JP4651083B2 - 現像ローラ、電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置において、感光体に当接して配置され、感光体上の静電潜像を可視像化するための現像ローラ、該現像ローラが組み込まれた電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、図２に示すように、感光体２１が帯電ローラ２２により均一に帯電され、次いで、レーザ２３等により静電潜像が該感光体２１上に形成される。現像容器３４内では現像剤（トナーともいう）２８がトナー供給ローラ２６及びトナー規制部材２７により適正電荷で均一に現像ローラ２５上に塗布され、現像ローラ２５が回転して、トナーを感光体２１の方へ運ぶ。現像ローラ２５上のトナーは感光体２１と接触する場所で感光体２１上の静電画像に転写し、現像が行われる。その後、感光体２１上の顕像化されたトナー像は、感光体２１に当接する転写ローラ２９により感光体２１と転写ローラの間に供給された記録紙３３に転写され、通常ローラ対からなる定着部３２で熱と圧力により定着される。一方、感光体２１上に残留したトナーはクリーニングブレード３０によって除かれ、その後、感光体２１の残存電位が必要により除電機（不図示）で除電され、一連のプロセスが完了する。

電子写真装置においては、現像ローラ２５は、常時感光体２１やトナー規制部材２７に圧接された状態にあり、現像を行う際は現像ローラ２５と感光体２１、現像ローラ２５とトナー規制部材２７の間にトナーが介在して圧接している。感光体２１に転写されないトナーは、トナー供給ローラ２６によって剥ぎ取られ、再度現像容器３４内に戻り、現像容器３４内で攪拌され、再びトナー供給ローラ２６によって現像ローラ２５上に搬送されている。

現像ローラ２５は、トナーを介して感光体２１に圧接し、互いに逆方向に回転した状態で摺動しているため、ある程度の柔軟性とトナーへの帯電性付与等の性能が必要なことから導電性弾性体で形成されている。ところで、導電性弾性体がそのままであるような場合には、弾性体に含まれる可塑剤が滲出し感光体を損傷したり、弾性体表面にトナーが粘着して付着したりしやすいので、これら不具合を防止するために、弾性体の外周に樹脂表面層を形成することが多い。

この樹脂表面層は直接トナーと接触することから、トナー保持性・トナー搬送性・離型性（非粘着性）・柔軟性等、数多くの特性が要求され、特に重要な特性の一つ、トナーへの帯電付与性も要求される。加圧帯電法では、通常、トナーを介したトナー規制部材（現像ブレード）と現像ローラの加圧摺動により、トナーを摩擦帯電させる。現像ブレードと現像ローラの帯電付与性が劣り、トナー帯電が不十分であると好ましい濃度の画像を得ることは困難となる。また、トナーの帯電が過ぎる、すなわちチャージアップの現象が生じるとかぶりや濃度むらといった画像弊害が発生する。

この樹脂表面層を、カスケード式接触帯電測定装置を用いて測定した時の接触帯電量が０〜１５ｎＣであるポリウレタン樹脂で形成することにより、かぶり、かすれのない画像が得られる半導体シリコーンゴムローラである現像ローラが提案されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、樹脂表面層材料のみから作成されたシートでの接触帯電量を測定する方法であり、また、測定した帯電量は該シート表面に接触した測定用の基準接触粉末が帯電した量を求めたものであり、実際に現像ローラでの帯電量を求めたものではない。さらに、単に表面層材料を規定したからといって、製造された現像ローラでは、樹脂表面層の厚みや硬化条件、導電性弾性層の形状等によりトナーの帯電量は大きく異なるので、実際に得られる画像との相関性を得るのが非常に困難な方法である。
特開平２０００−１３０４２９号公報

本発明の目的は、電子写真装置に使用される、感光体に圧接しトナーにより静電潜像を可視化する現像ローラにおいて、トナーへ均一な帯電性を付与する現像ローラを提供することである。より詳細には、高温高湿環境下でのかぶりを低減し、低温低湿環境下での現像材へのチャージアップを防ぎ、優れた画像性能を発揮する現像ローラを提供することである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し、感光体に接触してその表面にトナーを供給することにより静電潜像を可視化するのに有用な現像ローラの帯電性を評価する方法、及び該評価方法での帯電性評価と優れた画像を得ることの間に極めて高い相関性があることを見出し、さらに研究を重ね、ついに本発明を完成した。

