JP2008152104A - 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】寸法安定性に優れ、トナーに与えるストレスが小さく、現像ローラおよびこの現像ローラを用いた電子写真プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。
【解決手段】導電性導電性芯金の外周上に樹脂層を有し該樹脂層の外周に表層を有した電子写真用現像ローラにおいて、該樹脂層は該樹脂層が熱可塑性樹脂を含有し、該樹脂層の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下であることを特徴とする現像ローラ。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像ローラ及び該現像ローラを使用した電子写真プロセスカートリッジ並びに該現像ローラを使用した電子写真画像形成装置に関するものである。

近年の電子写真装置おいて、本体の小型化に伴い一成分系現像剤現像装置が用いられる傾向にある。
一成分系現像剤を用いた一成分現像方式とは、現像剤量規制部材と現像剤の摩擦および現像ローラと現像剤の摩擦により現像剤に電荷を与える。それと同時に現像ローラ上に現像剤を薄く塗布し現像ローラと潜像担持体とが対向した現像領域に搬送し、潜像担持体上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する方法である。

一成分現像方式は二成分現像方式のようにフェライト等のキャリア粒子が不要のため現像装置自体を小型化、軽量化できる。さらに二成分現像方式は現像剤中のトナー濃度を一定に保つ必要があるため、トナー濃度を検知し必要量のトナーを補給する装置が必要であり、現像装置の大型化、重量化を招くのでこの点においても一成分現像方式は小型化、軽量化に有利である。

一成分現像方式は、トナー中に磁性体を含有させた一成分系磁性現像剤を用いた磁性一成分現像方法と、磁性体を使用しない非磁性一成分トナーを使用する非磁性一成分現像方法に大別される。フルカラーの電子写真画像形成装置には着色成分を含まない非磁性一成分現像方法が用いられる。

中でも非磁性一成分接触現像方法は電子写真画像形成装置内でのトナー飛散がなく高画質な画像を得ることが可能で優れた現像方式である。

このような非磁性一成分接触現像方法を説明する。現像ローラに接触した弾性ローラによって現像ローラ上にトナーを供給し、ついでトナーを現像剤量規制部材により現像ローラ上に薄く塗布すると同時にトナー量規制部材との摩擦および現像ローラとの摩擦によりトナー粒子に摩擦電荷を与える。さらに、摩擦接触によって正または負に摩擦帯電したトナーを、静電的に潜像担持体表面に付着させるものである。そのため一般に、現像ローラは導電性を有するローラにより構成されている。

トナーを担持した現像ローラを感光ドラム等の潜像担持に接触させるために、現像ローラの特性として一定の接触面積を確保する必要性があり、高精度な導電性弾性ローラが求められる。このため、導電層を形成する導電性材料として、従来から、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料をベースとし、これに導電性を付与するためにカーボンブラックや金属粉等の導電物質を配合した導電性ゴム材料が用いられている。

現像ローラは感光ドラムとのニップ幅を保持するために接触して使用されるため、現像ローラ全体がたわみ、濃度ムラの画像不良を起こすことや、長期間同一部を圧接したままで放置すると永久変形を起こすことがある。そこでセット(変形を生じさせる力を除いた後に残る変形)しにくい優れたローラ特性が要求される。また、トナーへの、非磁性一成分接触現像方式の電子写真装置では、感光ドラムに圧接されている現像ローラから感光ドラムへトナーを移動させて静電潜像を現像、トナー像が形成される。このような電子写真装置に用いられる弾性現像ローラは、より高いレベルの要求品質を満たすために、ニップ圧を一定に保つための剛性や、高度な寸法精度を満たし、かつトナーに対するストレスが少なく、トナーの劣化を低減させる構成である必要がある。

この現像ローラを形成する樹脂層の材料として、従来、シリコーンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム又はエチレンープロピレンージエンゴムが用いられている。しかし、これらの材料を用いるには、芯材及び材料を個々に金型にセットして所定時間をかけて加硫成形する必要があるために製造コストが高く、生産性に問題があった。またこれらの材料は弾性率が小さく、ローラのたわみが発生しやすく、画像不良を生じてしまう可能性があった。

特許文献１には、合成樹脂と導電剤とを含む樹脂組成物のみからなり、かつ温度２５℃における体積固有抵抗が１０² 〜１０¹⁰Ω・ｃｍである非磁性現像ローラが提案されている。

特許文献２には、スチレンおよび／またはオレフィン系熱可塑性エラストマーと導電性フィラーとを主成分とし、蒸留水中、温度２５℃、７０時間条件下での平衡吸水率が１．０％質量以下であることを特徴とするローラが提案されている。

