JP2007114356A - 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ、画像形成装置及び現像ローラの再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に再生可能な現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ、画像形成装置及び現像ローラの再生方法を提供する。
【解決手段】軸芯体１５の表面に形成された弾性層１６と、弾性層１６の外周に形成された樹脂層１７が順次設けられた現像ローラにおいて、樹脂層１７は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が長手方向での剥離強度F2より大きく、かつ長手方向に剥がしたときに弾性層から界面剥離９０％以上で剥離することを特徴とする現像ローラ、又は樹脂層１７は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が回転方向とは逆方向での剥離強度F3より大きく、かつ回転方向とは逆方向に剥がしたときに弾性層から界面剥離９０％以上で剥離することを特徴とする現像ローラ、かかる現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置、及び現像ローラの再生方法が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真複写装置、プリンター、静電記録装置等の電子写真画像形成装置に使用される現像ローラ、現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置、及び現像ローラの再生方法に関する。

従来、電子写真記録装置では、その本体内部に画像形成部が設置され、画像はクリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスを経て形成される。画像形成部は電子写真感光体である感光ドラムを備えており、クリーニング部、帯電部、潜像形成部、現像部及び転写部を備えている。この画像形成部で形成された感光ドラム上の画像は転写部で、記録材に転写され、搬送された後、定着部にて加熱、加圧され、定着された記録画像として排出される。

次に、クリーニング、帯電、潜像形成、現像、転写、定着のプロセスの内、帯電、潜像形成、現像、転写のプロセスについて図１を参照して説明する。

帯電部では、帯電ローラ２により感光ドラム１の表面に対し、所定の極性で電位が一様になるように一次帯電処理を行う。感光ドラム１は帯電部で均一に帯電処理された後、目的画像情報の露光３を受けることで、感光ドラム１表面に目的画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は現像部で現像ローラ５によりトナー画像として可視像化されていく。この可視像化されたトナー画像は、転写部で転写ローラ９により記録材１３の裏面から電圧を印加することにより記録材１３に転写される。その後、該記録材１３は定着部ローラ１２へ搬送され、像定着を受け、記録画像として出力される。

電子写真装置等の画像形成装置における現像工程の実行手段として、電圧を印加することにより現像作用を施している。以上に示した現像方式においては、現像ローラ５は、通常半導電領域の電気抵抗値を有し、感光ドラム１、現像ブレード７、トナー供給ローラ６等に常に圧接しているために、低硬度で電気的特性のばらつきが少ない材料で構成されることが良好な画像を得るための必須条件である。

また、現像ローラはトナーや感光ドラムなど他の部材と接触、或いは圧接しているために表面の離型性などの高機能化が要求されている。これらの機能を満足する為には、現像ローラを構成する弾性層表面に樹脂層を形成することが必要であり、樹脂層を形成する手段としては、スプレー塗工、ディッピング法、ロールコーター等が用いられるが、特にディッピング法が好ましく用いられる。

現像ローラの軸芯体には、導電性や熱伝導性に優れた金属材料を用いるものが多い。これらの金属材料は高価であり、また近年、エコロジー（地球環境を酷使したり、汚染したりせず、地球環境に優しく共存していく）の考えが世界的に広がっていることもあって、樹脂層や弾性層の劣化で寿命が尽きた現像ローラを使って新たに現像ローラを再生するリサイクルが広く行われている。

この現像ローラの再生は、現像ローラから樹脂層を剥がして弾性層を露出させ、その弾性層の表面に新たに樹脂層を設けることで実現される。

画像形成装置に用いられる現像スリーブについては、現像スリーブの第二層の樹脂層を有機溶剤で含浸、洗浄して第一層の樹脂層を露出させた後、新たに第二層の樹脂層を設ける現像スリーブの再生方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平０６−３０８８２０号公報

しかしながら、上記従来例では第一層の樹脂層を溶解させずに第二層の樹脂層を選択的に溶解させる有機溶剤を使うために有機溶剤の選択に限りがあり、現像スリーブの再生効率向上の妨げとなる可能性があった。

本発明では、画像形成装置の現像ローラについて、弾性層と樹脂層の接合部は回転方向の剪断力に対して優れた耐久性を示し、かつ現像ローラの寿命が尽きた際には容易に弾性層から樹脂層を剥がせて再び樹脂層を設けて再生することが可能な現像ローラ、かかる現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置、及び現像ローラの再生方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が長手方向での剥離強度F2より大きく、かつ前記長手方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離することを特徴とする。

すなわち、本発明の現像ローラは、樹脂層の回転方向での接着力は高く、長手方向での接着力は低いために実使用の回転方向の剪断力に対しては高い耐久性を持ちながらも、現像ローラを再生する際には容易に樹脂層を弾性層から剥がすことができる。

