JP3984801B2 - 現像ローラおよびこれを用いた現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式を採用した装置に組み込まれる感光体に接触させて使用される現像ローラおよびこれを用いた現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やファクシミリ、プリンター等の電子写真装置には、感光体を帯電させたり、静電潜像を顕像化するため、１０^３〜１０^１０Ωの半導電性領域でその目的にあった導電性（電気抵抗）を有する弾性ローラが一般に用いられている。たとえば、一成分現像方式の電子写真装置では、互いに圧接されている現像ローラから感光体（ドラム）へ現像剤（トナー）を移動させて静電潜像を顕像化し、現像が成される。このような電子写真装置に用いられる弾性ローラは感光体と所定の接触幅をもって圧接したり、ブレード等によって薄層化された現像剤を担持するため、変形しやすく、かつ変形回復性に優れる必要がある。さらに、これらの弾性ローラには画像ムラを発生させないために１０^４〜１０^８Ωの間で適度かつ均一な導電性を有することが要求される。
【０００３】
これらの要求を満たすため、従来からこの種のローラ、特に本発明に係る現像ローラには、導電性を付与したシリコーンゴム材料からなる弾性体層を軸芯体の外周に形成したものなどが使用されている。従来の現像ローラには、その弾性層の特性から以下の欠点がある。弾性ゴムを形成した場合、良好な感光体表面への追従性を得るために低硬度化すると、感光ドラムの汚染が発生する場合がある。さらに、低硬度化によって、表面の研磨が困難となり、良好な表面が得られない。
【０００４】
上記汚染性・表面性を改善するために表面層を設ける手法を用いた場合、導電性粉体を含まない表面層では全体としての抵抗上昇が著しく、現像ローラとして機能しない。逆に、導電性粉体を多量に含む表面層を設けた場合、弾性率が大幅に上昇し、導電性ローラとして求められるセット性能が得られなくなる。特に、カーボンブラックを添加する場合には低い電気抵抗が得られるが、表面層の弾性率を適切な範囲に制御し難く、十分なセット性能（変形回復性）が得られず、また、分散性の度合いにより表面性状や抵抗が大きく変化してしまう。
【０００５】
特開平９−２２２７８８号公報には、低ストラクチャー（ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇ以下）のカーボンブラックを用いた導電層が開示されている。しかし、特開平９−２２２７８８号公報で用いられているカーボンブラックでは、導電性を付与する効果が低いため、十分な導電性を付与するためにカーボンブラックの配合量が多くする必要があり、その結果、ゴム組成物の弾性率が高くなってしまう問題がある。また、ＤＢＰ吸油量８０ｍｌ／１００ｇを超えるカーボンブラックを用いた場合には、相対的に少量添加となり、被膜用樹脂溶液における分散性と安定性を得ることが難しく、適切な導電率に安定的にコントロールすることが困難であると説明されている。
【０００６】
なお、カーボンブラックについて、ストラクチャーとは、カーボンブラック粒子の凝集状態を示す語である。カーボンブラックは粒子どうしが融着した状態で存在し、アグリゲートと呼ばれ、概念的にはぶどうの房に例えられている。このアグリゲートの発達度合いをストラクチャーといい、ハイ（高）、ノーマル（中）、ロー（低）に分類される。
【０００７】
このストラクチャーの高低が、ゴムに配合した場合の補強性や押出特性、インキ／塗料／樹脂着色などに使用する場合の分散性、着色力、粘度および導電性に大きな影響を与える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式を採用した装置に使用される現像ローラに必要とされる性能はより高度になっており、高解像度に要求される均一な導電性、変形回復性が特に課題となっている。そこで、本発明の目的とするところは、カーボンブラックの添加された被膜用樹脂溶液における分散性と安定性を改善し、被膜時に低い弾性率と高い導電性を併せ持つ樹脂層を形成し、セット性能に優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、このような現像ローラを用いた現像装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究、検討を重ねてきた。ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下、揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下からなるカーボンブラックを、樹脂と共に溶剤に溶かし導電性組成物溶液を形成することにより、目的とする被膜時の抵抗値と、溶液における分散性・安定性を得ることが可能となる。特に、適切に導電率を安定的にコントロールすることが困難であるとされるＤＢＰ吸油量（特開平９−２２２７８８）のカーボンブラックについて、粒径とストラクチャーのバランスを溶液に対し良分散性を示すように、そして、表面活性（揮発分）を再凝集し難いように選択することで、被膜用樹脂溶液における分散性と安定性を得ることができる。
【００１０】
ここでＤＢＰとはジブチルフタレートのことを示す。
【００１１】
