JP3572905B2

JP3572905B2 - 現像ローラ

Info

Publication number: JP3572905B2
Application number: JP30901697A
Authority: JP
Inventors: 和義三村; 健二小林; 洋大越; 丞福田
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JPH11143212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による複写機、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組み込まれ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では、感光体などの静電潜像担持体の周辺に、静電潜像担持体へ電荷を一様に供給する帯電ローラ、トナーを静電潜像担持体へ供給する現像ローラ、そしてトナー像を記録用紙に転写させる転写ローラなどの各種ローラが配置される。これら各種ローラのうち、現像ローラは最も重要なものであり、種々の特性が求められる。
【０００３】
図１は、非磁性１成分トナーによる非磁性現像方式を採用した現像装置とその周辺構造を模式的に示した断面説明図である。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の周りに導電性弾性層３を同心円状に積層し、この導電性弾性層上に表面層４を被覆して構成される。また、導電性シャフト２と現像ローラ１の表面との間には電圧が印加されている。トナー容器６に貯蔵されたトナー７，…は、供給ローラ８によって確実に現像ローラ表面に担持され、規制ブレード９によって押圧されて接触・摩擦帯電し、トナー薄層となった後、静電潜像担持体である感光体５の表面に付着されてトナー像となる。
【０００４】
したがって、鮮明なトナー像を得るためには、トナーへの帯電の制御が非常に重要となる。この帯電の制御には、現像ローラの表面層の役割が大きい。現状では、トナーをマイナス帯電させるために、前記表面層にナイロン系材料やウレタン系材料などの摩擦帯電列がトナーに対してプラス側の材料を使用することが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したナイロン系材料やウレタン系材料のみでは、吸水率が高いため環境の影響を受け易く、特に高湿度環境下ではローラ抵抗値が低下して現像ローラの特性が変わりやすいので、画質の環境依存性が大きいという問題がある。また、これら材料はトナー離型性に優れていないので、長期にわたり使用すると現像ローラ表面にトナーのフィルミングが生ずるという問題もある。
【０００６】
これらに対処すべく、帯電列がトナーに対してややプラス側の材料を表面層に使用し、この表面層に荷電制御剤（ＣＣＡ）などを添加して、上記した画質の環境依存性やトナーのフィルミングを改善しようとする試みもあるが、ＣＣＡは染料系の材料であることが多く、トナーなどの周辺部材を汚染することも少なくない。すなわち、ＣＣＡが表面にブリーディングして、感光体表面を劣化させたり、トナーの色調の変化を引き起こすのである。この汚染は、特にカラートナーを用いる場合に大きな問題となる。
【０００７】
本発明は上記のような問題点に鑑み、トナーの接触・摩擦帯電を安定させ向上させるべく、環境依存性やトナーフィルミング、トナーなどの周辺部材への汚染を防ぐ表面層を備えた現像ローラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、表面層に含有させる微粒子のｐＨに着眼し、鋭意研究した結果、含有させる微粒子のｐＨの低いものの方がトナーの帯電に有利であり、特に高湿度環境下で有利であることを見出した。すなわち、本発明の現像ローラは、中心軸に導電性シャフトを配し、該導電性シャフトの周りに導電性弾性層、該導電性弾性層上に前記表面層を同心円状に順次積層して構成される現像ローラにおいて、表面層の主要成分として、ポリカーボネートウレタン、アクリル−酢酸ビニル共重合体およびアクリル変性ウレタンのうち少なくとも一つを用い、表面層中にｐＨが５以下の微粒子が含有されて構成されるものである。ここで、微粒子のｐＨとは、ＪＩＳＫ６２２１規格による測定値、たとえば、微粒子からなる試料１ｇに対して１０ｍｌ（ミリリットル）の割合で蒸留水を加えたものを時計皿で覆い、１５分間煮沸した後、室温まで冷却し、傾斜法または遠心分離法によりその上澄み液を除去して泥状物を残し、この泥状物中にたとえばガラス電極ｐＨ計の電極を入れて測定したｐＨ値をいう。
【０００９】
前記微粒子が、表面層中に該表面層の主要成分の１００重量部に対して３０重量部以下含まれるように調整すると、現像ローラ表面が硬くなりすぎて生ずるトナー割れなどを防止できる。
【００１０】
上記した表面層に含有させる微粒子として、特にコロイダルシリカやカーボンブラックの微粒子を含有させることが好ましく、トナーをマイナス帯電させる点では、これら微粒子のｐＨが３．５以下であることがより好ましい。
【００１１】
上記した表面層の主要成分である樹脂として、ポリカーボネートウレタンやアクリル−酢酸ビニル共重合体、アクリル変性ウレタンを用いると、表面層が環境の影響を受け難くなるので好ましい。
【００１２】
また、本発明は、前記導電性シャフトの周りに導電性弾性層、該導電性弾性層上に表面層を順次積層して構成されるが、この導電性弾性層としては、（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用いるのが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る代表的な種々の実施例を説明する。
本発明に係る現像ローラは、直径１ｍｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）製やアルミニウム製などの金属シャフトの外周に、導電性弾性層を同心円上に被覆したもの、または、この導電性弾性層の周りに単または複数の層を同心円状に被覆したものである。前者の場合、表面層は弾性層そのものであり、後者の場合、表面層はこの弾性層上に被覆された層となる。この現像ローラの各層は、ローラ抵抗値が１０^４〜１０^１０Ω、好ましくは１０^５〜１０^８Ωの範囲内にあるように選別されて構成される。なお、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、前記金属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たときに、シャフトと金属プレート間に直流電圧１００ボルト印加して測定される値である。
