JP5641512B2 - 電子写真機器用現像ロール - Google Patents

Description

本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。

近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器が広く使用されるようになってきている。電子写真機器の内部には、通常、感光ドラムが組み込まれており、その周囲には、帯電ロール、現像ロール、転写ロール、トナー供給ロールなどの導電性ロールが配設されている。

最近、この種の電子写真機器では、接触現像方式が主流になってきている。接触現像方式では、層形成ブレードを用いて、現像ロールの表面にトナー層を形成し、このロール表面を、感光ドラム表面に直接接触させ、または、非接触状態にして、感光ドラム表面の潜像にトナーを付着させている。接触現像方式においては、非磁性一成分トナー（負帯電性トナー）が良く用いられる。

この種の電子写真機器では、プリント画像の高画質化の要求に伴い、トナー帯電性を十分に確保することが求められている。負帯電性トナーの帯電性を向上させるためには、現像ロールの表層を形成する材料に、アミノ基およびイソシアネート基含有物質、例えば、メラミンやアミドなどが良く用いられる。

また、安定したトナー帯電性を得るために現像ロールの表面にメラミン樹脂などを含浸させた現像ロールも知られている。例えば特許文献１には、導電性シャフトの外周に熱硬化性ウレタン樹脂よりなる弾性層を形成してなるロールの表面にメラミン樹脂を含浸させた現像ロールが開示されている。

特開平０９−１７１２９９号公報

しかしながら、現像ロールの表層を形成する材料にメラミンやアミドなどを用いると、現像ロールの表層は硬度が高くなる。そのため、ロール表面と接触する相手部材やトナーのストレスの原因となり、特に、耐久時にカブリが発生しやすくなり、長期に渡って高画質を維持することが難しかった。

また、特許文献１の現像ロールでは、弾性層が、吸水しやすい熱硬化性ウレタンよりなるため、温度や湿度などの使用環境の変化により弾性層の外径が大きく変動してトナー搬送量が不安定となり画質が悪化するという問題があった。

そして、接触現像方式では、現像ロールは層形成ブレードや感光ドラムなどの相手部材に押し当てられており、その押し当て跡がすぐに回復しない（耐ヘタリ性が悪い）と、この押し当て跡が画像上に現れて画質が悪化する。そのため、接触現像方式の電子写真機器においては、現像ロールに耐ヘタリ性も要求される。

本発明が解決しようとする課題は、環境変化によるロール外径の寸法変化を低減でき、長期に渡ってカブリを抑制して高画質を維持するとともに、耐ヘタリ性に優れた電子写真機器用現像ロールを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、軸体と、前記軸体の外周に形成されたシリコーンゴム層と、前記シリコーンゴム層の外周に形成され、熱可塑性ウレタンポリマーと、熱硬化性ウレタンポリマーとを含有するコート層とを有し、前記コート層の表面に、アミノ基含有物質およびイソシアネート基含有物質から選択される１種または２種以上が含浸されてなることを要旨とする。

このとき、前記コート層中の熱可塑性ウレタンポリマーに対する熱硬化性ウレタンポリマーの質量比は、２０／８０〜８０／２０の範囲内にあることが望ましい。

そして、前記コート層の熱硬化性ウレタンポリマーは、エーテル系ポリオールよりなる熱硬化性ウレタンポリマーであることが望ましい。

また、前記コート層の厚さは、１〜５０μｍの範囲内にあると良い。

さらに、前記コート層の表面に含浸されるイソシアネート基含有物質は、ポリメリックＭＤＩを含有すると良い。

そして、前記コート層のＮＣＯインデックスは、１以下であることが望ましい。

本発明に係る電子写真機器用現像ロールによれば、寸法安定性に優れるシリコーンゴム層の外周に熱可塑性ウレタンポリマーと熱硬化性ウレタンポリマーとを含有する層がコートされた構成であるため、湿気などにより寸法変化しやすいウレタンポリマーの影響は小さく、ロール全体として環境変化による外径の寸法変化が低減される。これにより、トナー搬送量が安定するため、濃度ムラなどの画像への影響が低減される。また、シリコーンゴム層により耐ヘタリ性が良好になる。

