JP5236111B1 - 現像部材、プロセスカートリッジ、および電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温高湿環境に長時間暴露しても、抵抗変動を抑制し得る現像ローラを提供する。
【解決手段】現像ローラ１は、軸芯体２と、該軸芯体の周囲に設けられた導電性の弾性層３と、該弾性層の表面に設けられた表面層４とを有し、該弾性層はジメチルシリコーンゴムとカーボンブラックとを含み、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合する水素原子の量αと、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合するメチル基の水素原子の量βとの関係が、２．５×１０^−５≦α／β≦１．０×１０^−４である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置の如き電子写真方式を採用した装置に組み込まれる現像部材、プロセスカートリッジ、および電子写真画像形成装置に関する。

電子写真装置に用いられる現像部材には、トナーに与えるストレスを軽減し、電子写真感光体とのニップ幅を確保するために、シリコーンゴムを含む導電性の弾性層が設けられていることが多い。また、かかる弾性層の表面には、トナーの帯電の制御およびトナーの搬送量の制御等のために表面層が設けられていることが多い。

ところで、近年の電子写真装置に対しては、より一層の高画質と、より一層の高耐久性とが求められてきている。そこで、現像部材に対しても、より一層の高耐久性が求められてきている。ところが、カーボンブラック等の導電剤を含有させることにより導電化してなるシリコーンゴムを含む弾性層を備えた帯電部材は、長期に亘る使用によって電気抵抗が変動し、電子写真画像の品質に影響を与える場合があった。

一方、特許文献１には、温度や湿度等の環境変化、カーボンブラックの配合量の変化、高電圧印加等によっても電気抵抗が変動しにくい半導電性シリコーンゴム組成物が開示されている。具体的には、シリコーンゴムに、特定の窒素吸着比表面積、ＤＢＰ吸油量および平均粒子径を有する天然ガスの熱分解により得られるサーマルブラックを含有させた、電気抵抗が変動しにくい半導電性シリコーンゴム組成物が開示されている。また、かかる半導電性シリコーンゴム組成物の導電性ローラへの適用も開示されている。

特開２００１−１５８８５６号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る半導電性シリコーンゴム組成物を用いて形成してなる弾性層を備えた現像部材は、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境に長時間暴露した場合には、電気抵抗に大きな変動が認められることがあった。

そこで、本発明の目的は、軸芯体上にシリコーンゴムとカーボンブラックとからなる弾性層を設け、さらに弾性層上に表面層を設けた現像部材に関して、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境に長時間暴露しても、電気抵抗の変動をより確実に抑制し得る現像部材を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、多様な環境の下で、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態によれば、軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた導電性の弾性層と、該弾性層の表面に設けられた表面層と、を有する現像部材であって、該弾性層はジメチルシリコーンゴムとカーボンブラックとを含み、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合する水素原子の量αと、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合するメチル基の水素原子の量βとの関係が、２．５×１０^−５≦α／β≦１．０×１０^−４である現像部材が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、上記本発明の現像部材を具備し、電子写真画像形成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が提供される。

さらに、本発明の他の態様によれば、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像装置が上記本発明の現像部材を有する電子写真画像形成装置が提供される。

本発明によれば、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境に長時間暴露されても電気抵抗変動が少なく、高品位の画像が得られる、現像ローラを提供することができる。また、本発明によれば、多様な環境の下でも、高品位な電子写真画像を安定して形成することのできるプロセスカートリッジ、および電子写真画像形成装置を得ることができる。

本発明の現像ローラの一例を示す概念図である。 本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 現像ローラの電気抵抗測定機の概略構成図である。

本発明者らは、特許文献１に係る半導電性シリコーンゴム組成物を用いて形成された導電性の弾性層を有する現像部材が、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境に長時間暴露されたときに、電気抵抗が大きく変動する原因を検討した。その結果、弾性層に含まれるジメチルシリコーンゴムの吸湿に起因していることを突き止めた。そこで、本発明者らは、弾性層を被覆している表面層の透湿性を低くすることで、弾性層のジメチルシリコーンゴムの吸湿を抑制することを検討した。しかしながら、ジメチルシリコーンゴムの吸湿による電気抵抗の変動を確実に抑えることができるような透湿性の低い表面層の作製が困難であった。
さらに、ジメチルリコーンゴムに配合するカーボンブラックの種類や量などを検討したが、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境に長時間暴露されたときの電気抵抗の変動を有意に抑えられるような構成は見出すことができなかった。