また本発明は、軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が前記回転方向とは逆方向での剥離強度F3より大きく、かつ前記回転方向とは逆方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離することを特徴とする。

すなわち、本発明の現像ローラは、樹脂層の回転方向での接着力は高く、回転方向とは逆方向での接着力は低いために実使用の回転方向の剪断力に対しては高い耐久性を持ちながらも、現像ローラを再生する際には容易に樹脂層を弾性層から剥がすことができる。

本発明によれば、前記弾性層の外周面の少なくとも一部が凹凸状に形成されている。したがって、弾性層の外周面に形成された凹凸が樹脂層にくい込むため、回転方向の剪断力に対する弾性層と樹脂層との接合部の耐久性をより向上させることができる。

さらに本発明は、現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該トナーを供給することにより該感光ドラム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又は画像形成装置において、前記現像ローラが本発明の現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ又は画像形成装置である。

さらに本発明では、軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラの再生方法において、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が長手方向での剥離強度F2より大きく、かつ前記長手方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離する現像ローラを、前記樹脂層を剥がして前記弾性層を露出させた後、樹脂層を新たに設けて再び使用する。

本発明では、軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラの再生方法において、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度F1が前記回転方向とは逆方向での剥離強度F3より大きく、かつ前記回転方向とは逆方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離する現像ローラを、前記樹脂層を剥がして前記弾性層を露出させた後、樹脂層を新たに設けて再び使用する。

以上説明したように本発明によれば、軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、樹脂層の回転方向での剥離強度が長手方向の剥離強度より大きく、かつ長手方向に剥がしたときに弾性層から界面剥離９０％以上で剥がれることによって、弾性層と樹脂層との接合部は回転方向の剪断力に対しては優れた耐久性を示し、かつ現像ローラの寿命が尽きた際には容易に弾性層から長手方向に樹脂層を剥がせるため、現像ローラの再生効率を高めることができる。

また、本発明によれば、軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、樹脂層の回転方向での剥離強度が逆回転方向の剥離強度より大きく、かつ逆回転方向に剥がしたときに弾性層から界面剥離９０％以上で剥がれることによって、弾性層と樹脂層との接合部は回転方向の剪断力に対しては優れた耐久性を示し、かつ現像ローラの寿命が尽きた際には容易に弾性層から逆回転方向に樹脂層を剥がせるため、現像ローラの再生効率を高めることができる。

本発明によれば、弾性層の外周面に形成された凹凸が樹脂層にくい込むため、回転方向の剪断力に対する弾性層と樹脂層との接着力を向上させることができる。

以下、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。
現像ローラは、例えば図２に示すような断面構造を有し、図３にも示すように軸芯体１５と、該軸芯体１５の外周上に同芯円状に形成された弾性層１６を有する。また、設けられた該弾性層１６の外周上に表層として樹脂層１７を形成する。

本発明で使用する軸芯体は、例えば、炭素鋼合金表面に厚さ５μｍの工業ニッケルメッキを施した円柱状である。軸芯体を構成する材料としては他にも、例えば鉄、鋼、アルミニウム、チタン、銅及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。

弾性層を形成する原料主成分のゴムとしては、特に制限はなく、従来公知の材料を用いることができるが、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ノルボーネンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等のゴム材料を用いることができる。

更に本発明の現像ローラでは、その弾性層を形成する際、個別的な用途に合わせて、弾性層自体に要求される機能に必要な成分、例えば、導電剤、非導電性充填剤など、また、ゴム成型体とする際に利用される各種添加剤成分、例えば、架橋剤、触媒、分散促進剤など、各種の添加剤を主成分の弾性層に適宜配合することができる。

弾性層に導電性を付与する目的で添加する導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、パラジウム、銀、鉄、銅、錫、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化モリブデン、酸化錫―酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質等の微粉末を用いることができる。更にイオン導電剤として、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＣｌＯ_４等の過塩素酸塩、４級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの内、カーボンブラックは、比較的容易に入手でき、また、主成分のゴム材料の種類に依らず、良好な帯電性が得られるため、好適に利用できる。

この他にも非導電性充填剤として、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、珪酸ジルコニウム、珪酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄等を配合することができる。

軸芯体の表面に弾性層を形成する方法としては、押し出し成形、射出成形等いくつかの方法が挙げられるが、未硬化材料を円筒形金型内に注入した後、加熱加硫することにより弾性層を軸芯体の周りに形成する方法においては、ローラ形状は使用する円筒形金型の形状をある一定の収縮量のもとに再現するため、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。

本発明では以上のようにして形成された弾性層の外周上に樹脂層を設ける。樹脂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。

