JP2007279559A - 現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない工程数で製造することが可能な低コストの現像ローラを提供する。
【解決手段】シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備えた現像ローラ１において、前記弾性層３にウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンを用い、前記表面被覆層４を樹脂及び溶剤を含む塗料から形成し、前記溶剤に弱溶剤を溶剤の全量に対して60％以上含有させる。前記弱溶剤としては、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン及びミネラルターペン（ミネラルスピリット）が好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に少ない工程数で製造することが可能な低コストの現像ローラと、該現像ローラを備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナーを供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した感光ドラムに接触させて、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。

上記加圧現像法において、現像ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させた発泡体からなる半導電性弾性層を形成した構造となっている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に樹脂被覆層を形成する場合がある。

一般に、従来の樹脂被覆層は、弾性層の外周上に配設された２〜３層の水系樹脂被覆層と、該水系樹脂被覆層の外周上に配設された粒子等を含有する溶剤系の表面被覆層とから構成されている。ここで、弾性層の外周上に水系樹脂被覆層を設けることで、粒子等を含有する溶剤系の表面被覆層の原料塗料中に含まれる溶剤による弾性層の溶解・破損を防止することができる（特許文献１参照）。

特開平７−１１９７３３号公報

上述のように、従来の構成の現像ローラにおいては、水系樹脂被覆層の配設により、溶剤から弾性層を保護できるという利点があるものの、従来の水系樹脂被覆層形成用の水系塗料は乳化剤を含むため、水系樹脂被覆層を現像ローラの最外層とすると、接触する感光ドラムを汚染してしまうという問題がある。そのため、弾性層の外周面上に水系樹脂被覆層を配設した場合、該水系樹脂被覆層の外周面上に更に乳化剤を含まない溶剤系の表面被覆層を配設する必要がある。従って、従来の構成の現像ローラを製造するには、弾性層の形成後、３回以上の原料塗料のディップ工程及び乾燥工程を経る必要があり、その結果、製造コストが高くならざるを得なかった。

一方、昨今、画像形成装置の低価格化競争が激しく、画像形成装置に用いる各部品を更に低コストで製造する必要があるため、上述の従来構成の現像ローラとは異なる構成を有し、大幅な製造コストの削減が可能な現像ローラの開発が強く求められている。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、少ない工程数で製造することが可能な低コストの現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像ローラを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来の現像ローラから水系樹脂被覆層を省略した上で、溶剤系の表面被覆層の形成にあたって使用する塗料中の有機溶剤に対する弱溶剤の濃度を一定以上とすることで、溶剤により溶解した弾性層を補うのに十分な厚さを有する表面被覆層を弾性層の外周面上に形成でき、得られた現像ローラが画像形成装置に適用するのに十分な諸性能を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備え、
前記弾性層がウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンからなり、
前記表面被覆層が樹脂及び溶剤を含む塗料から形成されたものであって、前記溶剤は弱溶剤を溶剤の全量に対して60％以上含有することを特徴とする。なお、弱溶媒とは、脂肪族炭化水素系有機溶剤（ミネラルターペン）を主成分とする混合溶剤である。

本発明の現像ローラの好適例においては、前記発泡ウレタンの気泡が独立気泡である。

本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弱溶剤の常気圧での沸点が40〜200℃である。

本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弱溶剤は、メチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）、エチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：131℃）及びミネラルターペン（ミネラルスピリット、常気圧での沸点：150℃）の内の１種又はこれらの混合溶剤である。

本発明の現像ローラは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が5〜10μmであることが好ましい。

また、本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備えることを特徴とする。

本発明によれば、弾性層の外周上に一層の表面被覆層を備える、少ない工程数で製造することが可能で低コストの現像ローラを提供することができる。また、該現像ローラを備えた画像形成装置を提供することができる。

＜現像ローラ＞
以下に、本発明の現像ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の現像ローラの一例の断面図である。図示例の現像ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備える。また、図示例の弾性層３は、シャフト２の外周に位置する発泡体層３ａと該発泡体層３ａの外周面に位置するスキン層３ｂとからなる。なお、本発明の現像ローラの弾性層３は、スキン層３ｂを有していなくてもよいが、スキン層３ｂを有することが好ましい。