すなわち、本発明は、導電性芯金、導電性弾性層及び表面層である導電性樹脂層を有する多層構成の現像ローラであって、
該導電性樹脂層は、２官能のポリエーテルポリオールと２官能のイソシアネート化合物とからなる直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーとイソシアネート化合物とを反応させることによって形成されてなるウレタン樹脂を基材として含み、該直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００〜５００００であり、分子量分散度がＭｗ／Ｍｎ３．０以下かつＭｚ／Ｍｗ２．５以下であるものであり、かつ、
該現像ローラは、下端の両側の各々に５０ｇのおもりを取り付けたナイロンフィルムを該現像ローラの表面に被せて密着させ、次いで、該現像ローラを、表面に被せた該ナイロンフィルムの下端方向の側に回転させて該ナイロンフィルムと該現像ローラの表面とを摩擦させたときの摩擦帯電量が＋０．３〜＋２０ｎＣであることを特徴とする現像ローラ
である。

また、本発明は、前記摩擦帯電量は、直径が８ｍｍの導電性芯金の周面を厚さ４ｍｍの導電性弾性層で被覆し、該導電性弾性層の周面を前記導電性樹脂層で被覆した現像ローラを、回転速度５０ｒｐｍで１分間、前記ナイロンフィルムの下端方向の側に回転させて、該ナイロンフィルムと該現像ローラの表面とを摩擦させたときの摩擦帯電量である上記の現像ローラである。

ここで、本発明は、前記導電性樹脂層の最表面が酸化処理されて、表面に酸素含有官能基が形成されてなる上記の現像ローラである。なお、この酸化処理が、大気中の酸素を励起させる放電処理、オゾン処理、過酸化物処理または大気中でプラズマ照射するプラズマ処理であることが好ましい。

さらに、本発明は、上記のいずれかの現像ローラを組み込んだことを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置である。

本発明の現像ローラは、トナー帯電が均一であり、かつ、現像ローラ自体の摩擦帯電量が適正な範囲にあるので、良好の濃度の画像が得られると同時に、高温高湿環境下でのかぶりを低減し、低温低湿環境下での現像剤のチャージアップがない、すなわち、濃度むらやかぶりの発生が抑制されている。したがって、本発明の現像ローラは、電子写真複写装置、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置における現像ローラとして有用である。

本発明の現像ローラの１例の断面図を図１に示す。

本発明の現像ローラは、少なくとも表面が良導電性である導電性芯金１、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の弾性成分に導電剤を含み適切な導電性を有する導電性弾性層２及びその上にさらに表面機能をコントロールするために設けられた導電性樹脂層（表面層）３からなるものであり、特に、ポリアミドフィルムを用いる帯電性試験において、０〜２０ｎＣの摩擦帯電量であることが必要である。なお、表面層は１層である必要は無く、２層以上の多層とされていてもよい。

まず、ポリアミドフィルムによる帯電性試験について説明する。

現像ローラの帯電性試験
図３に、ポリアミドフィルムを備えた摩擦帯電器の様子を示す模式図を示す。現像ローラ１０をモータ１１及び現像ローラの芯金を受ける軸受け１２にセットし、その上に厚さ２５μｍの二軸延伸ポリアミドフィルム（ＯＮｙフィルム：ユニチカ（株）製、商品名エンブレムＯＮ−２５）１３を現像ローラ１０の長手方向に密着するように被せ、長手方向全幅にわたってフィルム１３と現像ローラ１０が接するようにする。フィルム１３の下端の両側には各５０ｇのおもり１４、１４を取り付け、現像ローラとの密着を均一にする。その後、モータを矢印方向に駆動し、回転速度５０ｒｐｍで１分間摩擦する。その際には、芯金が接するモータ１１の把持部や軸受け１２を、帯電した電荷が現像ローラから逃げないようにフッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂等の絶縁性材料で絶縁処理しておくことが必要である。

