JP2007108318A - 現像剤担持ローラー製造方法、該現像ローラーを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、従来技術では困難であった現像剤担持ローラーの低硬度化・低抵抗化、更には良好な形状回復性および原材料段階での粘度上昇抑制などによる良成形性を同時に満たし、且つ製造工程の短縮を可能にすることを目的とする。
【解決手段】二次硬化の処理温度が１８０〜２２０℃であって
且つ 以下の式にて与えられるΣ値が ２５７００≦Σ≦４７３００
Σ＝（（Ｔｒ+Ｔｐ）×Ｓｒ）／２ ＋ （Ｔｐ×Ｓｋ）
∵Ｔｐ（℃）：二次硬化時のワーク表面温度 Ｔｒ（℃）：二次硬化前のワーク表面温度
Ｓｒ（分）：室温〜二次硬化温度 に達するまでの時間 Ｓｋ（分）：二次硬化温度に到達してからの保持時間
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機やプリンター等の電子写真画像形成装置において、画像形成体に接触もしくは近接して該画像形成体表面に現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、濃度ムラがなく、高精細な画像を得ることが出来る現像剤担持ローラーの製造方法、及びそれを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び、それを用いた画像形成装置に関するものである。

従来より、画像形成体に接触もしくは近接して配置された現像剤担持ローラーにより、該画像形成体に現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成する現像方式として、接触現像法が知られている。この接触現像法は、現像剤担持ローラー表面に現像剤を付着させ、該現像剤の層厚を層厚規制部材により均一化し、さらに該層厚規制部材との摩擦により現像剤を帯電させた後、画像形成体に現像剤担持ローラーを接触させることにより該画像形成体表面に現像剤を付着させている。その為、該現像方式に用いられる現像剤担持ローラーには、画像形成体に接触した際に適度なニップを形成するために適度に低硬度で且つ弾性があり、さらには適度な導電性を有する必要がある。また現像剤担持ローラーは、層厚規制部材及び画像形成体との長期間の接触により発生する接触部の変形がプリント時に残らないようにする為に十分な変形回復能力も備えていることが必要とされている。

その為に必要な現像剤担持ローラーの構造としては、従来から、金属等の良導電体からなる軸心体の外周上に、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム、ポリウレタンゴム等の弾性ゴムやその発泡体に導電性を付与するためにカーボンブラック等の導電剤を配合したものを被覆したものが用いられている。さらには、その弾性体層の外周上には現像剤担持ローラー表面への現像剤付着量のコントロールを目的として、導電剤や樹脂粒子を配合した塗膜を被覆したものも提案されている。

中でも弾性層には、適度に低硬度であり十分な変形回復能力を持たせることが非常に重要な要件であり、そのための弾性層としてはシリコーンゴム、特に形状安定性が高い、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの理由から、付加反応架橋型シリコーンゴム多く用いられている（例えば特許文献１）。弾性層としてシリコーンゴムを用いる場合、一次硬化後の弾性層に対して、形状や使用時の物性の安定性向上を目的として通常二次硬化が行われる。この場合の条件としては、ローラー使用時の温度より高温であることと、またシリコーンポリマー自体の分解が急激に開始する２２０℃以下の範囲で十分にその目的を達する為に、２００℃にて４時間行われることが殆どである。（例えば特許文献２）
しかしながら、近年の製造工程短縮・使用電力の削減などによるコストダウンの要求に対しては、４時間の処理では、非常に長く問題であった。

また、該現像剤担持ローラー弾性層には、低硬度であってかつ充分な形状回復能力を有すると同時に、適度な抵抗値を有していることも求められている。そのための構成としては、上記付加反応架橋型シリコーンゴムポリマーに比較的少量の配合で、ある程度は低抵抗にすることができるカーボンブラックを配合したものがコスト的な観点からも採用されている。（例えば特許文献３）
しかしながら、付加反応架橋型シリコーンゴムにカーボンブラックを配合する場合、硬化阻害を起こすものが多く、所望の抵抗水準に対して自由にその種類を選択できないのが現状である。従って、この場合の抵抗調整としては、限られた種類のカーボンブラックの増減により行っている。即ち上記手法によれば、充分に低抵抗化した導電性弾性層を得たい場合、導電性フィラーの量を充分に増加させる必要があり、このために充分な形状回復性を持った導電性弾性層を得られないという問題があった。また、付加反応架橋型シリコーンゴムによる導電性弾性層の加工方法としては、液状原料を型内に注入・硬化するＬＩＭ成形が好適に用いられることが多く、この場合カーボンブラックの増量による液状シリコーンゴム原料の増粘は、成形時にウェルドライン発生やエアー巻き込みなどの成形不良を誘発するなどの問題点もあった。