本発明の現像ローラは、上記表面被覆層４が樹脂及び溶剤を含む塗料から形成されたものであって、該塗料は、前記樹脂及び溶剤の合計に対する樹脂の割合が5質量％以上であることが好ましい。従来の表面被覆層４の形成に用いられていた塗料は、樹脂及び溶剤の合計に対する樹脂の割合が1質量％程度と低く、溶剤の割合が高かったため、弾性層３の外周面に直接塗料を塗布した場合、形成される表面被覆層４の厚さが薄く、塗料中の溶剤によって溶解した弾性層３を十分に補うことができなかった。そのため、従来は、弾性層３の外周面に水系樹脂からなる被覆層を形成する必要があった。これに対して、樹脂及び溶剤の合計に対する樹脂の割合が5質量％以上の塗料を用いることで、塗料中の溶剤により溶解した弾性層３を補うのに十分な厚さを有する表面被覆層４を弾性層３の外周面上に形成でき、こうして得られた現像ローラ１は、画像形成装置に用いるのに十分な諸性能を有する。また、本発明の現像ローラは、弾性層３の外周面に直接表面被覆層４が形成された簡単な構造であり、少ない塗料ディップ工程及び乾燥工程で製造できるため、製造コストを大幅に低減することができる。

本発明の現像ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。

本発明の現像ローラの弾性層３は、ウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタン、即ち、メカニカル・フロス法発泡成形ウレタンからなる。該発泡ウレタンは、発泡剤を用いることなく、ウレタン原料を機械的に撹拌して気泡を混入させる方法で製造される。ここで、ウレタン原料としては、ポリオール及びポリイソシアネート、又はポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー及び鎖延長剤が挙げられ、該ウレタン原料には、更に触媒、整泡剤並びに導電剤等を添加することができる。また、上記発泡ウレタン中の気泡は主として独立気泡であり、その発泡倍率及び密度はエアーの入れ方で適宜調整することができる。

上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリブタジエンポリオール、プロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオール及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。なお、上記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１,４-ブタンジオール、１,６-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とから得られ、また、上記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られる。

上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）や、これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等を用いることができる。これらポリイソシアネートの使用量は、該ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）と上記ポリオールの水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。

上記ポリイソシアネートは、上記ポリオールとワンショット法で反応させてもよいし、予め上記ポリオールと反応させてウレタンプレポリマーとした後、触媒の存在下、鎖延長剤等と反応させてもよい。なお、合成されたウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率は、3〜30質量％の範囲が好ましく、5〜15質量％の範囲が更に好ましく、ウレタンプレポリマーの合成におけるポリイソシアネート及びポリオールの使用量は、ウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率が上記の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。また、上記鎖延長剤は、上記ウレタンプレポリマー同士を連結する化合物であり、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリブタジエンポリオール及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。これら鎖延長剤の使用量は、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基（ＮＣＯ）と鎖延長剤の水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう、適宜選択されることが好ましい。

上記発泡ウレタン原料に用いることができる触媒は、ウレタン化反応用の触媒であり、具体的には、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル，エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。

上記発泡ウレタン原料に用いることができる整泡剤としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル等のシリコーン系整泡剤の他、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活剤等を挙げることができる。該整泡剤の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.5〜5.0質量部の範囲が好ましい。

上記発泡ウレタン原料に用いることができる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記ポリオール及びポリイソシアネートの合計又は上記ウレタンプレポリマー及び鎖延長剤の合計100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。

また、上記イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記ポリオール及びポリイソシアネートの合計又は上記ウレタンプレポリマー及び鎖延長剤の合計100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。

上記弾性層３は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を10³〜10¹⁰Ωcmとすることが好ましく、10⁴〜10⁸Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層３の抵抗値が10³Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自体が破壊する場合があり、10¹⁰Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。