これらの樹脂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ことができる。得られた分散体は、スプレー塗工法、ディッピング法等により弾性層の表面に塗工され、特にディッピング法が好ましく用いられる。

樹脂層の厚みとしては、弾性層の低分子量成分が沁み出してきて感光ドラムを汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、現像ローラの硬度が高くなってトナーの融着が発生するのを防止する観点から５０μｍ以下が好ましい。

上記の如くして形成する樹脂層中に体積平均粒子径が１〜２０μｍの微粒子を分散させることにより、現像ローラ表面のトナーの搬送を容易にすることができ、充分な量のトナーを現像領域に搬送することができる。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ポリウレタン微粒子が好ましく、これらの微粒子は前記樹脂層の約２０〜２００質量％（この微粒子を除く樹脂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。

本発明では弾性層と樹脂層との接着を高める目的で弾性層に表面処理を施したり、または接着層を設けたりしてはならない。表面処理や接着層で弾性層と樹脂層を強く接着させると現像ローラを再生する際に樹脂層が弾性層との界面で剥離しなくなり、樹脂層を再び設けることができなくなる。

本発明の現像ローラは、ロードセルを用いた剥離試験において、樹脂層の回転方向の剥離強度F1は長手方向の剥離強度F2、逆方向での剥離強度F3のどちらか一方より大きくなっている。ロードセルを用いた剥離試験とは、現像ローラの表面にテープを貼り付けてカッターの刃で１０ｍｍ幅に切り込みを入れ、現像ローラの樹脂層と弾性層の一部を剥がしてその端部を剥離試験機のチャックに取り付けて剥離角度９０°で剥離させたときの強度を測定するものである。剥離強度F1は使用時の回転方向に対する弾性層と樹脂層の接着耐久性を持たせるために大きく、そして剥離強度F3は再生時に樹脂層が容易に剥がれるために小さくしたいので、剥離強度F3より剥離強度F1を大きくする方が良い。また、長手方向の剥離強度F2が回転方向の剥離強度F1より大きくなると、長手方向より接着性が低い回転方向に力が偏り、長時間使用したときに剥離強度F1が大きくても樹脂層が弾性層から剥がれることがある。

F1は５０〜１０００gf/cmが好ましく、F2は５〜３００gf/cm、そしてF3は１０〜３００gf/cmの範囲であることが好ましい。F1の剥離強度が５０gf/cm未満では、回転方向の剪断力に耐えるのに十分な弾性層と樹脂層との接着力が得られないことがある。一方、１０００gf/cmを超える場合には弾性層と樹脂層との接着力が過大になって樹脂層を容易に剥がせないことがある。また、F2の剥離強度が５gf/cm未満、またはF3の剥離強度が１０gf/cm未満の場合は、弾性層と樹脂層との接着力が弱すぎて使用中に樹脂層が浮いて濃度ムラの原因になることがあり、F2、F3の剥離強度が３００gf/cmを越えると樹脂層をきれいに剥がせないことがある。

また、本発明の現像ローラは、ロードセルを用いた剥離試験で樹脂層を現像ローラの長手方向、または逆回転方向に剥がしたときに弾性層から界面剥離は９０％以上で剥離する。界面剥離が９０％未満だと樹脂層を一度で剥がせる面積が少ないために、全ての樹脂層を剥離するのに長い時間を要してしまう。ここで界面剥離とは、樹脂層が弾性層との界面から剥がれることを指し、弾性層の一部が破壊されて樹脂層に付いてきたとき、またはテープから剥がれてしまった樹脂層は界面剥離とはならない。

樹脂層を弾性層から剥がす方法としては特に制限はないが、例えば、樹脂層の一端にカッターの刃で弾性層を傷付けないように切り込みを入れ、この切り込みを手掛かりに樹脂層を現像ローラの長手方向、または逆回転方向に広げることで樹脂層を弾性層から剥がすことができる。この際、弾性層に表面処理を施したり接着層を設けていなければ、樹脂層は単に弾性層の外周の粗面にアンカー効果で接着しているだけなので、弾性層から樹脂層を容易に剥がすことができる。

樹脂層を剥がす方向としては、現像ローラの長手方向、逆回転方向のどちらでも良いが、剥離試験において樹脂層が界面剥離９０％以上で剥がれた方向で剥がすことになる。長手方向、逆回転方向ともに界面剥離９０％以上の場合は、剥がす方向の自由度が増して樹脂層を剥がすのが容易となる。本発明では、樹脂層を剥がす方向は限られてしまうが長手方向又は逆回転方向のいずれか一方が界面剥離９０％以上であれば良く、必ずしも長手方向及び逆回転方向の両方が界面剥離９０％以上である必要はない。