以上のようにして摩擦帯電した現像ローラを、直ちに、現像ローラを格納できる内筒を備えたファラデーケージに投入し、エレクトロメータで摩擦帯電量を測定する。その様子を図４に示す。ファラデーケージ１５は、金属の２重カップ１６、１７であり、その２重カップの間に絶縁抵抗１×１０¹²Ω以上であるフッ素樹脂、アクリル樹脂又はポリカーボネート樹脂製の絶縁板１８が備えられている。そして、２重カップ内筒１６中に上記で帯電した現像ローラ１０が納められ、該２重カップ内筒１６にはエレクトロメータ１９が接続され、内筒１６とエレクトロメータ１９の間のラインはコンデンサ２０を経てアースされている。なお、この帯電電荷量測定はＪＩＳ Ｌ１０９４（織物及び編物の帯電性試験方法）によっている。本発明では、エレクトロメータとして（株）アドバンテスト製のデジタル・エレクトロメータ Ｒ８２５２（商品名）を使用している。

本発明では、上記した方法で摩擦帯電量を測定したとき、現像ローラは０〜２０ｎＣであることが必須であり、この範囲の摩擦帯電量を有するときに現像ローラとして必要な各種性能が達成される。すなわち、長時間にわたり所定以上の濃度の画像が得られると同時に、低温低湿環境下での濃度むらやかぶりの発生を抑制した良好な画像が得られる現像ローラとなっている。つまり、この摩擦帯電量が“−（マイナス）”であると現像材へ十分に帯電付与を行うことができず、規定以上の濃度の画像が得られず、２０ｎＣより大きいとトナーへの帯電付与が過多となり、チャージアップの現象が生じやすくなり、かぶりや濃度むらといった画像弊害が生じ、問題である。

本発明の現像ローラの導電性芯金は、少なくともその表面が導電性であればよく、炭素鋼，合金鋼、鋳鉄、導電性樹脂などの導電性材料の棒あるいはパイプからなるもの、また、樹脂の棒あるいはパイプの表面を金、銀、銅等の金属で導電膜を設けたものでよい。好ましくは、金属製の棒、パイプからなるものが、機械的強度の点から望ましい。合金鋼としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼、クロム鋼、クロムモリブテン鋼、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ及びＶを添加した窒化用鋼等が使用可能である。なお、防錆対策として芯金にはめっきや酸化処理を施すことができる。めっきの種類としては電気めっき、無電解めっきなどいずれも使用することができるが、寸法安定性の観点から無電解めっきが好ましい。ここで使用される無電解めっきの種類としては、ニッケルめっき、銅めっき、金めっき、カニゼンめっき、各種合金めっき等が挙げられる。ニッケルめっきの種類としては、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｗ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ−ＰＴＦＥ複合めっきなどがある。めっき膜厚みは０．０５μｍ以上であればよく、より好ましくは作業効率、価格、めっき膜強度を考慮した場合、０．１〜３０μｍであることが望ましい。なお、芯金の径、長さは現像ローラとして使用する目的に応じ決定すればよく、特に限定されない。材質により異なるが、芯金の径としては、通常、２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１２ｍｍとされる。

本発明の現像ローラの導電性弾性層に使用できる材料としては、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）等のゴム材料に、導電性カーボン、金属粉末、導電性金属酸化物粉末等の導電性粉末を配し、さらに、必要によりコロイドシリカやアルミナ微粉等の体質顔料を含み、また、場合によっては発泡剤を配合したものが挙げられる。なお、ゴム材料は一種単独でも、２種類以上組み合わせて使用しても構わない。

上記導電性弾性層を形成する手段としては、押出成形、射出成型、注型成形等いずれのものも使用することができ、材料の特性（液状、固形、粘度等）に併せて適宜選択する。なお、導電性弾性層の成形精度が良好であることから、芯金を内蔵するローラ金型を用いる射出あるいは注型成形が好ましい。さらに、寸法精度（外径、振れ、円筒度等）を向上するために、導電性樹脂層をその表面に形成する前に、導電性弾性層表面を研磨などで追加工しておくこともできる。なお、導電性弾性層の厚みとしては、通常、１〜２０ｍｍ、好ましくは、２〜１０ｍｍとされる。

