WO2014037983A1

WO2014037983A1 - 現像部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置

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Publication number: WO2014037983A1
Application number: PCT/JP2012/006120
Authority: WO
Inventors: 聖平漆原; 中村　実; 河村　邦正; 真樹山田; 草場　隆
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-13
Also published as: KR101686362B1; KR20150048859A; CN104603696A; CN104603696B; EP2894518A4; EP2894518A1; JP5936495B2; EP2894518B1; JP2014052517A

Abstract

弾性層の熱膨張を低減し、当接部材との長期の当接によっても塑性変形が生じにくい現像ローラが提供される。該現像ローラは、軸芯体と、該軸芯体の外周に設けられた付加硬化型シリコーンゴムを含む弾性層と、該弾性層の外周に設けられた表面層とを備え、該弾性層は下記式（１）で表される化合物を含有し、該弾性層中の下記式（１）のｎが３以上、１２以下の整数の化合物の含有率をＰ１、該弾性層中の下記式（１）のｎが１３以上、２０以下の整数の化合物の含有率をＰ２とする時、Ｐ１＋Ｐ２が５０００質量ｐｐｍ以上、１２０００質量ｐｐｍ以下であり、Ｐ１が１５００質量ｐｐｍ以上、６０００質量ｐｐｍ以下である。（式（１）中、ｎは３以上、２０以下の整数である）。

Description

現像部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置

本発明は、電子写真装置に組み込まれる現像部材、並びにこれを用いたプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。

　電子写真装置に用いられる現像部材は、様々な温度環境で使用される場合がある。そのため、温度依存性の低い現像部材が要求されている。温度変動により、例えば熱膨張による現像部材の形状の変化が生じる場合がある。現像部材の弾性層には、シリコーンゴムが好適に用いられるが、シリコーンゴムは他のゴムに比べ、熱膨張しやすい傾向にある。
　現像部材の弾性層のサイズが周辺の温度、湿度によって変動することは、安定した品位の電子写真画像を提供するうえで、解決すべき課題であるといえる。かかる課題に対し、特許文献１には、表面積の小さいシリカ系充填剤を多量に添加することで、低膨張率のシリコーンゴムが得られるシリコーンゴム組成物が提案されている。また、特許文献２には、孤立シラノール基の含有量を規定したシリカを大量に添加することで、低粘度で低膨張率のシリコーンゴムが得られるシリコーンゴム組成物が提案されている。

特開２０００－２６５１５０号公報特開２００３－１２８９２０号公報

　本発明者らの検討によれば、特許文献１および２にかかる構成は、シリコーンゴムの熱膨張の抑制には効果が見込まれる。しかしながら、特許文献１および２に係る技術を、現像部材に適用した場合、弾性層の弾性が低下することがある。その結果、例えば、トナー規制ブレード等の部材が現像部材の表面に長期に亘って当接した場合に、現像部材の表面に容易に回復しない塑性変形（以降、「Ｃセット」ともいう）が当該当接部分に生じることがある。現像部材において、Ｃセットが生じた部分は、トナー搬送性等が他の部分と異なるため、かかる現像部材を用いて電子写真画像を形成したときに、電子写真画像にＣセットに由来する濃度ムラが現れることがある。

　そこで、本発明は、弾性層の熱膨張を低減し、当接部材との長期の当接によっても塑性変形が生じにくい現像部材を提供することを目的とする。また、本発明は、高品位な電子写真画像の形成に寄与するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することを目的とする。

　本発明によれば、基体と、該基体の上に設けられた、付加硬化型シリコーンゴム混合物の硬化物を含む弾性層と、該弾性層の上に設けられた表面層とを備える現像部材であって、
　該弾性層は、下記式（１）で表される化合物を含有し、
　該弾性層中、下記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率をＰ１質量ｐｐｍ、
　下記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率をＰ２質量ｐｐｍとしたとき、Ｐ１＋Ｐ２が５０００質量ｐｐｍ以上１２０００質量ｐｐｍ以下であり、かつ、
　Ｐ１が１５００質量ｐｐｍ以上６０００質量ｐｐｍ以下である現像部材が提供される。

（式（１）中、ｎは３以上、２０以下の整数である。）。

　また、本発明によれば、トナーと、該トナーを収容したトナー容器と、該トナー容器内の該トナーを表面に担持して現像領域に搬送するための現像部材とを具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジであって、該現像部材が、上記の現像部材であるプロセスカートリッジが提供される。
　更に、本発明によれば、トナーと、該トナーを収容したトナー容器と、該トナー容器内の該トナーを表面に担持して現像領域に搬送するための現像部材とを具備している電子写真装置であって、該現像部材が、上記の現像部材である電子写真装置が提供される。

