JP2021076654A - 現像ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制することが可能な現像ローラを提供する。
【解決手段】シャフト部材２と、該シャフト部材２の半径方向外側に配設された弾性層３と、該弾性層３の半径方向外側に配設された表層４とを具え、前記表層が、熱硬化性ウレタン樹脂と、カーボンブラックと、金属含有ウレタン化反応触媒とを含み、前記熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とを反応させてなり、前記カーボンブラックは、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上であり、前記カーボンブラックの含有量が、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、３〜５質量部であることを特徴とする、現像ローラ１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像ローラ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部材の外周に、ポリウレタン等のエラストマーに導電剤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、弾性層の表面に、更に樹脂等からなる表層を形成する場合がある（特許文献１参照）。

特開２０１５−２３２７２３号公報

昨今、画像を、より速く（高速印刷）、より長く（高耐久）、より高画質化することが求められている。かかる要求に応えるべく、過酷な環境下で印字を行うと、現像ローラを組み込んだ現像装置の端部シール部材からトナー漏れが発生し易くなるという問題がある。
これに対して、本発明者らは、鋭意検討した結果、ガラス転移温度、平均粒径、ユニバーサス硬度が特定の範囲にある微粒子を表層に適用することで、トナー漏れを改善できることを見出した。しかしながら、かかる手法を採用すると、低温低湿度環境下（ＬＬ環境下）で、画像にかぶりが発生することが分かった。

これに対して、本発明者らは、かぶりを抑制するために更に検討を進めたが、仮にかぶりを抑制できたとしても、初期画像濃度が悪化したり、更には、トナー汚染が発生してしまい、良好な初期画像濃度を維持しつつ、トナー汚染を抑制した上で、かぶりを抑制することは難しった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制することが可能な現像ローラを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明の現像ローラは、シャフト部材と、該シャフト部材の半径方向外側に配設された弾性層と、該弾性層の半径方向外側に配設された表層と、を具え、
前記表層が、熱硬化性ウレタン樹脂と、カーボンブラックと、金属含有ウレタン化反応触媒と、を含み、
前記熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を反応させてなり、
前記カーボンブラックは、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上であり、
前記カーボンブラックの含有量が、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、３〜５質量部であることを特徴とする。
かかる本発明の現像ローラは、良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制することができる。

本発明の現像ローラの好適例においては、前記金属含有ウレタン化反応触媒が、スズ系化合物である。この場合、トナー汚染を更に抑制できる。

本発明の現像ローラにおいて、前記表層は、押し込み深さ１０μｍにおけるユニバーサル硬度が０．４Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましい。この場合、かぶりを更に抑制できる。

本発明の現像ローラにおいて、前記熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物から合成したウレタンプレポリマーに、更にポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分を反応させてなり、前記ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物のイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．１〜０．２であることが好ましい。この場合も、かぶりを更に抑制できる。

本発明によれば、良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制することが可能な現像ローラを提供することができる。

本発明の現像ローラの一例の断面図である。

＜＜現像ローラ＞＞
以下に、本発明の現像ローラを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。
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、シャフト部材２と、該シャフト部材２の半径方向外側に配設された弾性層３と、該弾性層３の半径方向外側に配設された表層４と、を具える。なお、図１に示す現像ローラ１は、弾性層３を一層のみ有するが、本発明の現像ローラは、弾性層を二層以上有していてもよい。また、図１に示す現像ローラ１は、弾性層３の外周面上に表層４が設けられているが、本発明の現像ローラは、弾性層３と表層４との間に更に別の層を有していてもよい。

ここで、本発明の現像ローラ１は、表層４が、熱硬化性ウレタン樹脂と、カーボンブラックと、金属含有ウレタン化反応触媒と、を含み、該熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を反応させてなり、前記カーボンブラックは、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上であり、前記カーボンブラックの含有量が、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、３〜５質量部であることを特徴とする。

