JP2016053672A - ローラおよびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に搭載した際に、装置内部における他部材との接触に起因するローラ端部からの削れカスの発生を抑制できるローラ、特には導電性ローラ、および、それを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】シャフト１と、シャフトの外周に設けられた基層２と、を備えるローラである。基層のローラ軸方向両端部の端面に、基層を被覆する目止め層４が設けられており、かつ、目止め層が、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した破断歪みが１２０％以上であって、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した１００％伸張時の引張応力が５〜３０Ｎ／ｍｍ^２である材料からなる。
【選択図】図１

Description

本発明はローラおよびそれを用いた画像形成装置（以下、単に「装置」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ、特にはレーザービームプリンタ等の画像形成装置において用いられる導電性ローラ、特には現像ローラとして好適なローラ、および、それを用いた画像形成装置に関する。

一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラや現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。

かかるローラ部材としては、従来、軸の外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与したゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。

導電性ローラの改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、芯金と、その表面上に設けられた基体と、その周面上に設けられた目止層とを有し、基体が導電性軟質ポリウレタンフォームからなり、且つ基体の周面における導電性軟質ポリウレタンフォームの気泡の開放口が、目止層によって閉塞されている導電性ローラが開示されている。

特開平９−２６２９１２号公報（特許請求の範囲等）

ところで、カートリッヂに現像ローラを装着する際に、ローラと感光体との接触幅（ニップ幅）を一定に保つ目的で、ローラの軸方向端部に、ローラと同軸でリング状の部材を配置する場合がある。このような場合、装置の使用に伴って、リング状部材とローラ端部とが接触して擦れ、ローラ端部が削れて、削れカスが発生することがあった。このような削れカスが、画像形成装置内で感光体や紙などに転写されると、画像不具合が発生する原因となるため、問題となっていた。

そこで本発明の目的は、画像形成装置に搭載した際に、装置内部における他部材との接触に起因するローラ端部からの削れカスの発生を抑制できるローラ、特には導電性ローラ、および、それを用いた画像形成装置を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ローラの軸方向端面に、特定の材料からなる目止め層を設けるものとしたことで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のローラは、シャフトと、該シャフトの外周に設けられた基層と、を備えるローラにおいて、
前記基層のローラ軸方向両端部の端面に、該基層を被覆する目止め層が設けられており、かつ、該目止め層が、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した破断歪みが１２０％以上であって、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した１００％伸張時の引張応力が５〜３０Ｎ／ｍｍ^２である材料からなることを特徴とするものである。

本発明のローラにおいては、前記目止め層の材料が、水系ウレタン樹脂を含むことが好ましい。また、本発明のローラにおいては、前記目止め層の材料がシリコーン系添加剤を、特には５〜３０質量％にて、含有することが好ましい。さらに、本発明のローラにおいて、前記目止め層の膜厚は、好適には１０〜１００μｍである。さらにまた、本発明のローラは、好適には導電性ローラである。

また、本発明の画像形成装置は、上記本発明のローラが搭載されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、基層のローラ軸方向両端部の端面に、所定の物性を有する材料からなる目止め層を設けるものとしたことで、画像形成装置に搭載した際に、装置内部における他部材との接触に起因するローラ端部からの削れカスの発生を抑制できるローラ、特には導電性ローラ、および、それを用いた画像形成装置を実現することが可能となった。

本発明のローラの一構成例を示す長手方向断面図である。 本発明の画像形成装置の一構成例を示す部分断面図である。 実施例における耐久性評価に用いた装置を示す概略図である。 実施例における破断歪みと１００％伸張時応力との関係を示すグラフである。 実施例におけるシリコーン系添加剤の配合量と静摩擦係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のローラの一例の長手方向断面図を示す。図示するローラ１０は、シャフト１と、その外周に担持された基層２と、基層２の外周に被覆された１層の塗膜層３と、を備えている。

本発明のローラは、少なくともシャフト１の外周に基層２を備えるものであり、基層２のローラ軸方向両端部の端面に、基層２を被覆する目止め層４が設けられている。本発明においては、かかる目止め層４が、破断歪みが１２０％以上であって、かつ、１００％伸張時の引張応力が５〜３０Ｎ／ｍｍ^２である材料からなる点に特徴を有する。

