WO2008133221A1 - 現像ローラ、現像ローラの製造方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

現像ローラ、現像ローラの製造方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDF

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WO2008133221A1
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carbon black
elastic layer
layer
developing roller
silicone rubber
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PCT/JP2008/057651
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Tadashi Sato
Yosuke Ata
Saki Tominaga
Momosuke Takaichi
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Canon Kabushiki Kaisha
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
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    • G03G2215/0855—Materials and manufacturing of the developing device
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    • G03G2215/0858—Donor member
    • G03G2215/0863—Manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus such as a printer and a copying machine, a developing roller used in an electrophotographic processor cartridge, a manufacturing method thereof, an electrophotographic process cartridge including the developing roller, and an image forming apparatus.
  • the developing roller has a configuration comprising a shaft core made of a highly conductive metal and a conductive elastic layer covering the periphery thereof (see JP 2002-147437).
  • a material in which a conductive agent such as carbon black is dispersed in silicone rubber is widely used (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-227530).
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-227530 presents a problem that when a conductive elastic layer is formed by a casting molding method, the conductive agent is unevenly distributed on the shaft core side, resulting in non-uniform conductivity. is doing.
  • a conductive elastic layer having a specific gravity and containing a specific DBP oil absorption amount of carbon black can be used to form a conductive elastic layer to obtain a conductive elasticity having a uniform volume resistance. It is disclosed.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-147437 proposes a configuration in which a surface layer is further provided on a conductive elastic layer in order to prevent surface contamination as a configuration of the developing roller. Disclosure of the invention
  • an electrophotographic image is formed by using a developing roller comprising a conductive elastic layer having a uniform volume resistance and a surface layer formed on the inertia layer. It has been found that a ghost image due to the developing roller may occur.
  • a ghost image is an image in which a previously printed output image remains on the developing roller and is superimposed on the original image as an afterimage in accordance with the rotation cycle of the developing roller. The occurrence of such a ghost image was remarkable in a developing roller having a structure in which a surface layer is laminated on a conductive elastic layer. Presumed to be derived from existence.
  • an object of the present invention is to have a shaft core body, a conductive elastic layer including a silicone rubber covering the shaft core body, and a force pump rack as a conductive agent, and a surface layer. It is an object of the present invention to provide a developing roller capable of suppressing image generation and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide an electrophotographic process cartridge and an image forming apparatus that provide a good electrophotographic image with reduced ghost images (afterimages of the developing roller cycle).
  • the present inventors have further considered a developing porter in which a surface layer is provided on a conductive inertia layer.
  • ghost images are generated by the following mechanism. That is, the interface between the conductive elastic layer and the surface layer functions as a minute resistance layer, and the electric charge stagnates at that portion and exists as a residual charge. Due to the residual charge, a potential difference is generated between the developing roller surface of the developing portion and the non-developing portion, and a ghost image is generated as an afterimage on the image.
  • the developing roller according to the present invention includes a conductive shaft core, a conductive elastic layer having a thickness of 0.5 mm to 6.0 mm formed around the shaft core, a surface layer,
  • the elastic layer includes carbon black and silicone rubber as a binder of the carbon black, and the carbon black content is 7% with respect to the elastic layer.
  • the carbon black in the elastic layer has at least two peaks in the particle number distribution, and the minimum diameter peak center of the particle number distribution is 10 nm to 40 nm.
  • the density of the inertia layer is in the range of 1.
  • the current easily flows near the surface of the conductive elastic layer, so that the surface layer is formed on the conductive elastic layer.
  • the generation of ghost images due to the interface with the surface layer could be effectively suppressed.
  • the present invention it is possible to obtain a ghost image which is estimated to be caused by the multi-layer configuration of the multi-layer development roller having the conductive elastic layer and the surface layer on the elastic layer. Generation can be effectively suppressed. In addition, due to the provision of the surface layer, contamination due to the sticking of the developer to the surface of the developing roller can also be effectively suppressed. Furthermore, by using such a developing roller, it is possible to obtain an image forming apparatus capable of stably forming a high-quality electrophotographic image with reduced generation of ghosts and an electrophotographic process cartridge that can be used therefor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a coating apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the image forming apparatus of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for obtaining the particle size of carbon black in the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining the particle size of carbon black in the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the particle size distribution of carbon black in the present invention.
  • 6A and 6B are explanatory diagrams for discriminating peaks obtained from the particle size distribution of carbon black in the present invention.
  • 7A and 7B are diagrams for explaining the measurement position of the elastic layer in the present invention.
  • 8A and 8B are explanatory diagrams for obtaining the carbon black ratio in the present invention.
  • 9A and 9B are diagrams for explaining the measurement position of the elastic layer in the present invention.
  • a developing roller according to the present invention a method for manufacturing the developing roller, a developing roller manufactured by the manufacturing method, an electrophotographic process cartridge, and an image forming apparatus including the developing roller will be described in detail.
  • the developing roller according to the present invention includes a conductive shaft core, a conductive elastic layer having a thickness of 0.5 mm to 6.0 mm formed around the shaft core, and a surface layer. Have.
  • the elastic layer includes carbon black and silicone rubber as a binder of the carbon black, and the content of the carbon black is relative to the elastic layer. 7 mass% to 17 mass%.
  • the carbon black in the inertia layer has at least two peaks in the particle size distribution, and the minimum diameter peak center of the particle size distribution is in the range of 1 O nm to 40 inm.
  • the inertia layer has a density in the range of 1. O l gZcm 3 to 1.07 gZcm 3 .
  • the ratio (CZ Si) of carbon atoms to gate atoms near the surface of the elastic layer is X
  • the ratio of carbon atoms to gate atoms at a depth of 100 m from the surface of the inertia layer is Y
  • X, Y and Z satisfy the relationship of the following formulas (1) and (2), where Z is the ratio of carbon atoms to gate atoms at a depth of 200 m from the surface of the inertia layer:
  • Each of the above X, ⁇ , and ⁇ represents the abundance ratio of carbon atoms to key atoms in the vicinity of the elastic layer surface and at a depth of 100 and 200 m from the surface of the elastic layer.
  • X, Y, and Z satisfy the above formulas (1) and (2), in the cross-sectional shape of the elastic layer, the abundance ratio of carbon atoms to the silicon atoms increases as the elastic layer becomes closer to the surface. It means that. As a result, the conductivity near the surface of the elastic layer becomes relatively high, and there is an effect that the residual charge at the interface between the elastic layer and the surface layer can be reduced.
  • XZY is preferably 1.20 or more and 1.40 or less.
  • YZZ is preferably 1.05 or more and 20 or less.
  • Silicone rubber is used as the binder constituting the elastic layer. This is because the hardness is moderately low and good deformation recovery force can be provided.
  • liquid silicone rubber As a raw material for the silicone rubber, it is preferable to use an addition reaction cross-linkable liquid silicone rubber (hereinafter also referred to as “liquid silicone rubber”).
  • the liquid silicone rubber is a composition containing, for example, an organopolysiloxane having an alkenyl group (liquid A) and an organohydropolyene polysiloxane (liquid B), and further containing a catalyst and other additives as appropriate.
  • Organopolysiloxane is a base polymer of a silicone rubber raw material, and the molecular weight thereof is not particularly limited, but the weight average molecular weight is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, more preferably 50,000 or more and 70,000 or less.
  • the alkenyl group of the organopolysiloxane is a site that reacts with the active hydrogen of the organohydrogenpolysiloxane to form a crosslinking point.
  • the alkenyl group include a bier group and an aryl group which are highly reactive with active hydrogen.
  • a pinyl group is more preferable.
  • Organohydrogenpolysiloxane acts as a cross-linking agent for the addition reaction in the curing process, so the number of hydrogen atoms bonded to the silicon atom in the molecule is 2 or more, so that the curing reaction can be suitably performed. Three or more polymers are preferred.
  • the average molecular weight of the organohydrogenpolysiloxane is not particularly limited, and the preferred weight average molecular weight is about 10:00 to 10:00.
  • a polymer having a relatively low molecular weight and a weight average molecular weight of not less than 100 and not more than 50.00 is preferable.
  • the liquid silicone rubber preferably contains a known platinum-based catalyst as a crosslinking catalyst for the organohydrodiene polysiloxane.
  • a known platinum-based catalyst as a crosslinking catalyst for the organohydrodiene polysiloxane.
  • platinum alone white Examples include gold compounds, chloroplatinic acid, chloroplatinic acid alcohol compounds, ether compounds, and complexes with hydrates.
  • a transition metal compound that exhibits a catalytic action in a hydrosilylation reaction can also be used as a crosslinking catalyst.
  • the addition amount of the crosslinking catalyst is preferably in the range of 1 ppm or more and 200 ppm or less as platinum atoms or transition metal atoms with respect to the organopolysiloxane.
  • the elastic layer in which the abundance ratio of carbon atoms to the silicon atoms is changed in the thickness direction is such that the abundance ratio of the conductive rubber to the silicone rubber as the binder resin of bon black increases toward the surface side. This can be achieved by a highly elastic layer.
  • the relationship of the above formulas (1) and (2) is obtained by making the carbon black unevenly distributed so that the carbon black is more densely located toward the surface of the single elastic layer made of carbon black and silicone rubber. It is possible to make an elastic layer that satisfies the above.
  • the liquid silicone rubber as a raw material for obtaining such an elastic layer needs to be blended with carbon black having different particle diameters so that the particle diameter number distribution peak is divided into at least two.
  • the particle size distribution represents the primary particle size distribution of force-bon black obtained by the particle size measurement method of carbon black.
  • particle size When the primary particle size (hereinafter referred to as “particle size”) has one peak and the peak center is in a region with a small distribution, carbon black has a certain degree of strong cohesiveness. It is difficult to exist near the surface of such an elastic layer. In other words, the carbon black concentration tends to decrease as it approaches the surface of the elastic layer. In addition, when only carbon black having a large particle size is used, an excessive amount of compounding is required because it is difficult to form a network between carbon blacks. As a result, physical properties such as compression set and resilience are adversely affected. However, when an elastic layer is formed using a liquid silicone rubber compounded with carbon black so that the peak in the particle size distribution of carbon black is divided into at least two, more carbon black is formed near the surface of the obtained elastic layer. Can exist.
  • the weakly cohesive carbon black contained in the liquid silicone rubber convects in the liquid silicone rubber by a shearing force applied to the liquid silicone rubber during the formation of the elastic layer.
  • strong cohesive force in the liquid silicone rubber—bon black is suppressed from being unevenly distributed inside the elastic layer due to weak cohesive force due to the presence of weakly cohesive carbon black.
  • carbon black with low cohesiveness is adsorbed on carbon black with high cohesiveness, and there is a structure in which the structure becomes enormous, and they flow into the layer surface by convection flowing from the inside to the outside of the elastic layer. ing.
  • the carbon black concentration is considered to increase as it approaches the surface of the elastic layer.
  • the center of the peak located on the smallest particle size side of the peak in the particle size distribution (hereinafter also referred to as “minimum diameter peak center”) is 10 nm or more. The range is less than nm.
  • minimum peak diameter is less than 10 nm, the cohesiveness of the carbon black itself is strong, and when the ratio to the polymer is small, it may be difficult to uniformly disperse the silicone rubber.
  • the center of the minimum diameter exceeds 4 O nm, the cohesiveness of the carbon black itself is weak and the uniform dispersibility in the silicone rubber is good, but the current is difficult to flow because the carbon network is less. Become.
  • carbon black of 10 nm or more and 40 nm or less is necessary for moderately forming a carbon network.
  • the particle size of carbon black with the larger particle size is not particularly limited. If the peak of the particle size distribution is separated from the pump rack, the center of the peak located on the larger particle size side than the minimum diameter peak in the number particle size distribution is It is preferably at least 40 nm or more away from the center of the small diameter peak. This is because the force in the thickness direction of the elastic layer described above is to promote the uneven distribution of the bon black to the silicone rubber.
  • the ratio of the peak position number ratio A is preferably 25% to 70%. If it is larger than 25%, as described above, the carbon black amount is small for the purpose of drawing out the conductivity with a small particle diameter, and the electrical characteristics as a development roller and la can be obtained. If it is less than 70%, the amount of carbon black having high cohesiveness is suitable, and the concentration of carbon black in the vicinity of the elastic layer surface is not lowered.
  • Examples of the carbon black include the following.
  • the amount of bon black added to liquid silicone rubber is 7 mass% or less and 17 mass% or less with respect to the volume. This is in order to support the volume resistance of 10 3 Qcm or more and 10 8 ⁇ cm or less necessary for the elastic layer.
  • the density of the elastic layer made of the silicone rubber molding is in the range of 1.0 l gZcm 3 or more and 1.07 gZcm 3 or less.
