JP6800097B2

JP6800097B2 - 現像ローラ及び画像形成装置

Info

Publication number: JP6800097B2
Application number: JP2017122331A
Authority: JP
Inventors: 江川　敏彦; 敏彦江川; 教郎鈴木
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2037-06-22
Also published as: JP2019008059A

Description

本発明は、現像ローラ及び画像形成装置に関する。

従来、プリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、例えば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は、現像剤（トナー）を担持し、該現像剤を像担持体に供給するための現像ローラを備えている。

このような現像ローラとして、例えば、特許文献１には、弾性層の表面に所定の抵抗値を満たす樹脂成分を付着させた現像ローラが開示されている。また、特許文献２には、弾性層の外周に表面層を有し、弾性層及び表面層の硬さ及び表面粗さが所定の範囲に限定された現像ローラが開示されている。

特開平１０−６９１６５号公報特開２００７−３１６５２４号公報

近年の画像形成装置では、画像形成の精密化・高速化に伴ってより精細な印字特性が求められている。現像ローラは、トナー搬送性の観点からは優れた帯電性が求められる一方、像担持体へトナーを供給した後にはトナーフィルミングの発生等を避けるため、電荷減衰が速やかに進行することが求められている。

本発明の目的の一つは、優れた帯電性を有し、且つ、電荷の減衰速度が十分に速い現像ローラを提供することにある。また本発明の目的の一つは、上記現像ローラを備える画像形成装置を提供することにある。

本発明の一側面は、軸体、上記軸体の外周面上に設けられた弾性層と、を備え、上記弾性層が、ヒドロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の反応性基を有するエーテル変性シリコーンオイルと導電性付与剤とを含有するシリコーンゴム組成物の硬化物を含む、現像ローラに関する。

一態様において、上記導電性付与剤はカーボンブラックを含んでいてよい。

他の一態様において、上記エーテル変性シリコーンオイルの含有量は、上記シリコーンゴム組成物の全量基準で、０．０５質量％以上１０質量％以下であってよい。

更に他の一態様において、上記現像ローラは、上記弾性層上に設けられた被覆層を更に備えていてよい。

本発明の他の一側面は、上記現像ローラを備える画像形成装置に関する。

本発明によれば、優れた帯電性を有し、且つ、電荷の減衰速度が十分に速い現像ローラが提供される。また、本発明によれば、上記現像ローラを備える画像形成装置が提供される。

一実施形態に係る現像ローラの概略を示す正面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載のものに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る現像ローラの概略を示す正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。

本実施形態に係る現像ローラ１は、軸体２と、軸体２の外周面上に設けられた円筒上の弾性層３と、弾性層３の外周面を被覆する被覆層４とを備えている。

軸体２は、特に限定されず、公知の現像ローラに用いられる軸体であってよい。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の金属で構成されていてよく、このような軸体２は「芯金」と言い換えることができる。軸体２は、導電性を有するものであってよい。

軸体２は、必ずしも金属製である必要は無く、例えば、樹脂材料で構成されていてよい。樹脂材料は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤を配合した導電性樹脂であってよい。

軸体２は、１つの材質で構成されていてよく、２つ以上の材質から構成されていてもよい。軸体２は、例えば、芯材と、芯材の外周面を覆う外層と、から構成されていてよい。具体的には、軸体２は、例えば金属製の芯材にメッキ処理を施したものであってよい。また、軸体２は、例えば樹脂材料製の絶縁性芯材にメッキ処理を施して導電化したものであってもよい。

本実施形態において、軸体２は円柱形状を有しているが、軸体２の形状はこれに限定されない。軸体２は、例えば、円柱形状、円筒形状、多角柱状、多角筒状等であってよい。

軸体２の外周面には、弾性層３との接着性を向上させるため、洗浄処理、脱脂処理、プライマー処理等の処理が施されていてよい。

軸体２の軸線方向の長さは特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してよい。例えば、印字対象がＡ４サイズである場合、軸体２の軸線方向の長さは２５０〜３２０ｍｍであってよく、好ましくは２６０〜３１０ｍｍである。

軸体２の外径は特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してよい。例えば、軸体２の外径（外接円の直径）は、４ｍｍ〜１４ｍｍであってよく、好ましくは６ｍｍ〜１０ｍｍである。

