JP2000330373A

JP2000330373A - 現像ローラ

Info

Publication number: JP2000330373A
Application number: JP11144364A
Authority: JP
Inventors: Keizo Asaoka; 圭三浅岡; Kenji Kobayashi; 健二小林
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-25
Also published as: JP3823606B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非磁性一成分接触現像装置における現像ロー
ラのトナーシール部分の耐久性を向上する。【解決手段】導電性シャフト１０の周りに少なくとも
一層のゴム弾性体からなる導電性弾性層１１を同心円状
に積層して構成される現像ローラで、導電性弾性層１１
の少なくとも軸方向両端部分の導電性シャフト１０の周
りに、導電性弾性層１１より硬度の高い補強層１２を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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など電子写真方式を
採用した装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非
磁性現像方式を採用した現像装置に用いる現像ローラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用する装置において、
現像ローラは感光体などの静電潜像担持体へトナーを搬
送する機能を有するものである。図１は、非磁性一成分
トナーを用いた非磁性一成分接触現像方式で用いられる
現像ローラ1とその周辺構造を模式的に示した説明図で
ある。現像ローラ1は、ＳＵＳ製やアルミニウム合金製
などの導電性シャフト２の周りに形成された導電性弾性
層３と、この導電性弾性層３の上に必要に応じて合成樹
脂により形成された表面層４から構成される。トナー容
器５に貯蔵されたトナー６は、供給ローラ７によって確
実に現像ローラ１の表面に担持され、トナー容器５に取
付けられた規制ブレードなどの規制部材８によって押圧
されて接触帯電・摩擦帯電してトナー薄層となった後、
このトナー薄層が感光体９の表面の静電潜像に付着する
ことによって、トナー像が形成される。現像ローラ1や
供給ローラ７、規制部材８には、これらの表面電位を調
整すべく、直流電圧が印加されている場合が多い。ま
た、ここには図示していないが、トナー容器５からトナ
ーが漏れると周囲を汚染するだけではなく、画像品質も
大きく劣化させる要因となるため、現像ローラの軸方向
両端部分においてトナー漏れを防止するシール機構を必
要に応じて設けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子写真装置
の、小型軽量化、省エネルギー化がますます重要になっ
ているのはいうまでもないことである。装置の小型軽量
化、省エネルギー化のためには、ローラの駆動系を小さ
くする必要があるが、そのため、現像ローラとしては導
電性弾性層の硬度を低くして、現像ローラと感光体との
摩擦抵抗を低減させ、駆動系の負荷を低減することが望
まれている。しかしながら、導電性弾性層の硬度を低下
させると、その耐摩耗性能が低下するため、長期間使用
している間に画質が低下したり、ローラ両端部分のトナ
ーシール部分が摩耗し、トナー漏れが発生するという問
題が新たに発生する。このため、従来より導電性弾性層
の表面に、一層以上の樹脂層をコーティングした表面層
を形成することにより、導電性弾性層の耐摩耗性および
トナーに対する帯電性能等を改善する試みがなされてい
る。しかしながら、この方法を用いた場合でも、導電性
弾性層と表面層との硬度の差が大きくなると、ローラの
軸方向両端部分のトナーシール部分で表面層の剥離ある
いは、表面層のしわによるトナー漏れが発生する等の問
題が発生するため、導電性弾性層の硬度を大きく低減す
ることは困難であった。