また、特許文献３では、導電性を有する芯材の外周に成形用材料を射出成形してローラ本体を形成したローラであって、上記成形用材料は、硬質熱可塑性樹脂に比表面積の大きな導電性材料と比表面積の小さな導電性材料の２種を少なくとも混合してなることを特徴とするローラが提案されている。

しかしながら上記に提案されているローラでは、近年の電子写真装置の高精細化及び高速化に対して、現像ローラの現像特性が十分ではない場合がある。例えば、Ａ４サイズの縦方向で３０枚／分の画像を１２００ｄｐｉで出力するような電子写真装置においては、上記現像ローラを使用した場合、現像ローラに起因する画像不良が発生してしまう可能性があった。したがって、現像ローラの性能もより高度なものが要求されるようになってきている。

特許文献１では、芯体が樹脂であることにより、寸法安定性や強度に不安がでてしまう可能性があった。

また特許文献２では軟質材料を使用していることにより、現像ローラがセットしてしまい画像不良となる可能性があった。

特許文献３では、ローラの硬度が硬いことによりトナー劣化しやすく、かぶりが発生し画像不良となる可能性があった。

本発明の目的は、剛性が高く、形状、寸法安定性が向上し、生産性に優れ、画像形成に優れた現像ローラを提案することにある。さらに、本発明の目的は該現像ローラを使用した電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
特開２００１−２１５７８９号公報 特開２０００−３０８６号公報 特開２００３−５７９２１号公報

本発明は、導電性導電性芯金の外周に樹脂層を有し、該樹脂層の外周に表層を有し、該樹脂層が熱可塑性樹脂を含有し、該樹脂層の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下である。また導電性芯体の曲げ弾性率が曲げ弾性率２００００ＭＰａ以上の金属であることを特徴とする現像ローラに関する。本構成により、現像ローラの剛性が高く、現像ローラのたわみが少なく、寸法精度が良好で、金属ローラよりも柔軟でトナーへのストレスを低減でき、感光ドラムとのニップ圧が均一な現像ローラを得ることができる。

以上説明したように、発明によれば、導電性芯金の外周に樹脂層を有し、該樹脂層の外周に表層を有し、該樹脂層が熱可塑性樹脂を含有し、該樹脂層の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下である。また導電性芯体に使用される金属の曲げ弾性率が２００００ＭＰa以上であることを特徴とする。この構成の現像ローラは、生産性、寸法安定性に優れ、トナー劣化を抑制し、画像不良を低減した現像ローラを得ることができる。

本発明において、該樹脂の前記樹脂層における含有量としては、樹脂層における樹脂成分において６０質量％以上が好ましい。６０質量％以上あれば、樹脂層は脆くなく、接触現像方式の現像ローラとして使用することが可能である。

本発明における現像ローラの樹脂層の曲げ弾性率は５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下が好ましく、さらに好ましくは１０００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下の範囲である。樹脂層の弾性率が本範囲であることによって、寸法安定性が良好で、かつ画像不良を低減可能な現像ローラを得ることができる。

本発明における現像ローラは、該樹脂層の外周上に表層が形成されていることが必要である。樹脂層の外周上に表層が形成されることにより、トナー劣化に優れた現像ローラを得ることができる。

本発明における該樹脂層の吸水率は、０．００１質量％以上１．０質量％以下、さらに好ましくは０．００１質量％以上０．１質量％以下であることが好ましい。吸水率が本範囲内にあることにより、寸法変化及びローラ抵抗のムラが少なく、画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。

本発明における該樹脂層の厚みは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。１ｍｍ以上では剛性が十分で現像ローラにたわみが発生し画像不良となることがなく、５ｍｍ以下であれば、環境による体積変化で寸法安定性が保てる。

本発明における表層の引張弾性率は、１ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満であることが好ましい。引張弾性率が１ＭＰａ以上あれば、強度不足とならず表層が変形しないで画像が良好である。また５００ＭＰａ未満では現像ローラがトナーに与えるストレスが適当で、トナー劣化が促進されない。

さらに該表層に使用される材料としてはポリウレタン樹脂であることがより好ましく、現像ローラのフィルミングが良化され、画像形成に優れた現像ローラを得ることができる。

また本発明による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は、潜像を担持する感光体に当接した状態でトナーを担持する現像ローラを備え、該現像ローラが前記感光体にトナーを付与するものである。これにより前記潜像を可視化する電子写真画像形成装置及びそれに着脱可能な電子写真プロセスカートリッジにおいて、本発明の現像ローラを具備するものである。