　本発明によれば、弾性層の熱膨張を低減し、当接部材との長期の当接によっても当接部分に塑性変形が生じにくい現像部材を得ることができる。また、本発明によれば、高品位な電子写真画像の形成に寄与するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を得ることができる。

本発明に係る現像ローラの一例の断面図である。本発明に係るプロセスカートリッジの一例の断面図である。本発明に係る電子写真装置の一例の断面図である。本発明に係る現像ローラの形状測定装置の模式図である。

［現像部材］
　本発明に係る現像部材は基体、弾性層および表面層を備える。図１に本発明に係るローラ形状の現像部材、すなわち、現像ローラの軸に垂直な方向の断面図を示す。図１に示す現像ローラ１には、軸芯体２の外周に弾性層３が設けられ、弾性層３の外周に表面層４が設けられている。

［基体］
　基体は、現像部材の電極及び支持部材として機能する。そのため、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属又は合金；クロム又はニッケルで鍍金処理した鉄；導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質等で構成される。現像部材における基体としては、中空状や中実状の基体を使用することができる。

［弾性層］
　弾性層３は、付加硬化型シリコーンゴムの硬化物を含み、かつ、下記式（１）で表される化合物を含有する。

（式（１）中、ｎは３以上、２０以下の整数である。）。

＜Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１＋Ｐ２＞
　本発明において、弾性層中の、上記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率をＰ１質量ｐｐｍ、上記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率をＰ２質量ｐｐｍとしたとき、Ｐ１＋Ｐ２が５０００質量ｐｐｍ以上１２０００質量ｐｐｍ以下である。Ｐ１＋Ｐ２を５０００質量ｐｐｍ以上とすることによって、シリコーンゴムの分子運動性を効果的に抑制することができ、弾性層の熱膨張を有効に抑制することができる。

　また、Ｐ１＋Ｐ２を１２０００質量ｐｐｍ以下とすることにより、主成分であるシリコーンゴムと環状シロキサンとの絡み合いによるゴム弾性の低下を十分に抑制することができる。ここで、Ｐ１＋Ｐ２は６０００質量ｐｐｍ以上１１０００質量ｐｐｍ以下、特には、７０００質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下、更には、８０００質量ｐｐｍ以上、９０００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

　また、Ｐ１は１５００質量ｐｐｍ以上６０００質量ｐｐｍ以下である。Ｐ１を１５００質量ｐｐｍ以上とすることで、弾性層の塑性変形、すなわち、Ｃセットの発生を十分に抑制することができる。また、Ｐ１を６０００質量ｐｐｍ以下とすることで、環状シロキサンが現像部材のブリード等による弾性層のゴム弾性の低下を有効に抑制することができる。ここで、Ｐ１は、２０００質量ｐｐｍ以上５５００質量ｐｐｍ以下、特には、２５００質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下、更には、３０００質量ｐｐｍ以上４０００質量ｐｐｍ以下とすることが好ましい。なお、Ｐ１およびＰ２は後述する方法により測定することができる。

　上記式（１）で表される化合物は、直鎖状構造の高分子ポリシロキサンと比較して剛直である。そのため、上記式（１）で示される環状シロキサンを上記した割合で含む弾性層は、高温環境下においても、熱エネルギーによる分子運動性の向上を抑制し、弾性層の熱膨張を抑制することができる。

　また、上記式（１）の化合物はシリコーンゴムと比較して低分子量であるため、シリコーンゴムとの絡み合いによるゴム弾性の低下が生じにくい。特に、上記式（１）におけるｎが３以上１２以下の化合物は、分子構造が剛直であり、外部からの圧力によっても構造が変化しにくい。そのため、トナー規制ブレードなどが長期に亘って当接した場合等にも、弾性層に容易に回復しない塑性変形が生じることを有効に抑えることができる。

　上述した通り、本発明に係る弾性層は、熱膨張が抑制され、かつ、塑性変形も生じにくいため、塑性変形に起因する横スジ画像の発生をも効果的に抑制することができる。

＜付加硬化型シリコーンゴム混合物＞
　本発明の弾性層の原料として用いられる付加硬化型シリコーンゴム混合物は、例えば、以下の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、および（Ｃ）成分を含むことができる。
（Ａ）一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも２個以上有するオルガノポリシロキサン；
（Ｂ）一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも３個以上有するオルガノポリシロキサン；
（Ｃ）白金系触媒。