また高抵抗材料を得ようとした場合においても、導電性フィラーとしてのカーボンブラックの配合量を減らすと、弾性体中占める導電性フィラーの存在密度が非常に少なくなる為、高速・高精細化に対して必要な、微小な領域での抵抗均一性に劣るという問題があった。

このようなことから、液状シリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラックを配合して導電性を得る場合、そのポリマーに配合しうるカーボンブラック種及び配合量には自由度が少ないのが現状である。

上記特許文献１〜３では弾性層としてシリコーンゴムが用いられているが、この場合硬化後に、２次硬化が行なわれているがいずれも２００℃で４時間という長い時間で行われており前記したように近年の製造工程短縮・使用電力の削減などによるコストダウンの要求に対しては、４時間の処理では、非常に長く問題であった。
特開2003-270926号公報 特開2003-029527号公報 特許第3029538号公報

このような背景から、製造タクトの短縮 及び 近年の印字速度の高速化・画像の高精細化に対応する為の更なるローラー設計自由度の向上には、従来の製法及び導電剤配合量の増減だけによる抵抗調整では不十分となっていた。

このような要求に対し本発明では、従来技術では困難であった現像剤担持ローラーの低硬度化・低抵抗化、更には良好な形状回復性および原材料段階での粘度上昇抑制などによる良成形性を同時に満たし、且つ製造工程の短縮を可能にすることを目的とする。

本発明の目的は、以下により達成される。
即ち、 金属製の軸芯体と、該軸芯体上に少なくとも一層以上の付加反応架橋型のシリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラックを配合したものを硬化させたものからなる弾性層を配し、更に該弾性層の外周上に一層以上の被覆層を配することよりなる現像剤担持ローラーの製造方法において、
該シリコーンゴムポリマーに配合する導電性フィラーとしてのカーボンブラックの量が４〜９wt％であり、且つ該弾性層の一次硬化後の二次硬化処理条件が、以下であることを特徴とする現像剤担持ローラー製造方法を提供する。

二次硬化の処理温度が１８０〜２２０℃であって
且つ 以下の式にて与えられるΣ値が ２５７００≦Σ≦４７３００
Σ＝（（Ｔｒ+Ｔｐ）×Ｓｒ）／２ ＋ （Ｔｐ×Ｓｋ）
∵Ｔｐ（℃）：二次硬化時のワーク表面温度
Ｔｒ（℃）：二次硬化前のワーク表面温度
Ｓｒ（分）：室温〜二次硬化温度 に達するまでの時間
Ｓｋ（分）：二次硬化温度に到達してからの保持時間

本発明によれば、今後益々高速化・高精細化が要求される電子写真装置に組み込まれる電子写真プロセスカートリッジ中の現像剤担持ローラーにおいて、導電性弾性層中に添加する導電性充填剤を増減することなく所望の抵抗値を得ることが可能になり、それにより層厚規制部材との長期の接触による形状回復性を損なうことなく、高精細な画像を得ることが出来、更にはその加工性を損なうことなく製造工程を短縮することが可能になる。

本発明者らは、上記課題を解決する為に鋭意検討を重ねた結果、現像剤担持ローラーの導電性弾性層の製法において、付加反応架橋型シリコーンゴムにカーボンブラックを配合した材料を硬化させてなる導電性弾性ローラーを使用する場合、一次硬化後の弾性層に対する二次硬化の条件を以下の式で示すΣの条件を満たす範囲の中で変更することにより、同一材料から所望の抵抗値を示すローラーを得ることが出来ることを突き止め、本発明に至った。

二次硬化の処理温度が１８０〜２２０℃であって
且つ 以下の式にて与えられるΣ値が ２５７００≦Σ≦４７３００
Σ＝（（Ｔｒ+Ｔｐ）×Ｓｒ）／２ ＋ （Ｔｐ×Ｓｋ）
∵Ｔｐ（℃）：二次硬化時のワーク表面温度
Ｔｒ（℃）：二次硬化前のワーク表面温度
Ｓｒ（分）：室温〜二次硬化温度 に達するまでの時間
Ｓｋ（分）：二次硬化温度に到達してからの保持時間

