JP6412982B2 - 導電性ローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、導電性ローラ及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置のトナー搬送部に用いられる導電性ローラ及び画像形成装置に関する。

レーザープリンター、複写機、ビデオプリンター、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置には、電子写真方式を利用したものがある。また、例えば自動預金支払機（ＡＴＭ）等にも、電子写真方式を利用した画像形成装置が装備されている。
このような画像形成装置は、現像剤（トナー）を搬送するトナー搬送部を備えている。トナー搬送部は、トナーに接触して搬送するほかにも、トナーを受け取り、加熱溶融させることもある。このようなトナー搬送部は、その機能等に応じて、各種の導電性ローラ、例えば、現像ローラ、クリーニングローラ、帯電ローラ、転写ローラ等を備えている。

電子写真方式による印刷技術においては、高速化、高画質化、カラー化、小型化等の改良が進み、広く普及してきた。これらの改良において鍵となるのがトナーである。上記の要求を満たすためには、トナーの微細化、トナー粒径の均一化、トナーの球形化が重要である。例えば、トナー粒径が１０μｍ以下、さらには５μｍ以下のものがある。また、真球度が９９％以上のものもある。

一方、高画質化のため、従来の粉砕トナーに代わり重合トナーが主流となりつつある。重合トナーを用いると、ドットの再現性がよく、デジタル情報の高品質な画像を形成できる。

上記改良がされた画像形成装置又は重合トナーを用いた画像形成装置において、トナーに高い帯電性を付与し効率的に感光体に搬送させることができる現像ローラについては、電気抵抗値が約１０^８Ω以下の導電性ロールが有用である。

しかし、従来の導電性ローラは、その表面が鏡面状に研磨仕上げされていることが多い。これにより、表面におけるトナーとの付着力が大きくなり、トナーが強く付着して感光体等へのトナー供給量（トナー搬送性ともいう）が乏しくなる。一方、ローラ上に必要以上のトナーが堆積すると、ローラからトナーが脱離しにくくなり、トナー搬送性がさらに低下する。その結果、このような導電性ローラを現像ローラとして使用すると、十分な印刷濃度の画像が得られないという問題があった。

これに対して、表面が鏡面状ではないローラとして、無機粒子、樹脂粒子を、表面に付着又は表面層に埋め込むものが提案されている（例えば、特許文献１〜７）。この粒子によって表面粗さが形成され、トナーを搬送することができる。

特公平７−９９４４２号公報 特開平８−１７９６１９号公報 特開２０１２−１４０６５号公報 特開２０１２−１８１２２６号公報 特許第４７３９４６３号公報 特許第５２８０６８９号公報 特許第５１３７４６９号公報

ところで、導電性ローラは、耐摩耗性の点で、ウレタン樹脂からなるウレタンコート層が形成されることがある。
しかし、ウレタンコート層の表面はベタつき（粘着性ともいう）があり、トナーを強く付着させる。表面の粘着性は、トナーを付着させる点では望ましいものの、トナーを脱離して他の部材に供給する点では望ましくない。例えば、トナーを強く付着する分、トナーが脱離しにくく、必要量のトナーを供給できない。すなわち、トナー搬送性が低下する。また、トナーが脱離せず、必要以上のトナーが表面に堆積しやすくなる。

本発明は、適切なトナー付着力を有し、トナーの過剰な堆積を長期間防止できる導電性ローラ、及び、その製造方法を提供することを、課題とする。
また、高品質な画像を長期間にわたって形成できる画像形成装置を提供することを、課題とする。

本発明者は、導電性ローラの表面状態とトナー付着力との関係について詳細に検討したところ、ウレタンコート層のウレタン樹脂の改質とシリカ微粒子の形成を可能とする特定の表面処理をウレタンコート層に施すことにより、シリカ微粒子がウレタン樹脂と例えば化学反応して、ウレタンコート層の表面に点在状に付着、結合することを見出した。また、この表面処理により、ウレタンコート層の表面のベタつきも改善され、しかも、シリカ微粒子が長期間脱離しないことも見出した。これらの知見に基づき本発明者らはさらに研究を重ね、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の課題は、以下の手段によって達成された。
（１）導電性シリコーン弾性層の外周にシリカ付着層を有する導電性ローラであって、
前記シリカ付着層が、ポリエステルウレタンコート層の表面にシリカ微粒子が結合してなる、イトロ処理層であり、
前記シリカ付着層の表面積に対する該シリカ微粒子の表面積の割合が１０〜６０％である、導電性ローラ。
（２）（１）に記載の導電性ローラを備えた画像形成装置。

本発明の導電性ローラの製造方法によれば、ウレタンコート層の表面に点在状に、しかも強固にシリカ微粒子を付着させることができる。したがって、本発明によれば、適切なトナー付着力を有し、トナーの過剰な堆積を長期間防止できる導電性ローラ及びその製造方法を提供できる。また、高品質な画像を長期間にわたって形成できる画像形成装置を提供できる。