また、このような補強性の低いカーボンブラックを用いることで弾性率の上げ幅を小さく押さえ、積層であるローラにおいて、該層が硬くなることを防ぎ、他層の性質を十分に引き出し、良好なセット性能（変形回復性）を得ることを見出し、本発明を成し得たものである。つまり、弾性体層にシリコーンゴムなどのセット性能に優れた材料を用いた場合、そのセット性能を維持することが可能となる。
【００１２】
すなわち、本発明現像ローラは、軸芯体の外周に形成されたゴムを主成分とする弾性体層と、少なくとも該弾性体層の外側に被膜された樹脂層からなり、該樹脂層に、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下、揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下からなるカーボンブラックを含有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明による現像装置は、潜像を担持する潜像担持体に対向して当接もしくは圧接した状態で現像剤を担持する現像ローラを備え、該現像ローラが上記潜像担持体に現像剤を付与することにより該潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像ローラとして、上記現像ローラを用いるものである。
【００１４】
ゴムを主成分とする弾性体層は、主にシリコーンゴムからなることが望ましい。さらに、前記樹脂層が、主にウレタン樹脂からなることが望ましい。
【００１５】
また、樹脂層に添加するカーボンブラックが、前記樹脂層を形成する樹脂１００重量部に対して、５〜８５重量部であるあることが望ましい。さらに、樹脂層の膜厚が、０．１〜１００μｍであることが望ましい。
【００１６】
本発明の現像口一ラ１は、図１、２に示すように、円柱状または中空円筒状の導電性基体１１外周面に弾性体層１２が固定され、この弾性体層１２の外周面に樹脂層１３が積層された導電性部材から構成される。図２では、この樹脂層が最表面層であるが、弾性体層１２の内周、弾性体層１２と樹脂層１３の間、または樹脂層１３の外周に、さらに弾性体または樹脂層を１層以上積層させてもよい。前記導電性基体１１は、導電性部材の電極および支持部材として機能するもので、例えばアルミニウム，銅合金，ステンレス鋼等の金属または合金、クロム，ニッケル等で鍍金処理を施した鉄，合成樹脂などの導電性の材質で構成される。導電性基体の外径は通常４〜１０ｍｍの範囲にある。
【００１７】
弾性体層１２は、導電性部材が適切なニップ幅ないしニップ圧でもって被帯電体表面に押圧して被帯電体表面を均一に帯電できるよう、適切な硬度および電気抵抗値を有する。この弾性体層は、ゴム材の成型体により形成される。上記原料ゴムとしては、従来より導電性ゴムローラに用いられている種々のゴムを用いることができる。具体的には、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）、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を単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。
【００１８】
特にシリコーンゴムを弾性体層１２として用いることが好ましい。優れたセット性能が得られるからである。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン，ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン，ポリメチルビニルシロキサン，ポリトリフルオロプロピルビニルシロキサン，ポリメチルフェニルシロキサン，ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体等が挙げられる。これらのシリコーンゴムの平均重合度は、３０００〜１５０００の範囲にあることが好ましい。
【００１９】
ゴム材中には、導電剤を必須成分とし、非導電性充填剤，架橋剤，触媒，分散促進剤等の各種添加剤が適宜配合される。
【００２０】
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，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，酸化錫一酸化アンチモン固溶体，酸化錫一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膜された絶縁性物質などの微粉末を用いることができる。このうち、カーボンブラックが、比較的容易に入手でき良好な帯電性が得られる。分散手段としては、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカー等を適宜利用すればよい。
【００２１】
その他、ゴム材に導電性を付与する手段として、導電性高分子化合物を使用することも可能である。例えば、ホストポリマーとして、ポリアセチレン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンオキシド）、ポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）、ポリ（ｐ−フェレンビニレン）、ポリ（２，６−ジメチルフェニレンオキサイド）、ポリ（ビスフェノールＡカーボネート）、ポリビニルカルバゾール、ポリジアセチレン、ポリ（Ｎ−メチル−４−ビニルピリジン）、ポリアニリン、ポリキノリン、ポリ（フェニレンエーテルスルフォン）等を使用し、これらにドーパントとしてＡｓＦ５、１２、Ｂｒ２、ＳＯ３、Ｎａ、Ｋ、ＣｌＯ４、ＦｅＣｌ３、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｋｒの各イオン、Ｌｉ、ＴＣＮＱ等をドープしたものが用いられる。