本発明においては、ローラの軸方向端面に、基層２を被覆する目止め層４を設けて端面を保護し、端面の露出をなくしたことで、ローラ端面が装置内で他部材、例えば、リング状部材と接触したような場合においても、ローラ端面からの削れカスの発生を抑制することが可能となった。また、ローラ端面に目止め層４を設けても、他部材との接触により目止め層４自体が削れてしまうと、やはり削れカスの問題が生ずるので、本発明においては、目止め層４を、上記所定の破断歪みおよび引張応力を有する材料からなるものとして、目止め層４の強度を確保することで、他部材と接触した際にも削れを生じない目止め層４としている。

目止め層４の形成材料は、破断歪みが１２０％以上、好適には２００〜４００％であって、１００％伸張時の引張応力が５〜３０Ｎ／ｍｍ^２、好適には１０〜３０Ｎ／ｍｍ^２であるものとする。このような物性を満足する材料を用いることで、他部材と接触した際にも削れを生じない、耐久性に優れた目止め層４を形成することができる。破断歪みが上記範囲外であると、１００％伸張時の引張応力が上記範囲を満足していても、一定以上の変位に対して耐えることができずに削れが発生してしまうので、本発明の所期の効果が得られない。また、１００％伸張時の引張応力が上記範囲外であると、破断歪みが上記範囲を満足していても、一定以上の応力に耐えることができずに削れが発生してしまうので、本発明の所期の効果が得られない。ここで、本発明において、破断歪みおよび１００％伸張時の引張応力は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定される値である。

本発明において、目止め層４は、具体的には、水系ウレタン樹脂を含む材料を用いて形成することが、強度を確保して削れを生じにくくする点から、好ましい。特に、後述するように基層２をポリウレタンフォームにより形成した場合には、基層２と水系ウレタン樹脂を用いた目止め層４とが同じ官能基を有するものとなるので、相性が良く、密着接着性がより良好となる。これにより、画像形成装置の内部で、削れカスが感光体等に付着することに起因する画像不具合の発生を、長期にわたり防止することが可能となる。

水系ウレタン樹脂は、ウレタン樹脂を乳化させて得られる自己乳化型のものであり、エーテル系、エステル系、エステル・エーテル系およびカーボネート系など、いかなる種類のものであってもよいが、ローラ端面に対する接着性や耐久性の観点から、好適には、エステル・エーテル系またはカーボネート系のものを用いる。なお、水系のウレタン樹脂を使用するのは、溶剤系では、発泡層２に染み込んで、発泡層２を膨潤させてしまうためである。

また、目止め層４には、シリコーン系添加剤を含有させることが好ましい。水系ウレタン樹脂にシリコーン系添加剤を添加することで、形成される目止め層４の表面の摩擦係数を低減して、ローラ端部を削れにくくし、耐久性をより向上することができる。シリコーン系添加剤としては、具体的には例えば、アクリル−シリコーングラフトポリマー等を用いることができる。シリコーン系添加剤の添加量は、固形分で、目止め層の材料中の５〜３０質量％が好ましく、５〜１０質量％がより好ましい。特に、シリコーン系添加剤を５〜１０質量％で含有させることで、十分に摩擦力を下げつつ、目止め層４を、均一な塗膜状態で設けることができる。

目止め層４の形成は、水系ウレタン樹脂に、必要に応じシリコーン系添加剤を添加して調製した塗液を、例えば、ディスペンサ、スタンプ、スプレー、ナイフコーターなどを用いて上記裁断面に塗布した後、揮発硬化させることにより、行うことができる。塗布方法としては、具体的には、裁断面にディスペンサ等で供給した塗料をドクターナイフ等により掻き取って塗装する手法や、裁断面にスプレー塗装する手法などを挙げることができ、加熱方法については、一般的な手法を適宜用いればよい。

目止め層４は、少なくとも基層２の端面を被覆するものであればよいので、ローラの外径と同じか、または、基層２の外径以上であってかつローラの外径より小さい径で形成すればよい。ローラの寸法にもよるが、具体的には例えば、［（ローラの外径）−０μｍ〜（ローラの外径）−２５０μｍ］の外径にて形成すればよい。

また、目止め層４の厚みは、基層２の端面を完全に覆い隠すことができるものであればよく、好適には、１０〜１００μｍとする。この範囲の膜厚とすることで、目止め層４の耐久性を確保しつつ、カートリッヂに装着する際に、装着位置に対して精度よく装着することができるものとなる。

