JP5127287B2 - 現像ローラ、その製造方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、画像形成装置に使用される現像ローラ、及びその製造方法、及びこれを用いたプロセスカートリッジや画像形成装置に関するものである。
電子写真の現像プロセスは、トナー層と感光体表面とのギャップの大きさの点からは、接触現像方式と非接触現像方式に分類される。近年、複写機、プリンター等のＯＡ機器は高画質化が進んでおり、その要請に応じるため、現像ローラとして弾性体を用い、感光体に均一に圧接して現像を行なう接触現像方式が提案されている。この接触現像方式では、現像ローラには、以下のような性質を有することが求められている。すなわち、感光体への均一な圧接幅の確保（弾性材料で構成されること）、均一な導電性や耐リーク性、トナーの担持搬送のための適度な表面粗さ、長期間にわたり安定した画像出力のために表面へのトナー固着がないこと等である。
なお、非接触現像方式においては、現像ローラが感光体と圧接することはないので、弾性層は必ずしも必要でない。しかし、現像ローラはトナー塗布部材あるいはトナー規制部材（規制ブレード）と常に圧接する状態にあり、やはり、弾性を有すること、表面へのトナー固着防止等が求められている。トナー塗布部材とは、現像ローラへトナーを担持させたり、現像に用いられなかったトナーを一旦現像ローラから剥ぎ取ったりする役割をする部材である。また、トナー規制部材（規制ブレード）とは、トナーを均一な帯電と均一な厚み（量）で現像ローラ表面に担持させる役割をする部材である。
トナー固着を防止するために、非極性の添加剤を表面に添加する方法（特許文献１）や現像ローラを柔軟化する方法（特許文献２）が知られている。
しかしながら、上記特許文献１、２に係る技術を用いた場合でも、現像ローラの長期の使用により、現像ローラ表面の凹凸部分へのトナーの固着に起因する画像濃度の上昇、非画像部へのトナー現像（かぶり）等の現象が生じてしまうことがあった。
特開平１１−２１２３５４号公報
特開平０７−３３２３５０号公報
したがって、本発明の課題は、長期にわたって表面へのトナー固着を有効に抑制することができる現像ローラとその製造方法を提供することである。また、本発明の課題は、その結果、長期間にわたって安定して高品質な電子写真画像を与える画像形成装置を提供することである。
上記課題は下記構成により達成される。
（１）軸芯体と、該軸芯体の外周に設けられた弾性層と、表面層とを有する現像ローラであって、
該表面層は、架橋したポリウレタン樹脂を含み、かつ、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）において、３５℃から８０℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつ、その吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ以上３．０ｋＪ／ｋｇ以下であって、
該架橋したポリウレタン樹脂は、ポリウレタンポリオールとイソシアネート化合物とを重合して得られたものであり、
該ポリウレタンポリオールは、２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物とを重合して鎖延長させてなる、重量平均分子量Ｍｗが５００００以上２０００００以下であり、かつ、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下である
ことを特徴とする現像ローラ。
該表面層は、架橋したポリウレタン樹脂を含み、かつ、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）において、３５℃から８０℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつ、その吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ以上３．０ｋＪ／ｋｇ以下であって、
該架橋したポリウレタン樹脂は、ポリウレタンポリオールとイソシアネート化合物とを重合して得られたものであり、
該ポリウレタンポリオールは、２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物とを重合して鎖延長させてなる、重量平均分子量Ｍｗが５００００以上２０００００以下であり、かつ、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下である
ことを特徴とする現像ローラ。
（２）前記２官能のポリエステルポリオールが、ポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする上記（１）の現像ローラ。
（３）前記２官能のイソシアネートが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする上記（１）または（２）の現像ローラ。
（４）上記（１）に記載の現像ローラの製造方法であって、
２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなる、Ｍｗが５００００以上２０００００以下で、Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下であるポリウレタンポリオールと、イソシアネート化合物とを含む塗料を弾性層の表面に塗布し、重合させて表面層を形成する
ことを特徴とする現像ローラの製造方法。
２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなる、Ｍｗが５００００以上２０００００以下で、Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下であるポリウレタンポリオールと、イソシアネート化合物とを含む塗料を弾性層の表面に塗布し、重合させて表面層を形成する
ことを特徴とする現像ローラの製造方法。
（５）前記２官能のポリエステルポリオールが、ポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする上記（４）の現像ローラの製造方法。
（６）前記２官能のイソシアネートが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする上記（４）または（５）の現像ローラの製造方法。
（７）前記ポリウレタンポリオールと反応させるイソシアネート化合物が、トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアネートであることを特徴とする上記（４）乃至（６）のいずれかの現像ローラの製造方法。
（８）感光体と、該感光体と接触配置された現像ローラとが一体となっているプロセスカートリッジであって、該現像ローラが、上記（１）乃至（３）のいずれかの現像ローラであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
（９）感光体と、該感光体と接触配置された現像ローラとを有し、該現像ローラが、上記（１）乃至（３）のいずれかの現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
本発明の現像ローラは、柔軟かつ粘着力の弱い表面が形成されていて、表面への初期トナー固着が低減されており、装置寿命後期であっても表面へのトナー固着が抑えられている。そのために、画像形成装置に組み込まれ、使用したときには、かぶり等の問題もないという優れたものである。
以下、本発明に付いて、詳細に説明する。
本発明の現像ローラの一例の断面図を図１に示す。
本発明の現像ローラは、少なくとも表面が導電性である軸芯体１の外周に、少なくとも一層の導電性の弾性層２及び本発明で特定する最表面を形成する層（表面層）３が形成されている。なお、弾性層２は複層であっても、また、軸芯体１と弾性層２（表面層３）の間に接着剤層が形成されていてもよい。さらに、弾性層２と表面層３の間に機能付与のための層が形成されていてもよい。ここで弾性層２が本発明で特定する樹脂構成をとるならば最表面を形成する層（表面層)３と同じであっても良い。