弾性層３は、軸体２の胴体部の外周面上に設けられたゴム弾性を有する層である。弾性層３は、シリコーンゴムを含む層であってよく、シリコーンゴム弾性層ということもできる。

弾性層３は、ヒドロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の反応性基を有するエーテル変性シリコーンオイルと、導電性付与剤と、を含有するシリコーンゴム組成物の硬化物を含んでいる。シリコーンゴム組成物は、硬化によりシリコーンゴムを含む弾性体を形成可能な組成物であり、例えば、架橋によりシリコーンゴムを形成可能なシリコーンポリマーを含んでいてよい。

本実施形態では、弾性層３の原料であるシリコーン組成物にエーテル変性シリコーンオイルと導電性付与剤とを配合することで、優れた帯電性及び電荷減衰速度を両立した現像ローラ１が得られている。

エーテル変性シリコーンオイルは、シロキサン結合で構成される主鎖を有し、当該主鎖の末端又は側鎖にポリエーテル構造を有するオイル状のシリコーンオイルである。本実施形態において、エーテル変性シリコーンオイルは、ヒドロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の反応性基を有している。当該反応性基の結合位置は特に限定されないが、例えば、上述したポリエーテル構造上に結合していてよい。

エーテル変性シリコーンオイルは、１分子中に１つの反応性基を有していてよく、１分子中に２以上の反応性基を有していてもよい。

エーテル変性シリコーンが有するポリエーテル構造は、例えば下記式（Ａ）で表される構造であってよい。

式（Ａ−１）中、Ｒはアルキレン基を示す。アルキレン基の炭素原子数は特に限定されないが、例えば６以下であってよく、３以下であることが好ましい。アルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。なお、複数存在するＲは互いに同一でも異なっていてもよい。

式（Ａ−１）中、ｎは１以上の整数を示し、また、ｎは、例えば５００以下であってよく、２００以下であってもよく、１００以下であってもよい。

式（Ａ−１）で表されるポリエーテル構造は、端部の酸素原子が水素原子と結合し、上述した反応性基の一種であるヒドロキシ基を形成していてよい。すなわち、エーテル変性シリコーンオイルは、端部又は末端に下記式（Ａ−２）で表される構造を有していてよい。

式（Ａ−２）中、Ｒ及びｎは式（Ａ−１）におけるＲ及びｎと同義である。

エーテル変性シリコーンオイルは、例えば、下記式（ｉ）又は（ｉｉ）で表される構造を有していてよい。

式（ｉ）及び式（ｉｉ）中、Ｘは、ポリエーテル構造及び反応性基を有する有機基を表す。また、ｐ及びｑはそれぞれ独立に１以上の整数を示す。なお、複数存在するＸは互いに同一でも異なっていてもよい。

エーテル変性シリコーンオイルの粘度は特に限定されず、例えば、２０℃における粘度が１００ｃＳｔ以上であってよく、５００ｃＳｔ以上であることが好ましい。また、エーテル変性シリコーンオイルの２０℃における粘度は、例えば１００００ｃＳｔ以下であってよく、５０００ｃＳｔ以下であることが好ましい。

シリコーンゴム組成物におけるエーテル変性シリコーンオイルの含有量は、シリコーン組成物の全量基準で、例えば０．０５質量％以上であってよく、好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．２質量％以上である。エーテル変性シリコーンオイルの配合量を上記のように多くすることで電荷の減衰速度を一層早くすることができる。また、エーテル変性シリコーンオイルの含有量は、シリコーン組成物の全量基準で、例えば１０質量％以下であってよく、好ましくは５質量％以下であり、より好ましくは３質量％以下である。エーテル変性シリコーンオイルの配合量を上記のように少なくすることで、弾性層３のゴム硬度がより向上し、機械的強度に優れた現像ローラ１が得られる傾向がある。

エーテル変性シリコーンオイルとしては、例えば、信越化学工業製の変性シリコーンオイルである「ＫＦ３５５Ａ」、「ＫＦ６４４」、「ＫＦ６２０４」、「Ｘ−２２−４５９２」、「Ｘ−２２−４２７２」、「ＫＦ６１２３」、「Ｘ−２２−４７４１」、「ＫＦ１００２」等を用いることができる。また、エーテル変性シリコーンオイルとしては、例えば、東レ・ダウコーニング社製の変性シリコーンオイルである「ＢＹ１６−２０１」、「ＳＦ−８４２７」、「ＳＦ−８４２８」、「ＦＺ−２１６２」、「ＳＨ３７７３Ｍ」等を用いることもできる。

