JP2020038366A - 現像ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真画像の中央部と端部とでの画像濃度差の発生を防止し得る現像ローラの提供。【解決手段】該現像ローラは、導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有し、該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、該現像ローラの外表面は、電気絶縁性を有する第１の領域と、該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域と、を含み、該第１の領域と該第２の領域とは、互いに隣接して配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、現像ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。

電子写真画像形成装置に用いられる現像ローラは、軸芯体の周囲に例えば、導電層が形成されている。そして、このような現像ローラの導電層は、電子写真画像形成装置内において、感光ドラムや現像剤供給ローラの如きローラ形状を有する他部材に対して所定の圧力で当接されている。

このとき、現像ローラと当該他部材とで形成されるニップの、該現像ローラの周方向の幅を、該現像ローラの軸に沿う方向（以降、「軸方向」ともいう）で均一化させるために、現像ローラの他部材と当接する層の外形形状をクラウン形状にすることが行われている（特許文献１参照）。なお、クラウン形状とは、現像ローラの軸方向の中央部（以降、「中央部」ともいう）の外径が、現像ローラの軸方向の端部（以降、「端部」ともいう）の外径よりも大きい形状を指す。

特開２００７−２６４１２９号公報

本発明者らは、クラウン形状を有する現像ローラを用いた接触現像装置を具備する電子写真画像形成装置を用いて、例えば、黒ベタの電子写真画像を形成したときに、当該電子写真画像の、電子写真画像形成装置における搬送方向に直交する方向の中央部と端部とで画像濃度に差が生じる場合があることを見出した。

本発明者らの検討によれば、このような画像濃度差が、現像ローラのクラウン形状に起因するものであることを認識した。すなわち、電子写真画像の形成工程において、現像ローラの表面に担持されてなる現像剤が、クラウン形状に沿って徐々に現像ローラの端部に偏在していった結果、当該画像濃度差を生じさせることを認識した。

本開示の一態様は、電子写真画像の中央部と端部とでの画像濃度差の発生を防止し得る現像ローラの提供に向けたものである。本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して出力できる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。本開示のさらに他の態様は、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。

本開示の一態様によれば、導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する現像ローラであって、該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、該現像ローラの外表面は、電気絶縁性を有する第１の領域と、該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域と、を含み、該第１の領域と該第２の領域とは、互いに隣接して配置されている現像ローラが提供される。

また、本開示の他の態様によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、少なくとも現像ローラを具備し、該現像ローラが上記の現像ローラであるプロセスカートリッジが提供される。

さらに、本開示の他の態様によれば、現像ローラを具備する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが上記の現像ローラである電子写真画像形成装置が提供される。

本開示の一態様によれば、電子写真画像の中央部と端部とでの画像濃度差の発生を防止し得る現像ローラを得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して出力できる電子写真画像形成装置を得ることができる。本開示のさらに他の態様によれば、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジを得ることができる。

本開示の一実施形態に係る現像ローラの概略構成図である。 本開示の一実施形態に係る電子写真画像形成装置の概略構成図である。 本開示の一実施形態に係るプロセスカートリッジの概略構成図である。 本開示の一態様に係る現像ローラの外表面上の１個の第１の領域の周囲に存在する現像剤の挙動を説明する図である。

本開示の一態様に係る現像ローラは、導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する。さらに、該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有している。また、該現像ローラの外表面は、電気絶縁性を有する第１の領域と、該第１の領域より高い導電性を有する第２の領域とを含む。該第１の領域と該第２の領域とは、互いに隣接して配置されている。

現像ローラの外表面は、例えば、第２の領域のマトリックス中に、第１の領域がドメイン状に存在するように構成されていてもよく、または、第１の領域のマトリックス中に、第２の領域がドメインとして存在するように構成されていてもよい。

本発明者らの検討によれば、クラウン形状に起因する現像剤の現像ローラの端部側への偏りは、現像剤の供給時や現像剤規制部材による現像剤量の規制時など、現像剤がクラウン形状の現像ローラに対して押し付けられる際に生じ易い。このような現像剤の現像ローラの端部側への偏りは、現像剤が現像ローラに対して押し付けられる際に、クラウン形状、すなわち、軸芯体に沿う方向の中央部から端部に向かって外径が減少する傾斜を有する形状の傾斜に沿って、中央部から端部へ向かって生じる現像剤の流れが原因であると考えられる。

そこで、本発明者らは、クラウン形状を有しつつ、長期の使用によっても現像ローラの端部に現像剤が偏ることを抑制できる現像ローラを得ることを目的として検討を重ねた。その結果、本態様に係る現像ローラが、上記の目的を良く達成し得ることを見出した。その理由を、本発明者らは、本態様に係る現像ローラの外表面の一部を構成する第１の領域と第２の領域との間に作用するグラディエント力によるものと推察している。

グラディエント力とは、電位差を有する領域間に発生する電界勾配中に存在する物体に対して影響する力である。電界勾配中に物体が存在することで、電界強度に応じて発生する物体内部の分極にも傾斜（大小）が生じる。その結果、分極が大きい方向、すなわち電界強度が強い方向へ物体を向かわせるように発生する力である。グラディエント力を生むような電界勾配は、例えば同一平面上に電位差を有する領域を設ける場合のように、電位差を有する面を、互いに対面しないような位置関係に存在させることで発生させることができる。

本態様に係る現像ローラは、その外表面が、電気絶縁性を有する第１の領域と該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域とを有し、かつ、第１の領域と第２の領域が互いに隣接している。このような現像ローラを電子写真画像の形成に供した場合、現像ローラの外表面が現像剤によって摺擦されることにより、第１の領域が帯電する。その結果、第１の領域と、導電性が相対的に高く、帯電し難い第２の領域との間に電位差が生じる。これにより、本態様に係る現像ローラは、電位差を有する面が互いに対面しないような電界勾配を生じ、現像ローラの第１の領域の近傍に現像剤を引き付ける方向のグラディエント力が発生する。その結果、現像剤が、現像ローラのクラウン形状に沿って現像ローラの中央部から端部に向かう流れが抑えられ、現像剤の現像ローラの端部への偏りが抑制されるものと考えられる。

また、本態様に係る現像ローラにおいては、現像剤が現像ローラに対して押し付けられる際に、当該現像剤には、クラウン形状由来の傾斜に沿って、現像ローラの中央部から端部に流れようとする力が作用する。このような力は、現像ローラの端部への現像剤の偏りを生じさせる原因となる。しかし、本態様に係る現像ローラにおいて、第１の領域が、導電層の外表面から凸状に突出している場合、このような力の存在により、第１の領域の、現像ローラの軸方向の中央部側の面に、より多くの現像剤を衝突させ得る。

図４は、本態様に係る現像ローラの外表面上の、１個の第１の領域２の周囲に存在する現像剤４０１の挙動を説明する平面図である。
図４（ａ）および（ｂ）において、矢印Ａは、現像ローラの軸方向の中央部から端部に向かう方向を示している。そして、当該現像ローラ表面上の現像剤４０１は、上記した力を受けて、矢印Ｂの方向に移動して第１の領域２と接触し、現像剤が有している電荷が、第１の領域に受け渡される。その結果、第１の領域のうち、現像ローラの軸方向の中央部側の領域４０２には、より多くの電荷が蓄積していき、第１の領域と、その周囲の第２の領域との間での電位差が拡大する。その結果、領域４０２に働くグラディエント力も増大し、領域４０２近傍における現像剤の保持能力も大きくなり、現像ローラの軸方向の中央部から端部に向かう現像剤の流れをより確実に抑えることができるものと考えられる。