軸芯体１は、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱体である。軸芯体１を構成する材料として、その他、鉄、アルミニウム、チタン、銅、ニッケル等の金属、ステンレス、ジュラルミン、真鍮、青銅等の合金、カーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料も使用できる。また、形状としては、円柱体のほかに中心部分を空洞とした円筒体とすることも可能である。軸芯体１の外径は、外径２ｍｍ以上１０ｍｍ以下が適当である。
弾性層２は、種々の液状ゴム材料を用いることができる。具体的には、ジエン系ゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム等の液状ゴム材料に他の必要成分を加えて成形される。なお、これらの液状ゴム材料は、弾性層が所望の機械物性を達成できる限り、単独でも２種以上を混合して用いてもよい。なお、弾性層の圧縮永久歪み特性を考慮すると、シリコーンゴムあるいはウレタンゴムを使用することが好ましい。また、厚みとしては１ｍｍ以上５ｍｍ以下が適当であり、その硬さはアスカーＣ ２０度以上７０度以下であることが好ましい。弾性層が厚み１ｍｍ未満であったり、硬さがアスカーＣ ７０度を超えたりする場合、感光ドラムとの圧接力が増大し、現像剤の劣化を促進するために問題がある。また、厚みが５ｍｍ超では、装置の大型化やコスト高といった問題があり、硬さがアスカーＣ ２０度未満では、他部材との長期圧接による塑性変形が原因で画像スジが発生することとなり、いずれも問題がある。
また、上記液状ゴム材料に、導電剤として有機金属塩などのイオン導電性をもつ化合物や、カーボンブラックなどの導電性充填剤を用いることができる。なお、導電性充填剤として、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼等の金属又は合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫―酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体等の金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質の微粉末を用いることができる。また、非導電性充填剤としては、珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
弾性層の形成方法としては、例えば、円筒状の金型両端に、金型内に軸芯体を保持するための駒を固定し、上記原料を駒に形成した注入口より注入した後、ゴム材料が硬化する温度で十分に加熱し、脱型することにより得ることができる。また、液状ゴム材料を円筒状に押出し硬化してチューブとし、これに軸芯体を挿入することによってもよい。さらに、軸芯体を液状ゴム材料と共に押し出し、軸芯体の周りに液状ゴム材料の層を形成し硬化することによっても構わない。なお、弾性層を後記する架橋したポリウレタン樹脂を主成分とするものであるときは、表面層３を改めて形成する必要はない。
表面層３は、架橋したポリウレタン樹脂を主成分とする樹脂層であることが好ましい。ここで主成分とは、表面層である樹脂層中に５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上を含むことを示す。架橋したポリウレタン樹脂を用いることにより、他部材との長期圧接による現像ローラの塑性変形が生じることがなく、画像上スジなどの欠陥が生じることがない。またウレタン結合を有することにより、耐磨耗性やトナー帯電性に優れた表面性状を得ることができる。また、「架橋した」とは、公知の加熱手段により架橋した構造を有することを示し、溶剤に不溶の形態である。
なお、この表面層３が、ＤＳＣにおいて、３５℃から８０℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつ、その吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ以上３．０ｋＪ／ｋｇ以下であることが必要である。かかるＤＳＣピークが観察される架橋したポリウレタン樹脂を主成分とする樹脂組成物が表面層を形成しているので、架橋構造とともに適度な結晶性を有し、表面が柔軟かつ粘着力の低い特性が発揮される。
一般に、ポリウレタン樹脂は、架橋密度を高くすると硬度が増して、粘着性が低下する。その結果、初期トナーの固着は起きにくくなるが、耐久かぶりが発生しやすくなる。反対に、架橋密度を低くすると、硬度が低下して粘着性が増す。その結果、耐久かぶりは起きにくくなるが、初期トナーの固着が発生しやすくなる。このように、ポリウレタン樹脂の架橋密度を変化させると、初期トナー固着の抑制効果と、耐久かぶりの抑制効果が拮抗するため、双方の効果を高次元で得ることは容易なことではない。
これに対して、本発明の現像ローラでは、その表面層３にＤＳＣにおける吸熱ピークが３５℃から８０℃の範囲に観察され、その吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ以上３．０ｋＪ／ｋｇ以下となる架橋したポリウレタン樹脂を主成分とするものである。ＤＳＣにおいて吸熱ピークが観察されるということは、表面層３に用いられる架橋したポリウレタン樹脂が結晶構造を有していることを示している。架橋したポリウレタン樹脂に結晶構造を導入すると、架橋したポリウレタン樹脂は硬度が増し、粘着性が低下する。この傾向は、架橋したポリウレタン樹脂の架橋密度を高くした場合と同じである。ただし、架橋密度を高くした場合と比較して、結晶性を高くした場合の方が、架橋したポリウレタン樹脂の硬度の増加度合いに対する、粘着性の低下度合いが大きくなる。本発明は、この関係を利用したものである。つまり、架橋したポリウレタン樹脂に結晶構造を導入すると、硬度が高くなるが、その分、ポリウレタン樹脂の架橋密度を下げて、元の硬度と同じにすることができる。この時、硬度が同じであっても、結晶構造を導入した架橋したポリウレタン樹脂の方が、結晶構造が殆んどない、あるいは結晶構造が全くない架橋したポリウレタン樹脂よりも、粘着性を小さくすることができる。したがって、結晶構造を導入することで、耐久かぶりの抑制効果を保ったまま、初期トナーの固着の抑制効果を大きくすることができる。ただし、架橋したポリウレタン樹脂に結晶構造を導入するにつれ、該樹脂の硬度の上昇率が大きくなる。そのため、架橋したポリウレタン樹脂に結晶構造を導入すればするほど、該樹脂の架橋密度を一層低下させないと、該樹脂の硬度を一定に保つことが困難になる。
本発明者らの検討によると、３５℃から８０℃の範囲に観察される吸熱ピークの吸熱エネルギーが３．０ｋＪ／ｋｇを超えると、硬度を低く保つために架橋密度を大幅に低下させる必要が生じた。その結果、かぶり抑制効果を保とうとすれば、樹脂の塑性変形が増大し、他部材との長期圧接により現像ローラが永久変形し、画像スジが発生した。反対に、該吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ未満又は、吸熱ピークを有さない場合は、架橋したポリウレタン樹脂の結晶性が低い。したがって、本発明の効果、すなわち、結晶構造の導入による初期トナー固着の抑制効果と、耐久かぶりの抑制効果の双方を高次元で得ることが、困難であった。
以上のように、本発明者らは、架橋したポリウレタン樹脂の結晶度を適当な範囲に調節することで、初期トナー固着の抑制効果と耐久かぶりの抑制効果の双方を、高次元で得ることが可能であることを見出し、本発明に至った。
なお、現像ローラの表面の粘着力としては、１０ｋＮ／ｍ2以下であることが好ましい。１０ｋＮ／ｍ2を超える場合、初期にトナーが現像ローラ表面に固着して、現像ローラ周期の画像ムラが発生することがある。
表面層である樹脂組成物のＤＳＣは、株式会社リガク製の示差走査熱量計「ＤＳＣ８２３０Ｌ」（商品名）を用いて測定できる。