図１は、本発明の導電性ローラの一例を示す概略図である。 図２は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。 図３は、実施例１の現像ローラのシリカ付着層を電子顕微鏡で観察して得られた電子顕微鏡写真である。

本発明の導電性ローラは、表面にシリカ微粒子が付着したシリカ付着層を備えていれば、他の構成は特に限定されない。例えば、本発明の導電性ローラは、軸体、導電性シリコーン弾性層を有していてもよく、また、軸体と導電性シリコーン弾性層の間又は導電性シリコーン弾性層とシリカ付着層との間に接着層又はプライマー層等の中間層を有していてもよい。

本発明の導電性ローラを、その一例を挙げて、説明する。
本発明の導電性ローラの一例である現像ローラは、図１に示されるように、軸体２と導電性シリコーン弾性層３とシリカ付着層４とを備えている。

軸体２は、従来公知の現像ローラにおける軸体と同様である。
軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」であり、良好な導電特性を有している。軸体は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよいが、金属で形成された、高伝導性のものが好ましい。

導電性シリコーン弾性層３は、シリコーンゴム、好ましくは後述するシリコーンゴム組成物の硬化物で形成されている。
導電性シリコーン弾性層３は、発泡ゴムからなる発泡層であってもよいが、厚み精度が優れる点で、中実な層であるのが好ましい。なお、本発明において「中実」とは、内部に中空部が存在しない場合に加えて、例えば０．１個／ｍｍ^２以下の中空部が存在する場合をも包含する。

導電性シリコーン弾性層３は、２０〜５０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが好ましい。導電性シリコーン弾性層３が２０〜５０のＪＩＳ Ａ硬度（ＪＩＳ Ｋ６３０１）を有していると、現像ローラ１と被当接体との接触面積（ニップ幅ともいう）が大きくなり、転写効率、帯電効率又は現像効率等が改善される。また、感光体等の被当接体に機械的ダメージを与えるおそれが低減される。

導電性シリコーン弾性層３は、被当接体との当接状態において被当接体と導電性シリコーン弾性層３との均一なニップ幅を確保することができる等の点で、その厚さは、０．５〜１０ｍｍが好ましく、１〜５ｍｍが特に好ましい。

導電性シリコーン弾性層３の外周面全面に後述するウレタン樹脂組成物の硬化物でウレタンコート層が形成され、この外周面にシリカが付着している。このウレタンコート層とシリカを合わせてシリカ付着層４という。
シリカ付着層４は、表面にシリカ微粒子が点在状に付着している。シリカ微粒子の粒径は、特に限定されないが、好ましくはレーザー顕微鏡では確認できない程度の微粒子であり、例えば、ナノ粒子が凝集したマイクロメータオーダーの微粒子である。このような微粒子であるとトナー搬送性及び脱離性が優れる。

シリカ付着層４の表面積に対するシリカ微粒子の表面積の割合（本発明において面積比率という）は、１０〜６０％である。面積比率が１０％未満であると、シリカ微粒子を付着させた効果が十分に発揮されず、ウレタンコート層の、トナーを付着する付着力を低下させることができない。一方、面積比率が６０％を超えると、シリカ微粒子を付着させた効果が過剰に発揮され、必要量のトナーを付着させることができなくなる。
面積比率は、好ましくは１５〜４５％である、さらに好ましくは２０〜４０％である。面積比率が上記範囲内にあると、トナー付着力を適度に低下させて、トナーの付着量とトナーの脱離性をバランスよく両立できる。

ここで、面積比率は、以下のようにして、測定、算出する。
シリカ付着層４の表面を電子顕微鏡により、例えば倍率２５００倍で、観察し、表面の二次元画像を得る。この表面画像を二値化（条件：ソフトにより２値化、しきい値は自動調整にて設定。）して、シリカ付着層のピクセル数を範囲内の全ピクセル数で除した値を、シリカ付着層４の面積比率とする。

この面積比率は、後述する表面処理の条件によって、適宜に調整できる。

シリカ付着層４は、表面を元素分析したときの、全元素に対するシリカ元素の割合（本発明においてモル比率という）が０．５〜１８モル％である。モル比率が０．５モル％未満であると、シリカ微粒子を付着させた効果が十分に発揮されない。一方、モル比率が１８％を超えると、シリカ微粒子を付着させた効果が過剰に発揮される。
モル比率は、好ましくは０．８〜１０モル％である、さらに好ましくは１．０〜８モル％である。モル比率が上記範囲内にあると、トナー付着力を適度に低下させて、トナーの付着量とトナーの脱離性をバランスよく両立できる。

ここで、面積比率は、以下のようにして、測定、算出する。
すなわち二値化された画像より、しきい値を決め白の黒の画像に振り分ける。全画素数に対する白の画素の割合を求める。
なお、「表面」とは、シリカ付着層の深さ１０ｎｍ〜２μｍまでの表層をいう。

この面積比率は、後述する表面処理の条件によって、適宜に調整できる。

シリカ付着層４は、現像ローラ１が導電性を有していれば、導電性を有していても有していなくてもよいが、導電性を有しているのが好ましい。シリカ付着層４の導電性は、例えば、後述する樹脂組成物における導電性付与剤の含有量によって調整することができる。