ところが、ジメチルシリコーンゴムの吸湿を検討する中で、ジメチルシリコーンゴム中に存在するケイ素原子に結合する水素原子（以下、「Ｓｉ−Ｈ基」ともいう）が、シリコーンゴムの吸湿と相関することを本発明者らは見出した。
具体的には、弾性層のジメチルシリコーンゴムの中のＳｉ−Ｈ基の量を特定の範囲にすることで、当該ジメチルシリコーンゴムを含む弾性層中の水分量を極めて少なくすることができることを知見した。
Ｓｉ−Ｈ基の量と、ジメチルシリコーンゴムの吸湿との相関メカニズムは明確になっていないが、Ｓｉ−Ｈ基をジメチルシリコーンゴム中に所定量含有させることにより、弾性層と表面層との界面において、ジメチルシリコーンゴムのＳｉ−Ｈ基が優先的に内側（弾性層側）に配向する。その結果、ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合しているメチル基が外側（表面層側）に配向し、疎水性表面を形成し、弾性層の表面への水分の吸着を阻害し、また、弾性層への水分の浸透を阻害しているものと推測している。

以下、本発明を詳しく説明する。図１に本発明に係る現像ローラの概念図を示す。図中の現像ローラ１は、軸芯体２の外周上に弾性層３を有しており、弾性層３の外周上に表面層４を有している。

〔軸芯体〕
軸芯体は、特に制限されるものではなく、中空状あるいは中実状のものが使用できる。また、軸芯体は、現像ローラの電極および支持部材として機能するものであればよく、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金；クロム、また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で構成される。さらに、適時金属製の軸芯体２に酸化処理などの防錆処理やプライマー処理を行ってもよい。

〔弾性層〕
軸芯体の周囲に設けられた弾性層はジメチルシリコーンゴムとカーボンブラックとを含み、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合する水素原子（以下「Ｓｉ−Ｈ基」ともいう）の量αと、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合するメチル基の水素原子（以下「Ｓｉ−ＣＨ_３基」ともいう）の量βとの関係が、２．５×１０^−５≦α／β≦１．０×１０^−４の範囲にあることが本発明では必須である。

弾性層のジメチルシリコーンゴムは、Ｓｉ−Ｈ基を有すれば液状シリコーンゴムやミラブルシリコーンゴムでも特に制限はない。原材料の配合や製造条件により、ジメチルシリコーンゴム中に残存するＳｉ−Ｈ基の量がコントロールしやすいことから、ヒドロシリル化反応を利用する液状シリコーンゴムが好ましい。

ヒドロシリル化反応は、（Ａ）一分子中にケイ素原子結合アルケニル基を２個以上有する液状ジメチルポリシロキサンと、（Ｂ）白金系触媒と、（Ｃ）一分子中にケイ素原子結合水素原子を２個以上有するジメチルポリシロキサンとを用いて架橋反応させるものである。

（Ａ）成分の一分子中にケイ素原子結合アルケニル基を２個以上有する液状ジメチルポリシロキサンは、架橋してゴムとなるための主成分である。（Ａ）成分としては、以下のものを挙げることができる。分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、およびこれらの２種以上からなる混合物。これらの分子構造は直鎖状であることが好ましいが、分子鎖の一部が分岐した直鎖状構造でもよい。

また、（Ａ）成分は液状であることが好ましく、その２５℃における粘度は１００〜１０,０００,０００ｍＰａ・ｓの範囲内であることが好ましく、特には１０００〜２,０００,０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。この範囲を超えると、取扱い作業性が低下したり、金型を用いた成型を行う際にバリが発生したりする場合がある。

（Ｂ）成分の白金系触媒は、以下のようなものを挙げることができる。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、およびこれらの白金系触媒を含有してなる熱可塑性樹脂粉末。白金系触媒は（Ａ）成分のジメチルポリシロキサンに対して、白金金属として０．１〜５００ｐｐｍとなるような量であることが好ましい。