本発明での弾性層の外周面への凹凸加工は、回転方向での剪断力に耐え得るだけの弾性層と樹脂層との接着力をアンカー効果で補うためのものである。弾性層の外周面に凹凸を形成する方法としては、特に制限されず、円筒形金型の内面にサンドブラスト処理で予め微小な凹凸を形成しておき、ここに材料を注入して現像ローラを形成する方法も用いることができる。この場合、凹凸の傾き方向が図４のように現像ローラ５の回転方向とは逆向きになるように粒子を斜めに噴きかけて円筒形金型の内面をサンドブラスト処理することが好ましい。

その他の形成方法としては、例えば、一般には湿式法又は乾式法等の研磨法がある。図５はこの研磨工程の一例を模式的に説明した図である。研磨するワーク５１の軸芯体を固定してワークを回転させ、円盤形状を有した多孔性の砥石５２をワーク５１とは逆回転の方向に当接させる。この砥石５２をワーク５１の長手方向に一端側から他端側へ一定の速さで等速移動させることによって研磨される。また、砥石と弾性層の間に水やオイル等の潤滑剤を吹きつけながら研磨する湿式法による研磨方法も用いることができる。さらに、ワークを均一に研磨する方法であれば、長尺砥石で一括研磨するプランジ研磨やその他の研磨法であっても構わない。いずれの場合でも、研磨によって形成される研磨スジはワークの長手方向に沿うように形成され、かつ傾きが現像ローラの回転方向と逆向きになるようにワーク及び砥石の回転数や砥石種を最適化する必要がある。

本発明では、研磨スジによるアンカー効果をさらに向上させるために弾性層に球状粒子が添加され、その球状粒子の体積平均粒子径は５．０〜５００μｍである。球状粒子の体積平均粒子径が５．０μｍ未満だと弾性層の外周面に所望の凹凸が形成しにくく、体積平均粒子径が５００μｍより大きくなると凹凸の間隔が大きくなり、逆にアンカー効果の効力が下がってしまう。また、球状粒子の微小圧縮強度は０．１〜１０．０kgf/mm²であり、弾性層を構成する材料の硬化後の表面微小硬度は１５〜５０°である。弾性層を構成する材料の表面微小硬度が１５°未満では、耐久によって端部の一部が剥がれることがあるので好ましくない。また、５０°を超える場合にはトナーに対するストレスが増加して画像不良が発生する場合があり、好ましくない。弾性層を構成する材料の硬度より硬い球状粒子を弾性層に加えることで研磨したときに球状粒子が存在する所は削れにくくなり、逆に存在しない所は削れ易くなって研磨スジの他に球状粒子による凹凸ができ、アンカー効果を高めることができる。したがって、球状粒子の微小圧縮強度が０．１kgf/mm²未満だと弾性層の材料の硬度との差が小さくなり、凹凸ができにくくなる。また、微小圧縮強度が１０．０kgf/mm²より大きいと弾性層の硬度が上がってトナーストレスによる画像不良が発生する場合がある。このような目的に使用する微粒子としては特に制限はなく、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。

図１は、本発明の電子写真用現像ローラを有する接触現像方式の画像形成装置の一例を示す概略図である。

まず、本発明の電子写真用現像ローラ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、帯電ローラ２と、感光ドラム１と、現像ローラ５と、トナー供給ローラ６と、トナー層厚規制部材である現像ブレード７と、撹拌羽根と、トナー８とが一つのカートリッジにまとめられ、画像形成装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽根でトナー供給ローラ６に送られたトナー８は、現像ブレード７によって現像ローラ５表面に均一にコートされ、感光ドラム１表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録材１３にトナー８が転写された後、感光ドラム１表面は帯電ローラ２で再び均一に帯電される。

接触現像方式の画像形成装置においては、現像ローラ５は、その表面にトナー８を保持して矢印の方向に回転しながら感光ドラム１上に露光３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ローラ５表面に残ったトナー８を表面に坦持したまま現像容器１４に戻す。

現像容器１４の内部ではトナー供給ローラ６が現像ローラ５表面に残ったトナー８を現像ローラ５表面から取り除くとともに、新しいトナー８を現像ローラ５の表面に供給する。現像ローラ５表面に供給された新しいトナー８は、現像ブレード７にてトナーの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ローラ５には常に新しいトナー８が均一にコートされ感光ドラム１上の静電潜像を現像する。

現像されたトナー像は感光ドラム１の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラ９で記録材１３に転写される。その後未定着のトナー像は定着ローラ１２と加圧ローラ４の間を通り、圧力と熱で記録材１３に定着される。転写工程で転写されずに感光ドラム１上に残ったトナー８は、感光ドラム１の回転に伴い清掃用のクリーニングブレード１０で感光ドラム１から取り除かれる。表面が清掃された感光ドラム１表面は帯電ローラ２で帯電され、再び露光３、現像される、という工程を繰り返す。また、廃トナーは廃トナー容器１１に貯留される。

