JP5620950B2 - 現像ローラ - Google Patents

Description

本発明は、レーザープリンタ等の、電子写真法を利用した画像形成装置の現像部に組み込んで用いられる現像ローラに関するものである。

前記レーザープリンタや静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置においては、帯電させた感光体ドラムの表面を露光して形成される静電潜像をトナー像に現像するために、現像ローラと、前記現像ローラのローラ本体の外周面に圧接させた量規制ブレード（帯電ブレード）とが用いられる。

すなわち、前記量規制ブレードを圧接させた状態で現像ローラを回転させるとトナーが帯電され、帯電されたトナーが現像ローラの外周面に付着されるとともに、前記量規制ブレードによって付着量が規制されることで、前記現像ローラの外周面に、厚みがほぼ一定のトナー層が形成される。
そして、この状態で現像ローラがさらに回転して、トナー層が感光体ドラムの表面近傍に搬送されると、前記トナー層を形成するトナーが、前記感光体ドラムの表面に形成された静電潜像に応じて、前記トナー層から前記表面に選択的に移動して、前記静電潜像がトナー像に現像される。

現像ローラは、通常、ゴム組成物を円筒状に成形するとともに架橋させてローラ本体を形成し、当該ローラ本体の中心の通孔に金属等からなるシャフトを挿通して電気的に接合するとともに機械的に固定したのち、さらに必要に応じて前記ローラ本体の外周面を研磨して製造される。
また前記ゴム組成物は、例えば共重合成分としてエチレンオキサイドを含みイオン導電性を有する共重合ゴム（イオン導電性ゴム）を少なくとも含む基材ゴムに、当該基材ゴムを架橋させるための架橋剤、促進剤等の各種添加剤を配合して調製される。

前記現像ローラには、トナーの帯電不良、すなわちローラ本外の外周面の略全面でのトナーの摩擦帯電性のばらつきや、あるいはトナーの搬送不良、すなわちローラ本体の外周面の略全面でのトナーの搬送性のばらつき等によって、前記トナー層の厚みが不均一化して、形成画像の地の部分にトナーが付着するいわゆるカブリや、あるいは形成画像の画像濃度のムラ（濃度ムラ）等の画像不良が生じるのを、極力防止することが求められる。

そこで前記要求に対応するために、例えば特許文献１においては、前記ローラ本体の外周面の表面粗さを、平均山間隔Ｓｍで表して１０〜３００μｍに規定するとともに、当該ローラ本体のマイクロゴム硬さＡを２０〜８０に規定することが検討されている。
また特許文献２では、前記ローラ本体の外周面の表面粗さを、中心線平均粗さＲａで表して０．３μｍ以下に規定するとともに、量規制ブレードと現像ローラとの位置関係を所定の範囲内に規定することが検討されている。

特許文献３では、前記ローラ本体の外周面の中心線平均粗さＲａ、十点平均粗さＲｚ、および粗さ曲線要素の平均長さＲｓｍと、トナーの体積平均粒径とが所定の関係を満足するように規定することが検討されている。
さらに特許文献４では、前記ローラ本体の外周面を、少なくともアクリル樹脂とフッ素樹脂粒子とを含む被覆層で被覆することが検討されている。

特開２００６−１４５９５６号公報 特開２００８−１３４４２８号公報 特開２００８−１８０８９０号公報 特開２００８−７６９４５号公報

発明者の検討によると、ローラ本体の外周面の表面形状を規定してトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきを小さくし、トナー層の厚みを均一化するためには、前記特許文献１〜３等に記載のように、前記表面形状を、単に中心線平均粗さＲａその他で規定するだけでは不十分である。
組み合わせるトナーの平均粒径に応じた、前記外周面の縦方向（周方向）、および横方向（幅方向）の粗さの関係を厳密に規定しなければ、本当にトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきを小さくしてトナー層の厚みを均一化することはできない。

しかしローラ本体の外周面の表面状態を、前記のように方向別に、またトナーの平均粒径に対応して厳密に規定するのは、通常の研磨仕上げ等では実質的に不可能である。
また、特許文献４等に記載のように、ローラ本体の外周面に被覆層を形成する場合は、そのもとになる塗剤の調製から塗布、乾燥までの間に埃等が混入して、被覆層の厚みや表面形状等の均一性が損なわれたり、埃等が混入しなくても厚みのムラが生じたりしやすく、これらの問題を生じた場合には、却ってトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきが大きくなってトナー層の厚みが不均一化してしまう。

本発明の目的は、従来の技術に比べてトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきをさらに小さくして、ローラ本体の外周面に形成されるトナー層の厚みをできるだけ均一化できるため、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良を生じにくい現像ローラを提供することにある。

本発明は、少なくとも基材ゴムを含むゴム組成物からなる単層構造のローラ本体を備え、電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラであって、
前記基材ゴムは、
アクリロニトリルブタジエンゴム、およびスチレンブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種、
クロロプレンゴム、および
エピクロルヒドリンゴム
の混合物であるとともに、
前記ゴム組成物は、前記基材ゴムの総量１００質量部あたり２．５質量部以上、１５質量部以下の割合で粘着付与剤を含み、かつ
前記ローラ本体の外周面には、波長１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の紫外線の照射によって酸化膜が形成されており、
前記外周面は、前記画像形成装置に用いるトナーに対する付着力が１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下であることを特徴とするものである。