（Ｃ）成分の一分子中にケイ素原子結合水素原子を２個以上有するジメチルポリシロキサンは、（Ｂ）成分の白金系触媒の作用により（Ａ）成分のアルケニル基とヒドロシリル化反応により架橋する。（Ｃ）成分は以下のようなものを挙げることができる。分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ポリメチルハイドロジェンシロキサン、分子鎖両末端ト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、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェン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、環状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、環状ポリメチルハイドロジェンシロキサン、分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ポリジメチルシロキサン、およびこれらのジメチルポリシロキサンの２種以上の混合物。

また、（Ｃ）成分の２５℃における粘度は特に限定されないが２〜１００,０００ｍＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。本発明では弾性層３に所望の残存Ｓｉ−Ｈ基を必要とするために、（Ｃ）成分は、以下のような量で調整することが好ましい。（Ｃ）成分のケイ素原子結合水素原子の合計モル数／（Ａ）成分のアルケニル基の合計モル数＝１／１〜１０／１。

弾性層が含むジメチルシリコーンゴム中のＳｉ−Ｈ基の量αと、Ｓｉ‐ＣＨ_３基の量βとの比（α／β）は、２．５×１０^−５≦α／β≦１．０×１０^−４ なる関係を有することが、弾性層の吸湿による帯電部材の電気抵抗の変動を有意に抑えるうえで必要である。
また、α／βが３．０×１０^−５≦α／β≦６．０×１０^−５の範囲にあることがより本発明の効果を発現できるため好ましい。
α／βの値が２．５×１０^−５より小さい場合は、シリコーンゴム中のＳｉ−Ｈ基の量が少なすぎることにより、効果的にシリコーンゴムの吸湿を防止できず、現像ローラ１の抵抗変動が起こる場合がある。また、α／βの値が１．０×１０^−４より大きい場合は、シリコーンゴムの吸湿は防止できるが、シリコーンゴム中のＳｉ−Ｈ基の量が多いために、副反応が進行して架橋形態が変化し、その結果、抵抗変動が生じる場合がある。

弾性層のＳｉ−Ｈ基の量αおよびＳｉ−ＣＨ_３基の量βは、弾性層を固体^１Ｈ−ＮＭＲにて測定する。得られた固体^１Ｈ−ＮＭＲのスペクトルにおいて、ケイ素原子に結合する水素原子に帰属される４．８ｐｐｍ付近のプロトンピーク面積をαとし、ケイ素原子に結合するメチル基の水素原子に帰属される０．１ｐｐｍ付近のプロトンピーク面積をβとする。得られたαの値をβの値で除してα／βを求める。具体的な測定方法は以下に示す。

（測定方法）
弾性層をナイフなどで切り出し、凍結粉砕したものを測定試料とし、固体^１Ｈ−ＮＭＲ測定のｓｉｎｇｌｅ ｐｕｌｓｅ法（バックグラウンド除去法）にて測定した。測定条件は以下の通りである。

装置 Ｂｒｕｋｅｒ社製ＡＶＡＮＣＥ４００、
測定核周波数 ４００ＭＨｚ（^１Ｈ核）、
スペクトル幅 ４０ｋＨｚ、
パルス幅 １．１μｓｅｃ（３０°パルス）、
パルス繰り返し時間 ＡＣＱＴＭ：０．２０４８６２５ｓｅｃ、ＰＤ：５．０ｓｅｃ、積算回数 ３０００回、
観測ポイント １６３８４ （データポイント：６５５３６）、
基準物質 ポリジメチルシロキサン（外部基準：０．１１９ｐｐｍ）、
温度 ２２℃、
試料回転数 １０ｋＨｚ。

弾性層中のジメチルシリコーンゴムにはカーボンブラックを分散させ、適切な電気抵抗領域に調整する。カーボンブラックとして用い得る具体例は以下のものを含む。アセチレンブラック、コンダクティブファーネスブラック（ＣＦ）、スーパーコンダクティブファーネスブラック（ＳＣＦ）、エクストラコンダクティブファーネスブラック（ＸＣＦ）、コンダクティブチャンネルブラック（ＣＣ）および１５００℃程度の高温で熱処理されたファーネスブラックまたはチャンネルブラック。
カーボンブラックの量としては、通常、（Ａ）成分のジメチルポリシロキサン１００質量部に対して、１．０質量部以上３０質量部以下の範囲で用いられる。この範囲を超えると、安定した体積抵抗率を得ることが難く、また、材料の流動性が悪くなる場合がある。