以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
まず、実施例及び比較例にて用いた現像ローラの評価方法について記載する。

本発明における１０点平均粗さはＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に基づくものであるが、小坂研究所製サーフコーダー ＳＥ−３４００を用いて円筒形金型の長手方向３箇所（中央部及び両端部）について測定長２．５ｍｍ、送り速さ０．１ｍｍ/ｓで測定した１０点平均粗さの平均値とした。

剥離強度と界面剥離の測定は、ロードセルを用いた剥離試験より行った。３Ｍコーポレーション製の０．７５インチ幅のマジックテープ（登録商標）＃８１０を現像ローラの表面に軽く貼り付け、均等な圧力でテープを貼り付けるために図６に示すように、直径３０ｍｍの金属製ローラに、片側５００ｇずつ合計１０００ｇの荷重で現像ローラ５を押し当てて金属性ローラを２８ｒｐｍで１分間回転させて現像ローラ５を従動回転させた。現像ローラ５に貼り付けたポリイミドテープの表面をカッターの刃で１０ｍｍ幅に切り込みを入れて現像ローラの樹脂層と弾性層の一部を剥がし、その端部を剥離試験機のチャックに取り付けて剥離角度９０°、引き上げ速度４００ｍｍ/ｍｉｎで少なくとも５ｃｍ剥離させることで剥離強度と界面剥離を測定した。

弾性層を構成する材料の硬化後の表面微小硬度は、島津製作所製の島津ダイナミック超微小硬度計ＤＨＵ−Ｗ２０１Ｓを用いて測定した。しかし、これに限定されるものではなく、同様に表面微小硬度を測定できるものであればよい。

弾性層に含有する球状粒子の体積平均粒子径は、以下の方法で測定される。球状粒子粉末０．０１〜０．１ｇを採取し、測定に影響しないアルコールやＭＥＫなどの有機溶剤を５〜１０ｍｌ加えて試料とした。この試料について島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ７０００を用いて球状粒子の体積平均粒子径を測定した。

本発明を構成する球状粒子の微小圧縮強度（ｋｇｆ/ｍｍ²）は以下の式で表される。
Ｘ＝２．８Ｐ/πｄ²
（式中、Ｐは１０％変形荷重（ｋｇｆ）を示し、ｄは光学顕微鏡を用いて測定した球状粒子径（ｍｍ）を表す。
球状粒子の微小圧縮強度は、例えば、上部の加圧圧子と下部加圧板の間に固定された粒子に電磁力などにより一定の増加割合で荷重を与え、粒子１個について粒子径（ｍｍ）が１０％変形したときの荷重（ｋｇｆ）を測定し、前記式から計算して求めることができる。荷重を与える方法としては、例えば、上部に直径５０μｍのダイヤモンドの平面圧子を、下部にＳＫＳ製の加圧板を備えた島津製作所製微小圧縮試験機ＭＣＴ型を用いて室温１０〜３５℃、相対湿度３０〜８０％の結露のない雰囲気下で粒子１個ずつに荷重速度０．００１４５ｇｆ/ｓｅｃで荷重を与える方法がある。

弾性層と樹脂層との接着の耐久性の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。感光体ドラム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。この電子写真式レーザービームプリンターに、実施例１〜６及び比較例１〜４の現像ローラを取り付け、感光ドラムの回転方向と垂直方向に幅２ドット、間隔５０ドットの横線を描くような画像をそのまま１０,０００枚連続耐久した際における弾性層と樹脂層の剥がれを目視で観察した。樹脂層が全く剥がれないレベルを◎、非画像領域の端部で樹脂層の一部が浮いているが実用上問題のないレベルを○、樹脂層の半分以上が浮いているのが観察された、または樹脂層が弾性層から剥がれてしまったレベルを×とした。

また、画像の濃度ムラの評価では１０，０００枚連続耐久後に感光ドラムの回転方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描くような画像を出力した。画像に濃度ムラが全くないレベルを◎、極わずかに濃度ムラが確認できるレベルを○、わずかに濃度ムラが確認できるレベルを△、濃度ムラが激しいレベルを×とした。

現像ローラの再生の簡便性は１０,０００枚の連続耐久後に樹脂層を剥がす際、長手方向、または逆回転方向から樹脂層を容易に剥がすことができたレベルを◎、樹脂層の一部が剥がれずに残った、または全く剥がれなかったレベルを×とした。