そして、コート層には熱硬化性ウレタンポリマーとともに熱可塑性ウレタンポリマーが含有されているため、コート層は低硬度になり、ロールの表面硬度を低くすることができる。これにより、長期に渡ってトナーへのストレスを低減しカブリを抑制して高画質を維持することができる。また、熱可塑性ウレタンポリマーが含有されているため、コート層のコート性が良好になる。さらに、熱硬化性ウレタンポリマーが含有されているため、耐ヘタリ性も向上する。

また、このコート層の表面には上記特定物質が含浸されているため、トナー帯電性を高めつつロール表面硬度の上昇を抑えることができる。これにより、長期に渡ってトナーへのストレスを低減しカブリなどを抑制して高画質を維持することができる。

このとき、前記コート層中の熱可塑性ウレタンポリマーに対する熱硬化性ウレタンポリマーの質量比が２０／８０〜８０／２０の範囲内にあると、低硬度で耐ヘタリ性を良好にする効果と、コート性を良好にする効果とのバランスに優れる。

そして、前記コート層の熱硬化性ウレタンポリマーがエーテル系ポリオールよりなる熱硬化性ウレタンポリマーであると、抵抗が低くなりやすく、得られる画像の残像特性が良好になりやすい。

また、前記コート層の厚さが１〜５０μｍの範囲内にあると、熱硬化性ウレタンポリマーによるロール外径の寸法変化の影響が小さい。また、削れにくく、耐久性に優れる。

さらに、前記コート層の表面に含浸されるイソシアネート基含有物質がポリメリックＭＤＩを含有すると、特に、環境変化によるトナー帯電量の変動が抑えられて画像の安定化に寄与する。

そして、前記コート層のＮＣＯインデックスが１以下であると、イソシアネートの架橋密度が低下するため、上記特定物質が含浸されやすくなる。これにより、トナー帯電性を高めつつロール表面硬度の上昇を抑えて、長期に渡って高画質を維持することができる。

次に、本発明の実施形態に係る電子写真機器用現像ロール（以下、現像ロールということがある。）について、図を参照しつつ、詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る現像ロールを表す周方向断面図である。

図１に示すように、一実施形態に係る現像ロール１０は、軸体を形成する導電性シャフト１２の外周面に沿ってシリコーンゴム層１４が形成され、その外周面にコート層１６が形成された構成を有する。そして、コート層１６の表面には特定物質が含浸されている。現像ロール１０は、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に組み込まれる現像ロールであり、電子写真機器の内部に組み込まれる感光ドラムの周囲に配設される。

導電性シャフト１２は、アルミニウム、ステンレス等の金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、またはこれらにめっきが施されたものなどが挙げられる。必要に応じて、導電性シャフト１２の外周面に、接着剤やプライマーなどを塗布して、接着層を形成しても良い。接着剤やプライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。

シリコーンゴム層１４は、現像ロール１０のベース層となる。シリコーンゴムは、耐ヘタリ性に優れる材料であるとともに、温度変化や湿度変化などの環境変化に対して体積変化しにくく、環境変化が小さい材料である。そのため、環境変化による現像ロール１０の外径変動が小さくなり、トナー搬送量が安定化されやすい。シリコーンゴムには、２液を混合して調製されるものや、熱硬化タイプのものなどがある。

シリコーンゴム層１４には、必要に応じて、導電剤、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイル、助剤、界面活性剤などの各種添加剤が適宜添加される。導電剤としては、カーボンブラックなどの電子導電剤や第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤など、一般的な導電剤を用いることができる。

シリコーンゴム層１４は、発泡体であっても良いし、中実体であっても良い。シリコーンゴム層１４の厚みは、０．１〜１０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、１〜５ｍｍの範囲内にすると良い。

シリコーンゴム層１４を形成するには、シリコーンゴム層１４を構成する成分をニーダー等の混練機で混練して形成材料を調製した後、円筒状金型の中空部に導電性シャフト１２をセットし、円筒状金型と導電性シャフト１２との空隙部に、形成材料を注型した後、金型に蓋をし、加熱して、形成材料を架橋させる。その後、上記円筒状金型から脱型することにより、導電性シャフト１２の外周面にシリコーンゴム層１４を形成することができる。