導電性付与剤は、弾性層３に導電性を付与できる成分であればよい。導電性付与剤としては、例えば、金属、金属酸化物、導電性ポリマー等の導電性粉末、カーボンブラック、イオン導電剤、界面活性剤等が挙げられる。

導電性付与剤としては、カーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックをエーテル変性シリコーンオイルと共にシリコーン組成物に配合することで、帯電性及び電荷減衰速度に係る効果がより顕著に奏される。導電性付与剤としては、１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。例えば、シリコーンゴム組成物は、導電性付与剤としてカーボンブラックのみを用いてよく、カーボンブラックと他の導電性付与剤とを併用してもよい。

カーボンブラックは特に限定されず、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等が好適に用いられる。カーボンブラックとしては、これらのうち１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。

シリコーンゴム組成物における導電性付与剤の含有量は、シリコーン組成物の全量基準で、例えば０．５質量％以上であってよく、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上である。導電性付与剤の含有量を上記のように多くすることで、現像ローラ１の抵抗値がより安定化し、印字性能がより向上する傾向がある。また、導電性付与剤の含有量は、シリコーン組成物の全量基準で、例えば２０質量％以下であってよく、好ましくは１５質量％以下であり、より好ましくは１０質量％以下である。導電性付与剤の含有量を上記のように少なくすることで、弾性層３の圧縮永久歪がより小さくなり、現像ローラ１の印字性能及び耐久性がより向上する傾向がある。

シリコーンゴム組成物は上記以外の各種添加剤を更に含有していてよい。各種添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、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。

シリコーンゴム組成物を硬化する方法は特に限定されず、公知の硬化方法を採用していよい。例えば、シリコーンゴム組成物は、加硫剤の添加及び加熱によって硬化してよく、シリコーンゴム組成物に含まれる架橋剤を加熱により反応させて硬化してもよい。

弾性層３は、シリコーンゴム組成物の硬化物で構成されていてよい。すなわち、弾性層３は、シリコーンゴム組成物の硬化により形成されるシリコーンゴム弾性体で構成されていてよい。

シリコーンゴム組成物は、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であってよい。

付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ａ）下記平均組成式（１）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、（Ｃ１）反応性基を有するエーテル変性シリコーンオイル、及び、（Ｃ２）導電性付与剤を含有するものであってよい。
Ｒ^１ _ｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２} …（１）
式（１）中、ｎは１．９５〜２．０５の正数を示す。また、Ｒ^１は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１２であり、より好ましくは１〜８である。

Ｒ^１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β−フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。また、Ｒ^１は、これらの炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基であってもよい。置換基は、例えばハロゲン原子、シアノ基等であってよい。置換基を有する炭化水素基としては、例えば、クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端が、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、ジメチルビニルシリル基等のジアルキルアラルキルシリル基、ジメチルヒドロキシシリル基等のジアルキルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等のトリアラルキルシリル基などで封鎖されていることが好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子中に２つ以上のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、Ｒ^１のうち０．００１〜５モル％（より好ましくは０．０１〜０．５モル％）のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンが有するアルケニル基としてはビニル基が特に好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロシランの１種若しくは２種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの３量体若しくは４量体等の環状ポリシロキサンを開環重合することによって得ることができる。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであってよく、一部分岐していてもよい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子構造の異なる２種又はそれ以上の混合物であってもよい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、２５℃における粘度が１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、１０００００〜１０００００００ｃＳｔであることがより好ましい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば１００以上であってよく、好ましくは３０００以上であり、１０００００であってよく、好ましくは１００００以下である。

（Ｂ）充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。

シリカ系充填材としては、Ｒ^２Ｓｉ（ＯＲ^３）_３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ系充填材を好適に用いることができる。ここで、Ｒ^２は、ビニル基又はアミノ基を有する基であってよく、例えば、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ−フェニルアミノプロピル基、メルカプト基等であってよい。Ｒ^３はアルキル基であってよく、例えばメチル基、エチル基等であってよい。シランカップリング剤は、例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」、「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手できる。表面処理シリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面をシランカップリング剤で処理することにより得ることができる。表面処理シリカ系充填材としては、市販品を用いてもよく、例えば、Ｊ．Ｍ．ＨＵＢＥＲ株式会社製の商品名「Ｚｅｏｔｈｉｘ９５」等が挙げられる。

シリカ系充填材の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して１０〜４０質量部であることが好ましく、１５〜３５質量部であることがより好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径は、１〜８０μｍであることが好ましく、２〜４０μｍであることがより好ましい。なお、シリカ系充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、（Ａ）〜（Ｃ２）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、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。

添加剤の具体例としては、（Ａ）オルガノポリシロキサンより重合度の低いジメチルシロキサンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、ジフェニルシランジオール及びα，ω−ジメチルシロキサンジオール等の両末端シラノール基封止低分子シロキサン、シラン等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ｄ）分子中に２つ以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、（Ｅ）分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２つ以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｆ）充填材と、（Ｇ１）反応性基を有するエーテル変性シリコーンオイルと、（Ｇ２）導電性付与剤と、（Ｈ）付加反応触媒と、を含有していてよい。

（Ｄ）オルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）で示される化合物が好適である。
Ｒ^４ _ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２} …（２）
式（２）中、ａは１．５〜２．８の正数を示し、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０５である。また、Ｒ^４は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。但し、一分子中のＲ^４のうち少なくとも２つはアルケニル基である。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１２であり、より好ましくは１〜８である。

Ｒ^４としては、上記Ｒ^１として例示した基と同じ基が例示できる。また、一分子中のＲ^４のうち少なくとも２つがアルケニル基であり、それ以外のＲ^４はアルキル基であることが好ましい。アルケニル基はビニル基であることが好ましく、アルキル基はメチル基であることが好ましい。また、Ｒ^４のうち、例えば９０％以上がアルキル基（好ましくはメチル基）であってよい。（Ｄ）オルガノポリシロキサンにおけるアルケニル基の含有量は、例えば、１．０×１０^−６〜５．０×１０^−３ｍｏｌ／ｇであってよく、５．０×１０^−６〜１．０×１０^−３ｍｏｌ／ｇであることが好ましい。

（Ｄ）オルガノポリシロキサンは、２５℃で液状であることが好ましく、２５℃における粘度が１００〜１００００００ｍＰａ・ｓ（より好ましくは２００〜１０００００ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。また、（Ｄ）オルガノポリシロキサンの平均重合度は１００〜８００であることが好ましく、１５０〜６００であることがより好ましい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（３）で示される化合物が好適である。
Ｒ^５ _ｂＨ_ｃＳｉＯ_{（４−ｂ−ｃ）／２} …（３）
式（３）中、ｂは０．７〜２．１の正数を示し、ｃは０．００１〜１．０の正数を示し、ｂ＋ｃは０．８〜３．０である。また、Ｒ^５は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１０である。なお、Ｒ^５としては、上記Ｒ^１として例示した基と同じ基が例示できる。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ケイ素原子に結合した水素原子（Ｓｉ−Ｈ）を一分子中に２つ以上有しており、３つ以上有していることが好ましい。また、（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンが一分子中に有する、ケイ素原子に結合した水素原子の個数は、２００以下であってよく、１００以下であってもよい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンにおいて、ケイ素原子に結合した水素原子の含有量は、０．００１〜０．０１７ｍｏｌ／ｇであることが好ましく、０．００２〜０．０１５ｍｏｌ／ｇであることがより好ましい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ_１／２単位とＳｉＯ_４／２単位とから成る共重合体、及び、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ_１／２単位とＳｉＯ_４／２単位と（Ｃ_６Ｈ_５）ＳｉＯ_３／２単位とから成る共重合体等が挙げられる。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ｄ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部であることが好ましく、０．３〜２０質量部であることがより好ましい。また、（Ｄ）オルガノポリシロキサンのアルケニル基に対する、（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉ−Ｈのモル比は、０．３〜５．０であることが好ましく、０．５〜２．５であることがより好ましい。

（Ｆ）充填材は、例えば、無機質充填材であってよい。付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物に（Ｆ）充填材を配合することで、圧縮永久ひずみが低くなり、体積抵抗率が経時で安定し、且つ十分なローラ耐久性が得られる。

（Ｆ）充填材の平均粒子径は、好ましくは１〜３０μｍであり、より好ましくは２〜２０μｍである。（Ｆ）充填材の平均粒子径が１μｍ以上であると、体積抵抗率の経時変化が一層抑制される傾向がある。また、（Ｆ）充填材の平均粒子径が３０μｍ以下であると、耐久性に一層優れる弾性層３が得られる傾向がある。なお、（Ｆ）充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

（Ｆ）充填材の嵩密度は、好ましくは０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３であり、より好ましくは０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ^３である。（Ｆ）充填材の嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３以上であると、圧縮永久ひずみをより低くすることができ、体積抵抗率の経時変化が一層抑制される傾向がある。また、（Ｆ）充填材の嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ^３以下であると、耐久性に一層優れる弾性層３が得られる傾向がある。なお、（Ｆ）充填材の嵩密度は、ＪＩＳＫ６２２３の見かけ比重の測定方法に基づいて求めることができる。

（Ｆ）充填材としては、例えば、珪藻土、パーライト、マイカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク、中空フィラー等が挙げられる。これらの中でも、（Ｆ）充填材としては、珪藻土、パーライト及び発泡パーライトの粉砕物を好適に用いることができる。

（Ｆ）充填材の配合量は、（Ｄ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して５〜１００質量部であることが好ましく、１０〜８０質量部であることがより好ましい。

（Ｈ）付加反応触媒は、（Ｄ）オルガノポリシロキサンと（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとの付加反応を活性化できる触媒であればよい。（Ｈ）付加反応触媒としては、例えば、白金族元素を有する触媒が挙げられる。白金族元素を有する触媒としては、例えば、白金系触媒（例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等）、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は（Ｄ）〜（Ｈ）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、発泡剤、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、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、希釈剤、反応性希釈剤、溶剤等が挙げられる。

添加剤の具体例としては、低分子シロキサンエステル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、フェニルシランジオール等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。また、添加剤としては、難燃性を付与させるハロゲン化合物等を用いてもよい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の２５℃における粘度は、５〜５００Ｐａ・ｓであることが好ましく、５〜２００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。

弾性層３の厚さは特に限定されず、例えば０．１〜６ｍｍであってよく、１〜４ｍｍであってもよい。なお、本明細書における厚さは、現像ローラ１の軸線方向に垂直な方向の厚さを示す。

弾性層３の外径は特に限定されず、例えば６ｍｍ〜２５ｍｍであってよく、７ｍｍ〜２１ｍｍであってよい。

弾性層３の外周面には、被覆層４との接着性向上等の目的で、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、エキシマ処理、ＵＶ処理、イトロ処理、フレーム処理等の表面処理が施されていてよい。

弾性層３の形成方法は特に限定されない。例えば、弾性層３は、シリコーンゴム組成物の押出成形、ＬＩＭＳ成形等の方法で形成されてよい。また、弾性層３は、軸体２上に形成された弾性体（シリコーンゴム組成物の硬化物）の研削・研磨等によって形成してもよい。

現像ローラ１において、被覆層４は弾性層３上に設けられ、弾性層３の外周面を被覆している。被覆層４は、弾性層３の外周面の全てを被覆している必要はなく、印字機能に不具合の無い範囲で弾性層３を被覆していればよい。

被覆層４は、例えば、ウレタン結合を有する樹脂を含有する層であってよい。ウレタン結合を有する樹脂としては、例えば、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との重合体であるウレタン樹脂が挙げられる。

ポリオール成分は、ヒドロキシル基を２つ以上有する化合物である。ポリオール成分としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリアクリルポリオール等が挙げられる。ポリオール成分はこれらの１種であってよく２種以上であってもよい。

ポリエステルポリオールは、分子内に２つ以上のエステル結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリエステルポリオールは、例えば、ジカルボン酸とポリオールとの縮合反応物であってよい。ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタルさん等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。ポリオールとしては、例えば、ヘキサンジオール、ブタンジオール等のジオール、２，４−ブタントリオール等のトリオールが挙げられる。

ポリカーボネートポリオールは、分子内に２つ以上のカーボネート結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリカーボネートポリオールは、例えば、上述のジオールとカーボネート化合物との縮合反応物等が挙げられる。カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、アルキレンカーボネート等が挙げられる。

ポリエーテルポリオールは、分子内に２つ以上のエーテル結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコールにポリエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加重合させた重合体等が挙げられる。ポリカプロラクトンポリオールは、ポリカプロラクトン骨格と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。

ポリアクリルポリオールは、アクリル系モノマー由来の繰り返し単位と２つ以上のヒドロキシル基とを有していてよい。アクリル系モノマーは、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、アクリルアミド等であってよい。第一の樹脂成分の柔軟性が向上する観点からは、ポリアクリルポリオールのＴｇは−７０℃〜３０℃であることが好ましく、−７０℃〜１０℃であることがより好ましい。

ポリオール成分の数平均分子量は、被覆層４の柔軟性が向上する観点から、１００〜１４０００であることが好ましく、５００〜１１０００であることがより好ましく、５００〜６０００であることが更に好ましい。なお、本明細書中、数平均分子量は、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換算の値を示す。

ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基（−ＮＣＯ）を２以上有する化合物である。ポリイソシアネート成分としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、その他のポリイソシアネートなどが挙げられる。

被覆層４は、フィラーを更に含有していてよい。本実施形態において、フィラーは、表面粗さ調製用粒子ということもできる。

被覆層４に配合されるフィラーの平均粒子径は、好ましくは０．１〜２０μｍであり、より好ましくは１〜１５μｍである。被覆層４にこのようなフィラーを配合することで、外周面の表面粗さを、容易に適切な範囲に調整することができる。現像ローラ１の外周面の表面粗さを調整することで、トナー搬送性が向上し、一層優れた印字特性が得られる。なお、フィラーの平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

被覆層４の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば、１〜２０μｍであることが好ましく、１〜１５μｍであることがより好ましい。なお、本明細書中、被覆層４の表面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ−１９９４に規定の方法で測定される十点平均粗さを示す。被覆層４の表面粗さは、例えば、配合するフィラーの種類、配合量等により容易に調整することができる。

被覆層４に配合されるフィラーの種類は特に限定されず、公知のフィラーから適宜選択して使用できる。例えばフィラーは、シリカ、球状樹脂粒子、金属酸化物等であってよい。

被覆層４がフィラーを含有するとき、フィラーの含有量は、例えば、被覆層４の樹脂成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部であることが好ましく、１〜４０質量部であることがより好ましい。

被覆層４は、導電性付与剤を更に含有していてよい。導電性付与剤は、被覆層４に導電性を付与し得る成分であればよく、特に限定されない。導電性付与剤としては、例えば、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック）、イオン導電剤、金属、金属酸化物、導電性ポリマー、帯電防止剤、イオン導電性樹脂、界面活性剤等が挙げられる。導電性付与剤の配合量は特に限定されず、導電性付与剤の種類、所望する導電性能等に応じて適宜調整してよい。また、導電性付与剤は一種を単独で用いてよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。

被覆層４は上記以外の添加剤を更に含有していてよい。例えば、被覆層４は、シランカップリング剤、潤滑剤、分散剤等の添加剤を更に含有していてよい。

被覆層４の形成方法は特に限定されない。例えば、被覆層４は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分及び重合触媒を含有する塗布液を弾性層３上に塗布し、加熱等によりポリオール成分とイソシアネート成分とを重合させることで形成してよい。塗布液に使用される溶媒は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分を溶解可能な溶媒であることが好ましく、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等であってよい。

被覆層４の厚さは特に限定されず、例えば０．５〜３０μｍであってよく、好ましくは１〜２０μｍである。

現像ローラ１は、上記以外の構成を更に備えていてよい。例えば、現像ローラ１は、軸体２と弾性層３との間、及び／又は、弾性層３と被覆層４との間に、接着強度を向上させるための接着層を更に備えていてよい。

本実施形態に係る現像ローラ１は、画像形成装置における現像剤担持体として、好適に用いることができる。本実施形態において、画像形成装置における現像ローラ１以外の構成は特に限定されない。現像ローラ１は、公知の様々な画像形成装置における現像剤担持体として好適に用いることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（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、軸体の外周面にプライマー層を形成した。

