JP2009086307A - 現像ローラー、現像ローラーの製造方法、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】低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置に使用されても、現像ローラーの両端部と現像剤容器間からのトナーの漏れを抑制することができる現像ローラーやその製造方法を提供する。また、低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置内の汚染及びトナーの浪費を抑制し、長期に亘り高品質な画像を得ることができる電子写真プロセスカートリッジや電子写真画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸芯体３と、該軸芯体の周囲に設けられ、少なくとも２層の樹脂層１，２を有し、現像剤を担持する中央部と、両端部とを有する現像ローラーにおいて、表面の樹脂層２より内側に設けられた内側の樹脂層１がカーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ１）を含有し、該導電剤分散体（Ｌ１）が中央部と両端部において厚さ方向の断面に現れる最長の周囲長が特定の関係を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、レーザープリンター等の電子写真画像形成装置に用いられる現像ローラー、その製造方法、この現像ローラーを用いた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に関する。

複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置等の電子写真画像形成装置には、静電潜像担持体の表面に形成された静電潜像に、現像ローラーの表面に担持して搬送した現像剤を接触又は近接させトナー像を形成する現像装置が使用されている。この種の現像装置には、現像ローラーにより開口を閉塞されて内部に現像剤（トナー）を保持する現像剤容器、現像剤容器内で現像ローラーにトナーを供給するトナー供給部材、現像ローラー上のトナー量を一定厚に形成する規制部材（ブレード）等が設けられる。トナー供給部材により現像ローラーに供給された現像剤は、現像ローラーの回転に伴い規制部材により一定厚さに形成されつつ、現像ローラーが現像容器から露出する部分で対向する静電潜像担持体（以下、感光体という。）へ搬送されるようになっている。

このような現像剤容器内のトナーが外部に漏れることを防止するために、現像剤容器の各部材の摺動部、接触部には各種シール手段が用いられている。特に、現像ローラーは、安定した画像を形成するため、トナーを担持する中央部分の両側に、トナーを担持しない両端部を有するため、この両端部と現像剤容器の開口との間からのトナーの漏れに対し、種々の防止手段が提案されている。

現像ローラー上にトナー薄膜を形成する際、導電性のブレードを用い、該ブレードにトナーと同極性の電圧を印加して現像ローラーに当接させると、現像ローラーの中央部に効率的にトナーを担持できる。加えて、現像ローラーの両端部と現像剤容器との間からトナーが外部に漏れることを防止する効果が得られることが知られている。これは、現像ローラーのトナーを担持しない両端部にブレードが直接接触してトナーと同極性の電圧が印加され、両端部の表面電位がトナーと同極性となり、静電的な反発力によってトナーの接近を排除することによる。一般的には、現像ローラーの両端部を高抵抗化することによりその効果が表れることが経験上知られている。

端部を高抵抗化した導電性ローラーとしては、導電性ローラーの端部放電防止を目的として、イオン導電剤を析出させて、ローラー軸方向端部側部位の電気抵抗を高めた帯電ローラーが報告されている（特許文献１）。また、導電ローラーの放電不良やリーク防止を目的として、弾性層の左右両端部の、少なくとも表層部分の体積抵抗率が、それらの間の中間部の体積抵抗率よりも高く設定された導電ローラーが報告されている（特許文献２）。

ところで、近年、複写機や、プリンター等の電子写真画像形成装置には省エネルギー化が求められ、トナーの低融点化が進行している。また、電子写真画像形成装置に対し、更なる長寿命化、高速化も求められている。トナーの低融点化、電子写真画像形成装置の高速化、長寿命化は、現像ローラーの端部と現像剤容器間からのトナー漏れを促進させ、従来の現像ローラーを用いた現像装置では、現像剤容器からのトナー漏れの防止効果を得ることはできない。現像ローラーの両端部と現像剤容器との間からトナー漏れが発生すると、漏洩したトナーが、電子写真画像形成装置内を汚染し、記録材の印字領域外の端部にトナーが付着し汚れが発生する上に、トナーを浪費するという問題が生じ、その解決手段が要請されている。
特開平１１−２７２０４０号公報 特開２００５−２１５０６３号公報

本発明の課題は、低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置に使用されても、現像ローラーの両端部と現像剤容器間からのトナーの漏れを抑制することができる現像ローラーやその製造方法を提供することにある。また、低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置内の汚染及びトナーの浪費を抑制し、長期に亘り高品質な画像を得ることができる電子写真プロセスカートリッジや電子写真画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは、現像ローラーの両端部に中央部よりカーボンブラックの凝集度が高い導電剤分散体を含有させると、両端部の表面電位がトナーと同極性でより高電位となり、現像ローラー両端部と現像剤容器間からのトナー漏洩を抑制できることの知見を得た。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられ、少なくとも２層の樹脂層を有し、現像剤を担持する中央部と、両端部とを有する現像ローラーにおいて、表面の樹脂層より内側に設けられた内側の樹脂層がカーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ１）を含有し、該導電剤分散体（Ｌ１）が式（１）及び式（２）
３．０μｍ≦Ｌ１ｃ≦１５．０μｍ （１）
２×Ｌ１ｃ≦Ｌ１ｅ≦５×Ｌ１ｃ （２）
（式中、Ｌ１ｃは、前記中央部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示し、Ｌ１ｅは、前記両端部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示す。）を満たすことを特徴とする現像ローラーに関する。