　（Ａ）成分の分子構造としては、直鎖状、分岐状のいずれであってもよいが、硬化物の引張り強度、引裂き強度、破断強度が良好であるという観点から、直鎖状が好ましい。アルケニル基の例としては、ビニル基、アリル基、プロぺニル基、イソプロぺニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。この中でも、アルケニル基としてはビニル基が好ましい。
　（Ａ）成分であるオルガノポリシロキサンが少なくとも２個以上有するアルケニル基は、互いに同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。（Ａ）成分としては、例えば、両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサン、側鎖ビニルポリジメチルシロキサン等が挙げられる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。（Ａ）成分の重量平均分子量（Ｍｗ）は２００００以上２０００００以下、特には、３００００以上１５００００以下であることがより好ましい。

　ここで、重量平均分子量（Ｍｗ）は、Ｇｅｌ　Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（浸透クロマトグラフィー）を用いた測定により得られる値とする。具体的には、ＧＰＣカラム（商品名：ＴＳＫｇｅｌ　ＳｕｐｅｒＨＭ－ｍ；東ソー株式会社製）２本を直列につないだ高速液体クロマトグラフ分析装置（製品名：ＨＬＣ－８１２０ＧＰＣ；東ソー株式会社製）を用いる。測定条件は、温度４０℃、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ、ＲＩ（屈折率）とし、測定サンプルを０．１質量％含むテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶液として測定する。標準試料として単分散標準ポリスチレン（商品名：ＴＳＫ標準ポリスチレンＦ－１２８、Ｆ－８０、Ｆ－４０、Ｆ－２０、Ｆ－１０、Ｆ－４、Ｆ－２、Ｆ－１、Ａ－５０００、Ａ－２５００、Ａ－１０００、Ａ－５００；東ソー株式会社製）を準備する。当該標準試料を用いて、検量線を作成する。測定サンプルの保持時間、又はカウント数から分子量分布を得る。この分子量分布から重量平均分子量Ｍｗを求めることができる。

　（Ａ）成分は公知の方法によって得ることができる。例えば、ジメチルシクロポリシロキサン、メチルビニルシクロポリシロキサン等のオルガノシクロポリシロキサンと、ヘキサメチルジシロキサン、１，３－ジビニル－１，１，３，３－テトラメチルジシロキサン等のヘキサオルガノジシロキサンとを用いる。これらをアルカリ触媒または酸触媒の存在下に平衡化反応を行うことによって得ることができる。

　（Ｂ）成分としては、例えばメチルハイドロジェンポリシロキサン、エチルハイドロジェンポリシロキサン等が挙げられる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。（Ｂ）成分のヒドロシリル基の水素原子は分子鎖末端のケイ素原子に結合していても、分子鎖途中のケイ素原子に結合していてもよい。（Ｂ）成分の重量平均分子量は、３００～１０００００の範囲内にあることが好ましい。また、上記付加硬化型シリコーンゴム組成物における（Ｂ）成分の含有量としては、（Ａ）成分に含まれるケイ素原子に結合したアルケニル基に対する、（Ｂ）成分のケイ素原子に結合した水素原子のモル比が１．０以上、１０．０以下となる量が好ましい。前記モル比は、１．０以上、３．０以下であることがより好ましい。

　（Ｃ）成分の白金系触媒としては、白金微粉末、白金黒、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸のオレフィン錯体、塩化白金酸とアルケニルシロキサンとの錯体等が挙げられる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。前記付加硬化型シリコーンゴム組成物における（Ｃ）成分の含有率としては、（Ａ）成分の質量に対する（Ｃ）成分の触媒金属原子の質量の割合が１質量ｐｐｍ以上、１００質量ｐｐｍ以下となるような量が好ましい。

　ところで、本発明の弾性層中におけるＰ１およびＰ２は、下記（ｉ）～（ｉｉ）の少なくとも１つを調整することにより制御することが可能である。
　（ｉ）（Ａ）成分中の上記式（１）で表される化合物の含有量
　上記式（１）で表される化合物は、ポリシロキサンの生成過程において不可避的に生成する。そして、上記式（１）で表される化合物は、弾性層の原料である付加硬化型シリコーンゴム混合物中の、（Ａ）成分、すなわち、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンに特に多く含まれている。
　そして、上記式（１）で表される化合物は、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンを、圧力０．０１～０．００１ＭＰａに減圧下、温度６０～７０℃に加温することにより、揮発する。従って、加温時間を調整することで、（Ａ）成分中に含まれる上記式（１）で表される化合物の量、すなわち、上記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率、および、上記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率を調整することができる。なお、以下の記載において、（Ａ）成分中の上記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率をｐ１質量ｐｐｍ、（Ａ）成分中の上記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率をｐ２質量ｐｐｍとする。
　そして、上記式（１）に係る化合物の量を調整した、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有するオルガノポリシロキサンを、弾性層の原料として用いることで、弾性層中のＰ１およびＰ２を制御することができる。