このような手法によれば、導電性弾性層に使用する材料を変更することなく、ローラー抵抗値を変更することが可能になり、例えば比較的少量の導電剤の配合により低抵抗領域から高抵抗領域のローラーまで得ることが可能になる為、現像剤担持ローラーの低硬度化・低抵抗化、更には良好な形状回復性および原材料段階での良成形性を同時に満たすことが可能になった。

また、付加反応架橋型シリコーンゴムにカーボンブラックを配合してなる弾性層の外周上に１層以上の被覆層が設けられる場合には、該被覆層はウレタン結合を有する樹脂、たとえばウレタン樹脂を用いることが好ましい。

次に好ましい実施の形態を、各個別の構成要素に応じて詳細に説明する。

〔導電性弾性基層〕
現像剤担持ローラーの弾性層を、軸心体１の周りに配する方法としては、押し出し成形、射出成形等いくつかの方法が挙げられる。このうち、押し出し成形により加工される弾性体は、成形用の金型を用意する必要がないなどの利点はあるものの、そのままでは現像剤担持ローラーに使用するための形状精度を有していないため、円筒研削盤などにより表面を研磨することで、所望の形状に仕上げ加工する必要がある。

それに対し、未硬化材料を円筒型内に注入して、その後加熱加硫することにより弾性層を軸体の周りに配する方法による現像剤担持ローラー弾性層の形成においては、ローラー形状は、使用する型の形状をある一定の収縮量のもとに再現するため、研磨すること無しに十分満足できる形状精度を有するものを得ることができる。

〔現像剤担持ローラー〕
次に本発明の現像剤担持ローラーの構成について説明する。本発明の現像剤担持ローラーは、例えば、図１に示すような断面構造を有し、図２にも示すように導電性の軸芯体１と、該軸芯体１の外周上に同心円状に形成された導電性弾性層２と該導電性弾性層２の外周上に形成された樹脂層である表層３を有する。

〔軸芯体〕
本発明で使用する導電性の軸芯体１は公知のものが用いられ、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。導電性軸芯体１を構成する材料としては他にも、たとえば鉄、アルミニウム、チタン、銅およびニッケル等の合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料を使用することも出来る。また、形状としては、円柱状のほかに中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。

〔弾性層〕
上記導電性軸心体の外周上に、導電性弾性層を形成する。導電性弾性層を形成するのに好ましい材料は、シリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラックを配合したものが挙げられる。必要とする弾性層外径に対してその内径が適当に選択された円筒型内に、その表面に加硫接着タイプのシリコーンゴム用プライマーを極薄く塗布した上記導電性軸芯体１を両端で押えて配し、その軸体の長さ方向のどちらか一方から、上記シリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラック等を配合したものを、円筒型の注入口から適当な速度で注入し、一次硬化として１００℃〜１５０℃の温度にて３分〜６０分加熱・硬化することにより円筒内で軸体とその外周上に導電性弾性層を配したものを得ることができる。この際の一次硬化とは、型からその形状を著しく損なうことなく弾性層を取り出すことが出来る程度にまで硬化させ、更には型内での硬化により弾性層の破壊を起こさない範囲でゴムを硬化させることを指す。その後、円筒型外から冷却し、さらに脱型することにより、弾性層の肉厚が２〜５ｍｍの現像剤担持ローラーの導電性弾性層を得ることができる。
次に該導電性弾性層をオーブンにて二次硬化として適当な条件にて熱処理することにより、所望のローラー抵抗値を持った導電性弾性層を得る。この際の二次硬化とは、上記条件にて一次硬化後の導電性弾性層を円筒型から取り出したのちに行う熱処理のことを指す。

〔シリコーンゴムポリマー〕
シリコーンゴムポリマーとしては、加工性に優れている、硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応架橋型シリコーンゴムポリマーが好ましい。
このシリコーンゴムポリマーは、例えば式１で表されるオルガノポリシロキサン、および式２で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含み、さらに触媒や他の添加物と適宜混合させて用いることができる。