機械的攪拌により発泡させた上記ウレタン原料を、予めシャフト２が配置された円筒状のモールドに注入し、反応硬化させることで、シャフト２の外周上に弾性層３を有するローラ本体を得ることができる。ここで、モールドから取り出したローラ本体は、通常、モールドに接した部分に薄い膜状の皮膜、即ち、スキン層３ｂを有する。従って、上記弾性層３を発泡体層３ａとスキン層３ｂとから構成する場合は、モールドから取り出したローラ本体に研磨等を施すことなく、後述する塗料に直接ディップ等すればよい。なお、上記スキン層３ｂの厚さは、特に限定されるものではないが、通常、1〜50μm程度である。本発明の現像ローラは、塗料中の溶剤による弾性層３の溶解を抑制する観点から、スキン層３ｂを有することが好ましい。

本発明の現像ローラは、トナーに対する帯電性や付着性を制御したり、感光ドラム及び成層ブレード等との摩擦力を低減したり、弾性層３による感光ドラム等の汚染を防止するために、上記弾性層３の外周面上に表面被覆層４を備える。該表面被覆層４は、樹脂及び溶剤を含む塗料から形成され、このうち溶剤は弱溶剤を含む溶剤からなり、上記塗料は溶剤に対する弱溶剤の割合が60質量％以上であることを要する。また、樹脂及び溶剤の合計に対する溶剤の割合は5質量％以上が好ましく、10％以上が更に好ましい。なお、塗料中の樹脂濃度の上限は、特に制限されるものではないが、樹脂及び溶剤の合計に対して樹脂の割合が30質量％以下であることが好ましい。上記塗料における樹脂及び溶剤の合計に対する樹脂の割合が5質量％未満では、十分な厚さの表面被覆層４を形成できず、一方、30質量％を超えると、塗料の粘度が高くなって、塗料を均一にすることが難しくなったり、生産性が低下することがある。

ここで、上記塗料に用いる樹脂としては、架橋性の樹脂が好ましく、架橋されて溶剤に対する不溶部が70％以上になる樹脂が更に好ましい。表面被覆層４の溶剤不溶部が70％未満では、長期放置により、感光ドラムや成層ブレード等の現像ローラと接触している他の部材の圧接痕ができ、得られる画像に黒横線等の不具合が発生することがある。

上記表面被覆層４の形成に好適な樹脂としては、熱、触媒、酸素、水、紫外線、電子線等により自己架橋する樹脂や、架橋剤や他の架橋性樹脂との反応により架橋する樹脂が挙げられる。このような樹脂としては、水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を有するポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂等が挙げられ、これら樹脂は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。これら樹脂の中でも、トナーの帯電能、トナーに対する非汚染性、他の部材との摩擦力低減、感光ドラムに対する非汚染性等の観点から、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリルウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂及びシリコーン樹脂が好ましい。

上記樹脂を架橋させる触媒としては、過酸化物、アゾ化合物等のラジカル触媒、酸触媒、塩基性触媒、アルカリ性触媒等が挙げられる。また、上記樹脂を架橋させる架橋剤としては、水酸基，カルボキシル基，酸無水物基，アミノ基，イミノ基，イソシアネート基，メチロール基，アルコキシメチル基，アルデヒド基，メルカプト基，エポキシ基，不飽和基等の反応基を１分子中に２個以上有し分子量が1000以下の化合物が好ましく、分子量が500以下の化合物が更に好ましく、具体的には、ポリオール化合物、ポリイソシアナート化合物、ポリアルデヒド化合物、ポリアミノ化合物、ポリエポキシ化合物等が挙げられる。

一方、上記塗料に用いる弱溶剤は、常気圧での沸点が40〜200℃であることが好ましい。使用する弱溶剤の常気圧での沸点が40℃未満では、溶剤が揮発しないため好ましくなく、200℃以上では弾性層のウレタンの劣化が激しく、現像ローラを作製することができなくなる。該弱溶剤としては、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ミネラルターペン（ミネラルスピリット）等が挙げられ、これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いていもよい。また、上記弱溶媒に混合して用いられる溶剤としては、特に制限は無く、メタノール，エタノール，イソプロパノール，ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン，メチルエチルケトン，シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、トルエン，キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、イソプロピルエーテル，テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒、ジメチルスルホアミド等のアミド系溶媒、クロロホルム，ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられ、これら有機溶剤は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を混合して用いていもよい。