本発明の現像ローラは、導電性弾性層の表面上に少なくとも一層の導電性樹脂層が形成されている。その樹脂は、導電性弾性層の柔軟性を損なわない程度の柔軟性を有し、かつ、耐摩耗性にも優れていることが求められ、かつ導電性弾性層上に均一な膜厚で形成されることが求められるので、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂等の塗料とされ、耐摩耗性に優れた樹脂の中から、導電性弾性層とのなじみ等を勘案して決定される。なお、耐摩耗性、塗工の容易さ等からウレタン樹脂が好ましい。

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反応により得られるが、ポリオール成分としては、通常ウレタン塗料に使用されるポリオールから適宜選択すればよく、また、ポリイソシアネートとしても通常のウレタン塗料に使用されるものから適宜選択すればよい。また、加工性、塗膜の性能からポリオールとポリイソシアネートを予め反応させて得られる末端が水酸基の、あるいはイソシアネート基のポリウレタンプレポリマーを使用することが好ましい。

ポリウレタンプレポリマーとして、２官能のポリエーテルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなり、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００〜５００００であり、分子量分散度がＭｗ／Ｍｎ＝３．０以下かつＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下である直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを使用すると、現像ローラの摩擦帯電特性の持続性や長期間の使用においても画像劣化が見られないという優れた効果が得られるので好ましい。

なお、この直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーの使用量は、ウレタン樹脂中で７０〜９５質量％が適当である。該ポリウレタンポリオールプレポリマーが前記ポリウレタン中に７０〜９５質量％の範囲で含まれることにより、現像ローラの摩擦帯電特性の持続性が高く、耐久試験を行っても長時間にわたり良好な画像が得られる。

２官能のポリエーテルポリオールとして、ポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコール等を使用することができ、ポリオール自身の分子結晶性の強いポリテトラメチレングリコールが好ましい。また、ポリエーテルポリオールとしては、好ましくは分子量（Ｍｗ）が５００〜５０００のものであり、さらには分子量が５００〜３０００のものがより好ましい。

２官能のイソシアネート化合物としては、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）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げることができる。これらの中では、ＴＤＩ、ＭＤＩ、ＮＤＩ、ＰＰＤＩ、ＸＤＩ、ＴＭＸＤＩ等の芳香族系イソシアネート化合物が好ましく、ＭＤＩ等の結晶性の強いイソシアネート化合物が材料の粘着性、現像剤の融着性を防止するのに優れているのでさらに好ましい。

直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーの重量平均分子量としては、１００００〜５００００の範囲であることが適当である。５００００を超えるとウレタン樹脂での架橋密度が低くなりすぎ、応力に対する残留変形量が大きくなりすぎて、セット跡などの画像弊害を生じることになる。また、１００００未満の場合は、トナーにストレスを与えない程度に充分な柔軟性を引き出すことができない。重量平均分子量は１００００〜４００００であることが好ましく、１００００〜３００００であることがより好ましい。

本発明では、好ましくは、上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーに、その他のポリオール及び／又はポリイソシアネートを適量（ＮＣＯインデックスで８０〜１２０となるよう）混合し、その他、導電性材料、レベリング剤、安定剤、表面粗さ調製剤等を加えて、適当な溶媒にて塗料溶液とする。次いで、芯金上に形成された導電性弾性層を有するローラの導電性弾性層表面に該塗料用液を塗布乾燥硬化して、厚み１〜５００μｍ、好ましくは３〜３０μｍの導電性樹脂層を形成し、本発明の現像ローラを得る。なお、厚みが少なすぎると導電性弾性層の低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染する恐れがあり、また、厚すぎると現像ローラ自体が硬くなり、トナーを融着する原因となるので好ましくない。

本発明の現像ローラとしては、ポリアミドフィルムによる摩擦帯電量が０〜２０ｎＣとなることが必須であるが、現像ローラの性能としトナー搬送性も必要であり、そのために導電性樹脂層表面（すなわち、現像ローラの最表面）の粗さが適度に大きいことが望ましい。そのために平均粒径が１〜３０μｍである微粒子を表面粗さ調整用に加えておくことが好ましい。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられるが、特にポリメタクリル酸メチル微粒子及びポリウレタン微粒子が好ましい。