以下、本態様に係る現像ローラについて詳細に説明する。

＜現像ローラ＞
本態様に係る現像ローラの一例を図１に示す。図１（ａ）は、本態様に係る現像ローラ１の軸芯体１０に直交する方向の断面図である。図１（ｂ）は、現像ローラ１の軸芯体１０に沿う方向の断面図である。
現像ローラ１は、導電性の軸芯体１０と、該軸芯体の周囲を被覆している導電層１１と、を有する。該導電層１１は、該軸芯体１０に沿う方向の中央部の外径が、両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する。また、該現像ローラ１の外表面は、電気絶縁性を有する第１の領域２と、該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域３と、を含み、該第１の領域２と該第２の領域３とは、互いに隣接して配置されている。

電気絶縁性の第１の領域、および該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域の存在は、現像ローラの外表面を帯電させた後、その残留電位分布を測定することによって確認することができる。該残留電位分布は、例えば、コロナ放電装置などの帯電装置を用いて現像ローラの外表面を十分に帯電させた後、帯電させた現像ローラの外表面の残留電位分布を静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）や表面電位顕微鏡（ＫＦＭ）などを用いて測定することで確認することができる。

［第１の領域］
第１の領域は、電子写真用部材の外表面の一部を構成する電気絶縁性の領域である。第１の領域の１個あたりの面積は、３μｍ²以上１０００００μｍ²以下であることが好ましい。該面積が上記範囲内であれば、１個の第１の領域の近傍に、現像剤をより確実に保持させることができる。

第１の領域の表面は、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように導電層１１の外表面と面一であってもよく、また、導電層１１の外表面から凸状に突出していてもよいし、凹状に窪んでいてもよい。
図１（ａ）、図１（ｂ）に示した現像ローラにおいては、第１の領域２は、導電層１１に埋め込まれ、一部が現像部材の外表面に露出している電気絶縁性部２１で構成されている。このほか、導電層１１に埋め込まれておらず、導電層１１の外表面上に形成した電気絶縁性部によって第１の領域が構成されていてもよい。凸状または凹状になるかどうかは、第１の領域を形成する材料と導電層材料との関係（研磨量の違い）や第１の領域を形成する方法に依存する。なお、凸形状の第１の領域を有する現像ローラの製法については後述する。
第１の領域が、導電層１１の外表面から凸状に突出している場合、図４を用いて説明した、第１の領域の現像ローラの軸方向中央部側における現像剤との衝突による領域４０２への電荷の蓄積が促進される。そのため、現像ローラの軸方向端部への現像剤の偏りをより一層改善し得る。

第１の領域は、現像ローラの外表面の一部を構成する。したがって、例えば、導電層に内包された電気絶縁性の粒子など、現像ローラの外表面に露出していない電気絶縁性の物質は、本開示に係る第１の領域とは区別される。

第１の領域の電気絶縁性は、電位減衰時定数によって定量化できる。電位減衰時定数とは、現像ローラの外表面を構成する電気絶縁性の第１の領域の表面の電位をＶ₀（Ｖ）に帯電させたときに、該表面の電位がＶ₀×（１／ｅ）（Ｖ）まで減衰するのに要する時間として定義され、帯電した電位の保持のしやすさの指標となる。ここで、ｅは自然対数の底である。

そして、第１の領域の電位減衰時定数は、６０．０秒以上であることが好ましい。第１の領域の電位減衰時定数が６０．０秒以上であれば、第１の領域により良く電荷が蓄積され、後述する第２の領域との電位差を、より大きくすることができる。その結果、第１の領域の近傍に現像剤を留めるためのグラディエント力をより大きくすることができる。電位減衰時定数は、例えば、コロナ放電装置などの帯電装置を用いて現像ローラ外表面を十分に帯電させた後、帯電させた現像ローラ外表面の第１の領域の残留電位の時間推移を、静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）を用いて測定することで求められる。なお、電位減衰時定数の測定方法の詳細は後述する。

また、現像ローラの外表面に、一辺が３００μｍの正方形の領域を、現像ローラの軸方向と一辺とが平行となるように置いたと仮定した場合における、当該正方形の領域の面積（９００００μｍ²）に対する第１の領域の総面積の割合（以降、「被覆率」という）は、１０％以上、６０％以下であることが好ましい。該被覆率が上記範囲内であれば、導電層の導電性を損なわず、かつ、第１の領域と現像剤が接触しやすくなる。

さらに、下記の算出方法によって求められる、第１の領域を構成する電気絶縁性部の厚さの算術平均をＤ（μｍ）としたとき、Ｄの変動係数Ｃは、０．５未満であることが好ましい。ただし、Ｃ＝σ／Ｄで表され、σは、電気絶縁性部の厚みの分布における標準偏差を示す。

＜算術平均Ｄの算出方法＞
現像ローラの軸芯体に沿う方向のある位置に一辺が９００μｍ四方の正方形領域Ａを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。
正方形領域Ａを置いた位置から現像ローラの周方向に１２０°回転させた位置に、一辺が９００μｍの正方形領域Ｂを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。さらに、正方形領域Ｂを置いた位置から、現像ローラの周方向にさらに１２０°回転させた位置に、一辺が９００μｍの正方形領域Ｃを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。
そして、正方形領域Ａ〜Ｃの各々の領域内に完全に包含される第１の領域を構成する電気絶縁性部の各々について、厚みの最大値を測定する。電気絶縁性部の各々の厚みの最大値の算術平均をＤ（μｍ）とする。

すなわち、グラディエント力は、第１の領域をなす電気絶縁性部の厚みに対して正の相関を有する。そして、現像ローラの軸に沿う方向における位置が同じである正方形領域Ａ〜Ｃに完全に包含される電気絶縁性部の最大厚みの算術平均Ｄの変動係数Ｃを０．５未満とすることで、現像ローラの軸に沿う方向の所定の位置における、周方向に存在する複数個の電気絶縁性部の各々に作用するグラディエント力を均一化することができる。すなわち、現像ローラの軸に沿う方向の所定の位置における電気絶縁性部の現像剤の保持能力が、現像ローラの周方向でより均一化される。その結果、クラウン形状に起因する、現像剤の、現像ローラの軸に沿う方向の中央部から端部への移動の抑制効果を、現像ローラの周方向で均一化し得る。

このような変動係数Ｃが０．５未満となる電気絶縁性部を構成する方法として、以下のような方法が挙げられる。導電層を多層構造とし、最外層に配合した電気絶縁性部を研磨露出させることにより、最外層の膜厚で電気絶縁性部の厚みを規定する方法。各種印刷手段により、均一な厚みを有する電気絶縁性部を導電層上に配置する方法。