  • the density of normal silicone polymer is about 0.98 gZcm 3 . If the density of the elastic layer is less than 1. O l gZcm 3 , the filling rate of the filler with respect to the silicone polymer is small. For this reason, there is a case where a sufficient carbon black network is not created even when a highly conductive force-bon black is used, and a desired volume resistance value cannot be imparted to the elastic layer.
  • the area equivalent ratio of the force pump rack in the total filler blended in the silicone rubber is preferably 95% or more and 100% or less. This is because the influence of other fillers in the dispersion state of carbon black in the silicone rubber can be reduced or eliminated.
  • the thickness of the elastic layer is preferably 0.5 mm or more and 6. Omm or less in order to bring out the characteristics as a developing roller. 2. Omm or more and 3. Omm or less are more preferable. This is because the stress applied to the developer and other contact members is small, and the development cartridge can be downsized.
  • a developing roller preparation method according to the present invention will be described.
  • a liquid silicone rubber composition is prepared by blending bonbon black with liquid silicone rubber.
  • carbon black has at least two peaks in the particle size distribution in the liquid silicone rubber.
  • the minimum diameter peak center should be 10 nm or more and 40 nm or less.
  • Non-conductive fillers include silica, quartz, titanium oxide, calcium carbonate, zinc, and alumina.
  • plasticizer include polydimethylsiloxane resin, diphenylsilanediol, trimethylsilanol, fuuric acid derivatives, and adipic acid derivatives.
  • the silicone rubber composition may contain a heat-resistant agent, a flame retardant, an antioxidant, a crosslinking accelerator, a crosslinking retarder, a crosslinking aid, and a thixotropic agent.
  • a ring-shaped coating head is arranged on the outer peripheral side of the conductive shaft core body so as to be concentric with the shaft core body, and the shaft core body is relatively disposed with respect to the coating head.
  • the liquid silicone rubber composition is supplied from the coating head toward the outer periphery of the shaft core during the movement.
  • the yield stress of the liquid silicone rubber composition is preferably 20 Pa or more and 60 00 Pa or less.
  • a more preferable range of the yield stress is not less than 100 Pa and not more than 4 O O Pa.
  • Yield stress (often called the yield point) is the critical stress at which a sample behaves as a solid below that stress. The sample deforms elastically like a spring due to the stress, but when this stress is removed, the deformation disappears. Below the yield stress, the applied stress and deformation remain proportional. When the yield stress is exceeded, the structural fracture of the 3D network formed by the agglomerated filler occurs and the sample begins to flow. It continues to deform indefinitely due to the applied stress, and does not return to its original shape even if the stress is removed.
  • the shaft core body functions as an electrode and a support member.
  • the shaft core may be plated with chromium, nickel on a metal or alloy of iron, aluminum, copper alloy or stainless steel.
  • the shape is preferably a cylindrical shape or a cylindrical shape with a hollow center.
  • the outer diameter of the shaft core body can be determined as appropriate, but it is preferably in the range of usually 4 mm or more and 2 O mm or less.
  • Figure 1 shows a schematic diagram of a molding machine that uses a ring-type coating head.
  • a column 2 is mounted substantially vertically on a gantry 1
  • a precision ball screw 3 is mounted substantially vertically on the gantry 1 and the column 2.
  • 1 4 is a linear guide, and 2 are attached to column 2 in parallel with precision ball screw 3.
  • the LM Guide 4 connects the Linear Guide 1 4 and the Precision Pole Screw 3 so that the rotary motion is transmitted from the servo motor 5 through the pulley 6 so that it can move up and down.
  • Column 2 is provided with a ring-shaped coating head 8 for applying an uncured silicone rubber composition on the outer periphery of shaft core body 102 on the outer periphery side of shaft core body 102.
  • a bracket 7 is attached to the LM guide 4, and a lower shaft core holding shaft 9 that holds and fixes the shaft core body 102 is attached to the lower bracket 7 substantially vertically.
  • the central axis of the shaft upper holding shaft 10 that holds the opposite side of the roller shaft core 10 2 is attached to the upper bracket 7, and the shaft upper holding shaft 10 is below the shaft core.
  • the shaft core body is held by being disposed so as to be substantially concentric with the holding shaft 9.
  • the center axis of the ring-shaped coating head 8 is supported so as to be parallel to the moving direction of the shaft core lower holding shaft 9 and the shaft core upper holding shaft 10.
  • the central shaft and the shaft core of the outlet formed of an annular slit opened inside the coating head 8 The center axis of the lower holding shaft 9 and the shaft core upper holding shaft 10 is adjusted so as to be substantially concentric.
  • the central axis of the discharge port formed in the annular slit of the coating head 8 can be aligned with the central axis of the shaft core body, and the ring-shaped coating head can be aligned.
  • the outer peripheral surface of the shaft core body 10 2 A uniform gap is formed between the two.
  • the supply port 11 of the liquid silicone rubber composition is connected to the material supply valve 13 via a pipe 12 for conveying the liquid silicone rubber composition.
  • the material supply valve 13 is equipped with a mixing mixer, material supply pump, material dispensing device, material tank, etc. in front of it so that it can discharge a fixed amount (a constant amount per unit time) of liquid rubber. Liquid rubber is weighed from a material tank by a material dispensing device and mixed in a mixing mixer. Thereafter, the silicone rubber composition mixed by the material supply pump is sent from the material supply valve to the supply port via the pipe 12.
  • the liquid silicone rubber composition passes through the liquid silicone rubber composition flow path in the ring type coating head and is discharged from the nozzle of the ring type coating head.
  • the discharge amount from the ring-coated head nozzle and the supply amount from the material supply pump are kept constant, and the shaft core body holding shaft is set in the vertical direction (shaft core body Move up and down.
  • the shaft core moves in the axial direction relative to the coating head 8, and the cylindrical (roller-shaped) uncured product made of the liquid silicone rubber composition is formed on the outer periphery of the shaft core. Layer 1 0 1 is formed.
  • the clearance between the shaft core and the ring-type coating head nozzle is preferably about the desired thickness of the elastic layer.
  • the uncured liquid silicone rubber composition layer 101 formed around the shaft core is heat-treated by infrared heating and cured to form an elastic layer.
  • the surface of the uncured liquid silicone rubber composition is sticky.
  • the heat treatment method is preferably non-contact, simple equipment, and infrared heating that can uniformly heat the uncured layer of the silicone rubber composition in the longitudinal direction.
  • heat treatment is uniformly performed in the circumferential direction.
  • the temperature of the heat treatment is the liquid silicone rubber used.
  • the curing reaction starts from 10 to 2500, preferably the following.
  • secondary curing is performed by further heat-treating the elastic layer after infrared heating. You may let them.
  • a surface layer is further provided on the outer peripheral side of the elastic layer formed as described above from the viewpoint of wear resistance, toner chargeability, and releasability.
  • the material for forming the surface layer include various polyamides, fluororesins, hydrogenated styrene-butylene resins, urethane resins, silicone resins, polyester resins, phenol resins, imide resins, and olefin resins. These materials may be used alone or in combination of two or more. Various additives are added to these materials as needed. _
  • the surface layer can be dispersed using a conventionally known dispersion apparatus using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, and a ball mill.
  • the obtained dispersion for forming the surface layer can be applied to the surface of the elastic layer by a spray coating method or a dipping method.
  • the thickness of the surface layer is preferably 5 m or more from the viewpoint of preventing low molecular weight components from seeping out and contaminating the photosensitive drum. Further, from the viewpoint of preventing the roller from becoming hard and causing fusion, 50; am or less is preferable. More preferably, it is 10 x m or more and 30 z m or less.
  • the developing roller of the present invention bears a developer in a state of being in contact with or pressed against a photosensitive drum (hereinafter, also simply referred to as “photosensitive member”) as a latent image carrier that carries an electrostatic latent image. To do.
  • the developing roller has a function of visualizing the latent image as a developer image by applying toner as a developer to the photosensitive drum.
  • the electrophotographic process cartridge and the image forming apparatus of the present invention include this developing roller.
  • An example of a general process cartridge and an electrophotographic apparatus equipped with the developing roller of the present invention is shown as a schematic diagram in FIG. This will be described below with reference to FIG.
  • This image forming apparatus has four image forming units 2 1 2 a to 2 1 2 d for forming yellow, cyan, magenta, and black images, respectively, and is provided in a tandem manner. These four image forming units 2 1 2 a to 2 1 2 d are the same in basic configuration. Between each unit, photoconductor 2 0 5, charging device 2 0 6, image exposure device 2 0 7 (writing beam in the figure), developing device 2 0 8, cleaning device 2 0 9, image transfer device 2 1 0 ( In the figure, the specifications such as transfer port-La) may vary slightly depending on the characteristics of each color toner.
  • the photosensitive member 205, the charging device 206, the developing device 208, and the cleaning device 2009 form a detachable process cartridge.
  • a development power first ridge type comprising a developing device 2 0 8.
  • the developing device 2 0 8 includes a developing container 2 1 4 containing a one-component toner 2 1 3 and an opening extending in the longitudinal direction in the developing container 2 1 4, facing the photoconductor 2 0 5. And an installed developing roller 20 1, which develops and visualizes the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 0 5.
  • the one-component toner 2 1 3 is supplied to the developing roller 2 0 1, and the one-component toner 2 1 3 carried on the developing port 1 2 1 is not used for development, but the developing port 2 A toner supply roller 2 1 5 scraped from 1 is provided. Further, a developing blade 2 16 that regulates the carrying amount of the one-component toner 2 1 3 on the current image roller 20 1 and frictionally charges is provided.
  • the surface of the photoconductor 2 05 is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by the charging device 2 06, and the image information is converted into a beam from the image exposure device 2 0 7 and the surface of the charged photoconductor 2 0 5 is charged
  • the layer is illuminated and an electrostatic latent image is formed.
  • one component from the developing device 2 0 8 having the developing roller 2 0 1 of the present invention on the formed electrostatic latent image Toner is supplied, and a toner image is formed on the surface of the photosensitive member 205.
  • This toner image is transferred with the rotation of the photosensitive member 205, and the transfer material (paper) 2 supplied in synchronism with the rotation when it comes to the position facing the image transfer device 210. 1 Transferred to 1.
  • the transfer material 2 1 1 is synchronized with the image formation of each image forming unit.
  • the image formability is synchronized with the insertion of the transfer material 2 1 1.
  • the driving roller of the transfer conveying belt 2 1 7 is arranged so that the transfer conveying belt 2 1 7 transporting the transfer member 2 1 1 is sandwiched between the photoconductor 2 0 5 and the image transfer device 2 1 0.
  • the transfer material 2 1 1 is conveyed to the transfer conveyance belt 2 1 7 in a form that is electrostatically adsorbed by the action of the adsorption roller 2 2 1.
  • Reference numeral 2 2 2 denotes a supply roller for supplying the transfer material 2 1 1.
  • the transfer material 2 1 1 on which the image is formed is peeled off from the transfer conveying bell 1 2 1 7 by the action of the peeling device 2 2 3 and sent to the fixing device 2 2 4, and the toner image is transferred to the transfer material 2 1 1
  • the printing is completed.
  • the photoconductor 2 0 5 further rotates, and the surface of the photoconductor 2 0 5 is cleaned by the cleaning device 2 0 9. (Not shown). Thereafter, the photosensitive member 205 is used for the next image formation.
  • 2 2 5 and 2 2 6 indicate bias power supplies to the suction roller 2 2 1 and the image transfer device 2 10, respectively.
  • the image forming apparatus according to the following three aspects is also a category of the image forming apparatus according to the present invention.
  • a photoconductor instead of the process cartridge, a photoconductor, a charging device, a developing device, and the like may be directly incorporated in the image forming apparatus.
  • the particle size of Chikichi Bon Black can be determined by the following method. That is, as shown in Fig. 9A, samples are taken out from three places that divide the longitudinal direction of the roller into four equal parts. Specifically, a sharp blade is inserted vertically from the side of the roller to reach the shaft body, cut into a ring with a thickness of about several millimeters, and a sample that can observe the cut surface is collected. Make an ultrathin section from the thickest layer on the cut surface and use it as a sample for observation. For the preparation of the ultrathin section, a frozen section preparation apparatus (trade name: Leica a MFCS; manufactured by Leica Microsystems Co., Ltd.) is used.
  • a diamond knife (trade name: C ryodry 35 °; manufactured by Diatome) was used as the knife, and the sample and knife were cooled to a temperature of 1-20: ⁇ 50, and the thickness was about 50 nm. Make an ultrathin section. For each of the three observation samples that were created, observe three locations (near the elastic layer surface, between the surface and the shaft core, and near the shaft core) with a transmission electron microscope. The direct observation magnification is 14,000,000. The photographed film is enlarged twice and developed, and finally a 28,000 times photograph is obtained.