本発明においては、ローラ軸方向の端面において、少なくとも基層を目止め層により被覆した点のみが重要であり、それ以外の点については、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。

例えば、シャフト１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、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、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、良導電性のプラスチック製シャフトなどを用いることができる。

基層２は、特に制限はなく、公知のゴムまたは樹脂、若しくはこれらに独立気泡を分散させた発泡体により形成することができる。具体的には例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびこれらの混合物等のエラストマーにより形成することができ、好適には、ポリウレタンフォームからなるものとする。本発明によれば、裁断カスの発生を抑制できるために、画像特性において優れたポリウレタンフォームを用いたローラを、問題なく使用することが可能となる。基層２を構成する発泡体は、上記エラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させるなどすることにより、形成する。

また、基層２を発泡体により形成する場合、発泡体の気泡を独立気泡とすることが、圧縮永久歪性能が向上するため、好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械的撹拌により発泡させて発泡体とする手法が好適に採用される。

基層２に好適に用いられるポリウレタンフォームを形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製ト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、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド／ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。

ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５質量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０質量％である。特に、末端にエチレンオサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。

ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が質量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。

また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイシソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０質量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。

ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、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（例えば、ラウリ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、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリ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などの過塩素酸塩、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、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属や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、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、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；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００質量部に対し、０．１〜４０質量部、好ましくは０．３〜２０質量部の割合である。

ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、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、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００質量部に対して０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．５〜５質量部とすることが更に好ましい。

本発明で用いるポリウレタンフォームは、密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．５０〜０．６５ｇ／ｃｍ^３である。密度が低すぎると泡が粗大化してしまい、高すぎるとローラ性能が悪化するので、いずれも好ましくない。

また、ポリウレタンフォームのアスカーＣ硬度は１５〜７０°が好ましく、より好ましくは１５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、好適な密度および硬度を有する独立気泡構造のポリウレタンフォームを得る点からは、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。

また、ポリウレタンフォームからなる基層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、シャフト１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、基層２を得ることができる。

本発明において、基層２の外周には、一層以上の塗膜層を形成することができる。図１に示す例では、基層２の外周に、ローラ表面をなす表層としての１層の塗膜層３を設けているが、これには限られず、中間層および表層の２層の塗膜層を設けてもよく、さらに、他の機能層を追加してもよい。

例えば、表層は、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の溶剤系塗料により形成することができ、ウレタン、アクリル、シリカ等の球状微粒子を含有させることで、表面粗さを調整することができる。かかる表層の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａで、通常２μｍ以下、特には０．５〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。また、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層の厚みは、特に制限されるものではないが、通常１〜５０μｍ、特には１〜４０μｍ程度とすることができる。

中間層は、導電剤を含む水系塗料からなるものとすることができ、かかる水系塗料としては、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を好適に用いることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。また、これらに含有させる導電剤としては、基層２について先に挙げたものと同様のものを用いることができ、特に制限されるものではない。中間層には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することができる。

中間層の厚みは、通常１０〜１００μｍ、特には３０〜８０μｍの範囲内とする。この厚みが１０μｍ未満では、基層に対する溶剤遮蔽効果や下層側からの汚染物質の染み出し防止のための目止め効果が不十分となり、溶剤ヤラレにより所望の表面粗さが付与できなくなる。一方、厚みが１００μｍを超えると、中間層が基層２の柔らかさに追随することができずに割れ、剥がれ等が生じ、ローラ自体も硬くなってトナーダメージ等のローラ性能面での不具合が発生するおそれがある。

中間層は、基層２上に上記水系塗料を塗布することにより、１層または２層以上にて形成することができる。その塗布方法としては特に制限されるものではなく、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いることができ、好適には、ディップ塗布を用いる。また、中間層のマイクロ硬度は、膜厚５００μｍの場合において、好適には１０〜４５°の範囲内であり、この程度の硬度とすることで、最終的に得られるローラ表面について、所望のローラ硬度を実現することができる。かかるマイクロ硬度は、例えば、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型により測定することができる。

本発明のローラは、電子写真方式の画像形成装置等において使用される導電性ローラとして好適であり、具体的には例えば、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ等の各種ローラ部材として好適に用いることができ、特には、現像ローラとして有用である。