現像ローラの中央部における電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ１が、現像ローラの少なくとも一方の端部における電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ２よりも小さいことが好ましい。現像剤が端部へ偏る現象においては、端部に近づくほど、現像剤の押出しによる現像剤が偏る力が強くなる。つまり、現像剤の偏りなくクラウン形状の現像ローラを用いるためには、端部のグラディエント力が中央部のグラディエント力より強いことが好ましい。端部における電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ２を中央部における電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ１より大きくすることによって、厚みに対して正の相関を有するグラディエント力が現像ローラ端部において大きくなる。これにより、電気絶縁性部の中央部側のグラディエント力によって現像剤を保持しやすくなり、現像ローラ端部でより強くなる現像剤の偏りを抑制することができる。なお、Ｄ１およびＤ２の測定方法は後述する。

Ｄ１がＤ２よりも小さい電気絶縁性部を構成する方法として、以下のような方法が挙げられる。導電層を多層構造とし、最外層をディップにて形成する際、軸芯体方向に沿う方向でディップを行い、引き上げ速度を変化させ、端部の膜厚を中央部の膜厚より大きくすることで、最外層の膜厚で最外層に配合した電気絶縁性部の厚みを制御する方法。導電層を多層構造とし、最外層の研磨量を中央部から端部に向かって徐々に小さくすることで、研磨露出した電気絶縁性部の厚みを制御する方法。各種印刷手段により、端部に向かって徐々に電気絶縁性部の厚みを大きくする方法。

現像ローラの少なくとも一方の端部における第１の領域の面積の割合が、現像ローラの中央部における第１の領域の面積の割合よりも大きいと、端部へと現像剤が偏る現象に対し、クラウン形状の傾斜に合わせてグラディエント力を大きくすることができるため好ましい。端部へと現像剤が偏る現象においては、端部に近づくほど、現像剤の押出しによる現像剤が偏る力が強くなる。従って、現像剤の偏りなくクラウン形状の現像ローラを用いるためには、端部における現像剤の偏りを抑制する効果が、中央部におけるそれより強いことが好ましい。すなわち、端部の第１の領域の面積の割合を中央部のそれより大きくすることによって、現像剤の偏りを抑制することができる第１の領域を、端部に向かうにつれて大きくすることができる。これにより、現像ローラ端部でより強くなる現像剤の偏りを、電気絶縁性部の中央部のグラディエント力によって現像剤を保持しやすくなり、現像剤の偏りが少なくなる。

電気絶縁性部の材料としては、樹脂、金属酸化物を挙げることができる。中でも、より容易に帯電できる樹脂が好ましい。樹脂の具体例を以下に挙げる。アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂。これらの中でも、ポリエステル樹脂は、電気絶縁性部の電位減衰時定数を容易に調整することができるため、好ましい。
ポリエステル樹脂として、具体的には、例えば以下の単量体を原料とする重合体および共重合体が挙げられる。メチルメタクリレート、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサノールアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４−エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

（凸部）
第１の領域は、現像ローラの外表面に凸部を生じさせていてもよい。凸部とは、導電層の外表面から電気絶縁性部が突出し、かつ、現像ローラの外表面を構成している第１の領域である。後述する電気絶縁性部を形成する方法のうち、電気絶縁性部の材料を含む塗工液を導電層の外表面上に塗工することにより電気絶縁性部を形成する方法や、該塗工液をインクジェット法により導電層の外表面上に付着させることにより電気絶縁性部を形成する方法によれば、第１の領域が、現像ローラの外表面に凸部を生じさせてなる現像ローラを得ることができる。

第１の領域が現像ローラの外表面に凸部を生じさせていると、第１の領域の中央部側と現像剤との接触機会が増えるため好ましい。前述のように、本開示においては、端部への現像剤の偏りを第１の領域の中央部側で保持することができる。端部への現像剤の偏りを第１の領域の中央部側で保持するためには、かかる電気絶縁性部を速やかに帯電する必要がある。このとき、第１の領域を構成する電気絶縁性部が凸部を生じさせていると、該形状によって、第１の領域の中央部側で、現像剤の保持と現像剤の電荷付与のいずれの頻度をも高めることができる。これにより、電気絶縁性部が速やかに帯電可能となり、グラディエント力と端部への現像剤の偏りからなる相乗効果を速やかに得ることができる。

［第２の領域］
第２の領域は、導電層の外表面の露出部、すなわち、第１の領域で被覆されていない外表面によって構成されており、第１の領域より高い導電性を有する。第２の領域の導電性も、電位減衰時定数によって定量化できる。すなわち、現像ローラの外表面を構成する第２の領域の表面の電位がＶ₀（Ｖ）となるように帯電させたときに、該表面の電位がＶ₀×（１／ｅ）（Ｖ）まで減衰するのに要する時間として定義される、第２の領域の電位減衰時定数は、６．０秒未満であることが好ましい。

第２の領域の電位減衰時定数が６．０秒未満であると、導電層の帯電が抑制され、帯電した電気絶縁性部との間に電位差を生じさせやすく、グラディエント力を発現させやすい。なお、電位減衰時定数の測定において、下記測定方法における測定開始の時点で残留電位が略０Ｖとなっていた場合、すなわち、測定開始の時点で電位が減衰しきっていた場合には、その測定点の電位減衰時定数は６．０秒未満であったとみなす。

第２の領域の電位減衰時定数は、例えば、コロナ放電装置などの帯電装置を用いて現像ローラの第２の領域を含む外表面を帯電させた後、帯電させた当該第２の領域の残留電位の時間推移を、静電気力顕微鏡（ＥＦＭ）を用いて測定することで求められる。

［導電層］
導電層は、軸芯体上に構成された１層または２層以上からなる層であり、外形形状がクラウン形状である。

（クラウン形状）
導電層は、クラウン形状を有している。本態様に係るクラウン形状とは、軸芯体方向の中央部から端部に向かって曲率を持って外径が漸減する形状を指す。導電層の中央部の外径と両端部の外径の差をクラウン量とする。クラウン量は、２５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。該クラウン量が上記範囲内であれば、現像ローラとして他部材と当接させる際に、前述の撓みに対して、均一な当接幅が得られやすくなる。なお、導電層が多層構造の場合は、導電層全体としてのクラウン量が上記範囲内であればよい。クラウン形状は、例えば、砥石または現像ローラを軸芯体に沿う方向に移動して研削するトラバースの研削方式や、ローラを軸芯体で回転させながら現像ローラ長さより幅広の研削砥石を往復させずに切り込むプランジカットの研削方式によって形成することができる。これらの中でも、プランジカットの研削方式は、導電層の全幅を一度に研削できる利点があり、加工時間が短くなることから連続生産に適しているため好ましい。

第２の領域を構成する導電層は、バインダー樹脂と導電性付与剤とを含み、さらに必要に応じて他の添加剤を含む。
バインダー樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド、尿素樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロルヒドリンホモポリマー（ＣＨＣ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体（ＣＨＲ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル３元共重合体（ＣＨＲ−ＡＧＥ）、アクリロニトリル−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）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＮＢＲの水素化物（Ｈ−ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