本発明によれば、前記のようにゴム組成物に、前記所定量の粘着付与剤（タッキファイヤ）を配合することにより、その後の紫外線の照射によって酸化膜を形成したローラ本体の外周面の略全面に、前記範囲のできるだけ均一でかつ適度な、トナーに対する付着力を付与することができる。
そのため、前記外周面の表面形状等に拘らず、当該外周面における、トナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきを、その略全面に亘って極力小さくして、トナー層の厚みを均一化でき、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良を生じにくい現像ローラを提供することが可能となる。

しかも本発明によれば、ローラ本体を単層構造とすることで現像ローラの全体の構造を簡略化できる上、前記特定波長の紫外線を照射することで、ローラ本体の外周面に、当該外周面の、トナーに対する付着力を微調整するために機能するごく薄い前記酸化膜を形成することもできる。

しかも前記酸化膜は、ローラ本体の外周面を構成するゴム組成物それ自体が、紫外線の照射によって酸化されて形成されるため、従来の塗剤を塗布して形成される被覆層のような問題を生じることがなく、厚みや表面形状等の均一性に優れている。
したがって前記酸化膜を設けることにより、ローラ本体の外周面に形成されるトナー層の厚みの均一性を損なうことなしに、前記外周面の、トナーに対する付着力を前記の範囲で微調整して、前記トナー層の厚みや形成画像の画像濃度等を微調整することができる。

すなわち前記ローラ本体の外周面の付着力を１８ｎＮ以上とすることにより、トナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきをより一層小さくして、トナー層の厚みをさらに均一化できるため、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良をより一層生じにくくすることができる。

ただし付着力が４０ｎＮを超える場合には、前記外周面に付着したトナーが感光体ドラムの表面へ移動しにくくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがある。また外周面と、先に説明したシール部材との間の摩擦力が高くなって、画像形成の繰り返しにより、例えば画像形成枚数が８０００枚近くなると、前記外周面の、シール部材が接触していた領域が摩耗してシール部材との間に隙間を生じて、トナー漏れが発生するおそれもある。

本発明によれば、従来の技術に比べてトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきをさらに小さくして、ローラ本体の外周面に形成されるトナー層の厚みをできるだけ均一化できるため、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良を生じにくい現像ローラを提供することが可能となる。

本発明の現像ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。

本発明は、少なくとも基材ゴムを含むゴム組成物からなる単層構造のローラ本体を備え、電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラであって、
前記基材ゴムは、
アクリロニトリルブタジエンゴム、およびスチレンブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種、
クロロプレンゴム、および
エピクロルヒドリンゴム
の混合物であるとともに、
前記ゴム組成物は、前記基材ゴムの総量１００質量部あたり２．５質量部以上、１５質量部以下の割合で粘着付与剤を含み、かつ
前記ローラ本体の外周面には、波長１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の紫外線の照射によって酸化膜が形成されており、
前記外周面は、前記画像形成装置に用いるトナーに対する付着力が１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下であることを特徴とするものである。

〈粘着付与剤〉
粘着付与剤としては、基材ゴムに対する相溶性に優れ、なおかつローラ本体に、上記範囲のトナーに対する付着力を付与する機能を有する種々の粘着付与剤が、いずれも使用可能である。
かかる粘着付与剤としては、例えばロジンから誘導されるロジンエステルやテルペンフェノール樹脂等のロジン系の粘着付与剤や、アルキルフェノール樹脂、あるいは石油留分から抽出された１，３−ペンタジエン、シクロペンタジエン等を主原料に製造された脂肪族系炭化水素樹脂、脂環族系炭化水素樹脂等の１種または２種以上が挙げられる。

中でもロジンエステルが好ましい。前記ロジンエステルとしては、例えば荒川化学工業(株)製の商品名スーパーエステルシリーズのうちＡ−７５〔酸価：１０以下、軟化点（環球法）：７０〜８０℃〕、Ａ−１００〔酸価：１０以下、軟化点（環球法）：９５〜１０５℃〕等が挙げられる。
前記粘着付与剤の配合割合が、基材ゴムの総量１００質量部あたり２．５質量部以上、１５質量部以下の範囲に限定されるのは、下記の理由による。

すなわち粘着付与剤の配合割合が前記範囲未満では、ローラ本体の外周面の、トナーに対する付着力が前記範囲未満となって不足するため、当該トナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきを小さくしてトナー層の厚みを均一化する効果が得られない。そのため、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良が発生するのを防止することができない。
一方、粘着付与剤の配合割合が前記範囲を超える場合には、ローラ本体の外周面の、トナーに対する付着力が前記範囲を超えて強くなりすぎて、前記外周面に付着したトナーが感光体ドラムの表面へ移動しにくくなって、形成画像の画像濃度が低下してしまう。また通常、現像ローラのローラ本体の外周面の両端部には、トナー漏れを防止するためにシール部材が接触されているが、粘着付与剤の配合割合が前記範囲を超える場合には、前記外周面とシール部材との間の摩擦力が高くなって、画像形成の繰り返しにより、例えば画像形成枚数が８０００枚近くなると、前記外周面の、シール部材が接触していた領域が摩耗してシール部材との間に隙間を生じて、トナー漏れが発生するおそれもある。