ＤＳＣにおいて、３５℃から８０℃の範囲に観察される吸熱ピークの吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ未満では、樹脂層の結晶性が小さく、過度の架橋構造により表面が硬くなるか、若しくは樹脂組成物が結晶性を有さない。そのため、所望の柔軟性を得るには、表面の粘着力が高くなり、問題がある。また、３．０ｋＪ／ｋｇ超では、樹脂層の架橋構造が不十分であるので、やはり表面の粘着力が高くなり、問題である。
また、表面層である樹脂組成物の溶剤による抽出率が、０．１質量％以上５．０質量％以下であることが好ましい。５．０質量％を超える場合、架橋したポリウレタン樹脂は十分な架橋構造が達成していないので、現像ローラの塑性変形が生じ易く問題がある。また、０．１質量％未満では、架橋したポリウレタン樹脂が過度に架橋構造となっているので、現像ローラの表面が硬くなりすぎて問題がある。
なお、この溶媒抽出率は、現像ローラ表面から採取した試料約１００ｍｇを１００ｍｌのメチルエチルケトン中に２４時間含浸し、その後、乾燥した時の、重量減少量から求める。
上記架橋したポリウレタン樹脂は、２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させたポリウレタンポリオールと、イソシアネート化合物を重合することより得ることができる。２官能のポリエステルポリオールに含まれる、ポリエステル成分の結晶性により、ポリウレタンポリオールが結晶化しやすく、かつ、２官能のイソシアネート化合物にて鎖延長することにより、直鎖状のポリウレタンポリオールが得られ、更に結晶化が容易となる。なお、ここで、２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物のいずれか一方が芳香族化合物であることが、表面硬さを得るために望ましい。
２官能のポリエステルポリオールは、２価の有機酸とジオールから得られる、脂肪族系又は芳香族系のポリエステルポリオールが使用できる。２価の有機酸としては、例えば、アジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、フマル酸、ダイマー酸、テレフタル酸、１，１２−ドデカン二酸等が使用できる。また、ジオールとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等をあげることができる。
なお、２官能のポリエステルポリオールは、Ｍｗ１０００以上３０００以下の脂肪族化合物であることが、架橋したポリウレタン樹脂の結晶性を適度にすることが可能となり、現像ローラの表面の粘着力低減と柔軟化の両立が可能となるので望ましい。
中でも、この脂肪族の２官能のポリエステルポリオールとして、ポリブチレンアジペートグリコールを用いることが、現像ローラの表面の粘着力低減と柔軟化の両立がより容易となるので望ましい。
鎖延長に用いる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）、４，４’−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）、キシリ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等が挙げられる。
上記２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を、ポリエステル成分過剰で反応させて、ポリウレタンポリオールを得る。このポリウレタンポリオールは、Ｍｗが５００００以上２０００００以下で、かつ、Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下であることが好ましい。
Ｍｗが５００００未満である場合、架橋点間の距離が短くなり、樹脂の柔軟化が困難となるために、寿命後期でのトナー固着が発生する。また、Ｍｗが２０００００を超える場合、架橋密度が小さくなり、樹脂の粘着力が増加し、初期トナー固着などの問題が生じる。また、Ｍｗ／Ｍｎが２．０を超える場合は、分子量分布がブロードなため分子間の結晶化が起きにくく、樹脂の粘着力の低減が困難となる。また、１．１未満では分子量分布が小さすぎて入手することが困難である。
上記Ｍｗ及びＭｗ／Ｍｎの範囲であるポリウレタンポリオールは、ポリエステルポリオールと２官能イソシアネートの配合量、反応温度を調節し、必要に応じて公知の触媒を添加することにより得ることができる。
上記ポリウレタンポリオールをメチルエチルケトン、トルエン、酢酸エチル等の溶媒で希釈し、公知のイソシアネート化合物を添加した後、導電剤を公知の分散手段で分散することにより表面層を形成する樹脂塗料を得る。
公知のイソシアネート化合物とは、平均官能基数が２より大きく６より小さいイソシアネート又は末端イソシアネート型プレポリマーである。平均官能基数が２より大きく６より小さいイソシアネートとして、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネート等の多官能イソシアネートや多核体成分を含むクルードタイプのものが挙げられる。また、ジイソシアネートの変性体（ウレタン変性体、アロファネート変性体、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体、トリメチロールプロパン変性体）等も使用可能である。平均官能基数が２以下であると架橋構造が殆ど得られず、材料強度が不足する。平均官能基数が６以上であると架橋密度が高くなりすぎて柔軟化が困難となる。
公知のイソシアネート化合物は、通常、ポリウレタンポリオールに対して、イソシアネートインデックスが０．９から１．５の範囲となるように使用される。イソシアネートインデックスとは、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数とポリオール成分中の水酸基のモル数との比（[ＮＣＯ]／[ＯＨ]）を示すものである。
また、導電剤として、有機金属塩などのイオン導電性を持つ化合物や、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼等の金属又は合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫―酸化アンチモン固溶体、酸化錫―酸化インジウム固溶体等の金属酸化物、これらの導電性材料で被覆された絶縁性物質の微粉末を用いることができる。
得られた樹脂塗料をスプレー、ディッピング等の公知の方法で塗布した後、風乾と加熱により反応させて、表面層を形成することができる。なお、表面層の厚みは、弾性層の柔軟性を損なうことの無いように、また耐摩耗性を考慮して、２μｍから１００μｍの範囲とすることが好ましい。
該塗料中に、樹脂粒子等を表面粗し剤として添加し、表面粗さを調整することも可能であるが、表面に凹凸が存在すると、装置寿命後半におけるトナー固着が現像ローラ表面の凸部顕著に発生するために、表面粗し剤は添加しないことが好ましい。
なお、本発明の現像ローラでは、その表面が中心線平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）０．０１μmから０．５０μｍの範囲、好ましくは０．０３μｍから０．３０μｍの範囲であることが好ましい。
上記した現像ローラは、電子写真方式の画像形成装置の現像ローラとして使用可能であり、特に、プロセスカートリッジタイプに有用である。
図２は、本発明の画像形成装置の一例を示す模式説明図である。
静電潜像担持体としての感光体５が矢印方向に回転し、感光体５に当接する帯電ローラ６によって一様に帯電され、露光手段“レーザー光”７により、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体５に対して接触配置された現像ローラ８によってトナーが付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。なお、本発明では、現像ローラ８が上記した性能を有することが重要である。