【００２２】
非導電性充填剤としては、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，炭酸カルシウム等が挙げられる。架橋剤としては、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、Ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。
【００２３】
シリカとしては、特に制限がなく、従来から公知のものを広く使用でき、例えば、上述した乾式法による無水ケイ酸、湿式法による含水ケイ酸、合成ケイ酸塩等を挙げることができる。弾性体層に含有されるシリカ量は、その弾性体層の硬度やその他特性を出すために適宜決定すれば良いが、接着性への寄与するためには、１０〜１２０重量部の範囲が望ましく、２０〜８０重量部の範囲が更に好ましい。使用量が１０重量部未満であると、接着性への効果が得られなない。一方、使用量が１２０重量部より大きくなると、弾性体層の硬度が高くなりすぎると共にシリコーンゴムの特性が十分に得られなくなる。
【００２４】
導電性弾性体層の体積固有抵抗値は、１００Ｖの直流電圧印加時で１０^３〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。例えば、導電剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材に対して５〜１００重量部配合される。また、弾性体層の厚さは０．５〜６．０ｍｍの範囲にあればよく、１．０〜５．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。厚さが、０．５ｍｍよりも厚ければ、均一なニップを確保することが可能である。一方、厚さを６．０ｍｍより厚くしても、帯電性能の向上に繋がらないだけでなく、ゴム材の成型コストが上昇しコスト的に不利である。
【００２５】
前記樹脂層１３を形成する成分としては、特に限定されるものではないが、自己膜補強性、トナー帯電性等の観点から特にポリアミド樹脂やウレタン樹脂、またはウレア樹脂等が好ましく用いられる。
【００２６】
ウレタン樹脂としては、例えばカーボンブラックをポリウレタンプレポリマー中に配合し、プレポリマーを架橋反応させる方法で得たものや、ポリオールに導電性材料を配合し、このポリオールをワン・ショット法にてポリイソシアネー卜と反応させる方法で得たものなどがあげられる。
【００２７】
この場合、ポリウレタンを得る際に用いられるポリヒドロキシル化合物としては、一般の軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に用いられるポリオール、例えば、末端にポリヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、及び両者の共重合物であるポリエーテルポリエステルポリオールが挙げられるほか、ポリブタジエンポリオールやポリイソプレンポリオール等のポリオレフィンポリオール、ポリオール中でエチレン性不飽和単量体を重合させて得られる所謂ポリマーポリオール等の一般的なポリオールを使用することができる。また、イソシアネート化合物としては、同様に一般的な軟質ポリウレタンフォームやウレタンエラストマー製造に使用されるポリイソシアネート、即ち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、粗製ＴＤＩ、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ＭＤＩ、炭素数２〜１８の脂肪族ポリイソシアネート、炭素数４〜１５の脂環式ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの混合物や変性物、例えば部分的にポリオール類と反応させて得られるプレポリマー等が用いられる。
【００２８】
特に弾性体層を低硬度化する目的でポリイソシアネートの混合比率を低くしてもよい。
【００２９】
ポリアミド樹脂としては、ポリアミド６，６・６，６・１０，６・１２，１１，１２，１２・１２及びそれらのポリアミドの異種モノマー間の重縮合から得られるポリアミドなどであり、作業性の面からアルコール可溶性のものが好んで用いられている。例えばポリアミドの３元共重合体や４元共重合体の分子量を調整したもの、またはポリアミド６やポリアミド１２をメトキシメチル化し、アルコールや水に可溶性としたものがあげられる。ウレタン樹脂としてはポリイソシアネートを含む、１液型や２液型が挙げられ、必要に応じてエポキシ樹脂やメラミン樹脂を架橋剤として用いても良い。
【００３０】
ウレタン樹脂や、ポリアミド樹脂、および他の変性樹脂の１種又は２種以上を混合して用いることもでき、現像を行うシステムに応じて適宜選択して用いることにより、その現像システムに適したトナー帯電量を得ることができる。
【００３１】