これに対し、粘着付与剤の配合割合を前記範囲内とすることにより、形成画像の画像濃度の低下やトナー漏れ等を防止しながら、トナー層の厚みを均一化することができる。また、粘着付与剤の配合割合を前記範囲内で調整することにより、ローラ本体の外周面の、トナーに対する付着力を１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下の範囲に調整することができる。
なお、形成画像の画像濃度の低下やトナー漏れ等を極力防止しながら、トナー層の厚みをより一層均一化することを考慮すると、粘着付与剤の配合割合は、前記範囲内でも、基材ゴムの総量１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましい。

前記配合割合は、粘着付与剤を１種単独で使用する場合は、その粘着付与剤の配合割合であり、２種以上を併用する場合は、その合計の配合割合である。
〈基材ゴム〉
基材ゴムとしては、前記のように
アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選ばれた少なくとも１種、
クロロプレンゴム（ＣＲ）、および
エピクロルヒドリンゴム
の混合物が用いられる。

このうちエピクロルヒドリンゴムはイオン導電性ゴムであって、ローラ本体にイオン導電性を付与し、現像ローラのローラ抵抗値を適度な範囲に設定して、現像時に、トナーを適度な帯電量に摩擦帯電させるために機能する。
すなわち、前記ローラ本体を備えた現像ローラを、量規制ブレードを圧接させた状態で回転させた際に、トナーを、感光体ドラムの表面の静電潜像を現像するのに適した帯電量に帯電させることができる。

またＣＲ、およびＮＢＲは極性ゴムであって、現像ローラのローラ抵抗値を微調整するために機能する。
またＳＢＲ、およびＮＢＲは、ローラ本体の硬度を低くして柔軟性を向上するとともに、圧縮永久歪みを小さくしてローラ本体のヘタリを防止するために機能する。
さらにＣＲ、ＳＢＲ、およびＮＢＲは、紫外線照射によって酸化されて、ローラ本体の外周面に酸化膜を形成する形成材料としても機能する。

（エピクロルヒドリンゴム）
エピクロルヒドリンゴムとしては、例えばエピクロルヒドリン単独重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合ゴム（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド二元共重合ゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合ゴム（ＧＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合ゴム、およびエピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル四元共重合ゴム等の１種または２種以上が挙げられる。

中でもエチレンオキサイドを含む共重合ゴムが好ましく、かかる共重合ゴムにおいて、エチレンオキサイド含量は３０モル％以上、中でも５５モル％以上、特に６０モル％以上であるのが好ましく、９５モル％以下、特に８０モル％以下であるのが好ましい。
前記エチレンオキサイドは、多くのイオンを安定化することによりローラ本体にイオン導電性を付与して、現像ローラのローラ抵抗値を、当該現像ローラとして適した範囲にまで低下させる働きをする。しかしエチレンオキサイド含量が前記範囲未満ではかかる働きが十分に得られないため、現像ローラのローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。

一方、エチレンオキサイド含量が前記範囲を超える場合には、当該エチレンオキサイドの結晶化が起こり分子鎖のセグメント運動が妨げられるため、却って現像ローラのローラ抵抗値が上昇したり、ローラ本体の硬度が上昇したり、架橋前のゴム組成物の粘度が上昇して成形加工性が低下したりするおそれがある。
前記エチレンオキサイドを含む共重合ゴムとしては、特にエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド二元共重合体（ＥＣＯ）が好ましい。

前記ＥＣＯにおいて、エチレンオキサイド含量は３０モル％以上、特に５０モル％以上であるのが好ましく、８０モル％以下であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は２０モル％以上であるのが好ましく、７０モル％以下、特に５０モル％以下であるのが好ましい。
また前記共重合ゴムとしては、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三元共重合体（ＧＥＣＯ）を用いることもできる。

前記ＧＥＣＯにおけるエチレンオキサイド含量は３０モル％以上、特に６０モル％以上であるのが好ましく、９５モル％以下、特に８０モル％以下であるのが好ましい。またエピクロルヒドリン含量は４．５モル％以上、特に１５モル％以上であるのが好ましく、６５モル％以下、特に４０モル％以下であるのが好ましい。さらにアリルグリシジルエーテル含量は０．５モル％以上、特に２モル％以上であるのが好ましく、１０モル％以下、特に６モル％以下であるのが好ましい。

前記アリルグリシジルエーテルは、それ自体が側鎖として自由体積を確保するために機能することにより、エチレンオキサイドの結晶化を抑制して、現像ローラのローラ抵抗値を低下させる働きをする。しかしアリルグリシジルエーテル含量が前記範囲未満ではかかる働きが得られないため、現像ローラのローラ抵抗値を十分に低下できないおそれがある。

一方、アリルグリシジルエーテルは、ＧＥＣＯの架橋時に架橋点として機能するため、アリルグリシジルエーテル含量が前記範囲を超える場合には、前記ＧＥＣＯの架橋密度が高くなり、分子鎖のセグメント運動が妨げられて、却って現像ローラのローラ抵抗値が上昇するおそれがある。また、現像ローラの引張強度や疲労特性、耐屈曲性等が低下するおそれもある。