【０００４】本発明は、これら従来の技術における問題
点に鑑み、低硬度でかつ両端部のトナーシール部分の耐
久性が高くトナー漏れの改善された現像ローラを提供せ
んとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、画像部分の弾性層
硬度は低くしたままで、トナーシール部分の弾性層の実
効的な硬度をあげることにより、導電性弾性層の低硬度
とトナーシール部分の耐久性とを両立させることができ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、通常の現像ローラは、導電性シャフトの周りにゴム
弾性体からなる導電性弾性層および該導電性弾性層上に
必要に応じて形成される単または複数の樹脂層からなる
表面層がこの順に同心円状に積層して構成されるが、本
発明においては、前記導電性弾性層の少なくともトナー
シールを行うローラ軸方向の両端部分において、導電性
弾性層中に該導電性弾性層より硬度の高い補強層を設け
ておくことにより、トナーシール部分のゴム弾性体の厚
みを他の導電性弾性層部分と較べて薄くすることによ
り、トナーシール部分の実効的な硬度を上げることを特
徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図２は、従来の現像ローラと本発明
に係る現像ローラの断面を比較して示したものである。
両者の現像ローラは、その軸方向の中央部分は直径１ｍ
ｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミニ
ウム合金または導電性樹脂などからなる導電性シャフト
１０の周りに、直接、ゴム弾性体からなる膜厚１ｍｍ〜
１０ｍｍ程度の導電性弾性層１１が設けられており、同
一の構造をしている。一方、軸方向の端部においては、
本発明の現像ローラでは導電性弾性層１１中の導電性シ
ャフト１０の周りに補強層１２を設けてなるのに対し
て、従来の現像ローラでは、導電性シャフト１０の周り
に、直接、導電性弾性層１１が設けられており、中央部
と同じ構造になっている。なお、導電性弾性層１１の上
には必要に応じて単層または複数層の合成樹脂からなる
膜厚１０μｍ〜１００μｍ程度の表面層１３が形成され
る。また、導電性弾性層１１と表面層１３との間に、現
像ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層、導電
性弾性層と表面層との間の接着性を高めるプライマー層
などを単層または複数層形成する場合もある。

【０００７】上記補強層１２の材質としては、金属、硬
質樹脂、硬質ゴム等で、導電性弾性層よりも硬度の高い
材料であれば特に限定されるものではない。また、補強
層１２が導電性シャフト１０と一体になった構造であっ
ても特にかまわない。補強層１２の断面形状は、図面で
は矩形状であるが、特にこれに限定されるものではな
い。また、補強層１２の軸方向の幅は２ｍｍ〜２０ｍｍ
程度である。

【０００８】前記補強層１２の外側の導電性弾性層１１
の厚みは、厚くなりすぎると補強層１２を設けることに
よる実効的な硬度の上昇の効果がなくなるため、２ｍｍ
以下であることが好ましい。補強層１２の外側の導電性
弾性層の厚みの下限については特に好ましい範囲はな
く、補強層１２の外側に導電性弾性層１１がなくても、
特に本発明の効果を損なうものではない。

【０００９】前記導電性弾性層１１を構成するゴム弾性
体としては、公知のウレタンゴム、クロロプレンゴム、
ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を使用できるが、先に述べた
駆動系の負荷を低減するという目的では硬度の低いもの
ほど良い。通常、ＪＩＳＫ６３０１Ａ法（以下「Ｊ
ＩＳＡ硬度」という。）で測定した硬度が２５゜以
下であると表面層のしわに起因するトナー漏れが発生し
やすくなるため、導電性弾性層１１がこのような低硬度
の場合に本発明の適用が好ましい。また、ＪＩＳＡ
硬度が５゜未満になると表面層１３の剥離、導電性弾性
層１１の変形が生じるため、５゜以上が好ましい。この
ような硬度の導電性弾性層としては、特に限定されるも
のではないが、以下のようにして形成した導電性弾性層
が、硬度の制御が容易で好ましい。

【００１０】すなわち、導電性弾性層１１としては、
（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、
主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単
位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）
分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤
と、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤
と、を主成分とする硬化性組成物の反応物を使用するこ
とが好ましい。導電性弾性層がオキシアルキレン系組成
物からなるときは、この組成物は硬化前には低粘度であ
り硬化後には特に低硬度であるので、表面層との硬度差
に起因するしわが生じやすく、本発明の適用が特に効果
的である。

【００１１】前記硬化性組成物における（Ａ）成分の重
合体は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する
成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を
有するため、ヒドロシリル化反応により高分子状になり
硬化する。（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数は、
（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から少な
くとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直鎖状
分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基が存
在し、分岐のある分子の場合には、分子末端に２個以上
のアルケニル基が存在することが望ましい。

【００１２】（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な繰り返
し単位がオキシアルキレン単位からなる重合体の場合、
少量の導電性付与剤を添加するだけで体積抵抗率が１０
⁸〜１０⁹Ωｃｍとなるため好ましい。また、硬化物の低
硬度化の観点からも、前記繰り返し単位がオキシアルキ
レン単位であるオキシアルキレン系重合体、さらには、
前記繰り返し単位がオキシプロピレン単位であるオキシ
プロピレン系重合体が好ましい。