本発明の現像ローラ１の表層４は、熱硬化性ウレタン樹脂とカーボンブラックを含み、該カーボンブラックの含有量が、熱硬化性ウレタン樹脂を構成するポリオール成分１００質量部に対して５質量部以下であるため、硬度が低く、トナーから形成されるトナー層をより規制できる。そして、トナー層をより規制することで、トナー搬送量を低減し、画像におけるかぶりを抑制することができる。
なお、カーボンブラックの含有量を低減しただけでは、表層４の抵抗値が高くなり、初期画像濃度が悪化し、また、トナー汚染が進行してしまう。これに対して、本発明の現像ローラ１の表層４においては、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラックを、熱硬化性ウレタン樹脂を構成するポリオール成分１００質量部に対して３質量部以上含有させることで、表層４の導電性を向上させ、良好な初期画像濃度を維持する。ここで、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上のカーボンブラックは、導電性に優れるため、表層４の導電性を向上させることができる。加えて、本発明の現像ローラ１の表層４においては、金属含有ウレタン化反応触媒を含ませ、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とのウレタン化反応を促進することで、表層４上でのトナーのダメージを抑制し、トナー汚染を抑制する。
従って、本発明の現像ローラ１は、良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制することができる。

＜シャフト部材＞
前記シャフト部材２としては、良好な導電性を有するものが好ましい。シャフト部材２としては、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、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。

＜弾性層＞
前記弾性層３は、エラストマーから形成することが好ましく、エラストマーの発泡体から形成することが更に好ましい。例えば、弾性層３は、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（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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）及びこれらの混合物等のエラストマーから形成できる。これらエラストマーの中でも、弾性層３には、ポリウレタンを用いることが好ましい。表層４が熱硬化性ウレタン樹脂を含むため、弾性層３に、ポリウレタンを用いると、弾性層３と表層４との間の接着性が良好となる。
また、前記弾性層３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たり等することにより、形成できる。ここで、弾性層３を構成する発泡体の発泡倍率は１．５〜５０倍の範囲が好ましく、密度は０．０５〜０．９ｇ／ｃｍ^３の範囲が好ましい。
また、前記弾性層３を構成する発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上するため、発泡体中の気泡は独立気泡であることが好ましい。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。

前記弾性層３には、導電剤を配合して、導電性を調整することが好ましい。弾性層３に用いる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。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。
前記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。
前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。

前記電子導電剤の配合量は、弾性層３を構成する樹脂成分１００質量部に対して、好ましくは１〜５０質量部、より好ましくは５〜４０質量部の範囲である。また、前記イオン導電剤の配合量は、弾性層３を構成する樹脂成分１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１０質量部、より好ましくは０．０５〜５質量部である。
弾性層３は、導電剤の配合により、その抵抗値を１０^３〜１０^１０Ωｃｍとすることが好ましく、１０^４〜１０^８Ωｃｍとすることがより好ましい。弾性層３の抵抗値が１０^３Ωｃｍ以上の場合、電荷が感光ドラム等にリークするのを抑制でき、また、電圧により現像ローラ自体が破壊するのを防止でき、また、１０^１０Ωｃｍ以下の場合、地かぶりの発生を更に抑制できる。

前記弾性層３には、エラストマーをゴム状物質とするために、必要に応じて、有機過酸化物等の架橋剤や硫黄等の加硫剤を含有させてもよく、また、加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させてもよい。さらに、弾性層３には、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等の各種ゴム用配合剤を含有させてもよい。

＜表層＞
前記表層４は、熱硬化性ウレタン樹脂と、金属含有ウレタン化反応触媒と、カーボンブラックと、を含む。ここで、熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を反応させてなり、熱により硬化する性質を有する。

前記表層４に用いる熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物から合成したウレタンプレポリマーに、更にポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分とを反応させてなることが好ましい。なお、ウレタンプレポリマーの合成において、ポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分は、一部が未反応であってもよい。また、ウレタンプレポリマーに、更にポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分を反応させる際には、未反応のポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分に加えて、更に、ポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分を加えて反応させてもよい。
ここで、ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物のイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．１〜０．２であることが好ましい。ここで、イソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）は、混合物中のポリイソシアネート成分のイソシアネート基（ＮＣＯ）とポリオール成分のヒドロキシル基（ＯＨ）との比である。イソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が０．１以上の場合、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応を十分に確保でき、また、イソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が０．２以下の場合、表層４の硬度を更に低くして、トナー搬送量を低減し、かぶりを更に抑制できる。

前記ポリオール成分としては、グリセリン等にエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させた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、グリセリン、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、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。

前記ポリオール成分としては、ラクトン変性ポリオールが好ましい。該ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε−カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。また、該ラクトン変性ポリオールは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であることが好ましく、１０００〜３０００であることがより好ましく、また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることが好ましく、２．０以下であることがより好ましい。