  • the two points (points A and B) where the contour lines of particle Y and particle X intersect are connected by a straight line.
  • C point and D point are obtained and connected by straight lines to create a closed plane connected by straight line AB, curve BC, straight line CD, and curved line DA.
  • the sum of the length of line AB and the length of line CD is 40% or less of the sum of the length of curve AD and the length of curve BC, and the length of curve BC is line A— B— C— If it is 50% or more of the length of D 1 A, it is judged that there is little overlap with adjacent carbon black particles.
  • the calculated diameter (unit: nm) is rounded off to the first decimal place and defined as an integer as the particle size of particle Y.
  • the particle X For the particle X, if the length of the curve A B is 70% or more of the sum of the length of the line A B and the length of the curve A B, it is judged that there is little overlap with the adjacent carbon black. Then, calculate the diameter of the circle obtained from a total of three points, one that bisects point A, point B, and curve AB. The value obtained by rounding off the first decimal place of the calculated diameter to an integer is defined as the particle size of particle X.
  • the length of the curve CD is 70% or more of the sum of the length of the straight line CD and the length of the curve CD, it overlaps with the adjacent carbon black. It is judged that there are few. Then, calculate the diameter of the circle obtained from a total of three points: point C, point D, and curve CD. The value obtained by rounding off the first decimal place of the calculated diameter to an integer is defined as the particle size of particle Z.
  • the particle size is determined for the 2 0 00 0 0 particles randomly selected above.
  • the particle diameter obtained from the 200 particles is represented on a histogram. As shown in Fig. 5, let A be the smallest diameter (leftmost peak in the graph) of several peaks in the obtained histogram. At this time, the highest position (where there are many) is the peak center. In addition, the number ratio ratio of peak A is obtained by calculating the ratio of A from several peaks obtained.
  • Figures 6A and 6B show how to determine the number of peaks. A tangent line is drawn on the histogram curve, and the point where the slope changes from positive to negative is taken as one peak (Fig. 6A). For example, a shoulder peak is not considered a peak unless the slope of the tangent line changes from positive to negative (Figure 6B).
  • FIG. 6A shows the case where two peaks are recognized
  • FIG. 6B shows the case where two peaks are not recognized.
  • the class width of the histogram is the E 2 4 series geometric sequence (a multiple of 1.1), and the number of classes is 40.
  • a sample was cut out from the elastic layer of the roller and measured with a solid density measuring device (trade name: SGM-2200; manufactured by Shimadzu Corporation). About 3 cc of sample was used for one measurement, 3 samples 9 cc were taken out, and the average value measured 3 times was used as the density of the elastic layer.
  • Sample 1 Omg was taken as a sample.
  • measurement was performed using ThermoPlus 2 TG8120 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., and the average value was used as measurement data.
  • the measurement condition is to keep nitrogen gas flowing at 200 mlZmin, keep at 50 for 5 minutes, and then heat up to 800 ° C at 50 min to thermally decompose all organic components. Information on the ratio of the organic component (polymer) in the rubber component can be obtained by weight reduction at this time.
  • a sharp blade is inserted vertically from the side of the roller to reach the shaft body, cut into a few millimeters in thickness, and a sample that can be observed in section.
  • the elastic layer part in the roller longitudinal direction was divided into four equal parts. Samples were taken out from three locations, measured at a predetermined position, which will be described later, and the average value from the three data was used as the measurement data.
  • An energy monodispersive X-ray analyzer manufactured by EDAX
  • an electron microscope (trade name: S 4800; manufactured by Hitachi, Ltd.) was used as a measuring device, and measurement was performed at an acceleration voltage of 20 kV and an acquisition time of 100 seconds.
  • the measurement position for X was about 5 m from the elastic layer surface 701 as shown in FIG. 7A.
  • Y and Z were 100 m and 200 / m from the surface of the inertia layer 700, respectively.
  • the magnification of the electron microscope was 2000 times, and a direct observation image (approximately 50 m in length x approximately 60 / m in width) at that magnification was used for the measurement.
  • the obtained data was qualitatively selected by selecting the carbon atom and the Ge atom using the software (product name: eDX ZAF 32 Ver 3.0 (J)) attached to the analyzer. Specifically, for carbon atoms, 0.246 to 0.28 eV, Quantities were measured for peak-width of 1.7 le V or more and 1.7 6 eV or less for C-Si element ratio.
  • a sample was taken out in the same manner as the C / Si element ratio measurement method. Samples were taken from three locations that divide the elastic layer in the longitudinal direction of the roller into four equal parts, and 10 images were taken so that they did not overlap each other. As shown in FIG. 8A, using a direct observation image with a magnification of 100,000, the particles are separated from all the aggregates found in the image. Each aggregation unit was selected, and irradiation was performed with the electron beam irradiation area narrowed down so that the particles occupied 60% or more of the image as shown in FIG. 8B.
  • the energy dispersive X-ray analyzer (manufactured by EDAX) attached to the electron microscope (trade name: S4800; manufactured by Hitachi, Ltd.) is used as the measuring device.
  • the atomic ratio (A tomic%) was measured in seconds.
  • carbon black particles are those having a ratio (C / O) of A tomic% of carbon (C) and A tomic% of oxygen (O) of 2.0 or more, and those having a ratio of less than 2.0 are carbon black. Other particles were used.
  • the areas of carbon black and other particles were totaled from 30 images, and the area of the carbon black particles was calculated as a percentage.
  • the resistance value of the conductive roller of the present invention is left for 24 hours or more in each environment (high temperature and high humidity: temperature 30 ° C, humidity 85% RH, low temperature and low humidity: temperature 15 and humidity 10% RH). It was. After that, the developer carrier is pressed against a cylindrical metal roller (diameter 30 mm) under a constant pressure load of 50 g on one side under each environment, rotated at 60 rpm, and applied with a DC voltage of 50 V. The resistance value when measured is measured.
  • a method for measuring the yield stress of a liquid rubber material using a viscoelasticity measuring device (trade name: RheoStress 600; manufactured by Haake) is described below.
  • the developing roller was assembled in a developing cartridge as indicated by 208 in FIG. After this cartridge is left in an environment with a temperature of 15 and a humidity of 10% for 24 hours, the main body of the image forming apparatus (product name: Collor Laser J et 3700 (600 dpi); HP) is set to 1200 dpi in the same environment. Mounted on a modified version. Then, a 15 mm x 5 mm solid area (measured with a Macbeth densitometer: 1.3) is placed in a horizontal row at 15 mm intervals as a ghost evaluation image, and a halftone area (Macbeth Densitometer measurement value: 0.3) The pattern image arranged was output.
  • the main body of the image forming apparatus product name: Collor Laser J et 3700 (600 dpi); HP
  • a 15 mm x 5 mm solid area is placed in a horizontal row at 15 mm intervals as a ghost evaluation image, and a halftone area (Macbeth Densit
  • the developing roller cycle is in the halftone area.
  • the same pattern as that in the above-mentioned evening area may appear as white.
  • this is defined as a ghost. Then, the image for evaluating the ghost wrinkle was visually observed, and the presence / absence of the ghost was evaluated based on the following criteria.
  • the clearance between the shaft core 102 and the nozzle of the ring-shaped coating head 8 having an inner diameter of 12.0 mm was 3.0 mm.
  • the shaft core holding member was moved vertically upward (G OmmZ seconds) to move the shaft core body.
  • the liquid silicone rubber composition was discharged at a discharge speed of 5040 mm 3 Z seconds, and a cylindrical (roller-shaped) uncured material layer made of the silicone rubber composition was formed on the outer periphery of the shaft core body.
  • infrared heating was applied to this uncured layer.
  • Infrared heating lamp (HYL 25 5 made by Hi-Beck) is heat treatment temperature (surface temperature of the object to be heated) 2 0 0 (output 1 0 0 0 W), and the distance between the lamp and uncured layer surface is 60 mm It arranged so that it might become.
  • the shaft core body provided with the uncured material layer was rotated in the circumferential direction at 60 rpm and heated for 4 minutes to cure the elastic layer. After that, the physical properties after curing of the silicone rubber elastic layer are stabilized, and the reaction residue and unreacted low molecular components in the silicone rubber elastic layer are removed. Curing was performed. Table 2 shows the blending ratio and yield value of the liquid silicone rubber composition, and the thickness of the formed elastic layer.
  • Polyurethane polyol prepolymer (trade name: Takelac T E 5 0 60; manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.): 100 parts
  • MEK was further added to adjust the solid content in the range of 20% by mass to 30% by mass (so that the film thickness was 20).
  • the above-mentioned coasting roller was dipped, pulled up and dried naturally.
  • the raw material for the surface layer was cured by heat treatment at a temperature of 140 ° for 60 minutes to obtain an elastic roller with the surface layer formed.
  • Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer.
  • Table 3-3 shows the results of image evaluation using the male roller according to this example.
  • Example 1 Except that the carbon black was changed to the following, the same table as in Example 1 was used. An elastic roller with a face layer was produced. Using this elastic roller as the developing roller 2, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Tables 3-1 and 3-2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • CB-4 'Rikiichi Bon Black
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. Using this inertia roller as the developing roller 3, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Table 3-1 and Table 3-12. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Carbon black (CB-5) 3.2 parts.
  • An elastic roller with a surface layer was produced in the same manner as in Example 1 except that an iron shaft having an outer diameter of 11 mm (both ends remained 6 mm) was used. Using this elastic roller as the developing roller 4, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • the discharge amount of the liquid silicone rubber composition was adjusted so that the outer diameter of the iron shaft core was 4 mm (both ends were 6 mm) and the thickness of the inertia layer was 6. Omm. Otherwise, an elastic roller with a surface layer was produced in the same manner as in Example 1. Using this elastic roller as the developing roller 5, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Example 6 The amount of carbon black added is as follows, and silica (average primary particle size
  • An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silicone rubber composition containing 0.7 part of 0.7, NipsiE-220A, manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd. was used. Using this elastic roller as the developing roller 6, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Tables 3-1 and 3-2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. Using this as the developing roller 7, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show the various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Carbon black (CB-4) 10. 7 parts.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the force bon black was changed to the following. Using this as the developing roller 8, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Carbon black (CB-5) 3.4 parts.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that carbon black was replaced with the following. Using this elastic roller as the developing roller 9, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3—show various physical properties of the surface layer. Shown in 2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Carbon black (CB-4) 3.4 parts
  • Carbon black (CB-5) 4.5 parts.
  • An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 6 except that the amount of silica was 1.7 parts. Using this as the developing roller 10, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Table 3-1 and Table 3-2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 5 except that the material discharge amount was adjusted so that the thickness of the elastic layer was 6.5 mm. Using this as the developing roller 11, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Table 3-11 and Table 3-2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. Using this as the developing roller 12, image evaluation was carried out in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Carbon black (CB-2) 3.2 parts
  • Carbon black (CB-4) 2. 1 part.
  • Carbon black (CB-5) 17.5 parts.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. Using this as the developing roller 14, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Various physical properties of the surface layer are shown in Table 3-1 and Table 3-2. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the force bon black was changed to the following. Using this as the developing roller 15, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • Example 3 An elastic roller with a surface layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. Using this as the developing roller 16, image evaluation was performed in the same manner as in Example 1. Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • An elastic roller before forming the surface layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following.
  • a raw material solution for forming an intermediate layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of carbon black (trade name: MA 100; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) in the raw material solution for the surface layer was changed to 40 parts. .
  • MA 100 trade name: MA 100; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
  • a surface layer was formed on the intermediate layer in the same manner as in Example 1 using the raw material liquid for the surface layer in Example 1.
  • image evaluation was performed in the same manner as in Example 1.
  • Table 3-1 and Table 3-2 show various physical properties of the surface layer. The results of image evaluation are shown in Table 3-3.
  • a liquid silicone rubber composition for forming an elastic layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following.
  • a first elastic layer was formed on the peripheral surface of the shaft core in the same manner as in Example 1 except that this liquid silicone rubber composition was used and the discharge speed was 4972 mm 3 Z seconds. An elastic roller was obtained.
  • a liquid silicone rubber composition for forming an elastic layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon black was replaced with the following. This except that the discharge speed 68 mm 3 Bruno seconds with use of liquid silicone Ngomu composition forms a second elastic layer having a thickness of 0. 1 mm on the peripheral surface of the first elastic layer in the same manner as in Example 1 Thus, a coasting roller having a diameter of 12. Omm was obtained.
  • Carbon black (CB-1) 27.0 parts.
  • Peak OO ⁇ center The equivalent of the area of the peak position to the particle size distribution The number of peaks in the particle size OO value Ratio of the number ratio
  • the developing roller obtained in Examples 1 to 11 did not generate a ghost image that would cause a problem in evaluation.