上記のような材料により導電性樹脂層が形成された現像ローラでは、トナーへのストレスを低減した柔軟性を持ち、かつある程度の結晶性を得ることから、上記表面処理を施した後も現像ローラ表面に形成された酸素含有官能基は強く基材と結合しており、長時間の表面処理効果を持続することが可能である。

なお、本発明の現像ローラでは、ポリアミドフィルムによる摩擦帯電量が０〜２０ｎＣとなることが必須であるが、単に導電性樹脂層を形成したのみではその条件を満足させることが困難なことがあり、そのために、最表面に酸化処理を施し、樹脂表面に酸素含有官能基を形成することで、該摩擦帯電量を規制することが可能である。特に、２官能のポリエーテルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させた、分子量（Ｍｗ）が１００００〜５００００であり、その分子量分散度がＭｗ／Ｍｎ＝３．０以下かつＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下である直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを使用したウレタン樹脂からなる導電性樹脂層では、該摩擦帯電量の規制が良好となる。

該表面酸化処理をする手段としては、現像ローラ表面に酸素含有官能基を形成させる手段であればいずれでも良く、大気中の酸素を励起させる放電処理や電離放射線処理、オゾン処理、過酸化物処理等が挙げられる。好ましくは大気中でのプラズマ照射による方法である。

大気中での現像ローラのプラズマ照射の様子を図５に示す。

図５において、現像ローラ１０を支持台（不図示）に載置し、モーター（不図示）で矢印のように回動させながら、現像ローラ１０の上方に設けられたプラズマ照射ヘッド４１を現像ローラの軸心と平行に移動しながらプラズマ照射する。なお、プラズマ照射ヘッド４１にはプラズマ処理ヘッドへの印加電源４２が接続している。この手段により、プラズマ照射時間（処理ヘッドの移動速度と現像ローラの回転速度）等を変化させることで、摩擦帯電量を好適な範囲とする現像ローラを得ることができる。このようなプラズマ照射装置としては、春日電機（株）より大気中プラズマ照射表面改質装置“ＰＳ−６０１Ｃ”が市販されている。

なお、プラズマ処理の程度、すなわち現像ローラの表面における酸素含有官能基量は、Ｘ線光電子分光計（例えば、アルバック・ファイ（株）製、Ｑｕａｎｔｕｍ２０００；励起源＝Ｍｇ−Ｋα、出力；１０ＫＶ−１０ｍＡ）により測定し、測定表面の炭素原子と酸素原子の組成比（Ｏ／Ｃ比）を求めることによって評価できる。大気中のプラズマ照射では照射時間に応じてＯ／Ｃ比は大きくなり、同時に、現像ローラの摩擦帯電量も増加していることが判明した。なお、適切なＯ／Ｃ比は表面に形成する導電性樹脂層の材料毎に異なるので、適宜使用樹脂毎に処理条件は決定する必要がある。

本発明の現像ローラは、電子写真用プロセスカートリッジ及び画像形成装置の現像ローラとしてきわめて優れた性能を発揮する。

以下、実施例により本発明を説明する。

参考例１ 原料ローラの製造
導電性芯金として、径８ｍｍのＳＵＭ製棒にニッケルめっきを施し、その外周面に接着剤を塗布、焼き付けしたものを用い、ローラ金型に配置し、この金型のキャビティに導電性カーボンを配合した液状シリコーンゴム（東レ・ダウコーニングシリコーン社製）を注入した。続いて、金型を加熱して、注入されたシリコーンゴムを１５０℃にて３０分間加熱処理を施して、硬化させた。冷却して、脱型した後、さらに、２００℃にて４時間加熱処理を施すことで、厚さ４ｍｍであるシリコーンゴムを主成分とする導電性弾性層を芯金の外周面上に設けた原料ローラを製造した。なお、この原料ローラでの芯金と表面層間の電気抵抗が１×１０⁶Ω以下となっていた。