上記表面被覆層４の形成に用いる塗料には、上記表面被覆層４の導電性を制御する目的で導電剤を添加することができ、該導電剤としては、上記弾性層３を構成する発泡ウレタン原料に用いることができる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。ここで、表面被覆層４における導電剤の配合量は、表面被覆層４を構成する樹脂100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲が更に好ましく、1〜10質量部の範囲がより一層好ましい。上記表面被覆層４は、上記導電剤の添加により、体積抵抗値が10³〜10¹²Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、10⁵〜10¹⁰Ω・cmの範囲になるように調整されることが更に好ましい。

上記表面被覆層４の形成に用いる塗料は、更に微粒子を含有することが好ましい。表面被覆層４が微粒子を含む場合、該微粒子の平均粒径及び粒径分布等を制御することで、現像ローラのトナー搬送性等をコントロールすることができる。ここで、該微粒子としては、ゴム又は合成樹脂製の微粒子やカーボン製の微粒子及びシリカ系微粒子等の無機微粒子が好ましく、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタンエラストマー、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタンアクリレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ガラス状カーボン製の微粒子及びシリカ微粒子が特に好ましい。これら微粒子は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、該微粒子の含有量は、上記表面被覆層４を構成する樹脂100質量部に対して0.1〜100質量部の範囲が好ましく、5〜80質量部の範囲が更に好ましい。更に、上記微粒子の平均粒径は、1〜30μmの範囲が好ましく、3〜20μmの範囲が更に好ましい。

上記表面被覆層４の厚さは、特に制限されるものではないが、15μm以上であることが好ましく、15〜25μmの範囲であることが更に好ましい。ここで、厚さは、平均厚さをさす。表面被覆層４の厚さが15μm未満では、塗料中の溶剤によって溶解した弾性層３を十分に補うことができないことがある。また、表面被覆層４の厚さが25μmを超えると、表面被覆層４が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となるおそれがあることに加え、市販の微粒子を使用して現像ローラの表面粗さを所望の範囲に制御することが難しく、十分な表面粗さを確保できないことがある。

上記表面被覆層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表面被覆層４を構成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法又はスプレー法等により弾性層３上に塗布し、常温又は50〜170℃程度の加熱下で乾燥し、架橋硬化させて形成する方法が好適に採用される。なお、本発明の現像ローラの製造においては、製造コストを低減するために、工程数を少なくすることが好ましく、例えば、上記シャフト２と上記弾性層３とからなるローラ本体を上記塗料に一度浸漬し、適宜乾燥する等して表面被覆層４を形成することが好ましい。

本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μm以下であることが好ましく、5〜10μmであることが更に好ましい。現像ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μmを超えると、トナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。なお、この平均粗さ（Ｒｚ）は、上記微粒子の平均粒径及び粒径分布等を選択することでコントロールすることができる。

本発明の現像ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が10³〜10¹⁰Ωであることが好ましく、10⁴〜10⁸Ωであることが更に好ましい。現像ローラの抵抗値が10³Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、抵抗値が10¹⁰Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に現像ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。

本発明の現像ローラは、アスカーＣ硬度が60°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が60°以下の低硬度な現像ローラであれば、画像形成装置に組み込んだ場合に、現像ローラと、感光ドラム、ブレード及びトナー供給ローラ等との間でトナーが損傷を受けるのを防止して、十分に良好な画像を形成することができる。

＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、低コストの上記現像ローラを備えるため、低価格化が可能である。本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備える以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。