（ｉｉ）付加硬化型シリコーンゴム混合物の硬化温度および硬化時間を調整すること。
　弾性層は、付加硬化型シリコーンゴム混合物からなる層を基体の外周部に形成した後、該層を１００～２００℃程度に加熱して硬化させるが、この過程においても、シリコーンゴム混合物中の式（１）に係る化合物が揮発していく。そこで、加熱温度および加熱時間を適宜調整することによってもＰ１およびＰ２を制御することができる。

　例えば、外径６ｍｍの軸芯体を配置した、内径１２ｍｍの円筒状の金型内に、ｐ１が１９４４０質量ｐｐｍ、ｐ２が１４２７０質量ｐｐｍである（Ａ）成分を含む付加硬化型シリコーンゴム混合物を充填するとする。これを加熱して弾性層を形成する場合において、加熱温度を１１５℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１に対するＰ１の比率（ｐ１／Ｐ１）を１６～１７％、ｐ２に対するＰ２の比率（ｐ２／Ｐ２）を３６～３７％程度とすることができる。また、加熱温度を１１５℃かつ加熱時間を３分としたときには、ｐ１／Ｐ１を３０～３１％程度、ｐ２／Ｐ２を４０～４１％程度とすることができる。さらに、加熱温度を１３０℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１／Ｐ１を９～１０％、ｐ２／Ｐ２を２４～２５％とすることができる。

　また、ｐ１が３０１３０質量ｐｐｍ、ｐ２が１４０５０質量ｐｐｍである（Ａ）成分を含む付加硬化型シリコーンゴム混合物を充填するとする。これを加熱して弾性層を形成する場合において、加熱温度を１１５℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１に対するＰ１の比率（ｐ１／Ｐ１）を１９～２１％程度、ｐ２に対するＰ２の比率（ｐ２／Ｐ２）を１９～２１％程度とすることができる。また、加熱温度を１３０℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１／Ｐ１を１１～１３％程度、ｐ２／Ｐ２を１１～１３％程度とすることができる。さらに、加熱時間を１４０℃かつ加熱時間を３分としたときにはｐ１／Ｐ１を１９～２０％程度、および、ｐ２／Ｐ２を２～３％とすることができる。

　さらに、ｐ１が１２２４０質量ｐｐｍ、ｐ２が１８５１０質量ｐｐｍである（Ａ）成分を含む付加硬化型シリコーンゴム混合物を充填するとする。これを加熱して弾性層を形成する場合において、加熱温度を１１５℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１に対するＰ１の比率（ｐ１／Ｐ１）を２８～２９％程度、ｐ２に対するＰ２の比率（ｐ２／Ｐ２）を４３～４４％程度とすることができる。また、加熱温度を１３０℃かつ加熱時間を５分としたときには、ｐ１／Ｐ１を１３～１５％程度、ｐ２／Ｐ２を３６～３８％程度とすることができる。さらに、加熱温度を１０５℃かつ加熱時間を１０分としたときには、ｐ１／Ｐ１を１５～１６％、および、ｐ２／Ｐ２を５１～５２％程度とすることができる。

　本発明に係る現像部材の弾性層は、さらに無機系充填剤を含有することが好ましい。
　無機系充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム、カーボンブラック等が挙げられる。これら無機系充填剤は、ゴムの耐熱、伝熱、補強、増量等に効果がある。また、ゴムの熱膨張を抑制する効果もある。これらの無機系充填剤は一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。無機系充填剤の比重としては、１．５ｇ／ｃｍ^３以上、２．５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

　本発明に係る現像部材の弾性層は、無機系充填剤を０．１質量％以上２４質量％以下、特には、３質量％以上２２質量％以下含有することが好ましい。弾性層中の無機系充填剤の含有率を上記範囲内とすることで、弾性層の熱膨張および圧縮永久歪等のゴム弾性の低下をより有効に抑制することができる。なお、弾性層中の無機系充填剤の含有率は、後述する方法により測定することができる。