  • the development port with a strong carbon black inclination near the surface of the elastic layer obtained in Example 5 a very good image in which no ghost afterimage was confirmed and no bias leak occurred. was gotten.

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Abstract

芯金と、該芯金を被覆するシリコーンゴムと導電剤としてのカーボンブラックとを含む導電性弾性層と、表面層とを有し、かつゴースト画像の発生を抑制することのできる現像ローラを提供する。導電性の軸芯体と、該軸芯体の周囲に形成された厚さ０．５ｍｍ乃至６．０ｍｍの導電性の弾性層と、表面層とを有している現像ローラであって、該弾性層は、カーボンブラックと、該カーボンブラックのバインダーとしてのシリコーンゴムとを含み、該カーボンブラックの含有量が、該弾性層に対して７質量％乃至１７質量％であり、かつ該弾性層中の該カーボンブラックは、その粒径個数分布において少なくとも２つのピークを有し、該粒径個数分布の最小径ピーク中心が１０ｎｍ乃至４０ｎｍの範囲にあり、該弾性層の密度が１．０１ｇ／ｃｍ3乃至１．０７ｇ／ｃｍ3の範囲にあり、更に、該弾性層の表面近傍における炭素原子とケイ素原子との比率（Ｃ／Ｓｉ）をX、該弾性層の表面からの深さ１００μｍにおける炭素原子とケイ素原子との比率をＹ、該弾性層の表面からの深さ２００μｍにおける炭素原子とケイ素原子との比率をＺとしたとき、X、Y及びZが特定の関係を満足する現像ローラ。

Description

明細書
現像ローラ、 現像ローラの製造方法、 プロセスカートリッジ及び
画像形成装置 技術分野
本発明は、プリンター及び複写機の如き画像形成装置および電子写真プロセ スカ一卜リッジに用いられる現像ローラおよびその製造方法、 現像ローラを 具備した電子写真プロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。 背景技術 '
一般に、 現像ローラは、 良導電性金属からなる軸芯体と、 その周囲を被覆す る導電性の弾性層とからなる構成を有している （特開 2002— 14743 7号公報参照)。
また、導電性の弾性層としては、 シリコーンゴムにカーボンブラック等の導 電剤を分散させたものが多用されている （特開 2001-227530号公 報参照)。 特開 2001— 227530号公報は、導電性の弾性層を注型成 形法により形成した場合に、 導電剤が軸芯体の側に偏在してしまい導電性が 不均一となるという課題を提示している。 そして係る課題に対し、 特定の DBP吸油量のカーボンブラックを配合した、特定の比重の液状シリコーンゴ ムを用いて導電性弾性層を形成することで体積抵抗値の均一な導電性弾性を 得られることを開示している。
ところで、 特開 2002— 147437号公報は、 現像ローラの構成とし て、 表面の汚染防止のために、 導電性弾性層上に更に表面層を設けた構成を 提案している。 発明の開示
本発明者らは、現像ローラ表面の汚染を有効に抑制するためには、導電性の 弾性層を被覆する表面層の使用は不可避との認識の下、 高品位な電子写真画 像を与える現像ローラの開発を進めてきた。 その過程で、 力一ポンプラック を均一に分散させ、 体積抵抗を均一化した導電性の弾性層と該弹性層上に形 成した表面層とからなる現像ローラを用いて電子写真画像を形成すると、 当 該現像ローラ起因のゴースト画像が発生することがあることを知見した。 ゴ 一スト画像とは、 前に印刷された出力画像が現像ローラ上に残り、 現像ロー ラの回転周期に合わせて本来の画像上に残像として重畳的に形成される画像 をいう。 そして、 このようなゴースト画像の発生は、 導電性弾性層上に表面 層を積層した構成を有する現像ローラにおいて顕著であったところ、 本発明 者等は、 当該ゴースト画像の発生が、 表面層の存在に由来するものと推測し た。
そこで、 本発明の目的は、 軸芯体と、 該軸芯体を被覆するシリコーンゴムと 導電剤としての力一ポンプラックとを含む導電性弾性層と、表面層とを有し、 かつゴース卜画像の発生を抑制することのできる現像ローラ及びその製造方 法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、 ゴースト画像（現像ローラ周期の残像） の低減さ れた良好な電子写真画像を与える電子写真プロセスカートリッジ、 及び画像 形成装置を提供することにある。
上記の目的に鑑み、本発明者らは、導電性弹性層上に表面層を設けた現像口 —ラについて更なる考察を重ねた。 その結果、 以下のようなメカニズムによ りゴースト画像が発生するものと推測した。 即ち、 導電性弾性層と表面層と の間の界面が微小な抵抗層として機能し、 その部分で電荷が停滞し、 残存電 荷として存在する。 かかる残存電荷により、 現像部と非現像部との現像ロー ラ表面にかけて電位差が生じ、画像上の残像となりゴースト画像が発生する。 このような推測の下、導電性弾性層と表面層との界面に電荷が停滞すること を抑制し得る現像ローラの構成について検討を重ね、 当該界面近傍に近いほ どカーボンブラックのシリコーンゴムに対する比率を高めることにより上記 の目的を良く達成できることを見出し本発明を為すに至った。
即ち、 本発明に係る現像ローラは、 導電性の軸芯体と、 該軸芯体の周囲に 形成された厚さ 0. 5 mm乃至 6. 0 mmの導電性の弾性層と、 表面層とを 有している現像ローラであって、 該弾性層はカーボンブラックと、 該カーボ ンブラックのバインダーとしてのシリコーンゴムとを含み、 該カーボンブラ ックの含有量が、 該弾性層に対して 7質量％乃至 17質量％であり、 かつ該 弾性層中の該カーボンブラックは、 その粒径個数分布において少なくとも 2 つのピークを有し、 該粒径個数分布の最小径ピーク中心が 10 nm乃至 40 nmの範囲にあり、 該弹性層の密度が 1. 01 (：1113乃至1. 07 gZ cm3の範囲にあり、更に、該弾性層の表面近傍における炭素原子とゲイ素原 子との比率 （CZS i ) を X、 表面からの深さ 100 mにおける炭素原子 とケィ素原子との比率を Y、 表面からの深さ 200 / mにおける炭素原子と ゲイ素原子との比率を Zとしたとき、 X、 Y及び Zが下記式 （1) 及び （2) の関係を満足することを特徴とする：
1. 50≥Χ/Υ≥1. 10 · · · (1)
1. 10≥Y/Z≥ 1. 02 · · · (2)。
このような構成によれば、 導電性弾性層の表面近傍を電流が流れやすい構 成となることにより、 導電性の弾性層上に表面層が形成されてなる多層構成 の現像ローラにおける弹性層と表面層との間の界面に起因するゴースト画像 の発生を有効に抑制することができた。
以上説明したように、 本発明によれば、 導電性の弾性層と、 当該弾性層上 の表面層とを有する多層構成の現像ローラの、 当該多層構成に起因すると推 測されるゴース卜画像の発生を有効に抑制できる。 また、 表面層を設けたこ とによる現像ローラ表面への現像剤の固着等による汚れもまた有効に抑制し うるものとなる。 さらに、 このような現像ローラの使用により、 ゴーストの発生を低減した 高品位な電子写真画像を安定して形成可能な画像形成装置及びそれに用いる ことができる電子写真プロセスカートリッジを得ることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本実施形態の塗工装置の概略を表す断面図である。
図 2は、 本発明の画像形成装置の概略を表す構成図である。
図 3は、 本発明におけるカーボンブラックの粒径を求める説明図である。 図 4は、 本発明におけるカーボンブラックの粒径を求める説明図である。 図 5は、 本発明におけるカーボンブラックの粒径分布の説明図である。 図 6 A及び 6 Bは、 本発明におけるカーボンブラックの粒径分布より求め るピークを判別する説明図である。
図 7 A及び 7 Bは、本発明における弾性層の測定位置を説明する図である。 図 8 A及び 8 Bは、 本発明におけるカーボンブラック割合を求める説明図 である。
図 9 A及び 9 Bは、本発明における弾性層の測定位置を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明による現像ローラ、 および該現像ローラの製造方法、 該製造 方法により製造された現像ローラおよび該現像ローラ等を具備する、 電子写 真プロセスカートリッジ、 画像形成装置について詳細に説明する。
本発明に係る現像ローラは、 導電性の軸芯体と、 該軸芯体の周囲に形成さ れた厚さ 0 . 5 mm乃至 6 . 0 mmの導電性の弾性層と、 表面層とを有して いる。
該弾性層はカーボンブラックと、 該カーボンブラックのバインダーとして のシリコーンゴムとを含み、 該カーボンブラックの含有量が、 該弾性層に対 して 7質量％乃至 17質量％である。
また該弹性層中の該カーボンブラックは、 その粒径個数分布において少な くとも 2つのピークを有し、 該粒径個数分布の最小径ピーク中心が 1 O nm 乃至 40 inmの範囲にある。
また、 該弹性層は密度が 1. O l gZcm3乃至 1. 07 gZcm3の範囲 にある。
更に、 該弾性層の表面近傍における炭素原子とゲイ素原子との比率 （CZ Si) を X、 該弹性層の表面からの深さ 100 mにおける炭素原子とゲイ素 原子との比率を Y、 該弹性層の表面からの深さ 200 mにおける炭素原子 とゲイ素原子との比率を Zとしたとき、 X、 Y及び Zが下記式（1)及び（2) の関係を満足する：
1. 50≥XZY≥ 1. 10 · · · (1)
1. 10≥ΥΖΖ≥ 1. 02 · · · (2)。
上記 X、 Υ及び Ζの各々は、 弾性層表面近傍、 該弾性層の表面から深さ 1 00 及び 200 mの位置における炭素原子のケィ素原子に対する存在 割合を表す。 そして、 X、 Y及び Zが、 上記式 （1) 及び （2) を満たすと は、 弾性層の断面形状において、 弾性層の表面に近くなるに従い炭素原子の ゲイ素原子に対する存在割合が高くなることを意味している。 このことによ り、 弾性層の表面付近の導電性が相対的に高くなり、 弾性層と表面層との界 面における電荷の残存を低減させられる効果がある。 XZYは、 好ましくは 1. 20以上1. 40以下である。 また、 YZZは、 好ましくは、 1. 05 以上 20以下である。
そして、 XZYが 1. 10未満、 または YZZが 1. 02未満であるとゴ ースト画像の軽減を図ることが困難となる。 弾性層表面に流れる電流が少な すぎて、微小抵抗となる界面の影響を受けやすくなる為であると考えられる。
XZYが 1. 50を超え、 または YZZが 1. 10を超えると感光ドラム 側に電流がリ一クしてしまうことがある。 弾性層表面の表面抵抗が低くなり すぎる為と考えられる。
•シリコーンゴムについて
弾性層を構成するバインダーとしては、 シリコーンゴムを用いる。 適度に 低硬度であり良好な変形回復力を持たせることができるためである。
シリコーンゴムの原料としては、 付加反応架橋型液状シリコーンゴム （以 降 「液状シリコーンゴム」 ともいう） を用いることが好ましい。 液状シリコ ーンゴムは、 例えばアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン （A液） およびオルガノハイドロジエンポリシロキサン （B液） を含み、 さらに触媒 や他の添加物を適宜含む組成物である。 オルガノポリシロキサンはシリコー ンゴム原料のベースポリマーであり、 その分子量は特に限定されないが重量 平均分子量 1万以上 1 0 0万以下が好ましく、 重量平均分子量 5万以上 7 0 万以下がより好ましい。
上記オルガノポリシロキサンのアルケニル基は、 オルガノハイドロジェン ボリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位である。 当該ァ ルケニル基の好適な具体例としては、 活性水素との反応性が高いビエル基、 ァリル基が挙げられる。 特にピニル基がより好ましい。 オルガノハイドロジ エンポリシロキサンは、 硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするも ので、 一分子中のケィ素原子結合水素原子の数は 2個以上であり、 硬化反応 を好適に行わせるために、 3個以上のポリマ一が好ましい。
オルガノハイドロジェンポリシ口キサンの平均分子量は特に制限がなく、 好ましい重量平均分子量は 1 0 0 0から 1 0 0 0 0程度である。 硬化反応を 好適に行わせるためには、 比較的低分子量である重量平均分子量 1 0 0 0以 上 5 0 0 0以下のポリマ一が好ましい。
液状シリコーンゴムは、 オルガノハイドロジエンポリシロキサンの架橋触 媒として、 公知の白金系触媒を含むことが好ましい。 例えば、 白金単体、 白 金化合物、 塩化白金酸、 塩化白金酸のアルコール化合物、 エーテル化合物、 水和物との錯体が挙げられる。 また、 架橋触媒として、 ヒドロシリル化反応 において触媒作用を示す遷移金属化合物も使用できる。架橋触媒の添加量は、 オルガノポリシロキサンに対し、 白金原子あるいは遷移金属原子として 1 p p m以上、 2 0 0 0 p p m以下の範囲が好ましい。