前記ポリイソシアネート成分としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、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）、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）、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。前記ポリイソシアネート成分としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）と、他のポリイソシアネートを併用することが好ましく、イソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートを併用することが更に好ましく、イソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートとを、３：１〜１：３のモル比で併用することが特に好ましい。

前記表層４に用いるカーボンブラックは、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上であり、導電剤として作用する。該カーボンブラックは、一般的なカーボンブラックに比べて、平均粒径が大きく且つＤＢＰ吸油量が大きく、導電性が高い。
なお、本発明において、カーボンブラックの平均粒径は、透過型電子顕微鏡により倍率１００万倍で観測し、１００個のカーボンブラックの一次粒子の面積円相当径の数平均値を算出して求める。
また、本発明において、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２２１（１９８２） ６．１．２項のＡ法に従って測定する。

前記カーボンブラックの含有量は、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、３〜５質量部である。カーボンブラックの含有量が３質量部以上であることで、表層４の導電性を向上させ、良好な初期画像濃度を維持することができる。また、カーボンブラックの含有量が５質量部以下であることで、表層４を低硬度として、トナー搬送量を低減し、かぶりを抑制することができる。
ここで、カーボンブラックの含有量は、初期画像濃度及びトナー汚染の観点から、３．５質量部以上であることが好ましい。また、カーボンブラックの含有量は、かぶりの抑制の観点から、４．５質量部以下であることが好ましい。

前記表層４に用いる金属含有ウレタン化反応触媒は、金属を含有し、また、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分とのウレタン化反応を促進する触媒作用を有する。該金属含有ウレタン化反応触媒としては、スズ系化合物、チタン系化合物、ビスマス系化合物、鉛系化合物、ジルコニウム系化合物等が挙げられる。より具体的には、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、ジブチルスズ、モノブチルスズオキシド、塩化第一スズ等のスズ系化合物；テトラブチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等のチタン系化合物；オクチル酸ビスマス、無機ビスマス等のビスマス系化合物；オクテン酸鉛等の鉛系化合物；ジルコニウムテトラアセチルアセトネート等のジルコニウム系化合物；等が挙げられる。これら金属含有ウレタン化反応触媒は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの中でも、ウレタン化反応における触媒作用に優れ、トナー汚染を防止する観点から、スズ系化合物が好ましい。

前記金属含有ウレタン化反応触媒の含有量は、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、０．０００１質量部以上が好ましく、また、１質量部以下が好ましい。金属含有ウレタン化反応触媒の含有量が０．０００１質量部以上であれば、トナー汚染を抑制する効果が大きくなる。また、金属含有ウレタン化反応触媒の含有量が多過ぎると効果が飽和するため、コストの観点から、１質量部以下が好ましい。

前記表層４は、微粒子を含むことが好ましい。表層４が微粒子を含むことで、例えば、現像ブレード等の他の部材との摩擦を低減して、トナーへのダメージを低減することができる。
前記微粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは−１０℃以下、より好ましくは−３０℃以下、より一層好ましくは−５０℃以下である。Ｔｇが低い微粒子を表層４が含有する場合、現像ローラと他部材、例えば、現像ブレードとの間における摩擦を更に低減できる。また、摩擦を低減することで、トナーへのダメージが更に小さくなり、現像ローラ又は現像ブレードに対するトナー融着を抑制して、現像スジや、現像ローラ上のフィルミングの発生を抑制することができる。前記微粒子の材質としては、ポリウレタン樹脂が好ましい。
前記微粒子の平均粒径は、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは２０〜２５μｍである。一般に、現像装置の端部シール部材は、現像ローラの軸方向（長手方向）端部の表面と摺擦する面が、フェルトや繊維を織り込んでできたパイル、静電植毛等の可撓性部材等で形成されており、該可撓性部材が現像ローラの表層４と圧接することで、シール性を発揮している。平均粒径が２０μｍ以上の微粒子を用いることで、現像ローラの表層４を荒らし、端部シール部材がトナーを掻き取りやすくなり、端部シール部材からのトナー漏れを抑制することができる。なお、微粒子の平均粒径は、動的光散乱法で、求めることができる。
前記微粒子の含有量は、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、好ましくは５．０〜１５．０質量部、より好ましくは７．０〜１０．０質量部である。微粒子の含有量が５．０質量部以上の場合、トナーの掻き取り効果が十分に得られ、また、微粒子の含有量が１５．０質量部以下の場合、微粒子とトナーとの間の摩擦を小さくできる。
前記微粒子は、押込み深さ２０μｍでのユニバーサル硬度が、好ましくは０．８Ｎ／ｍｍ^２以下、より好ましくは０．２〜０．８Ｎ／ｍｍ^２、より一層好ましくは０．４〜０．６Ｎ／ｍｍ^２である。微粒子のユニバーサル硬度が０．８Ｎ／ｍｍ^２以下の場合、トナーへの負荷が小さく、トナーへのダメージを低減できる。なお、微粒子のユニバーサル硬度は、表層４中の微粒子部分を、フィッシャー硬度計を用いて測定することにより、得ることができる。