シリカ付着層４は、通常、１０ｎｍ〜２μｍの層厚を有しているのが好ましく、１０ｎｍ〜１μｍの層厚を有しているのがより好ましい。

シリカ付着層４は、算術平均粗さＲａが０．５〜３．０μｍであるのが好ましい。算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８４に準じて、先端半径２μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名「５９０Ａ」、東京精密社製）に、現像ローラ１をセットし、測定長２．４ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、少なくとも３点を測定点として測定した値の平均値とする。

本発明の導電性ローラの製造方法（以下、本発明の製造方法という。）は、導電性シリ導電性シリコーン弾性層の外周に設けられたウレタンコート層に特定の表面処理を施す表面処理工程を有する。この表面処理は、シリカ微粒子を形成してウレタンコート層の表面に付着させる処理であれば、特に限定されない。
本発明の製造方法を、現像ローラ１を例にして、説明する。

本発明の製造方法では、必須ではないが、導電性ローラ１を製造する場合には軸体２を準備又は作製する。軸体２は、上記材料を用いて、公知の方法により棒状体に作製される。なお、軸体２は、所望により、その外周面を洗浄、脱脂処理等してもよい。

次いで、本発明の製造方法では、軸体２の外周に導電性シリコーン弾性層３を形成する。
導電性シリコーン弾性層３を形成するシリコーンゴム組成物は、オルガノポリシロキサン及び導電性付与剤を含有するシリコーンゴム組成物であれば、特に制限されない。

導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、導電性ポリマー等の導電性粉末が挙げられる。
シリコーンゴム組成物は、各種の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。

シリコーンゴム組成物として、軸体２との高い密着性を発現する点で、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物等が好ましく、これらのなかでも、特に、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が好ましい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物としては、一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサン、一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、平均粒径が１〜３０μｍで嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３である無機質充填材、導電性付与剤及び付加反応触媒を含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物において、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、オルガノハイドロジェンポリシロキサンは０．１〜３０質量部、無機質充填材は５〜１００質量部、導電性付与剤は２〜８０質量部が好ましく、付加反応触媒はオルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの合計質量に対して０．５〜１，０００ｐｐｍが好ましい。
この付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、特開２００８−０５８６２２号公報に記載の「付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物」を用いることができ、これに記載された内容は本明細書に組み込まれる。

付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物としては、平均組成式：ＲｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２}（Ｒは、同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素原子数１〜１２、より好ましくは炭素原子数１〜８の一価炭化水素基であり、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）で示されるオルガノポリシロキサン、充填材、及び、該充填材に属するもの以外の導電性材料を含有する付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物において、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、充填材は１１〜３９質量部、導電性材料は２〜８０質量部が好ましい。
この付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、特開２００８−０５８６２２号公報に記載の「付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物」を用いることができ、これに記載された内容は本明細書に組み込まれる。

付加反応型発泡シリコーンゴム組成物としては、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、発泡剤、付加反応架橋剤、付加反応触媒、反応制御剤を含有し、所望により有機過酸化物架橋剤及び各種添加剤を含有する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が挙げられる。このシリコーンゴム組成物において、ビニル基含有シリコーン生ゴム１００質量部に対して、シリカ系充填材は５〜１００質量部、発泡剤は０．１〜１０質量部、付加反応架橋剤は０．０１〜２０質量部、反応制御剤は０．１〜２質量部、付加反応触媒は組成物全体に対して１〜１，０００ｐｐｍが好ましい。
この付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、特開２００８−０７６７５１号公報に記載の「付加反応型発泡シリコーンゴム組成物」を用いることができ、これに記載された内容は本明細書に組み込まれる。

導電性シリコーン弾性層３は、シリコーンゴム組成物を軸体２の外周面に配置し、シリコーンゴム組成物を硬化して、成形される。シリコーンゴム組成物の硬化及び成形はシリコーンゴム組成物の配置と同時に行うことができ、またこれらを連続して行うこともできる。シリコーンゴム組成物の硬化方法はシリコーンゴム組成物の硬化に必要な熱を加えられる方法であればよく、また導電性シリコーン弾性層３の成形方法も押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。具体的には、シリコーンゴム組成物が付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、押出成形等を選択することができ、シリコーンゴム組成物が付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、金型を用いる成形法、射出成形法を選択することができ、シリコーン組成物が付加反応型発泡シリコーンゴム組成物である場合には例えば、押出成形及び金型を用いる成形法を選択することができる。

シリコーンゴム組成物を硬化させる際の加熱温度及び加熱時間は、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は１００〜５００℃、特に１２０〜３００℃であるのが好ましく、数秒以上１時間以下、特に１０秒以上〜３５分以下であるのが好ましく、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は１００〜３００℃、特に１１０〜２００℃であるのが好ましく、５分〜５時間、特に１〜３時間であるのが好ましく、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物である場合は１７０〜５００℃、特に２００〜４００℃であるのが好ましく、数分以上１時間以下、特に５〜３０分間であるのが好ましい。このようにしてシリコーンゴム組成物を軸体２の外周面で硬化させる。硬化したシリコーンゴム組成物を、所望により、二次硬化させることもできる。