本発明のローラは、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、シャフトの外周に基層を、型成形により形成する。次いで、形成された基層上に、所望に応じ一層以上の塗膜層、具体的には例えば、前述した表層を直接、または、中間層および表層を順次、塗布形成する。次いで、所望に応じ、形成された基層および塗膜層の、ローラ軸方向両端部を裁断する。ここで、基層および塗膜層のローラ軸方向両端部を裁断する場合としては、ローラの外観性の観点から、型成形により膨らんだローラ端部を切り落とす場合や、ローラ寸法を調整する場合などが挙げられる。次いで、前述した手法により、基層および塗膜層のローラ軸方向両端部の端面、または、裁断された基層および塗膜層の裁断面に、少なくとも基層を被覆する寸法にて、目止め層を設けることにより、本発明のローラを得ることができる。

次に、本発明の画像形成装置は、上記本発明のローラ、特には導電性ローラ、中でも現像ローラが搭載されている点に特徴を有するものであり、これにより、削れカスの感光体等への付着による画像不具合の発生の問題を解消することができる。図２に、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図を示す。図示する本発明の画像形成装置においては、静電潜像を保持する感光体等の画像形成体２１と、この画像形成体２１に当接して表面に担持したトナー２０を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１０と、この現像ローラ１０にトナー２０を供給するトナー供給ローラ２２とが設けられており、トナー２０を、トナー収容部２３から、トナー供給ローラ２２および現像ローラ１０を介して画像形成体２１まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。

図示する画像形成装置においては、帯電ローラ２５によって、画像形成体２１が一定電位に帯電された後、露光器（図示せず）により、画像形成体２１上に静電潜像が形成される。次に、トナー供給ローラ２２と、現像ローラ１０と、画像形成体２１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２２上のトナー２０が現像ローラ１０を経て画像形成体２１に送られる。現像ローラ１０上のトナー２０は、成層ブレード２４により均一な薄層に整えられ、現像ローラ１０と画像形成体２１とが接触しながら回転することにより、トナー２０が現像ローラ１０から画像形成体２１の静電潜像に付着し、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー２０は、転写ローラ２６で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に画像形成体２１上に残留するトナー２０は、クリーニング部２７のクリーニングブレード２８によって除去される。なお、本発明の画像形成装置には、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品を設けることができる（図示せず）。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、シャフト（φ６ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させた。このポリウレタンフォームの密度は、０．６０ｇ／ｃｍ^３であった。

具体的には、イソシアネート成分（プレポリマー化イソシアネートＴＤＩ＋ポリエーテルポリオール）１００質量部と、ポリオール成分（ポリエーテルポリオール）２０質量部と、カーボンブラック（アセチレンブラック）２質量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２質量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、シャフトを、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを１１０℃に調整した熱風オーブン中に１時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。

硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したＣＲゴムラテックス塗料をディップ塗布することにより、基層の外周に、膜厚６０μｍの中間層を形成した。次いで、Ｄ^５０＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したポリウレタン系溶剤系塗料をディップ塗布することにより、膜厚１５μｍの表層を形成した。

上記で得られたローラのローラ本体部のローラ軸方向両端部を裁断して、ローラ本体部の寸法を、φ１１．５ｍｍ、長さ２４０ｍｍとした。その後、ローラ本体部の裁断面に、下記表中に示す目止め層をそれぞれ膜厚５０μｍにて形成して、各実施例の供試ローラを得た。目止め層は、裁断面のφ１１．５ｍｍの範囲にハンコ塗装（ハンコ形状の治具による転写方式）により塗布し、加熱することにより形成した。

＜評価方法＞
図３に示す装置を用いて、各供試ローラの目止め層が装置内で他部材と接触、衝突した場合における耐久性を評価した。具体的には、各供試ローラ３０の目止め層が形成されたローラ本体部の端部３０Ｅに対し、市販のプリンタ材質として一般的なポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂製のリング状部材３１（内径６ｍｍ，外径１１．５ｍｍ）を１．５Ｎの荷重Ｆで押し付けた状態で、各供試ローラを２００ｒｐｍで回転させて、経過時間に伴う目止め層の削れの発生の有無について評価した。図中の符号３２はモータを示す。評価基準は以下の通りである。その結果を、下記の表中に示す。
○：目止め層も基材も無傷。
△：目止め層が取れ始めている。
×：基材が削れてカスが発生している。