【００１３】ここで、前記オキシアルキレン系重合体と
は、主鎖を構成する単位のうち３０％以上、好ましくは
５０％以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をい
い、オキシアルキレン単位以外に含有される単位として
は、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水
素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコ
ール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位
が挙げられる。なお、オキシプロピレン系重合体の場合
には、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからな
る単位との共重合体（グラフト重合体も含む）であって
もよい。

【００１４】上記のような（Ａ）成分のオキシアルキレ
ン系重合体の分子量としては、反応性および低硬度化の
バランスをよくする観点から、数平均分子量（Ｍｎ）で
５００〜５０，０００、さらには１，０００〜４０，０
００であることが好ましい。特に、数平均分子量５，０
００以上のもの、さらには５，０００〜４０，０００で
あるものが好ましい。数平均分子量が５００未満の場
合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的
特性（ゴム硬度、伸び率）などが得られにくくなる。一
方、数平均分子量があまり大きくなりすぎると、分子中
に含まれるアルケニル基１個あたりの分子量が大きくな
ったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が
不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて
加工性が悪くなる傾向にある。

【００１５】前記オキシアルキレン系重合体が有するア
ルケニル基に特に制限はないが、下記一般式（１）、Ｈ₂Ｃ＝Ｃ（Ｒ¹）− （１）（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基）で示されるア
ルケニル基が、硬化性に優れる点で特に好ましい。

【００１６】また、この硬化性組成物の特徴の１つは、
低硬度化に設定しやすいことであり、この特徴を発揮さ
せるにはアルケニル基の数は分子末端に２個以上が好ま
しく、（Ａ）成分の分子量に比してアルケニル基の数が
多くなりすぎると剛直になり、良好なゴム弾性が得られ
にくくなる。

【００１７】また、（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な
繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体は、低
吸水率であり、電気抵抗の環境変動が小さく好ましい。
この重合体の場合も、前記オキシアルキレン系重合体の
場合と同様に、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬
化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニ
ル基を有するため、ヒドロシリル化反応によって高分子
状になり硬化するものである。

【００１８】（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数
は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から
少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直
鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個存在することが
好ましく、分岐を有する分子の場合には、分子末端に２
個以上存在することが好ましい。

【００１９】前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽
和炭化水素系単位である重合体の代表的な例としては、
イソブチレン系重合体、水添イソプレン系重合体、水添
ブタジエン系重合体が挙げられる。これら重合体は、共
重合体などの他成分の繰り返し単位を含むものであって
も構わないが、少なくとも飽和炭化水素系単位を５０％
以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以
上含有することが、飽和炭化水素系重合体の、吸水率が
低いという特徴を損なわないようにするうえで重要であ
る。

【００２０】この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽
和炭化水素系単位である（Ａ）成分の重合体の分子量と
しては、取扱いやすさなどの点から、数平均分子量（Ｍ
ｎ）で５００〜５０，０００程度、さらには１，０００
〜１５，０００程度であって、常温において液状物で流
動性を有するものが加工性の点で好ましい。

【００２１】この飽和炭化水素系重合体に導入されるア
ルケニル基については、前記オキシアルキレン系重合体
の場合と同様である。

【００２２】したがって、（Ａ）成分としての、分子中
に少なくとも１個のアルケニル基を有し、主鎖を構成す
る主な繰り返し単位が飽和炭化水素系である重合体の好
ましい具体例としては、両末端にアルケニル基を２個有
する直鎖状の数平均分子量（Ｍｎ）が２，０００〜１
５，０００で、分子量比Ｍｗ／Ｍｎが１．１〜１．２
（但し、Ｍｗは重量平均分子量）のポリイソブチレン
系、水添ポリブタジエン系、水添ポリイソプレン系重合
体などが挙げられる。

【００２３】また、前記硬化性組成物中の（Ｂ）成分
は、分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する
化合物であるかぎり特に制限はないが、分子中に含まれ
るヒドロシリル基の数が多すぎると硬化後も多量のヒド
ロシリル基が硬化物中に残存しやすくなり、ボイドやク
ラックの原因になるため、分子中に含まれるヒドロシリ
ル基の数は５０個以下がよく、より好ましくは２〜３０
個、さらには２〜２０個であることが、硬化物のゴム弾
性のコントロールや貯蔵安定性の点から好ましい。さら
に、硬化時の発泡を容易に防ぐ点では２０個以下、ヒド
ロシリル基が失活しても硬化不良が発生しにくい点では
３個以上が好ましいことから、最も好ましい範囲は３〜
２０個である。