本発明にかかる、 炭素原子のケィ素原子に対する存在比率が厚さ方向で変 化してなる弾性層は、 導電性の力一ボンブラックのバインダー樹脂としての シリコーンゴムに対する存在比率が表面側に行くほどに高めた弾性層により 達成可能である。
即ち、 カーボンブラックとシリコーンゴムとからなる単層の弾性層の表面 側に行くほどカーボンブラックが密に存在するようにカーボンブラックを偏 在させることで、 前記式 （1 )、 （2 ) の関係を満たす弾性層とすることがで さる。
このような弾性層を得るための原料としての液状シリコーンゴムには、 粒 径個数分布のピークが少なくとも 2つに分かれるように粒径の異なるカーボ ンブラックを配合することが必要である。
ここで、 粒径個数分布とは、 カーボンブラックの粒径測定法により得られ る力一ボンブラックの一次粒径分布を表すものである。
一次粒径 （以降 「粒径」 とする） のピークが 1つであり、 さらにピーク中 心が分布の小さい領域にある場合、 カーボンブラックがある程度の強い凝集 性をもっために、 成形時にせん断のかかる弾性層の表面近傍には存在しにく くなる。 つまり、 弾性層の表面付近に近づくに連れてカーボンブラック濃度 が低くなりやすい。 また、 粒径の大きいカーボンブラックのみを使用した場 合、 カーボンブラック同士のネッ卜ワークが形成されにくいために過剰量の 配合が必要になる。 それにより、 圧縮永久ひずみや反発弹性などの物性値に 悪い影響を与えてしまう。 しかし、 カーボンブラックの粒径個数分布においてピークが少なくとも 2 つに分かれるようにカーボンブラックを配合した液状シリコーンゴムを用い て弾性層を形成すると、 得られた弾性層の表面付近により多くのカーボンブ ラックを存在させることができる。
その詳細なメカニズムは不明であるが、 以下のように推測される。 即ち、 液状シリコーンゴムに含まれる凝集性の弱いカーボンブラックは、 弾性層の 成形時に該液状シリコーンゴムに加わるせん断力によって該液状シリコーン ゴム中で対流する。 これと同時に、 液状シリコーンゴム中の凝集性の強い力 —ボンブラックは、 凝集性の弱いカーボンブラックが存在することで凝集力 が弱まり弾性層となる層の内側に偏在することが抑制される。 なかには凝集 性の強いカーボンブラックに凝集性の弱いカーボンブラックが吸着され、 ス トラクチャ一が巨大化したものが存在し、 それらは弾性層の内側から外側へ 流れる対流により層の表面に流れ込む現象が起きている。 その結果、 弾性層 の表面近傍にいくに従いカーボンブラック濃度が高くなつているものと考え られる。
液状シリコーンゴムに配合するカーボンブラックに関して、 粒径個数分布 のピークのうち、 最も小粒径側に位置するピークの中心 （以降 「最小径ピー ク中心」 ともいう） は、 1 0 n m以上 4 0 n m以下の範囲とする。 最小径ピ —ク中心が、 1 0 n m未満となった場合、 カーボンブラック自体の凝集性が 強く、 ポリマ一に対する比率が小さい場合には、 シリコーンゴムへの均一分 散が困難になることがある。一方、最小径ピーク中心が、 4 O nmを超えると、 カーボンブラック自体の凝集性が弱く、 シリコーンゴムへの均一分散性は良 い方向になるが、 カーボンネットワークが少なくなり電流が流れにくい方向 になる。 ここでは、 1 0 n m以上 4 0 n m以下のカーボンブラックがカーボ ンネットワークを適度に形成するのに必要なものである。 粒径の大きい方の カーボンブラックの粒径はとくに限定されるものではなく、 粒径の小さい方 の力一ポンプラックと粒径分布のピークが分かれるようなものであれば良レ^ また個数粒径分布において、 最小径ピークよりも粒径の大きい側に位置する ピークの中心の位置は、 最小径ピーク中心から少なくとも 4 0 nmもしくは それ以上離れていることが好ましい。 上記した弾性層の厚み方向における力 一ボンブラックのシリコーンゴムに対する存在比率の偏在化を促すためであ る。
粒径分布のヒス卜グラムから求められる 2種類以上のカーボンブラックの うち、 最小径のものを Aとしたとき、 ピーク位置個数比 Aの割合が好ましく は 2 5 %以上 7 0 %以下である。 2 5 %より大きければ前述したように、 粒 径の小さい、 導電性を引き出すためのカーボンブラック量が適当で現像ロー, ラとしての電気特性を得ることができる。 7 0 %よりも小さければ、 凝集性 の強いカーボンブラック量が適当で、 弾性層表面近傍のカーボンブラック濃 度が低くはならないので好ましい。
カーボンブラックの種類としては、 例えば以下のものが挙げられる。
S A (Super Abrasion Furnace),
I S A (Intermediate Super Abrasion Furnace),
H A F (High Abrasion Furnace)、
M A F (Medium Abrasion Furnace、
F E F (Fast Extruding Furnace),
G P F (General Purpose Furnace)、
S R F (Semi Reinforcing Furnace)、
F T (Fine Thermal),
M T (Medium Thermal)。
さらには、 酸化処理を施した酸性カーボン、 熱分解カーボンの如き汎用の ものが挙げられる。
液状シリコーンゴムに配合する力ーボンブラック量は、 液状シリコーンゴ ムに対して 7質量％以上 17質量％以下である。弾性層に必要な 103Qcm 以上 108Ω cm以下の体積抵抗を担持させるためである。
シリコーンゴム成形物からなる弾性層の密度は 1. 0 l gZcm3以上 1. 07 gZcm3以下の範囲である。通常のシリコーンポリマーの密度は 0. 9 8 gZcm3程度である。 そして、 弾性層の密度が 1. O l gZcm3未満だ とシリコーンポリマーに対するフイラ一の充填率が少ない。 そのため、 特に 導電性の強い力一ボンブラックを使用した場合にも十分なカーボンブラック のネットワークを作り出せず、 弾性層に所望の体積抵抗値を付与できない場 合がある。
一方、弾性層の密度が 1. 07 gZ cm3を超えると密度差の大きなフイラ —が多く混在することで、 軸芯体近傍でのカーボンブラックの分散性の悪化 などにつながり、 現像ローラとしての必要な電気特性を得ることが困難とな ることがある。
シリコーンゴムに配合される全フイラ一中の力一ポンプラックの面積相当 割合は好ましくは 95%以上 100%以下である。 カーボンブラックのシリ コーンゴム中における分散状態の他のフィラーによる影響を軽減し、 または 排除することができるためである。
弾性層の厚みとしては、 現像ローラとしての特性を引き出すのに 0. 5m m以上 6. Omm以下が好ましい。 2. Omm以上 3. Omm以下がさらに 好ましい。 現像剤や他の接触部材に与えるストレスが小さく、 現像カートリ ッジの小型化できるためである。
•現像ローラの調製方法
本発明に係る現像ローラの調製方法について説明する。
先ず、 液状シリコーンゴムに力一ボンブラックを配合して液状シリコーン ゴム組成物を調製する。 カーボンブラックは、 前記したように液状シリコー ンゴム中における粒径個数分布において少なくとも 2つのピークを有するよ うに、 かつ最小径ピーク中心が 1 0 n m以上 4 0 n m以下となるように配合 する。
液状シリコーンゴム組成物には、 必要に応じて非導電性充填材、 可塑剤な どの各種添加剤が本発明の効果を損なわない範囲で適宜配合されていてもよ い。非導電性充填剤としては、 シリカ、石英、酸化チタン、炭酸カルシウム、 亜鉛、 アルミナが挙げられる。 可塑剤としては、 ポリジメチルシロキサンォ ィル、ジフエニルシランジオール、 トリメチルシラノール、フ夕ル酸誘導体、 アジピン酸誘導体が挙げられる。また、シリコーンゴム組成物には、耐熱剤、 難燃剤、 酸化防止剤、 架橋促進剤、 架橋遅延剤、 架橋助剤、 チキソ剤を配合 しても差し支えない。
次いで、 導電性の軸芯体の外周側に該軸芯体と同芯となるようにリング型 の塗工へッドを配し、 該軸芯体を該塗工へッドに対して相対的に軸方向に移 動させ、 該移動時に該塗工へッドから該軸芯体の外周上に向けて液状シリコ ーンゴム組成物を供給する。 このとき、 液状シリコーンゴム組成物の降伏応 力を 2 0 P a以上 6 0 0 P a以下とすることが好ましい。
降伏応力のより好ましい範囲は、 1 0 0 P a以上 4 O O P a以下である。 降伏応力 （しばしば降伏点と呼ばれる） とは、 応力がそれ以下では、 試料が 固体として振舞う限界応力のことである。 応力により試料はバネのように弾 性的に変形するが、 この応力が取り除かれると変形は消失する。 降伏応力以 下では、 加えられる応力と変形は比例関係を保つ。 降伏応力を超えると、 凝 集フィラーによって形成されていた 3次元網目構造の構造破壊が生じ、 試料 は流動を開始する。 加えられた応力によって際限なく変形し続け、 応力を除 いてももとの形状に戻ることはない、 などの特徴をもつ。
降伏応力が 2 O P a以上 6 0 0 P a以下の範囲にある場合、 塗工厚みに対 する寸法精度を維持し、 塗工面の平滑さとのバランスを最良の状態で、 両立 することができる。 軸芯体は、電極および支持部材として機能するものである。軸芯体は、鉄、 アルミニウム， 銅合金， ステンレス鋼の金属または合金にクロム， ニッケル で鍍金処理を施してもよい。 形状は、 円柱形や中心部を空洞化した円筒形が 好ましい。 軸芯体の外径は適宜決めることができるが、 通常直径 4 mm以上 2 O mm以下の範囲にすることが好ましい。
図 1にリング型の塗工へッドを用いる成形機の概略図を示す。 図 1に示す 成形機は、 架台 1の上に略垂直にコラム 2が取り付けられ、 さらに架台 1と コラム 2の上部に精密ボールネジ 3が略垂直に取り付けられている。 1 4は リニアガイドであり、 精密ボールネジ 3と平行に 2本がコラム 2に取り付け られている。 L Mガイド 4はリニアガイド 1 4と精密ポールネジ 3とを連結 し、 サーボモー夕 5よりプーリ 6を介して回転運動が伝達され昇降できるよ うになつている。 コラム 2には軸芯体 1 0 2の外周側にシリコーンゴム組成 物の未硬化物を軸芯体の外周上に塗布するリング形状の塗工へッド 8が取り 付けられている。 さらに L Mガイド 4にはブラケット 7が取り付けられ、 下 側のブラケット 7には軸芯体 1 0 2を保持し固定する軸芯体下保持軸 9が略 垂直に取り付けられている。 また、 ローラの軸芯体 1 0 2の逆側を保持する 軸芯体上保持軸 1 0の中心軸が、 上側のブラケット 7に取り付けられ、 軸芯 体上保持軸 1 0は軸芯体下保持軸 9に対向して略同芯になるように配置して 軸芯体を保持している。 さらにリング形状の塗工へッド 8の中心軸は軸芯体 下保持軸 9と軸芯体上保持軸 1 0の移動方向と平行となるようにそれぞれに 支持されている。 また、 軸芯体下保持軸 9および軸芯体上保持軸 1 0が昇降 移動時において塗工へッド 8の内側に開口した環状スリッ卜に成っている吐 出口の中心軸と軸芯体下保持軸 9および軸芯体上保持軸 1 0の中心軸が略同 芯になるように調節してある。 このような構成により塗工へッド 8の環状ス リッ卜に成っている吐出口の中心軸を軸芯体の中心軸に略同芯に合わせるこ とができ、 リング形状の塗工へッドの内周面と前記軸芯体 1 0 2の外周面と の間に均一な隙間が形成される。
また、 液状シリコーンゴム組成物の供給口 1 1は、 液状シリコーンゴム組 成物の搬送用の配管 1 2を介して材料供給弁 1 3に接続されている。 材料供 給弁 1 3は、その手前に混合ミキサー、材料供給ポンプ、材料定量吐出装置、 材料タンク等を備え、 定量 （単位時間当たりの量が一定） の液状ゴムを吐出 可能としている。 液状ゴムは材料タンクから、 材料定量吐出装置により一定 量計量され、 混合ミキサーで混合される。 その後、 材料供給ポンプにより混 合されたシリコーンゴム組成物は、 材料供給弁から配管 1 2を経由して、 供 給口に送られる。
さらに、 液状シリコーンゴム組成物は、 リング型の塗工ヘッド内の液状シ リコーンゴム組成物流路を通り、 リング型の塗工へッドのノズルから吐出す る。 液状シリコーンゴム組成物の肉厚を一定にさせるために、 リング状塗工 へッドノズルからの吐出量と材料供給ポンプからの供給量を一定にして、 軸 芯体保持軸を垂直方向 （軸芯体の中心軸方向） に昇降移動させる。 これによ り、 軸芯体は塗工ヘッド 8に対して相対的に軸方向に移動し、 軸芯体の外周 上に液状シリコーンゴム組成物からなる円筒形状 （ローラ形状） の未硬化物 の層 1 0 1が形成される。 この時、 軸芯体とリング型の塗工ヘッドノズルと のクリアランスは、 所望の弾性層の層厚程度にすることが好ましい。
次の工程で、 軸芯体の周囲に形成した未硬化の液状シリコーンゴム組成物 の層 1 0 1を赤外線加熱で熱処理し硬化し、 弾性層とする。 未硬化の液状シ リコ一ンゴム組成物の表面は、 粘着性を有している。 このため、 熱処理する 方法としては非接触で、 装置が簡易で、 シリコーンゴム組成物の未硬化物の 層を長手方向に均一に熱処理できる赤外線加熱が好ましい。 この時、 赤外線 加熱装置を固定し、 シリコーンゴム組成物からなる円筒形状 （ローラ形状） の未硬化物層を設けた軸芯体を周方向に回転させることにより、 周方向に均 一に熱処理が行われる。 熱処理の温度としては、 使用する液状シリコーンゴ ム組成物にもよるが、 硬化反応が開始する 1 0 以上 2 5 0で以下が好ま しい。