＊１）ウレタンエマルジョン，スーパーフレックス３００（固形分３０質量％），第一工業製薬（株）製
＊２）ウレタンエマルジョン，スーパーフレックス１５０ＨＳ（固形分３８質量％），第一工業製薬（株）製
＊３）エステル・エーテル系ウレタン，スーパーフレックス１５０（固形分３０質量％），第一工業製薬（株）製
＊４）ウレタンエマルジョン，スーパーフレックス４７０（固形分３８質量％），第一工業製薬（株）製
＊５）ウレタンエマルジョン（固形分３０質量％）
＊６）ウレタンエマルジョン（固形分３０質量％）
＊７）カーボネート系ウレタン（固形分３０質量％）
＊８）アクリル樹脂（固形分３０質量％）
＊９）ウレタンエマルジョン（固形分３０質量％）
＊１０）ウレタンエマルジョン，スーパーフレックス２１０（固形分３５質量％），第一工業製薬（株）製
＊１１）ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した、各目止め層の材料の破断応力、破断歪みおよび１００％伸張時の引張応力である。

各実施例および比較例に係る各目止め層の材料の破断歪みと１００％伸張時の引張応力との関係を、図４のグラフに示す。

上記表中に示すように、本発明に係る条件を満足する材料を用いて目止め層を設けた各実施例の供試ローラは、耐久試験においても３分以上目止め層およびローラ本体部に損傷がなく、削れカスの発生を抑制できるものであることが確かめられた。

次に、水系ウレタン樹脂（エステル・エーテル系ウレタン，スーパーフレックス１５０，第一工業製薬（株）製）とシリコーン系添加剤（ＵＳ４５０，東亞合成（株）製）とを下記表中に示す配合量（固形分基準）でそれぞれ用いて、上記と同様にして膜厚５０μｍで目止め層を形成し、各実施例の供試ローラを作製した。

得られた各供試ローラについて、目止め層の塗膜状態を目視で観察するとともに、目止め層表面の静摩擦係数を３回測定して、その平均値を求めた。また、高分子計器（株）製のＭＤ−１を用いて、目止め層表面のマイクロ硬度を測定した。

また、図３に示す装置を用いて、各供試ローラの目止め層が装置内で他部材と接触、衝突した場合における耐久性を、上記と同様にして評価した。その結果を、下記の表中に併せて示す。また、図５に、各実施例および比較例に係る各目止め層の材料のシリコーン系添加剤の配合量と静摩擦係数との関係を示すグラフを示す。

＊１２）アクリル−シリコーングラフトポリマー，ＵＳ４５０（固形分３０質量％），東亞合成（株）製

上記表中に示すように、目止め層において、水系ウレタン樹脂に対し、シリコーン系添加剤を添加すると、摩擦係数が低下して、これに伴い、耐久性が向上することが確かめられた。一方、シリコーン系添加剤の配合量が多くなると、ウレタン成分とシリコーン成分が分離して、塗膜状態が悪化することがわかった。

１ シャフト
２ 基層
３ 塗膜層
４ 目止め層
１０ ローラ（現像ローラ）
２０ トナー
２１ 画像形成体
２２ トナー供給ローラ
２３ トナー収容部
２４ 成層ブレード
２５ 帯電ローラ
２６ 転写ローラ
２７ クリーニング部
２８ クリーニングブレード
３０ 供試ローラ
３０Ｅ ローラ本体部の端部
３１ リング状部材
３２ モータ

Claims (7)

1. シャフトと、該シャフトの外周に設けられた基層と、を備えるローラにおいて、
   前記基層のローラ軸方向両端部の端面に、該基層を被覆する目止め層が設けられており、かつ、該目止め層が、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した破断歪みが１２０％以上であって、ＪＩＳ Ｋ ７１２７の引張試験に準拠して測定した１００％伸張時の引張応力が５〜３０Ｎ／ｍｍ^２である材料からなることを特徴とするローラ。
2. 前記目止め層の材料が、水系ウレタン樹脂を含む請求項１記載のローラ。
3. 前記目止め層の材料が、シリコーン系添加剤を含む請求項１または２記載のローラ。
4. 前記目止め層の材料が、前記シリコーン系添加剤を５〜３０質量％含有する請求項３記載のローラ。
5. 前記目止め層の膜厚が、１０〜１００μｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載のローラ。
6. 導電性ローラである請求項１〜５のうちいずれか一項記載のローラ。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項記載のローラが搭載されていることを特徴とする画像形成装置。

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