【００２４】なお、本発明で、前記ヒドロシリル基を１
個有するとは、Ｓｉに結合するＨを１個有することをい
い、ＳｉＨ₂の場合にはヒドロシリル基を２個有するこ
とになるが、Ｓｉに結合するＨは異なるＳｉに結合する
方が硬化性がよく、ゴム弾性の点からも好ましい。

【００２５】（Ｂ）成分の分子量は、後述する導電性付
与剤（（Ｄ）成分）を添加する場合の分散性やローラ製
造時の加工性などの点から数平均分子量（Ｍｎ）で３
０，０００以下であるのが好ましく、さらには２０，０
００以下、特には１５，０００以下が好ましい。（Ａ）
成分との反応性や相溶性まで考慮すると３００〜１０，
０００が好ましい。

【００２６】（Ｂ）成分の具体例としては、直鎖状また
は分岐状の炭化水素系化合物または炭化水素系重合体の
分子末端にヒドロシリル基含有環状シロキサンを有する
ものや、鎖状、環状のポリオルガノハイドロジェンシロ
キサン（ポリオキシアルキレン変性体、スチレン変性
体、オレフィン変性体などを含む）などが挙げられる。
この（Ｂ）成分に関しては、（Ａ）成分の凝集力が
（Ｂ）成分の凝集力に比べて大きいために、相溶性の点
でフェニル基含有変性が重要であり、（Ａ）成分との相
溶性、入手のしやすさの点でスチレン変性体などが好ま
しく、貯蔵安定性の点からα−メチルスチレン変性体が
好ましい。

【００２７】以上のような硬化性組成物中の（Ａ）成分
および（Ｂ）成分の使用割合は、（Ａ）成分中のアルケ
ニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のヒドロシリル基が
０．２〜５．０モル、さらには０．４〜２．５モルがゴ
ム弾性の点から好ましい。

【００２８】（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒とし
ては、ヒドロシリル化触媒として使用しうるものである
限り特に制限はない。白金単体、アルミナなどの単体に
固体白金を担持させたもの、塩化白金酸（アルコールな
どの錯体も含む）、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニ
ウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物な
どが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩
化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキ
サン錯体が望ましい。これらの触媒は単独で使用しても
良く、また２種以上併用しても良い。

【００２９】（Ｃ）成分の使用量としては、（Ａ）成分
中のアルケニル基１モルに対して１０^-1〜１０^-8モル、
さらには１０^-1〜１０^-6モル、特には１０^-3〜１０^-6モ
ルの範囲で用いるのが好ましい。（Ｃ）成分の使用量が
１０^-8モルに満たないと反応が進行しない。その一方
で、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、また腐食性
を有し、しかも水素ガスが大量に発生して硬化物が発泡
してしまう性質を有しているので、１０^-1モルを超えて
用いない方が好ましい。

【００３０】さらに、上記のような硬化性組成物に、
（Ｄ）成分として導電性付与剤を添加して導電性組成物
とすれば、現像ローラとして好適である。この（Ｄ）成
分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや、金属
微粉末、さらには第４級アンモニウム塩基、カルボン酸
基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基
などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエス
テルアミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレン
オキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリ
エチレングリコールアクリレートなどで代表される導電
性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの
帯電防止剤などの、導電性を付与できる化合物などが挙
げられる。これらの導電性付与剤は、単独で使用して
も、また、２種以上を併用してもかまわない。

【００３１】（Ｄ）成分である導電性付与剤の添加量
は、（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計量に対して３０重量部以
下とすることが、ゴム硬度を上げない点から好ましい。
一方、均一な抵抗を得る点からは１０重量部以上が好ま
しく、必要なゴム硬度と、硬化物の体積抵抗率が１０³
〜１０¹⁰Ωｃｍになるように、その物性バランスから添
加量を決めればよい。

【００３２】さらに、上記硬化性組成物には、上記
（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、貯蔵安定性改良剤、たとえ
ば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、有機リン化合
物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、スズ系化合
物、有機過酸化物などを加えてもよい。その具体例とし
ては、たとえば、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメ
チルマレート、ジメチルアセチレンカルボシキレート、
２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン、キ
ノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけで
はない。これらの中では、ポットライフおよび速硬化性
の両立という点から、チアゾール、ジメチルマレートが
特に好ましい。なお、前記貯蔵安定性改良剤は、単独で
用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。