本発明において、前記樹脂層１３に添加されるカーボンブラックは、ゴムに導電性を付与するために配合されるものである。本発明におけるカーボンブラックは、▲１▼ＤＢＰ吸油量、▲２▼ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積比、▲３▼揮発分／窒素比表面積比の３種の要素が所定値を満足するものであれば、特に制限はなく、チャンネルブラック、ファーネスブラック等の従来公知の種々のカーボンブラックを使用することができる。
【００３２】
また、使用目的によっては、ゴムローラの抵抗を１０^３〜１０^１０Ω程度の半導体領域の特定な狭い範囲に抑える必要が生じるが、この時ケッチェンブラックＥＣやアセチレンブラック等の導電性カーボンを使用すると、導電性粉末の添加量の僅かなふれや分散不良で大きく抵抗が変化してしまい、所定の抵抗にコントロールしにくい。そこで、これ等よりもストラクチャーの発達していない導電性の低いＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＭＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等の通常のゴム用カーボンを使用すると抵抗は安定してくる。ところが、抵抗を下げる為には大量のカーボンを配合する必要があり、ゴムの硬度が高くなってしまう。また、これらのカーボンブラックは、その粒径やストラクチャー、表面性状によって、溶剤や溶液に対する分散性や安定性が異なってくる。
【００３３】
このような事情から、補強性が低くかつストラクチャーの程度、表面性状の状態が最適化されたカーボンブラックの選定が有効である。また、上記した様な導電性金属酸化物を用いても、低硬度で半導体領域の特定な抵抗にコントロールしたゴムを作ることができるが、カーボンブラックに比ベコストがかなり高価にはなる点が問題となる。
【００３４】
カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、カーボンブラック１００ｇ当たりのＤＢＰの吸収量を示しており、カーボンブラックのストラクチャーの大小を判断する指標の１つである。カーボンブラックのストラクチャーはカーボンブラックの単位粒子が鎖状に連係してできるものであって、その大きさがカーボンブラックの電気伝導性を左右する。なお、本発明において、ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳＫ６２２１の規定に従って測定したものである。
【００３５】
本発明に用いられるカーボンブラックのＤＢＰ吸油量は８０〜１１０ｍｌ／１００ｇの範囲にあるのが適当である。カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以下であれば、ストラクチャー構造を必要以上に増加させることがないために、導電性ゴムローラの弾性率を低く保つことが可能である。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が、８０ｍｌ／１００ｇ以上であれば、ゴムに充分な導電性を付与できる。
【００３６】
より好適には、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、８５ｍｌ／１００ｇ以上、１０５ｍｌ／１００ｇ以下であることが望ましい。
【００３７】
本発明に用いられるカーボンブラックの平均粒径は、特に制限はないが、溶液における分散性と安定性の点から、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積比により制限される。窒素比表面積は、１ｇ当たりに吸着する窒素量を示しており、カーボンブラックの比表面積、言い換えれば粒径を示している。ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比は、カーボンブラックの表面積当たりの吸油量を示し、ストラクチャーの発達度合いを示す指標であり、この比が大きいほど、樹脂層の補強効果が大きく、また樹脂層の導電性を高める。
【００３８】
なお、本発明において、窒素比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＡＳＴＭ−Ｄ３０３７−７８「窒素吸着によるカーボンブラック表面積処理標準法」の方法Ｃの規定に従って測定したものである。本発明に用いられるカーボンブラックのＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比は０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下が適当である。
【００３９】
ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下であれば、樹脂の硬度を必要以上に高くすることなく、ゴムに導電性を付与することが可能であり、また、粒径に対するストラクチャーが高くならず、凝集体の分散性も充分に確保できる。さらに好適には、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１１５ｍｌ／ｍ^２以下の場合である。
【００４０】
カーボンブラックの揮発分は、カーボンブラック表面に存在するカルボキシキル基、水酸基、キノン基などの官能基量を示しており、カーボンブラックの分散性、および溶剤における安定性や再凝集のし易さなどに影響する。なお、本発明において、揮発分は、ＪＩＳ Ｋ６２２１の規定に従って測定したものである。