導電層は、電位減衰時定数を調整するために、前記バインダー樹脂に電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合することができる。電子導電性物質としては、例えば以下の物質が挙げられる。導電性カーボン、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラックの如きカーボンブラック；ＳＡＦ（Ｓｕｐｅｒ ＡｂｒａｓｉｏｎＦｕｒｎａｃｅ）、ＩＳＡＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ＳＡＦ）、ＨＡＦ（Ｈｉｇｈ Ａｂｒａｓｉｏｎ Ｆｕｒｎａｃｅ）、ＦＥＦ（Ｆａｓｔ Ｅｘｔｒｕｄｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ）、ＧＰＦ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｆｕｒｎａｃｅ）、ＳＲＦ（Ｓｅｍｉ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｆｕｒｎａｃｅ）、ＦＴ（Ｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍａｌ）、ＭＴ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｈｅｒｍａｌ）の如きゴム用カーボン；酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン；銅、銀、ゲルマニウムの如き金属およびその金属酸化物。これらの中でも、少量で導電性を制御しやすい導電性カーボンが好ましい。イオン導電性物質としては、例えば以下の物質が挙げられる。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、塩化リチウムの如き無機イオン導電性物質；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如き有機イオン導電性物質。

導電層は、必要に応じてさらに、粒子、導電剤、可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、硬化抑制剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤の如き各種添加剤を含有させることができる。

導電層は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。導電層を多層構造とする場合、上記の通り、電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均をＤ（μｍ）としたとき、Ｄの変動係数Ｃを０．５未満としやすいため好ましい。また、導電層を多層構造にする場合、密着性向上のため、下層の導電層の表面に対して改質を行ってもよい。改質とは、例えば、表面研磨、コロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理などである。

［軸芯体］
軸芯体は、導電性を有しており、その上に設けられる導電層を支持する機能を有する。軸芯体の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属；これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮および青銅等の合金を挙げることができる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。軸芯体の表面には、耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、樹脂製の軸芯体の表面を金属で被覆して表面を導電性とした軸芯体や、導電性樹脂組成物から製造された軸芯体も使用可能である。

［現像ローラの製造方法］
ここで、プランジカットの研削方式によるクラウン形状を有する現像ローラの製造方法の一例を示す。本態様に係る現像ローラは、例えば、以下の工程１および２を有する製造方法によって製造することができる。
工程１：軸芯体上に、導電性樹脂部からなる導電層および電気絶縁性部を形成する工程工程２：導電層を研削して、クラウン形状を形成する工程

（工程１）
軸芯体上に、導電層および電気絶縁性部を形成する。以下に具体例を説明する。まず、導電層を構成するバインダー樹脂、導電性付与剤、各種添加剤、および電気絶縁性部の材料の混合物を調製する。続いて、軸芯体の周面を該混合物でローラ形状に成形する。バインダー樹脂として未加硫の熱硬化性ゴムを用いる場合には、成形後に加硫（架橋）操作等を行い、安定化させる。

軸芯体の周面をローラ形状に成形する方法としては、下記（ａ）〜（ｃ）の方法を挙げることができる。
（ａ）混合物を押し出し機によりチューブ状に押出成形し、これに芯金を挿入する方法；
（ｂ）混合物を、クロスヘッドを装着した押出機により、芯金を中心に円筒形に共押出し、所望の外径を有する成形体を得る方法；
（ｃ）混合物を射出成形機により所望の外径を有する金型内部に注入して成形体を得る方法。

混合物の加硫は、加熱処理によって行う。加熱処理の方法の具体例としては、ギアオーブンによる熱風炉加熱、遠赤外線による加熱加硫、加硫缶による水蒸気加熱などを挙げることができる。

（工程２）
工程１によって得られた成形体表面をプランジカットの研削方式で研磨処理することにより、所望のクラウン形状を得る。多層構造の導電層を形成する場合は、前記工程１を経た後に、例えば以下の方法により形成することができる。前記導電性樹脂部を構成する材料を含む塗工液を調製する。該塗工液を、工程１で得られた成形体にディッピングし、乾燥させることで、積層構造を形成する。

続いて、第１の領域となる電気絶縁性部を形成する。電気絶縁性部を形成する方法としては、電気絶縁性部の材料と導電性樹脂部の材料を混合し、適切な条件で相分離させて形成する方法、工程１における混合物または塗工液に絶縁性粒子を配合し、研磨露出させる方法、電気絶縁性部の材料を含む塗工液を塗工（スプレー、ディップ等）することにより構成する方法、電気絶縁性部の材料を各種印刷方法で印刷する方法などが挙げられる。これらの中でも、印刷方法の１つであるインクジェット法により電気絶縁性部の材料を印刷する方法は、予め形成された導電層上に電気絶縁性部を容易にパターン印刷できることから好ましい。

＜プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置＞
本態様に係るプロセスカートリッジは、少なくとも現像手段を具備し、該現像手段が、本態様に係る現像ローラを有することを特徴とする。また、本態様に係る電子写真画像形成装置は、現像手段を具備し、該現像手段が、本態様に係る現像ローラを有することを特徴とする。図２に、本態様に係る電子写真画像形成装置の一例の概略を示す。また、図２の電子写真画像形成装置に装着する本態様に係るプロセスカートリッジの一例の概略を図３に示す。

図３に示すプロセスカートリッジは、感光ドラム２１と、帯電ローラ２２と、現像ローラ１と、クリーニング部材２３と、トナー供給ローラ２４と、トナー規制部材２５とを内蔵している。そして、該プロセスカートリッジは、図２に示す電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。

感光ドラム２１は、不図示のバイアス電源に接続された帯電ローラ２２によって一様に帯電（一次帯電）される。次に、感光ドラム２１に、静電潜像を書き込むための露光光２９を、不図示の露光装置により照射し、感光ドラムの表面に静電潜像が形成される。露光光には、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。

次に、現像ローラ１によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与され、感光ドラム上にトナー画像が形成され、静電潜像が可視像に変換される（現像）。このとき、現像ローラには、不図示のバイアス電源によって電圧が印加される。なお、現像ローラは、感光ドラムと、例えば０．５ｍｍ以上、３ｍｍ以下のニップ幅をもって接触している。感光ドラム上で現像されたトナー画像は、中間転写ベルト２６に１次転写される。中間転写ベルトの裏面には１次転写部材２７が当接しており、１次転写部材に電圧を印加することで、負極性のトナー画像を感光ドラムから中間転写ベルトに１次転写する。１次転写部材は、ローラ形状であってもブレード形状であってもよい。

電子写真画像形成装置がフルカラー画像形成装置である場合、典型的には、上記の帯電、露光、現像および１次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う。そのために、図２に示す電子写真画像形成装置には、前記各色のトナーを内蔵したプロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真画像形成装置本体に対し着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像および１次転写の各工程が、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー画像を重ね合わせた状態が作り出される。

中間転写ベルト２６上のトナー画像は、中間転写ベルトの回転に伴って、２次転写部材２８と対向する位置に搬送される。中間転写ベルトと２次転写部材との間には、所定のタイミングで記録用紙の搬送ルート３１に沿って記録用紙が搬送されてきており、２次転写部材に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト上のトナー像を記録用紙に転写する。２次転写部材によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置３０に搬送される。そして、定着装置において、記録用紙上のトナー画像を溶融、定着させた後、記録用紙を電子写真画像形成装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。

以下、実施例により本態様に係る現像ローラを具体的に説明するが、本開示に係る現像ローラは実施例において具現化された構成に限定されるものではない。

［実施例１］
＜１．現像ローラＮｏ．１の製造＞
（第１導電層の形成）
下記表１に示す第１導電層形成用の材料を、６リットル加圧ニーダー（商品名：ＴＤ６−１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いて、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍで１６分間混合して混合物１１を得た。