また、本発明は、上記現像ローラーの製造方法であって、内側の樹脂層の両端部のみを通電した後に、表面の樹脂層を形成することを特徴とする現像ローラーの製造方法に関する。

また、本発明は、電子写真画像形成装置本体に脱離可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジにおいて、上記現像ローラー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。

また、本発明は、静電潜像を保持する静電潜像担持体及び該静電潜像担持体に現像剤を介して当接配置される現像ローラーを有する電子写真画像形成装置、又は、静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体に現像剤を介して当接配置される現像ローラーと、該現像ローラーが担持する現像剤を一定量とする規制部材とを有する電子写真画像形成装置において、現像ローラーが上記現像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に関する。

本発明の現像ローラーは、低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置に使用されても、その両端部と現像剤容器との間からのトナーの漏れを抑制することができる。本発明の電子写真プロセスカ−トリッジや電子写真画像形成装置は、低融点化トナーを使用し、高速化、長寿命化を図った電子写真画像形成装置においても、トナーの浪費を抑制し、長期に亘り高品質な画像を得ることができる。

本発明の現像ローラーは、表面に現像剤（トナー）を担持し、静電潜像担持体（感光体）へ供給し、感光体に形成された静電潜像をトナー像として現像するものであり、記録材上に安定した画像の形成を行うため、両端部にトナーの担持を行わない領域を有する。かかる両端部としては、例えば、現像ローラーの両端面から２ｍｍ以上、２０ｍｍ以下の範囲を挙げることができる。

本発明の現像ローラーは、軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられ、少なくとも２層の樹脂層を有する。上記軸芯体は、その周囲に設けられる樹脂層を支持し、感光体へトナーを搬送可能な強度と、担持したトナーを感光体へ移動可能な導電性を現像ローラーの表面に付与する電極となり得る導電性を有するものであればよい。その材質としては、鉄合金、アルミニウム合金、チタン合金、銅合金及びニッケル合金、例えばステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅や、カーボンブラックや炭素繊維とプラスチックの複合材料等を挙げることができる。また、上記軸芯体として、導電性材料にめっき、酸化処理等の防錆処理を行ったものを使用することができる。

上記軸芯体の形状としては円柱状又は円筒状を挙げることができる。軸芯体の外径は、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲を挙げることができる。かかる軸芯体としては、具体的に、例えば、炭素鋼合金の表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱体を挙げることができる。

上記軸芯体の周囲に設けられる樹脂層は、少なくとも２層を有し、表面の樹脂層より内側に設けられる内側の樹脂層は、表面上に薄膜状に形成された現像剤を感光体へ供給可能とするため、現像ローラーに適度な弾性を付与する適切な弾性を有することが好ましい。また、内側の樹脂層は、現像ローラーに接触する感光体、規制部材（ブレード）、トナー等に対する損傷を低減するため低硬度であることが好ましい。また、同時に、これらから受ける押力による現像ローラーの塑性変形を抑制するため、これに耐圧縮永久歪性を付与するものが好ましい。

このため、内側の樹脂層は、アスカーＣ硬度が２０度以上、７０度以下であることが好ましい。内側の樹脂層の硬度が２０度以上であれば、現像ローラーの圧縮永久歪を抑制しスジ状の画像不良の発生を抑制することができる。また、内側の樹脂層の硬度が８０度以下であれば、感光体間の圧接力の増大を抑制しトナーの劣化を抑制することができる。

アスカーＣ硬度は、アスカーＣ型ＳＲＩＳ（日本ゴム協会規格）０１０１に準拠し、別途作製した試験片を用いて、アスカーゴム硬度計（高分子計器製）による測定値を採用することができる。

また、内側の樹脂層は、体積抵抗率が１×１０³ Ωｃｍ以上１×１０¹⁶ Ωｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１×１０⁵ Ωｃｍ以上１×１０¹² Ωｃｍ以下である。