【００４１】
本発明に用いられるカーボンブラックの揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下にあるのが適当である。カーボンブラックの揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下であれば、溶剤中での再凝集を抑制し、均一な被膜が得られ易い。さらに、被膜時に凝集塊が存在しにくくなり、現像口一ラとしての使用時に、リークの発生を抑制することが可能となる。
【００４２】
さらに、カーボンブラックの揮発分／窒素比表面積の比が１．６×ｌ０^‐４ｇ／ｍ^２以下であることが好適である。カーボンブラックの配合量は、使用するカーボンブラックの種類によって異なるために特に限定されないが、通常、樹脂１００重量部に対して５〜８５重量部、好ましくは１０〜７０重量部の範囲において、導電性ゴムローラに要求される導電性および硬度に応じて適宜設定される。
【００４３】
カーボンブラックの配合量が６０重量部以下であれば、ゴムローラの導電性及び硬度が高くなりすぎることはない。さらに、樹脂層内での分布の均一性が上がるため、導電性の均一性も向上する。一方、カーボンブラックの配合量が５重量部以上であれば、実用上許容できるレベルの導電性を確保することができる。さらに、添加したカーボンブラックを十分パーコレートすることが可能となり、導電性を安定させることができる。
【００４４】
また、本発明においては、ゴムの導電性を調整するために、上記カーボンブラックのほかに、本発明の効果に影響を及ぼさない範囲で金属酸化物やグラファイト等を配合してもよい。導電剤としては、弾性体層に含有させる導電剤としてあげたものを用いることができる。
【００４５】
弾性体層１２と樹脂層１３との接着性改良のために、樹脂層１３にアミノ基を有するシランカップリング剤を添加してもよい。シランカップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、メチルアミノエトキシプロピルジアルコキシシラン等があげられる。
【００４６】
樹脂層に添加するシランカップリング剤の使用量は、その用途や樹脂の種類、カップリング剤の種類、加熱条件等に応じて適宜決定すれば良い。樹脂層１３を弾性体層１２表面に付与する手段としては、上記カーボンブラックを分散させた樹脂溶液（導電性塗料）を弾性体層１２に塗布する方法が有効に採用される。この樹脂溶液中の樹脂成分濃度は特に制限はなく、必要とする膜厚に応じ、適宜調整すればよいが、溶液におけるカーボンブラックの分散性や安定性から、樹脂成分濃度は１０％以上であることが好ましい。樹脂溶液を調整するための溶剤は、上記樹脂を溶解することができるものであればいずれのものでもよく、例えばメタノール，エタノール，イソプロパノールなどの低級アルコール、メチルエチルケトンなどのケトン類、シクロヘキサン、トルエン、キシレンなどが好ましく用いられる。特に塗布後の乾燥工程によって良好な成膜性を得るためには、これらの混合溶媒を用いることことが好適である。また、この樹脂溶液には、カーボンブラックの分散安定性をさらに向上させる目的で、分散剤を添加しても良い。塗布の手法としては、上記樹脂溶液を調整した後、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法などにより行うことができる。例えば、ディッピングによる方法は、弾性体層１２を形成したローラを上記濃度の樹脂溶液に通常室温で５秒〜３分、好ましくは１０秒〜３０秒浸漬し、これを引き上げ乾燥する方法を採用することができる。なお、スプレー法を採用する場合、樹脂溶液中の樹脂濃度をディッピング法よりも高く設定することができ、例えば、３０％以上の濃度に調整したものを使用することも可能である。いずれにおいても、所望の膜厚が得られるよう最適な樹脂濃度・塗布法・塗布条件を設定すれば良い。なお、この樹脂層１３の厚さは特に制限されず、適宜選定し得るが、好ましくは０．１〜１００μｍ、より好ましくは１〜３０μｍとすることができる。この場合、本発明では、樹脂層１３を上記特定のカーボンブラックを配合した樹脂で形成するようにしたことにより、導電層１３の導電性を維持したまま低弾性率化が可能となり、現像ローラとしてのセット性能を改善することができるものである。
【００４７】
導電性部材の表面硬度は低い方が好ましく、ＪＩＳ−Ａ硬度が４０°以下であれば、一般に被帯電体とのニップ均一性が非常に良好である。
【００４８】
本発明の作用は、上記のように構成することで、とりわけ、弾性体層にシリコーンゴム、樹脂層にウレタン樹脂を使用した系に本発明の条件を満たすカーボンブラックを添加することにより大きな効果が得られる。その効果である被膜用樹脂溶液におけるカーボンブラックの分散性と安定性、被膜時の低い弾性率と高い導電性は、以下に起因するものと推測される。一般的に、カーボンブラックをゴムなどにバンバリーやロールを用いてい配合する場合には、粒径が小さく、ストラクチャーが低いものほど分散し難い。分散に関してはつまり大粒径、高ストラクチャーのものが好んで使われる。しかし、樹脂溶液へ添加する場合には、カーボンブラック凝集体を分散に寄与するせん断力がほとんどかからないため、ストラクチャーによらず分散させるのはかなり困難である。その中でも粒径とストラクチャーのバランスを適切な範囲にすることで凝集体の物理的な保持力を下げ、併せて表面の化学特性を低くし化学的な結合力も下げることで、該溶液中への添加において、ほぐれやすく分散が容易、かつ再凝集し難い状態を形成する。高ストラクチャーのカーボンブラックに比べ、高部数充填が可能で、均一な溶液を形成する効果もある。つまり被膜時の膜厚の均一さ、電気抵抗の均一さに有利に働く。