弾性層は必要に応じて可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、硬化抑制剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤の如き各種添加剤や、シリカ、石英粉末、および炭酸カルシウムを含有させることができる。これら任意成分の量は、弾性層３の機能を阻害しない範囲の量で配合する。

弾性層の硬度の目安としては、アスカーＣ硬度で２０度以上８０度以下が好ましい。弾性層の厚みの目安としては０．５ｍｍ以上６．０ｍｍ以下が好ましい。

上記弾性層の形成用の各種材料の混合装置としては、一軸連続混練機、二軸連続混練機、二本ロール、ニーダーミキサー、トリミックスなどの動的混合装置や、スタティックミキサーなどの静的混合装置を挙げることができる。

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、塗工成形法を挙げることができる。より具体的には、軸芯体２と本発明の弾性層３の材料を押出して成型する方法や、材料が液状であれば、円筒状のパイプとパイプ両端に配設された軸芯体２を保持するための駒を配設した金型に注入し、加熱硬化させる方法などが挙げられる。

弾性層の表面は、表面層との密着性向上の為、表面研磨や、コロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理などの表面改質方法によって改質することもできる。

〔表面層〕
弾性層の表面上に、弾性層の保護、トナーへの適切な電荷の付与、トナーの良好な搬送性の付与等のために、表面層を設ける。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、アルキッド樹脂、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、光硬化性樹脂。トナーの摩擦帯電付与能が優れているなどからウレタン樹脂が特に好ましい。

表面層は、上記基材に電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域に調整する。表面層に導電性を付与するために用いられる電子導電性物質としては、以下のものを挙げることができる。ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラックの如き導電性カーボンブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴの如きゴム用カーボンブラック；酸化処理を施したカラー（インク）用カーボンブラック；銅、銀、ゲルマニウムの如き金属および金属酸化物。この中でも、少量で導電性を制御しやすいことからカーボンブラックが好ましい。また、表面層４に導電性を付与するために用いられるイオン導電性物質としては、以下のものを挙げることができる。過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウムの如き無機イオン導電性物質；変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの如き有機イオン導電性物質。

これら導電性付与剤は、通常基材１００質量部に対して、１質量部以上５０質量部以下の範囲で用いられる。

表面層には、その他、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、レベリング剤を含有させることができる。また、表面層に表面粗度が必要な場合は、表面層４に表面層４の表面粗さを付与するための微粒子を添加してもよい。具体的には、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の微粒子を用いることができる。

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、弾性層上に塗工し、乾燥固化あるいは加熱硬化することにより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が利用できる。塗工方法としては、浸漬塗工、リング塗工、スプレー塗工またはロールコートが利用できる。表面層の厚さとしては、１μｍ以上１００μｍ以下に適時調整する。

〔プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置〕
図２は、本発明の電子写真画像形成装置の概略を示す断面図である。図３は、図２の電子写真画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの拡大断面図である。このプロセスカートリッジは、感光ドラムなどの静電潜像を担持するための像担持体２１と、帯電部材２２を具備し像担持体を一次帯電するための帯電装置と、現像ローラ２４を具備し静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成するための現像装置と、クリーニング部材３０を具備するクリーニング装置とを内蔵している。そして、プロセスカートリッジは、図２の電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。

像担持体２１は、不図示のバイアス電源に接続された帯電部材２２によって一様に帯電（一次帯電）される。このときの像担持体２１の帯電電位は−８００Ｖ以上−４００Ｖ以下である。次に、像担持体２１は、静電潜像を書き込むための露光光２３を、一次帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置（不図示）により照射され、その表面に静電潜像が形成される。露光光２３には、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。露光された部分の像担持体２１の表面電位は−２００Ｖ以上−１００Ｖ以下である。