参考例２ ポリウレタンポリオールプレポリマーＡの製造
ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ、分子量Ｍｗ＝１０００、ｆ＝２（ｆは官能基数を表す）、保土谷化学（株）製）１００質量部に、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）（商品名：ミリオネートＭＴ、ｆ＝２、日本ポリウレタン工業（株）製）２１．２質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０℃にて６時間反応させて、分子量Ｍｗ＝５００００、水酸基価５．６、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ＝３．０、Ｍｚ／Ｍｗ＝２．５である２官能のポリウレタンポリオールプレポリマーＡを得た。

参考例３ ポリウレタンプレポリマーＢの製造
ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ）１００質量部に、ＭＤＩ（商品名：ミリオネートＭＴ）１８．７質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０度にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝１００００、水酸基価１８．２、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２、Ｍｚ／Ｍｗ＝１．６である２官能のポリウレタンポリオールプレポリマーＢを得た。

参考例４ ポリウレタンポリオールプレポリマーＣの製造
ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ）１００質量部に、ＭＤＩ（商品名：ミリオネートＭＴ）１８．３質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０度にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝７０００、水酸基価２２．６、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８、Ｍｚ／Ｍｗ＝１．４である２官能のポリウレタンポリオールプレポリマーＣを得た。

参考例５ ポリウレタンポリオールプレポリマーＤの製造
ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ）１００質量部に、ＭＤＩ（商品名：ミリオネートＭＴ）２２．４質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０度にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝６００００、水酸基価５．３、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ＝２．８、Ｍｚ／Ｍｗ＝２．４である２官能のポリウレタンポリオールプレポリマーＤを得た。

実施例１
参考例２で作成したポリウレタンポリオールプレポリマーＡ１００質量部、トリメチロールプロパン変性トルエンジイソシアネート（ＴＭＰ変性ＴＤＩ）（商品名：タケネートＢ８３０、ｆ（平均官能基数）＝３相当、三井武田ケミカル（株）製）７．２質量部及びカーボンブラック（商品名：＃１０００、ｐＨ３．０、三菱化学（株）製）２０質量部をＭＥＫ溶剤中に加えて固形分２５質量％となるように調整し、アクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２、平均粒径１２μｍ、積水化成品工業（株）製）１５質量部を加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。なお、［ＮＣＯ］／［ＯＨ］の値は１．２であり、この濃度での樹脂塗布膜厚が１５〜２０μｍとなるように調整したものである。

この導電性樹脂層の原料液中に、参考例１で作成した原料ローラを浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させ、次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理して、塗布液の硬化を行い、導電性樹脂層を導電性弾性層の外周面上に形成した現像ローラを作成した。

この現像ローラを、大気中プラズマ照射表面改質装置ＰＳ−６０１Ｃ（商品名、春日電機（株）製）に取り付け、処理ヘッドを現像ローラ表面から１５ｍｍの高さに設置し、現像ローラを５００ｒｐｍで回転させながら、出力：１０ｋＶ ６０ｍ／ｍＡ、処理ヘッドの移動速度：１５ｍｍ／ｓｅｃで長手方向に１往復して表面処理を行った。

プラズマ処理した現像ローラの表面の官能基を、Ｘ線光電子分光装置（アルバック・ファイ（株）製、Ｑｕａｎｔｕｍ２０００；励起源＝Ｍｇ−Ｋα、出力；１０ＫＶ−１０ｍＡ）を用いて観察したところ、新たにカルボキシル基、カルボニル基、水酸基が形成されていることが確認でき、このときのＯ／Ｃ比は０．２８であった。

表面処理した現像ローラを図３に示す回転摩擦器に取り付けた後、５０ｒｐｍの速さで１分間回転させて摩擦帯電させ、その後図４のファラデーケージに即座に投入し、エレクトロメータにより現像ローラの摩擦帯電量を測定したところ、０．３ｎＣであった。

実施例２
実施例１において、大気中のプラズマ処理の処理ヘッドの往復を２回とする以外は実施例１と全く同様にして現像ローラを作成した。この現像ローラのＯ／Ｃ比は０．３２であり、摩擦帯電量は１５ｎＣであった。

実施例３
実施例２において、導電性樹脂層の原料液を参考例３で製造したポリウレタンポリオールプレポリマーＢ１００質量部、ＴＭＰ変性ＴＤＩ（商品名：タケネートＢ８３０）２３．４質量部、カーボンブラック（＃１０００）２０質量部及びアクリル樹脂粒子（ＭＢＸ−１２）２５質量部をＭＥＫ溶媒に均一分散、混合したものを用いる以外は実施例２と同様にして現像ローラを作製した。このプラズマ処理現像ローラのＯ／Ｃ比は０．３１であり、摩擦帯電量は２０ｎＣであった。