導電性シリコーン弾性層３は、所望により、その表面が研磨、研削されて、外径及び表面状態等が調整される。また、導電性シリコーン弾性層３の外周にプライマー層が形成されてもよい。

ウレタンコート層は、このようにして形成された導電性シリコーン弾性層３、又は、所望により形成されたプライマー層の外周面に、樹脂組成物を塗工し、次いで、塗工された樹脂組成物を加熱硬化させて、形成される。

本発明の製造方法では、導電性シリコーン弾性層３の外周にウレタンコート層を形成する。
ウレタンコート層を形成する樹脂組成物は、ウレタン樹脂を形成する前駆体と、所望により導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有する。

ウレタンコート層を形成するウレタン樹脂は、ポリエステルウレタン樹脂が耐熱性に優れ、後述する表面処理を施すことができる点で、好ましい。
ポリエステルウレタン樹脂を形成する前駆体であるウレタン調製成分は、ポリエステルウレタン樹脂を形成できればよく、例えば、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの混合物が挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、特に限定されず、分子中に２以上のエステル結合及び２以上の水酸基を有する化合物が挙げられる。具体的には、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、１，１，１−トリメチロールプロパン、その他の低分子ポリオールの１種又は２種以上と、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、その他の低分子カルボン酸やオリゴマー酸の１種又は２種以上との縮合重合体、又は、プロピオンラクトン、バレローラクトン、カプローラクトンのような開環重合体等が挙げられる。

ポリエステルポリオールとして、耐熱性の良いポリカーボネートポリオールを用いることもできる。また、性能向上のため少量のポリオレフィンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアクリルポリオール等が混在したものであっても、後述する表面処理の熱に影響を及ぼさないものであれば用いることもできる。
ポリエステルポリオールは、１種又は２種以上を使用できる。

ポリイソシアネートは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種ポリイソシアネートであればよく、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、これらのポリイソシアネートのカルボジイミド変性ポリイソシアネート、又は、これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネートは、１種又は２種以上を使用できる。

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４'−ＭＤＩ）、２，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４'−ＭＤＩ）、１，４−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３’−ジメチルビフェニル−４，４’−ジイソシアネート等が挙げられる。

脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等が挙げられる。

脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、トランスシクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、Ｈ６ＸＤＩ（水添ＸＤＩ）、Ｈ１２ＭＤＩ（水添ＭＤＩ）、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。

ポリオールとポリイソシアネートとの混合物における混合割合は、特に限定されないが、通常、ポリエステルポリオールに含まれる水酸基（ＯＨ）と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）とのモル比率（ＮＣＯ／ＯＨ）が０．７〜１．１５であるのが好ましい。このモル比率（ＮＣＯ／ＯＨ）は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、０．８５〜１．１０であるのがより好ましい。

ウレタン調整成分には、ポリエステルポリオール及びポリイソシアネートに加えて、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を併用してもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びアミン類等が挙げられる。

樹脂組成物の塗工は、例えば、樹脂組成物の塗工液を塗工する塗布法、塗工液に導電性シリコーン弾性層３等を浸漬するディッピング法、塗工液を導電性シリコーン弾性層３等に吹き付けるスプレーコーティング法等の公知の塗工方法によって、行われる。樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、樹脂組成物に、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール、キシレン及びトルエン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒等の揮発性溶媒、又は、水を加えた塗工液を塗工してもよい。
このようにして塗工された樹脂組成物を硬化する方法は、樹脂組成物の硬化等に必要な熱又は水分を加えられる方法であればよく、例えば、樹脂組成物が塗工された導電性シリコーン弾性層３等を加熱器で加熱する方法、樹脂組成物が塗工された導電性シリコーン弾性層３等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、１００〜２００℃、特に１２０〜１６０℃、加熱時間は１０〜１２０分間、特に３０〜６０分間であるのが好ましい。
なお、塗工に代えて、樹脂組成物を導電性シリコーン弾性層３又はプライマー層の外周面に、押出成形、プレス成形、インジェクション成形等の公知の成形方法によって、積層すると共に、又は、積層した後に、積層された樹脂組成物を硬化させる方法等が採用されることができる。

このようにしてウレタンコート層を形成できる。

本発明の製造方法では、次いで、ウレタンコート層を表面処理して、シリカ付着層４を形成する。
この表面処理は、シリカ微粒子を形成して、ウレタンコート層の表面に付着させる処理であれば、特に限定されない。この処理は、ウレタンコート層のウレタン樹脂を改質し、シリカ微粒子の形成を可能とする処理が好ましい。例えば、シラン化合物を含有する燃料ガスの火炎（酸化火炎）をウレタンコート層の表面に当てるフレーム処理を行った後にイトロ処理を行うことや、プラズマ処理後のプラズマコーティング処理が挙げられる。