次に最良の実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

本発明の現像ローラは、図１に例示されるように、導電性芯金１と、該軸の外周に形成された樹脂層２の外周上に表層３を形成してなることを特徴としている。

本発明の樹脂層に使用される樹脂とは、熱可塑性樹脂であり以下のものが挙げられる。低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド、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、フッ素樹脂、ポリアミド６、ポリアミド６６やＭＸＤ６などのポリアミド樹脂などがあげられる。また、該樹脂層に使用される樹脂は１種または２種以上を混合して用いることも可能である。

その中でもポリプロピレン系樹脂は、生産性に優れ、かつ現像ローラとしての強度にも優れているため好ましく、エチレンとの２元共重合体、さらにはエチレン、ブテンとの３元共重合体であれば結晶性が低くなり、寸法精度が安定し、かつ導電剤などの分散性に優れ、画像形成性が良好となる現像ローラを得ることができる。

また該樹脂層に使用される樹脂は１種または２種以上を混合して用いることも可能である。

さらに、前記樹脂層には、必要に応じて導電剤、充填剤、増量剤、酸化防止剤、老化防止剤又は加工助剤等の各種添加剤を使用することができる。

導電剤としてはイオン導電機構によるイオン導電性物質を上記材料に含有させるものと、電子導電機構による導電付与剤を材料に添加することにより導電化する手法がある。どちらか一方、或いは併用することが可能である。

イオン導電機構による導電付与剤としては、以下のものが挙げられる。ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＮａＣｌＯ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＮａＳＣＮ，ＫＳＣＮ，ＮａＣｌ等の周期律表第１族金属の塩；ＮＨ₄Ｃｌ、ＮＨ₄ＳＯ₄、ＮＨ₄ＮＯ₃、等のアンモニウム塩；Ｃａ（ＣｌＯ₄）₂、Ｂａ（ＣｌＯ₄）₂等の周期律表第２族金属の塩、これらの塩と１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等の多価アルコールやそれらの誘導体との錯体；これらの塩とエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル等のモノオールとの錯体；第四級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤；脂肪族スルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等の陰イオン性界面活性剤；ベタイン等の両性界面活性剤。これらイオン導電機構による導電付与剤は粉末状或いは、繊維状の形態で、単独または２種類以上を混合して使用する事が出来る。

電子導電機構による導電剤としては以下のものが挙げられる。アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や金属の繊維；カーボンブラック；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、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、カーボンナノチューブ等のカーボン系導電剤。

これらの導電剤の中でも特に前記カーボンブラック系の導電剤が、性能、品質、コストの面から好適である。カーボンブラック等の導電剤の添加量は導電性を所定の数値に合わせる量が用いられる。

充填剤及び増量剤としては、以下のものが挙げられる。シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、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。これらの充填剤の表面を有機珪素化合物等で処理して疎水化してもよい。

酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤が挙げられる。

加工助剤としてはステアリン酸やオレイン酸の脂肪酸、あるいは脂肪酸の金属塩やエステル等が挙げられる。

本発明に使用される現像ローラの導電性導電性芯体としては、曲げ弾性率２００００ＭＰａ以上の金属が使用される。材質としては、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、これらの金属を含むＳＵＳ、ＳＵＭ等のステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、更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材料が挙げられる。合金鋼としては、ステンレス鋼，ニッケルクロム鋼，ニッケルクロムモリブテン鋼，クロム鋼，クロムモリブテン鋼，Ａｌ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＶを添加した窒化用鋼が挙げられる。強度の観点から、合金製のものが好ましい。更に防錆対策として軸心体材料にめっき、酸化処理を施すことができる。形状としては棒状体又はパイプ状体のものが使用できる。必要に応じて、その表面にプライマー処理層を形成してもよい。導電性芯金の外径は通常４mm乃至２０mmの範囲である。

なお、本発明では、この樹脂層の成形方法は、従来から知られている押出成形法、射出成形法の方法によって可能である。が、その中でも射出成形法においては、前記樹脂層の連続生産が可能で、低コスト化が可能であることから特に優れている。層構成としては本発明に記載された特徴を有すれば、限定されず、２層あるいは３層以上の構成とすることができる。

表層を形成する材料としては、以下のものが挙げられる。ポリアミド樹脂；フッ素樹脂；スチレン系樹脂、；ビニル系樹脂、；ポリカーボネート樹脂、；アクリル系樹脂、；ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、のポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、；エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂；光硬化性樹脂等。

表層を形成する材料としては、以上の材料の中でも変形した跡が残ると、それが画像不良として現れてしまうため、現像ローラは、電子写真画像形成装置に用いられる環境温度に対し、高い圧縮永久歪みが要求され、またトナーのフィルミングに優れることからポリウレタン樹脂が好ましい。ポリウレタン樹脂としては、ポリオールとポリイソシアネートとの重付加反応によって得られる一般的なポリウレタン樹脂のほか、芳香族ジアミンや多価アルコールで処理したウレタンゴム等があげられる。