なおＧＥＣＯにおいて、エピクロルヒドリンの含量は、前記エチレンオキサイド、およびアリルグリシジルエーテルの含量の残量である。すなわちエピクロルヒドリン含量は４．５モル％以上、特に１４モル％以上であるのが好ましく、６９．５モル％以下、特に３８モル％以下であるのが好ましい。
ＧＥＣＯとしては、前記３種の単量体を共重合させた狭義の三元共重合ゴムの他に、ＥＣＯをアリルグリシジルエーテルで変性した変性物も知られており、当該変性物も、本発明においてはＧＥＣＯとして使用可能である。

エピクロルヒドリンゴムの配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部中の２０質量部以上、特に３０質量部以上であるのが好ましく、６０質量部以下、特に５０質量部以下であるのが好ましい。
エピクロルヒドリンゴムの配合割合が前記範囲未満では、ローラ本体に十分なイオン導電性を付与して、現像ローラのローラ抵抗値を適度な範囲に設定する効果が得られないおそれがある。すなわちローラ抵抗値を十分に低くすることができず、形成される画像の画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。

また前記範囲を超える場合には、逆にローラ抵抗値が低くなりすぎて、形成される画像の画像濃度が濃くなりすぎるおそれがある。
前記配合割合は、エピクロルヒドリンゴムを１種単独で使用する場合は、そのエピクロルヒドリンゴムの配合割合であり、２種以上を併用する場合は、その合計の配合割合である。

（ＮＢＲ、ＳＢＲ）
ＮＢＲとしては、アクリロニトリルとブタジエンの共重合ゴムであって、アクリロニトリル含量が２４％以下である低ニトリルＮＢＲ、２５〜３０％である中ニトリルＮＢＲ、３１〜３５％である中高ニトリルＮＢＲ、３６〜４２％である高ニトリルＮＢＲ、４３％以上である極高ニトリルＮＢＲのいずれを用いてもよい。特に、比重の小さい低ニトリルＮＢＲを用いると、現像ローラの比重を低下させて軽量化をはかることができる。

これらＮＢＲの１種または２種以上を使用できる。
ＳＢＲとしては、スチレンと１，３−ブタジエンとを乳化重合法、溶液重合法等の種々の重合法によって共重合させて合成される種々のＳＢＲがいずれも使用可能である。またＳＢＲとしては伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。

さらにＳＢＲとしては、スチレン含量によって分類される高スチレンタイプ、中スチレンタイプ、および低スチレンタイプのＳＢＲがいずれも使用可能である。スチレン含量や架橋度を変更することで、ローラ本体の各種物性を調整できる。
これらＳＢＲの１種または２種以上を使用できる。
前記ＮＢＲおよび／またはＳＢＲの配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部中の１０質量部以上、特に２０質量部以上であるのが好ましく、７０質量部以下、特に５０質量部以下であるのが好ましい。

ＮＢＲおよび／またはＳＢＲの配合割合が前記範囲未満では、相対的にエピクロルヒドリンゴムの配合割合が多くなり、現像ローラのローラ抵抗値が低くなりすぎて、形成される画像の画像濃度が濃くなりすぎるおそれがある。
一方、前記範囲を超える場合には、相対的にエピクロルヒドリンゴムの配合割合が少なくなって、ローラ抵抗値を十分に低くすることができず、形成される画像の画像濃度が薄くなりすぎるおそれがある。

なお前記配合割合は、ＳＢＲ、またはＮＢＲのいずれかを１種単独で使用する場合は、そのＳＢＲ、またはＮＢＲの配合割合であり、ＳＢＲのみ２種以上、ＮＢＲのみ２種以上、またはＳＢＲ、ＮＢＲを混合で２種以上併用する場合は、それぞれその合計の配合割合である。また油展ＳＢＲを使用する場合は、当該油展ＳＢＲ中の固形分量（ＳＢＲ量）が前記の範囲内となるように配合割合を設定する。

（ＣＲ）
ＣＲは、例えばクロロプレンを乳化重合させて合成され、その際に用いる分子量調整剤の種類によって硫黄変性タイプと非硫黄変性タイプに分類される。
このうち硫黄変性タイプのＣＲは、クロロプレンと、分子量調整剤としての硫黄とを共重合させたポリマーをチウラムジスルフィド等で可塑化し、所定の粘度に調整して得られる。

また非硫黄変性タイプのＣＲは、メルカプタン変性タイプ、キサントゲン変性タイプ等に分類される。
このうちメルカプタン変性タイプのＣＲは、例えばｎ−ドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等のアルキルメルカプタン類を分子量調整剤として使用して、前記硫黄変性タイプのＣＲと同様にして合成される。またキサントゲン変性タイプのＣＲは、アルキルキサントゲン化合物を分子量調整剤として使用して、前記と同様にして合成される。

またＣＲは、その結晶化速度に基づいて当該結晶化速度が遅いタイプ、中程度であるタイプ、および速いタイプに分類される。
本発明では、いずれのタイプのＣＲを用いてもよいが、中でも非硫黄変性タイプで、かつ結晶化速度が遅いタイプのＣＲの１種または２種以上が好ましい。
さらにＣＲとしては、クロロプレンと他の共重合成分との共重合ゴムを用いてもよい。前記他の共重合成分としては、例えば２，３−ジクロロ−１，３−ブタジエン、１−クロロ−１，３−ブタジエン、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イソプレン、ブタジエン、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、およびメタクリル酸エステル等の１種または２種以上が挙げられる。