以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー５を供給するためのトナー供給ローラ６と、静電潜像を保持した感光ドラム７と、トナー供給ローラ６と感光ドラム７との間に配置された上述の現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード８と、感光ドラム７の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ９と、感光ドラム７の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１０と、感光ドラム７に隣接して設けられたクリーニング部１１とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ９によって、感光ドラム７が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム７上に形成される。次に、トナー供給ローラ６と、現像ローラ１と、感光ドラム７とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ６上のトナー５が現像ローラ１を経て感光ドラム７に送られる。現像ローラ１上のトナー５は、成層ブレード８により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光ドラム７とが接触しながら回転することにより、トナー５が現像ローラ１から感光ドラム７の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー５は、転写ローラ１０で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム７上に残留するトナー５は、クリーニング部１１のクリーニングブレード１２によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１に上述した低コストの現像ローラを用いることで、画像形成装置自体の製造原価を低減することが可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（ローラ本体の作製）
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをＡ成分とした。一方、ポリエーテルポリオール30質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ₄）0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、更にポリエーテル変性シリコーンオイル（整泡剤）4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート（触媒）0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをＢ成分とした。次に、上記Ａ成分とＢ成分とをメカニカルフロス法により発泡させて、更に、芯金をセットした円筒形状の金型に注入し、ＲＩＭ成形によって、発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体を作製した。

（実施例１）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とをメチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）300質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。得られた表面被覆層用塗料を上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に塗布して表面被覆層を形成し、現像ローラを作製した。次に、得られた現像ローラのローラ抵抗、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒz）、アスカーＣ硬度を公知の方法で評価し、更に該現像ローラをレーザープリンターに装着して印刷を行い、画像特性を評価した。また、得られた現像ローラをカートリッジに組み込み、50℃、90％ＲＨの環境に１週間保存した後、感光ドラムの汚染の有無と、現像ローラ表面におけるブレード圧接痕の有無を調べた。結果を表１に示す。

（実施例２）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とをミネラルスピリット（常気圧での沸点：150℃）300質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（実施例３）
弱溶剤可溶アクリル樹脂［亜細亜工業製：ＡＲＳ００２］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とをメチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）300質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（実施例４）
弱溶剤可溶フッ素樹脂［亜細亜工業製：試作ＪＦ−００１］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とをメチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）300質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（実施例５）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とを、メチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）200質量部とメチルエチルケトン（ＭＥＫ、常気圧での沸点：79.53℃）100質量部との混合溶剤に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（実施例６）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とを、ミネラルスピリット（常気圧での沸点：150℃）180質量部とメチルエチルケトン（ＭＥＫ、常気圧での沸点：79.53℃）120質量部との混合溶剤に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（比較例１）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ、常気圧での沸点：79.53℃）300質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（比較例２）
弱溶剤可溶アクリルポリオール［亜細亜工業製：エクセロール４１０］100質量部とカーボンブラック20質量部とイソシアネート硬化剤［日本ポリウレタン工業製：Ｃ２７７０］50質量部とを、メチルシクロヘキサン（常気圧での沸点：101℃）150質量部とメチルエチルケトン（ＭＥＫ、常気圧での沸点：79.53℃）150質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

表１から明らかなように、本発明に従う実施例の現像ローラは、感光ドラムを汚染することがなく、ブレードの圧接痕が生じることもなく、画像特性が良好であった。一方、弱溶剤の割合が60質量％未満の溶剤を用いて表面被覆層を形成した比較例の現像ローラは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒz）が大きく、また、画像特性も悪かった。

本発明の現像ローラの一例の断面図である。 本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
３ａ 発泡体層
３ｂ スキン層
４ 表面被覆層
５ トナー
６ トナー供給ローラ
７ 感光ドラム
８ 成層ブレード
９ 帯電ローラ
１０ 転写ローラ
１１ クリーニング部
１２ クリーニングブレード

Claims (6)

1. シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
   前記弾性層がウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンからなり、
   前記表面被覆層が樹脂及び溶剤を含む塗料から形成されたものであって、前記溶剤は弱溶剤を溶剤の全量に対して60％以上含有することを特徴とする現像ローラ。
2. 前記発泡ウレタンの気泡が独立気泡であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記弱溶剤の常気圧での沸点が40〜200℃であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
4. 前記弱溶剤は、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン及びミネラルターペン（ミネラルスピリット）の内の１種又はこれらの混合溶剤であることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
5. ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が5〜10μmであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを備えた画像形成装置。

Images