【００３３】また、上記硬化性組成物には、加工性やコ
ストを改善するための充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫
外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加してもよい。

【００３４】本発明に係る現像ローラにおいて、前記導
電性弾性層の上に形成される表面層の主成分には、ポリ
オールとイソシアネートとを必要に応じて鎖伸長剤を加
えて反応させて得たポリウレタン系樹脂であって、(1)
ポリオールと鎖伸長剤との少なくとも一方がポリシロキ
サン骨格を含んで得られるポリウレタン系樹脂、(2)前
記鎖伸長剤にポリアミンなどを用いてウレア結合を導入
されたポリウレタン系樹脂、または(3)ポリシロキサン
骨格を含むポリオールと、ポリアミンなどを含む鎖伸長
剤とを反応させて得るポリウレタン系樹脂が好ましく用
いられる。

【００３５】前記ポリオールとしては、ポリエチレンジ
アジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリテ
トラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラ
クトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプ
ロピレングリコールなどの公知のポリウレタン用ポリオ
ールが挙げられる。これらの中でも、高温度・高湿度環
境下でのトナー帯電量の低下を防ぐという観点からは、
特にポリカーボネートポリオールの使用が好ましい。こ
のポリカーボネートポリオールとして、たとえばポリヘ
キサメチレンカーボネートジオールのような脂肪族また
は脂環式ポリカーボネートポリオールがより好ましい。

【００３６】また、前記イソシアネートとしては、公知
の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）、シクロヘキサンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、
イソホロンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイ
ソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、
２，６−トリレンジイソシアネートなどが挙げられる。
さらに、これらイソシアネートとポリオールやポリアミ
ンとを、分子末端にイソシアネート基を有するように反
応させて得られるウレタンプレポリマーを用いることも
できる。

【００３７】また、前記鎖伸長剤としては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオ
ール、１，６−ヘキサンジオール、エチレンジアミン、
トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤ
Ａ）、ヒドラジンなどが挙げられる。

【００３８】表面層に前記ポリシロキサン骨格が含まれ
る場合は、ポリシロキサン骨格によって表面層の凝集エ
ネルギーが下がることにより、表面層は、良好なトナー
離型性をもち、トナーを良好にマイナス帯電し、かつ耐
摩耗性を高めるというポリウレタン系樹脂の特性をも併
せもつので、トナーフィルミングを防止し、トナーを良
好に帯電し、かつローラの耐久性を高めることが可能と
なる。これは、融点が８０℃以下の低融点トナーを用い
た場合にも効果的である。ポリウレタン系樹脂中のポリ
シロキサン骨格の含有率は、５重量％〜７０重量％、好
ましくは５重量％〜４５重量％、より好ましくは２０重
量％〜４０重量％であることが、トナー離型性やトナー
フィルミング防止の観点から、好ましい。なお、本発明
に係るポリシロキサン骨格は、シリコーン変性ポリカー
ボネートポリオールのように１分子中にポリシロキサン
骨格を含む他の骨格をも含むものであって良い。

【００３９】ポリシロキサン骨格を含んだポリオールと
しては、入手のし易さという点から代表的な以下の化学
式(I)〜(IV)で表わされる化合物が挙げられる。

【００４０】

【化１】（ａは２以上の整数である。Ｒ¹，Ｒ²は、アルキル基，
フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基ま
たは置換アリール基であり、Ｒ³，Ｒ⁴は、アルキレン基
または置換アルキレン基である。）

【化２】（ｂは１以上、ｃは２以上の整数である。Ｒ⁵〜Ｒ
¹¹は、アルキル基、フルオロアルキル基，シクロアルキ
ル基，アリール基または置換アリール基であり、Ｒ
¹²は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）

【化３】（ｄ，ｅ，ｆ，ｇは１以上の整数である。Ｒ¹³〜Ｒ
¹⁷は、アルキル基，フルオロアルキル基，シクロアルキ
ル基，アリール基または置換アリール基である。）

【化４】（ｈ，ｉは１以上の整数である。Ｒ¹⁸〜Ｒ²⁵は、アルキ
ル基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリー
ル基または置換アリール基であり、Ｒ²⁶，Ｒ²⁷は、アル
キレン基または置換アルキレン基である。）