　弾性層は、上記充填剤以外にも、上記組成に基づく機能を阻害しない範囲で、必要に応じて導電剤、可塑剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有することができる。
　これら弾性層を構成する原料を分散混練させる手段としては、以下の方法が挙げられる。例えば、単軸押出機、二軸押出機、ニーダー、２本ロールミル、３本ロールミル、バンバリーミキサー、連続ミキサー、プラネタリーミキサー等の装置を用いる方法が挙げられる。

　弾性層は、現像部材に要求される弾性を有する。弾性層の硬度としては、例えば、アスカーＣ硬度で２０度以上、８０度以下とすることができる。弾性層の厚みとしては、例えば、１．５ｍｍ以上、６．０ｍｍ以下とすることができる。
　軸芯体上に弾性層を形成する方法としては、型成形法、押出成形法、射出成形法、塗工成形法等を挙げることができる。より具体的には、軸芯体と本発明に係る弾性層用の原料とを押出して成型する方法や、原料が液状であれば、円筒状のパイプと該パイプ両端に配設された軸芯体を保持するための駒とを配設した金型に原料を注入し、加熱硬化する方法等が挙げられる。弾性層の表面は、表面層との密着性向上の観点から、表面研磨や、コロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理等の表面改質方法によって改質することもできる。

　〔表面層〕
　表面層の材質としては、以下のものを挙げることができる。スチレン系樹脂、ビニル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹脂の如き熱可塑性樹脂。エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリウレタン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂の如き熱または光硬化性樹脂など。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。

　現像部材として表面粗度が必要な場合には、表面層の原料である表面層用分散液中に粗さ制御のための微粒子を添加してもよい。粗さ制御用微粒子としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の微粒子を用いることができる。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。粗さ制御用微粒子の体積平均粒子径は、３μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。また、表面層中の粗さ制御用微粒子の含有量は、表面層中の樹脂固形分１００質量部に対し、１質量部以上、５０質量部以下であることが好ましい。

　表面層の原料である表面層用分散液中には、さらにカーボンブラックを添加してもよい。カーボンブラックとしては、例えば、ＥＣ３００Ｊ、ＥＣ６００ＪＤ（商品名；ライオン株式会社製）等の高い導電性を有するカーボンブラックや、中程度の導電性を有するゴム用カーボンブラック又は塗料用のカーボンブラック等が挙げられる。この中でも、分散性と導電性の同時制御の観点から、カーボンブラックとしては塗料用カーボンブラックが好ましい。これらは一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。表面層中のカーボンブラックの含有量は、樹脂成分に対して３質量％以上、３０質量％以下であることが好ましい。

　表面層は、上記添加剤以外にも、表面層の機能を阻害しない範囲で、架橋剤、可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤、レベリング剤等を含有することができる。

　表面層の厚さは１μｍ以上、１００μｍ以下が好ましい。表面層の厚さが１μｍ以上であることにより、磨耗等による劣化を抑制することができる。また、表面層の厚さが１００μｍ以下であることにより、現像部材の表面が高硬度になるのを抑制し、トナーの劣化を抑制し、現像部材の表面へのトナー由来の固着を抑制することができる。トナーへのダメージを考慮すると、表面層の厚さは１μｍ以上、５０μｍ以下であることがより好ましい。

　表面層の形成方法としては特に限定されるものではないが、例えば、表面層の各成分を溶剤中に分散混合して塗料化し、表面層用塗布液を調製する。該表面層用塗布液を弾性層上に塗工し、乾燥固化又は硬化することにより表面層を形成することが可能である。分散混合には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミルの如きビーズを利用した公知の分散装置を用いることが好ましい。塗工方法としては、浸漬塗工、リング塗工、スプレー塗工又はロールコート等を採用することができる。

［プロセスカートリッジ及び電子写真装置］
　本発明に係るプロセスカートリッジは、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されており、かつ、本発明に係る現像部材を具備している。また、本発明に係る電子写真装置は、本発明に係る現像部材を備えている。本発明に係るプロセスカートリッジ及び電子写真装置は、本発明に係る現像部材を備えているものであれば、複写機、ファクシミリ、プリンター等に限定されるものではない。本発明に係る現像部材を搭載したプロセスカートリッジ及び電子写真装置の一例として、非磁性一成分現像方式の電子写真装置を以下に説明する。