前記表層４は、上述の成分に加えて、更に、熱硬化性ウレタン樹脂以外の樹脂、前記カーボンブラック以外の導電剤等を含んでもよい。

前記表層４は、押し込み深さ１０μｍにおけるユニバーサル硬度が０．４Ｎ／ｍｍ^２以下であることが好ましく、０．３５Ｎ／ｍｍ^２以下であることが更に好ましい。押し込み深さ１０μｍにおけるユニバーサル硬度が０．４Ｎ／ｍｍ^２以下の場合、表層４の硬度が十分に低く、かぶりを更に抑制できる。なお、本発明において、表層４のユニバーサル硬度は、フィッシャー硬度計を用いて、表層４に圧子を押し込み、押し込み深さが１０μｍに達した時点の圧子にかけた荷重と、表層４に圧子が接している面積から算出される。

前記表層４は、厚さが３０μｍ以下であることが好ましく、１〜１５μｍであることがより好ましい。表層４の厚さが３０μｍ以下の場合、表層４の柔軟性が高く、トナーへのダメージを抑制して、感光ドラムや現像ブレードへのトナーの固着が防止して、良好な画像を形成することができる。

前記表層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表層４を構成する各成分を含む塗料組成物を調製して、該塗料組成物を、ディッピング法やスプレー法、ロールコート法等の公知の塗工方法により塗布した後、１００〜１２０℃にて２０〜４０分間加熱して硬化させる方法が好ましく用いられる。

＜他の層＞
前記弾性層３と表層４との間に更に別の層として、中間層（図示せず）を形成してもよい。例えば、表層４より軟らかく形成した中間層を配設することによって、トナーへのダメージを更に抑制できる。該中間層は、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系のうちから選択されるいずれか１種または２種以上の水系樹脂を用いて、好適に形成することができる。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、エーテル系ポリウレタン、エステル系ポリウレタン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。

＜現像ローラの物性＞
本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さ（Ｒａ）が０．７〜２．０μｍであることが好ましい。現像ローラの算術平均粗さ（Ｒａ）が２．０μｍ以下の場合、トナーの帯電量が十分で、画像に地カブリや階調不良が発生するのを抑制できる。また、算術平均粗さ（Ｒａ）が０．７μｍ以上の場合、現像装置の端部シール部材からのトナー漏れを十分に防止できる。

本発明の現像ローラの抵抗値は、良好な画像を得る観点から、１０^３〜１０^１０Ωであることが好ましく、１０^４〜１０^８Ωであることがより好ましい。現像ローラの抵抗値が１０^３Ω以上の場合、階調性コントロールが容易で、また、感光ドラムに欠陥があった場合でも、バイアスリークが生じ難い。また、抵抗値が１０^１０Ω以下の場合、例えば、トナーを感光ドラムに現像する際に、現像に十分な現像バイアスを確保でき、十分な画像濃度が得られる。
なお、抵抗値の測定は、例えば、平板また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または５０Ｖの電圧を印加して、その際の電流値から求めることができる。

また、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とすることで、画像形成装置に組み込んだ際に、現像ローラと、感光ドラム、現像ブレード、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。

＜現像ローラの用途＞
本発明の現像ローラは、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式の種々の画像形成装置に利用することができる。該画像形成装置は、通常、静電潜像を保持した感光ドラムと、感光ドラムの近傍に位置し感光ドラムを帯電させるための帯電部材と、トナーを供給するためのトナー供給ローラと、感光ドラムの近傍に位置する転写部材と、感光ドラムに隣接して配置されたクリーニング部材とを具え、更に、トナー供給ローラと感光ドラムとの間に現像ローラを具える。また、現像ローラの近傍には、通常、現像ブレード（「成層ブレード」とも呼ぶ）が設けられる。