次に、現像ローラ２４によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与（現像）され、像担持体２１上にトナー像が形成され、静電潜像が可視像に変換される。このとき、現像ローラ２４には不図示のバイアス電源によって−５００Ｖ以上−３００Ｖ以下の電圧が印加される。なお、現像ローラ２４は、像担持体２１と０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のニップ幅をもって接触している。本発明のプロセスカートリッジにおいては、トナー規制部材である現像ブレード２６と現像ローラ２４との当接部に対して現像ローラ２４の回転の上流側に、トナー供給ローラ２５が回転可能な状態で現像ローラ２４に当接される。

像担持体２１上で現像されたトナー像は、中間転写ベルト２７に一次転写される。中間転写ベルト２７の裏面には一次転写部材２８が当接しており、一次転写部材２８に＋１００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の電圧を印加することで、負極性のトナー像を像担持体２１から中間転写ベルト２７に一次転写する。一次転写部材２８はローラ形状であってもブレード形状であっても良い。

電子写真画像形成装置がフルカラー画像形成装置である場合、上記の帯電、露光、現像、一次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う必要がある。そのために、図２に示す電子写真画像形成装置では、前記各色のトナーを内蔵したプロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真画像形成装置の本体に対し着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像、一次転写の各工程は、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト２７上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー像を重ね合わせた状態が作り出される。

中間転写ベルト２７上のトナー像は、中間転写ベルト２７の回転に伴って、二次転写部材２９と対向する位置に搬送される。中間転写ベルト２７と二次転写部材２９との間には所定のタイミングで転写材としての記録用紙の搬送ルート３２に沿って記録用紙が搬送されてきており、二次転写部材２９に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト２７上のトナー像を記録用紙に転写する。このとき、二次転写部材２９に印加されるバイアス電圧は、＋１０００Ｖ以上＋４０００Ｖ以下である。二次転写部材２９によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置３１に搬送され、記録用紙上のトナー像を溶融させて記録用紙上に定着させた後、記録用紙を電子写真画像形成装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。

なお、像担持体２１から中間転写ベルト２７に転写されることなく像担持体２１上に残存したトナーは像担持体２１表面をクリーニングするためのクリーニング部材３０により掻き取られ、像担持体２１の表面はクリーニングされる。

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が、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
＜軸芯体の作製＞
外径６ｍｍ、長さ２６４ｍｍ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、温度１５０℃で、２０分間焼き付けし、軸芯体を得た。

＜弾性ローラの作製＞
上記の軸芯体を内径１１．５ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置した。弾性層の材料として、下記表１に記載の材料をトリミックスで混合した付加型シリコーンゴム組成物を温度１１５℃に加熱した金型内に注入した。材料注入後、温度１２０℃にて５分間加熱成型し、室温まで冷却後、金型から脱型し、弾性ローラＮｏ．１を得た。

＜表面層の作製＞
次に表面層の材料として、下記表２に記載の材料を混合した。その後、総固形分比３０質量％になるようにメチルエチルケトン（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を加え、サンドミルにて均一に分散した。

得られた分散液に、メチルエチルケトンを加えて、固形分を２５質量％に調整した。次いで、ポリウレタン樹脂粒子（商品名：アートパールＣ４００、根上工業社製）を１５質量部加え、ボールミルで攪拌分散して、表面層形成用塗料Ｎｏ．１を得た。

弾性ローラＮｏ．１を表面層形成用塗料Ｎｏ．１に浸漬して、弾性層の表面に表面層形成用塗料Ｎｏ．１の塗膜を形成した。該塗膜の膜厚は１５μｍであった。その後、該塗膜を、温度１３０℃にて６０分間焼成し、現像ローラＮｏ．１を作製した。

（実施例２〜４）
弾性ローラＮｏ．１の作製において、弾性層の形成用の材料を型内に注入し、弾性層を形成する際の加熱温度および加熱時間を下記表３に記載したように変更したこと以外は弾性ローラＮｏ．１と同様にして弾性ローラＮｏ．２〜４を作製した。そして、弾性ローラＮｏ．２〜４を用いたこと、および、表面層形成用塗料Ｎｏ．１の塗膜を焼成して表面層を形成する際の温度および焼成時間を下記表３に記載したように変更したこと以外は実施例１と同様にして現像ローラＮｏ．２〜４を作製した。