ＣＲの配合割合は、前記ＮＢＲおよび／またはＳＢＲ、ならびにエピクロルヒドリンゴムの残量である。ＮＢＲおよび／またはＳＢＲ、エピクロルヒドリンゴム、およびＣＲの総量が１００質量部となるように、前記ＣＲの配合割合を設定すればよい。
〈架橋成分〉
ゴム組成物には、前記基材ゴムを架橋させるための架橋成分としての架橋剤、促進剤、促進助剤等が配合される。

（架橋剤）
架橋剤としては、例えば硫黄系架橋剤、チオウレア系架橋剤、トリアジン誘導体系架橋剤、過酸化物系架橋剤、各種モノマー等の１種または２種以上が挙げられる。
硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄や有機含硫黄化合物等が挙げられる。また有機含硫黄化合物等としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、Ｎ，Ｎ−ジチオビスモルホリン等が挙げられる。

チオウレア系架橋剤としては、例えばテトラメチルチオウレア、トリメチルチオウレア、エチレンチオウレア、（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１ＮＨ）_２Ｃ＝Ｓ〔式中、ｎは１〜１０の整数を示す。〕で表されるチオウレア等が挙げられる。
過酸化物系架橋剤としては、ベンゾイルペルオキシド等が挙げられる。
前記架橋剤の種類等に応じて、さらに任意の促進剤や促進助剤を所定の割合で配合してもよい。

（促進剤、促進助剤）
促進剤としては、例えば消石灰、マグネシア（ＭｇＯ）、リサージ（ＰｂＯ）等の無機促進剤や、下記の有機促進剤等の１種または２種以上が挙げられる。
また有機促進剤としては、例えばグアニジン系促進剤、チアゾール系促進剤、スルフェンアミド系促進剤、チウラム系促進剤、チオウレア系促進剤等の１種または２種以上が挙げられる。促進剤は種類によってその機能が異なっているため、２種以上の促進剤を併用するのが好ましい。

前記のうちグアニジン系促進剤としては、例えば１，３−ジフェニルグアニジン（Ｄ）、１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＴ）、１−ｏ−トリルグビグアニド（ＢＧ）、ジカテコールボレートのジ−ｏ−トリルグアニジン塩等の１種または２種以上が挙げられる。特に１，３−ジ−ｏ−トリルグアニジン（ＤＴ）が好ましい。
またチアゾール系促進剤としては、例えば２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＤＭ）、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩（ＭＺ）、２-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩（ＨＭ、Ｍ６０−ＯＴ）、２−（Ｎ,Ｎ−ジエチルチオカルバモイルチオ）ベンゾチアゾール（６４）、２−（４′−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール（ＤＳ、ＭＤＢ）等の１種または２種以上が挙げられる。特にジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＤＭ）が好ましい。

スルフェンアミド系促進剤としては、例えばＮ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等が挙げられる。
チウラム系促進剤としては、例えばテトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ、ＴＭＴ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴ）、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢＴ）、テトラキス（２-エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ−Ｎ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等の１種または２種以上が挙げられる。特にテトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）が好ましい。

促進助剤としては、亜鉛華等の金属化合物；ステアリン酸、オレイン酸、綿実脂肪酸等の脂肪酸、その他従来公知の促進助剤の１種または２種以上が挙げられる。
架橋剤、促進剤、および促進助剤の配合割合は、基材ゴムの種類、組み合わせ、および配合割合や、あるいは架橋剤、促進剤、および促進助剤の種類や組み合わせ等に応じて適宜設定できる。

〈導電性カーボンブラック〉
ゴム組成物に導電性カーボンブラックを配合することで、ローラ本体に電子導電性を付与することもできる。ただし多量に配合すると、ローラ抵抗値がばらついたり不均一になったりするおそれがあるため、導電性カーボンブラックの配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部あたり１質量部以上であるのが好ましく、５質量部以下、特に３質量部以下であるのが好ましい。

〈その他〉
ゴム組成物には、さらに必要に応じて受酸剤、充填剤等を配合してもよい。
このうち受酸剤は、基材ゴムの架橋時にエピクロルヒドリンゴムから発生する塩素系ガスの、ローラ本体内への残留と、それによる架橋阻害や感光体の汚染等を防止するために機能する。

前記受酸剤としては、酸受容体として作用する種々の物質を用いることができるが、分散性に優れていることからハイドロタルサイト類またはマグサラットが好ましく、特にハイドロタルサイト類が好ましい。
また、前記ハイドロタルサイト類等を酸化マグネシウムや酸化カリウムと併用すると、より高い受酸効果を得ることができ、感光体の汚染をより一層良好に防止できる。

前記受酸剤の配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部あたり０．２質量部以上、特に１質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下、特に５質量部以下であるのが好ましい。
配合割合が前記範囲未満では、受酸剤を配合することによる前記効果が十分に得られないおそれがある。また前記範囲を超える場合には、架橋後のローラ本体の硬さが上昇するおそれがある。