現像ローラの軸芯体として外径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭの外周面に弾性層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。内面を１０点平均粗さが２０μｍとなるように定番＃４０、噴射圧力５ｋｇ/ｃｍ^２でサンドブラスト処理を施した円筒形金型中心部に該軸芯体を配置し、該円筒形金型内にその注入口から液状シリコーンゴムを注入し、１１０℃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、両末端にビニル基が置換した粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００部に、充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）７部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした。このベース材料に、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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部及び微量の硬化遅延剤を配合したものを質量比１：１で混合し、液状シリコーンゴムとした。なお、該液状シリコーンゴムは、ウレタン微粒子を配合せずに硬化させたときの表面微小硬度は３０°であった。

次に、シリコーンゴム弾性層の硬化後の物性安定化、及びシリコーンゴム弾性層中の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。
樹脂層としては、ポリエーテルポリオールとトルエンジイソシアネートから成るエーテル系ポリウレタン樹脂１００部をＭＥＫに溶解させ、これにケッチェンブラック２０部を加えて混合させる。混合物をボールミルにて１２時間分散回転させた後、平均粒径１０μｍのウレタン微粒子３０部を加えて再度１時間分散回転させる。この溶液にシリコーンゴム弾性層を浸漬させて塗膜を形成し、風乾後、該ローラを１４０℃で４時間の熱処理により、樹脂層としてポリウレタン樹脂層を被覆し、現像ローラを得た。

得られた現像ローラにポリイミドテープを貼り付けて上記の剥離試験を行ったところ、周方向の剥離強度は４０gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ３０gf/cm、１００％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ３gf/cm、１００％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥がれた。
現像ローラを電子写真レーザープリンターに取り付け、１０，０００枚の連続耐久を行った後、上記のごとく画像を出力して濃度ムラを観察したところ、極わずかに濃度ムラが確認される程度であった。現像ローラの接着の耐久性は、非画像領域の端部でポリウレタン樹脂層の一部がシリコーンゴム弾性層から浮いていたが実用上問題はなかった。
次いで、連続耐久後の現像ローラのポリウレタン樹脂層端部にカッターの刃で切り込みを入れ、この切り込みを手掛かりにポリウレタン樹脂層を逆回転方向に剥がしたところ、ポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層に残ることなく全て剥離した。これらの結果を表１にまとめた。

円筒形金型の内面を１０点平均粗さが８０μｍとなるようにサンドブラスト処理を施した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度５００gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ４００gf/cm、８４％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ７０gf/cm、９６％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性及び再生の簡便性を評価したところ、画像の濃度ムラ、シリコーンゴム弾性層からのポリウレタン樹脂層の剥がれは全くなく、またポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を逆回転方向に剥がそうとするとポリウレタン樹脂層は全て剥がれたが一度に剥がすことはできなかった。その結果を表１にまとめた。

円筒形金型の内面を１０点平均粗さが６０μｍとなるようにサンドブラスト処理を施した以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度４００gf/cm、長手方向の剥離強度、界面剥離はそれぞれ３００gf/cm、９０％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ６０gf/cm、９６％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性及び再生の簡便性を評価したところ、画像の濃度ムラ、シリコーンゴム弾性層からのポリウレタン樹脂層の剥がれは全くなく、またポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を長手方向に剥がそうとするとポリウレタン樹脂層は全て剥がれたが一度に剥がすことはできなかった。その結果を表１にまとめた。

現像ローラの軸芯体として外径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＭの外周面に弾性層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。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を注入し、１１０℃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、両末端にビニル基が置換した粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００部に、充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）７部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部、球状粒子として体積平均粒子径１５μm、微小圧縮強度１．０kgf/mm²のウレタン微粒子４０部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした。このベース材料に、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（Ｓｉ−Ｈ基含有量０.８質量％）３部及び微量の硬化遅延剤を配合したものを質量比１：１で混合し、液状シリコーンゴムとした。なお、該液状シリコーンゴムは、ウレタン微粒子を配合せずに硬化させたときの表面微小硬度は３０°であった。次に、シリコーンゴム弾性層の硬化後の物性安定化、及びシリコーンゴム弾性層中の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。

このシリコーンゴム弾性層の表面をトラバース型円筒研削機で砥石（日本金剛砥石製作所製多孔性砥石、粒度１５０）の回転速度１２００ｒｐｍ、シリコーンゴム弾性層の回転速度２００ｒｐｍ、砥石の移動速度２．５ｍｍ/ｓｅｃでシリコーンゴム弾性層の一端側から他端側へ乾式研磨した。表面の状態を電子顕微鏡で観察したところ、シリコーンゴム弾性層の表面は長手方向に研磨スジが形成されていることが確認された。
樹脂層としては、ポリエーテルポリオールとトルエンジイソシアネートから成るエーテル系ポリウレタン樹脂１００部をＭＥＫに溶解させ、これにケッチェンブラック５０部を加えて混合させる。ボールミルにて１２時間分散回転させた後、この溶液にシリコーンゴム弾性層を浸漬させて塗膜を形成した。風乾後、該ローラを１４０℃で４時間の熱処理により、樹脂層としてポリウレタン樹脂層を被覆し、現像ローラを得た。