イトロ処理によれば、シラン化合物を酸化火炎と共にウレタンコート層の表面に当てて（吹き付けて）、ウレタン樹脂を改質し、シリカ微粒子を形成できる。
シラン化合物は、ケイ素原子を含み、二酸化ケイ素を形成できるものであれば特に限定されず、好ましくは有機ケイ素化合物が挙げられる。有機ケイ素化合物としては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシラザン、アルコキシシラン（メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、１，６−ビス（トリメトキシシリル）ヘキサン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン）等が挙げられる。
なかでも、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシロキサンやヘキサメチルジシラザンが好ましい。

燃料ガスは、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化ブタンガス（ＬＢＧ）が挙げられる。

イトロ処理をするに当たって、気化したシラン化合物及びＬＰＧの混合物を燃焼させるバーナーと、このバーナーの下方に位置して処理対象物を搭載し、バーナーを火炎下に回転し、搬送することを備えた装置を用いることができる。例えば、ＣＣＶＤ法を用いる１バーナータイプの装置（（株）イトロ製）が挙げられる。
イトロ処理条件は、ウレタンコート層の表面積、形成するシリカ微粒子量等に応じて一義的には定められないが、例えば、バーナーの有効幅を処理対象物の有効幅にあわせてバーナーを作成し、バーナーから処理対象物までの距離を１０〜１００ｍｍ、好ましくは４０ｍｍとし、処理対象物の回転速度を１０〜１５００ｒｐｍ、好ましくは３００ｒｐｍ、処理対象物の搬送速度０．１〜４ｍ／ｍｉｎ、好ましくは１ｍ／ｍｉｎに、それぞれ、設定できる。
また、シラン化合物の流量（使用量）は０〜３Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは１．８Ｌ／ｍｉｎ、ＬＰＧの流量（使用量）は０〜５Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは３．５Ｌ／ｍｉｎ、エアの流量（使用量）は２０〜２００Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは１００Ｌ／ｍｉｎに、それぞれ、設定できる。

イトロ処理は、上記条件を設定した後に、点火してバーナーから火炎を噴出させ、この火炎の下方を、回転させながら搬送した処理対象物を通過させることにより、ウレタンコート層の表面に火炎を当てて、その表面を処理する。このときの表面温度は、特に限定されないが、例えば、３０〜２５０℃が好ましい。このようにして、イトロ処理を行うと、シラン化合物から、例えば縮合により、シリカ粒子を形成できる。
なお、本発明の製造方法において、イトロ処理装置は、処理対象物を回転させ、バーナーが移動可能なものを用いることもできる。なお、接着力をより強固にするため、処理対象物の表面を最初に酸化火炎処理を行った後、イトロ処理を行ってもよい。

プラズマコーティング処理は、シラン化合物をプラズマと共にウレタンコート層の表面に当てて（吹き付けて）、ウレタン樹脂を改質し、シリカ微粒子を形成できる。接着を強固にするにはウレタン樹脂の表面をプラズマ処理してから、プラズマコーティング処理をしたほうがよい。
プラズマコーティング処理に用いる原料は、イトロ処理と同様の材料を用いる。

プラズマコーティング処理に用いる装置は、気化したシラン化合物と気体の混合ガスをコロナ放電、グロー放電、高周波、アーク、誘電体バリア放電等によって発生したプラズマと混合し、被着体表面にシリカ微粒子を付着させる装置であって、処理対象物が回転し、プラズマコーティングヘッドが長手方向にトラバースすることによって加工する装置である。例えば、ＡＣＸＹＳ製プラズマコーティング装置のような誘電体バリア放電を利用したコーティング装置が挙げられる。

誘電体バリア放電を利用した大気圧プラズマコーティング処理における条件は、以下の通りである。プラズマに必要なガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ_２、Ｏ_２、Ｈ_２、空気等が挙げられるが、安価な空気を使用した場合のプラズマ発生条件は８６０ｗａｔｔｓ、ガス流量８６ｌ／ｍｉｎコーティングガス条件はシリカ化合物０．１５ｍＬ／ｍｉｎ、空気５Ｌ／ｍｉｎによってガス化させる。すなわちウレタンコート層の表面積、形成するシリカ微粒子量等に応じて一義的には定められないが、例えば、プラズマノズルの形状がφ５ｍｍの形状の場合、処理対象物までの距離を５〜５０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍとし、処理対象物の回転速度を１０〜１５００ｒｐｍ、好ましくは１３００ｒｐｍ、処理対象物の搬送速度０．０１〜4ｍ／ｍｉｎ好ましくは０．１ｍ／ｍｉｎに、それぞれ、設定できる。表面処理温度は、特に限定されないが、例えば、３０〜２５０℃が好ましい。
また、シラン化合物の流量（使用量）は０〜１ｍＬ／ｍｉｎ、好ましくは０．１５ｍＬ／ｍｉｎ、空気の流量（使用量）は０〜２０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは５Ｌ／ｍｉｎ、に、それぞれ、設定できる。

このようにしてプラズマコーティング処理を行うと、シラン化合物からシリカ粒子を形成できる。

上記表面処理により、ウレタンコート層をシリカ付着層４にすることができる。形成されたシリカ付着層４は上記した通りである。
このようにして、現像ローラ１が製造される。