（実施例５〜６）
弾性ローラＮｏ．１の作製において、表１中、一分子中にケイ素原子結合水素原子を２個以上有するジメチルポリシロキサン（商品名：ＳＰ６０００Ｐ、Ｓｉ-Ｈ基当量１５．５ｍｍｏｌ／ｇ、ＫＣＣ社製）の配合量、弾性層の形成用の材料を型内に注入した後の加熱温度および加熱時間を下記表４に記載したように変更したこと以外は弾性ローラＮｏ．１と同様にして弾性ローラＮｏ．５〜６を作製した。そして、弾性ローラＮｏ．５〜６を用いたこと、および、表面層形成用塗料Ｎｏ．１の塗膜の焼成温度および焼成時間を下記表４に記載したように変更した以外は実施例１と同様にして現像ローラＮｏ．５〜６を作製した。

（比較例１〜２）
弾性ローラＮｏ．１の弾性層を下記表５に示す温度および時間で加熱することによって弾性層の二次硬化を行い、弾性ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−２を得た。弾性ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−２を用いた以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜２に係る現像ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−２を得た。

（比較例３）
弾性ローラＮｏ．５の弾性層を、温度２００℃にて１２０分加熱することによって弾性層の二次硬化を行い、弾性ローラＮｏ．Ｃ−３を得た。弾性ローラＮｏ．Ｃ−３を用いた以外は実施例５と同様にして、比較例３に係る現像ローラＮｏ．Ｃ−３を得た。

（比較例４）
弾性ローラＮｏ．１の作製において、表１中、一分子中にケイ素原子結合水素原子を２個以上有するジメチルポリシロキサン（商品名：ＳＰ６０００Ｐ、Ｓｉ-Ｈ基当量１５．５ｍｍｏｌ／ｇ、ＫＣＣ社製）の配合量を３．０質量部、弾性層の形成用の材料を型内に注入した後の加熱温度を１２０℃、加熱時間を３分間に変更したこと以外は、弾性ローラＮｏ．１と同様にして弾性ローラＮｏ．Ｃ−４を作製した。弾性ローラＮｏ．Ｃ−４を用いたこと、および、表面層形成用塗料Ｎｏ．１の塗膜の焼成温度を１３０℃、焼成時間を３０分間に変更した以外は実施例１と同様にして現像ローラＮｏ．Ｃ−４を作製した。

（比較例５）
弾性ローラＮｏ．１の作製において、弾性層の形成用の材料を型内に注入した後の加熱温度を１６０℃、加熱時間を４５分間に変更したこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラＮｏ．Ｃ−５を作製した。

（比較例６）
弾性層の作製として下記表６に示す材料をオープンロールで混練を行い十分混合分散させた。

得られた半導電性組成物と実施例１と同様にして得られた軸芯体とを押し出し成型にて外径１３．０ｍｍの成形体を得た後、温度１７０℃にて１５分一次加硫を行い、その後２００℃にて１２０分の二次加熱を実施し、研磨することで外径１１．５ｍｍの弾性層を有する弾性ローラＮｏ．Ｃ−６得た。

弾性ローラＮｏ．１を弾性ローラＮｏ．Ｃ−６に変更した以外は実施例１と同様にして現像ローラＮｏ．Ｃ−６を得た。

〔評価１；α／βの算出〕
実施例１〜６に係る現像ローラＮｏ．１〜６、および比較例１〜６に係る現像ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−６について、弾性層をナイフで切り出し、先述した固体^１Ｈ-ＮＭＲ測定にて弾性層中に残存するＳｉ-Ｈ基の量となるα及びＳｉ‐ＣＨ_３基の量となるβを求めた。その結果を下記表９〜１０に示す。

〔評価２；電気抵抗安定性評価〕
実施例１〜６に係る現像ローラＮｏ．１〜６、および比較例１〜６に係る現像ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−６について、温度２３℃、湿度５５％ＲＨの環境下に２４時間放置し、現像ローラの電気抵抗値（初期）を以下に示す測定方法により求めた。