充填剤としては、例えば酸化亜鉛、シリカ、カーボン、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン等の１種または２種以上が挙げられる。
充填剤を配合することにより、ローラ本体のゴム硬さを調整したり、機械的強度等を向上したりできる。

充填剤の配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部あたり５０質量部以下、特に１０質量部以下であるのが好ましい。
前記各成分を含むゴム組成物は、従来同様に調製できる。まず基材ゴムを所定の割合で配合して素練りし、次いで架橋成分以外の添加剤を加えて混練した後、最後に架橋成分を加えて混練することでゴム組成物が得られる。前記混練には、例えばニーダ、バンバリミキサ、押出機等を用いることができる。

〈現像ローラ〉
図１は、本発明の現像ローラの、実施の形態の一例を示す斜視図である。
図１を参照して、この例の現像ローラ１は、前記ゴム組成物からなる円筒状のローラ本体２と、前記ローラ本体２の中心の通孔３に挿通されたシャフト４とを備えている。
ローラ本体２は非多孔質状に形成してもよいし、多孔質状に形成してもよい。特にヘタリや摩耗等の発生を防止して現像ローラの耐久性を向上することを考慮すると、ローラ本体２は、実質的に内部に気孔を有しない非多孔質状に形成するのが好ましい。

またローラ本体２は、現像ローラ１の構造を簡略化して、できるだけ生産性良く、低コストで製造するため、図に示すように前記ゴム組成物によって単層構造に形成される。

シャフト４は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼等の金属によって一体に形成される。ローラ本体２とシャフト４とは、例えば導電性を有する接着剤等によって電気的に接合されるとともに機械的に固定されて、一体に回転される。
ローラ本体２の外周面５は、常法に従って研磨等しておくのが好ましい。これにより、外周面５の表面形状を、その略全面に亘ってほぼ均一として、前記表面形状のバラツキにより、現像時に外周面５上に形成されるトナー層の厚みが不均一化するのを防止でき、前記トナー層の厚みをより一層均一化できる。

またローラ本体２の外周面５には、図中に拡大して示すように酸化膜６を設ける。
酸化膜６を形成すると、先に説明したように外周面５の、トナーに対する付着力を前述した範囲で微調整できる。また酸化膜６が誘電層として機能して、現像ローラ１の誘電正接を低減することもできる。

前記酸化膜６は、先に説明したようにローラ本体２の外周面５に紫外線を照射して形成する。これにより、当該酸化膜６を簡単で効率よく形成できる。すなわちローラ本体２の外周面５を構成するゴム組成物それ自体を、所定波長の紫外線を所定時間照射して酸化させることで、前記外周面５に酸化膜６が形成される。
しかも前記酸化膜６は、前記のようにローラ本体２の外周面５を構成するゴム組成物それ自体が、紫外線の照射によって酸化されて形成されるため、従来の塗剤を塗布して形成される被覆層のような問題を生じることがなく、厚みや表面形状等の均一性に優れている。

照射する紫外線の波長は、前記基材ゴムを効率よく酸化させて、前記機能に優れた酸化膜６を形成することを考慮して１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下とされ、特に３００ｎｍ以下であるのが好ましい。また照射の時間は３０秒間以上、特に１分間以上であるのが好ましく、３０分間以下、特に１５分間以下であるのが好ましい。

現像ローラ１の、ローラ本体２の外周面５は、前記の範囲で粘着付与剤を配合したり、前記外周面５に酸化膜６を形成したりすることにより、前記現像ローラ１と組み合わせて実際に画像形成装置に用いるトナーに対する付着力が１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下に調整されている。
付着力を１８ｎＮ以上とすることにより、トナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきをより一層小さくして、トナー層の厚みをさらに均一化できるため、前記厚みの不均一化に伴うカブリや濃度ムラ等の画像不良をより一層生じにくくすることができる。

ただし付着力が４０ｎＮを超える場合には、前記外周面に付着したトナーが感光体ドラムの表面へ移動しにくくなって、形成画像の画像濃度が低下するおそれがある。また外周面とシール部材との間の摩擦力が高くなって、画像形成の繰り返しにより、例えば画像形成枚数が８０００枚近くなると、前記外周面の、シール部材が接触していた領域が摩耗してシール部材との間に隙間を生じて、トナー漏れが発生するおそれもある。

なお、形成画像の画像濃度の低下やトナー漏れ等を極力防止しながら、トナー層の厚みをより一層均一化することを考慮すると、前記付着力は、前記範囲内でも２０ｎＮ以上であるのが好ましく、３５ｎＮ以下であるのが好ましい。
なおトナーの付着力を、本発明では、遠心法付着力測定装置〔(株)ナノシーズ製のＮＳ−Ｃ２００型〕を用いた、後述する測定方法によって測定した値でもって表すこととする。

前記現像ローラ１は、先に説明した各成分を含むゴム組成物を用いて、従来同様に製造することができる。
すなわちゴム組成物を、押出成形機を用いて混練しながら加熱して溶融させた状態で、前記ローラ本体２の断面形状、すなわち円環状に対応するダイを通して長尺の円筒状に押出成形する。