このようにして製造される現像ローラ１は、表面に点在状に、しかも強固にシリカ微粒子が付着しており、ウレタンコート層の表面のベタつきを改善することができる。また、シリカ付着層４の表面にトナー、特にトナー中のシリカを付着しにくくすることができ、トナー固着（フィルミングともいう）によるトナーの堆積を抑え、初期状態との付着状態の変化を少なくして長期間にわたって品質を安定させることができる。このように、トナーの過剰な付着を防止でき、ひいてはトナー離れをも改善させることができる。したがって、適切なトナー付着力を有し、トナーの過剰な堆積を長期間防止できる。
また、粒径が小さなシリカ微粒子は、シリカ付着層内に存在するのではなく、表面に付着しており、層内に含有する場合と比較して、現像ローラ１自体の硬度の上昇を抑えることができる。したがって、現像ローラ１と被当接体との接触面積が大きくなり、転写効率、帯電効率又は現像効率等が改善される。また、感光体等の被当接体に機械的ダメージを与えるおそれが低減される。

本発明の製造方法は、シリカ微粒子を形成し、しかもシリカ付着層４の表面に強固に付着させることができ、本発明の導電性ローラの製造に好適である。
しかも、シリカ微粒子はシリカ付着層４に強固に付着しているため、アルコールでシリカ付着層４を拭いてもシリカ微粒子が脱落することもなく、最終組立工程までのハンドリング性にも優れる。
また、ウレタンコート層の表面を均一に表面処理することができる。
さらに、上記表面処理は、簡便な方法であり、工程管理もしやすく、また歩留まりも低く抑えられる。したがって、導電性ローラを廉価に製造することができる。

次に、本発明の現像装置及び本発明の画像形成装置の一実施態様を、図２を参照して、説明する。
画像形成装置１０は、各色の現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹに装備された複数の像担持体１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｙを転写搬送ベルト６上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹが転写搬送ベルト６上に直列に配置されている。現像ユニットＢは、像担持体１１Ｂ例えば感光体（感光ドラムとも称される。）と、帯電手段１２Ｂ例えば帯電ローラと、露光手段１３Ｂと、現像装置２０Ｂと、転写搬送ベルト６を介して像担持体１１Ｂに当接する転写手段１４Ｂ例えば転写ローラと、クリーニング手段１５Ｂとを備えている。

現像装置２０Ｂは、この発明に係る現像装置の一例であり、図２に示されるように、本発明の現像ローラと現像剤、例えばプラス帯電現像剤とを備えている。したがって、この画像形成装置１０において、現像ローラ１は、現像剤担持体２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ及び２３Ｙ、すなわち、現像ローラとして装着されている。現像装置２０Ｂは、具体的には、一成分非磁性の現像剤２２Ｂを収容する筐体２１Ｂと、現像剤２２Ｂを像担持体１１Ｂに供給する現像剤担持体２３Ｂ例えば現像ローラと、現像剤２２Ｂの厚みを調整する現像剤量調節手段２４Ｂ例えばブレードとを備えて成る。現像装置２０Ｂにおいて、現像剤量調節手段２４Ｂは、図２に示されるように、現像剤担持体２３Ｂの外周面に接触又は圧接している。すなわち、前記現像装置２０Ｂは所謂「接触式現像装置」である。前記現像ユニットＣ、Ｍ及びＹは現像ユニットＢと基本的に同様に構成されている。

画像形成装置１０において、現像装置２０Ｂの現像剤担持体２３Ｂは、その表面が像担持体１１Ｂの表面に接触又は圧接するように配置されている。現像装置２０Ｃ、２０Ｍ及び２０Ｙも、現像装置２０Ｂと同様に、その表面が現像剤担持体２３Ｃ、２３Ｍ及び２３Ｙが像担持体１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｙの表面に接触又は圧接するように配置されている。すなわち、この画像形成装置１０は所謂「接触式画像形成装置」である。

定着手段３０は、現像ユニットＹの下流側に配置されている。この定着手段３０は、記録体１６を通過させる開口部３５を有する筐体内に、定着ローラ３１と、定着ローラ３１の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ３３と、定着ローラ３１及び無端ベルト支持ローラ３３に巻き掛けられた無端ベルト３６と、定着ローラ３１と対向配置された加圧ローラ３２とを備え、無端ベルト３６を介して定着ローラ３１と加圧ローラ３２とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。画像形成装置１０の底部には、記録体１６を収容するカセット４１が設置されている。転写搬送ベルト６は複数の支持ローラ４２に巻回されている。

画像形成装置１０に使用される現像剤２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ及び２２Ｙはそれぞれ、摩擦により帯電可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。各現像ユニットの筐体２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ及び２１Ｙ内には、一成分非磁性の、黒色現像剤２２Ｂ、シアン現像剤２２Ｃ、マゼンタ現像剤２２Ｍ及び黄色現像剤２２Ｙが収納されている。