得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度５０gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ４０gf/cm、１００％、逆回転方向の剥離強度、界面剥離はそれぞれ１０gf/cm、１００％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性を評価したところ、画像には濃度ムラが極わずかに確認され、また非画像領域の端部でポリウレタン樹脂層の一部がシリコーンゴム弾性層から浮いていた。ポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を逆回転方向にシリコーンゴム弾性層から剥がすとポリウレタン樹脂層は全て剥がれた。その結果を表１にまとめた。

液状シリコーンゴムとして、両末端にビニル基が置換した粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００部に、充填剤として石英粉末（Pennsylvania Glass Sand製Min-USil）１４部、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部、球状粒子として体積平均粒子径５００μm、微小圧縮強度１０kgf/mm²のアクリル微粒子１０部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした以外は実施例４と同様にして、現像ローラを得た。なお、該液状シリコーンゴムは、ウレタン微粒子を配合せずに硬化させたときの表面微小硬度は３５°であった。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度１０００gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ６００gf/cm、７８％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ３００gf/cm、９０％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性及び再生の簡便性を評価したところ、画像の濃度ムラ、シリコーンゴム弾性層からのポリウレタン樹脂層の剥がれは全くなく、またポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を逆回転方向に剥がそうとするとポリウレタン樹脂層は全て剥がれたが一度に剥がすことはできなかった。その結果を表１にまとめた。

液状シリコーンゴムとして、両末端にビニル基が置換した粘度１００Ｐａ・ｓのジメチルポリシロキサン１００部に、カーボンブラック（電気化学工業製デンカブラック、粉状品）１０部、球状粒子として体積平均粒子径５μm、微小圧縮強度０．１kgf/mm²のウレタン微粒子１０部を配合したものを液状シリコーンゴムのベース材料とした以外は実施例４と同様にして、現像ローラを得た。なお、該液状シリコーンゴムは、ウレタン微粒子を配合せずに硬化させたときの表面微小硬度は１５°であった。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度５０gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ１０gf/cm、１００％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ５gf/cm、１００％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性を評価したところ、画像には濃度ムラが極わずかに確認され、また非画像領域の端部でポリウレタン樹脂層の一部がシリコーンゴム弾性層から浮いていた。ポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を長手方向にシリコーンゴム弾性層から剥がすとポリウレタン樹脂層は全て剥がれた。その結果を表１にまとめた。

［比較例１］
円筒形金型の内面をサンドブラスト処理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。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度は３gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ３gf/cm、１００％、逆回転方向の剥離強度、界面剥離はそれぞれ３gf/cm、１００％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥離した。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性を評価したところ、連続耐久６，０００枚でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から半分以上剥がれてしまった。１０、０００枚に達しなかったため、濃度ムラ、及び再生の簡便性の評価はできなかった。その結果を表１にまとめた。

［比較例２］
シリコーンゴム弾性層を成形した後、シリコーンゴム弾性層の表面に紫外線を照射し表面のぬれ性を確保した以外は実施例１と同様にして、現像ローラを得た。
得られた現像ローラの剥離強度、界面剥離を測定したところ、周方向の剥離強度は１４００gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ１４００gf/cm、０％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ１４００gf/cm、０％でシリコーンゴム弾性層が破壊された。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性及び再生の簡便性を評価したところ、画像の濃度ムラ、シリコーンゴム弾性層からのポリウレタン樹脂層の剥がれは全くなかった。また、ポリウレタン樹脂層端部に切り込みを入れてポリウレタン樹脂層を剥がそうとしたがポリウレタン樹脂層だけを剥がすことはできず、シリコーンゴム弾性層が破壊された。その結果を表１にまとめた。

［比較例３］
実施例１の現像ローラを逆向きに電子写真レーザープリンターに取り付けた以外は実施例１と同様に行った。
得られた現像ローラにポリイミドテープを貼り付けて上記の剥離試験を行ったところ、周方向の剥離強度は３gf/cm、長手方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ３０gf/cm、１００％、逆回転方向の剥離強度、及び界面剥離はそれぞれ４０gf/cm、１００％でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から剥がれた。
連続耐久後の濃度ムラ、接着の耐久性を評価したところ、連続耐久９，０００枚でポリウレタン樹脂層がシリコーンゴム弾性層から半分以上剥がれてしまった。１０、０００枚に達しなかったため、濃度ムラ、及び再生の簡便性の評価はできなかった。その結果を表１にまとめた。