上記ポリオールとしては、以下のものが挙げられる。ポリエーテルポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びこれらの共重合体またはブレンド品、ポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合体、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステルポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール。これらは単独で又は混合して用いられる。

また、ポリイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。トリエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフエニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、水添ＭＤＩ、粗製ＭＤＩ、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）。

上記ポリオールとポリイソシアネートとを反応させてポリウレタンを製造するに際して、その配合比は、ポリイソシアネートのイソシアネート基[ＮＣＯ]と、ポリオールの水酸基[ＯＨ]モル比が、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、０．９以上１．５以下の範囲が好ましい。

［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比が、０．９以上１．５以下の範囲であれば、ポリウレタンの重合度が適当で、硬化良好で、未反応ウレタンモノマーの析出による表面汚染が生じない。

表層を形成する材料がポリウレタン樹脂であることによって、且つフィルミングが発生しにくい現像ローラを得ることができる。

得られた表層形成用の材料は、それが塗料の場合、ディッピング法、スプレー塗工法の塗工方法により樹脂層の表面に塗工される。また、該表層形成用の材料が樹脂の場合、押出成形法、射出成形法、型成形法の成形方法により樹脂層の表面に形成され、あるいは樹脂層と同時に多層押出成形法、多色射出成形法の成形方法により形成されてもよい。

表層の厚みとしては、トナーに対する樹脂層の影響を低下させ、トナーの劣化を低減する観点から５０μｍ以上が好ましく、寸法安定性の観点から１０００μｍ以下が好ましい。より好ましくは表層の厚みは１００〜８００μｍである。

なお、本発明においては、該現像ローラの画像形成性の向上の目的で、導電剤、微粒子または増量剤を添加してもよい。

表層を形成する場合、樹脂層と表層の剥離が生じないように密着性を向上させるために、樹脂層の外周上をコロナ処理、フレーム処理、エキシマＵＶ処理の表面改質方法にて改質してもよい。

導電剤としてはイオン導電機構によるイオン導電性物質を含有させるものと、電子導電機構による導電付与剤を材料に添加することにより導電化する手法どちらか、或いは２種類を併用してもよい。

以上のような材料、導電性物質を使用したローラを現像ローラとして使用する場合、ローラの体積抵抗値としては、１×１０⁴Ωｃｍ以上１×１０⁸Ωｃｍ以下にすることが好ましい。

該現像ローラの体積抵抗値が１×１０⁴Ωｃｍ未満では感光体に欠損があった場合に電流のリークが発生し画像不良が起きる場合があり、１×１０⁸Ωｃｍを超える場合にはベタ画像の濃度不足が発生する場合がある。

次に上記本発明の現像ローラを有する画像形成装置を説明する。
図２は、本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
潜像担持体としての感光ドラム５が矢印方向に回転し、感光ドラム５を帯電処理するための帯電部材１２によって一様に帯電され、感光ドラム５に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光１１により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光ドラム５に対して現像ローラ６が接触配置される現像装置１０によって現像剤のトナーを付与されることにより現像され、トナーが形成される。

現像は露光部にトナー像を形成する反転現像を行っている。感光ドラム５上のトナー像は、転写部材である転写ローラ１７によって記録媒体である紙２２に転写される。トナー像を転写された紙２２は、定着装置１５により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。

一方、転写されずに感光ドラム上５上に残存した転写残トナーは、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード１４により掻き取られ廃トナー容器１３に収納され、クリーニングされた感光ドラム５は上述作用を繰り返し行う。

現像装置１０は、一成分現像剤として非磁性現像剤（非磁性トナー）８を収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム５と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ６とを備え、感光ドラム５上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。また電子写真プロセスカートリッジは、現像ローラ６と規制ブレード９、現像装置１０とがあり、かつ少なくともトナー塗布部材７、帯電部材１２の一つとを有し、これらが一体的に保持されてなるものであり、画像形成装置に着脱可能に設けられる。

尚、画像形成時には、現像ローラ６は感光ドラム５と接触幅をもって接触している。現像装置１０においては、現像剤塗布部材７が、現像容器内で、現像剤量の規制部材である規制ブレード９の現像ローラ６表面との接触部に対し現像ローラ６の回転方向上流側に接触され、かつ、回転可能に支持されている。

現像剤塗布部材７の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン又は、ポリアミドの繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ６への現像剤８供給および使用されなかった現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラを用いることができる。この現像剤塗布部材７の現像ローラ６に対する接触幅としては、１〜８ｍｍが好ましく、また、現像ローラ６に対してその接触部において相対速度をもたせることが好ましい。