【００１４】
トナーを担持する現像ローラの表面層には、上述したＪＩＳＫ６２２１規格によるｐＨが５以下の微粒子が含有されている。この表面層は、導電性弾性層またはこの導電性弾性層上に被覆された最外層である。この微粒子の粒径は、表面層の表面の粗さを適度にする点から、３０μｍ以下であればよく、特に２０μｍ以下であることが好ましい。また、表面層に含有される微粒子量が多くなりすぎると、表面層が硬くなりすぎるため、その表面に担持されるトナーが規制部材などに押圧される際に割れやすくなるので、これを防ぐべく、微粒子の含有量が、表面層の主要成分である樹脂の１００重量部に対して３０重量部以下、特に２０重量部以下となるように調整されることが望ましい。さらに、トナーをマイナスに帯電させる効率の良さでは、ｐＨが３．５以下の微粒子が好ましく、この微粒子の中でも特にコロイダルシリカや表面を酸性処理したカーボンブラックなどが好ましい。これら微粒子のｐＨは、この微粒子の表面処理の方法などによって調整することができる。
【００１５】
トナーの帯電の制御は、主に、表面層の主要成分であるベース樹脂の中に含有される微粒子で行われる。高湿度環境下での安定性を高めるために、ベース樹脂として、シリコーン、炭化水素、フッ素系ゴム、ポリカーボネートウレタン、アクリル−酢酸ビニル共重合体もしくはアクリル変性ウレタンなどを用いるのが望ましい。これらのベース樹脂は、１０℃１０％ＲＨ（相対湿度）〜３５℃８５％ＲＨの環境下で、安定した構造を保つので、ローラ抵抗の環境による変動が生じにくいからである。また、これらベース樹脂はトナーフィルミング防止にも効果的であり、これらの中でも特にポリカーボネートウレタンを用いるのが効果的である。また、体積抵抗率を高くしすぎない点からは、ポリカーボネートウレタン、アクリル−酢酸ビニル共重合体、もしくはアクリル変性ウレタンを用いるのが好ましい。これら化合物を用いることで、微粒子を含んだ表面層の摩擦帯電列がトナーに対してプラス側になり、電子が電荷担体となってトナーをマイナス帯電させる際に有利となる。また、その表面層近辺の水分がトナーの帯電機構に関与する際にも有利に働くとも考えられる。
【００１６】
上記したポリカーボネートウレタンについて以下に説明する。ポリカーボネートウレタンはポリカーボネートポリオールとポリイソシアネートとの反応によって得られる化合物である。ポリカーボネートポリオールは、多価アルコールとホスゲン、クロル蟻酸エステル、ジアルキルカーボネートもしくはジアリルカーボネートとの縮合によって得られる材料である。多価アルコールとしては、１，６−ヘキサンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオールもしくは１，５−ペンタンジオールなどを用いるのが望ましく、ポリカーボネートポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）は、約３００〜１５，０００の範囲内にあることが望ましい。ポリカーボネートポリオールは、単独で使用されるのが好ましいが、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールもしくはポリエステル−ポリエーテルポリオールと併用することもできる。
【００１７】
ポリカーボネートポリオールと反応す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）、４，４’−ジオフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、水添ＭＤＩ、水添ＴＤＩもしくはイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）などが使用される。これらの中でも、入手のし易さやコスト、現像ローラに要求される種々の特性などのバランスを考慮すると、水添ＭＤＩもしくはＩＰＤＩを用いるのが好ましい。また、鎖伸長剤としてグリコールやジアミンなどを使用することもできる。
【００１８】
上記したアクリル−酢酸ビニル共重合体について以下に説明する。アクリル−酢酸ビニル共重合体は、アクリル酸エステルモノマーとメタアクリル酸エステルモノマーとの一方または双方、および酢酸ビニルを主原料とする共重合体であれば良い。非粘着性の点からは、アクリル酸エステルモノマーまたはメタアクリル酸エステルモノマーが重合成分中に５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上含有されているものを用いるのが好ましい。酢酸ビニルは、重合成分中３％以上、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上含まれていることが、トナーのマイナス帯電を向上する点で望ましい。アクリル酸エステルモノマー成分としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルもしくはアクリル酸２−エチルヘキシルなどを用いることができるが、本発明ではこの限りではない。また、メタアクリル酸エステルモノマー成分としては、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸エチルもしくはメタアクリル酸ブチルなどを用いることができるが、本発明ではこの限りではない。
【００１９】
上記したアクリル変性ウレタンについて以下に説明する。アクリル変性ウレタンには、ウレタン樹脂とアクリル樹脂とを化学的に反応させたものを用いることができるが、容易に反応が進むという点からは、水酸基を有したアクリル樹脂の水酸基とウレタン樹脂の水酸基とをジイソシアネートでウレタン化して結合させる方法によるものを用いるのが望ましい。
【００２０】
さて、本発明に係る現像ローラは、上記した導電性シャフトの周りに導電性弾性層、この導電性弾性層の周りに前記表面層を順次積層して構成されることもできる。このような構成の場合に、導電性弾性層は、
（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から構成されることが望ましい。