体積抵抗率は、抵抗計として、超高抵抗計Ｒ８３４０Ａ（アドバンテスト社製）を用い、以下の条件による測定値を採用することができる。
測定モード：プログラムモード５（チャージ及びメジャー３０秒、ディスチャージ１０秒）
印加電圧：１００（Ｖ）
試料箱：超高抵抗計測定用試料箱ＴＲ４２（アドバンテスト社製）、主電極は口径１０ｍｍ厚さ１０ｍｍの金属、ガードリング電極は内径２０ｍｍ、外径２６ｍｍ厚さ１０ｍｍの金属とする。
試験片：樹脂層の材料を、樹脂層の成形条件と同じ条件で樹脂層と同じ厚さの平板状のテストピースを成形し、直径３０ｍｍを切り出し試験片を作製する。切り出した試験片の片面の全面にＰｔ−Ｐｄ蒸着により裏面電極膜を設け、もう一方の面に同じくＰｔ−Ｐｄ蒸着により、直径１５ｍｍの主電極膜と、内径１８ｍｍ、外径２８ｍｍのガードリング電極膜を同心状に設ける。Ｐｔ−Ｐｄ蒸着は、マイルドスパッタＥ１０３０（日立製作所製）を用い、電流値１５ｍＡにて２分間行う。蒸着膜を形成したものを測定サンプルとする。

測定は、主電極及びガードリング電極を、それぞれ測定サンプルの主電極膜及びガードリング電極膜からはみ出さないように置いて測定する。測定に先立って、測定サンプルを、気温２３℃、相対湿度５０％の環境に１２時間以上放置し、同環境下で測定する。測定値ＲＭ（Ω）から、測定サンプルの体積抵抗率ＲＲ（Ωｃｍ）を、以下の式によって求める。式中、ｔ（ｃｍ）は測定サンプルの厚さである。

ＲＲ（Ωｃｍ）＝π×０．７５×０．７５×ＲＭ（Ω）÷（４×ｔ（ｃｍ））
内側の樹脂層の材質としては、種々の液状ゴム材料が好ましい。具体的には、ジエン系ゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴムの液状ゴム材料を挙げることができる。これらの液状ゴム材料は、１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよいが、耐圧縮永久歪性を考慮すると、シリコーンゴム又はウレタンゴムが好ましい。

内側の樹脂層は、カーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ１）を含有する。導電剤分散体（Ｌ１）は、式（１）及び式（２）を満たす。

３．０μｍ≦Ｌ１ｃ≦１５．０μｍ （１）
２×Ｌ１ｃ≦Ｌ１ｅ≦５×Ｌ１ｃ （２）
（式中、Ｌ１ｃは、中央部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示し、Ｌ１ｅは、両端部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示す。）
上記導電性分散体（Ｌ１）が、トナー担持領域の中央部の厚さ方向の断面において、最長の周囲長Ｌ１ｃが３．０μｍ以上、１５μｍ以下であれば、現像ローラーにおいてトナーを適切に担持し搬送を行なうことができる。更に、両端部の厚さ方向の断面において、導電性分散体（Ｌ１）の最長の周囲長Ｌ１ｅが中央部に含有される導電性分散体（Ｌ１）の最長の周囲長Ｌ１ｃの２倍以上、５倍以下である。これにより、トナーと同極性の電圧を印加したブレードと当接した現像ローラーの両端部において、トナーを反発させることができ、現像剤容器からのトナーの漏洩を抑制することができる。

上記導電性分散体（Ｌ１）を形成するカーボンブラックの一次粒子としては、２５〜５０ｎｍの粒子径を有する一次粒子を１０〜６０質量％含むことが好ましい。このような小径のカーボンブラック粒子は、電圧を印加した際に樹脂中で容易に凝集する。このため、後述するように内側の樹脂層の両端部にカーボンブラックの一次粒子が高度に凝集した導電剤分散体（Ｌ１）を容易に形成することができる。

上記導電性分散体（Ｌ１）の周囲長は、図１に示すように、円で示すカーボンブラックの一次粒子ｉｐが凝集した導電性分散体ａｐの周囲の長さであり、点線で示す長さである。導電性分散体（Ｌ１）の周囲長は、カーボンブラックの一次粒子の凝集状態（分散状態）の指標となる。即ち、導電性分散体（Ｌ１）の周囲長が大きいと導電剤の凝集度が高いことを示し、カーボンブラックの存在しない部分が大きく、電圧を印加した場合の電位の保持力が向上することとなる。

導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長、カーボンブラックの一次粒子径は、以下に示す測定方法による測定値を採用することができる。内側の樹脂層の表面近傍を断面方向に切り出し、電子顕微鏡（商品名：Ｓ−４８００ 日立製作所製）を用い、加速電圧１ｋＶにて、倍率３０００倍（縦３０μｍ×横４０μｍ）で撮影した画像をスキャナーで読み込む。読み込んだ画像を、画像解析ソフト（商品名：Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ｖｅｒ４．０ プラネトロン製）を用い、８ビットグレイスケール変換した後、ピクセル値１３３の閾値で２値化する。得られた２値化画像全域に対し、画像解析ソフトのスケールを用いて、総ての一次粒子の粒子径を測定し、統計データの平均値を一次粒子径とする。更に、得られた２値化画像全域に対し、輝度レンジ「暗い色のオブジェクトを自動抽出」の条件で周囲長を測定し、統計データの最大値を導電剤分散体の最長の周囲長とする。