実施例１
樹脂層の樹脂として、ポリプロピレン樹脂（プロピレンホモポリマー：商品名ノバテックＥＡ−９、日本ポリプロ株式会社製）を１００質量部、導電剤としてＭＴカーボンブラック（サーマックスフローフォームＮ９９０、ＣＡＮＣＡＢ社製）３０質量部を直径３０ｍｍ、有効長９６０ｍｍの２軸押出機にてペレタイズを行い樹脂組成物を得た。

得られた樹脂組成物をクロスヘッドを用いた押出成形によって、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を中心として、同軸状に円筒形に同時に押出し、樹脂端部を切断して、樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、樹脂部分を回転砥石で研磨し、直径１１.９０ｍｍ、厚み２．９0ｍｍの樹脂層を有するローラを得た。

得られたローラにエキシマＵＶ処理機を使用し、窒素雰囲気下で、樹脂層表面の処理を行った。エキシマ光の照射条件は、エキシマ光の強度（光量）４．３ｍＷ／ｃｍ²、照射時間７秒、照射距離（ランプと樹脂層表面との距離）２ｍｍとし、ぬれ性の改良を実施した。

表層の材料として、ポリオール（商品名ニッポラン５０３３、日本ポリウレタン社製）を使用し、硬化剤としてイソシアネート（商品名コロネートＬ、日本ポリウレタン社製）を２０質量部加えて、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比の値は１．２となるようにした。さらに、カーボンブラック（商品名ＭＡ１００、三菱化学社製）を適量添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液に有機溶剤を加え、表層の膜厚が０．１０ｍｍとなるように固形分３０質量％〜６０質量％の範囲で調整したものにウレタン樹脂粒子（商品名ＣＦＢ−１０１−４０、直径１６μｍ、大日本インキ化学工業社製）を５質量部加え、均一分散、混合したものを表層の原料液とした。この樹脂原料液中に、樹脂ローラを浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、温度１３０℃にて２０分間加熱処理することで、約５００μｍの表層を樹脂層の外周に設けた現像ローラを作製した。

また、樹脂層から、長さ８０ｍｍのローラ半周分の曲げ弾性率測定用サンプルを切り取り、ＪＩＳ−Ｋ−７１７１に記載の方法に準拠して曲げ弾性率を測定した。

また、表層から、長さ１１５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのサンプルを切り取り、ＪＩＳ−Ｋ−７１１３に記載の方法に準拠して引張弾性率を測定した。

本発明における樹脂層、表層の引張弾性率の測定方法は、上記の方法で得られた測定用サンプルをＪＩＳ−Ｋ−７１１３に従って、引張試験機により、引張速度５０ｍｍ／分及びチャック間距離５０ｍｍの条件で測定した。

上記の方法による測定の結果、樹脂層の曲げ弾性率は３０００ＭＰaであった。表層の引張弾性率は５０ＭＰaであった。

本発明における吸水率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−７２０９のＡ法に準じて測定を行った。

測定の結果、樹脂層の吸水率は０．０５質量％であった。

画像性については、現像ローラを非磁性トナーからなる一成分現像剤を使用する図２の現像装置を有する電子写真プロセスカートリッジに組み込み、カラーレーザープリンターＬＡＳＥＲ ＪＥＴ３６００（日本ヒューレットパッカード社製）にこの電子写真プロセスカートリッジが装着できるように改造した電子写真画像形成装置を用いた。

体積抵抗ムラに関しては、直径４０ｍｍのＳＵＳドラムにローラを荷重１ｋｇで当接させ芯金の両端露出部に５００ｇの荷重をかけた状態で４５ｒｐｍで回転させた時に芯金より、ＤＣ１００Ｖを２秒間印加した時の抵抗を測定し、ローラが一周する間の電気抵抗値の最大値と最小値を測定し、その比（最大値／最小値）を電気抵抗ムラとし、評価を行った。

実施例２
樹脂層に使用する樹脂組成物は実施例１と同一のものを使用した。表層として熱可塑性ポリウレタン樹脂（商品名：クラミロンＵ８１４５クラレ株式会社製）にカーボンブラックのアセチレンブラック（個数平均粒径５０ｎｍ）２０質量部を添加し２軸ペレタイズを行い、表層用樹脂組成物を得た。

多層クロスヘッド押出機にて、樹脂層、表層を同時に成形し、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径６．０ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を中心として、樹脂層の厚みが２．５０ｍｍ、表層が０．５０ｍｍとなるように同軸状に円筒形に同時に押出した。その端部を切断して、樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、樹脂部分を回転砥石で研磨し、直径１２．００ｍｍ直線形状の樹脂層を有する現像ローラを得た。得られた現像ローラは実施例１に記載と同一の評価方法にて評価した。