【００２１】
この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が起こって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。（Ａ）成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位はオキシアルキレン単位または飽和炭化水素単位である。
【００２２】
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１０^８〜１０^９Ωｃｍ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。
【００２３】
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、例えば、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（グラフト共重合体も含む）であっても良い。
【００２４】
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１，０００〜４０，０００であることが好ましい。特に、数平均分子量５，０００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に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。
【００２５】
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）、
【００２６】
Ｈ_２Ｃ＝Ｃ（Ｒ^１）− （１）
（式中、Ｒ^１は水素原子またはメチル基）
【００２７】
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。
【００２８】
また、この硬化性組成物の特徴の一つは、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。
【００２９】
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単位である重合体の場合は、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が起こって高分子状になり硬化するものであり、（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。
【００３０】
前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素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。
【００３１】
この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素単位である（Ａ）成分の重合体の分子量としては、取り扱い易さなどの点から、数平均分子量（Ｍｎ）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。
【００３２】
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。
【００３３】
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２，０００〜１５，０００でＭｗ（重量平均分子量）／Ｍｎが１．１〜１．２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。
【００３４】
また、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個以下がよい。さらには２〜３０個、より好ましくは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く、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個が好ましく、最も好ましい範囲は３〜２０個である。
【００３５】
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、ＳｉＨ_２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良く、ゴム弾性の点からも好ましい。
【００３６】
（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ー加工性などの点から数平均分子量（Ｍｎ）で３０，０００以下であるのが好ましく、さらには２０，０００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。
【００３７】
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。
【００３８】
（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−オレフイン錯体、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種以上併用してもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
また、（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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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％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％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１０^３〜１０^１０Ωｃｍ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。
【００４３】