　図２に示すプロセスカートリッジにおいて、現像装置１０は、非磁性一成分トナーとしてトナー８を収容したトナー容器と、トナー容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体５と対向設置された現像ローラ１とを備えている。そして、トナー８は、現像ローラ１の表面に担持された状態で現像領域に搬送され、感光体５上の静電潜像は、現像ローラ１によって搬送されたトナー８によって現像される。

　図３に示す電子写真装置には、図示しない回転機構により回転する感光体５の周囲に、感光体５の表面を所定の極性・電位に帯電する帯電部材１２が配置されている。更に、帯電された感光体５の表面に画像露光を行って静電潜像を形成する、不図示の画像露光装置が配置される。更に、感光体５の周囲には、形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像する本発明に係る現像ローラ１を備える現像装置１０が配置されている。更に、紙２２にトナー像を転写した後、感光体５上をクリーニングするクリーニング装置１３が設けられている。紙２２の搬送経路上には、転写されたトナー像を紙２２上に定着させる定着装置１５が配置される。

　以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。

＜両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５＞
　両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサン（商品名：ＤＭＳ-Ｖ４２；ＧＥＬＥＳＴＩＮＣ．製；重量平均分子量Ｍｗ＝７００００）を、両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５として用意した。
　この両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５中のｐ１およびｐ２を以下の方法で測定した。すなわち、両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５の１．０ｇをアセトン１０ｍｌに２４時間浸漬した。この抽出溶液の上澄み液をガスクロマトグラフ（製品名：ＧＣ－９Ａ（ＦＩＤ仕様）；（株）島津製作所製）により分析した。得られたＭＳスペクトルから上記式（１）のｎが３～２０の化合物を同定し、得られたピーク強度から定量を行った。その結果を表１に示す。なお、上記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率をｐ１質量ｐｐｍ、上記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率をｐ２質量ｐｐｍとした。

＜両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－１～Ａ－４の調製＞
　両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５を、０．００４ＭＰａに減圧下、温度６０℃に加温した状態を所定の時間維持することで、両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－５中の低分子量シロキサンを揮発させて、ｐ１およびｐ２が表１に示す値を有する両末端ビニル封鎖ポリジメチルシロキサンＡ－１～Ａ－４を調製した。なお、加温時間は、１～３時間の範囲内で調整した。

　（実施例１）
　＜軸芯体２の準備＞
　軸芯体２として、外径６ｍｍ、長さ２５０ｍｍのＳＵＳ３０４製の芯金にプライマー（商品名：ＤＹ３５－０５１；東レ・ダウコーニング株式会社製）を塗布し、１７０℃で２０分間焼き付けしたものを準備した。

　＜弾性層３の形成＞
　準備した軸芯体２を内径１２ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置した。弾性層の原料として表２に記載の材料を混合した付加硬化型シリコーンゴム組成物を調製し、該組成物を上記金型内に注入した。１１５℃で５分加熱成型した後、金型を５０℃まで冷却し、軸芯体２と一体となった弾性層３を金型から取り出した。これにより、軸芯体２の外周に直径１２ｍｍの弾性層３を設けた。

　＜表面層４の形成＞
　表面層４の材料として、ポリエステルポリオール（商品名：ニッポラン３０２７；日本ポリウレタン工業（株）製）１００．０質量部、ＭＤＩ系ポリイソシアネート（商品名：Ｃ２５２１；日本ポリウレタン工業（株）製）１０２．６質量部、カーボンブラック（商品名：ＭＡ２３０；三菱化学（株）製）３３．７質量部を撹拌混合した。その後、この混合液を固形分３０質量％になるようにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解し、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。この混合液にさらにＭＥＫを加え、固形分を２５質量％に調整した。この混合液にポリウレタン樹脂粒子（商品名：アートパールＣ４００（体積平均粒子径１４μｍ）；根上工業株式会社製）２０質量部を加え、ボールミルで攪拌分散して、表面層用塗布液を得た。
　前記軸芯体２の外周に設けられた弾性層３に対し、前記表面層用塗布液を浸漬塗工することにより、塗布液の膜厚が１３μｍとなるように弾性層３表面に表面層用塗布液を塗布した。８０℃のオーブンで１５分乾燥した後、１４０℃のオーブンで１時間硬化して表面層４を形成することにより現像ローラ１を作製した。

　〔Ｐ１、Ｐ２の測定〕
　得られた現像ローラ１の弾性層３から試料を１．０ｇ切り出した。該試料をアセトン１０ｍｌに２４時間浸漬した後、抽出溶液を上記低分子シロキサン量の分析と同様にガスクロマトグラフにより分析した。この時、試料中の上記式（１）のｎが３から１２までの化合物の含有率をＰ１、試料中の上記式（１）のｎが１３から２０までの化合物の含有率をＰ２とした。結果を表４に示す。