次いで冷却して固化させたのち、通孔３に加硫用の仮のシャフトを挿通して加硫缶内で加熱して加硫させる。
次いで外周面に導電性の接着剤を塗布したシャフト４に装着しなおして、前記接着剤が熱硬化性接着剤である場合は加熱により前記熱硬化性接着剤を硬化させてローラ本体２とシャフト４とを電気的に接合するとともに機械的に固定する。

そして必要に応じてローラ本体２の外周面５を所定の表面粗さになるように研磨し、さらに紫外線を照射して酸化させて、前記外周面５を被覆する酸化膜６を生成させる。これにより図１に示す現像ローラ１が製造される。
前記現像ローラは、例えばレーザープリンタ、静電式複写機、普通紙ファクシミリ装置、およびこれらの複合機等の、電子写真法を利用した画像形成装置において、量規制ブレードと組み合わせて、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像の、トナー像への現像に好適に用いることができる。

〈実施例１〉
（ゴム組成物の調製）
基材ゴムとしてはＮＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ Ｎ２５０ ＳＬ、低ニトリルＮＢＲ、アクリロニトリル含量２０％〕２５質量部、ＣＲ〔昭和電工(株)製のショウプレン（登録商標）ＷＲＴ〕２５質量部、およびＥＣＯ〔ダイソー(株)製のエピクロマー（登録商標）Ｄ、エチレンオキサイド含量６１モル％〕５０質量部を配合した。

前記基材ゴムの総量１００質量部を、バンバリミキサを用いて素練りしながら、粘着付与剤としてのロジンエステル〔前出の、荒川化学工業(株)製の商品名スーパーエステル Ａ−７５、酸価：１０以下、軟化点（環球法）：７０〜８０℃〕２．５質量部と、下記表１に示す各成分のうち架橋成分以外とを加えて混練した後、架橋成分を加えてさらに混練してゴム組成物を調製した。

表１中の各成分は下記のとおり。
エチレンチオウレア：架橋剤、川口化学工業(株)製のアクセル（登録商標）２２−Ｓ
５％オイル入り硫黄：架橋剤、鶴見化学工業(株)製
促進剤ＤＴ：１,３−ジ−ｏ−トリルグアニジン、大内新興化学工業(株)製のノクセラー（登録商標）ＤＴ
促進剤ＤＭ：ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＤＭ
促進剤ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド、大内新興化学工業(株)製のノクセラーＴＳ
亜鉛華：促進助剤、三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛２種
導電性カーボンブラック：電気化学工業(株)製のデンカブラック（登録商標）
ハイドロタルサイト類：受酸剤、協和化学工業(株)製のＤＨＴ−４Ａ（登録商標）−２
表中の質量部は、前記基材ゴムの総量１００質量部あたりの質量部である。

（現像ローラの作製）
前記ゴム組成物を押出成形機に供給して外径φ２０．０ｍｍ、内径φ７．０ｍｍの円筒状に押出成形した後、前記筒状体を架橋用の仮のシャフトに装着して加硫缶内で１６０℃×１時間架橋反応させた。
次いで前記筒状体を、外周面に導電性の熱硬化性接着剤を塗布した外径φ７．５ｍｍのシャフトに装着し直して、オーブン中で１６０℃に加熱して前記シャフトに装着したのち両端部を整形し、外周面を、円筒研磨機を用いてトラバース研磨したのち仕上げとして鏡面研磨して、外径がφ１６．００ｍｍ（公差０．０５）になるように仕上げて、前記シャフトと一体化されたローラ本体を形成した。

次いで、研磨後のローラ本体の外周面を水洗いしたのち、ＵＶランプから前記外周面までの距離が１０ｃｍになるように設定して紫外線照射機〔セン特殊光源(株)製のＰＬ２１−２００〕にセットし、シャフトを中心として９０°ずつ回転させながら、波長１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの紫外線を５分間ずつ、外周面５の全体で２０分間照射することで前記外周面に酸化膜を形成して現像ローラを製造した。

〈実施例２〜４、比較例１、２〉
基材ゴムの総量１００質量部あたりの、粘着付与剤としてのロジンエステルの配合割合を１質量部（比較例１）、５質量部（実施例２）、１０質量部（実施例３）、１５質量部（実施例４）、および５０質量部（比較例２）としたこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。

〈実施例５〉
基材ゴムの配合割合を、ＮＢＲ：１０質量部、ＣＲ：３０質量部、ＥＣＯ：６０質量部としたこと以外は実施例３と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。
〈実施例６〉
基材ゴムの配合割合を、ＮＢＲ：５０質量部、ＣＲ：１７質量部、ＥＣＯ：３３質量部としたこと以外は実施例３と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。

〈実施例７〉
基材ゴムの配合割合を、ＮＢＲ：７０質量部、ＣＲ：１０質量部、ＥＣＯ：２０質量部としたこと以外は実施例３と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。
〈実施例８〉
ＮＢＲに代えてＳＢＲ〔ＪＳＲ(株)製のＪＳＲ１５０２〕を同量配合したこと以外は実施例３と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。

〈実施例９〉
粘着付与剤としてのロジンエステルとして、前出の、荒川化学工業(株)製の商品名スーパーエステル Ａ−１００〔酸価：１０以下、軟化点（環球法）：９５〜１０５℃〕１０質量部を配合したこと以外は実施例１と同様にしてゴム組成物を調製し、現像ローラを製造した。