現像は露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。可視化された感光体５上のトナー像は、転写ローラ９によって紙などの記録媒体１０に転写される。トナー像が転写された記録媒体１０は、定着装置１１により定着処理され、装置外に排出され、プリント動作が終了する。
一方、転写されずに感光体５上に残存した残トナーは、クリーニングブレード１２により剥ぎ取られる。クリーニングされた感光体５は上述作用を繰り返し行う。
現像ローラ９は、一成分現像剤である非磁性トナーを収容した現像容器（不図示）の長手方向に延在する開口部に位置し、感光体５と対向設置されている。そして、画像形成時には、トナーを担持する現像ローラ９は感光体５と当接幅をもって接触し、感光体５上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
なお、現像容器には現像ローラ９の表面にトナーを塗布担持させるためのトナー塗布部材１３及びトナーの塗布量を規制する規制ブレード１４が設けられている。トナー塗布部材１３は規制ブレード１４の現像ローラ９との当接部に対し、現像ローラ９の回転方向上流にて現像ローラ９に当接しており、現像ローラ９の回転と異なる回転速度で回転可能になっている。なお、トナー塗布部材１３は、静電潜像の現像に供されずに現像ローラ９の表面に担持されて戻ってきたトナー（未現像トナー）を現像ローラ９表面から剥ぎ取る役目もするので、現像ローラ９とカウンター方向に回転させることが好ましい。
トナー塗布部材１３の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ９へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いることができる。また、このトナー塗布部材１３の現像ローラ９に対する当接幅としては１ｍｍから８ｍｍの範囲とするのが好ましい。
規制ブレード１４として、金属製の板金にゴム弾性体を固定した部材や、ＳＵＳやリン青銅の薄板の様なバネ性を有する部材、若しくはその表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、規制ブレード１４に、現像ローラ９に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像ローラ上のトナー層を制御することが可能である。そのためには規制ブレード１４はＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。なお、規制ブレード１４に印加する電圧は、現像ローラ９に印加する電圧に対し、絶対値で１００Ｖから３００Ｖ大きくするのが好ましい。このように規制ブレード１４の電圧をコントロールすることによって、現像ローラ９の表面粗さＲａが０．０１μｍから０．５０μｍの範囲であっても十分なトナー搬送量を得ることができる。
本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも感光体５と現像装置（現像ローラ９、トナー塗布部材１３、規制ブレード１４及び現像容器）が一体となっている。そして、現像ローラ９として、本発明の現像ローラが組み込まれている。なお、クリーンニング部材（クリーニングブレード１２及び廃トナー容器（不図示））も組み込まれていても構わない。
上記画像形成装置は、現像のユニットを特に示したものであり、カラー複写機等のカラー画像形成装置にあっては、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各ユニットをタンゼム型に配置したものやドラムの周りに円筒状に配置したものがある。また、記録媒体上にカラートナー像を形成する方式としても、各ユニットで形成されたトナー像が記録媒体上に直接重ね合わされるもの、ベルトあるいはドラムに一旦カラートナー像が形成された後記録媒体に一括転写されるものがある。これらはいずれの形態でも構わない。その後、カラートナー像が記録媒体上に形成された記録媒体は定着装置に搬送されて、カラー画像として記録媒体に固定される。
以下、実施例により本発明を説明する。
まず、各種データの測定、評価方法を示す。
（表面層である樹脂組成物の示差走査熱量分析（ＤＳＣ））
装置として、株式会社リガク製の示差走査熱量計「ＤＳＣ８２３０Ｌ」（商品名）を用いた。現像ローラから表面層を約２０ｍｇ採取し、アルミパンに精秤した。次いで、標準試料として測定物と同量のアルミナ粉末を入れたアルミパンと共に装置に装着した。その後、窒素雰囲気下に、−３０℃から２００℃まで昇温速度２０℃／分で昇温して、熱量の出入りを測定し、チャートを得た。このチャートの３５℃から８０℃の領域に発生する吸熱ピーク（℃）を確認し、そのベースラインに対する面積を求めた。次いで、この面積から吸熱エネルギー（ｋＪ／ｋｇ）を算出した。
装置として、株式会社リガク製の示差走査熱量計「ＤＳＣ８２３０Ｌ」（商品名）を用いた。現像ローラから表面層を約２０ｍｇ採取し、アルミパンに精秤した。次いで、標準試料として測定物と同量のアルミナ粉末を入れたアルミパンと共に装置に装着した。その後、窒素雰囲気下に、−３０℃から２００℃まで昇温速度２０℃／分で昇温して、熱量の出入りを測定し、チャートを得た。このチャートの３５℃から８０℃の領域に発生する吸熱ピーク（℃）を確認し、そのベースラインに対する面積を求めた。次いで、この面積から吸熱エネルギー（ｋＪ／ｋｇ）を算出した。
（重量平均分子量Ｍｗ、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎ）
Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎはゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定した。
・装置：東ソー株式会社製の高速液体クロマトグラフ「ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ」（商品名）。
・分離カラム：昭和電工株式会社製のポリスチレンジェルカラム「Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＫＦ−８０１、同ＫＦ−８０２、同ＫＦ−８０３、同ＫＦ−８０４、同ＫＦ−８０５、同ＫＦ−８０６及び同ＫＦ−８０７」（商品名）。測定する分子量にあわせて組み合わせて使用した。
・分子量の評定：東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン標準試料「ＴＳＫ標準ポリスチレン」（商品名）にて検量線作製。（分子量：６×１０2、２．１×１０3、４×１０3、１．７５×１０4、５．１×１０4、１．１×１０5、３．９×１０5、８．６×１０5、２×１０6及び４．４８×１０6のもの１０種類）。
・溶離溶媒：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１ｍｌ／ｍｉｎ。
・検出器：屈折率（ＲＩ）検出器。
・注入試料：被測定試料の濃度０．０５質量％乃至０．６質量％のＴＨＦ溶液。
Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎはゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）によって測定した。
・装置：東ソー株式会社製の高速液体クロマトグラフ「ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ」（商品名）。
・分離カラム：昭和電工株式会社製のポリスチレンジェルカラム「Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ ＫＦ−８０１、同ＫＦ−８０２、同ＫＦ−８０３、同ＫＦ−８０４、同ＫＦ−８０５、同ＫＦ−８０６及び同ＫＦ−８０７」（商品名）。測定する分子量にあわせて組み合わせて使用した。