コート層１６は、現像ロール１０の表層を形成してロール表面を保護するとともにトナー帯電性を調整するなどの機能を有する。コート層１６は、コーティングにより薄膜状に形成されていると良い。

コート層１６は、熱可塑性ウレタンポリマーと熱硬化性ウレタンポリマーとを含有する材料により形成されている。熱可塑性ウレタンポリマーを含有することにより材料に粘りが出てコーティングしやすくなっている。形成材料に熱可塑性ウレタンポリマーを含まない場合には、熱硬化性ウレタンポリマーの架橋により材料が大きく収縮するため、μｍオーダーのコート層にするのが難しくなり、コーティングしにくい。一方、熱硬化性ウレタンポリマーを含有することにより材料がヘタリにくくなる。また、コート層１６を低硬度にすることができる。

熱硬化性ウレタンポリマーと熱可塑性ウレタンポリマーとの混合比（熱硬化性ウレタンポリマー／熱可塑性ウレタンポリマー）は、質量比で２０／８０〜８０／２０の範囲内にあることが好ましい。混合比がこの範囲内にある場合には、コート性と、低硬度、耐ヘタリ性とのバランスに優れる。より好ましくは、４０／６０〜６０／４０の範囲内である。

熱可塑性ウレタンポリマーとしては、カプロラクトン型やアジペート型、エーテル型などが挙げられる。これらのうち、高い機械的強度や弾性回復性を確保するなどの観点から、カプロラクトン型が好ましい。これにより、低硬度ながら高い機械的強度を得ることができる。また、コート性を確保するなどの観点から、分子量は比較的大きいほうが好ましい。好ましい分子量の範囲としては、１００００〜５０００００の範囲内である。

熱硬化性ウレタンポリマーは、コート層１６を形成する材料中にポリオールとイソシアネートとを配合してこれらを反応させたものである。ポリオールとイソシアネートとの配合比は、ポリオールおよびイソシアネートの種類や、架橋レベルなどにより適宜調整される。

ポリオールは、分子中にヒドロキシル基を２個以上有する化合物であれば良い。ポリオールとしては、エーテル系ポリオールや、カプロラクタン系ポリオール、エステル系ポリオールなどが挙げられる。これらのうち、低抵抗にするなどの観点から、エーテル系ポリオールが好ましい。低抵抗であると、画像の残像特性が良好になる。

エーテル系ポリオールとしては、比較的低分子量の多価アルコール１種または２種以上にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどの１種または２種以上を付加重合させて得られるポリエーテルポリオールや、テトラヒドロフランを開環重合させて得られるポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）などが挙げられる。

一方、イソシアネートは、分子中にイソシアネート基を１個または２個以上有する化合物であれば良い。

ポリオールのヒドロキシル基に対するイソシアネートのイソシアネート基の割合（以下、ＮＣＯインデックスという。）は、熱硬化性ウレタンポリマーの架橋状態に影響する。例えばＮＣＯインデックスが１を超えると、イソシアネート基の割合が多くなり、架橋がより進行して、熱硬化性ウレタンの網目構造が密になる（架橋が密になる）。一方、ＮＣＯインデックスが１未満であると、未反応のヒドロキシル基が残り、熱硬化性ウレタンポリマーの網目構造が少なくなる。

熱硬化性ウレタンポリマーの網目構造が少ない場合には、コート層１６の表面に含浸させる材料がコート層１６に浸透しやすくなる。また、含浸させる材料が未反応のヒドロキシル基と反応可能であり、コート層１６の表面に固定される。したがって、この観点から言えば、ＮＣＯインデックスが１未満であると良い。より好ましくは、ＮＣＯインデックスが０．９〜１．０の範囲内であると良い。

コート層１６を形成する材料は、シリコーンゴム層１４の外周面にコーティングするために液状であると良い。例えば、熱硬化性ウレタンポリマーを構成する材料が液状であっても良いし、熱硬化性ウレタンポリマーと熱可塑性ウレタンポリマーとを溶解あるいは懸濁させる溶剤を用いても良い。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげられる。これらは１種または２種以上併用することができる。特に、材料各成分の溶解性などの観点で、ＭＥＫが好ましい。溶剤を用いる場合には、コーティングしやすい粘度に調整してコート性を高めるなどの観点から、溶液濃度を５〜３０質量％の範囲内にすることが好ましい。