　〔無機系充填剤の含有量の測定〕
　示差熱熱重量同時測定装置（商品名：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｐｌｕｓ　ＴＧ８１２０；Ｒｉｇａｋｕ社製）を用いて、得られた現像ローラ１の熱重量減少曲線を測定した。測定条件は、現像ローラ１の弾性層３から試料を、１５ｍｇから２０ｍｇの間の量で切り出してＴＧ装置にセットした。その後、酸素を１５分以上流してから昇温速度２０℃／ｍｉｎで７００℃まで昇温した。その時の残渣の質量％（Ｘ）を算出した。また、同様に窒素を１５分以上流してから昇温速度２０℃／ｍｉｎで７００℃まで昇温し、１０分間保持した後、降温速度２０℃／ｍｉｎで３００℃まで降温した。その後、酸素を１５分以上流した後、昇温速度２０℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温し、１０分間保持した。その後、酸素を流した後の質量減少量（質量％）（Ｙ）を算出した。Ｘ＋Ｙを無機系充填剤の含有量（質量％）として計算した。無機充填剤の含有量（質量％）を表７に示す。

　〔膨張量の測定〕
　得られた現像ローラ１の外径寸法を図４に示す装置を用いて測定した。該装置は現像ローラ１を基準に回転する軸芯体受け（不図示）、現像ローラ１の回転を検知するエンコーダ（不図示）、基準板２５、レーザ発光部及びレーザ受光部からなるレーザ寸法測定機（商品名：「ＬＳ－７０００」；株式会社キーエンス製）を備えている。現像ローラ１の表面と基準板２５との隙間量２６を測定することにより、現像ローラ１の外径寸法を算出した。なお、現像ローラ１の表面と基準板２５との隙間量２６の測定は、弾性層３の長手方向中央部、及び弾性層３の両端部から長手方向中央部側に５．０ｍｍの各位置の合計３点に関して行った。また、現像ローラ１の１周に対して１°ピッチで３６０点の測定を行った。測定は、現像ローラ１を３０℃、相対湿度５５％ＲＨの環境中に２４時間静置した後、同環境で行った。また、１５℃、相対湿度５５％の環境でも同様に測定し、３０℃、相対湿度５５％ＲＨでの外径寸法との差を膨張量（μｍ）とした。結果を表７に示す。

　〔変形量の測定及び横スジ画像評価〕
　図３の構成を有するレーザービームプリンター（商品名：ＬＢＰ５５００；キヤノン株式会社製）のプロセスカートリッジ（商品名：ＥＰ－８５トナーカートリッジ（ブラック）；キヤノン株式会社製）を用意した。前記プロセスカートリッジのトナー容器に、トナー量規制部材と得られた現像ローラ１とを装着し、現像ローラ１とトナー量規制部材とを当接した状態で４０℃、相対湿度９５％ＲＨの環境下に１ヶ月間静置した。なお、現像ローラ１とトナー量規制部材との当接圧力は０．６Ｎ／ｃｍに調整し、塑性変形を生じ易い設定に変更した。その後、２３℃、相対湿度５５％ＲＨの環境下に５時間静置した。これを前記レーザービームプリンター中に装填してハーフトーン画像を出力し、以下の表３に示す基準でセット跡画像の評価を行った。

　また、評価を行ったプロセスカートリッジから現像ローラ１を取り出し、変形量（μｍ）を測定した。なお、現像ローラ１の表面の変形量は、レーザ変位センサ（商品名：ＬＴ－９５００Ｖ；株式会社キーエンス製）を用いて測定した。エアーブローでトナーを除去した現像ローラ１の表面に対して、垂直方向にレーザ変位センサを設置し、現像ローラ１を任意の回転数で回転駆動して現像ローラ１表面の周方向の変位を読み取り、変形量を測定した。長手方向に４３ｍｍピッチで５点測定を行い、５点の平均値を変形量とした。画像評価の結果及び変形量の測定結果を表７に示す。

　（実施例２～３３、比較例１～６）
　ポリジメチルシロキサン成分の種類および石英の添加量、加熱成形温度および加熱成形時間を表４～６に示したように変更したこと以外は、実施例１と同様の方法で実施例２～３３に係る現像ローラおよび比較例１～６に係る現像ローラを作製した。そして、各現像ローラについて、実施例１と同様にして評価した。評価結果を表７～９に示す。