このような導電剤分散体（Ｌ１）は内側の樹脂層中に、カーボンブラックの一次粒子として、内側の樹脂層の基材樹脂１００質量部に対し、３質量部以上、３０質量部以下の範囲で含有されることが好ましい。

このような内側の樹脂層には、その他、上記導電剤分散体の機能を阻害しない範囲において、他の導電剤や、その他、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、又は炭酸カルシウム等の充填剤を含有していてもよい。

内側の樹脂層の厚さは、例えば、１ｍｍ以上、５ｍｍ以下を挙げることができる。内側の樹脂層の厚さが、１ｍｍ以上であれば、感光体との圧接力が過大になるのを抑制しトナーの劣化を抑制することができ、５ｍｍ以下であれば、装置の大型化、コスト高を抑制することができる。

上記表面の樹脂層は、耐磨耗性等の表面の保護機能や、トナー帯電性機能、トナー搬送性機能を有するものである。表面の樹脂層の材質としては、ウレタン樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂が好ましい。特に負極性トナーに対しては正帯電性のウレタン樹脂、ナイロン樹脂が好ましい。

表面の樹脂層は、カーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ２）を含有することが好ましい。導電剤分散体（Ｌ２）は、式（３）を満たすことが好ましい。

Ｌ１ｃ≦Ｌ２≦Ｌ１ｅ （３）
式（３）中、Ｌ２は、表面の樹脂層の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ２）の最長の周囲長を示し、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｅは、式（１）、式（２）におけるＬ１ｃ、Ｌ１ｅと同義である。導電剤分散体（Ｌ２）の最長の周囲長Ｌ２が内側の樹脂層の中央部に含有される導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長Ｌ１ｃ以上、内側の樹脂層の両端部に含有される導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長Ｌ１ｅ以下であれば、トナーの担持を良好に行い得る。

上記導電剤分散体（Ｌ２）を形成するカーボンブラックの一次粒子としては、上記内側の表面層に含有される導電剤分散体（Ｌ１）を形成するカーボンブラックの一次粒子と同様の粒子径を有するものが、凝集度の制御が容易であることから好ましい。また、導電剤分散体（Ｌ２）の周囲長は上記と同様の測定方法による測定値を採用することができる。導電性分散体（Ｌ２）は表面の樹脂層中に、カーボンブラックの一次粒子として、表面の樹脂層の基材樹脂１００質量部に対して１０質量部以上、４０質量部以下の範囲で含有されることが好ましい。

上記表面の樹脂層には、上記導電剤分散体（Ｌ２）の機能を阻害しない範囲で、他の導電剤を含有していてもよい。具体的には、以下のものを挙げることができる。有機金属塩のイオン導電性をもつ化合物、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼の各種導電性金属又は合金。酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、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の微粉末。これらの導電剤は、表面の樹脂層の基材樹脂１００質量部に対して、１〜５０質量部の範囲で含有されることが好ましい。

上記表面の樹脂層は、現像ローラーの表面に適度な粗さを形成するためには、平均粒子径が５〜３０μｍの絶縁性の表面粗し粒子、例えば、ウレタン粒子、ナイロン粒子、アクリル粒子、シリコン粒子等を含有してもよい。これらの表面粗し粒子は、現像ローラ−表面が、中心線平均粗さＲａが０．１〜３．０μｍの表面粗さを有する程度に含有されることが好ましい。上記表面粗さは、接触式表面粗さ計（商品名：サーフコム４８０Ａ；東京精密製）を用いて測定した値を採用することができる。測定条件は、ＪＩＳＢ０６０１に準じ、半径２μｍの触針を用い、押し付け圧０．７ｍＮ、測定速度０．３ｍｍ／ｓｅｃ、測定倍率５０００倍、カットオフ波長０．８ｍｍ、測定長さ２．５ｍｍである。

表面の樹脂層の厚さは、例えば、内側の樹脂層の柔軟性を阻害しない範囲で、耐摩耗性を考慮して、２μｍから３００μｍの範囲とすることが好ましい。

このような現像ローラーの製造方法としては、軸芯体上に内側の樹脂層を成形する。内側の樹脂層の成形は、成形型を用いる方法、押出成形等いずれの方法によってもよい。例えば、円筒状の金型両端に、金型内に軸芯体を保持するための駒を固定し、上記ゴム材料、カーボンブラック、必要に応じて充填剤等を混合した材料を駒に形成した注入口より注入した後、ゴム材料が硬化する温度で加熱し、脱型する方法を挙げることができる。また、上記液状ゴム材料等を含有する原料を円筒状に押出し硬化してチューブを成形し、これに軸芯体を挿入する方法や、軸芯体を上記液状ゴム材料等を含有する原料と共に押し出し、硬化して、軸芯体の周囲に内側の樹脂層を成形する方法が挙げられる。