ここで、 弾性層の硬化後の物性安定化、 弾性層中の反応残渣および未反応 低分子分を除去する等を目的として、 赤外線加熱後の弾性層に更に熱処理等 を行う二次硬化を行わせても良い。
以上のようにして形成された弾性層の外周側に耐磨耗性やトナー帯電性、 離形性の観点から、さらに表面層を設ける。表面層を形成する材料としては、 各種のポリアミド、 フッ素樹脂、 水素添加スチレン—ブチレン樹脂、 ウレ夕 ン樹脂、 シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、 フエノール樹脂、イミド樹脂、 ォレフィン樹脂が挙げられる。 これらの材料は、 単独で用いてよく、 又は二 種以上を混合して用いてもよい。 これらの材料には必要に応じて各種添加剤 が添加される。 _
これらの表面層を構成する材料は、 サンドミル、 ペイントシェーカー、 ダ イノミル、 ボールミルの如きビーズを利用した従来公知の分散装置を使用し て、 分散させることができる。 得られた表層形成用の分散体は、 スプレー塗 工法、 又はディッビング法により弾性層の表面に塗工することができる。 表 面層の厚みは、 低分子量成分がしみ出してきて感光ドラムを汚染することを 防止する観点から 5 m以上が好ましい。 また、 ローラが硬くなり、 融着が 発生することを防止する観点から 5 0； a m以下が好ましい。 より好ましくは 1 0 x m以上 3 0 z m以下である。
本発明の現像ローラは、 静電潜像を担持する潜像担持体としての感光ドラ ム （以下、 単に 「感光体」 ともいう） に対向して、 当接または圧接した状態 で現像剤を担持する。 そして、 現像ローラは、 感光ドラムに現像剤としての トナーを付与することにより潜像を現像剤像として可視化する機能を持つ。 さらに本発明の電子写真プロセスカー卜リッジおよび画像形成装置は、 この 現像ローラを具備する。 本発明の現像ローラを搭載した一般的なプロセスカートリッジおよび電子 写真装置の一例を図 2に模式図として示した。この図 2により以下説明する。 本画像形成装置は、 それぞれイェロー、 シアン、 マゼンダおよびブラック の画像を形成する画像形成ュニット 2 1 2 a乃至 2 1 2 dが 4個あり、 タン デム方式で設けられている'。 これら 4個の画像形成ュニット 2 1 2 a乃至 2 1 2 dは基本的構成において同じである。 各ュニッ卜間において、 感光体 2 0 5、 帯電装置 2 0 6、 画像露光装置 2 0 7 (図では書き込みビーム）、 現像 装置 2 0 8、 クリーニング装置 2 0 9、 画像転写装置 2 1 0 (図では転写口 —ラ） 等の仕様は、 各色トナー特性に応じて少し調整に差異があり得る。 また、 感光体 2 0 5、 帯電装置 2 0 6、 現像装置 2 08およびクリ一ニン グ装置 2 0 9がー体となり、 着脱可能なプロセスカートリッジを形成してい る。 また、 本発明に関するプロセス力一卜リッジとしては、 現像装置 2 0 8 からなる現像力一卜リッジタイプなどがある。 現像装置 2 0 8には、 一成分 トナー 2 1 3を収容した現像容器 2 1 4と、 現像容器 2 1 4内の長手方向に 延在する開口部に位置し、 感光体 2 0 5と対向設置された現像ローラ 2 0 1 とを備え、 感光体 2 0 5上の静電潜像を現像して可視化するようになつてい る。
また現像ローラ 2 0 1に一成分トナー 2 1 3を供給すると共に、 現像に使 用されずに現像口一ラ 2 0 1に担持されている一成分トナー 2 1 3を現像口 —ラ 2 0 1から搔き取るトナー供給ローラ 2 1 5が設けられている。 更に現 像ローラ 2 0 1上の一成分トナー 2 1 3の担持量を規制すると共に摩擦帯電 する現像ブレード 2 1 6が設けられている。
感光体 2 0 5の表面が帯電装置 2 0 6により所定の極性 ·電位に一様に帯 電され、 画像情報が画像露光装置 2 0 7からビームとして、 帯電された感光 体 2 0 5の表面層に照射され、 静電潜像が形成される。 次いで、 形成された 静電潜像上に本発明の現像ローラ 2 0 1を有する現像装置 2 0 8から一成分 トナーが供給され、 感光体 2 0 5の表面にトナー像が形成される。 このトナ —像は感光体 2 0 5の回転に伴って、 画像転写装置 2 1 0に対向する部所に 来たときに回転と同期して供給されてきた紙などの転写材 （紙） 2 1 1に転 写される。 なお、 本図では 4つの画像形成ユニット 2 1 2 a乃至 2 1 2 dが 一連に連動して所定の色画像を 1つの転写材 2 1 1に重ねて形成されている。 したがって、 転写材 2 1 1をそれぞれの画像形成ユニットの画像形成と同 期させる。 つまり、 画像形性が転写材 2 1 1の挿入と同期している。 その為 に、 転写部材 2 1 1を輸送する転写搬送ベルト 2 1 7が感光体 2 0 5と画像 転写装置 2 1 0との間に挟まれるように、 転写搬送ベルト 2 1 7の駆動ロー ラ 2 1 8、 テンションローラ 2 1 9及び従動ローラ 2 2 0に架け回されてい る。 そして、 転写材 2 1 1 は転写搬送ベルト 2 1 7に吸着ローラ 2 2 1の働 きにより静電気的に吸着された形で搬送される。 なお、 2 2 2は転写材 2 1 1を供給するための供給ローラである。
画像が形成された転写材 2 1 1は、 転写搬送ベル卜 2 1 7から剥離装置 2 2 3の働きにより剥がされ、 定着装置 2 2 4に送られ、 卜ナ一像は転写材 2 1 1に定着されて、 印刷が完了する。 一方、 トナー像の転写材 2 1 1への転 写が終わった感光体 2 0 5はさらに回転して、 クリーニング装置 2 0 9によ り感光体 2 0 5表面がクリーニングされ、 必要により除電装置 （不図示） に よって除電される。 その後、 感光体 2 0 5は次の画像形成に供される。
なお、 図 2において、 2 2 5、 2 2 6はそれぞれ吸着ローラ 2 2 1、 画像 転写装置 2 1 0へのバイァス電源を示す。
ここでは、 タンデム型の転写材へ直接各色のトナー像を転写する装置で説 明した。 しかし、 本発明に係る現像ローラを有する限り、 以下の 3つの態様 に係る画像形成装置もまた本発明に係る画像形成装置の範疇である。
1 ) 白黒の単色画像形成装置。
2 ) 転写ローラや転写ベルトに一旦各色のトナー像を重ねてカラー画像を形 成へ一括して転写する画像形成装置。
3 ) 各色の現像ユニットが口一夕上に配置されたり、 感光体に並列して配置 されたりした画像形成装置等。
また、 プロセスカートリッジではなく、 感光体、 帯電装置、 現像装置等が 直接画像形成装置に組み込まれていても構わない。
実施例
以卞、 実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、 これらは本発明 を何ら制限するものではない。 まず実施例において行った各種評価および測 定方法について説明する。 部は質量部を示す。
ぐ力一ボンブラックの粒径の測定方法 >
力一ボンブラック （CB)の粒径は以下の方法により求められる値とするこ とができる。 即ち、 図 9 Aに示すように、 ローラ長手方向を 4等分する 3箇 所から試料を取り出す。 具体的には、 ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を 投入して軸心体まで到達させて、 数ミリ程度の厚みの輪切りにし、 切断面を 観察できる試料を採取する。 切断面において最も厚い層の中から超薄切片を 作製し、 観察用のサンプルとする。 当該超薄切片の調製には、 凍結切片作製 装置 （商品名： L e i c a E M F C S ;ライカマイクロシステムズ （株） 製） を使用する。 ナイフには、 ダイヤモンドナイフ (商品名： C r y o d r y 3 5 °；ディアトーム社製)を用い、 試料とナイフとは温度— 1 2 0 ：〜 一 5 0でに冷却し、 厚さが約 5 0 n mの超薄切片を作成する。 作成した 3つ の観察用サンプルの各々について 3箇所 （弾性層表面付近、 表面と軸芯体と の中間、 軸芯体付近） を透過型電子顕微鏡で観察する。 直接観察倍率は 1 4 万倍とする。 撮影されたフィルムを 2倍に拡大して現像し、 最終的に 2 8万 倍の写真を得る。
該写真から、カーボンブラックの粒子 2 0 0 0 0個をランダムに選び出し、 各々のカーボンブラック粒子についてその粒径を求める。 なお、 任意に選ん だカーボンブラックの粒子が、 隣接する力一ボンブラックの粒子と重なり合 いが多い場合は、 そのカーボンブラックの粒子の粒径は求めず、 他の粒子を 選択する。 即ち、 凝集 （ァダリゲート） により、 粒子自体の輪郭を認識でき ない粒子は、 粒径の算出の対象とはしない。 隣接するカーボンブラックの粒 子との重なり合いが多いか少ないかの判断について図 3を用いて説明する。 図 3において、 中央のカーボンブラック粒子 Yは、 2つの隣接するカーボ ンブラックの粒子 X及び Zに接しているため、 粒子 Yの正確な輪郭は不明で ある。 しかし、 カーボンブラックは、 ァグリゲート （ストラクチャー） を形 成しやすい物質であり、 図 3のように重なり合つている粒子がほとんどであ る。 図 4に示すように、 粒子 Yと粒子 Xの輪郭線が交わる 2点 （A点、 B点 とする） を、 直線で結ぶ。 粒子 Yと粒子 Zについても同様に、 C点、 D点を 求めて直線で結び、 直線 A B、 曲線 B C、 直線 C D、 曲線 D Aで結ばれる閉 平面を作る。 線分 A Bの長さと線分 C Dの長さの和が、 曲線 A Dの長さと曲 線 B Cの長さの和の 4 0 %以下で、 かつ曲線 B Cの長さが線 A— B— C— D 一 Aの長さの 5 0 %以上ならば、 隣接するカーボンブラックの粒子との重な り合いが少ないと判断する。 そして、 曲線 AD上の任意の 1点と曲線 B Cを 三等分する 2点の計 3点から得られる円の直径を算出する。 算出された直径 (単位： nm) の小数点第一位を四捨五入して、 整数にした値を、 粒子 Yの 粒径と定義する。
また、 粒子 Xについては、 曲線 A Bの長さが、 直線 A Bの長さと曲線 A B の長さの和の 7 0 %以上ならば、 隣接するカーボンブラックとの重なり合い が少ないと判断する。 そして、 点 A、 点 B、 及び曲線 A Bを二等分する 1点 の計 3点から得られる円の直径を算出する。 算出された直径の小数点第一位 を四捨五入して、 整数にした値を、 粒子 Xの粒径と定義する。
粒子 Zについても同様に、 曲線 C Dの長さが、 直線 C Dの長さと曲線 C D の長さの和の 7 0 %以上ならば、 隣接するカーボンブラックとの重なり合い が少ないと判断する。 そして、 点 C、 点 D、 及び曲線 C Dを二等分する 1点 の計 3点から得られる円の直径を算出する。 算出された直径の小数点第一位 を四捨五入して、 整数にした値を、 粒子 Zの粒径と定義する。
以上の手順で、 上記でランダムに選択した 2 0 0 0 0個の粒子について、 粒径を求める。
<粒径個数分布におけるピークの求め方 >
当該 2 0 0 0 0個の粒子から求めた粒子径をヒストグラム上で表す。 図 5 で表すように、 得られたヒストグラム中のいくつかのピークから最小径のも の （グラフで一番左側のピーク） を Aとする。 このとき、 最も高い位置 （個 数の多いところ） をピーク中心とする。 また、 得られたいくつかのピークか ら Aの割合を求めたものが、 ピーク Aの個数比割合となる。 また、 ピーク数 の判別の仕方を図 6 A及び 6 Bに表す。ヒストグラムカーブ上に接線を引き、 その傾きがプラスからマイナスに変わるところを 1つのピークとする （図 6 A)。たとえばショルダーピークの場合、接線の傾きがプラスからマイナスに 変わることが無ければピークとみなさない （図 6 B )。 図 6Aは 2つのピーク と認められる場合を示し、図 6Bは 2つのピークと認められない場合を示す。 ヒストグラムの階級幅は E 2 4系列の等比数列 （1 . 1の倍数） とし、 階級 数は 4 0とする。
<密度測定方法 >
ローラの弾性層中からサンプルを切り取り、 固体密度測定装置 （商品名： S GM - 2 0 0 ；島津製作所製） にて測定した。 一回の測定に約 3 c cのサ ンプルを使用し、 3回分のサンプル 9 c cを取り出して 3回測定した平均値 を弾性層の密度とした
ぐカーボンブラック量測定法 >