【００４９】
粒径とストラクチャーのバランスにより、弾性率上昇を抑え、かつ効率よく高い導電性を付与することが出来る。表面活性の低いカーボンブラックは補強性も低く、より弾性率を抑えられるうえ、高い分散性が導電性にも有利に働く。これは、カーボンブラックが等量添加されていても、分散性が良好な方が導電性は高くなるためである。
【００５０】
本発明では、カーボンブラックの粒径、ストラクチャー、表面性状の相互のバランスによって、被膜用樹脂溶液における力一ボンブラックの分散性と安定性、被膜時の低い弾性率と高い導電性のすべてを両立し、このような樹脂層を形成することで、セット性能に優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを得られる。
【００５１】
図３は、本発明の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００５２】
潜像担持体としての感光ドラム２１が矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電装置２２によって一様に帯電され、感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３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２１に対して近接配置され、画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ（図示せず）に保持される現像装置２４によって現像剤たるトナーを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
【００５３】
現像は露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。可視化された感光ドラム２１上のトナー像は、転写ローラ２９によって記録媒体である紙３３に転写される。トナー像を転写された紙３３は、定着装置３２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。
【００５４】
一方、転写されずに感光ドラム上２１上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード３０により掻き取られ廃トナー容器３１に収納され、クリーニングされた感光ドラム２１は上述作用を繰り返し行う。
【００５５】
現像装置２４は、一成分現像剤として非磁性トナー２８を収容した現像装置３４と、現像容器３４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ２５とを備え、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００５６】
尚、現像ローラ２５は感光ドラム２１と当接幅をもって接触している。現像装置２４においては、弾性ローラ２６が、現像容器３４内で、弾性ブレード２７の現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。
【００５７】
弾性ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等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２５へのトナー２８供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施形態においては、芯金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２６を用いた。
【００５８】
この弾性ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効であり、また、現像ローラ２５に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましく、本実施形態においては、当接幅を３ｍｍに設定し、弾性ローラ２６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ローラ２５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させている。
【００５９】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