内側の樹脂層を形成後、その両端部のみを通電し、内側の樹脂層の両端部中に含有するカーボンブラックの一次粒子の凝集を進行させ、式（１）、式（２）を満たす導電剤分散体（Ｌ１）を形成する。内側の樹脂層の両端部のみを通電し、上記導電剤分散体（Ｌ１）を形成する方法としては、図２に示す端部通電装置を用いる方法を挙げることができる。両端部の通電は、温度２５℃／湿度５０％ＲＨの環境で行うことができる。

図２に示す端部通電装置には、両端部がＳＵＳドラム２２、中央部が絶縁ドラム２３からなる直径３０ｍｍの複合ドラムと、ＳＵＳドラム２２部分に通電するための電源２１が設けられる。複合ドラムは不図示の回転駆動機構を有し、その表面に内側の樹脂層１を形成したローラー１ａを一定荷重で押し当てた場合、複合ドラムの回転にローラー１ａが従動回転するようになっている。ＳＵＳドラムと絶縁ドラムの長さは、現像ローラーのトナーを担持する中央部とトナーを担持しない両端部によって定められ、両端部が、例えば、両端面から２ｍｍ以上で、２０ｍｍ以下の領域であれば、この両端部がＳＵＳドラムに当接するように設定される。例えば、内側の樹脂層の軸方向の長さが２４０ｍｍ、両端部を両端面からそれぞれ２０ｍｍとする場合、絶縁ドラム長さを２００ｍｍ、ＳＵＳドラム長さをそれぞれ３０ｍｍとし、ローラーと複合ドラムの中央部が一致するように圧接させる。軸芯体の両端にはそれぞれ５００ｇｆの荷重を負荷し、ローラーを６０回転／分で従動回転させ、電源２１により電圧を印加する。電源２１は実効電圧が１０〜４００Ｖの範囲であれば、直流、交流いずれでもあってもよい。交流の場合は、正弦波、方形波、三角波のいずれでもよい。印加する電圧としては１０〜４００Ｖ、印加する時間は１０秒から３０分が好ましい。印加電圧が１０Ｖ以上、印加する時間が１０秒以上であれば、式（１）、式（２）を満たす導電剤分散体（Ｌ１）を調製することができる。また、印加電圧が４００Ｖ以下、印加する時間が３０分以下であれば、導電剤分散体が過度に凝集し、現像ローラーの両端部の抵抗が上昇し、画像濃度ムラが発生するのを抑制することができる。式（１）、式（２）を満たす導電剤分散体（Ｌ１）が両端部に形成される結果、ブレードにトナーと同極性の電圧を印加して、現像ローラーに当接させた場合に、現像ローラーの両端部の表面電位がトナーと同極性で、且つ高い電位を保持することとなる。その結果、現像ローラーがトナーを静電的に反発して両端部へのトナーの接近を抑制し、現像剤容器からのトナーの漏洩を抑制することが可能となる。

内側の樹脂層の両端部に導電剤分散体（Ｌ１）を形成した後、表面の樹脂層を成形する。表面の樹脂層の成形は、押出成形、成形型を用いた方法等の方法を使用することができるが、塗工方法によることが好ましい。具体的には、上記樹脂をメチルエチルケトン、トルエン、アルコール、水の等の媒体と混合し、カーボンブラック等の導電剤を添加してボールミル、サンドミル等で分散することによって、樹脂塗料を作製する。得られた樹脂塗料を、コーティング、スプレー、ディッピング等の方法で内側の樹脂層上に塗工した後、風乾と加熱により硬化させて、表面の樹脂層を成形することができる。

本発明の現像ローラーの一例として、図３に示す現像ローラーを挙げることができる。図３に示す現像ローラーは、軸芯体３の外周に、内側の樹脂層１と、表面の樹脂層２とが順次積層されたものである。軸芯体と内側の樹脂層との間、内側の樹脂層と表面の樹脂層２との間に、接着剤層を有していてもよい。また、軸芯体と内側の樹脂層との間や、内側の樹脂層と表面の樹脂層との間に、必要に応じて機能層を有していてもよい。

本発明の電子写真画像形成装置は、静電潜像を担持する静電潜像担持体及び該静電潜像担持体に現像剤を介して当接配置される現像ローラーを有する電子写真画像形成装置において、現像ローラーが上記現像ローラーであることを特徴とする。または、本発明の電子写真画像形成装置は、更に、該現像ローラーが担持する現像剤を一定量とする規制部材とを有する。