実施例３
樹脂層に使用する樹脂組成物は実施例１と同一の物を用い、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径２．０ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を中心としてクロスヘッド押出機にて押出し、回転研磨機にて直径１１.９０ｍｍ、厚み４．９０ｍｍの直線形状の樹脂層を有するローラを得た。さらに実施例１に記載の方法と同一の方法にて厚み０．１０ｍｍの表層を形成し、直径１２．００ｍｍの現像ローラを得た。得られた現像ローラは実施例１に記載と同一の評価方法にて評価した。

実施例４
樹脂層に使用する樹脂組成物は実施例１と同一の物を用い、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径９．００ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）に代えたほかは実施例３と同一の成形方法にて樹脂層の厚みが１．００ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得た。得られた現像ローラは実施例１に記載と同一の評価方法にて評価した。

実施例５
樹脂層に使用する樹脂組成物は実施例１と同一の物を用い、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径１．００ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）に代えたほかは実施例３と同一の成形方法にて樹脂層の厚みが５．１０ｍｍ、表層の厚みが０．４０ｍｍ直径１２．００ｍｍの現像ローラを得た。得られた現像ローラは実施例１に記載と同一の評価方法にて評価した。

実施例６
樹脂層に使用する樹脂組成物は実施例１のノバテックＥＡ−９をポリプロピレン樹脂（プロピレンホモポリマー：商品名ノバテックＭＡ−３ 日本ポリプロ社製）に変更し、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径１．００ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）に代え、射出成形用金型内に導電性芯金をセットし、射出成形機（商品名ＳＥ−ＨＹ２６０ 住友重機械工業（株）製）にて射出成形を行い、樹脂層の厚みが２．９０ｍｍのローラを得た。得られたローラを実施例１に記載と同一の方法にて０．１０ｍｍの表層を形成し、直径１２．００ｍｍの現像ローラを得た。得られた現像ローラは実施例１に記載と同一の評価方法にて評価した。

実施例７
樹脂層に使用する樹脂をポリプロピレン樹脂（プロピレン／エチレンランダム共重合体：商品名ノバテックＥＧ７Ｆ 日本ポリプロ社製）に代えたほかは実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例８
樹脂層に使用する樹脂をポリプロピレン樹脂（プロピレン／エチレン／ブテンランダム共重合体：商品名ウィンテックＷＦＸ４Ｔ 日本ポリプロ社製）に代えたほかは実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例９
樹脂層は実施例１と同一で、表層の塗工液のポリオールを［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比の値は１．５０としたほかは実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１０
樹脂層は実施例１と同一で、表層の塗工液の［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比の値は０．９０としたほかは実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１１
樹脂層は実施例２と同一で、表層に使用する熱可塑性ポリウレタン樹脂（クラミロンＵ８１４５）を熱可塑性スチレン系エラストマー（商品名：セプトンコンパウンドＪＳ１０ＮＳ クラレプラスチックス株式会社製）に代えて使用した他は実施例２と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１２
実施例１０の樹脂層に使用する樹脂を熱可塑性ポリウレタン樹脂（クラミロンＵ８１４５ クラレ株式会社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１３
実施例１０の樹脂層に使用する樹脂をＡＢＳ樹脂（商品名ＳＲ 日本エイアンドエル社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１４
実施例１０の樹脂層に使用する樹脂を繊維強化ＰＥＴ樹脂（商品名ＦＲ−ＰＥＴ Ｃ３０１５ ポリプラスチックス社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１５
実施例１０の樹脂層に使用する樹脂をＰＢＴ樹脂（商品名ジェラネックス５００ＦＰ ポリプラスチックス社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１６
実施例１０の樹脂層に使用する樹脂をポリカーボネート樹脂（商品名Ｅ−２０００Ｒ 三菱エンジニアリングプラスチックス社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１７
実施例１の樹脂層の樹脂をフッ化ビニリデン樹脂（商品名カイナー７２０ エルフアトケム社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１８
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をポリアミド６（商品名アミラン ＣＭ１０２１Ｔ 東レ社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例１９
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をポリアミド樹脂のＭＸＤ６（商品名１０２２Ｈ 三菱エンジニアリングプラスチックス社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例２０
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をポリスチレン（商品名ＳＸ−１００ ＰＳジャパン社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例２１
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をＬＤＰＥ（商品名ノバテックＬＤ ＬＥ５２０Ｈ 日本ポリエチレン社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

実施例２２
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をＨＤＰＥ（商品名ノバテックＨＤ ＨＦ５６０ 日本ポリエチレン社製）に代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