表中、「含有せず」とは、球状粒子が弾性層に含まれていないことを意味する。

本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態を示す現像ローラの概念的断面図である。 本発明の実施の形態を示す現像ローラの概念的斜視図である。 本発明の現像ローラの断面図である。 本発明の研磨工程の一例を示す概略図である。 本発明の現像ローラにテープを貼り付ける方法を示す概略図である。

符号の説明

１：感光ドラム
２：帯電ローラ
３：露光
４：加圧ローラ
５：現像ローラ
６：トナー供給ローラ
７：現像ブレード
８：トナー
９：転写ローラ
１０：クリーニングブレード
１１：廃トナー容器
１２：定着ローラ
１３：記録材
１４：現像容器
１５：軸芯体
１６：弾性層
１７：樹脂層
５１：ワーク
５２：砥石

Claims (16)

1. 軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度 F1が長手方向での剥離強度 F2より大きく、かつ前記長手方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離 ９０％以上で剥離することを特徴とする現像ローラ。
2. 軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラにおいて、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度 F1が前記回転方向とは逆方向での剥離強度 F3より大きく、かつ前記回転方向とは逆方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離 ９０％以上で剥離することを特徴とする現像ローラ。
3. 前記樹脂層は、前記回転方向での剥離強度 F1が５０〜１０００ gf/cmであり、かつ前記長手方向での剥離強度 F2が５〜３００ gf/cmであることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
4. 前記樹脂層は、前記回転方向での剥離強度 F1が５０〜１０００ gf/cmであり、かつ前記回転方向とは逆方向での剥離強度 F3が１０〜３００ gf/cmであることを特徴とする請求項２記載の現像ローラ。
5. 前記弾性層は、外周面の少なくとも一部が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の現像ローラ。
6. 前記弾性層は、弾性層を構成する材料の硬化後の表面微小硬度が１５〜５０°であり、かつ前記弾性層に含有する粒子は体積平均粒子径が５．０〜５００μｍの球状粒子で微小圧縮強度が０．１〜１０．０ kgf/mm²であり、かつ前記弾性層の表面は研磨加工されていることを特徴とする請求項５記載の現像ローラ。
7. 現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該トナーを供給することにより該感光ドラム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、該現像ローラが請求項１〜６のいずれか一項記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
8. 現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該トナーを供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ローラが請求項１〜６のいずれか一項記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
9. 軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラの再生方法において、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度 F1が長手方向での剥離強度 F2より大きく、かつ前記長手方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離する現像ローラを、前記樹脂層を剥がして前記弾性層を露出させた後、樹脂層を再び設けることを特徴とする現像ローラの再生方法。
10. 軸芯体の表面に形成された弾性層と、前記弾性層の外周に形成された樹脂層が順次設けられた現像ローラの再生方法において、前記樹脂層は現像ローラの回転方向での剥離強度 F1が前記回転方向とは逆方向での剥離強度 F3より大きく、かつ前記回転方向とは逆方向に剥がしたときに前記弾性層から界面剥離９０％以上で剥離する現像ローラを、前記樹脂層を剥がして前記弾性層を露出させた後、樹脂層を再び設けることを特徴とする現像ローラの再生方法。
11. 前記樹脂層は、前記回転方向での剥離強度 F1が５０〜１０００ gf/cmであり、かつ前記長手方向での剥離強度 F2が５〜３００ gf/cmであることを特徴とする請求項９記載の現像ローラの再生方法。
12. 前記樹脂層は、前記回転方向での剥離強度 F1が５０〜１０００ gf/cmであり、前記回転方向とは逆方向での剥離強度 F3が１０〜３００ gf/cmであることを特徴とする請求項１０記載の現像ローラの再生方法。
13. 前記弾性層は、外周面の少なくとも一部が凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載の現像ローラの再生方法。
14. 前記弾性層は、弾性層を構成する材料の硬化後の表面微小硬度が１５〜３５°であり、かつ前記弾性層に含有する粒子は体積平均粒子径が５．０〜５００μｍの球状粒子で微小圧縮強度が０．１〜１０．０ kgf/mm²であり、かつ前記弾性層の表面は研磨加工されていることを特徴とする請求項１３記載の現像ローラの再生方法。
15. 現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該トナーを供給することにより該感光ドラム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、該現像ローラが請求項９〜１４のいずれか一項記載の再生方法で再生された現像ローラであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
16. 現像ローラが装着されてなり、該現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて該感光ドラム表面に該トナーを供給することにより該感光ドラム表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像ローラが請求項９〜１４のいずれか一項記載の再生方法で再生された現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。

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