・分子量の評定：東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン標準試料「ＴＳＫ標準ポリスチレン」（商品名）にて検量線作製。（分子量：６×１０2、２．１×１０3、４×１０3、１．７５×１０4、５．１×１０4、１．１×１０5、３．９×１０5、８．６×１０5、２×１０6及び４．４８×１０6のもの１０種類）。
・溶離溶媒：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１ｍｌ／ｍｉｎ。
・検出器：屈折率（ＲＩ）検出器。
・注入試料：被測定試料の濃度０．０５質量％乃至０．６質量％のＴＨＦ溶液。
まず、装置に分離カラム（組）をセットし、チャンバーを４０℃にし、カラム温度を安定させ、ＴＨＦを１ｍｌ／ｍｉｎで流す。この状態で、カラムに試料５０μｌから２００μｌを注入し、溶離曲線を作製した。そして、単分散ポリスチレン標準試料により作成された検量線の対数値とカウント数（リテンションタイム）との関係から試料の分子量Ｍｗ、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎを算出した。
（溶媒抽出率（質量％））
現像ローラ表面から試料を約１００ｍｇ採取し、精秤した（Ｗｓ）。次いで、この試料をメチルエチルケトン１００ｍｌ中に２４時間室温で含浸した後、十分に乾燥し、再度精秤した（Ｗｒ）。これらの測定値から下記式により溶媒抽出率を求めた。
溶媒抽出率＝（（Ｗｓ−Ｗｒ）／Ｗｓ）×１００
現像ローラ表面から試料を約１００ｍｇ採取し、精秤した（Ｗｓ）。次いで、この試料をメチルエチルケトン１００ｍｌ中に２４時間室温で含浸した後、十分に乾燥し、再度精秤した（Ｗｒ）。これらの測定値から下記式により溶媒抽出率を求めた。
溶媒抽出率＝（（Ｗｓ−Ｗｒ）／Ｗｓ）×１００
（粘着力）
装置として、ＪＩＳ Ｚ３２８４に準拠した株式会社レスカ製のタッキング試験機「ＴＡＣ−ＩＩ」（商品名）を用いた。また、測定試料として、現像ローラを長さ５０ｍｍ程度の半円柱状に切り取ったものを使用した。現像ローラの表面の粘着強度を、円柱形φ５．１ｍｍのステンレス製プローブを用い、２５±２℃、５０±１０％ＨＲの環境下に測定した。なお、測定条件は、プリロード３．９２Ｎ（４００ｇｆ）、押し込み速度３０ｍｍ／ｍｉｎ、押し込み荷重３．９２Ｎ（４００ｇｆ）、押し込み時間５秒及び引上げ速度６００ｍｍ／ｍｉｎとした。
装置として、ＪＩＳ Ｚ３２８４に準拠した株式会社レスカ製のタッキング試験機「ＴＡＣ−ＩＩ」（商品名）を用いた。また、測定試料として、現像ローラを長さ５０ｍｍ程度の半円柱状に切り取ったものを使用した。現像ローラの表面の粘着強度を、円柱形φ５．１ｍｍのステンレス製プローブを用い、２５±２℃、５０±１０％ＨＲの環境下に測定した。なお、測定条件は、プリロード３．９２Ｎ（４００ｇｆ）、押し込み速度３０ｍｍ／ｍｉｎ、押し込み荷重３．９２Ｎ（４００ｇｆ）、押し込み時間５秒及び引上げ速度６００ｍｍ／ｍｉｎとした。
（かぶり発生）
作製した現像ローラを、現像ローラとして用い、室温環境で、１％の印字率で連続画像出力を行い、ベタ白部分に３％を超えるかぶりが観察される出力枚数を計測した。なお、画像出力には、規制ブレードが厚さ０．１ｍｍのリン青銅板を取り付けたキヤノン株式会社製のレーザービームプリンタ「Ｓａｔｅｒａ ＬＢＰ５５００」（商品名）を用いた。また、出力１０００枚毎にマクベス社製の反射濃度計を用い、非印字部分（基準）及び印字範囲のベタ白部の反射率を測定し、基準に対する反射率の低下量（％）を「かぶり」とした。
作製した現像ローラを、現像ローラとして用い、室温環境で、１％の印字率で連続画像出力を行い、ベタ白部分に３％を超えるかぶりが観察される出力枚数を計測した。なお、画像出力には、規制ブレードが厚さ０．１ｍｍのリン青銅板を取り付けたキヤノン株式会社製のレーザービームプリンタ「Ｓａｔｅｒａ ＬＢＰ５５００」（商品名）を用いた。また、出力１０００枚毎にマクベス社製の反射濃度計を用い、非印字部分（基準）及び印字範囲のベタ白部の反射率を測定し、基準に対する反射率の低下量（％）を「かぶり」とした。
製造例１（原料弾性ローラの製造）
外径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの表面に化学ニッケルメッキを施した鉄製軸芯体を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように載置した。この金型に、液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン株式会社製、硬化物のアスカーＣ硬さ４０、硬化物の体積固有抵抗１０5Ω・ｃｍ品）を注型し、１３０℃のオーブン中で２０分加熱成型し、脱型した。その後、さらに２００℃のオーブン中で２時間二次加硫を行い、弾性層厚み４ｍｍの原料弾性ローラを得た。
外径８ｍｍ、長さ２５０ｍｍの表面に化学ニッケルメッキを施した鉄製軸芯体を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように載置した。この金型に、液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン株式会社製、硬化物のアスカーＣ硬さ４０、硬化物の体積固有抵抗１０5Ω・ｃｍ品）を注型し、１３０℃のオーブン中で２０分加熱成型し、脱型した。その後、さらに２００℃のオーブン中で２時間二次加硫を行い、弾性層厚み４ｍｍの原料弾性ローラを得た。
実施例１
（樹脂塗料１の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）を８０℃で反応させ、Ｍｗ＝４００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。次いでこの溶液にトリメチロールプロパン変性のＴＤＩ（以下、「ＴＭＰ変性ＴＤＩ」と略す）をＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した。その後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名、三菱化学株式会社製）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１を得た。
（樹脂塗料１の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）を８０℃で反応させ、Ｍｗ＝４００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。次いでこの溶液にトリメチロールプロパン変性のＴＤＩ（以下、「ＴＭＰ変性ＴＤＩ」と略す）をＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した。その後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名、三菱化学株式会社製）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１を得た。
（現像ローラ１の製造）
この樹脂塗料１中に製造例１で得た原料弾性ローラを浸漬し、乾燥硬化後の膜厚が１０μｍとなるように弾性層表面に塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥した後、１４０℃のオーブンで２時間硬化して、現像ローラ１を得た。
この樹脂塗料１中に製造例１で得た原料弾性ローラを浸漬し、乾燥硬化後の膜厚が１０μｍとなるように弾性層表面に塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥した後、１４０℃のオーブンで２時間硬化して、現像ローラ１を得た。
得られた現像ローラ１の表面層のＤＳＣ測定では、８０℃に０．１ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められた。
また得られた現像ローラ１の表面層のＭＥＫでの溶媒抽出率は、６．０質量％であった。
実施例２