次いで、下記表２に示す材料を、ロール径１２インチ（０．３０ｍ）のオープンロールにて、前ロール回転数１０ｒｐｍ、後ロール回転数８ｒｐｍ、ロール間隙２ｍｍで、左右の切り返しを合計２０回実施した。その後、ロール間隙を０．５ｍｍとして薄通しを１０回行い、混合物１２を得た。

外径６ｍｍ、長さ２７０ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の円柱体を用意した。円柱体の周面に導電性加硫接着剤（商品名：メタロックＵ−２０、東洋化学研究所社製）を塗布し、焼付けて軸芯体を調製した。

次に、上記混合物１２を、クロスヘッドを用いた押出成形によって、軸芯体を中心として同軸上に円筒形に成形しつつ、軸芯体と同時に押出し、軸芯体の外周面上に混合物１２の層を形成した。押出機は、シリンダー直径４５ｍｍ（Φ４５）、Ｌ／Ｄ＝２０の押出機を使用し、押出時の温調は、ヘッド９０℃、シリンダー９０℃、スクリュー９０℃とした。混合物１２の層の軸芯体の長手方向の両端部を切断し、混合物１２の層の軸芯体の長手方向の長さを２３５ｍｍとした。

その後、電気炉にて温度１６０℃で４０分間加熱し、混合物１２の層を加硫して第１導電層を形成した。続いて、第１導電層の表面をプランジカットの研削方式の研磨機でクラウン形状に研磨した。なお、外径は、レーザー測長器（商品名：コントローラＬＳ−７０００、センサーヘッドＬＳ−７０３０Ｒ、ＫＥＹＥＮＣＥ社製）を用いて測定した。１ｍｍピッチで測定し、第１導電層の端部から１０ｍｍの位置の外径の平均と、第１導電層の中央の位置の外径の平均の差をクラウン量とした。第１導電層の端部の外径は１０．０１８ｍｍ、中央部の外径は１０．０６８ｍｍであったため、クラウン量は５０μｍであった。なお、表７〜表９に記載のクラウン量は、導電層全体のクラウン量を示す。

（第２導電層の形成）
下記表３に示す第２導電層形成用の材料を混合し、混合液の固形分が４０質量％となるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を添加した。

得られた混合液２５０質量部と、平均粒子径０．８ｍｍのガラスビーズ２００質量部とを、ペイントシェーカー（東洋精密機社製）を用いて３０分間分散させた。その後、ガラスビーズを除去して、第２導電層形成用の塗工液を得た。

次いで、第２導電層形成用の塗工液に、クラウン形状に加工された第１導電層を有する軸芯体を、該塗工液の液面に対して、該軸芯体の長手方向が垂直になるように保持した状態で浸漬塗布した後、温度２３℃で３０分間風乾した。次いで、温度１６０℃に設定した熱風循環乾燥機中で１時間乾燥させて、第１導電層の外周面上に、厚さ１１μｍの第２導電層を形成した。

なお、ディッピング塗布浸漬時間は９秒であった。ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ、最終速度が２ｍｍ／ｓｅｃになるように調整し、２０ｍｍ／ｓｅｃから２ｍｍ／ｓｅｃの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。

（表面研磨）
第２導電層の表面を、ゴムロール鏡面加工機（商品名：ＳＺＣ、水口製作所社製）を用いて研磨し、第２導電層の厚みを６μｍとした。

（電気絶縁性部材料の調製）
下記表４に記載の材料を混合し、第１の領域となる電気絶縁性部形成用の液体を調製した。

（電気絶縁性部の形成）
軸芯体を回転数５００ｒｐｍで回転させながら、前記液体を、圧電式のインクジェットヘッドを用いて、第２導電層の研磨面上に吐出させた。該インクジェットヘッドからの液滴量は、１５ｐｌになるように調整した。
吐出は、第２導電層上に付着した前記液体のドットの、第２導電層の周方向および軸芯体方向各々のピッチ（中心間距離）が、１００μｍとなるように行った。次いで、メタルハライドランプを用いて、波長２５４ｎｍの紫外線を、積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ²となるように、前記液体の各ドットに対して５分間照射して、第２導電層の外表面上に電気絶縁性部を形成した。こうして、第１の領域が凸部を形成している現像ローラＮｏ．１を製造した。

＜２．物性測定＞
（第１の領域および第２の領域の確認）
現像ローラＮｏ．１の外表面に、第１の領域および第２の領域が存在することは、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で、現像ローラＮｏ．１の外表面を観察することにより確認した。

（現像ローラ外表面の観察）
以下に、現像ローラＮｏ．１の観察方法を説明する。
まず、現像ローラＮｏ．１の外表面を、光学顕微鏡（商品名：ＶＨＸ５０００、キーエンス社製）を用いて観察し、該外表面に２つ以上の領域が存在することを確認した。次いで、クライオミクロトーム（商品名：ＵＣ−６、ライカマイクロシステムズ社製）を用いて、現像ローラＮｏ．１から該現像ローラＮｏ．１の外表面を含む薄片を切り出した。該薄片は、温度−１５０℃で、該現像ローラＮｏ．１の外表面の大きさ５０μｍ×５０μｍ、導電層外表面を基準とした厚さ１μｍ、該現像ローラＮｏ．１の外表面上の２つ以上の領域を含むように切り出した。次いで、切り出した薄片における、現像ローラＮｏ．１の外表面であった面を、該光学顕微鏡を用いて観察した。

（残留電位分布の測定）
以下に、現像ローラＮｏ．１の残留電位分布の測定方法を示す。
残留電位分布は、該薄片における、現像ローラＮｏ．１の外表面であった面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その面の残留電位を、該薄片を走査させながら表面電位顕微鏡（商品名：ＭＦＰ−３Ｄ−Ｏｒｉｇｉｎ、オックスフォード・インストゥルメンツ社製）によって測定することによって得た。
まず、該薄片を、該現像ローラＮｏ．１の外表面であった面が上になるように平滑なシリコンウエハ上に載せ、温度２３℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間放置した。
続いて、同環境内において該薄片を載せたシリコンウエハを高精度ＸＹステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が８ｍｍのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が２ｍｍ、となる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに−５ｋＶ、該グリッド電極に−０．５ｋＶの電圧を、外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度ＸＹステージを用い、該薄片がコロナ放電装置直下を通過するように、シリコンウエハ表面と平行に速度２０ｍｍ／秒で走査させることで、該薄片上の現像ローラ外表面をコロナ帯電させた。
続いて、該薄片上の現像ローラ外表面を含む面が測定面となる向きに、該薄片を該表面電位顕微鏡にセットし、残留電位分布を測定した。測定条件を以下に示す。

測定環境：温度２３℃、相対湿度５０％
薄片がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間：２０分
カンチレバー：オリンパス社製、商品名：ＯＭＣＬ−ＡＣ２５０ＴＭ
測定面とカンチレバー先端とのギャップ：５０ｎｍ
測定範囲：５０μｍ×５０μｍ
測定間隔：２００ｎｍ×２００ｎｍ（５０μｍ／２５６）

