、新しいトナーを現像剤担持ローラーの表面に供給する。現像剤担持ローラー表面に供給された新しいトナーは、トナー層厚規制部材２６にてコート厚さを均一に整えられ、現像領域に搬送されていく。この繰り返しによって現像剤担持ローラーは常に新しいトナーを均一にコートして静電潜像を現像する。

現像されたトナー像は感光体の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラー１９で記録メディア２０に転写される。その後未定着のトナー像は定着ローラー１５と加圧ローラー１７の間を通り、圧力と熱で記録メディアに定着される。転写工程で転写されずに感光体上に残ったトナーは、感光体の回転に伴い清掃用の弾性ブレード１３で感光体から取り除かれる。表面が清掃された感光体表面は一次帯電ローラー１１で帯電され、再び露光、現像される、という工程を繰り返す。

（実施例）
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品用いた。

まず、実施例および比較例にて用いた弾性層材料の各物性の測定方法について説明する。

〔ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度〕
ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度の測定は、厚さ６ｍｍの試験片に対し、ＡＳＫＥＲ−Ｃ型硬度計（高分子計器株式会社製）を用いて行った。測定器以外の測定方法の詳細はＪＩＳ−Ｋ６２５３に準じて行った。

〔反発弾性率〕
反発弾性率の測定は、ＪＩＳＫ６２５５に従って行った。

次に、実施例および比較例にて行った、現像剤担持ローラーの層厚規制部材との接触放置および接触解放後の変形量の測定方法について説明する。

〔現像剤担持ローラーと層厚規制部材との接触放置〕
本評価で使用した電子写真レーザービームプリンター用プロセスカートリッジ（現像剤担持ローラーに対する層厚規制部材の接触線圧は７０ｇ／ｃｍ）に現像剤担持ローラーを組み込み、４０℃−９５％環境に一週間（１６８ｈ）放置した。

〔接触解放後の接触部変形量〕
上記条件にて、１週間放置したカートリッジをＮＮ環境（２３℃−５５％）に１日（２４ｈ）放置後、現像剤担持ローラーと層厚規制部材との接触を開放し、解放後１分後に接触部変形量の測定をした。

〔測定方法について〕
このようにして得られた、現像剤担持ローラーの接触部解放後変形量の測定方法について説明する。図４に示すように、接触解放後１分の現像剤担持ローラーを、レーザー測長器（東京光電子工業社製・ＲＳＶ−８６０ＰＣ−Ｓ）のレーザー光間に挿入し、回転速度２２．５°／ｓにて回転させ、外径を４４ｍｓ間隔（回転角１°毎）で測定し、接触部と非接触部との外径差から接触部の変形量を求めた。

〔画像評価方法〕
次に実施例および比較例にて行った、現像剤担持ローラーの画だし評価について説明する。本評価で使用した電子写真式レーザービームプリンターは、Ａ４版出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードはＡ４縦１６枚／分、画像の解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーにＯＰＣ（有機光導電体）層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。

感光体上で現像されたトナー像は転写ローラーで記録メディアに転写され、定着部で熱定着される。転写ローラーで転写しなかったトナーはクリーニングブレードで感光体から掻き取られる。現像部分はカートリッジ化されており、現像剤担持ローラーにはトナー層厚規制部材である現像ブレードがカウンタ方向に当接し、トナーの層厚を規制する。

現像剤担持ローラーの画像評価は、上記条件にて放置した電子写真プロセスカートリッジに対して、ベタ画像及びハーフトーン画像により行った。

即ち、画像濃度が十分に濃く、画像印字方向と垂直な方向に現像剤担持ローラー周期でスジが発生し実用上問題であるレベルを×、スジは薄く発生するが実用上問題のないレベルを○、スジがまったく見られないものを◎とした。

次に、本発明で実際に評価を行った現像剤担持ローラーの製造方法について詳細に説明する。まず、軸芯体には鉄表面に化学ニッケルメッキを施したものを使用し、円筒形金型中心部に該軸芯体を配置し、該円筒金型内にその注入口から液状シリコーンゴム原料を注入時間およそ１０秒で注入し、１００℃で５分間、加熱硬化させてシリコーンゴム弾性層を成形した。該液状シリコーンゴムは、オルガノポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに硬化触媒として白金化合物を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものとを、重量比１：１で混合したものを使用した。シリコーンゴム弾性層の形成に先立ち、芯金表面にはシリコーンゴムと軸心との接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。

次に、このシリコーンゴム弾性層の硬化後の物性を安定させる、シリコーンゴム弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去する等を目的として、２００℃で４時間の熱処理をした。

その後、得られたシリコーンゴム弾性層の表面上に、ウレタン樹脂および、トナー搬送性を良くする目的で平均粒径１０〜２０μｍのポリメチルメタクリル酸メチル微粒子を１０〜２０％分散させた液を、ディッピングにより積層させた。