　表７～９に示す結果から明らかなように、実施例１～３３では、膨張量が小さく、変形量も小さいため、良好な電子写真画像が得られた。これは、Ｐ１およびＰ１＋Ｐ２が適正な範囲に存在するため、弾性層３のゴム弾性を低下させることなく、熱による膨張を低減し、塑性変形を低減でき、塑性変形に起因する現像ローラピッチの横スジ画像の発生を抑制できたためと考えられる。

　一方、比較例１～６の各現像ローラは、いずれも変形量が大きく、塑性変形に起因する現像ローラの回転周期で横スジの発生が顕著に認められた。これは、Ｐ１またはＰ１＋Ｐ２が適正な範囲でなく、当接部材との圧接による変形が大きくなったためと考えられる。
　比較例２の現像ローラは、熱膨張が特に大きかった。これは、Ｐ１＋Ｐ２がとりわけ適正な範囲でなく、分子運動を抑制できなかったためと考えられる。
　比較例６の現像ローラは、変形量が特に大きかった。これは、Ｐ１が適正な範囲でなく、また、無機系充填剤の含有量が余剰であり、熱膨張を抑制しているにもかかわらず、ゴム弾性が低下したため、変形量が大きくなったためと考えられる。

　この出願は２０１２年月９月７日に出願された日本国特許出願第２０１２－１９６９９２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。

１：現像部材（現像ローラ）
２：軸芯体
３：弾性層
４：表面層
５：感光体
６：クリーニング部材
７：トナー供給ローラ
８：トナー
９：トナー量規制部材
１０：現像装置
１１：レーザ光
１２：帯電部材
１３：クリーニング装置
１４：クリーニング用帯電装置
１５：定着装置
１６：駆動ローラ
１７：転写ローラ
１８：バイアス電源
１９：テンションローラー
２０：転写搬送ベルト
２１：従動ローラ
２２：紙
２３：給紙ローラ
２４：吸着ローラ
２５：基準板
２６：隙間量

Claims

　基体と、
　該基体上に設けられた、付加硬化型シリコーンゴム混合物の硬化物を含む弾性層と、
　該弾性層上に設けられた表面層とを備えた現像部材であって、
　該弾性層は、下記式（１）で表される化合物を含有しており、
　該弾性層中、下記式（１）におけるｎが３以上１２以下の整数である化合物の含有率をＰ１質量ｐｐｍ、下記式（１）におけるｎが１３以上２０以下の整数である化合物の含有率をＰ２質量ｐｐｍとしたとき、Ｐ１＋Ｐ２が５０００質量ｐｐｍ以上１２０００質量ｐｐｍ以下であり、かつ、
　Ｐ１が１５００質量ｐｐｍ以上６０００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする現像部材

（式（１）中、ｎは３以上２０以下の整数である）。
　前記Ｐ１＋Ｐ２が、６０００質量ｐｐｍ以上１１０００質量ｐｐｍ以下である請求項１に記載の現像部材。
　前記Ｐ１＋Ｐ２が、７０００質量ｐｐｍ以上１００００質量ｐｐｍ以下である請求項２に記載の現像部材。
　前記Ｐ１が、２０００質量ｐｐｍ以上５５００質量ｐｐｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の現像部材。
　前記Ｐ１が、２５００質量ｐｐｍ以上５０００質量ｐｐｍ以下である請求項４に記載の現像部材。
　前記付加硬化型シリコーンゴム混合物が、下記（Ａ）成分、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分を含む請求項１～５のいずれか一項に記載の現像部材：
（Ａ）一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を少なくとも２個以上有するオルガノポリシロキサン、
（Ｂ）一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも３個以上有するオルガノポリシロキサン、
（Ｃ）白金系触媒。
　前記（Ａ）成分の重量平均分子量が２００００以上２０００００以下である請求項６に記載の現像部材。
　前記弾性層が、無機系充填剤を０．１質量％以上２４質量％以下の比率で含有する請求項１～７のいずれか一項に記載の現像部材。
　トナーと、
該トナーを収容したトナー容器と、
該トナー容器内の該トナーを表面に担持して現像領域に搬送するための現像部材とを具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、該現像部材が、請求項１～８のいずれか一項に記載の現像部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
　トナーと、
該トナーを収容したトナー容器と、
該トナー容器内の該トナーを表面に担持して現像領域に搬送するための現像部材とを具備している電子写真装置であって、該現像部材が、請求項１～８のいずれか一項に記載の現像部材であることを特徴とする電子写真装置。