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料２を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ２を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料２を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ２を得た。
（樹脂塗料２の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=４０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝４００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料２を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=４０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝４００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料２を得た。
得られた現像ローラ２の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは３５℃に３．０ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例３
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料３を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ３を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料３を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ３を得た。
（樹脂塗料３の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料３を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料３を得た。
得られた現像ローラ３の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは６０℃に３．０ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例４
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料４を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ４を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料４を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ４を得た。
（樹脂塗料４の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料４を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料４を得た。
得られた現像ローラ４の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは６０℃に１．５ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０％であった。
実施例５
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料５を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ５を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料５を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ５を得た。
（樹脂塗料５の調製）
アジピン酸とエチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=４０００）とヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料５を得た。
アジピン酸とエチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=４０００）とヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）を８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料５を得た。
得られた現像ローラ５の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは４０℃に０．８ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例６
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料６を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ６を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料６を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ６を得た。
（樹脂塗料６の調製）
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=１０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して充分に分散させ、樹脂塗料６を得た。
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=１０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して充分に分散させ、樹脂塗料６を得た。
得られた現像ローラ６の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは５０℃に０．２ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例７
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料７を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ７を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料７を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ７を得た。
（樹脂塗料７の調製）
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=３０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料７を得た。
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=３０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料７を得た。
得られた現像ローラ３の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは５０℃に２．５ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例８