実施例２３
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をＥＶＡ樹脂（商品名エバフレックスＰ１００７ 三井デュポンポリケミカル社製）代えて使用した他は実施例１と同一の方法にて樹脂層の厚みが２．９０ｍｍ、表層の厚みが０．５０ｍｍの直径１２．００ｍｍの現像ローラを得て評価を実施した。

比較例１
実施例１で得られた樹脂組成物と同一の材料をクロスヘッドを用いた押出成形によって、ＳＵＭ製の導電性芯金（直径６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）を中心として、同軸状に円筒形に同時に押出し、端部を切断して、樹脂部分の長さを２３２ｍｍとした後、樹脂部分を回転砥石で研磨し、直径１２．００ｍｍ直線形状の現像ローラを得て、実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

比較例２
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂を熱可塑性スチレン系エラストマー（商品名タフテックＨ１０４３ 旭化成社製）に代えた他は、実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。

比較例３
実施例１の樹脂層の樹脂組成物の樹脂をガラス繊維強化ＰＥＴ樹脂Ｂ３０４５ＦＡ（ポリプラスチックス社製）に代えた他は、実施例１と同一の方法にて現像ローラを得て評価を実施した。
実施例、比較例で得られたローラの評価を以下のようにして行なった。

［寸法安定性］
製作した現像ローラの形状を３次元座標測定機ザイザックスＲＶＡ６００（東京精密株式会社製）を用いて測定し、外径、長さ、振れ，真直度及び真円度を総合的に評価した。
Ａ：極めて良好
Ｂ：良好
Ｃ：普通
Ｄ：悪い。

［抵抗安定性］
体積抵抗ムラに関しては、φ４０ｍｍのＳＵＳドラムにローラを荷重１ｋｇで当接させ芯金の両端露出部に５００ｇの荷重をかけた状態で４５ｒｐｍで回転させた時に芯金より、ＤＣ１００Ｖを２秒間印加した時の抵抗を測定し、ローラが一周する間の電気抵抗値の最大値と最小値を測定し、その比（最大値／最小値）を電気抵抗ムラとし、評価を行った。
Ａ：１．１倍未満
Ｂ：１．１〜１．２倍
Ｃ：１．３〜１．４倍
Ｄ：１．４倍超。

［トナー劣化］
現像ローラをカートリッジに組み込み、室温３０℃、相対湿度８０％の高温、高湿条件下で２％印字で連続画像形成を行い、３５００枚印刷後に形成された画質上の問題の有無を判断した。その判断に基づき、下記の基準で評価した。
Ａ：肉眼ではトナー劣化によるかぶり確認されず良好なもの
Ｂ：トナー劣化によるかぶりが少なく画像上問題がないもの
Ｃ：トナー劣化によるかぶりが確認されるもの
Ｄ：ひどいかぶりが確認されトナー劣化が大きいもの。

［セット画像評価]
電子写真プロセスカートリッジの状態で、過酷高温／高湿環境下（室温４０℃、相対湿度９５％）で３０日間放置した後、常温、常湿環境に移動し、１日放置後ＬＡＳＥＲＪＥＴ３６００本体に電子写真プロセスカートリッジを組み込み、画像の評価をおこなった。
Ａ：圧接跡が画像上にみられないもの
Ｂ：圧接跡がごく薄くみられるが画像に影響のないもの
Ｃ：圧接跡が薄くみられ、画像に影響するもの
Ｄ：圧接跡が明瞭にみられ、画像に影響するもの。

［フィルミング］
室温３０℃、相対湿度８０％の高温、高湿条件下で２％印字で連続画像形成を３５００枚行い、評価用画像を画出し後、電子写真プロセスカートリッジを分解し、現像ローラと画像を確認し、以下の基準で評価した。
Ａ：フィルミングなし。
Ｂ：画像に問題はなく、現像ローラ上に軽微に発生している程度。
Ｃ：トナーの現像ローラ上への付着の影響が画像にやや発生している。
Ｄ：トナーの現像ローラ上への付着の影響が画像上に発生している。

［樹脂層の曲げ弾性率］
本発明における曲げ弾性率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−７１７１に記載の方法に準じて測定されるが、本発明においては、測定機 はテンシロンＲＴＣ−１２５０Ａ（オリエンテック社製）を使用し、長さ８０ｍｍのローラ半周分のサンプルを下記図４のローラ基体から切り取って曲げ弾性率測定用サンプルとした。サンプリングした形状のまま円弧部を上側にして測定圧子と測定を行った。なお、測定環境は室温２０℃、相対湿度５０％とした。

［導電性芯体の曲げ弾性率］
本発明における曲げ弾性率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−７１７１に記載の方法に準じて測定されるが、本発明においては、測定機 はテンシロンＲＴＣ−１２５０Ａ（オリエンテック社製）を使用し、下記図５の様に長さ８０ｍｍにカットし、曲げ弾性率測定用サンプルとした。なお、測定環境は室温２０℃、相対湿度５０％とした。