コート層１６を形成する材料には、必要に応じて、導電剤（電子導電剤および／またはイオン導電剤）、粗さ形成剤（粗さ形成粒子など）、可塑剤、レベリング剤などの各種添加剤が１種または２種以上含まれていても良い。

コート層１６の厚さは、１〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。厚さが１μｍ未満では、コート層１６が削れやすくなり、耐久性が低下しやすい。また、トナー帯電性の向上効果が低下しやすい。一方、厚さが５０μｍを超えると、熱硬化性ウレタンポリマーによる寸法変化の影響が大きくなりやすい。また、コーティングを繰返し行なう回数が多くなり、工程が煩雑になりやすい。コート層１６の厚さとしては、より好ましくは、５〜３０μｍの範囲内である。

コート層１６を形成するには、まず、熱可塑性ウレタンポリマーと、熱硬化性ウレタンポリマーを形成するポリオールおよびイソシアネートと、必要に応じて、溶剤、その他添加剤を混合して、コーティング液を調製する。次いで、導電性シャフト１２の外周にシリコーンゴム層１４を形成した後、シリコーンゴム層１４の外周面にこのコーティング液をコーティングする。コーティング方法は、特に制限されるものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法などの一般的な方法を適用することができる。コーティング後、乾燥、加熱架橋処理すれば、コート層１６を形成することができる。

このコート層１６の表面には特定物質が含浸されている。特定物質は、アミノ基を含有する物質や、イソシアネート基を含有する物質である。これらは１種または２種以上併用しても良い。これらのうち、高温高湿条件下においてより一層トナー帯電量の変動を起こしにくいなどの観点から、イソシアネート基を含有する物質が好ましい。これら特定物質は、モノマーであっても良いし、ポリマー、オリゴマーであっても良い。コート層１６の表面に含浸しやすいなどの観点から、特定物質の分子量は比較的小さいほうが好ましい。好ましい分子量の範囲としては、１００〜１０００の範囲内である。

アミノ基を含有する物質としては、例えば、メラミン、ベンゾグアナミン、アニリンなどが挙げられる。アミノ基を含有する物質としては、芳香環を有するもののほうが好ましい。

一方、イソシアネート基を含有する物質としては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、ＭＤＩやポリメリックＭＤＩの混合物であるクルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、あるいはこれらの多量体であるＭＤＩヌレート、ＨＤＩヌレート、ＴＤＩヌレート、またはこれらを尿素化、ビュレット化、アロファネート化、カルボジイミド化、ウレタン化などした変性体などが挙げられる。これらは１種または２種以上併用しても良い。これらのうち、高温高湿条件下においてより一層、トナー帯電量の変動を起こしにくいなどの観点から、クルードＭＤＩ（ｃ−ＭＤＩ）が好ましい。

上記特定物質をコート層１６の表面に含浸させるには、液状にされた上記特定物質をコート層１６の表面にコーティングした後、加熱処理すると良い。特定物質は、液状のものをそのまま用いても良いし、液状または固形のものを溶剤で希釈して用いても良い。溶剤としては、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などが挙げられる。このとき、コート層１６の表面に染み込みやすくするなどの観点から、溶液濃度を１〜５質量％の範囲内にすることが好ましい。

コーティング方法は、特に制限されるものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法などの一般的な方法を適用することができる。コーティングされた特定物質がコート層１６の表面に良く染み込むように、コート層１６の表面にコーティングした後、数秒〜１時間程度静置させても良い。コーティング後に加熱処理すると、溶媒等の揮発成分が除去される。また、コート層１６のＮＣＯインデックスが１未満である場合など、コート層１６の表層部分にポリオール由来のヒドロキシル基が残存する場合には、ヒドロキシル基と特定物質のイソシアネート基またはアミノ基とが反応して、コート層１６の表層部分に特定物質が固定される。

現像ロール１０の表面には、粗さが付与されていることが好ましい。表面に適度な粗さが付与されていると、トナー搬送性を高めることができる。表面に粗さを付与するには、例えば、微細な凹凸形状を有する金型によりシリコーンゴム層１４の表面に凹凸形状を転写する方法や、コート層１６中に粗さ形成粒子を含有させる方法などがある。