画像形成装置においては、感光ドラムと帯電部材との間に電圧を印加して、感光ドラムを一定電位に帯電させた後、露光機により静電潜像を感光ドラム上に形成する。次に、トナー供給ローラからトナーが現像ローラを経て感光ドラムに送られる。この際、現像ローラ上のトナーは、現像ブレードにより均一な薄層に整えられ、現像ローラと感光ドラムとが接触しながら回転することにより、トナーが現像ローラから感光ドラムの静電潜像に付着し、潜像が可視化する。潜像に付着したトナーは、転写部材で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム上に残留するトナーは、クリーニング部材によって除去される。
ここで、画像形成装置に、上述した本発明の現像ローラを用いることで、現像ローラから感光ドラムへのトナー搬送量を低減して、かぶりを抑制することができる。また、現像ローラの導電性が十分であるため、良好な初期画像濃度を維持でき、更には、表層４におけるウレタン化反応が促進されているため、トナーへのダメージを抑制して、トナー汚染を防止することができる。

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）１００質量部と、アセチレンブラック（デンカ株式会社製、商品名「デンカブラック」）２質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したトリレンジイソシアネートを調製し、これをＡ成分とした。
一方、ポリエーテルポリオール（旭オーリン製、商品名「ｅｘｃｅｎｏｌ ４２０」）１５質量部、（旭硝子製、商品名「ｅｘｃｅｎｏｌ ４３０」）１０質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ_４）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、東レ株式会社製、商品名「ＳＦ２９３７Ｆ」）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。

＜表層の形成＞
ポリオール（ダイセル化学工業（株）製、商品名「プラクセル２２０ＡＬ」）１００質量部に対して、ポリイソシアネート（亜細亜工業（株）製、商品名「エクセルハードナーＨＸ」）を表１に示すイソシアネートインデックスになるように配合し、加熱して、ウレタンプレポリマーを合成した。
得られたウレタンプレポリマーに、更に、ポリイソシアネート（亜細亜工業（株）製、商品名「エクセルハードナーＨＸ」）を加えて、ポリイソシアネートの合計使用量を５０質量部とし、更に、表１に示す配合量でカーボンブラック、触媒、微粒子を加えて、表層用塗料組成物を調製した。
得られた塗料組成物を、前記弾性層上に塗布し、１１５℃で、３０分加熱して硬化させることにより、表層を形成し、各実施例及び比較例の現像ローラを得た。

＜抵抗値、ユニバーサル硬度、初期画像濃度、かぶり、トナー汚染の測定・評価＞
得られた現像ローラに対して、下記の方法で、抵抗値、ユニバーサル硬度を測定し、更に、初期画像濃度、かぶり、トナー汚染を評価した。結果を表１に示す。

（１）抵抗値
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、シャフト部材と対極との間に５０Ｖの電圧を印加して、その際の電流値から抵抗値を測定した。

（２）ユニバーサル硬度
フィッシャー硬度計Ｈ１００Ｃを用いて、表層にビッカーズ圧子を押し込み、押し込み深さが１０μｍに達した時点の圧子にかけた荷重と、表層に圧子が接している面積から、表層のユニバーサル硬度を測定した。

（３）初期画像濃度
得られた各ローラをキヤノン社製プリンタ「ＬＢＰ６５１Ｃ」に組み、黒ベタ画像を印字した。得られた画像をエックスライト社製分光濃度計「ｅｘａｃｔ ｂａｓｉｃ＋」で測定して、初期画像濃度を評価した。
数値が１．２〜１．５の範囲内であれば、初期画像濃度が良好であることを示す。

（４）かぶり
ＬＬ環境下（１５℃、１０％ＲＨ）で、得られた各ローラをキヤノン社製プリンタ「ＬＢＰ６５１Ｃ」に組み、耐久印字１万２０００枚を行い、白ベタ画像を出力した。得られた画像を以下の基準で評価した。
〇：画像にトナー定着が確認できない
×：画像にトナー定着が確認できる

（５）トナー汚染
現像ローラ表面にトナーをまぶした状態で、４５℃、７２％ＲＨの環境下に１週間放置した後、エアブローによりトナーを吹き飛ばして、以下の基準でトナー汚染を評価した。
〇：現像ローラ表面にトナーが観測されない場合
△：現像ローラ表面にトナーが若干残っている場合
×：現像ローラ表面にトナーが固着して残っている場合