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料８を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ８を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料８を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ８を得た。
（樹脂塗料８）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分質量３０％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料８を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝１０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分質量３０％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料８を得た。
得られた現像ローラ８の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは４４℃に１．５ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例９
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料９を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ９を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料９を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ９を得た。
（樹脂塗料９の調製）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料９を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料９を得た。
得られた現像ローラ９の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは４４℃に１．０ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
実施例１０
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１０を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１０を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１０を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１０を得た。
（樹脂塗料１０の調製）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．１になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部を添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１０を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．１になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部を添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１０を得た。
得られた現像ローラ１０の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは４４℃に０．５ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は５．０質量％であった。
実施例１１
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１１を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１１を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１１を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１１を得た。
（樹脂塗料１１の調製）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．４になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１１を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=２０００）とＭＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．４になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１１を得た。
得られた現像ローラ１１の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは４４℃に０．２ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は０．１％であった。
実施例１２
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１２を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１２を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１２を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１２を得た。
（樹脂塗料１２の調製）
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名、三菱化学株式会社製）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とＴＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝２５００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．５の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．０になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名、三菱化学株式会社製）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１を得た。
得られた現像ローラ１２の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは８０℃に３．０ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、溶媒抽出率は６．０質量％であった。
比較例１
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１３を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１３を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１３を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１３を得た。