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１０万以上１００万以下が好ましく、平均分子量は４０万以上７０万以下が好ましい。さらに加工特性および得られるシリコーンゴム組成物の特性等の観点から、オルガノポリシロキサンの粘度は、下限値として１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上がより好ましく、上限値としては３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく２５０Ｐａ・ｓ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ポ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り、その種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基およびアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。

オルガノハイドロジェ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、一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２個以上であり、硬化反応を最適に行わせるために、３個以上のポリマーが好ましい。ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子量に特に制限は無く、１０００から１００００まで含有されるが、硬化反応を適切に行わせるために、比較的低分子量１０００以上５０００以下が好ましい。

〔液状シリコーンゴム材料に含まれる各種添加物〕
〔架橋触媒〕
液状シリコーンゴムは、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンの架橋触媒として、例えば、塩化白金酸六水和物を含むことができる。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。その具体例としては、Ｆｅ（ＣＯ）₅、Ｃｏ（ＣＯ）₈、ＲｕＣｌ₃、ＩｒＣｌ₃、〔（オレフィン）ＰｔＣｌ₂〕₂、ビニル基含有ポリシロキサン−Ｐｔ錯体、Ｈ₂ＰｔＣｌ₆・６Ｈ₂Ｏ、、Ｌ₂Ｎｉ（オレフィン）、Ｌ₄Ｐｄ、Ｌ₄Ｐｔ、Ｌ₂ＮｉＣｌ₂（但し、Ｌ＝ＰＰｈ₃若しくはＰＲ’₃、ここでＰはリン、Ｐｈはフェニル基、Ｒ’はアルキル基を示す）を挙げることができる。その中でも、好ましくは白金、パラジウム、ロジウム系遷移金属化合物触媒である。

上記触媒の配合量は、白金系金属化合物触媒の場合、液状シリコーンゴム（各種配合物を含む）中、白金として１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下が好ましいが、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。

〔硬化反応遅延剤〕
また液状シリコーンゴムは、硬化反応遅延剤として１−エチニル−１−シクロヘキサノール、フェニルブチノール等の不飽和アルコールを含むことが出来る。上記硬化反応遅延剤の配合量としては、０．０５部から０．５部の範囲で、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状により適宜選択される。

〔他の弾性体ポリマー〕
硬化物の低硬度及び低圧縮永久歪の特徴を阻害しない範囲内で、液状シリコーンゴムに通常使用される各種の配合剤を添加することができる。

例えば、配合剤として用いることのできるゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、（メタ）アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム等である。

〔可塑剤〕
液状シリコーンゴムに含ませることのできる可塑剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、軟化剤としては、例えば、潤滑油、プロセスオイル、コールタール、ヒマシ油、老化防止剤としては、例えば、フェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩類、耐熱剤としては、例えば、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化カリウム、ナフテン酸鉄、ナフテン酸カリウム、そのほか加工助剤、着色剤、紫外線吸収剤、難燃剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、滑剤等を添加できる。

〔フィラー〕
<補強充填剤 及び 増量剤>
液状シリコーンゴムに含ませることのできる補強充填剤及び増量剤としては、例えば、導電性のカーボンブラック、導電性のフィラー、導電性可塑剤、ＫＳＣＮ、ＬｉＣｌＯ₄、ＮａＣｌＯ₄、４級アンモニウム塩等のイオン伝導物質、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブラック、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤を挙げることができる。これらの充填剤の表面を有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサン等で処理して疎水化してもよい。

<導電剤>
液状シリコーンゴムに含ませることのできる導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維；酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物；硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉；又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデンや、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボンブラック、ピッチ系カーボンブラック等のカーボン粉が挙げられる。

導電剤としては、比較的少量の添加で電気抵抗率を低下させることができ、ゴム組成物の硬度を大きくすることなく導電性を付与することができるので、特にカーボンブラックが好ましい。

〔液状シリコーンゴムの物性〕
必要な充填剤等が配合されたシリコーンゴム原料の粘度は特に制限はないが、材料の流動性をある程度抑制して材料漏れを防止する観点から１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、注入ゲート間にウェルドが発生する等の成形加工性の問題を回避するための観点から、３００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。

〔表層〕
本発明では以上のようにして形成された導電性弾性体基層の表面に更に表層として樹脂層を形成することもできる。表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、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。

これらの表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、パールミル等の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。得られた表層形成用の分散体は、スプレー塗工法、ディッピング法等により導電性基体の表面に塗工される。