画像形成装置１０は、以下のようにして記録体１６にカラー画像を形成する。まず、現像ユニットＢにおいて、帯電手段１２Ｂで帯電した像担持体１１Ｂの表面に露光手段１３Ｂにより静電潜像が形成され、現像剤担持体２３Ｂにより供給された現像剤２２Ｂで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体１６が転写手段１４Ｂと像担持体１１Ｂとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体１６Ｂの表面に転写される。次いで、現像ユニットＢと同様にして、現像ユニットＣ、Ｍ及びＹによって、静電潜像が黒像に顕像化された記録体１６に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。次いで、カラー像が顕像化された記録体１６は、定着手段３０によりカラー像が永久画像として記録体１６に定着される。このようにして、記録体１６にカラー画像を形成することができる。

この画像形成装置は、高品質な画像を長期間にわたって形成できる。

本発明の現像ローラ、現像装置及び画像形成装置は、上記したものに限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。

画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、本発明の現像ローラが配設される画像形成装置は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置に限られず、例えば、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。また、画像形成装置１０に用いられる現像剤は、一成分非磁性現像剤とされているが、この発明においては、一成分磁性現像剤であってもよく、二成分非磁性現像剤であっても、また、二成分磁性現像剤であってもよい。

前記画像形成装置１０は、所謂「接触式画像形成装置」であるが、この発明において、画像形成装置は、現像剤担持体の表面が像担持体の表面に接触しないように間隙を有して配置される所謂「非接触式画像形成装置」であってもよい。

（実施例１）
図１に示される現像ローラ１を以下のようにして製造した。
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体２（ＳＵＭ２２製、直径１０ｍｍ、長さ２７５ｍｍ）をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業社製）を塗布した。プライマー処理した軸体２を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体２の表面にプライマー層を形成した。

次いで、導電性シリコーン弾性層３を形成するための下記組成を有するシリコーンゴム組成物を次のようにして調製した。
すなわち、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（Ｄ）（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ^２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル社製、Ｒ−９７２）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３である珪藻土（Ｆ）（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土社製）４０質量部、アセチレンブラック（Ｇ）（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業社製）５質量部、及び金属ケイ素３０質量部をプラネタリーミキサーに入れ、３０分撹拌した後、３本ロールに１回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（Ｅ）（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び、白金触媒（Ｈ）（Ｐｔ濃度１％）０．１部を添加し、１５分撹拌して混練して、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を調製した。

次いで、調製した付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を液体射出成形により軸体２の外周面に成形した。液体射出成形において付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を１０分間１５０℃に加熱して硬化させた。この成形体を研磨して外径２０ｍｍの導電性シリコーン弾性層３を形成した。

また、下記組成を有するウレタンコート層形成用の樹脂組成物を調製した。
下記ポリエステルポリオール２８質量部（後述するヘキサメチレンジイソシアネートとポリエステルポリオールとのモル比率（ＮＣＯ／ＯＨ＝１．１／１）
カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃５５００」、東海カーボン社製）５質量部
シリカ（平均粒径１．５μｍ、商品名「ＡＣＥＭＡＴＴ ＯＫ−６０７」、デグサ社製）４質量部（ポリウレタン調整成分１００質量部に対して９．５質量部）
ジブチル錫ジラウレート（商品名「ジ−ｎ-ブチルすずジラウレート」、昭和化学社製）０．０３質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート（商品名「デュラネートＴＰＡ−１００」、旭化成社製）１４質量部

上記ポリエステルポリオールは次のようにして合成した。すなわち、冷却管、温度計、水分受、窒素導入管及び減圧装置がセットされたセパラブルフラスコに、１，６−ヘキサンジオール７０９質量部及び１，２，４−ブタントリオール２１２質量部、アジピン酸４７２質量部及びイソフタル酸４９８質量部、ｐ−トルエンスルホン酸０．５質量部、トルエン５０質量部を仕込み、窒素を流しながら１８０℃に２時間かけて加温し、攪拌した。加温中に、全体が溶融混合し均一となって、水とトルエンとの混合物が流出してきた。１８０℃まで昇温後に同温度で２時間脱水縮合させた。次いで、フラスコ内の圧力を２０ｍｍＨｇまで徐々に減圧し、この圧力で１時間かけてトルエンを留去しつつ、引き続き脱水縮合を行った。その後冷却してポリエステルポリオールを得た。

この樹脂組成物を導電性シリコーン弾性層３の外周面にスプレーコーティング法によって塗布し、１６０℃で３０分間加熱して、層厚２０μｍのウレタンコート層を形成した。

次いで、イトロ処理装置（商品名「イトロ処理装置」、イトロ社製）、シラン化合物「ヘキサメチルジシラン」（化学名）及びＬＰＧを用いて、ウレタンコート層を表面処理した。
具体的には、イトロ処理装置において、回転数３２０ｒｐｍのジグに導電ローラをセットし、長手方向にバーナーを４ｍｍ／ｓで移動させ、バーナーから処理対象物までの距離を４０ｍｍに、それぞれ、設定した。また、シラン化合物の流量を１．８Ｌ／ｍｉｎ、ＬＰＧの流量の流量を３．５Ｌ／ｍｉｎ、エアの流量を１００Ｌ／ｍｉｎに、それぞれ、設定した。イトロ処理装置を作動させて点火し、バーナーから火炎を噴出させて、表面を１回処理し、次にシラン化合物をウレタンコート層の表面に吹き付けた（表面処理温度８４℃）。
このようにして、シリカ付着層４を形成した。