ローラ長手方向の弾性層部を 4等分する 3箇所のさらに深さ方向 3箇所 (表面付近、 表面と軸芯体の中間、 軸芯体付近） の計 9箇所から、 それぞれ サンプル 1 Omgを試料として採取した。 J I S K6227 : 1998に 準拠して、 理学電気株式会社製 Th e rmoP l u s 2 TG8120を 用いて測定し、 平均値を測定データとした。 測定条件は、 窒素ガスを 200 mlZminで流しながら、 50 で 5分間キープし、 その後 50 minで 8 00度まで昇温させ、 有機成分のすべてを熱分解させる。 このときの重量減 少によりゴム成分中の有機成分（ポリマー）比率の情報が得られる。さらに、 50 V minで 300でまで冷却し、 5分間保持し安定させる。 次に窒素ガ スをエアーに切り替え 20 OmlZminで流しながら同様に 5 O^/minで 9 00 まで昇温する。 この間の重量減少によりゴム成分中のカーボンブラッ ク重量の情報が得られ、 構成物質全体との比率の関係から、 カーボンブラッ クの含有量 （質量％) が得られる。
<C/S i元素比率測定法 >
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を投入して軸心体まで到達させて、 数 ミリ程度の厚みの輪切りにし、 断面観察できるような試料とする。 ローラ長 手方向の弾性層部を 4等分する 3箇所から試料を取り出して、 後述する所定 の位置を測定し 3個のデータからの平均値を用いて測定デ一夕とした。 測定 装置に電子顕微鏡 （商品名： S 4800 ； 日立製作所製） に付属のエネルギ 一分散型 X線分析装置 （EDAX社製） を用い、 加速電圧 20 kV、 取り込 み時間 100秒で測定した。 測定位置は、 Xについては、 図 7Aに示したよ うに、弾性層表面 701から約 5 mの位置とした。 Y及び Zについては各々、 図 7 Bに示したように、弹性層 700の表面から 100 ; m、200 / m と した。 また、 電子顕微鏡の倍率は 2000倍とし、 測定には、 当該倍率にお ける直接観察画像 （縦約 50 mx横約 60 / m) を用いた。 得られたデー 夕は、 上記分析装置に付属のソフトウェア （商品名： eDX ZAF 32 V e r 3. 0(J)) を用いて、 炭素原子とゲイ素原子を選択し定性を行った。 具体的には、 炭素原子については、 0. 246 以上0. 28 eV以下、 ケ ィ奉原子については、 1 . 7 l e V以上 1 . 7 6 e V以下のピーク幅で定量 し、 CZ S i元素比率とした。
<カーボンブラック面積相当割合の測定法〉
C/ S i元素比率測定法と同様にして試料を取り出した。 ローラ長手方向 の弾性層部を 4等分する 3箇所から試料を取り出して、 それぞれ重ならない ように 1 0枚の画像を撮影した。 図 8 Aに示すように、 倍率 1 0 0 0 0倍の 直接観察画像を用いて、 画像中に見られる粒子状のものからすべての凝集単 位に分別する。 それぞれの凝集単位を選択し、 図 8 Bに示したように、 その 粒子が画像上の 6 0 %以上を占めるように電子線照射ェリァを絞つて照射を 行った。 測定装置には電子顕微鏡 （商品名： S 4 8 0 0 ； 日立製作所社製） に付属のエネルギー分散型 X線分析装置 （EDAX社製） を用い、 加速電圧 1 O kV、 取り込み時間 1 0 0秒で原子比率 （A t o m i c %) を測定した。 こ のときの炭素 （C ) の A t o m i c %と酸素 （O) の A t o m i c %の比率 (C/O) が 2 . 0以上のものをカーボンブラック粒子とし、 2 . 0未満の ものをカーボンブラック以外の粒子とした。 3 0枚の画像からカーボンブラ ックとそれ以外の粒子の面積を合計し、 そのうちのカーボンブラック粒子の 面積を割合として算出した。
<ローラ抵抗値測定法 >
本発明の導電性ローラの抵抗値は、 各環境 （高温高湿：温度 3 0度、 湿度 8 5 %RH、 低温低湿：温度 1 5で、 湿度 1 0 %RH) に 2 4時間以上放置し た。その後、各環境下で現像剤担持体を円柱状の金属性ローラ（直径 3 0 mm) に片側 5 0 0 gの定圧荷重で押し当て、 6 0 r p mで回転させ 5 0 Vの直流 電圧を印加したときの抵抗値を測定したものである。
<弾性層厚み測定法 >
ローラの側面から垂直に鋭利な刃物を投入して軸心体まで到達させて、 断 面観察できるような試料とする。 図 9 Aに示すように、 ローラ長手方向のゴ ム部を 4等分する 3箇所の試料を用いて、 最も肉厚の厚い層をビデオマイク 口 （商品名： VHX 100 ；キ一エンス社製） で測定し 3個のデータからの 平均値を用いて弾性層の厚みとした (図 9B)。
ぐ降伏応力測定法〉
粘弾性測定装置（商品名： Rh e oS t r e s s 600 ; Ha ake社製） による液状ゴム材料の降伏応力測定法を以下に記す。
材料約 1 gを採取し試料台の上にのせ、コーンプレートを徐々に近づけて、 試料台から約 50 mの位置で測定ギャップを設定した （コーンプレートに は直径 35mm、 傾斜角度 1 °のモノを用いた）。 そのとき、 まわりに押し出 された材料を奇麗に除去し測定に影響の出ないようにした。 材料温度が 2 5でになるようにプレート台の温度は設定され、 試料をセットしてから 10 分間放置後、 測定を開始した。試料にかける応力は 0. O OPaからスタート し 50000 Paまでの範囲（周波数は 1 H z )を、 180秒かけて変動させ、 そのときの G' (貯蔵弾性率)、 G" (損失弾性率）、 位相差 （t an S) の変 化を 32ポイント測定した。 G' は、 はじめ線形粘弾性領域で一定の値とな り、その後、 G'と G"が交差する点の応力値を読み取り、降伏応力とした。 ぐゴースト画像評価〉
現像ローラを図 2中の 208に示すような現像カートリッジに組み込んだ。 このカートリッジを温度 15で、 湿度 10%の環境に 24時間放置した後、 同環境において画像形成装置本体 （商品名： Co l o r L a s e r J e t 3700 (600 d p i )； HP社製） を 1200 d p iに改造したものに 搭載した。そして、 ゴースト評価用画像として 15mmxl 5 mmのべ夕 （ソ リツド） 領域 （マクベス濃度計での測定値： 1. 3) を 15mm間隔で横一 列に配置し、その下部にハーフトーン領域（マクベス濃度計での測定値： 0. 3) が配置したパターン画像を出力した。
このようなパターン画像においては、 ハーフトーン領域に現像ローラ周期 で上記べ夕領域と同じ模様が白抜け状に現れることがある。 本発明では、 こ れをゴ一ストと定義する。そして、上記ゴース卜評価用画像を目視で観察し、 ゴーストの有無、 程度を以下の基準に基づいて評価した。
A：ゴース卜がまったく確認されず画像上良好なもの；
B：わずかにゴース卜が確認されたが肉眼ではほとんど見えず画像上問題と ならないもの；
C：現像ローラピッチで一周分のゴース卜がわずかに確認されたが画像上問 題とならないもの；
D：現像ローラピッチで何周にも渡ってゴ一ス卜が発生し画像上問題となる もの；
E：現像ローラの寸法精度が得られないため印字ムラがひどく画像評価でき ないもの；
F：バイアスリークによりスジが発生し画像上問題となるもの。
(実施例 1 )
(液状シリコーンゴム組成物の配合）
下記の材料を混合して液状シリコーンゴム組成物を調製した。
•分子鎖両末端ジメチルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン （ビニル基 含有量 0. 15質量％) ： 100部、
•架橋剤としての分子鎖両末端卜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（S i原子に結合する H含有量 0. 30質量％) : 1. 5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％)： 0. 5部、
• 1—ェチル— 1—シクロへキサノール： 0. 04部、
·カーボンブラック （CB— 1) ： 5. 7部、
•カーボンブラック （CB— 5) : 7. 9部。 尚、 表 1に本実施例で用いた力一ボンブラック （CB 1、 CB5) の詳細 を示す。 表 1
Figure imgf000025_0001
* 1： Columbian Chemical Company社製
* 2:カタログ fit
(弹性ローラの作成）
図 1に示すリング型の塗工へッドを有するリングコート機の軸芯体保持軸 (軸芯体上保持軸 10および軸芯体下保持軸 9) で外径の直径が 6 mmの鉄 製軸芯体をクランプした。
軸芯体 102と内径の直径が 12. 0 mmのリング形状の塗工へッド 8の ノズルとのクリアランスは、 3. 0mmとした。
軸芯体保持部材を下から上に垂直に上昇 （G OmmZ秒） させ軸芯体を移 動させた。 それと同時に、 上記液状シリコーンゴム組成物を吐出速度 504 0 mm3Z秒で吐出し、軸芯体の外周にシリコーンゴム組成物からなる円筒形 状 （ローラ形状） の未硬化物の層を形成した。 次に、 この未硬化物の層に赤外線加熱を施した。 赤外線加熱ランプ （ハイ ベック製 H Y L 2 5 ) を熱処理温度 （被加熱体の表面温度） 2 0 0 （出力 1 0 0 0 W) とし、 ランプと未硬化物の層表面との距離が 6 0 mmとなるよ うに配置した。 そして、 未硬化物の層を設けた軸芯体を周方向に 6 0 r p m で回転させ、 4分間加熱し弾性層を硬化した。 その後、 シリコーンゴム弾性 層の硬化後の物性を安定させ、 シリコーンゴム弾性層中の反応残渣および未 反応低分子分を除去する等を目的として、 電気炉で温度 2 0 0 、 4時間の 二次硬化を行った。 表 2に液状シリコーンゴム組成物の配合割合と降伏値、 及び形成した弾性層の厚さを示す。
(表面層の形成）
以下の材料をメチルェチルケトン （M E K) を加えサンドミルで 1時間分 散した。
•ポリウレタンポリオ一ルプレポリマ一（商品名：タケラック T E 5 0 6 0 ; 三井武田ケミカル社製）： 1 0 0部、
·イソシァネート （商品名：コロネ一ト 2 5 2 1 ； 日本ポリウレタン株式会 社製）： 7 7部、
'カーボンブラック （商品名： MA 1 0 0 ；三菱化学社製） 2 4部。
分散後さらに M E Kを加え固形分 2 0質量％以上 3 0質量以下％の範囲で (膜厚が 2 0 となるように） 調整したものを表面層の原料液とした。 こ の原料液中に、 上記の弹性ローラを浸漬して、 引上げて自然乾燥させた。 次 いで、 温度 1 4 0でにて 6 0分間加熱処理することで、 表面層の原料の硬化 を行い、 表面層が形成された弾性ローラを得た。
表 3— 1及び表 3— 2に表面層の各種物性を示す。 また表 3— 3に本実施例 にかかる男性ローラを用いた画像評価の結果を示す。
(実施例 2 )
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は、 実施例 1と同様にして表 面層付きの弾性ローラを製造した。 この弾性ローラを現像ローラ 2として用 いて、 実施例 1と同様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及 び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
'力一ボンブラック （CB— 2)： 14. 5部、
'力一ボンブラック （CB— 4)： 6. 0部。
(実施例 3)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 この弹性ローラを現像ローラ 3として用いて、 実施例 1と同様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3 一 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•力一ボンブラック （CB— 3) : 4. 3部、
•カーボンブラック （CB— 5) : 3. 2部。
(実施例 4)
鉄製軸心体として外径が 1 1mm (両端部は外径 6mm のまま） のものを 用いた以外は、 実施例 1と同様にして表面層付きの弾性ローラを製造した。 この弾性ローラを現像ローラ 4として用いて実施例 1と同様に画像評価を行 つた。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を 表 3— 3に示す。
(実施例 5)
鉄製軸心体として外径が 4 mm (両端部は 6mm のまま） を用いると共に 弹性層の厚さが 6. Ommとなるように液状シリコーンゴム組成物の吐出量 を調整した。 それ以外は、 実施例 1と同様にして表面層付きの弾性ローラを 製造した。 この弾性ローラを現像ローラ 5として用いて、 実施例 1と同様に 画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像 評価の結果を表 3— 3に示す。
(実施例 6 ) カーボンブラックの添加量を下記の通りとし、 またシリカ （平均一次粒径
1. 7 , N i p s i l E— 220A、 日本シリカ工業製） を 0. 7部 配合したシリコーンゴム組成物を用いた以外は実施例 1と同様にして表面層 付きの弾性ローラを得た。 この弾性ローラを現像ローラ 6として用いて実施 例 1と同様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2 に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•カーボンブラック （CB— 1)： 5. 7部、
•カーボンブラック （CB— 5)： 8. 0部。