【００４１】上記した化学式(I)〜(IV)で表わされるポ
リシロキサンポリオールは、主鎖として、あるいは側鎖
として反応させることができる。このようなポリシロキ
サンポリオールと上記したイソシアネートとの反応中間
体であって、前記ポリシロキサンポリオールの反応性基
および前記イソシアネートのイソシアネート基のうち何
れかが残存するものも、本発明に係る現像ローラの表面
層を構成するポリウレタン系樹脂の生成に使用できる。

【００４２】また、表面層の主成分たるポリウレタン系
樹脂にウレア結合を導入した場合は、高温度・高湿度環
境下でもトナー帯電量が低下しないという性質を表面層
に与えることができるので好ましい。このポリウレタン
系樹脂として、上記したイソシアネートとポリオールや
ポリアミンとの反応によりウレア結合を導入された、分
子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマ
ーを用いることができる。また、ポリアミンを鎖伸長剤
として用いてポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入し
たものなどを用いることもできる。

【００４３】上記のような表面層に適度な弾性を与える
べく、上記したポリオール、イソシアネートおよび鎖伸
長剤の配合量を調節し、ポリウレタン系樹脂の１００％
モジュラスを調整できる。表面層の耐久性という点から
は、１００％モジュラスを高くする必要があるが、通常
１０×１０⁶Ｐａ以上になると、弾性層との硬度の差に
起因するしわによるトナー漏れが発生するため、本発明
の適用が特に効果的である。また、１００％モジュラス
が高すぎると表面層の剥離による耐久性の低下が起きる
ため、３０×１０⁶Ｐａを越えない範囲内とすることが
好ましい。

【００４４】表面層の形成方法としては、たとえば表面
層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピン
グ、スプレー、ロールコートまたは刷毛塗りなどが挙げ
られるが、本発明はこの形成方法を特に限定するもので
はない。また、前記ポリウレタン系樹脂からなる表面層
を直接形成しても良いし、導電性弾性層上にポリウレタ
ン系樹脂のプレポリマーの塗布などを行い、所定の温度
で乾燥、硬化、反応させて表面層を形成しても良い。

【００４５】本発明に係る現像ローラは、上記のような
硬化性組成物、あるいはウレタンゴム、クロロプレンゴ
ム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を、たとえば、中心にＳ
ＵＳ製などの金属シャフトなどからなり、例えば金属
製、硬質樹脂製、硬質ゴム製などのリングを両端部に装
着するなどして予め補強層を設けた導電性シャフトを設
置した金型に注型、射出、押出成形などをし、適当な温
度、時間で加熱硬化させることによって、前記補強層を
含むシャフトのまわりに膜厚１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の導
電性弾性層を形成する。この場合、半硬化後、後硬化さ
せてもよい。この導電性弾性層の上から、表面層を構成
する合成樹脂をスプレー塗布、ディップ塗布などにより
所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させるこ
とにより、本発明の現像ローラが得られる。

【００４６】本発明に係る現像ローラのローラ抵抗は特
に限定されないが通常１０⁴Ω〜１０¹⁰Ωとなるように
調節する。これは、ローラ抵抗が１０⁴Ω未満である
と、現像ローラ表面からリーク電流などが生じ、ローラ
抵抗が１０¹⁰Ωを超えると、トナーフィルミングなどが
生じ易くなり、画質が低下するからである。このローラ
抵抗値は、現像ローラを金属プレートに水平に当てて、
前記導電性シャフトの両端部の各々に５００ｇの荷重を
金属プレート方向に加え、シャフトと金属プレート間に
直流電圧１００ボルトを印加して測定される値である。

【００４７】

【実施例】以下、本発明に係る現像ローラを具体的な実
施例に従って説明する。

【００４８】（実施例１）直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシ
ャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾
性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには導電性弾性層の軸
方向端部より１ｍｍ内側になる部分に、外径１８ｍｍ、
内径１２ｍｍ、幅４ｍｍのアルミニウム製のリングが予
め装着してある。そして、導電性弾性層は、以下に示す
処方を用いて前記リングを含んでシャフトの周りに設け
られる。（Ａ）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布
（分子量比Ｍｗ／Ｍｎ）２の末端アリル化ポリオキシプ
ロピレン系重合体：１００重量部に対して、（Ｂ）ポリ
シロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００
ｇ）：６．６重量部、（Ｃ）塩化白金酸の１０％イソプ
ロピルアルコール溶液：０．０６重量部、（Ｄ）カーボ
ンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、を
混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡し
た。得られた組成物を前記リングを含むシャフトの周り
に被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して
硬化させ、厚さ４．０ｍｍのゴム弾性体からなる導電性
弾性層を作製した。この導電性弾性層のみのＪＩＳＡ
硬度は１５°であった。またローラ抵抗は１０⁵Ωで
あった。このようにして作製した導電性弾性層上に、以
下の処方の表面層を形成した。