＊１ ポリオール： ダイセル化学工業（株）製、商品名「プラクセル２２０ＡＬ」
＊２ ポリイソシアネート： 亜細亜工業（株）製、商品名「エクセルハードナーＨＸ」
＊３ カーボンブラックＡ： 御国色素（株）製、商品名「＃２７３」、平均粒径＝２５０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量＝８１０ｍＬ／１００ｇ
＊４ カーボンブラックＢ： 御国色素（株）製、商品名「＃ＲＫ０３４」、平均粒径＝１４０ｎｍ、ＤＢＰ吸油量＝１１００ｍＬ／１００ｇ
＊５ 金属含有ウレタン化反応触媒Ａ： ジブチル錫、日東化成工業株式会社製、商品名「Ｕ１００」
＊６ 金属含有ウレタン化反応触媒Ｂ： 無機ビスマス、日東化成工業株式会社製、商品名「Ｕ６００」
＊７ 金属含有ウレタン化反応触媒Ｃ： ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、マツモトファインケミカル株式会社製、商品名「ＺＣ７００」
＊８ アミン系ウレタン化反応触媒Ａ： フェノール塩、サンアプロ株式会社製、商品名「Ｕ−ＣＡＴ ＳＡ１」
＊９ アミン系ウレタン化反応触媒Ｂ： ジメチルデシルアミン、花王株式会社製、商品名「ＤＭ１０９８」
＊１０ 微粒子： ポリウレタン微粒子、根上工業（株）製、商品名「アートパールＪＢ３００Ｔ」、ユニバーサル硬度＝０．４３Ｎ／ｍｍ^２、平均粒径＝２２μｍ、ガラス転移温度（Ｔｇ）＝−５２℃

表１中の比較例２は、比較例１に比べて、表層中のカーボンブラックの含有量を低減した例であるが、かぶりを抑制できたものの、初期画像濃度が悪化し、また、トナー汚染も発生した。
また、比較例３は、比較例２に対し、表層中に金属含有ウレタン化反応触媒を添加した例であるが、トナー汚染を改善できたものの、初期画像濃度は悪化したままだった。

実施例１は、比較例３に対し、表層中に含ませるカーボンブラックとして、平均粒径が大きく、ＤＢＰ吸油量が大きいカーボンブラックを使用した例であり、かぶり及びトナー汚染を抑制しつつ、初期画像濃度も改善することができた。

比較例５及び６は、実施例１に対し、表層中に添加するウレタン化反応触媒を、金属を含有しないアミン系のウレタン化反応触媒に置き換えた例であるが、いずれもトナー汚染を十分には改善できず、比較例５にいたっては、表層の硬度が高く、かぶりも抑制できなかった。

以上の結果から、本発明に従う実施例の現像ローラは、良好な初期画像濃度を維持しつつ、かぶり及びトナー汚染を抑制できることが分かる。

本発明の現像ローラは、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の電子写真方式の種々の画像形成装置に利用することができる。

１：現像ローラ、 ２：シャフト部材、 ３：弾性層、 ４：表層

Claims (4)

1. シャフト部材と、該シャフト部材の半径方向外側に配設された弾性層と、該弾性層の半径方向外側に配設された表層と、を具え、
   前記表層が、熱硬化性ウレタン樹脂と、カーボンブラックと、金属含有ウレタン化反応触媒と、を含み、
   前記熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分と、ポリイソシアネート成分と、を反応させてなり、
   前記カーボンブラックは、平均粒径が１２０〜１６０ｎｍで、ＤＢＰ吸油量が９００ｍＬ／１００ｇ以上であり、
   前記カーボンブラックの含有量が、前記熱硬化性ウレタン樹脂のポリオール成分１００質量部に対して、３〜５質量部であることを特徴とする、現像ローラ。
2. 前記金属含有ウレタン化反応触媒が、スズ系化合物である、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記表層は、押し込み深さ１０μｍにおけるユニバーサル硬度が０．４Ｎ／ｍｍ^２以下である、請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. 前記熱硬化性ウレタン樹脂は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物から合成したウレタンプレポリマーに、更にポリオール成分及び／又はポリイソシアネート成分を反応させてなり、
   前記ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオール成分とポリイソシアネート成分との混合物のイソシアネートインデックス（ＮＣＯ／ＯＨ）が、０．１〜０．２である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像ローラ。

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