前記測定で得られた残留電位分布から、該薄片上に存在する２つ以上の領域の残留電位の有無を確認することで、各領域が電気絶縁性の第１の領域であるか、該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域であるかを確認した。具体的には、前記２つ以上の領域のうち、残留電位の絶対値が１Ｖ未満の箇所を含む領域を第２の領域とし、該第２の領域の残留電位の絶対値に対して、残留電位の絶対値が１Ｖ以上大きい箇所を含む領域を第１の領域とし、その存在を確認した。
なお、前記残留電位分布の測定方法は一例であり、電気絶縁性部や導電層のサイズ・間隔・時定数などに応じて、該２つ以上の領域の残留電位の有無の確認に適した装置、条件に変更してもよい。

（電位減衰時定数の測定）
以下に、現像ローラＮｏ．１の第１の領域および第２の領域の各々の電位減衰時定数の測定方法を示す。
電位減衰時定数は、現像ローラの外表面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その外表面を構成する第１の領域および第２の領域の残留電位の時間推移を静電気力顕微鏡（商品名：ＭＯＤＥＬ １１００ＴＮ、トレック・ジャパン社製）によって測定し、下記式（１）にフィッティングすることで求めた。
ここで、第１の領域の電位減衰時定数の測定点は、前記残留電位分布の測定で確認した該第１の領域のうち、残留電位の絶対値が最も大きかった点とした。また、第２の領域の電位減衰時定数の測定点は、前記残留電位の測定で確認した該第２の領域のうち、残留電位が略０Ｖとなった点とした。

まず、前記残留電位分布の測定に用いた薄片を、現像ローラＮｏ．１の外表面を含む面が上面となるように平滑なシリコンウエハ上に載せ、室温２３℃、相対湿度５０％の環境下に２４時間放置した。
続いて、同環境内において、該薄片を載せたシリコンウエハを該静電気力顕微鏡に組み込んだ高精度ＸＹステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が８ｍｍのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が２ｍｍ、となる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに−５ｋＶ、該グリッド電極に−０．５ｋＶの電圧を、外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度ＸＹステージを用い、該薄片がコロナ放電装置直下を通過するように、シリコンウエハ表面と平行に速度２０ｍｍ／秒で走査させることで、該薄片をコロナ帯電させた。
続いて、該高精度ＸＹステージを用いて、第１の領域および第２の領域の測定点を静電気力顕微鏡のカンチレバー直下へ移動させ、残留電位の時間推移を測定した。測定には静電気力顕微鏡を用いた。測定条件を以下に示す。

測定環境：温度２３℃、相対湿度５０％
測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間：１５秒
カンチレバー：Ｍｏｄｅｌ １１００ＴＮ用カンチレバー（商品名：Ｍｏｄｅｌ １１００ＴＮＣ−Ｎ、トレック・ジャパン社製）
測定面とカンチレバー先端とのギャップ：１０μｍ
測定周波数：６．２５Ｈｚ
測定時間：１０００秒

前記測定で得られた残留電位の時間推移から、下記式（１）に最小二乗法でフィッティングすることによって、電位減衰時定数τを求めた。
Ｖ₀＝Ｖ（ｔ）×ｅｘｐ（−ｔ／τ） …（１）
ｔ：測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからの経過時間（秒）
Ｖ₀：初期電位（ｔ＝０秒のときの電位）（Ｖ）
Ｖ（ｔ）：測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからｔ秒後の残留電位（Ｖ）
τ：電位減衰時定数（秒）

現像ローラＮｏ．１の外表面の長手方向３点×周方向３点の計９点において、電位減衰時定数τの測定を行い、その平均値を現像ローラＮｏ．１の第１の領域および第２の領域の電位減衰時定数とした。なお、電位減衰時定数の測定において、測定開始の時点、すなわち、コロナ帯電してから１５秒後の時点で残留電位が略０Ｖとなっていた点を含む場合、その電位減衰時定数は、残りの測定点の電位減衰時定数の平均値未満、とした。また、全ての測定点の測定開始時の電位が略０Ｖであった場合、その電位減衰時定数は測定下限未満、とした。結果を表１０に示す。

（第１の領域の被覆率測定）
第１の領域の被覆率は、以下のように測定した。
レーザー顕微鏡（商品名：ＶＫ−Ｘ１００、キーエンス社製）に、拡大倍率２０倍の対物レンズを設置して、軸芯体に沿う方向で、両端部から１０ｍｍの位置２箇所と中央部の１箇所、それらを周方向に１２０°間隔で３箇所の計９箇所の領域において、現像ローラＮｏ．１の表面を撮影し、一辺が３００μｍとなるように撮影画像の連結を行った。得られた観察像について、画像解析ソフトウェアＩｍａｇｅ Ｊ ｖｅｒ．１．４５（開発元：Ｗａｙｎｅ Ｒａｓｂａｎｄ、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ、ＮＩＨ）を用いて、第１の領域とそれ以外の領域を２値化し、第１の領域の面積を算出した。得られた面積を９００００μｍ²で割ることで、第１の領域の被覆率を算出した。９箇所全ての相加平均値をＲＥ、中央部の周方向３箇所の相加平均値をＲＥ１、片側の端部の周方向３箇所の相加平均値と反対側の端部の周方向３箇所の相加平均値を比較し、相加平均値が大きい側の端部の相加平均値をＲＥ２とした。結果を表１０に示す。

（電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均の測定）
電気絶縁性部（第１の領域）の厚みの周方向の算術平均は以下のように測定した。現像ローラＮｏ．１の外表面を、９００（μｍ）×９００（μｍ）のサイズとなるように、マイクロメスを用いてサンプルとして切り出した。サンプルの切り出しは、軸芯体に沿う方向で、両端部から１０ｍｍの位置２箇所と中央部の１箇所、それらを周方向に１２０°間隔で３箇所の計９箇所について行った。得られたサンプルについて、ＦＩＢ−ＳＥＭ（商品名：ＮＶｉｓｉｏｎ４０、カールツァイス社製）を用いて１μｍ間隔でスライスを行い、サンプルの断面像を１００枚撮影した。撮影条件は、加速電圧１０ｋＶ、倍率１０００倍で行った。得られた断面像について、解析ソフトを用いて、第１の領域を構成する電気絶縁性部を３次元構築した。各電気絶縁性部の第１の領域をなす表面から軸芯体方向への最大の厚みを３次元像から測定して、電気絶縁性部の厚みを得た。サンプル９箇所について、同様の測定を繰り返した。９箇所から得られた全ての厚みの算術平均をＤ、中央部の円周方向３箇所の算術平均をＤ１、片側の端部の周方向３箇所から得られた厚みの算術平均と反対側の端部の周方向３箇所から得られた厚みの算術平均を比較し、算術平均が大きい側の端部の厚みの算術平均をＤ２とした。結果を表１０に示す。

（電気絶縁性部の厚みの変動係数の算出）
電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄを算出するために用いたデータの標準偏差σを算出し、電気絶縁性部（第１の領域）の厚みの変動係数Ｃ＝σ／Ｄを算出した。結果を表１０に示す。