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、例えば、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、チッソ含有化合物、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、例えば、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キシレート、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、単独で用いても良く、また、２種以上併用しても良い。
【００４４】
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、その他、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、例えば、中心にＳＵＳ製などの金属シャフトなどからなる導電性支持体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、支持体にまわりに弾性層を形成する。この場合、半硬化後、後硬化させてもよい。また、２層以上の構造の場合、導電性ゴム層の上から、表面層を構成する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】
【実施例】
さて、以下に、本発明に係る現像ローラの具体的な実施例１〜１０と比較例１〜４の構成を詳細に説明した後に、これら現像ローラと比較例との比較を行う。
【００４７】
実施例１〜１０および比較例１〜４は２種類の構成に分けられる。第１の構成は、直径１０ｍｍのＳＵＳ製シャフトの周りに弾性層を同心円状に設けたものであり、実施例１と比較例４がこの構成に該当する。第２の構成は、直径１０ｍｍのＳＵＳ製シャフトの周りに弾性層を同心円状に設け、この弾性層の外周に表面層を被覆したものであり、実施例２〜１０と比較例１〜３がこの構成に該当する。
【００４８】
前記弾性層には、以下に示す弾性層１〜５のうち何れかを選別して用いる。
【００４９】
（弾性層１）
（Ａ−１）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布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−１）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：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−１）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学製）：７重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分）脱泡し、得られた組成物を前記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７．５ｍｍの導電性弾性層１を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に記載された方法に準じて測定した弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。
【００５０】
（弾性層２）
（Ａ−２）数平均分子量（Ｍｎ）１０，０００の末端にビニル基を２個有するポリイソブチレン重合体：１００重量部、
（Ｂ−２）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．９７モル／１００ｇ）：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−２）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学製）：１０重量部、
（その他）可塑剤ＰＳ−３２（出光興産製）：７５重量部、
からなる組成物を、前記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７．５ｍｍの導電性弾性層２を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に記載された方法に準じて測定した弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。
【００５１】
（弾性層３）
（１）Ｃ−４１９０（日本ポリウレタン製）であって、主鎖がポリエーテルでＮＣＯ含量４．５％、７５℃環境下での粘度が７００ｃＰ（センチポアズ）のもの：１００重量部、
（２）４，４’メチレン−ビス−２クロロアニリン：１２．９重量部、
（３）ケッチェンブラックＥＣ：０．８重量部、
からなる組成物を前記シャフトの周りに被覆し、金型内８０℃の環境下で５時間静置して硬化させ、厚さ７．５ｍｍの導電性弾性層３を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に記載された方法に準じて測定した弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は７８°であった。
【００５２】
（弾性層４）
（Ａ−１）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布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−１）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：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、
（Ｐ−１）ｐＨが５．０のカーボンブラック微粒子：２０重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分）脱泡し、得られた組成物を前記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７．５ｍｍの導電性弾性層４を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に記載された方法に準じて測定した弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は１８°であった。