表層の厚みとしては、低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染することを防止する観点から３μｍ以上が好ましく、現像剤担持ローラーが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から５００μｍ以下が好ましい。より好ましくは５〜３０μｍである。

上記の如くして形成する表層中に平均粒径が１〜２０μｍの微粒子を分散させることにより、現像剤担持ローラー表面の現像剤の搬送を容易にすることができ、充分な量の現像剤を現像領域に搬送することができ、好ましい。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられるが、特にポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい、これらの微粒子は前記表層の約２０〜２００質量％（この微粒子を除く表層構成成分の総質量に対して）の範囲で添加することが好ましい。

〔電子写真プロセスカートリッジ〕
次に前記本発明の現像剤担持ローラーを有する接触現像方式の電子写真画像形成装置概略図の一例を図３に示す。

まず本発明の現像剤担持ローラーを有する電子写真プロセスカートリッジを説明する。電子写真プロセスカートリッジには、画像形成体である感光体ドラム１２と、現像剤担持ローラー２２と、一次帯電ローラー１１と、現像剤供給ローラー２３と、現像剤層厚規制部材であるトナー層厚規制部材２６と、撹拌羽３１と、現像剤であるトナー２５とが一つのカートリッジにまとめられ、電子写真装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽で現像剤供給ローラーに送られたトナーは、トナー層厚規制部材によって現像剤担持ローラー表面に均一にコートされ、感光体ドラム１２表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録メディア２０にトナーが転写された後、感光体表面は一次帯電ローラーで再び均一に帯電される。

図３に従って接触現像方式の電子写真画像形成装置を見て行くと、本発明の現像剤担持ローラー２２は、その表面にトナー２５を保持して矢印の方向に回転しながら感光体１２上にレーザー光２９によって形成された潜像を現像し、現像に使用されずに現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを表面に坦持したまま現像容器２４に戻す。

現像容器の内部では現像剤供給ローラー２３が現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを現像剤担持ローラー表面から取り除くとともに、新しいトナーを現像剤担持ローラーの表面に供給する。現像剤担持ローラー表面に供給された新しいトナーは、トナー層厚規制部材２６にてコート厚さを均一に整えられ、現像領域に搬送されていく。この繰り返しによって現像剤担持ローラーは常に新しいトナーを均一にコートして静電潜像を現像する。

現像されたトナー像は感光体の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラー１９で記録メディア２０に転写される。その後未定着のトナー像は定着ローラー１５と加圧ローラー１７の間を通り、圧力と熱で記録メディアに定着される。 転写工程で転写されずに感光体上に残ったトナーは、感光体の回転に伴い清掃用の弾性ブレード１３で感光体から取り除かれる。表面が清掃された感光体表面は一次帯電ローラー１１で帯電され、再び露光、現像される、という工程を繰り返す。

以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、薬品等は市販の高純度品を用いた。

〔抵抗測定方法〕
次にこのようにして得られた、現像剤担持ローラーの抵抗測定の方法について説明する。図５に示すように、該現像剤担持ローラーを直径３０ｍｍの金属製電極用ローラーに、片側５００ｇずつ合計１０００ｇの荷重で現像剤担持ローラーを押し当てて、電極ローラーを２４ｒｐｍで回転させて現像剤担持ローラーを従動回転させた。この状態で直流電流電源より５０Ｖの電圧を現像剤担持ローラー軸・電極ローラー間に印加したときの抵抗値をローラー一周分にわたり測定した。さらにこの一周分の抵抗値データを平均値化し、現像剤担持ローラーの抵抗値とした。

〔２次硬化中ワーク表面温度の測定方法〕
次に、現像剤担持ローラー基層の二次硬化温度の測定について説明する。図５に示すように実際に二次硬化する際の現像剤担持ローラー弾性層表面に、熱電対（タイプＫ）をその長手方向長さを３分割した位置に計３点貼り付け二次硬化を行った。この時の温度をキーエンス社製-wavethermo1000（商品名）にて検出し、測定した。温度データの測定間隔は、10秒毎とする。このとき、３測定ポイントのうち最も低い温度をそのワーク表面温度として採用した。