＜３．画像濃度差の評価＞
（画像評価の準備）
まず、現像剤供給ローラの低トルク化を目的として、プロセスカートリッジ（商品名：ＨＰ ４１０Ｘ Ｈｉｇｈ Ｙｉｅｌｄ Ｍａｇｅｎｔａ Ｏｒｉｇｉｎａｌ ＬａｓｅｒＪｅｔ Ｔｏｎｅｒ Ｃａｒｔｒｉｄｇｅ （ＣＦ４１３Ｘ）、ヒューレット・パッカード社製）から、トナー供給ローラのギアを取り外した。該ギアを取り外すことで、トナー供給ローラは現像ローラに対して低トルクとなり、現像ローラからのトナーの掻き取り量が減少する。次に、該プロセスカートリッジに、作製した現像ローラＮｏ．１を組み込み、該プロセスカートリッジを、レーザービームプリンター（商品名：Ｃｏｌｏｒ Ｌａｓｅｒ Ｊｅｔ Ｐｒｏ Ｍ４５２ｄｗ、ＨＰ社製、ＩＳＯ２１６におけるＡシリーズフォーマットのサイズ４の紙出力機）に装填した。このレーザービームプリンターを２台用意し、それぞれ常温常湿環境下（温度２３℃、相対湿度５０％）、および、低温低湿環境下（温度１５℃、相対湿度１０％）に２４時間放置した。

（画像評価方法）
上記各環境下に２４時間放置したレーザービームプリンターのそれぞれを用いて、同環境下において、ハーフトーン画像を１枚出力した。次いで、白ベタ（濃度０％）画像を３０枚出力後、速やかにハーフトーン画像（電子写真感光体の回転方向と垂直方向に延びる幅１ドットの横線が、当該回転方向に１ドットの間隔で描かれた画像）を１枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度を、分光濃度計（商品名：５０８、Ｘｒｉｔｅ社製）を用いて計測した。
次いで、白ベタ（濃度０％）画像を１００枚出力後、速やかにハーフトーン画像を１枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度差を同様に計測し、白ベタ１００枚出力後の画像濃度差を求めた。

画像濃度差の測定は以下のように行った。
出力された画像の先端、現像ローラ１周分（約２ｃｍ程度）の画像領域のうち、画像領域の端部と画像領域の中央部で、それぞれ濃度を３点測定し、画像領域の端部の画像濃度の相加平均値と画像領域の中央部の画像濃度の相加平均値を算出した。端部と中央部の画像濃度の差の絶対値を画像濃度差とし、以下の基準で評価した。なお、画像領域の端部とは、画像端から１０ｍｍ内側の位置を表す。

評価基準
ランクＡ：画像濃度差が０．０５未満。
ランクＢ：画像濃度差が０．０５以上０．１０未満。
ランクＣ：画像濃度差が０．１０以上０．２０未満。
ランクＤ：画像濃度差が０．２０以上。

評価結果を表１１に示す。なお、表１１において、常温常湿環境、低温低湿環境それぞれについて、白ベタ画像を３０枚出力後に出力したハーフトーン画像の評価結果を評価（１）、白ベタ画像を１００枚出力後に出力したハーフトーン画像の評価結果を評価（２）とした。

［実施例２］
下記表５に示す導電層形成用の材料を、６リットル加圧ニーダー（商品名：ＴＤ６−１５ＭＤＸ、トーシン社製）を用いて、充填率７０ｖｏｌ％、ブレード回転数３０ｒｐｍで１６分間混合して混合物２１を得た。

次いで、混合物２１を、ロール径１２インチ（０．３０ｍ）のオープンロールにて、前ロール回転数１０ｒｐｍ、後ロール回転数８ｒｐｍ、ロール間隙２ｍｍで、左右の切り返しを合計２０回実施した。その後、ロール間隙を０．５ｍｍとして薄通しを１０回行い、混合物２２を得た。混合物２２を用いた以外は、実施例１における第１導電層の形成方法と同様にして円柱体の周面に導電層を形成した。

続いて、導電層の表面をプランジカットの研削方式の研磨機でクラウン形状に研磨し、クラウン形状を有する現像ローラＮｏ．２を得た。また、この研磨工程によって、導電層に含まれる球状ポリエチレン粒子の一部が研磨された結果、導電層の外表面には、球状ポリエチレン粒子由来の電気絶縁性部が露出した。現像ローラＮｏ．２について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。

［実施例３〜１３、比較例１、２］
実施例２の導電層形成用の混合物２２におけるカーボンブラック（ＣＢ）の添加量を表７に記載の通りとし、球状ポリエチレン粒子に相当する粒子の種類と添加量を表７に記載の通りとした。また、導電層のクラウン量を、それぞれ表７に記載の通りに変更した。それら以外は実施例２と同様にして現像ローラＮｏ．３〜現像ローラＮｏ．１３、現像ローラＮｏ．Ｃ１、および現像ローラＮｏ．Ｃ２を作製し、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。

［実施例１４］
（第１導電層の形成）
実施例１と同様にして、外周面に第１導電層を有する軸芯体を調製した。

（第２導電層の形成）
実施例１における第２導電層形成用の塗工液中に、さらに、球状ポリエチレン粒子（商品名：ミペロンＸＭ−２００、三井化学社製）を３０質量部添加して、本実施例における第２導電層形成用の塗工液とした。該球状ポリエチレン粒子は、第２の領域を構成する電気絶縁性部を形成するための電気絶縁性粒子である。次いで、該塗工液を用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さが１１μｍの第２導電層を形成した。なお、該厚さは、電気絶縁性粒子（樹脂粒子）以外の部分（第２の領域）における膜厚であり、下記の研磨量および研磨後の膜厚も同様である。

（表面研磨）
第２導電層の表面をゴムロール鏡面加工機（商品名：ＳＺＣ、水口製作所社製）で厚み方向に５μｍ研磨し、第２導電層の膜厚を６μｍとした。また、この研磨工程によって、第２導電層に含まれる球状ポリエチレン粒子の一部が研磨された結果、第２導電層の外表面には、球状ポリエチレン粒子由来の電気絶縁性部が露出した。こうして、本実施例に係る現像ローラＮｏ．１４を製造した。現像ローラＮｏ．１４について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。
なお、現像ローラＮｏ．１４は、第２導電層の膜厚によって、電気絶縁性部の厚みの上限を規定することができるため、電気絶縁性部の厚みをほぼ均一にすることができる。現像ローラＮｏ．１４の電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄの変動係数Ｃは０．１６であった。

［実施例１５〜２７、比較例３］
実施例１４における第２導電層形成用の塗工液中のＣＢの添加量、電気絶縁性部形成用粒子、電気絶縁性部形成用粒子の添加量、導電層のクラウン量、および研磨後の第２導電層の膜厚の少なくとも１つを表８に記載したように変更した。それら以外は、実施例１４と同様にして、実施例１５〜２７に係る現像ローラＮｏ．１５〜現像ローラＮｏ．２７、および比較例３に係る現像ローラＮｏ．Ｃ３を製造した。なお、研磨後の第２導電層の膜厚は、第２導電層形成用の塗工液への軸芯体のディッピングの際の塗布引上げ速度を変更し、研磨前の第２導電層の膜厚を調整することで、研磨後の第２導電層の膜厚が、表８に記載した値となるようにした。現像ローラＮｏ．１５〜現像ローラＮｏ．２７、および現像ローラＮｏ．Ｃ３について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。
なお、現像ローラＮｏ．１５〜２７、および現像ローラＮｏ．Ｃ３は、第２導電層の外表面に電気絶縁性粒子由来の電気絶縁性部が露出していた。