このようにして、軸体２、導電性シリコーン弾性層３及びシリカ付着層４を備えた図１に示す現像ローラ１を製造した。

（実施例２）
上記イトロ処理の条件を表１に示す値に変更したこと以外は実施例１と同様にして図１に示す現像ローラ１を、それぞれ、製造した。

（参考例）
図１に示される現像ローラ１を以下のようにして製造した。
実施例１と同様にして、導電性シリコーン弾性層３の外周にウレタンコート層を形成した。
次いで、プラズマコーティング処理装置（商品名：ＵＬＣ−ＣＶＤコーティング、ＡＣＸＹＳ社製）を用いて、ウレタンコート層を表面処理した。
具体的なプラズマ条件は、出力８００ワット、空気流量８６Ｌ／ｍｉｎ、ノズルと製品の距離２０ｍｍ、照射スピード３００ｍｍ／ｍｉｎで行い、この後、同じ条件でプラズマコーティングを行った。シラン化合物はヘキサメチレンジシランを使用し、流量０．１５ｍＬ／ｍｉｎ、空気流量５Ｌ／ｍｉｎの条件でプラズマコーティング装置を作動させ、対象処理物を１回処理した次に、シラン化合物をウレタンコート層の表面に吹き付けた（表面処理温度５０℃）。このようにして、シリカ付着層４を形成した。

このようにして、軸体２、導電性シリコーン弾性層３及びシリカ付着層４を備えた図１に示す現像ローラ１を製造した。

（比較例１）
実施例１と同様にして、軸体２、導電性シリコーン弾性層３及びウレタンコート層を備えた現像ローラを製造した。

（比較例２）
ウレタンコート層形成用の樹脂組成物に固形分に対して１％（重量基準）のシリカ（ＲＹ５０、日本アエロジル社製）を含有させたこと以外は、実施例１と同様にして、導電性シリコーン弾性層３の外周にウレタンコート層を形成した。
製造した現像ローラにおいて、シリカはウレタンコート層内に納まり、表面に現れずシリカ付着層はできなかった。

（面積比率及びモル比率の測定）
製造した各現像ローラ１のシリカ付着層について、上記方法により、面積比率（％）及びモル比率（モル％）を測定した。その結果を表１に示す。
なお、実施例１の現像ローラ１のシリカ付着層を電子顕微鏡で観察して得られた電子顕微鏡写真を図３に示す。図３において、点のように見える部分がシリカ微粒子であり、スケールバーとの比較により、シリカ微粒子は１〜２μｍ程度であることが分かる。

（トナー付着及び画像品質の評価）
製造した各現像ローラ１それぞれを、市販のプリンター（商品名「Ｃ６１０ｄｎ」、沖データ社製）の現像カートリッジに、現像ローラとしてセットし、２３℃５５％の条件で、ベタ画像を形成し、印字評価を確認した。２０００枚印刷後のフィルミング状況と、画像品質（ベタ印字の初期印字形成部分と終期印字形成部分との濃度段差率）を評価した。

トナー付着（フィルミング）の評価は、現像ローラの表面のトナーを吸引後、フィルミング重量測定ジグに転写した重さを測定した。
フィルミング評価については、転写したトナーの重さで下記基準により評価した。結果を表１に示す。
○：０〜０．００３ｍｇ
△：０．００４〜０．００６ｍｇ
×：０．００７ｍｇ以上

画像品質については、濃度段差率で下記基準により評価した。結果を表１に示す。
○：９６〜１００％
△：９２〜９５％
×：９１％以下
なお、濃度測定にはＸ−Ｒｉｔｅ社製のＸ−Ｒｉｔｅ５００分光濃度計を使用した。

１ 現像ローラ
２ 軸体
３ 導電性シリコーン弾性層
４ シリカ付着層
６ 転写搬送ベルト
１０ 画像形成装置
１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 像担持体
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電手段
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 露光手段
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ 転写手段
１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ クリーニング手段
１６ 記録体
２０ 現像装置
２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、３４ 筐体
２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ 現像剤
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙ 現像剤担持体
２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ 現像剤規制部材
３０ 定着手段
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 無端ベルト支持ローラ
３５ 開口部
３６ 無端ベルト
４１ カセット
４２ 支持ローラ
Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット

Claims (2)

1. 導電性シリコーン弾性層の外周にシリカ付着層を有する導電性ローラであって、
   前記シリカ付着層が、ポリエステルウレタンコート層の表面にシリカ微粒子が結合してなる、イトロ処理層であり、
   前記シリカ付着層の表面積に対する該シリカ微粒子の表面積の割合が１０〜６０％である、導電性ローラ。
2. 請求項１に記載の導電性ローラを備えた画像形成装置。