【００４９】ポリヘキサメチレンカーボネートジオール
（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメチルシ
ロキサンポリオール（数平均分子量２，０００）５０
ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート３２ｇを、
２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪拌しながら
反応（１００℃、４時間）させて、分子末端にＮＣＯ基
を有するプレポリマーを得る。このプレポリマーを５０
℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）５８０ｇ
を仕込み、１，６−ヘキサンジオール９．６ｇを少しず
つ滴下して、鎖伸長反応（１００℃、３時間）を行った
後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ（メチルエチルケト
ン）＝１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液を
作製した。この表面層溶液に平均粒径６μｍの球状フィ
ラー（セイカセブンUP-0908；大日精化社製）を固形分
１００重量部に対して４０重量部の割合で混合した溶液
を導電性弾性層上にディッピングにより塗布し、８０℃
で１時間乾燥させて表面層とした。ローラ表面のＲａで
表される平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均
粗さは約２．０μｍであった。なお、ここで表面の平均
粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠して
測定した値である。表面層形成前後の外形寸法の違いか
ら表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍであっ
た。表面層形成後のローラ抵抗は１０⁸Ωであった。ま
た表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表面層の
比抵抗は約２×１０¹¹Ωｃｍであった。

【００５０】（実施例２）直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシ
ャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾
性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには弾性層の端部より
１ｍｍ内側となる部分に、外径１８ｍｍ、内径１２ｍ
ｍ、幅４ｍｍのアルミニウム製のリングが予め装着して
ある。導電性弾性層は、以下に示す処方を用いて前記リ
ングを含んでシャフトの周りに設けられる。（Ａ）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布
（分子量比Ｍｗ／Ｍｎ）２の末端アリル化ポリオキシプ
ロピレン系重合体：１００重量部に対して、（Ｂ）ポリ
シロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．９７モル／１００
ｇ）：２．７重量部、（Ｃ）塩化白金酸の１０％イソプ
ロピルアルコール溶液：０．０６重量部、（Ｄ）カーボ
ンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、を
混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡し
た。得られた組成物を前記リングを含むシャフトの周り
に被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して
硬化させ、厚さ４．０ｍｍのゴム弾性体からなる導電性
弾性層を作製した。この導電性弾性層のみのＪＩＳＡ
硬度は２０°であった。またローラ抵抗は１０⁵Ωで
あった。このようにして作製した導電性弾性層上に、実
施例１と同じ処方の表面層を同じ方法でコーティングし
た。ローラ表面のＲａで表される平均粗さは約０．５μ
ｍ、Ｒｚで表される平均粗さは約２．０μｍであった。
表面層形成前後の外形寸法の違いから表面層の膜厚を測
定したところ膜厚は２５μｍであった。表面層形成後の
ローラ抵抗は１０⁸Ωであった。また表面層の厚みと、
ローラ抵抗から計算すると表面層の比抵抗は約２×１０
¹¹Ωｃｍであった。

【００５１】（実施例３）直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシ
ャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾
性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには弾性層の端部より
１ｍｍ内側となる部分に、外径１８ｍｍ、内径１２ｍ
ｍ、幅４ｍｍのバイトン製のリングが予め装着してあ
る。導電性弾性層は、実施例１に示す処方を用いて実施
例１の方法を用いて前記シャフトの周りに設けた。導電
性弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。ま
たローラ抵抗は１０⁵Ωであった。このようにして作製
した導電性弾性層上に実施例１と同じ処方の表面層を同
じ方法でコーティングした。ローラ表面のＲａで表され
る平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さは
約２．０μｍであった。表面層形成前後の外形寸法の違
いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍで
あった。表面層形成後のローラ抵抗は１０⁸Ωであっ
た。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表
面層の比抵抗は約２×１０¹¹Ωｃｍであった。