［比較例４］
第１導電層上に形成した第２導電層の表面研磨を行わなかった以外は、実施例２０と同様にして現像ローラＮｏ．Ｃ４を作製し、実施例１と同様にして物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。なお、現像ローラＮｏ．Ｃ４は、第２導電層の表面研磨を行わなかったため、第２導電層の外表面には、電気絶縁性部が露出しておらず、第１の領域は存在していなかった。

［実施例２８〜３１］
実施例１５において、第２導電層の材料を表８に記載の材料に変更した。また、ディッピング塗布引上げ速度を変更し、表面研磨後に得られる第２導電層の膜厚を表８に記載した値に変更した。それ以外は、実施例１５と同様の方法により現像ローラＮｏ．２８〜現像ローラＮｏ．３１を製造した。なお、これらの現像ローラにおいて、第２導電層には、電気絶縁性粒子が含まれており、該電気絶縁性粒子が研磨露出した電気絶縁性部の表面を第１の領域とした。

得られた現像ローラＮｏ．２８〜現像ローラＮｏ．３１について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。
なお、現像ローラＮｏ．２８、および現像ローラＮｏ．２９では、電気絶縁性部の厚みを規定する第２導電層の膜厚を変化させた。具体的に、第２導電層の中央部の膜厚を端部の膜厚より小さくすることで、Ｄ１をＤ２より小さくした。また、現像ローラＮｏ．３０、および現像ローラＮｏ．３１では、現像ローラＮｏ．２８に対して、電気絶縁性粒子の粒径を大きくすることで、被覆率ＲＥ１をＲＥ２より小さくした。

［実施例３２〜４１、比較例５］
実施例１において、導電層のクラウン量、第２導電層の添加剤、電気絶縁性部材料、液滴量をそれぞれ表９に記載の通りに変更した。それ以外は実施例１と同様の方法により、現像ローラＮｏ．３２〜現像ローラＮｏ．４１、および現像ローラＮｏ．Ｃ５を製造した。

得られた現像ローラＮｏ．３２〜現像ローラＮｏ．４１、および現像ローラＮｏ．Ｃ５について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。なお、第２導電層の添加剤を変更したことにより、凸部の高さに相当するＤの値や第１の領域の被覆率が変化した。

［実施例４２］
（第１導電層の形成）
実施例１と同様にして、外周面に第１導電層を有する軸芯体を調製した。

（第２導電層の形成）
下記表６に示す第２導電層形成用の材料を混合し、固形分濃度が４０質量％となるようメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を添加して混合液を調製した。

混合液２５０質量部と、平均粒子径０．８ｍｍのガラスビーズ２００質量部とを、ペイントシェーカー（東洋精密機社製）を用いて３０分間分散させた。その後、ガラスビーズを除去し、第２導電層形成用の塗工液を得た。次いで、該塗工液を用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さが１１μｍの第２導電層を形成した。

（表面研磨）
前記第２導電層の外表面を、ゴムロール鏡面加工機（商品名：ＳＺＣ、水口製作所社製）で厚み方向に５μｍ研磨し、第２導電層の膜厚を６μｍとした。

（電気絶縁性部塗工液の調製）
表９に記載の材料を混合し、固形分が１５質量％となるように、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を添加して、電気絶縁性部形成用の塗工液とした。

（電気絶縁性部の形成）
当該塗工液中に、周面上に第１導電層および外表面が研磨された第２導電層が積層された軸芯体をディッピングして、第２導電層の外表面に当該塗工液の層を形成した。ディッピング条件は、第２導電層の形成時と同様とした。
次いで、温度１６０℃に設定した熱風循環乾燥機内で１時間乾燥させた後、メタルハライドランプを用いて、波長２５４ｎｍの紫外線を、積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ²となるように５分間照射することにより、当該層を硬化して、第２導電層の外表面上に電気絶縁部を形成し、現像ローラＮｏ．４２を得た。なお、現像ローラＮｏ．４２においては、電気絶縁性部は、第２導電層の外表面から凸状に突出していた。得られた現像ローラＮｏ．４２について、実施例１と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表１０および表１１に示す。

以上、表１０および表１１に示すように、実施例１〜４２に係る現像ローラを用いることで、トナーの端部への偏りを抑えることができることがわかった。実施例１、１４〜４１に係る現像ローラにおいては、変動係数Ｃが０．５未満であるため、画像の濃度変化がさらに抑制された。実施例２８、２９に係る現像ローラでは、端部の電気絶縁性部の厚みが、中央部のそれより厚いため、画像の濃度変化がさらに抑制された結果が得られた。また、実施例３０、３１に係る現像ローラでは、端部の第１の領域の面積の割合が、中央部のそれより大きいため、画像の濃度変化がさらに抑制された結果が得られた。加えて、特に実施例１、３２〜４２に係る現像ローラでは、電気絶縁性部が凸部を形成しているため、画像の濃度変化がさらに抑制された結果が得られた。
一方、比較例１〜５に係る現像ローラでは、画像の濃度変化が大きい結果が得られた。

１ 現像ローラ
２ 第１の領域
３ 第２の領域
１０ 軸芯体
１１ 導電層

Claims (10)

1. 導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する現像ローラであって、
   該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、
   該現像ローラの外表面は、
   電気絶縁性を有する第１の領域と、
   該第１の領域よりも高い導電性を有する第２の領域と、を含み、
   該第１の領域と該第２の領域とは、互いに隣接して配置されていることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記第１の領域の表面の電位をＶ₀（Ｖ）に帯電させたときに、該表面の電位がＶ₀×（１／ｅ）（Ｖ）まで減衰するのに要する時間として定義される電位減衰時定数が、６０．０秒以上である、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記第２の領域の表面の電位をＶ₀（Ｖ）に帯電させたときに、該表面の電位がＶ₀×（１／ｅ）（Ｖ）まで減衰するのに要する時間として定義される電位減衰時定数が、６．０秒未満である、請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記現像ローラの外表面に、一辺が３００μｍの正方形の領域を、前記現像ローラの軸方向と一辺とが平行となるように置いたと仮定した場合における、当該正方形の領域の面積に対する前記第１の領域の総面積の割合が、１０％以上、６０％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像ローラ。
5. 前記第１の領域を構成する電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均をＤ（μｍ）とするとき、Ｄの変動係数Ｃが０．５未満（ただし、Ｃ＝σ／Ｄで表され、σは該電気絶縁性部の厚みの分布における標準偏差を示す。）である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラ。
6. 前記軸芯体に沿う方向において、前記現像ローラの中央部における前記第１の領域を構成する電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ１が、前記現像ローラの少なくとも一方の端部における該電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Ｄ２よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の現像ローラ。
7. 前記軸芯体に沿う方向において、前記現像ローラの少なくとも一方の端部における前記第１の領域の面積の割合が、前記現像ローラの中央部における前記第１の領域の面積の割合よりも大きい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の現像ローラ。
8. 前記第１の領域が、前記現像ローラの外表面に凸部を生じさせている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の現像ローラ。
9. 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、少なくとも現像手段を具備し、該現像手段が、請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像ローラを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 現像手段を具備する電子写真画像形成装置であって、該現像手段が請求項１〜８のいずれか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画像形成装置。

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