本発明の電子写真画像形成装置の一例を、図４の概略構成図に示す。図４に示す電子写真画像形成装置には、矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体５、感光体５を帯電バイアス電源１５の帯電バイアスを印加して帯電処理するための帯電ローラー６、感光体５に静電潜像を書き込む露光手段７が備えられる。更に、現像剤を介して感光体に当接配置される上記現像ローラー８が備えられ、現像ローラーが担持して供給するトナーが静電潜像に付与されることにより、トナー像として可視化されるようになっている。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。可視化された感光体５上のトナー像を、紙等の記録媒体１０に裏面から転写バイアス電源１８の転写バイアスを印加し、記録媒体１０上に転写する転写ローラー９が設けられる。更に、記録媒体１０に転写されたトナー像を記録媒体に定着する定着装置１１が設けられ、画像が定着された記録媒体が装置外に排出され、画像形成を終了するようになっている。

一方、転写されずに感光体５上に残存した残トナーを感光体表面から除去するクリーニングブレード１２が設けられ、クリーニングされた感光体５は次の画像形成を待機する。

上記現像ローラー８は、一成分現像剤である非磁性トナーを収容した現像剤容器（不図示）の長手方向に延在する開口を閉塞するように配置され、現像剤容器の外部で感光体５と対向設置される。現像剤容器内には現像ローラーの表面にトナーを塗布担持させるトナー塗布部材１３が、現像ローラーの回転方向に対して上流側に、現像ローラーが担持するトナー量を一定にして感光体へ搬送するように規制部材（層厚規制ブレード）１４が下流側に設けられる。

トナー塗布部材１３はトナー像形成に供与されず現像ローラー表面に残留するトナーを現像ローラー８表面から剥離する機能も有し、その回転速度が現像ローラーの回転速度と異なるように回転駆動され、現像ローラーと同方向に回転させることもできる。トナー塗布部材１３は、１〜８ｍｍの当接幅をもって現像ローラーに当接することが好ましく、ポリウレタンフォーム等の発泡体構造や軸芯体上にレーヨン又はポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造等を用いることができる。

層厚規制ブレード１４には、金属製の板金にゴム弾性体を固定した部材や、ＳＵＳやリン青銅の薄板等のバネ性を有する部材、その表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、層厚規制ブレード１４に、現像ローラーに印加する電圧よりも絶対値が高い、例えば、絶対値で１００Ｖから３００Ｖ大きい電圧を印加することにより、現像ローラー上のトナー層の厚さを制御することが可能である。そのためには、層厚規制ブレード１４としてＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。

本発明の電子写真プロセスカートリッジは、電子写真画像形成装置本体に脱離可能に構成されている。本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例として図５に示すものを挙げることができる。この電子写真プロセスカートリッジは、感光体５と上記現像ローラー８、トナー塗布部材１３、層厚規制ブレード１４及び現像剤容器を有する現像装置、クリーニングブレード１２及び廃トナー容器（不図示）を有するクリーンニング部材を一体化したものである。上記電子写真プロセスカートリッジにおいては、その他、転写ローラー等を加え、又は、各部材と交換して一体化したものであってもよい。

上記電子写真プロセスカートリッジが脱離可能に設けられる電子写真画像形成装置がフルカラー複写機等である場合は、シアン、マゼンタ、イエロー又はブラックのトナー毎に電子写真プロセスカートリッジを各ユニットとして有するものとしてもよい。これらの各トナー毎の各ユニットはタンデム型の配置や、ロータリーユニットに組み込んで、各トナー毎の各ユニットが感光体に順次当接可能となるような配置にしてもよい。トナー像の転写方式としては、各ユニットで形成されたトナー像を紙等の記録媒体に直接重畳する方式、各ユニットで形成されたトナー像をベルトあるいはドラム等の中間転写部材上に一旦重畳して転写し、その後、記録媒体に一括転写する方式等であってもよい。記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置に搬送されて、カラー画像が記録媒体上に定着される。

以下に、本発明の現像ローラー、電子写真プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
ＳＵＳ３０４からなる外径８ｍｍ、長さ２６７ｍｍの軸芯体を、内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、内側の樹脂層（樹脂層１）を形成する材料として、下記材料を金型内に注入した。その後、円筒状金型を温度１３０℃のオーブンに入れて２０分間加熱し、室温まで冷却した後に、軸芯体と一体となった樹脂層１を円筒状金型から脱型した。次に軸芯体と一体となった樹脂層１を温度２００℃のオーブンに入れて、４時間２次加硫を行い、軸芯体の外周に厚み４ｍｍの樹脂層１を形成した。得られた樹脂層１の長さは２４６ｍｍである。