Ｔｒ：二次硬化に投入する前のワーク表面温度
Ｔｐ：ワーク表面温度変化が、加熱後初めて３℃/１０min以下になったときの温度
Ｓｒ：ワーク昇温開始後、ワーク表面温度が上記Ｔｐを示すまでの時間（分）
Ｓｋ：ワーク表面温度がＴｐ（℃）を示してから、Ｔｐ±２℃を保持し、ワーク加熱
を停止するまでの時間（分）
モデル的なワーク表面の昇温状態を図６に示す。

〔反発弾性率測定方法〕
反発弾性率の測定は、ＪＩＳＫ６２５５に従って行った。

〔現像剤担持ローラーと層厚規制部材との接触放置〕
本評価で使用した電子写真レーザービームプリンター用プロセスカートリッジ（現像剤担持ローラーに対する層厚規制部材の接触線圧は７０ｇ/ｃｍ）に現像剤担持ローラーを組み込み、４０℃-９５％環境に一週間（１６８ｈ）放置した。

〔現像剤担持ローラーと感光体との接触放置〕
本評価で使用した電子写真レーザービームプリンター用プロセスカートリッジに現像剤担持ローラーを組み込み、４０℃-９５％環境に一週間（１６８ｈ）放置した。

〔画像評価方法〕
次に実施例および比較例にて行った、現像剤担持ローラーの画だし評価について説明する。本評価で使用した電子写真式レーザービームプリンターは、Ａ４版出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードはＡ４縦１６枚／分、画像の解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーにＯＰＣ（有機光導電体）層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。

感光体上で現像されたトナー像は転写ローラーで記録メディアに転写され、定着部で熱定着される。転写ローラーで転写しなかったトナーはクリーニングブレードで感光体から掻き取られる。現像部分はカートリッジ化されており、現像剤担持ローラーにはトナー層厚規制部材である現像ブレードがカウンタ方向に当接し、トナーの層厚を規制する。

現像剤担持ローラーのドラム汚染及び層厚規制部材との接触による変形に対する画像評価は、上記条件にて放置した電子写真プロセスカートリッジに対して、ベタ画像及びハーフトーン画像により行った。
即ち、画像濃度が十分に濃く、画像印字方向と垂直な方向に現像剤担持ローラー周期でスジが発生し実用上問題であるレベルを×、スジは薄く発生するが実用上問題のないレベルを△、スジが殆ど見られないものを○、スジがまったく見られないものを◎とした。

次に、本発明で実際に評価を行った現像剤担持ローラーの製造方法について詳細に説明する。まず、軸芯体には鉄表面に化学ニッケルメッキを施したものを使用し、円筒形金型中心部に該軸芯体を配置し、該円筒金型内にその注入口から液状シリコーンゴム原料を注入時間およそ１０秒で注入し、１００℃で５分間一次硬化させてシリコーンゴム弾性層を成形した。該液状シリコーンゴムは、オルガノポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに硬化触媒として白金化合物を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものとを、重量比１：１で混合したものを使用した。シリコーンゴム弾性層の形成に先立ち、芯金表面にはシリコーンゴムと軸心との接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。

次に、このシリコーンゴム弾性層に対し、実施例１〜５及び比較例１〜４に示した条件にて二次硬化を行った。

その後、得られたシリコーンゴム弾性層の表面上に、ウレタン樹脂および、トナー搬送性を良くする目的で平均粒径１０μｍのウレタン微粒子を１５％分散させた液を、ディッピングにより積層させた。

そして、塗工・風乾後の該ローラを１４０℃で４時間の熱処理により、表層としておよそ１０μｍの厚さのポリウレタン樹脂層を製膜した。

上記の方法・材料にて下記実施例１〜５及び比較例１〜４は、液状シリコーンゴム原料に含まれるカーボンブラックの比率及び熱処理条件を種々変更してローラーを作成し物性を評価した結果を下記に示す。