そして、塗工・風乾後の該ローラを１４０℃で４時間の熱処理により、表層としておよそ２０μｍの厚さのポリウレタン樹脂層を製膜した。

上記の方法・材料にて下記実施例１〜４及び比較例１〜５は、液状シリコーンゴム原料に含まれるシリコーンポリマーの比率及びポリマー架橋密度を変更することにより、シリコーンゴム弾性層の硬度及び反発弾性率を種々変更して特性を評価した結果を下記に示す。

材料中のポリマー比率を７０％とし、かつ硬化させたときの材料硬度５５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率７８％である液状シリコーンゴムを使用し、上記の方法に従って、直径６ｍｍの鉄製軸上にシリコーンゴム弾性層を形成し、ゴム部分の直径１２ｍｍでゴム部分長さ２４０ｍｍの導電性ローラー弾性層を得た。

次に得られたシリコーンゴム弾性層に対し、上記表層塗料にてディッピングし、１４０℃で４時間乾燥することにより厚さおよそ２０μｍの表層を設けた。得られた現像剤担持ローラーについて、上記方法で層厚規制部材との接触放置解放後の接触部の変形量を測定したところ、測定値は表１に示すような値を示し、このローラーを電子写真装置に組み込んで画像を出力したところスジのない均一濃度の画像を得た。

また、上記現像剤担持ローラーの弾性層から、硬化した弾性材料を切り取り、熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）により弾性体中のフィラー量を定量し、その結果から材料中のポリマー比率を求めたところ、上記材料配合値の比率と同様の結果を得た。

使用するシリコーンゴム材料の硬度が４５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が７４％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が６１．５％で、かつ硬化させたときの材料硬度が５５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が７１％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が８５％で、かつ硬化させたときの材料硬度が４５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が７６％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例１）
使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が６０％で、かつ硬化させたときの材料硬度が４５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が６４％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例２）
使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が６０％で、かつ硬化させたときの材料硬度が３５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が４９％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例３）
使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が６０％で、かつ硬化させたときの材料硬度が６８°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が８４％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例４）
使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が７０％で、かつ硬化させたときの材料硬度が４３°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が７０％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例５）
使用するシリコーンゴム材料中のポリマー比率が９３％で、かつ硬化させたときの材料硬度が４５°（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）で反発弾性率が７８％である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。ただし、このローラーは成形時に“カケ”が発生し、ローラー評価に耐えるものを作成することが出来なかった。

本発明の現像剤担持ローラーの一形態の概念的断面図である。本発明の現像剤担持ローラーの一形態の概念的斜視図である。本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概念図である。本発明の現像剤担持ローラーの外径測定方法の概念図である。

符号の説明

１軸芯体
２導電性弾性層
３表層
１１一次帯電ローラー
１２感光体
１３弾性ブレード
１５定着ローラー
１７加圧ローラー
１９転写ローラー
２０記録メディア
２２現像剤担持ローラー
２３現像剤供給ローラー
２４現像容器
２５現像剤
２６トナー層厚規制部材
２９レーザー光
３１攪拌羽

Claims

金属製の軸心体と、該軸心体の外周上に少なくとも１層以上の弾性層もしくは樹脂層さらにはこれらの層を組み合わせたものからなり、前記弾性層もしくは樹脂層表面に現像剤薄層を形成し、画像形成体に接触して該画像形成体表面に前記現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成する現像剤担持ローラーにおいて、層厚規制部材との、線圧７０ｇ／ｃｍでの１週間の接触による線圧解放直後接触部の深さ方向の変形量が７．８μｍ以下であることを特徴とする現像剤担持ローラー。
前記現像剤担持ローラーが１層以上の弾性層を有し、該弾性層は硬度４５°以上５５°以下（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）かつ反発弾性率７１％以上を同時に満たす材料であることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持ローラー。
前記弾性層が、高分子ポリマーにフィラーを配合したものからなり、該弾性体中のポリマー比率をＴ（％）とすると、Ｔが以下の式（Ｉ）に示す範囲であることを特徴とする請求項１及び２いずれか一項記載の現像剤担持ローラー。
６１．５≦Ｔ（％）≦８５・・・（Ｉ）
前記弾性層が、液状シリコーンゴムを硬化させてなることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項記載の現像剤担持ローラー。
前記液状シリコーンゴム中の高分子ポリマーの比率が、６１．５％以上８５％以下であることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項記載の現像剤担持ローラー。
ウレタン結合を有する前記樹脂層を有する請求項１〜５いずれか一項記載の現像剤担持ローラー。
１層以上の前記弾性層を有し、該弾性層の最外層上に少なくとも１層以上の前記樹脂層を有する請求項１〜６いずれか一項記載の現像剤担持ローラー。
現像剤担持ローラーが装着されてなり、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、該現像剤担持ローラーが、請求項１〜７のいずれか一項記載の現像剤担持ローラー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。
現像剤担持ローラーが装着されてなり、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像剤担持ローラーが、請求項１〜７いずれか一項記載の現像剤担持ローラーであることを特徴とする画像形成装置。