〈トナーに対する付着力測定〉
前記各実施例、比較例で製造した現像ローラのローラ本体から、片面が前記ローラ本体の外周面である５ｍｍ×５ｍｍの矩形状の試験片を切り取り、前記外周面側が上になるように金属プレートに貼り付けて、付着力測定用のサンプルを作製した。
（付着力測定）
前記サンプルの表面（ローラ本体の外周面）に、中心粒径６．５μｍの、正帯電性の非磁性１成分トナーを３００個程度撒き、画像解析部と遠心分離部とを備えた遠心法付着力測定装置〔(株)ナノシーズ製のＮＳ−Ｃ２００型〕の前記画像解析部での画像解析により、正確なトナー付着量（トナー付着個数）をカウントして初期状態と規定した。

次いで、前記初期状態のサンプルを、前記遠心法付着力測定装置の標準のホルダに装着し、前記装置の遠心分離部のロータにセットして所定の回転数で遠心分離したのち、再び画像解析部での画像解析により遠心分離後のトナー残留量（トナー残留個数）をカウントする操作を、遠心力Ｇ（＝ｒ×ω^２）で表して０、２０００、８０００、１２０００、１６０００の５水準の回転数で実施した。

次いで、前記５水準の遠心力Ｇのもとになる各回転角速度ωと、そのときのトナー残留個数との関係をプロットして近似式を求め、当該近似式から、初期状態においてサンプルの表面に付着していたトナーの５０％が分離し、残り５０％のトナーが残留する回転角速度ωを求めた。
そして前記回転角速度ωから、下記式(1)：
Ｆ_５０＝(π／６)×ρ×ｄ^３×ｒ×ω^２ (1)
により、各実施例、比較例のローラ本体の外周面におけるトナーの付着力Ｆ_５０（ｎＮ）を求めた。

なお式中のρはトナーの真比重（＝１．１）、ｄはトナーの平均径（＝６．５μｍ）を示す。またｒは、前記遠心分離部のロータにセットしたサンプルの、遠心分離時の回転半径（＝５５ｍｍ）を示す。
〈画像評価〉
前記各実施例、比較例で製造した現像ローラを、正帯電性の非磁性１成分トナーを使用し、印刷可能枚数が約４０００枚〔Ａ４サイズ、日本工業規格ＪＩＳ Ｘ６９３２：２００８公表値〕程度であるレーザープリンタに組み込んで、温度２３．５℃、相対湿度５５％の環境下、普通紙を４０００枚連続通紙（１％印字）させた後、評価画像を画像形成し、下記の基準で画像の良否を評価した。

○：適度な画像濃度があり、しかもカブリや濃度ムラ等の画像不良は一切見られなかった。良好。
△：画像濃度が薄すぎるか、逆に濃すぎるかしたり、カブリや濃度ムラ等の画像不良が僅かに見られたりしたものの、いずれも許容範囲内であった。
×：画像濃度の過不足、または画像不良のいずれかが許容範囲を超えていた。不良。

以上の結果を表２、表３に示す。

表２、表３の実施例１〜９、比較例１、２の結果より、基材ゴムの総量１００質量部あたり２．５質量部以上、１５質量部以下の割合で粘着付与剤を配合することで、ローラ本体の外周面の略全面に、１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下の範囲の均一でかつ適度なトナーに対する付着力を付与し、それによって前記外周面におけるトナーの摩擦帯電性や搬送性のばらつきを極力小さくしてトナー層の厚みを均一化し、カブリや濃度ムラ等の画像不良を生じにくくできることが判った。

また特に実施例１〜４の結果より、前記効果をより一層向上することを考慮すると、粘着付与剤の配合割合は、前記範囲内でも、基材ゴムの総量１００質量部あたり５質量部以上であるのが好ましく、１０質量部以下であるのが好ましいことが判った。
また、主に実施例３、５〜８の結果より、形成画像の画像濃度を適度な範囲に維持するためには、ＮＢＲおよび／またはＳＢＲの配合割合は、基材ゴムの総量１００質量部中の１０質量部以上であるのが好ましく、７０質量部以下であるのが好ましいこと、前記範囲内でも特に２０質量部以上であるのが好ましく、５０質量部以下であるのが好ましいことが判った。

１ 現像ローラ
２ ローラ本体
３ 通孔
４ シャフト
５ 外周面
６ 酸化膜

Claims (1)

1. 少なくとも基材ゴムを含むゴム組成物からなる単層構造のローラ本体を備え、電子写真法を利用した画像形成装置に用いる現像ローラであって、
   前記基材ゴムは、
   アクリロニトリルブタジエンゴム、およびスチレンブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種、
   クロロプレンゴム、および
   エピクロルヒドリンゴム
   の混合物であるとともに、
   前記ゴム組成物は、前記基材ゴムの総量１００質量部あたり２．５質量部以上、１５質量部以下の割合で粘着付与剤を含み、かつ
   前記ローラ本体の外周面には、波長１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の紫外線の照射によって酸化膜が形成されており、
   前記外周面は、前記画像形成装置に用いるトナーに対する付着力が１８ｎＮ以上、４０ｎＮ以下であることを特徴とする現像ローラ。

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