［表層の引張弾性率］
現像ローラから、表層を剥離し、長さ１１５ｍｍ、幅６ｍｍ、厚みは下記表１に記載の表層の厚みの長方形の形状で表層の測定用サンプルを切り取り測定した。測定方法はＪＩＳ−Ｋ−７１１３に記載の方法に準拠し、本発明においては、測定機 はテンシロンＲＴＣ−１２５０Ａ（オリエンテック社製）を使用し、引張弾性率を測定した。なお、測定環境は室温２０℃、相対湿度５０％とした。

［吸水率］
本発明における吸水率の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−７２０９のＡ法に準じて測定される。但し、サンプル形状はフィルム状、薄板状または立体物等で繰り返し測定において再現性が得られる範囲内で適時選択できる。

[総合評価]
上記の評価結果に基づき、総合的な性能評価を行い、下記する４区分に評価した。
Ａ：現像ローラとして極めて良好である
Ｂ：現像ローラとして良好である
Ｃ：現像ローラとしてやや難点がある。
Ｄ：明らかな問題があり、実用できるレベルにはない
ローラの評価結果を表１に示す。

本発明の現像ローラの斜視図である。 本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 体積抵抗の測定装置の図である。 ローラ基体から切り取って曲げ弾性率測定用サンプルとした図である。 導電性芯体の曲げ弾性率測定用サンプルの図である。

符号の説明

１ 導電性導電性芯金
２ 樹脂層
３ 表層
４ 現像ローラ
５ 感光ドラム
６ 現像ローラ
７ トナー塗布部材
８ トナー
９ 規制ブレード
１０ 現像装置
１１ レーザー光
１２ 帯電部材
１３ 廃トナー容器
１４ クリーニングブレード
１５ 定着装置
１６ 駆動ローラ
１７ 転写ローラ
１８ バイアス電源
１９ テンションローラ
２０ 転写搬送ベルト
２１ 従動ローラ
２２ 紙
２３ 給紙ローラ
２４ 吸着ローラ
２５ 現像ローラ
２６ ＳＵＳドラム
２７ 直流電源
２８ 内部抵抗
２９ ローラ基体
３０ 樹脂層曲げ弾性率測定用サンプル
３１ 導電性芯体
３２ 導電性芯体曲げ弾性率測定用サンプル

Claims (13)

1. 導電性芯体の外周上に樹脂層を有し、該樹脂層の外周に表層を有し、潜像担持体と接触して用いられる電子写真用現像ローラにおいて、該樹脂層が熱可塑性樹脂を含有し、導電性芯体が曲げ弾性率２００００ＭＰａ以上の金属であり、樹脂層の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下であることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記樹脂層の曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上３０００ＭＰａ以下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. 前記樹脂層の吸水率が０．００１質量％以上１．０質量％以下である請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. 前記樹脂層の吸水率が０．００１質量％以上０．１質量％以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像ローラ。
5. 前記樹脂層の厚みが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像ローラ。
6. 前記樹脂層がポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリイミド、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及びフッ素樹脂からなるグループからえらばれる樹脂を１種または２種以上含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の現像ローラ。
7. 前記樹脂層がポリプロピレン系樹脂を含有することを特徴とする請求項６に記載の現像ローラ。
8. 前記ポリプロピレン系樹脂がプロピレン-エチレン共重合体またはプロピレン-エチレン-ブテンの共重合体であることを特徴とする請求項６に記載の現像ローラ。
9. 前記樹脂層が射出成形あるいは押出成形方法によって製造されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の現像ローラ。
10. 前記樹脂層の外周に表層を有し、該表層の引張弾性率が１ＭＰａ以上５００ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の現像ローラ。
11. 前記表層がポリウレタン樹脂を含有することを特徴とする請求項１０に記載の現像ローラ。
12. 潜像を担持する感光体に対向して接触した状態で現像剤を担持する現像ローラを備え、該感光体に現像剤を付与することにより潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置が、該感光体を帯電するための帯電部材、該感光体をクリーニングするためのクリーニング部材および該感光体上のトナー像を記録媒体に転写する転写部材のうちの少なくとも一つと一体的に保持されてな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乃至１１のいずれかに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。
13. 潜像を担持する感光体と、該感光体に対向して接触した状態でトナーを担持する現像ローラとを備え、該現像ローラが該感光体にトナーを付与することにより感光体上に形成された潜像を現像してトナー像を形成する電子写真画像形成装置において、該現像ローラが、請求項１乃至１１のいずれか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。

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