【００５２】（比較例）直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシャ
フトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾性
層を設けた。導電性弾性層は、実施例１に示す処方を用
いて実施例１の方法を用いて前記シャフトの周りに設け
た。導電性弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であ
った。またローラ抵抗は１０⁵Ωであった。このように
して作製した弾性層上に実施例１と同じ処方の表面層を
同じ方法でコーティングした。ローラ表面のＲａで表さ
れる平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さ
は約２．０μｍであった。表面層形成前後の外形寸法の
違いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍ
であった。表面層形成後のローラ抵抗は１０⁸Ωであっ
た。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表
面層の比抵抗は約２×１０¹¹Ωｃｍであった。

【００５３】次に上記の実施例１〜３および比較例で作
製した現像ローラを評価するために、沖データ社製レー
ザープリンター、マイクロライン７００Ｎのドラムカー
トリッジにこれらの現像ローラを取り付け、プリントを
行いトナーシール部分からのトナー漏れの有無を評価し
た。その結果、実施例１〜３の現像ローラを用いた場合
には１００００枚出力してもトナー漏れはみられず、表
面層の剥離等も発生しなかったのに対し、実施例の現像
ローラの場合には、１０００枚程度出力した時点からト
ナー漏れが発生し、約５０００枚出力後に表面層の剥離
が発生し、それに起因するプリント面の汚染が発生し
た。

【００５４】

【発明の効果】上述のごとく、本発明に係る現像ローラ
は、導電性弾性層の低硬度を維持しつつトナーシール部
分の耐久性が向上し、従来に較べてトナー漏れが改善さ
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像ローラとその周辺構造を示す模式図であ
る。

【図２】従来の現像ローラと本発明に係る現像ローラ
の断面説明図である。

【符号の説明】

１現像ローラ２導電性シャフト３導電性弾性層４表面層５トナー容器６トナー７供給ローラ８規制部材９感光体１０導電性シャフト１１導電性弾性層１２補強層１３表面層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 71/00 Ｃ０８Ｌ 71/00 ＡＦ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 ＡＥＦターム(参考） 2H077 AD06 EA14 FA13 FA16 FA22 FA25 3J103 AA02 AA14 AA23 AA74 BA41 FA12 FA30 GA02 GA52 HA04 HA12 HA20 HA22 HA41 HA48 4F006 AA42 AA55 AB37 BA02 BA07 CA00 DA04 4J002 BB181 BL011 BL021 CH021 CH023 CH043 CL093 CM053 CP042 CP172 DA037 DD076 DE047 DE096 FD103 FD107 FD113 FD117 FD142 FD206 4J034 BA08 CA04 CA15 CB03 CC03 CC22 CC26 CC45 CC61 CC65 CD15 DA01 DB04 DC50 DF01 DF02 DF12 DF16 DF20 DG04 DM01 DM09 DM16 HC12 HC17 HC22 HC64 HC67 HC71 HC73 JA01 RA11 RA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性シャフトの周りに、少なくとも一
層のゴム弾性体からなる導電性弾性層を積層し、前記導
電性弾性層中の少なくとも軸方向両端部分の導電性シャ
フトの周りに、前記導電性弾性層より硬度の高い補強層
が設けられていることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】前記導電性弾性層のＪＩＳＫ６３０
１Ａ法による硬度が５゜以上２５゜以下である請求項
１記載の現像ローラ。
【請求項３】前記補強層の外側に位置する導電性弾性
層の厚みが２ｍｍ以下である請求項１または２記載の導
電性ローラ。
【請求項４】前記導電性弾性層の表面に少なくとも一
層の合成樹脂からなる表面層が形成されている請求項１
〜３のいずれかに記載の現像ローラ。
【請求項５】前記表面層を構成する合成樹脂がポリウ
レタン系樹脂を主成分とする請求項１〜４のいずれかに
記載の現像ローラ。
【請求項６】前記表面層の１００％モジュラスが１０
×１０⁶Ｐａ以上３０×１０⁶Ｐａ以下である請求項４ま
たは５記載の現像ローラ。
【請求項７】前記導電性弾性層が、（Ａ）分子中に少
なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰
り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化
水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少なくと
も２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒドロ
シリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分とす
る硬化性組成物の反応物からなる請求項１〜６のいずれ
かに記載の現像ローラ。
【請求項８】前記（Ａ）成分の重合体がオキシアルキ
レン系重合体である請求項７記載の現像ローラ。