軸芯体１１としてＳＵＳ製の芯金にニッケルメッキを施し、さらに接着剤を塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体１１を金型に配置し、液状シリコーンゴム材料（２５℃における粘度が１００００Ｐａ・ｓの末端ビニル基封鎖の直鎖状ポリジメチルシロキサン４０重量％と、２５℃における粘度が３５Ｐａ・ｓであり１つのビニル基を有する分岐ポリシロキサンセグメントと、二官能性のジメチルシロキサンを約２００個連続して有する直鎖状オイルセグメントとからなるブロックポリマー６０重量％とからなるポリシロキサン混合物に、架橋剤として１分子中にケイ素結合水素原子を２個以上有したオルガノシロキサンと白金系触媒を加え、無機微粉体である耐熱性付与剤としてシリカ粉体を０．１重量％、導電性付与剤としてカーボンフブラックを３０重量％、混合した付加型シリコーンゴム組成物）を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを加硫硬化し、冷却した後に脱型することで、弾性体層１２を軸芯体１１の外周に設けた。
【００６０】
ウレタン樹脂（商品名：ニッポランＮ５２３０、日本ポリウレタン製）の固形分１０％となるよう調整したメチルエチルケトンを主溶媒とする混合溶液に、さらにカーボンブラック（商品名：トーカブラック＃７３６０ＳＢ、東海カーボン製）を、樹脂成分に対し１６重量部添加し十分に攪拌したものをディップ液とした。この液中に弾性体層１２が設けられた軸芯体１１を浸漬してコーティングした後、引き上げて乾燥させ、１００℃にて２時間加熱処理することで、樹脂層１３を弾性体層１２の外周に設けた。このようにして本実施例１の現像ローラを得た。
【００６１】
［実施例２］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：＃３２（三菱化学製）１４重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６２】
［実施例３］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：Ｐｒｉｎｔｅｘ６０（Ｄｅｇｕｓｓａ製）１２重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６３】
［比較例１］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：Ｒａｖｅｎｌ０４０（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏｍｐａｎｙ製）１４重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６４】
［比較例２］
力一ボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：旭＃７０（旭カーボン製）１６重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６５】
［比較例３］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：＃５２（三菱化学製）１４重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６６】
［比較例４］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：ＶｕｌｃａｎＸＣ−７２（Ｃａｂｏｔ製）５重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６７】
［比較例５］
カーボンブラックの種類・添加部数を下記に変更した。
商品名：ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ケッチェンブラックインターナショナル製）３重量部
それ以外は実施例１と同様にして現像ローラを得た。
【００６８】
ついで、実施例および比較例の樹脂溶液の分散性・安定性、被膜の弾性率、ローラの電気抵抗とセット性能、画像ムラの評価を行った。その結果を表１に示した。
【００６９】
【表１】

【００７０】
溶液の作成においてカーボンブラックの添加量は、弾性率が高くなりすぎない範囲（概ねＭｏｄｕｌｕｓ ａｔ １００％（１００％伸長時の弾性率）が６ＭＰａ程度）で、ローラの電気抵抗が１０^６Ω以下になるように調整した。比較例１，２，３は、弾性率を基準に添加量を調整した。
【００７１】
溶液の分散性は、ボールミルにより十分な分散性が得られるまでの時間（平衡状態に達する時間）と、十分に分散された状態での目視による凝集体の有無、被膜後の表面粗さや抵抗のバラツキ、そして静置後の沈殿や再凝集化発生の有無などを総合的に判断した。短時間で分散し安定性も良好なものを◎、分散に時間を要するが安定性はよく特に問題がないものを○、分散はするが安定性に劣るものを△、十分な分散状態が得られないものを×とした。実施例１〜３、比較例３はいずれも良好な結果が得られている。それに対し、比較例２は溶液の放置後沈殿が生じ安定性に問題があった。比較例１，４，５は、安定した分散状態を得ることが出来なかった。
【００７２】
ローラのセット性能は、ローラ両端の軸芯体に対し、各１ｋｇの荷重をかけた状態で２週間、ガラス面に放置した後、物理的な変形量を測定して判断した。計測上ほとんど変形が見られないものを◎、やや変形が見られるものを○、変形があり画像へ影響するものを△、変形が大きく画像不良となるものを×とした。実施例１〜３、比較例１，５ではいずれも良好な結果が得られているのに対し、比較例３，４では変形が確認され、比較例２ではさらに大きな変形が見られた。このセット性能の結果は、弾性率の値と相関し、Ｍｏｄｕｌｕｓ ａｔ １００％の値が５ＭＰａ以下は良好で、高くなるにつれ悪化している。