（樹脂塗料１３の調製）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とＸＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．４になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１３を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５００）とＸＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が１．４になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１３を得た。
得られた現像ローラ１３の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣは３５℃乃至８０℃の範囲には吸熱ピークが認められなかった。また、溶媒抽出率は０．１質量％であった。
比較例２
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１４を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１４を得た。
樹脂塗料１に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料１４を用いた以外は実施例１と同様にして、現像ローラ１４を得た。
（樹脂塗料１４の調製）
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５０００）とＸＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝３０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が０．８になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１４を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール（Ｍｗ=５０００）とＸＤＩを８０℃で反応させ、Ｍｗ＝３０００００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．０の両末端が水酸基である２官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分３０質量％となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にＴＭＰ変性ＴＤＩをＮＣＯ／ＯＨの比率が０．８になる量添加した後、導電性カーボンブラック「ＭＡ７７」（商品名）を固形分１００質量部に対し２５質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料１４を得た。
得られた現像ローラ１４の表面層を実施例１と同様にＤＳＣ及び溶媒抽出率を測定したところ、ＤＳＣでは５０℃に３．５ｋＪ／ｋｇの吸熱ピークが認められ、かつ、溶媒抽出率も８．０質量％であった。
上記で得られた現像ローラ１〜１４の現像ローラとしての性能を、かぶり発生、現像ローラ表面の粘着力等で評価した結果を表１に示す。
ＰＢＴ：ポリブチレンテレフタレート
ＰＥＡ：ポリエチレンアジペート
ＰＰＡ：ポリプロピレンアジペート
ＰＢＡ：ポリブチレンアジペート
表１から明らかなように、実施例では、表面粘着力が１０ｋＮ／ｍ2以下であり、初期トナー固着の発生がなく、実使用上問題ないレベルで、かつトナー固着によるかぶり発生も１５０００枚以上であり、十分に長寿命である結果となった。特に、実施例９、実施例１０及び実施例１１においては、低粘着力でありながら、かぶり発生は３００００枚目という長寿命であった。
それに対し、比較例１ではＤＳＣ吸熱ピークが存在しないために、粘着力は低減できたが、かぶり発生が８０００枚目であり、短寿命であった。また、比較例２では、ＤＳＣ吸熱ピークが３．０ｋＪ／ｋｇを超えるために、粘着力が１２ｋＮ／ｍ2となり、初期トナー固着が発生して実用不可能なレベルであった。
１ 軸芯体
２ 弾性層
３ 表面層
５ 感光体
６ 帯電ローラ
７ レーザー光
８ 現像ローラ
９ 転写ローラ
１０ 記録媒体
１１ 定着装置
１２ クリーニングブレード
１３ トナー塗布部材
１４ 規制ブレード
１５ 帯電ローラ用バイアス電源
１６ 現像ローラ用バイアス電源
１７ 規制ブレード用バイアス電源
１８ 転写ローラ用バイアス電源
２ 弾性層
３ 表面層
５ 感光体
６ 帯電ローラ
７ レーザー光
８ 現像ローラ
９ 転写ローラ
１０ 記録媒体
１１ 定着装置
１２ クリーニングブレード
１３ トナー塗布部材
１４ 規制ブレード
１５ 帯電ローラ用バイアス電源
１６ 現像ローラ用バイアス電源
１７ 規制ブレード用バイアス電源
１８ 転写ローラ用バイアス電源
Claims (9)
- 軸芯体と、該軸芯体の外周に設けられた弾性層と、表面層とを有する現像ローラであって、
該表面層は、架橋したポリウレタン樹脂を含み、かつ、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）において、３５℃から８０℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつ、その吸熱エネルギーが０．１ｋＪ／ｋｇ以上３．０ｋＪ／ｋｇ以下であって、
該架橋したポリウレタン樹脂は、ポリウレタンポリオールとイソシアネート化合物とを重合して得られたものであり、
該ポリウレタンポリオールは、２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物とを重合して鎖延長させてなる、重量平均分子量Ｍｗが５００００以上２０００００以下であり、かつ、分子量分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下である
ことを特徴とする現像ローラ。 - 前記２官能のポリエステルポリオールがポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
- 前記２官能のイソシアネートが４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
- 請求項１に記載の現像ローラの製造方法であって、
２官能のポリエステルポリオールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなる、Ｍｗが５００００以上２０００００以下で、Ｍｗ／Ｍｎが１．１以上２．０以下であるポリウレタンポリオールと、イソシアネート化合物とを含む塗料を弾性層の表面に塗布し、重合させて表面層を形成する
ことを特徴とする現像ローラの製造方法。 - 前記２官能のポリエステルポリオールが、ポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする請求項４に記載の現像ローラの製造方法。
- 前記２官能のイソシアネートが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項４または５に記載の現像ローラの製造方法。
- 前記ポリウレタンポリオールと反応させるイソシアネート化合物が、トリメチロールプロパン変性トリレンジイソシアネートであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の現像ローラの製造方法。
- 感光体と、該感光体と接触配置された現像ローラとが一体となっているプロセスカートリッジであって、該現像ローラが、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像ローラであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 感光体と、該感光体と接触配置された現像ローラとを有し、該現像ローラが、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
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