粗さ形成粒子の平均粒径は、例えば、現像ロールにおいて、トナー帯電性やトナー搬送性などに優れる観点から、１〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。平均粒径は、粒度測定器により測定することができる。粒度測定器としては、例えば、日機装（株）製のマイクロトラックＵＰＡ−ＳＴ１５０などが挙げられる。粗さ形成粒子の形成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、シリカ、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂等があげられる。これらは、１種または２種以上併用することができる。なかでも、現像ロールにおいて、トナーの高帯電化が可能なシリカを好適に用いることができる。

粗さ形成粒子の配合量は、例えば、現像ロールにおいて、トナー帯電性やトナー搬送性などに優れる観点から、コート層１６を形成する材料中のポリマー成分１００重量部に対して５〜５０重量部とすることが好ましい。

現像ロール１０の表面硬度（ＭＤ−１硬度）は、３０〜５５度の範囲内にあることが好ましい。表面硬度が３０度未満では、ロール表面が柔軟になりすぎて、トナーが食い込みやすく、フィルミングの原因になりやすい。一方、表面硬度が５５度を超えると、ロール表面と接触する相手部材やトナーのストレスの原因となりやすく、耐久時の画像が悪化しやすい。

現像ロール１０の表面硬度（ＭＤ−１硬度）は、熱硬化性ウレタンポリマーだけでなく熱可塑性ウレタンポリマーをコート層１６に含有させることで低硬度に抑えられる。また、このコート層１６の外周にメラミン樹脂などからなる硬い表層を形成させるのではなく、このコート層１６の表面に上記特定物質を含浸させることで、トナー帯電性を高めつつ、現像ロール１０の表面硬度の上昇が抑えられる。

現像ロール１０の体積抵抗は、１×１０^３〜１×１０^８Ωの範囲内にあることが好ましい。体積抵抗が１×１０^３Ω未満では、導電剤の体積比率が増大し、十分な耐圧が得られにくい。一方、体積抵抗が１×１０^８Ωを超えると、導電剤の体積比率が低減し、抵抗のムラが生じやすい。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

（実施例１）
＜シリコーンゴム層組成物の調製＞
導電性液状シリコーンゴム（信越化学工業（株）製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）をスタティックミキサにて混合し、シリコーンゴム層組成物を調製した。

＜コート層組成物の調製＞
熱可塑性ウレタンポリマー（日本ポリウレタン社製、「Ｎ５１９６」）５０質量部と、エーテル系ポリオール（三洋化成社製、「ＰＰＧ２０００」）３０質量部と、イソシアネート（大日本インキ化学工業製、「バーノックＤＮ９５５」）２０質量部と、電子導電剤（電気化学工業製、「デンカブラック」）３０質量部と、イオン導電剤（４級アンモニウム塩）１質量部とをボールミルにより混練した後、ＭＥＫ４００質量部を加えて混合、攪拌することにより、コート層組成物を調製した。

＜含浸液の調製＞
ＨＤＩヌレート（日本ポリウレタン社製、「コロネートＨＸ」）１００質量部を酢酸エチル３２００質量部に加えて混合、攪拌することにより、含浸液を調製した。

＜現像ロールの作製＞
導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）を同軸にセットした円筒状金型内にシリコーンゴム層組成物を注入し、１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性シャフトの外周に厚さ３ｍｍのシリコーンゴム層を有するロール体を作製した。この金型の内側には凹凸形状が形成されており、型転写によりロール体の表面に粗さを付与した。

次いで、ロール体の表面にロールコート法によりコート層組成物をコーティングした後、１７０℃で６０分熱処理して厚さ１０μｍのコート層を形成した。次いで、コート層の表面にロールコート法により含浸液をコーティングした後、１５０℃で６０分熱処理してコート層表面に含浸液を含浸させた。以上のようにして、実施例１に係る現像ロールを作製した。

（実施例２〜３）
実施例１のコート層組成物の調製において、熱可塑性ウレタンポリマーとポリオールとイソシアネートの配合量を表１に記載する配合量とした点以外は実施例１と同様にして実施例２〜３に係る現像ロールを作製した。

（実施例４〜６）
実施例１のコート層組成物の調製において、熱可塑性ウレタンポリマーとポリオールとイソシアネートの配合量を表１に記載する配合量とし、実施例１の含浸液の調製において、ＨＤＩヌレートに変えて表１に記載する成分とした点以外は実施例１と同様にして実施例４〜６に係る現像ロールを作製した。なお、ＴＤＩヌレートには、日本ポリウレタン製「コロネート２０３０」を、ｃ−ＭＤＩ（クルードＭＤＩ）には、ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ ポリウレタン（株）製「ルプラネートＭ５Ｓ」を用いた。

（実施例７）
実施例１のコート層組成物の調製において、エーテル系ポリオールに変えてエステル系ポリオール（ダイセル化学工業社製、「ＰＣＬ２２０Ｎ」）を用いた点以外は実施例１と同様にして実施例７に係る現像ロールを作製した。

（比較例１）
エーテル系ポリオール（三洋化成製、「ＰＰ−２０００」）１００質量部に、ケッチェンブラックＥＣ（ケッチェンブラックインターナショナル製）３質量部を添加し、粒度が２０μｍ以下となる程度まで分散させ、１００℃に温調してＡ液を得た。一方、ブロックコポリマー（日本油脂製、「モディパーＦ６００」）２０質量部と、ジフェニルメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン社製、「ミリオネートＭＴ」）４質量部と、ＨＤＩヌレート（日本ポリウレタン社製、「コロネートＣ−ＨＸ」）１２質量部とを混合し、１２０℃で１５分間反応させてＢ液を得た。

このＡ液とＢ液とを混合し、あらかじめ導電性シャフト（φ６ｍｍ、長さ２７０ｍｍ）が同軸にセットされ１２０℃に予熱された円筒状金型内に注入し、１２０℃で１２０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、両端部を除く導電性シャフトの外周に厚さ３ｍｍの導電性ポリウレタン層が形成されたロール体を得た。そして、実施例１のロール体に変えてこのロール体を用いた点以外は、実施例１と同様にして比較例１に係る現像ロールを作製した。

（比較例２）
＜表層組成物の調製＞
メラミン樹脂（大日本インキ化学工業製、「スーパーベッカミンＬ−１４５」）６５質量部と、イソシアネート（大日本インキ化学工業製、「バーノックＤＮ９５５」）３５質量部と、電子導電剤（電気化学工業製、「デンカブラックＨＳ−１００」）１０質量部とをＭＥＫ４００質量部に加えて混合、攪拌することにより、表層組成物を調製した。

実施例１において、コート層の表面に含浸液を含浸させないで、上記表層組成物をコート層の表面にロールコート法によりコーティングした後、１５０℃で６０分熱処理してコート層表面に表層を形成した点以外は、実施例１と同様にして比較例２に係る現像ロールを作製した。

（比較例３）
実施例１のコート層組成物の調製において熱可塑性ウレタンポリマーを配合しなかった点以外は実施例１と同様にして比較例３に係る現像ロールを作製した。

（比較例４）
実施例１のコート層組成物の調製においてポリオールとイソシアネートを配合しなかった点以外は実施例１と同様にして比較例４に係る現像ロールを作製した。

＜各現像ロールの評価＞
実施例および比較例に係る各現像ロールについて、環境変化によるロール外径およびトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）への影響の評価と、画像評価と、耐ヘタリ性の評価を行なった。画像評価は、初期におけるＬＬ残像、ＬＬ濃度ムラ、ＨＨカブリ、耐久時におけるカブリについて行なった。なお、ＬＬ残像はＬＬ環境（１５℃×１０％ＲＨ）での残像評価であり、ＬＬ濃度ムラはＬＬ環境での濃度ムラ評価であり、ＨＨカブリはＨＨ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）でのカブリ評価である。

（ロール外径）
各現像ロールをＬＬ環境（１５℃×１０％ＲＨ）で３日間養生し、レーザー測長器でロール外径を測定した。また、各現像ロールをＨＨ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で３日間養生し、レーザー測長器でロール外径を測定した。ＨＨ環境で測定した外径とＬＬ環境で測定した外径との差がＬＬ環境で測定した外径に対して０．５％以下であった場合を「○」とし、０．５％を超える場合を「×」とした。ロール外径は、ロール長手方向に均等間隔で５点測定したときの平均値である。

（トナー帯電量）
各現像ロールをＬＬ環境（１５℃×１０％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。また、各現像ロールをＨＨ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。

具体的には、上記養生後、各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ−２５１０」）に組み込み、２０℃×５０％ＲＨの環境下でベタ黒画像出し中にプリンターを停止した。次いで、図２に示す吸引式の静電電荷量測定装置３０の吸引口３２を現像ロールに押し当てながら、現像前の現像ロール上にあるトナーを吸引し、内筒３４内のフィルタ３６にトナーを回収した。内筒３４は、外部から静電的にシールドされている。接続されたエレクトロメータ３８（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製、「６５１７Ａ」）で、フィルタ３６に蓄積されたトナー電荷量を測定し、トナーを吸引したロール表面の面積から、面積当たりのトナー電荷量（−μＣ／ｍ^２）を求めた。また、トナーを吸い取りしたロール表面の面積と吸い取った量（フィルタ３６の重量増加分）よりトナー搬送量Ｍ（ｇ／ｍ^２）を算出した。これらの値を基に、Ｑ／Ｍ＝トナー電荷量／トナー搬送量（−μＣ／ｇ）を算出した。

ＨＨ環境とＬＬ環境でのＱ／Ｍ値の差が３．０未満の場合を「◎」とし、Ｑ／Ｍ値の差が３．０以上５．０未満の場合を「○」とし、Ｑ／Ｍ値の差が５．０以上８．０未満の場合を「△」とし、Ｑ／Ｍ値の差が８．０以上の場合を「×」とした。

（ＬＬ残像、ＬＬ濃度ムラ）
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）のカートリッジに組み込み、ベタ、ハーフトーンの画像出しをＬＬ環境（１５℃×１０％ＲＨ）で行なった。出力画像に残像、ムラがなかった場合を「◎」とし、出力画像に残像、ムラが軽微に生じた場合を「○」とし、出力画像に残像、ムラが生じた場合を「×」とした。

（カブリ）
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）のカートリッジに組み込み、白紙チャートモードで現像し、感光ドラム上にトナーが移動したタイミングで現像を停止した。次に、上記感光ドラム上に飛翔したトナーをテープで転写し、白紙に貼り付けてマクベス濃度を測定した。そして、マクベス濃度から白紙濃度を引いた値を地汚れ特性値とし、その値が０．０２以下のものを「○」、０．０２を超えるものを「×」とした。また、ＨＨ環境で１０００枚画像出力前後、ＨＨ環境で上記カブリ測定を行ない、耐久後におけるカブリとした。なお、印加バイアスは現像ロール−３００Ｖとした。

（耐ヘタリ性）
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）のカートリッジに組み込んだ状態で、気温３２．５℃、湿度８０％の環境下で２週間放置し、その後ハーフトーン画像をＮＮ環境（２３℃×５３％ＲＨ）で画像出しを行なった。画像上に圧接部に起因する不良がない場合を「○」とし、圧接痕に起因するスジ状の不良が発生した場合を「×」とした。

また、製品特性として、体積抵抗、表面粗さＲａ、残留電荷、表面硬度を測定した。

（体積抵抗）
金属棒上に各現像ロールを線接触させ、ロールの導電性シャフトの両端に各々５００ｇの荷重をかけた状態で金属棒を回転駆動し、３０ｒｐｍで各現像ロールをつれ回り回転させ、１００ＶＤＣ印加した状態での導電性シャフトと金属棒間の電気抵抗を測定し、各現像ロールの体積抵抗（Ω）とした。

（表面粗さ）
ロール表面の両端からそれぞれ軸方向内側５ｍｍの位置および軸方向中央の３つの位置において、それぞれの位置の外周の任意の３点での算術平均粗さ（Ｒａ）を、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム１４００Ｄ）を用いて測定した。そして、その合計９点（３点×３つの位置）での算術平均粗さ（Ｒａ）の平均値を算出し、その結果を下記の表１に併せて表記した。