実施例４
実施例３と同様にして、プラズマ処理を行わずに、現像ローラを作成した。このときの現像ローラのＯ／Ｃ比は０．２５であり、摩擦帯電量は５ｎＣであった。

比較例１
実施例１において、大気中のプラズマ処理の処理ヘッドの往復を３回とする以外は実施例１と同様にして現像ローラを作成した。このプラズマ処理現像ローラのＯ／Ｃ比は０．３６であり、摩擦帯電量は３５ｎＣであった。

比較例２
実施例２において、導電性表面層の原料を参考例４で作製したポリウレタンポリオールプレポリマーＣ１００質量部、ＴＭＰ変性ＴＤＩ（商品名：タケネートＢ８３０）２９．０質量部、カーボンブラック（商品名：ＭＡ１００、ｐＨ３．５、三菱化学（株）製）２０質量部及びウレタン樹脂粒子（商品名：ＣＦＢ−１０１−４０、平均粒径１６μｍ、大日本インキ化学工業（株）製）１０質量部をＭＥＫ溶媒に均一分散、混合したものを用い以外は実施例２と同様にして現像ローラを作成した。なお、ウレタン樹脂粒子を加える前の混合液は固形分２０質量％（膜厚が１５〜２０μｍとなるように）に調整した。このプラズマ処理現像ローラのＯ／Ｃ比は０．２０であり、摩擦帯電量は−１５ｎＣであった。

比較例３
実施例２において、導電性表面層の原料を参考例５で作製したポリウレタンポリオールプレポリマーＤ１００質量部、ＴＭＰ変性ＴＤＩ（商品名：タケネートＢ８３０）６．８質量部、カーボンブラック（商品名：ＭＡ１００）２０質量部及びウレタン樹脂粒子（商品名：ＣＦＢ−１０１−４０）５質量部をＭＥＫ溶媒に均一分散、混合したものを用い以外は実施例２と同様にして現像ローラを作成した。なお、ウレタン樹脂粒子を加える前の混合液は固形分３０質量％（膜厚が１５〜２０μｍとなるように）に調整した。このプラズマ処理現像ローラのＯ／Ｃ比は０．３４であり、摩擦帯電量は３０ｎＣであった。

実施例１〜４、比較例１〜３で作成した現像ローラを電子写真式レーザープリンタ（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−１３１０）の現像カートリッジの現像ローラとして組み込み、画像性能（濃度、かぶり及び濃度むら）を評価した。表１に評価結果を示す。

なお、該電子写真式レーザープリンタは、Ａ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピード：１６ｐｐｍ、画像の解像度：１２００ｄｐｉのものである。また、現像ローラのトナー規制部材との当接圧力と進入量は、現像ローラ上の現像剤被覆量が０．３５ｍｇ／ｃｍ²となるように調整した。

＜濃度の評価＞
１５℃、１０％ＲＨの環境下で連続１５千枚のベタ画像形成を行い、形成画像を適宜抜き出し、その画像濃度をマクベス濃度計ＲＤ９１８（マクベス（株）製）で測定し、下記の基準で評価する。
◎：連続画像形成中、画像濃度１．３以上で画像が安定して得られた。
○：連続画像形成中、初期又は後半に画像濃度１．１〜１．３と極わずか濃度が低下した画像となるが、実用上問題なかった。
×：連続画像形成中、画像濃度１．１以上となる画像が得られなかった。

＜かぶりの評価＞
３０℃、８０％ＲＨの環境下での連続１５千枚の画像形成後にベタ白画像を形成し、そのベタ白画像を反射式濃度計ＴＣ−６ＤＳ／Ａ（（有）東京電色製）を用いて、白地部の反射濃度を測定し、画像上で測定した１０点の平均値をＤｓとする。そしてベタ白画像出力前の用紙の反射濃度（その平均値をＤｒとする）とＤｓとの差（Ｄｒ−Ｄｓ）を求め、これをかぶり量とし、下記の基準で評価する。
◎：かぶり量が０％以上１．５％未満で非常に良好。
○：かぶり量が１．５％以上３．０％未満で良好。
×：かぶり量が３．０％以上であり、実用不可。