【００５３】
（弾性層５）
（Ａ−１）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布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−１）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：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、
（Ｐ−２）ｐＨが６．５のカーボンブラック微粒子：２０重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分）脱泡し、得られた組成物を前記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７．５ｍｍの導電性弾性層５を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に記載された方法に準じて測定した弾性層のみのＪＩＳＡ硬度は２０°であった。
【００５４】
実施例１と比較例４の現像ローラは、それぞれ弾性層４と弾性層５を前記シャフトの周りに設けて構成される。これら弾性層には、所定のｐＨをもつカーボンブラック微粒子が均一に添加されており、導電性付与機能および帯電性付与機能をもたせている。一方、実施例２〜１０および比較例１〜３の現像ローラは、弾性層１〜３のうち何れかの弾性層を前記シャフトの周りに設けた後、この弾性層の外周に、所定のｐＨをもつ微粒子を均一に分散されたベース樹脂をディップ塗布して構成される。これら微粒子のｐＨは、微粒子に表面処理などの加工を行うことで調整することができる。表１に、実施例１〜１０および比較例１〜４の構成をまとめて示す。また、表１には、後述する印字テストの２０℃６５％ＲＨ環境下での評価結果も示している。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１に記載のベース樹脂には、ポリカーボネートウレタン：Ｅ−９８０（日本ミラクトラン製）、アクリル−酢酸ビニル共重合体：Ｌ−ＤＢＦ（鐘淵化学工業製）、アクリル変性ウレタン：タケラックＵＶ−１０７０（武田薬品化学工業製）、フッ素系：セフラルソフトＧ−１８０Ｙ（セントラル硝子製）を用いた。
【００５７】
このような実施例１〜１０と比較例１〜４に対して黒ベタでの印字テストを行い、この評価結果を表１と以下に示す表２とに表示した。なお、表２に示す実施例２、実施例７および比較例１の構成は、表１の構成と同一である。
【００５８】
【表２】

【００５９】
テストの評価基準としては、マクベス濃度を採用し、この測定結果をＡ〜Ｅの５段階で評価した。なお、帯電性の尺度として１００枚目のマクベス濃度と、トナー割れの尺度として１０００枚目のマクベス濃度とで評価を分けている。この評価基準は、Ａ：マクベス濃度が１．４以上、Ｂ：マクベス濃度が１．３５以上１．４未満、Ｃ：マクベス濃度が１．３０以上１．３５未満、Ｄ：マクベス濃度が１．３０未満で白ヌケなし、Ｅ：マクベス濃度が１．３０未満で白ヌケあり、である。
【００６０】
表１によれば、表面層に含有される微粒子のｐＨが５以下である現像ローラでは、すべてにおいて評価がＢ〜Ｃ以上の良好な結果が得られている。特に、弾性層の周りに表面層を被覆した現像ローラであって、この表面層のベース樹脂がポリカーボネートウレタン、アクリル変性ウレタンまたはアクリル−酢酸ビニル共重合体であるものは、すべて評価がＢ以上の結果を得ており、このような表面層をもつ現像ローラが、トナーの帯電性およびトナー割れに対して、極めて効果的であることが分かる。
【００６１】
また、表２は、高湿度環境下での効果を確かめるために、３５℃８５％ＲＨ環境下でのトナー印字テストの評価結果を示したものである。これによれば、実施例２と実施例７は、表１の結果と比べると、やや評価が落ちているが、それでもこの評価は、表１の比較例１〜４および表２の比較例１の結果と比べて、トナー帯電性およびトナー割れに対して優れたものであることが明確に分かる。
【００６２】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の現像ローラによれば、表面層中にｐＨが５以下の微粒子を含んでいるので、従来よりもトナーの帯電性が向上し、鮮明なトナー像を得ることできて、画像濃度を向上させることができる。この現像ローラにより、特に高湿度環境下でのトナーの帯電量増加に効果的となる。また、表面層の主要成分１００重量部に対して前記微粒子が３０重量部含まれるように調整することで、現像ローラ表面の硬度が高くなりすぎて生ずるトナー割れを防止することができる。
【００６３】
さらに、表面層の主要成分に、ポリカーボネートウレタン、アクリル−酢酸ビニル共重合体およびアクリル変性ウレタンのうち少なくとも一つを用いるようにすることで、柔軟な弾性を保ちつつトナーフィルミングの生じにくい、ローラ抵抗の環境変動が少なく耐久性の高い現像ローラを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像ローラとその周辺構造とを示す説明図。
【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感光体
６トナー容器
７トナー
８供給ローラ
９規制ブレード

Claims

中心軸に導電性シャフトを配し、該導電性シャフトの周りに導電性弾性層、該導電性弾性層上に前記表面層を同心円状に順次積層して構成される現像ローラにおいて、表面層の主要成分として、ポリカーボネートウレタン、アクリル−酢酸ビニル共重合体およびアクリル変性ウレタンのうち少なくとも一つを用い、表面層中にｐＨが５以下の微粒子が含有されていることを特徴とする現像ローラ。
前記微粒子が、表面層中に該表面層の主要成分の１００重量部に対して３０重量部以下含まれる請求項１記載の現像ローラ。
前記微粒子として、コロイダルシリカとカーボンブラックとの少なくとも一方を用いる請求項１または請求項２記載の現像ローラ。
ｐＨが３．５以下の微粒子を用いる請求項３記載の現像ローラ。
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構成される請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラ。