JP6095424B2 - 導電性ローラ、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、導電性ローラ、現像装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、経年にわたる使用によっても画像濃度の低下、及び画像ムラを生じさせることのない高品質の画像を形成することのできる導電性ローラ及び現像装置並びに高品質の画像を形成することのできる画像形成装置に関する。

レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置には、トナー担持体として導電性ローラが採用される。

特許文献１には、「導電性基体上に有機高分子材料とフィラーとを主成分とする材料を被覆した被覆層を備えるトナー担持体において、前記被覆層は同一抵抗且つ平均粒径の異なる少なくとも２種類の導電性フィラーが充填されていることを特徴とするトナー担持体」が開示されている（特許文献１の請求項１参照）。

この特許文献１に開示されたトナー担持体は、「２種類の平均粒径の異なる導電性フィラーを充填することにより、大粒径のフィラーが内側の壁寄りに流れるので、表層の抵抗が高く、内層の抵抗が低くなり、単層で安定した現像を可能とする」との技術的効果を奏するとされる（特許文献１の段落番号００３９参照）。この特許文献１には「単層で安定した現像を可能にする」ことが開示されているが、トナー担持体を有する画像形成装置を長期間にわたって使用した場合に形成される画像が均一な画像濃度で、しかも初期の画像濃度を維持した状態で形成されるか否かについて、記載がない。

また、特許文献２には、「少なくとも現像剤担持体と現像剤規制部材を有し、現像剤規制部材が現像剤担持体に現像剤を介して圧接し、現像剤層厚を規制する現像装置に用いられる現像剤担持体において、該現像剤担持体は基体及び該基体表面に被覆された導電性樹脂層を有し、該導電性樹脂層は、少なくとも結着樹脂及び個数平均粒径が１〜３０μｍであり且つ、変動係数が４０．０％以下の球状の樹脂粒子を含有することを特徴とする現像剤担持体」が開示されている（請求項１参照）。

この特許文献２に開示された発明は、「金属製の現像剤担持体上に、個数平均粒径が１〜３０μｍであり且つ変動係数が４０．０％以下の粒度分布を持つ、又は単分散の球状粒子を少なくとも含有する樹脂被膜を形成したもので、常温常湿はもとより低温低湿、高
温高湿下でも現像剤担持体上の現像剤に安定且つ適正な電荷を付与することができ、濃度低下、スリーブゴースト等の発生がなく、均一で濃度ムラのない高品位な画像を得ることができる」という技術的効果を奏する（特許文献２の段落番号０１１４参照）。この特許文献２に開示された現像剤担持体は、個数平均粒径が１〜３０μｍの範囲内にある単一の粒度分布を有する球状粒子を使用すると考えられる。

一方、現在においても画像品質の追及について止むところがなく、トナーフィルミングによる画像濃度の低下のない、しかも濃度ムラの生じることのない高品質の画像の実現についての技術的追及が継続的になされている。

特開平１０−１４２９２８号公報 特開平１１−２９５５号公報

この発明は、トナーフィルミングによる画像濃度の低下及び濃淡ムラの発生のない高品質の画像を形成することのできる導電性ローラ、現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、
（１） 軸体の外周面に形成された弾性層と前記弾性層の外周面に形成されたウレタンコート層とを備えてなる導電性ローラであって、
前記ウレタンコート層は、ウレタン樹脂と、前記ウレタン樹脂１００質量部に対して５〜３５質量部の、平均粒径の異なる同一種の粒子とを含有していることを特徴とする導電性ローラであり、
（２） 前記平均粒子の異なる同一種の粒子が、平均粒径が０．５〜２μｍである粒子と平均粒子が２．５〜１５μｍである粒子とである前記（１）に記載の導電性ローラであり、
（３） 平均粒径が０．５〜２μｍである粒子（小径粒子）と平均粒子が２．５〜１５μｍである粒子（大径粒子）との配合比率（小径粒子：大径粒子）が２５〜７５：７５〜２５である前記（２）に記載の導電性ローラであり、
（４） 前記平均粒子の異なる同一種の粒子が、シリカである前記（１）〜（３）のいずれか一項に記載の導電性ローラであり、
（５） （１）〜（４）のいずれか一項に記載の導電性ローラを備えて成ることを特徴とする現像装置であり、
（６） （５）に記載の現像装置を備えて成ることを特徴とする画像形成装置である。

この発明に係る導電性ローラは、ウレタン樹脂とこのウレタン樹脂に対して特定割合で含有されるところの、平均粒径の異なる同一種の粒子とを含有しているから、トナーフィルミングの発生を抑制し、したがって経年使用による濃度低下や濃淡ムラのない高品質の画像を形成することに貢献する導電性ローラ及び現像装置を提供することができる。

この発明に係る画像形成装置はこの発明に係る現像装置を備えて成る。したがって、この発明によれば、濃度低下及び濃淡ムラのない高品質の画像を形成することのできる画像形成装置を提供することができる。

図１は、この発明に係る導電性ローラの一例を示す斜視図である。 図２は、この発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。

このウレタンコート層には、平均粒径の異なる同一種の粒子、すなわち平均粒径が大小関係となっている同一種の粒子が含まれている。同一種類ではあるが平均粒径という点において二種の粒子がウレタンコート層に含まれていると、ウレタンコート層中のウレタン樹脂の存在と相俟ってトナーフィルミングによる濃度低下がなく、フィルミングが起こり難くなることによる濃淡ムラのない高品質の画像を形成することのできる導電性ローラを得ることができる。

好適な同一種の粒子の一方の粒子の平均粒径は０．５〜２μｍであり、特に１〜２μｍであり、他方の粒子の平均粒径は２．５〜１５μｍであり、特に２．５〜５μｍである。このように他方の粒子に比べて小さい平均粒径を有する一方の粒子を平均粒径小粒子と称し、他方の粒子は一方の粒子に比べて平均粒径が大きいのでこの一方の粒子を平均粒径大粒子と称することがある。上記特定の平均粒径範囲を有する平均粒径大粒子と平均粒径小粒子との、同一物質からなる二種の粒子がウレタンコート中に存在すると、導電性ローラとしての濃度低下及び濃淡ムラのない高品質の画像を一層よく形成することのできる導電性ローラとすることができる。

粒子の平均粒径は、例えば粒度分布測定装置（日機装株式会社製、レーザー回折・散乱式粒度分析計 ＭＴ３３００ＥＸＩＩ）で測定することができる。

物質として同一種であり、平均粒径という観点では二種となっている平均粒径小粒子と平均粒径大粒子との、ウレタンコート層中の配合割合は、通常の場合、平均粒径小粒子：平均粒径大粒子＝２５〜７５：７５〜２５、好ましくは３０〜７０：７０〜３０である。ウレタンコート層に平均粒径小粒子だけが含まれているとトナーフィルミングによる濃度低下を生じ、ウレタンコート層に平均粒径大粒子だけが含まれていると画質の低下を生じることがある。ウレタンコート層に平均粒径小粒子と平均粒径大粒子とが上記の配合割合で含まれていると平均粒子小粒子だけの場合及び平均粒子大粒子だけの場合の欠点を補うことができる。

ウレタン樹脂１００質量部に対する平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子の合計配合量は、通常の場合、５〜３５質量部、好ましくは８〜２０質量部である。平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子の合計配合量が前記下限値よりも少ないと、印字濃度不足や表面粗さが小さくなるためにトナーフィルミングの影響を受けやすくなるといった不都合を生じることがあり、前記合計配合量が前記上限値よりも多いと、画質の低下といった不都合を生じることがある。

平均粒径小粒子と平均粒径大粒子とは物質としては同質の粒子であり、平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子を構成する物質としては、有機微粒子及び無機微粒子を挙げることができる。

有機微粒子としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂等の粒子、無機微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、炭酸カルシウム等の粒子を挙げることができる。

これらの中でも平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子として無機微粒子が好ましく、特にシリカが好ましい。

シリカとしては、ケイ酸ソーダの加水分解による湿式製造法等から得られる含水シリカ、及び四塩化珪素などのハロゲン化珪素あるいは有機珪素化合物の熱分解による乾式製造法等から得られる無水シリカを用いることができる。含水シリカとしては、例えば、日本シリカ工業（株）のニップシールＶＮ３、ニップシールＡＱ、ニップシールＬＰ、ニップシールＥＲ、ニップシールＮＳ、ニップシールＮＳ−Ｔ、ニップシールＮＡ、ニップシールＬ３００、ニップシールＮ３００Ａ、ニップシールＥ、ニップシールＳＳ−１０、ニップシールＳＳ−２０、ニップシールＳＳ−３０Ｐ、ニップシールＳＳ−５０Ａ、ニップシールＳＳ−７０、ニップシールＳＳ−１７０Ｘ、Ｍｏｎｓａｎｔｏ社のＳａｎｔｏｃｅｌ ＦＲＣ、Ｓａｎｔｏｃｅｌ ＣＳ、ＰＰＧ Ｉｎｄ社のＨｉ−Ｓｉｌ ２３３、Ｈｉ−Ｓｉｌ Ｘ３０３、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ Ｑｕａｒｔｓ社のＱｕｓｏ Ｆ−２０等が挙げられる。また、無水シリカとしては、例えば、日本アエロジル（株）のアエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジル２００Ｖ、アエロジル２００ＣＦ、アエロジル３００、アエロジル３００ＣＦ、アエロジル３８０、アエロジルＯＸ５０、アエロジルＴＴ６００、アエロジルＭＯＸ８０、アエロジルＭＯＸ１７０、アエロジルＣＯＫ８４、アエロジルＲ９７２、アエロジルＲ９７４、アエロジルＲ２０２、アエロジルＲＸ２００、アエロジルＲＹ２００、アエロジルＲ８０５、アエロジルＲ８１２、Ｃａｂｏｔ社のＣａｂ−Ｏ−ＳｉｌＭＳ−５、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ ＭＳ−７、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ ＨＳ−５、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ ＭＳ−７等が挙げられる。ただし、シリカは、上述の例に限定されるものではない。

平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子は、篩等の選別機等により得ることができるが、市販品から得ることもできる。平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子は、例えば（株）アドマテックスのＳＯ−Ｅ２、ＳＯ−Ｅ３、ＳＯ−Ｅ５、ＳＯ−Ｅ６、ＳＯ−Ｃ２〜Ｃ６、東ソー・シリカのニップジェル、ニップシールにより入手することができる。

この発明に係る導電性ローラにおいて、ウレタンコート層内にイオン液体が含有される場合、ウレタン樹脂とイオン液体とは、ウレタンコート層内に、互いに独立に存在していてもよく、また、これらが反応した反応体として存在していてもよく、複合体等として存在していてもよい。

この発明に係る導電性ローラを、その一例を挙げて、説明する。この発明に係る導電性ローラの一例である導電性ローラは、図１に示されるように、軸体２と、軸体２の外周面に形成された弾性層３と、弾性層３の外周面に形成されたウレタンコート層４とを備えている。

軸体２は、従来公知の導電性ローラにおける軸体と基本的に同様である。この軸体２は、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体であり、良好な導電特性を有している。軸体２は熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよい。

弾性層３は、従来公知の導電性ローラにおける弾性層と基本的に同様である。この弾性層３は、軸体２の外周面に後述する導電性組成物を硬化して成り、２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度を有しているのが好ましい。弾性層３が２０〜７０のＪＩＳ Ａ硬度（ＪＩＳ Ｋ６３０１）を有していると導電性ローラ１と被当接体との接触面積を大きくすることができ、また弾性層３の反発弾性及び圧縮永久ひずみにも優れる。

弾性層３は、体積抵抗率が１０^１〜１０^７Ω・ｃｍの範囲にあり、及び／又は、電気抵抗率が１０^１〜１０^９Ωの範囲にあるのが好ましい。弾性層３の体積抵抗率及び／又は電気抵抗率が前記範囲内にあると、導電性ローラ１を画像形成装置に装着したときに、現像剤を所望のように担持、供給して所望の品質を有する画像を形成することに貢献できる。前記体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ６９１１に規定された方法（印加電圧を１００Ｖ）に準じて測定することができる。前記電気抵抗率は、例えば、電気抵抗計（商品名：ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ、株式会社アドバンテスト製）を用い、導電性ローラ１を水平に置き、５ｍｍの厚さ、３０ｍｍの幅、及び、導電性ローラ１の弾性層３全体を載せることのできる長さを有する金メッキ製板を電極とし、５００ｇの荷重を導電性ローラ１における軸体２の両端それぞれに支持させた状態にして、軸体２と電極との間にＤＣ１００Ｖを印加し、１秒後の電気抵抗計の値を読みとり、この値を電気抵抗値とする方法に準拠して、測定することができる。

弾性層３は、被当接体との当接状態において被当接体と弾性層３との均一なニップ幅を確保することができる点で、その厚さは１ｍｍ以上であるのが好ましく、５ｍｍ以上であるのが特に好ましい。一方、弾性層３の厚さの上限は弾性層３の外径精度を損なわない限り特に制限されないが、一般に弾性層３の厚さを厚くしすぎると弾性層３の作製コストが上昇するから、実用的な作製コストを考慮すると弾性層３の厚さは３０ｍｍ以下であるのが好ましく、２０ｍｍ以下であるのがより好ましい。なお、弾性層３の厚さは、所望のニップ幅を達成するために、弾性層３の硬度、例えば、ＪＩＳ Ａ硬度等に応じて、適宜選択される。

弾性層３を形成する導電性組成物は、ゴムと、導電性付与剤と、所望により各種添加剤とを含有する。前記ゴムは、例えば、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む。）、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等のゴムが挙げられるが、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴム又はウレタンゴムであるのが好ましく、シリコーン若しくはシリコーン変性ゴムが、耐熱性及び帯電特性等に優れる点で、特に好ましい。これらのゴムは、液状型であってもミラブル型であってもよい。前記導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、導電性ポリマー等の導電性粉末が挙げられる。各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。

前記導電性組成物として、例えば、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等を好適に挙げることができる。この付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、（Ａ）平均組成式：Ｒ_ｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２}（Ｒは、同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素原子数１〜１２、より好ましくは炭素原子数１〜８の一価炭化水素基であり、ｎは１．９５〜２．０５の正数である。）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、及び、（Ｃ）上記（Ｂ）成分に属するもの以外の導電性材料を含有する。これらの各成分（Ａ）〜（Ｃ）は、例えば、特開２００８−０５８６２２号公報に記載の「付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物」における各成分と基本的に同様である。前記付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、（Ｄ）一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンと、（Ｅ）一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｆ）平均粒径が１〜３０μｍで嵩密度が０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３である無機質充填材と、（Ｇ）導電性付与剤と、（Ｈ）付加反応触媒とを含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。これらの各成分（Ｄ）〜（Ｈ）は、例えば、特開２００８−０５８６２２号公報に記載の「付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物」における各成分と基本的に同様である。

ウレタンコート層４は、導電性ローラ１の最外層として、好ましくは０．１〜５０μｍの層厚に、より好ましくは１０〜２５μｍの層厚に、形成されている。

このウレタンコート層４は、ウレタン樹脂、及び同一種の平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子の他に、所望により、各種ウレタン樹脂組成物に通常用いられる各種添加剤等を含有していてもよい。このような添加剤として、例えばカーボンブラック等の導電性付与剤、後述するウレタン樹脂組成物における他の成分例えば助剤等が任意成分として含有されることがある。ウレタンコート層４がカーボンブラックを含有する場合には、カーボンブラックのＤＢＰ吸着量が１００ｍＬ／１００ｇ未満であるのが好ましい。このＤＢＰ吸着量はＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準じて測定できる。

ウレタンコート層４に含有されるウレタン樹脂、すなわち、ウレタンコート層４を形成するベース樹脂となるウレタン樹脂は、公知のウレタン樹脂であればよく、通常、ポリオールとポリイソシアネートとから得られる。このポリオールはポリエステルポリオール及びポリエーテルポリオールであるのが好ましく、このポリイソシアネートは、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート等が挙げられる。ポリオール及びポリイソシアネートの詳細はウレタン樹脂組成物において説明する。

前記ポリオールは、分子内に好ましくは末端に水酸基を少なくとも２つ有する、ポリウレタンの調製に通常使用される各種のポリオールであればよい。このようなポリオールとして、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールから選択された少なくとも１種のポリオールであるのが好ましく、ポリエステルジオール又はポリエーテルジオールであるのがさらに好ましく、ポリエステルジオールが特に好ましい。

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、及び、これらの各種変性体又はこれらの混合物等が挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、例えば、アジピン酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、ヘキサンジオール等のポリオールとの縮合により得られる縮合系ポエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及び、これらの混合物等が挙げられる。ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールは、１種単独でも２種以上を組み合わせて使用してもよく、また、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとを組み合わせて使用してもよい。ポリオールは、熱的安定性に優れる点で、ポリエステルポリオールが好ましい。前記ポリオールは、後述するポリイソシアネート等との相溶性に優れる点で、１０００〜８０００の数平均分子量を有するのが好ましく、１０００〜５０００の数平均分子量を有するのがさらに好ましく、イオン液体が水酸基含有イオン液体である場合には、８００〜１５０００の数平均分子量を有するのが好ましく、１０００〜５０００の数平均分子量を有するのがさらに好ましい。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による標準ポリスチレンに換算したときの分子量である。

前記ポリイソシアネートは、分子内に好ましくは末端にイソシアネート基を少なくとも２つ有する、ポリウレタンの調製に通常使用される各種ポリイソシアネートであればよく、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート及びこれらの誘導体等が挙げられる。ポリイソシアネートは、貯蔵安定性に優れ、反応速度を制御しやすい点で、脂肪族ポリイソシアネートであるのが好ましい。イオン液体が水酸基含有イオン液体である場合には、ポリイソシアネートはジイソシアネートであるのが好ましく、また画像形成装置の長期間にわたる待機又は停止後においても、また低湿度環境下においても高品質の画像を形成することができる点で、脂肪族ポリイソシアネートであるのが好ましく、したがって、脂肪族ジイソシアネートであるのが特に好ましい。

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイシシアネート（ＸＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（トリレンジイソシアネートとも称する。ＴＤＩ）、３，３’−ビトリレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、メタフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネートメチル、トランスシクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアネート等が挙げられる。前記誘導体としては、前記ポリイソシアネートの多核体、ポリオール等で変性したウレタン変性物（ウレタンプレポリマーを含む）、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等が挙げられる。ポリイソシアネートは１種単独で又は２種以上を用いることができる。ポリイソシアネートは、５００〜２０００の分子量を有するのが好ましく、７００〜１５００の分子量を有するのがさらに好ましい。

前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとの混合割合は、特に限定されないが、ポリオールに含まれる水酸基（ＯＨ）の合計モル数と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル数との比率［ＮＣＯ／ＯＨ］が０．７〜１．１５であるのが好ましい。この比率［ＮＣＯ／ＯＨ］は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、０．８５〜１．１０であるのがより好ましい。ただし、実際には、作業環境、作業上の誤差を考慮して前記適正モル比の３〜４倍相当量を配合してもよい。

ウレタン樹脂組成物には、ウレタン調整成分、場合により配合されるイオン液体に加えて、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を併用してもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びアミン類等が挙げられる。

ウレタン樹脂組成物は、ウレタン調整成分と場合により配合されるイオン液体と、所望により、溶媒、助剤等を適宜の方法で混合して得られる。

この発明に係る導電性ローラの製造方法を、導電性ローラ１を例に挙げて、以下に説明する。

導電性ローラ１は、軸体２の外周面に弾性層３を形成し、さらに、弾性層３の外周面にウレタンコート層４を形成して、製造される。導電性ローラ１を製造するには、まず、軸体２が準備される。例えば、軸体２は公知の方法により所望の形状に調製される。この軸体２は弾性層３が形成される前にプライマーが塗布されてもよい。軸体２に塗布されるプライマーとしては、特に制限はないが、弾性層３とウレタンコート層４とを接着又は密着させるプライマー層とを形成する材料と同様の樹脂及び架橋剤が挙げられる。プライマーは、所望により溶剤等に溶解され、定法、例えば、ディップ法、スプレー法等に従って、軸体の外周面に塗布される。

弾性層３は前記導電性組成物を軸体２の外周面に加熱硬化して形成される。例えば、弾性層３は、公知の成形方法によって、加熱硬化と成形とを同時に又は連続して行い、軸体２の外周面に形成される。導電性組成物の硬化方法は導電性組成物の硬化に必要な熱を加えられる方法であればよく、また弾性層３の成形方法も押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる型成形等、特に制限されるものではない。例えば、導電性組成物が付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、押出成形等を選択することができ、導電性組成物が付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、金型を用いる成形法を選択することができる。導電性組成物を硬化させる際の加熱温度は、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は、１００〜５００℃、特に１２０〜３００℃、時間は数秒以上１時間以下、特に１０秒以上〜３５分以下であるのが好ましく、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は、１００〜３００℃、特に１１０〜２００℃、時間は５分〜５時間、特に１〜３時間であるのが好ましい。また、必要に応じ、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は１００〜２００℃で１〜２０時間程度の硬化条件で、また、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は１２０〜２５０℃で２〜７０時間程度の硬化条件で、二次加硫してもよい。また、導電性組成物は既知の方法で発泡硬化させることにより、気泡を有するスポンジ状弾性層を容易に形成することもできる。

このようにして形成された弾性層３は、所望により、その表面が研磨、研削されて、外径及び表面状態等が調整される。また、このようにして形成された弾性層３はウレタンコート層４が形成される前に前記プライマー層が形成されてもよい。

ウレタンコート層４は、このようにして形成された弾性層３、又は、所望により形成されたプライマー層の外周面に、前記ウレタン樹脂組成物を塗工し、次いで、塗工されたウレタン樹脂組成物を加熱硬化又は湿気硬化させて、形成される。ウレタン樹脂組成物の塗工は、例えば、ウレタン樹脂組成物の塗工液を塗工する塗布法、塗工液に弾性層３等を浸漬するディッピング法、塗工液を弾性層３等に吹き付けるスプレーコーティング法等の公知の塗工方法によって、行われる。ウレタン樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、ウレタン樹脂組成物に、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール、キシレン及びトルエン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒等の揮発性溶媒、又は、水を加えた塗工液を塗工してもよい。このようにして塗工されたウレタン樹脂組成物を硬化する方法は、ウレタン樹脂組成物の硬化等に必要な熱又は水分を加えられる方法であればよく、例えば、ウレタン樹脂組成物が塗工された弾性層３等を加熱器で加熱する方法、ウレタン樹脂組成物が塗工された弾性層３等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。ウレタン樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、１００〜２００℃、特に１２０〜１６０℃、加熱時間は１０〜１２０分間、特に３０〜６０分間であるのが好ましい。なお、前記塗工に代えて、ウレタン樹脂組成物を弾性層３又はプライマー層の外周面に、押出成形、プレス成形、インジェクション成形等の公知の成形方法によって、積層すると共に、又は、積層した後に、積層されたウレタン樹脂組成物を硬化させる方法等が採用されることができる。

導電性ローラ１は、ウレタン樹脂と、ウレタン樹脂１００質量部に対して５〜３５質量部の同質の平均粒径小粒子及び平均粒径大粒子とを含有しているウレタンコート層４を備えてなるから、前記したように、画像形成装置に装着されたときに、トナーフィルミングの発生を抑制し、したがって経年使用による濃度低下や濃淡ムラのない高品質の画像を形成することに貢献できる。

この導電性ローラ１は、画像形成装置の長期間にわたる待機又は停止後においても白筋の発生を実質的に抑えることができるから、例えば、自身の表面に、所望の帯電量に帯電した現像剤を均一な厚さに担持して像担持体に供給するという作用・機能を発揮する必要のある現像ローラ及び現像剤供給ローラとして好適に用いられ、特に、像担持体等の被当接体に接触又は圧接した状態で装着される現像ローラ及び現像剤供給ローラとして好適に用いられる。

次に、この発明に係る導電性ローラ１を備えた現像装置（以下、この発明に係る現像装置と称することがある。）の一例、及び、この一例の現像装置を備えた画像形成装置（以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。）の一例を、図２を参照して、説明する。

この画像形成装置１０は、図２に示されるように、この発明に係る現像装置２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｍ及び２０Ｙを備えている。現像装置２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｍ及び２０Ｙ並びに画像形成装置１０において、導電性ローラ１は、現像剤担持体２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ及び２３Ｙ、すなわち、現像ローラとして装着されている。この画像形成装置１０は、図２に示されるように、各色の現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹに装備された複数の像担持体１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｙを転写搬送ベルト６上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、したがって、現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹが２本の支持ローラ４２に巻回された転写搬送ベルト６上に直列に配置されている。現像ユニットＢは、像担持体１１Ｂ例えば感光体（感光ドラムとも称される。）と、帯電手段１２Ｂ例えば帯電ローラと、露光手段１３Ｂと、現像装置２０Ｂと、転写搬送ベルト６を介して像担持体１１Ｂに当接する転写手段１４Ｂ例えば転写ローラと、クリーニング手段１５Ｂとを備えている。現像ユニットＣ、Ｍ及びＹは現像装置Ｂと基本的に同様に構成されている。

現像装置２０Ｂは、一成分非磁性の現像剤２２Ｂを収容する筐体２１Ｂと、現像剤２２Ｂを像担持体１１Ｂに供給する現像剤担持体２３Ｂ例えば現像ローラと、現像剤２２Ｂの厚みを調整する現像剤量調節手段２４Ｂ例えばブレードとを備えて成る。この現像装置２０Ｂは、現像剤担持体２３Ｂとしての導電性ローラ１が像担持体１１Ｂに当接又は圧接するように、画像形成装置１０に装着されている。このときの導電性ローラ１と像担持体１１Ｂとのニップ幅は、通常、導電性ローラ１の周方向長さが０．１〜２ｍｍとなるように調整される。現像装置２０Ｃ、２０Ｍ及び２０Ｙは現像装置２０Ｂと基本的に同様に構成されている。

画像形成装置１０に使用される現像剤２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ及び２２Ｙは、いずれも、摩擦により帯電可能な現像剤であって、例えば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。各現像ユニットの筐体２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ及び２１Ｙ内には、一成分非磁性の、黒色現像剤２２Ｂ、シアン現像剤２２Ｃ、マゼンタ現像剤２２Ｍ及び黄色現像剤２２Ｙが収納されている。

定着手段３０は、記録体１６の搬送方向下流であって現像ユニットＹの下流側に配置されている。この定着手段３０は、記録体１６を通過させる開口部３５を有する筐体内に、定着ローラ３１と、定着ローラ３１の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ３３と、定着ローラ３１及び無端ベルト支持ローラ３３に巻き掛けられた無端ベルト３６と、定着ローラ３１と対向配置された加圧ローラ３２とを備え、無端ベルト３６を介して定着ローラ３１と加圧ローラ３２とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。画像形成装置１０の底部には記録体１６を収容するカセット４１が設置されている。

画像形成装置１０は以下のようにして記録体１６にカラー画像を形成する。まず、現像ユニットＢにおいて、帯電手段１２Ｂで帯電した像担持体１１Ｂの表面に露光手段１３Ｂにより静電潜像が形成され、現像剤担持体２３Ｂにより供給された現像剤２２Ｂで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体１６が転写手段１４Ｂと像担持体１１Ｂとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体１６Ｂの表面に転写される。次いで、現像ユニットＢと同様にして、現像ユニットＣ、Ｍ及びＹによって、静電潜像が黒像に顕像化された記録体１６に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。次いで、カラー像が顕像化された記録体１６は、定着手段３０によりカラー像が永久画像として記録体１６に定着される。このようにして、記録体１６にカラー画像を形成することができる。

このタンデム型画像形成装置１０を長期間にわたって待機又は停止しても導電性ローラ１のウレタンコート層４の均一性を損なうこともなく、このタンデム型画像形成装置１０は待機又は停止がたとえ長期間にわたって継続したとしても白筋が実質的にない高品質の画像を形成できる。

画像形成装置１０は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。なお、画像形成装置１０においてはこの発明に係る導電性ローラを現像剤担持体２３の一例である現像ローラとして用いた例を参照して説明したが、現像剤供給ローラとしてこの発明に係る導電性ローラを用いても同様に高品質の画像を形成することができる。

この発明に係る導電性ローラ、現像装置及び画像形成装置は、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。例えば、この発明に係る導電性ローラは、弾性層とウレタンコート層との間に他の層を有してもよい。他の層としては、例えば、弾性層とウレタンコート層とを接着又は密着させるプライマー層等が挙げられる。プライマー層を形成する材料としては、例えば、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等のアルキッド樹脂変性物、オイルフリーアルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。また、これらの樹脂を硬化及び／又は架橋する架橋剤としては、例えば、イソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、過酸化物、フェノール化合物、ハイドロジェンシロキサン化合物等が挙げられる。プライマー層は、例えば、０．１〜１０μｍの厚さに形成される。

画像形成装置１０は電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、この発明に係る導電性ローラが配設される画像形成装置は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置に限られず、例えば、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。また、画像形成装置に用いられる現像剤は、一成分非磁性現像剤とされているが、この発明においては、一成分磁性現像剤であってもよく、二成分非磁性現像剤であっても、また、二成分磁性現像剤であってもよい。定着手段３０は、熱ローラ定着装置、加熱定着装置、圧力定着装置等が採用されてもよい。

（実施例１）
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（ＳＵＭ２２製、直径１０ｍｍ、長さ２７５ｍｍ）をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体の表面にプライマー層を形成した。

次いで、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン（Ｄ）（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ^２／ｇである疎水化処理されたヒュームドシリカ（日本アエロジル株式会社製、Ｒ−９７２）１質量部、平均粒径６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３である珪藻土（Ｆ）（オプライトＷ−３００５Ｓ、北秋珪藻土株式会社製）４０質量部、及び、アセチレンブラック（Ｇ）（デンカブラックＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製）５質量部をプラネタリーミキサーに入れ、３０分撹拌した後、３本ロールに１回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にＳｉ−Ｈ基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン（Ｅ）（重合度１７、Ｓｉ−Ｈ量０．００６０ｍｏｌ／ｇ）２．１質量部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール０．１質量部、及び、白金触媒（Ｈ）（Ｐｔ濃度１％）０．１部を添加し、１５分撹拌して混練して、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を調製した。調製した付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を液体射出成形により前記軸体２の外周面に成形した。液体射出成形において付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を１０分間１５０℃に加熱して硬化させた。この成形体を研磨して外径２０ｍｍの弾性層３を形成した。

下記組成を有するウレタンコート層４形成用のウレタン樹脂組成物を調製した。
・ポリイソシアネート（ヘキサメチレンジイソシアネート）：１４質量部
・縮合系ポリエステルポリオール（１，６−ヘキサンジオールとアジピン酸との混合モル比［ＣＯＯＨ／ＯＨ］＝１２／１３、前記測定方法で測定された数平均分子量は前記範囲内にあった。）：２８質量部（ポリイソシアネートと縮合系ポリエステルポリオールとのモル比［ＮＣＯ／ＯＨ］＝１．１／１）
・表１に示される平均粒子径を有する二種のシリカ：ウレタン樹脂に対して２０質量部（大粒子と小粒子との割合（質量％）は表１に記載した。またシリカの製造メーカー及び商品名を表２に示した。）
このようにして調製したウレタン樹脂組成物を弾性層３の外周面にスプレーコーティング法によって塗布し、１６０℃で３０分間加熱して、層厚２２μｍのウレタンコート層４を形成した。このようにして実施例１の導電性ローラを製造した。
（実施例２〜６）
表１に示される大粒子と小粒子との配合割合であり、表１に示される平均粒径を有する小粒子及び大粒子を使用した他は前記実施例１と同様に実施した。
(比較例１〜２)
表１に示される大粒子と小粒子との配合割合であり、表１に示される平均粒径を有する小粒子及び大粒子を使用した他は前記実施例１と同様に実施した。
（画質評価１）
画質評価１として、現像ローラ表面粗さの増大による濃淡ムラについて評価した。具体的には製造した各導電性ローラを現像ローラとして非磁性一成分電子写真方式のプリンター（商品名「ＨＬ−４０４０ＣＮ」、ブラザー工業株式会社製）に装着し、その周辺環境を２３．０℃、相対湿度５０％）に設定して５日間稼動することなく静置した。その後、前記プリンターから像担持体を取り出して目視で確認したところ像担持体の汚染は確認できなかった。この像担持体を前記プリンターに装着し直して、前記プリンターの用紙設定を「普通紙厚め」、印字品質を「標準」、カラー設定を「カラーモード」に設定して、カラー画像１枚印刷した。このカラー画像中の白筋の有無を目視にて評価した。評価は、カラー画像に白筋が皆無であった場合を「◎」、カラー画像に実用上問題がない程度にわずかに白筋が認められた場合を「○」、カラー画像に実用上問題がない程度に多少の白筋が認められた場合を「△」、カラー画像に実用上許容できないほど白筋が認められた場合を「×」とした。

実施例及び比較例についての画質評価１を表１に示した。
（画質評価２）
画質評価２として、現像ローラ上のトナーフィルミングによる濃度低下について評価した。具体的には製造した各導電性ローラを現像ローラとして非磁性一成分電子写真方式のプリンター（商品名「ＨＬ−４０４０ＣＮ」、ブラザー工業株式会社製）に装着し、その周辺環境を３２．５℃の高湿度環境下（相対湿度８０％）に設定し、Ａ４用紙（ＪＩＳ）にべた画像を一枚印刷した。引き続いて同環境下において印字濃度２％でハーフトーン画像を１０，０００枚印刷後に再度べた画像を一枚印刷した。ハーフトーン画像を印刷する前と後とに印刷された２枚のべた画像の印字濃度差を測定した。評価は、測定された印字濃度差が０．１以下であった場合を「◎」、測定された印字濃度差が０．１を超え０．２以下であった場合を「○」、測定された印字濃度差が０．２を超え０．３以下であった場合を「○×」、測定された印字濃度差が０．３を超えていた場合を「×」とした。

実施例及び比較例についての画質評価２を表１に示した。
（総合評価）
濃度低下が◎及び○と評価される場合には濃度ムラの評価結果を総合評価とし、濃度低下が△と評価される場合には濃度ムラの評価結果の一段下を総合評価とし、濃度ムラ及び濃度低下のいずれかが×と評価されるときには総合評価を×とした。

１ 導電性ローラ
２ 軸体
３ 弾性層
４ ウレタンコート層
６ 転写搬送ベルト
１０ 画像形成装置
１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｙ 像担持体
１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙ 帯電手段
１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｙ 露光手段
１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ 転写手段
１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｙ クリーニング手段
１６ 記録体
２０ 現像装置
２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙ、３４ 筐体
２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２Ｙ 現像剤
２３Ｂ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｙ 現像剤担持体
２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙ 現像剤規制部材
３０ 定着手段
３１ 定着ローラ
３２ 加圧ローラ
３３ 無端ベルト支持ローラ
３５ 開口部
３６ 無端ベルト
４１ カセット
４２ 支持ローラ
Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ 現像ユニット

Claims (6)

1. 軸体の外周面に形成された弾性層と前記弾性層の外周面に形成されたウレタンコート層とを備えてなる導電性ローラであって、
   前記ウレタンコート層は、ウレタン樹脂と、前記ウレタン樹脂１００質量部に対して５〜３５質量部の、平均粒径の異なる同一種の粒子とを含有しており、
   前記粒子の一方の粒子の平均粒径が１．５〜２μｍであり、他方の粒子の平均粒径が２．５〜１５μｍであることを特徴とする導電性ローラ。
2. 平均粒径が１．５〜２μｍである粒子（平均粒径小粒子）と平均粒径が２．５〜１５μｍである粒子（平均粒径大粒子）との配合比率（平均粒径小粒子：平均粒径大粒子）が２５〜７５：７５〜２５である前記請求項１に記載の導電性ローラ。
3. 前記他方の粒子の平均粒径が２．５〜５μｍである前記請求項１又は２に記載の導電性ローラ。
4. 前記平均粒子の異なる同一種の粒子が、シリカである前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電性ローラ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の導電性ローラを備えて成ることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置を備えて成ることを特徴とする画像形成装置。

Images