次に、軸芯体と一体となった樹脂層１を、図２に示す端部通電装置に組み込んだ。ＳＵＳドラム２２はＳＵＳ３０４からなる直径３０ｍｍ、長さ３０ｍｍのドラムであり、３０ｍｍの長さのうち２０ｍｍが樹脂層１の両端部と当接している。絶縁ドラム２３は絶縁性のフェノール樹脂からなる直径３０ｍｍ、長さ２０６ｍｍのドラムであり、樹脂層１の両端部２０ｍｍを除く中心部２０６ｍｍの部分に当接している。樹脂層１を６０回転／秒で回転させ、軸芯体に−２０Ｖの直流電圧を５秒間印加して、樹脂層１の両端部（ＳＵＳドラム２２と当接している部分）にのみ通電処理を行った。

次いで、ポリウレタン樹脂（ニッポラン５２３０（商品名）日本ポリウレタン工業社製）をメチルエチルケトンに溶解した。導電剤として表１に示すカーボンブラックをポリウレタン樹脂の固形分１００質量部に対し、合計で２５質量部となるよう添加してボールミルにて５時間処理してカーボンブラックが分散された樹脂塗料を得た。該樹脂塗料にメチルエチルケトンを加えて粘度が７ｍＰａ・ｓとなるように調整した。粘度は、Ｅ型粘度計（ＲＥ１１５Ｌ（商品名）東機産業製）を用い、コーン角度１°３４′の標準コーンロータを使用して、液温度２５℃に調整し、コーンロータ回転数２０ｒｐｍで測定した。得られた塗料を用い、ディッピングにより樹脂層１の表面に塗布した後、温度８０℃のオーブンで１５分間乾燥し、樹脂層１の外周に厚さ１０μｍの表面の樹脂層（樹脂層２）を作製し、現像ローラーを得た。

［樹脂層１］
分子鎖両末端ビニル基封鎖ジメチルポリシロキサン １００質量部
分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン−メチルハイドロジェンシロキサン共重合体 １．５質量部
塩化白金酸とジビニルテトラメチルジシロキサンとの錯体 ０．５質量部
表１に示すカーボンブラック シリコーンゴム１００質量部に対し合計で１０質量部。

［実施例２〜８］
樹脂層１、樹脂層２のカーボンブラックとして、表１に示すカーボンブラックを用い、軸芯体に印加する電圧を表２に示す条件とした以外は、実施例１と同様にして現像ローラーを作製した。

［実施例９］
樹脂層１、樹脂層２のカーボンブラックとして、表１に示すカーボンブラックを用い、樹脂層１の両端通電部を両端面から２ｍｍとした以外は実施例８と同様にして現像ローラーを作製した。

［実施例１０］
樹脂層１、樹脂層２のカーボンブラックとして、表１に示すカーボンブラックを用い、樹脂層１の両端通電部を両端面から１０ｍｍとした以外は実施例９と同様にして現像ローラーを作製した。

［比較例１］
樹脂層１、樹脂層２のカーボンブラックとして、表１に示すカーボンブラックを用い、樹脂層１に通電処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして現像ローラーを作製した。

［比較例２〜４］
樹脂層１、樹脂層２のカーボンブラックとして、表１に示すカーボンブラックを用い、軸芯体に印加する電圧を表２に示す条件とした以外は、実施例１と同様にして現像ローラーを作製した。

得られた現像ローラーの樹脂層１の両端部に含有される導電剤分散体（Ｌ１）の最長周囲長Ｌ１ｅ、中央部に含有される導電剤分散体（Ｌ１）の最長周囲長Ｌ１ｃ、樹脂層２の中央部に含有される導電剤分散体（Ｌ２）の最長周囲長Ｌ２を前述の方法で測定した。結果を表２に示す。

［画像評価］
得られた現像ローラーを、レーザービームプリンタ（Ｓａｔｅｒａ ＬＢＰ５２００、キヤノン社製）の専用カートリッジ（シアン）に組み込み、温度２５℃／湿度５０％ＲＨの環境でベタ画像を出力し、画像端部の濃度状態を目視にて以下の基準により判定した。結果を表２に示す。
Ａ：画像端部の濃度ムラが全くない。
Ｂ：画像端部の濃度ムラが僅かに発生しているが実用上問題ない。
Ｃ：画像端部の濃度ムラが発生している。

次に、画像を出力したカートリッジの現像装置部分を取り出し、図６に示す現像装置回転機構に取り付けた。そして、温度３０℃／湿度８０％ＲＨの環境で、現像ローラーの回転数が４００ｒｐｍとなるよう現像装置を駆動し、現像装置両端部のシール部分においてトナー漏れが発生するまでの時間を計測した。層厚規制ブレード１４には−２００Vの直流電圧を印加し、現像ローラー８及びトナー塗布部材１３はアースに接続した。