現像ローラの電気抵抗測定機の概略図を図４に示す。現像ローラ１の軸芯体２の両端部に、４.９Ｎの加重Ｆを印加し、現像ローラ１を外径３０ｍｍの金属ドラム５に押し当て、金属ドラム５のローラ回転数１ｒｐｓにて現像ローラ１を従動回転させながら、電源６により５０Ｖの電圧を現像ローラ１に印加した。このとき電圧計７に示される、内部抵抗８（１ｋΩ）にかかる電圧を３０秒間で３０００点記録し、その相加平均値を求める。得られた値よりオームの法則に則し現像ローラ１の電気抵抗値（初期）を求めた。

次に現像ローラを温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境下に３０日間放置した。その後、現像ローラを温度２３℃、湿度５５％ＲＨの環境下に２４時間放置し、現像ローラの電気抵抗値（放置後）を上記と同様に測定した。現像ローラの電気抵抗値（放置後）を電気抵抗値（初期）で除して電気抵抗安定性を表７に記載の基準で判断した。この評価結果を表９に示す。

〔評価３：画像安定性評価〕
実施例１〜６に係る現像ローラＮｏ．１〜６、および比較例１〜６に係る現像ローラＮｏ．Ｃ−１〜Ｃ−６を、温度４０℃、湿度９５％ＲＨの環境下に３０日間放置した。その後、カラーレーザープリンタ（商品名：ＬＢＰ５０５０、キヤノン社製）用のプロセスカートリッジに装着し、当該プロセスカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装填して電子写真画像を出力した。トナーとしては、上記カラーレーザープリンタのシアン用プロセスカートリッジに搭載されているシアントナーをそのまま使用した。

評価手順は、温度３０℃、湿度８０％ＲＨの環境下にて、ベタ画像を１枚出力した。記録用紙にはＡ４サイズのキヤノン社製のカラーレーザーコピア用紙（坪量＝８１．４ｇ／ｍ^２）を用いた。得られたベタ画像について、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を用いて、ＳＰＩ補助フィルタ−を用い、画像１枚につき１０点測定（ベタ画像を左右に２等分割する排紙方向に平行な線を１１等分割する１０点測定）を行った。得られた１０点の画像濃度の最大濃度（ＭＡＸ）と最小濃度（ＭＩＮ）との濃度差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出して、画像濃度均一性を下記表８に記載の基準に従って評価した。この評価結果を表１０に示す。

表９〜１０の結果から、本発明の実施例１〜６の現像ローラは、高温高湿環境、例えば温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境下に長時間暴露しても、現像ローラの電気抵抗変動を効果的に抑制することが達成できている。また、高温高湿環境、例えば、温度４０℃／湿度９５％ＲＨといった環境下に長時間暴露した後の画像濃度安定性も高いレベルを達成している。

１：現像ローラ
２：軸芯体
３：弾性層
４：表面層
５：金属ドラム
６：電源
７：電圧計
８：内部抵抗
２１：像担持体
２２：帯電部材
２３：露光光
２４：現像ローラ
２５：トナー供給ローラ
２６：現像ブレード
２７：中間転写ベルト
２８：一次転写部材
２９：二次転写部材
３０：クリーニング部材
３１：定着装置
３２：記録用紙の搬送ルート

Claims (6)

1. 軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた導電性の弾性層と、該弾性層の表面に設けられた表面層と、を有する現像部材であって、
   該弾性層はジメチルシリコーンゴムとカーボンブラックとを含み、
   該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合する水素原子の量αと、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合するメチル基の水素原子の量βとの関係が、２．５×１０^−５≦α／β≦１．０×１０^−４であることを特徴とする現像部材。
2. 前記ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合する水素原子の量αと、該ジメチルシリコーンゴムのケイ素原子に結合するメチル基の水素原子の量βとの関係が、３．０×１０^−５≦α／β≦６．０×１０^−５である請求項１に記載の現像部材。
3. 前記ジメチルシリコーンゴムが、
   一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上有する液状ジメチルポリシロキサンと、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子を２個以上有するジメチルポリシロキサンとを含む液状シリコーンゴムを反応させたものである請求項１または２に記載の現像部材。
4. 前記表面層がウレタン樹脂を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像部材。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像部材を具備し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 静電潜像を担持するための像担持体と、
   該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、
   一次帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、
   該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、
   該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、
   を有する電子写真画像形成装置であって、
   該現像装置が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像部材を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。

Images