（実施例１）
上記の方法に従って直径６ｍｍの鉄製軸上に、そのカーボンブラックの配合量が５％である導電性液状シリコーンゴム材料を用いて、シリコーンゴム弾性層を形成し、ゴムの直径１２ｍｍでゴム部分長さ２４０ｍｍの導電性ローラーを得た。
次に得られたシリコーンゴム弾性層に対し、１８０℃×２時間の熱処理を行い、この時のローラー表面の温度測定結果からΣ値を計算した。なお、１８０℃までの加熱時間は図６で示す２００℃での２次硬化の場合に準じて加熱して１８０℃まで約５１．３分かけて昇温し、１８０℃に維持した。
また上記方法にてシリコーンゴム弾性層の反発弾性率及び、該弾性層回転時の抵抗を測定したところ、測定値は表１に示すような値を示した。さらに、得られた導電性弾性層に対し上記表層塗料にてディッピングし、１４０℃で４時間乾燥することにより厚さおよそ１０μｍの表層を設けた。得られた現像剤担持ローラーについて、上記方法で層厚規制部材と接触放置および感光体との接触放置させた後、このローラーを電子写真装置に組み込んで画像を出力したところ、スジのない均一濃度の画像を得た。
（実施例２）
シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、２００℃までの加熱時間は４５．５分、２００℃×２時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラー作成した。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。
（実施例３）
シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、１８０℃×４時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。
（実施例４）
シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、２２０℃×３時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例１）
シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、２２０℃×７時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成したところ、反発弾性率が低下し、充分な形状回復性が得られなかった。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例２）
シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、１８０℃×１．５時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成したところ充分な反発弾性率をもった弾性層を得ることが出来なかった。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例３）
カーボンブラックの配合量が９％であり、シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、２００℃×５時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成したところ成形品にウェルドラインが発生し良品が得られなかった。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。

（比較例４）
カーボンブラックの配合量が３％であり、シリコーンゴム弾性層に対する熱処理条件が、２００℃×５時間である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成したところ抵抗ムラが大きくなり良品が得られなかった。実施例１と同様に測定及び画像評価を行い、結果を表１にまとめた。

本発明の現像剤担持ローラー一形態の概念的断面図である。 本発明の現像剤担持ローラー一形態の概念的斜視図である。 本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概念図である。 本発明の現像剤担持ローラー一形態の概念的断面図である。 本発明の現像装置において、現像剤担持ローラーの抵抗値の測定方法を示す概念図である。 本発明のローラー加熱工程の温度変化を示す概念図の一例である。

符号の説明

１：軸芯体
２：導電性弾性層
３：表層
１１：一次帯電ローラー
１２：感光体
１３：弾性ブレード
１５：定着ローラー
１７：加圧ローラー
１９：転写ローラー
２０：記録メディア
２２：現像剤担持ローラー
２３：現像剤供給ローラー
２４：現像容器
２５：現像剤
２６：トナー層厚規制部材
２９：レーザー光
３１：攪拌羽

Claims (5)

1. 金属製の軸芯体と、該軸芯体上に少なくとも一層以上の付加反応架橋型のシリコーンゴムポリマーに導電性フィラーとしてカーボンブラックを配合したものを硬化させたものからなる弾性層を配し、更に該弾性層の外周上に一層以上の被覆層を配することよりなる現像剤担持ローラーの製造方法において、
   該シリコーンゴムポリマーに配合するカーボンブラックの量が４〜９wt％であり、且つ該弾性層の一次硬化後の二次硬化処理条件が、以下であることを特徴とする現像剤担持ローラー製造方法。
   二次硬化の処理温度が１８０〜２２０℃であって
   且つ 以下の式にて与えられるΣ値が ２５７００≦Σ≦４７３００
   Σ＝（（Ｔｒ+Ｔｐ）×Ｓｒ）／２ ＋ （Ｔｐ×Ｓｋ）
   ∵Ｔｐ（℃）：二次硬化時のワーク表面温度
   Ｔｒ（℃）：二次硬化前のワーク表面温度
   Ｓｒ（分）：室温〜二次硬化温度 に達するまでの時間
   Ｓｋ（分）：二次硬化温度に到達してからの保持時間
2. 前記付加反応架橋型シリコーンゴムポリマーが、ポリジメチルシリコーンゴムポリマーであることを特徴とする請求項１記載の現像剤担持ローラーの製造方法。
3. 前記被覆層がウレタン結合を有する樹脂であることを特徴とする請求項１または２記載の現像剤担持ローラーの製造方法。
4. 現像剤担持ローラーが装着されてなり、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、該現像剤担持ローラーが、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法により製造した現像剤担持ローラーであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
5. 現像剤担持ローラーが装着されてなり、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することより該画像形成体表面に可視画像を形成させる画像形成装置において、該現像剤担持ローラーが、請求項１〜3いずれか一項記載の方法により製造した現像剤担持ローラーであることを特徴とする画像形成装置。

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