＜濃度むらの評価＞
低温／低湿（１５℃、１０％ＲＨ）の環境下で１５千枚の連続画像形成を行い、適宜抜き出した画像を目視により、下記の基準で評価した。
◎：肉眼ではむらが確認されず良好である。
○：むらが少なく実用上まったく問題がない。
×：ひどいむらが確認され、実用上問題がある。

表１に示したように、本発明に従う現像ローラは濃度、かぶり、濃度むらが実用上問題のないレベルであり、画像成形装置用に有用である。一方、比較例の現像ローラは摩擦帯電量が高すぎるために現像材のチャージアップが発生し、かぶり・濃度むらが発生したり（比較例１及び３）、現像ローラの帯電量が低すぎてトナーを適正に帯電することができずに、十分な濃度のある画像が得られなかったりして（比較例２）、画像成形装置の現像ローラとして問題がある。

本発明の現像ローラの１例の断面図である。 電子写真画像形成装置の一例を示す概念図である。 本発明の現像ローラの摩擦帯電させる摩擦帯電装置の模式図である。 本発明の現像ローラの摩擦帯電量を測定する測定器の模式図である。 現像ローラの表面をプラズマ照射するプラズマ照射機の模式図である。

符号の説明

１ 導電性芯金
２ 導電性弾性体層
３ 導電性樹脂層（表面層）
１０ 現像ローラ
１１ モータ
１２ 軸受け
１３ ポリアミドフィルム
１４ おもり
１５ ファラデーケージ
１６ ファラデーケージ内筒
１７ ファラデーケージ外筒
１８ ファラデーケージ絶縁板
１９ エレクトロメータ
２０ コンデンサ
２１ 感光体
２２ 帯電ローラ
２３ レーザ
２５ 現像ローラ
２６ トナー供給ローラ
２７ トナー規制部材
２８ 現像剤（トナー）
２９ 転写ローラ
３０ クリーニングブレード
３２ 定着部
３３ 記録紙
３４ 現像容器
４１ プラズマ処理ヘッド
４２ 印加電源

Claims (6)

1. 導電性芯金、導電性弾性層及び表面層である導電性樹脂層を有する多層構成の現像ローラであって、
   該導電性樹脂層は、２官能のポリエーテルポリオールと２官能のイソシアネート化合物とからなる直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーとイソシアネート化合物とを反応させることによって形成されてなるウレタン樹脂を基材として含み、該直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１００００〜５００００であり、分子量分散度がＭｗ／Ｍｎ３．０以下かつＭｚ／Ｍｗ２．５以下であるものであり、かつ、
   該現像ローラは、下端の両側に各５０ｇのおもりを取り付けたナイロンフィルムを該現像ローラの表面に被せて密着させ、次いで、該現像ローラを、表面に被せた該ナイロンフィルムの下端方向の側に回転させて該ナイロンフィルムと該現像ローラの表面とを摩擦させたときの摩擦帯電量が＋０．３〜＋２０ｎＣである
   ことを特徴とする現像ローラ。
2. 前記摩擦帯電量は、直径が８ｍｍの導電性芯金の周面を厚さ４ｍｍの導電性弾性層で被覆し、該導電性弾性層の周面を前記導電性樹脂層で被覆した現像ローラを、回転速度５０ｒｐｍで１分間、前記ナイロンフィルムの下端方向の側に回転させて、該ナイロンフィルムと該現像ローラの表面とを摩擦させたときの摩擦帯電量である請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記導電性樹脂層の最表面が酸化処理されて、表面に酸素含有官能基が形成されてなる請求項１または２に記載の現像ローラ。
4. 前記酸化処理が、大気中の酸素を励起させる放電処理、オゾン処理、過酸化物処理または大気中でプラズマ照射するプラズマ処理である請求項３に記載の現像ローラ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラを組み込んだことを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジ。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の現像ローラを組み込んだことを特徴とする画像形成装置。

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