【００７３】
画像の評価は、作成したローラを、図３に示す画像形成装置の現像ローラとして使用して画像上の問題有無にて判断した。画像が良好なものを◎、問題がないものを○、やや濃度ムラが確認されるものを△、色抜けや明らかな不良箇所のあるものを×とした。実施例１では画像良好で、実施例２，３でも、画像上の問題はなかった。比較例３，５ではやや濃淡が確認され、比較例１，２，４では画像不良が確認された。
【００７４】
以上、総合評価すると、実施例１〜３では溶液における分散性・安定性、セット性能、画像いずれにも問題はなかった。その中でも実施例１は、特に良好な結果が得られている。
【００７５】
なお、本発明は、上述した説明例に限定されるものでなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で変形実施できるものを含む。因に、上述では、ディッピング法による塗布の例で示したが、スプレー法やロールコーター法、または他の方法で塗布するものでも良い。
【００７６】
また、シリコーンゴムの弾性体層とウレタンからなる樹脂層のみからなる現像ローラで説明したが、必要に応じてこの他にさらに弾性層または樹脂層を設けてもよい。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、軸芯体の外周に形成されたゴムを主成分とする弾性体層と、少なくとも該弾性体層の外側に被膜された樹脂層からなり、該樹脂層に、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下、揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下からなるカーボンブラックを含有することを特徴とする現像ローラは、カーボンブラックの添加された被膜用樹脂溶液における分散性と安定性を改善し、被膜時に低い弾性率と高い導電性を併せ持つ樹脂層を形成し、セット性能に優れ、均一な高い導電性を有する現像ローラを提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例として示す現像ローラの説明図であって、その斜視図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】本発明の現像装置を用いた画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１、２ 現像ローラ
１１ 軸芯体
１２ 弾性体層
１３ 樹脂層
３ 現像装置を用いた画像形成装置
２１ 感光ドラム
２２ 帯電装置
２３ レーザー光
２４ 現像装置
２５ 現像ローラ
２６ 弾性ローラ
２７ 弾性ブレード
２８ トナー
２９ 転写ローラ
３０ クリーニングブレード
３１ 廃トナー容器
３２ 定着装置
３３ 紙
３４ 現像容器

Claims (10)

1. 軸芯体の外周面に２層以上が形成された現像ローラであって、ゴムを主成分とする弾性体層と、少なくとも該弾性体層の外側に被膜された樹脂層からなり、該樹脂層が、ＤＢＰ吸油量が８０〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１２ｍｌ／ｍ^２以下及び揮発分／窒素比表面積の比が２．０×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２以下であるカーボンブラックを含有することを特徴とする現像ローラ。
2. 前記ゴムを主成分とする弾性体層が、主にシリコーンゴムからなる請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記樹脂層が、主にウレタン樹脂からなる請求項１に記載の現像ローラ。
4. 弾性体層の厚さが、０．５〜６．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
5. カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が８５〜１０５ｍｌ／１００ｇの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
6. カーボンブラックのＤＢＰ吸油量／窒素比表面積の比が０．０１１５ｍｌ／ｍ^２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。
7. カーボンブラックの揮発分／窒素比表面積の比が１．６×ｌ０^−４ｇ／ｍ^２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。
8. 前記カーボンブラックが、前記樹脂層を形成する樹脂１００重量部に対して、５〜８５重量部である請求項１記載の現像ローラ。
9. 前記樹脂層の膜厚が、０．１〜１００μｍである請求項１記載の現像ローラ。
10. 潜像を担持する潜像担持体に対向して当接もしくは圧接した状態で現像剤を担持する現像ローラを備え、該現像ローラが上記潜像担持体に現像剤を付与することにより該潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像ローラが請求項１〜９に記載された現像ローラのいずれか１つであることを特徴とする現像装置。

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