（残留電荷）
温度１５℃、湿度１０％ＲＨの環境下において、ロール回転数７０ｒｐｍで各現像ロールを回転させながら、その現像ロール表面に、コロナ放電線（コロトロン）を用いて１００μＡのコロナ電流を印加し、ロール表面を帯電した。そして、上記コロナ放電線から１／４周期分後方の位置に配した表面電位計により、上記現像ロール表面の残留電荷を測定した。なお、測定はロールを回転させたままで行なった。

（表面硬度）
各現像ロールの表面硬度を、ＭＤ−１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型」）により測定（Ｎ＝３）した。

比較例１では、ベースとなる層にウレタンゴムを用いているため、環境変化によるロール外径変化が大きくなった。その結果、トナー搬送量が不安定になり（Ｑ／Ｍが変動し）、初期画像で濃度ムラが生じた。比較例２では、従来の現像ロールと同様、トナー帯電性を向上させるメラミン樹脂を塗膜化した構成になっている。そのため、ロールの表面硬度が高くなり、耐久後のカブリが悪化した。また、硬い表層の存在により、表層の下に位置するシリコーンゴム層の良好な耐ヘタリ性が打ち消されている。

比較例３では、ベースとなるシリコーンゴム層の外周に熱硬化性ウレタンポリマーよりなるコート層を形成しようとしたが、熱硬化収縮が大きいため、μｍオーダーの成膜が困難であった。そのため、シリコーンゴム層の外周に熱硬化性ウレタンポリマーのみからなるウレタン薄膜を形成することができなかった。比較例４では、ベースとなるシリコーンゴム層の外周に熱可塑性ウレタンポリマーをコーティングしている。そのため、耐ヘタリ性を満足させることはできなかった。

これに対し、実施例に係る各現像ロールは、ベースとなる層にシリコーンゴムを使用し、このシリコーンゴム層の外周に熱可塑性ウレタンポリマーと熱硬化性ウレタンポリマーとを含有するコート層が形成され、このコート層の表面にイソシアネートやメラミンを含浸させた構成をしている。そのため、環境変化によるロール外径およびトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）への影響が低いことが確認できた。また、ロールの表面硬度が低くなり、長期に渡ってカブリが抑制され高画質が維持されていることが確認できた。さらに、耐ヘタリ性にも優れていることが確認できた。

また、実施例に係る各現像ロールでは、コート層に熱可塑性ウレタンポリマーが含まれているため、コート性が良好でμｍオーダーの成膜が可能になっている。そして、コート層にイソシアネートを含浸させたときには、実施例１〜３および実施例５〜７に示すように、環境変化に対するＱ／Ｍの変動を抑える効果が高い。さらに、ｃ−ＭＤＩを用いた実施例６では、この効果に一層優れている。そして、製品特性より、製品性能にも問題がないことを確認できた。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

一実施形態に係る電子写真機器用現像ロールを表す周方向断面図である。 吸引式ファラデーゲージ法による測定装置を表す模式図である。

符号の説明

１０ 電子写真機器用現像ロール
１２ 導電性シャフト
１４ シリコーンゴム層
１６ コート層

Claims (6)

1. 軸体と、
   前記軸体の外周に形成されたシリコーンゴム層と、
   前記シリコーンゴム層の外周に形成され、熱可塑性ウレタンポリマーと熱硬化性ウレタンポリマーとを含有するコート層とを有し、
   前記コート層中の熱可塑性ウレタンポリマーに対する熱硬化性ウレタンポリマーの質量比は、２０／８０〜８０／２０の範囲内にあり、
   前記コート層の表面に、アミノ基含有物質およびイソシアネート基含有物質から選択される１種または２種以上が含浸されてなることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
2. 前記コート層中の熱可塑性ウレタンポリマーに対する熱硬化性ウレタンポリマーの質量比は、４０／６０〜６０／４０の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
3. 前記コート層の熱硬化性ウレタンポリマーは、ポリオール成分がエーテル系ポリオールよりなる熱硬化性ウレタンポリマーであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用現像ロール。
4. 前記コート層の厚さは、１〜５０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子写真機器用現像ロール。
5. 前記コート層の表面に含浸されるイソシアネート基含有物質は、ポリメリックＭＤＩを含有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子写真機器用現像ロール。
6. 前記コート層のＮＣＯインデックスは、１以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子写真機器用現像ロール。

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