図６の概略構成図に示す現像装置回転機構には、外部駆動のモーター（不図示）に接続され駆動されると同時に、現像ローラー８とトナー塗布部材１３に取り付けたギア（不図示）が連動して矢印方向に回転する駆動ギア２４が設けられている。現像剤容器１９は、不図示の保持手段により固定されている。現像ローラーが上記回転数となるように駆動ギア２４の回転数を調整して測定を行う。結果を表２に示す。

結果から明らかなように、実施例１〜９については、トナー漏れ発生までの時間が２５時間以上である。これに対し比較例１においては、現像ローラー両端部と中央部に含有される導電剤分散体の凝集度が近いために、２０時間でトナー漏れが発生した。比較例２においては、両端部と中央部に含有される導電剤分散体の凝集度の差が大きく、また比較例３、４においては両端部に含有される導電剤分散体の凝集度が高過ぎるため、画像端部に濃度ムラが発生した。

結果からも、本発明の現像ローラーは現像剤容器と現像ローラー両端部との間からのトナー漏れを抑制し、トナーの浪費を抑制し、感光体の汚染が抑制され、耐久性を有することが明らかである。

本発明の現像ローラーの樹脂層に含有される導電剤分散体（Ｌ１）の周囲長を示す説明図である。 本発明の現像ローラーの製造装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の現像ローラーの一例の軸方向に垂直方向の断面を示す断面図である。 本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 本発明の現像ローラーのトナー漏れを評価する評価装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 内側の樹脂層
２ 表面の樹脂層
３ 軸芯体
４ トナー（現像剤）
５ 感光体
６ 帯電ローラー
７ レーザー光
８ 現像ローラー
９ 転写ローラー
１０ 記録媒体
１１ 定着装置
１２ クリーニングブレード
１３ トナー塗布部材
１４ 層厚規制ブレード（規制部材）
１５ 帯電バイアス電源
１６ 現像バイアス電源
１７ 規制ブレードバイアス電源
１８ 転写バイアス電源
１９ 現像剤容器
ｉｐ カーボンブラック一次粒子
ａｐ 導電剤分散体

Claims (8)

1. 軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられ、少なくとも２層の樹脂層を有し、現像剤を担持する中央部と、両端部とを有する現像ローラーにおいて、表面の樹脂層より内側に設けられた内側の樹脂層がカーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ１）を含有し、該導電剤分散体（Ｌ１）が式（１）及び式（２）
   ３．０μｍ≦Ｌ１ｃ≦１５．０μｍ （１）
   ２×Ｌ１ｃ≦Ｌ１ｅ≦５×Ｌ１ｃ （２）
   （式中、Ｌ１ｃは、前記中央部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示し、Ｌ１ｅは、前記両端部の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ１）の最長の周囲長を示す。）を満たすことを特徴とする現像ローラー。
2. 表面の樹脂層がカーボンブラックの一次粒子が凝集した導電剤分散体（Ｌ２）を含有し、該導電剤分散体（Ｌ２）が式（３）を満たすことを特徴とする請求項１記載の現像ローラー。
   Ｌ１ｃ≦Ｌ２≦Ｌ１ｅ （３）
   （式（３）において、Ｌ２は、表面の樹脂層の厚さ方向の断面に現れる導電剤分散体（Ｌ２）の最長の周囲長を示し、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｅは、式（１）、式（２）におけるＬ１ｃ、Ｌ１ｅと同義である。)
3. 前記カーボンブラックの一次粒子が、２５〜５０ｎｍの粒子径を有するカーボンブラックの一次粒子を１０〜６０質量％含むことを特徴とする請求項１又は２記載の現像ローラー。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の現像ローラーの製造方法であって、内側の樹脂層の両端部のみを通電した後に、表面の樹脂層を形成することを特徴とする現像ローラーの製造方法。
5. 内側の樹脂層の両端部のみの通電を、１０Ｖ以上、４００Ｖ以下の電圧を印加して行うことを特徴とする請求項４に記載の現像ローラーの製造方法。
6. 電子写真画像形成装置本体に脱離可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジにおいて、請求項１から３のいずれかに記載の現像ローラー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。
7. 静電潜像を担持する静電潜像担持体及び該静電潜像担持体に現像剤を介して当接配置される現像ローラーを有する電子写真画像形成装置において、現像ローラーが請求項１から３のいずれかに記載の現像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。
8. 静電潜像を保持する静電潜像担持体と、該静電潜像担持体に現像剤を介して当接配置される現像ローラーと、該現像ローラーが担持する現像剤を一定量とする規制部材とを有する電子写真画像形成装置において、現像ローラーが請求項１から３のいずれかに記載の現像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。

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