(実施例 7)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 7として用いて、 実施例 1と 同様に画像評価を行った。表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3-2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•カーボンブラック （CB— 3)： 2. 8部、
·カーボンブラック （CB— 4)： 10. 7部。
(実施例 8) '
力一ボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 8として用いて実施例 1と同 様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•カーボンブラック （CB— 2)： 9. 0部、
•カーボンブラック （CB— 5) ： 3. 4部。
(実施例 9)
カーボンブラックに以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 この弾性ローラを現像ローラ 9として用いて実 施例 1と同様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•カーボンブラック （CB— 1)： 4. 5部、
•カーボンブラック （CB— 4) : 3. 4部、
•カーボンブラック （CB— 5) : 4. 5部。
(実施例 10)
シリカの量を 1. 7部とした以外は実施例 6と同様にして表面層付きの弾 性ローラを得た。 これを現像ローラ 10として用いて実施例 1と同様に画像 評価を行つた。 表面層の各種物性を表 3 - 1及び表 3-2に示す。 画像評価 の結果を表 3— 3に示す。
(実施例 1 1 )
材料吐出量を弾性層の厚さが 6. 5 mmとなるようにした調整した以外は 実施例 5と同様にして表面層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 1 1として用いて実施例 1と同様に画像評価を行った。 表面層の各種物性を表 3一 1及び表 3-2に示す。 画像評価の結果を表 3 - 3に示す。
(比較例 1 )
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 12として用いて実施例 1と 同様に画像評価を行つた。表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
·カーボンブラック （CB— 2) ： 3. 2部、
•カーボンブラック （CB— 4)： 2. 1部。
(比較例 2)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 13として用いて実施例 1と 同様に画像評価を行つた。表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。 'カーボンブラック （CB— 1)： 7. 5部、
•カーボンブラック （CB— 5)： 17. 5部。
(比較例 3)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 14として用いて実施例 1と 同様に画像評価を行つた。表面層の各種物性を表 3 - 1及び表 3-2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•力一ボンブラック （CB— 4)： 5. 7部、
•力一ボンブラック （CB— 5)： 7. 9部。
(比較例 4)
力一ボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 15として用いて実施例 1と 同様に画像評価を行つた。表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
·力一ボンブラック （CB—6)： 5. 7部、
•カーボンブラック （CB— 4)： 7. 9部。
(比較例 5)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層付きの弾性ローラを得た。 これを現像ローラ 16として用いて実施例 1と 同様に画像評価を行った。表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。
•カーボンブラック （CB— 1)： 13. 6部。
(比較例 6)
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして表面 層を形成する前の弾性ローラを調製した。
•カーボンブラック （CB— 6)： 5. 7部、 •力一ボンブラック （CB— 4)： 7. 9部。 .
また、 表面層の原料液中のカーボンブラック （商品名： MA 100 ；三菱 化学社製） の量を 40部に変えた以外は実施例 1と同様にして中間層形成用 の原料液を調製した。 この原料液を用いて上記弾性ローラの周面に厚さ 10 /mの中間層を形成した。 当該中間層上に実施例 1の表面層の原料液を用い て実施例 1と同様に表面層を形成した。 こうして得た中間層及び表面層付き の弾性ローラを現像ローラ 17として用いて実施例 1と同様に画像評価を行 つた。 表面層の各種物性を表 3— 1及び表 3— 2に示す。 画像評価の結果を 表 3— 3に示す。
(比較例 7 )
カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にして弾性 層形成用の液状シリコーンゴム組成物を調製した。 この液状シリコーンゴム 組成物を用いると共に吐出速度を 4972mm3Z秒とした以外は実施例 1 と同様にして軸芯体の周面に第 1の弾性層を形成して直径 1 1. 8 mmの弾 性ローラを得た。
•カーボンブラック （CB— 4)： 5. 7部、
'カーボンブラック （CB— 5)： 7. 9部。
次に、 カーボンブラックを以下のものに代えた以外は実施例 1と同様にし て弾性層形成用の液状シリコーンゴム組成物を調製した。 この液状シリコー ンゴム組成物を用いると共に吐出速度 68 mm3ノ秒とした以外は実施例 1 と同様にして第 1の弾性層の周面に厚さ 0. 1mmの第 2の弾性層を形成し て直径が 12. Ommの弹性ローラを得た。
，カーボンブラック （CB— 1) : 27. 0部。
次に、 実施例 1と同様にして第 2の弾性層の周面に表面層を形成して表面 層付きの弾性ローラを得た。 この弾性ローラについて、 第 1及び第 2の弾性 層を 1つの弾性層とみなしたときに元素比率（ΧΖΥ、 Υ/Ζ)は、各々 1. 8 0、 1 . 0 6であった。 この弾性ローラを現像ローラ 1 8として用いて実 施例 1と同様に画像評価を行った。 画像評価の結果を表 3— 3に示す。 表 2
Figure imgf000032_0001
CB-4
13.6 0 300 3.0
CB-6
CB-4
13.6 0 第 1の弾性層形成用： 50 2.9
CB-5
CB-1 27.0 0 第 2の弾性層形成用：500 0. 1
表 3—1
カーボンブフック 最小径ピーク カーボンブラック 寸D（
ピーク OO Όリ中心 粒径個数分布に のピーク位置 の面積相当割 粒径 OO値 おけるピーク数 個数比の割合 ム
(nm) 質量％ (個） (%) (%) * 1 * 2 * 3 * 4 *5 実施例 33
2 50
1 100
108
O
2 17. 0 2 70 100
3 40
7. 0 2 50 100 108
4 33
13. 3 2 50 100 108
5 33
12. 4 2 50 100 108
6 33
12. 8 2 50 95 108
7 12. 5 2 25 100
10
8 11. 2 2 78 100
108
9 11. 1 3 40 100
10 33
12.0 2 50 90 108
11 33
12. 0
108 2 50 100 比較例
1 5. 6 2 60 100
33
2 20. 3 2 30 100
108
60
3 12. 4 2 50 100
108
9
4 12. 6 2 60 100
60
5 33 12. 2 1 100 100
9
6 12. 6 2 60 100
60 ※ 1 粒径測定法により得られた力一ボンブラック粒径
※ 力一ボンブラック量の測定法により得られた構成材料中のカーボンブ ラック量
※3 粒径分布のヒストグラムより得られたピーク数
※ 粒径分布のヒストグラムより得られた最小径ピークの個数比割合
※ カーボンブラック面積相当割合測定法により得られた力一ボンブラッ クの割合
表 3— 2 元素比率 弾性層
の密度
XZY YZZ
(gZcm3)
Ο
実施例
1.04 1.40 1.07
1
2 1.07 1. 13 1.02
3 1.01 1.20 1.04
4 1.04 1. 14 1.03
5 1.04 1.50 1, 10
6 1.04 1. 15 1.04
7 1.04 1.36 1.06
8 1.03 1. 10 1.02
9 1.04 1. 13 1.03
10 1.05 1. 15 1.04
11 1.04 1.30 1.05 比較例
1.00 0.99 1
2 1.08 1.01 1.01
3 1.04 1.05 1.02
4 1.04 0.98 0.99
5 1.04 0.92 0.94
6 1.04 0.98 0.99 表 3— 3
Figure imgf000037_0001
<評価結果 >
表 3— 3に示すように実施例 1乃至実施例 1 1で得られた現像ローラは評 価上問題となるようなゴースト画像は発生しなかった。 特に、 実施例 実 施例 5で得られた、 弾性層表面近傍のカーボンブラック傾斜が強い現像口一 ラにおいては、 ゴースト残像が全く確認されず、 さらにバイアスリークの発 生しない非常に良好な画像が得られた。
この出願は 2 0 0 7年 4月 2 0日に出願された日本国特許出願番号第 2 0 0 7 - 1 1 1 7 8 4号からの優先権を主張するものであり、 その内容を引用 してこの出願の一部とするものである。

Claims

請求の範囲 - 1. 導電性の軸芯体と、 該軸芯体の周囲に形成された厚さ 0. 5m m乃至 6. 0mmの導電性の弾性層と、 表面層とを有している現像ローラで あって、 該弾性層は、 カーボンブラックと、 該カーボンブラックのバインダーとし てのシリコーンゴムとを含み、 該カーボンブラックの含有量が、 該弾性層に 対して 7質量％乃至 17質量％であり、 かつ該弾性層中の該カーボンブラッ クは、 その粒径個数分布において少なくとも 2つのピークを有し、 該粒径個 数分布の最小径ピーク中心が 10 nm乃至 40 nmの範囲にあり、 該弾性層の密度が 1.01 gZcms乃至 1.07 gZcmaの範囲にあり、 更に、 該弹性層の表面近傍における炭素原子とゲイ素原子との比率 （CZS i) を X、 該弾性層の表面からの深さ 100 /zmにおける炭素原子とケィ素原子 との比率を Y、 該弾性層の表面からの深さ 200 /mにおける炭素原子とケ ィ素原子との比率を Zとしたとき、 X、 Y及び Zが下記式 （1) 及び （2) の関係を満足することを特徴とする現像ローラ：
1. 50≥XZY≥ 1. 10 · · · (1)
1. 10≥Υ/Ζ≥ 1. 02 · · · (2)„
2. 前記粒径個数分布における最小径ピークのピーク位置個数比の 割合が 25%以上 70%以下である請求項 1に記載の現像ローラ。
3. 前記シリコーンゴム中の全フィラー中の前記カーボンブラック の面積相当割合が、 95%以上 100%以下である請求項 1または 2に記載 の現像ローラ。
4. 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の現像ローラの製造方法であ つて、
軸芯体の外周側に該軸芯体と同芯となるようにリング型の塗工へッドを配 し、 該軸芯体を該塗工ヘッドに対して相対的に軸方向に移動させつつ、 該塗 ェへッドから液状シリコーンゴム組成物を該軸芯体の周囲に向けて供給し、 該軸芯体の周囲に該液状シリコーンゴム組成物の層を形成する工程と、 該液状シリコーンゴム組成物を硬化させる工程と、 を有し、
該液状シリコーンゴム組成物が、 粒径個数分布において少なくとも 2つの ピークを有し、 該粒径個数分布の最小径ピーク中心が 1 0 n m以上 4 0 n m 以下の範囲にあるようにカーボンブラックが液状シリコーンゴムに配合され たものであることを特徴とする現像ローラの製造方法。
5 . 現像ローラと、 現像剤と、 該現像剤を収容している現像容器と を有する現像装置を有し、 画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリ ッジであって、 該現像ローラが、 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の現像口 —ラであることを特徴とするプロセス力一トリッジ。
6 . 現像ローラの表面に現像剤の層を形成し、静電潜像が形成され た感光体に該現像剤の層を搬送レて該静電潜像を現像する画像形成装置であ つて、 該現像ローラが、 請求項 1乃至 3のいずれかに記載の現像ローラであ ることを特徴とする画像形成装置。
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