次いで、弾性層を形成するためのシリコーンゴム組成物を次のように調製した。
すなわち、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（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（オプライトＷ−３００５Ｓ、中央シリカ製）４０質量部、及び、アセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、デンカ製）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（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、白金触媒（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部、及び、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイル（商品名「ＫＦ３５５Ａ」、信越化学工業製）１質量部を添加し、３０分撹拌脱泡混練して、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用いた液体射出成形により、軸体の外周面上にゴム材料からなる弾性体を成形した。なお、射出成形では、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を１５０℃で１０分間加熱して硬化させ、さらにギアーオーブンを用いて２００℃で４時間加熱して硬化させた。この弾性体を研磨して、外径１６ｍｍの弾性層を形成した。

次いで、被覆層を形成するための樹脂組成物を次のように調製した。
すなわち、アクリルポリオール２８質量部、ヘキサメチレンジイソシアネート（商品名「デュラネートＴＰＡ−１００」、旭化成製）１４質量部、ジブチルスズジラウレート（昭和化学製）０．０３質量部、小径シリカ（平均粒子径４．４μｍ、商品名「ＡＣＥＭＡＴＴＯＫ−６０７」、エボニックデグサ製）４質量部、イオン導電剤（商品名「EF−Ｎ１１２」、三菱電子化成マテリアル製）０．１質量部、及び、シンナー３０質量部を混合して、樹脂組成物を得た。

調製した樹脂組成物を弾性層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、厚さ１０〜３０μｍの被覆層を形成した。

以上の方法で、実施例１の現像ローラＡ−１を作製した。作製した現像ローラＡ−１について、以下の方法で、弾性層の帯電性評価、及び、現像ローラ表面の帯電性評価を行った。

＜弾性層の帯電性評価＞
弾性層の一部を切り取り、オネストメーター（シシド静電気製）に冶具でセットした。印加電圧８ｋｖ、１３００ｒｐｍ、３０秒チャージの条件で測定を行い、帯電量及び電荷減衰速度を評価した。帯電量が２〜１０ボルトであった場合をＢ、帯電量が１０ボルトを超える場合をＡとして、帯電量の評価結果を表１に示した。また、電荷がゼロになるまでの時間が２秒未満であった場合をＡ、２〜１０秒であった場合をＢ、１０秒以上経過してもゼロにならなかった場合をＣとして、電荷減衰速度の評価結果を表１に示した。

次いで、画像形成装置Ｃ６１０ｄｎ２（型番、沖データ社製）を用意し、この画像形成装置の現像ローラを作製した現像ローラＡ−１に差し替えて、実施例１の画像形成装置を得た。得られた画像形成装置について、以下の方法でトナーフィルミングの評価を行った。

＜トナーフィルミングの評価＞
作製した現像ローラを装着した画像形成装置を用い、温度２３℃、湿度５５％ＲＨの条件で、６０００枚のＡ４用紙に幅２０２ｍｍ、長さ２８８ｍｍのベタ画像を印字した。印字後、現像ローラ上に付着したトナーの量を測定した。付着量が０．５ｍｇ未満であった場合をＡ、０．５〜１．０ｍｇであった場合をＢ、１．０ｍｇを超える量であった場合をＣとして評価した。評価結果は表１に示した。

（実施例２）
実施例１と同様の軸体上に、以下の方法で弾性層を形成した。すなわち、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材との混合物（信越化学工業株式会社製のシリコーンゴム組成物「ＫＥ−９４１０Ｕ」）５０質量部と、ビニル基含有シリコーン生ゴムとカーボンブラックとの混合物（信越化学工業株式会社製のシリコーンゴム組成物「ＫＥ−３５０２Ｕ」）５０質量部とを混合して、シリコーンゴム組成物を作製した。次いで、このシリコーンゴム組成物１００質量部と、付加反応架橋剤「Ｃ−１５３Ａ」（商品名、信越化学工業株式会社製）２．０質量部と、白金触媒（商品名「ＣＡＴ−ＰＬ２」）０．２質量部と、反応制御剤「Ｒ−１５３Ａ」（商品名、信越化学工業株式会社製）０．５質量部と、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイル（商品名「ＫＦ３５５Ａ」、信越化学工業製）１質量部とを加圧ニーダーで十分に混練して、付加硬化型ミラブル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ミラブル導電性シリコーンゴム組成物を用いた押出成形により、軸体の外周面上にゴム材料からなる弾性体を成形した。なお、押出成形では、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物を、赤外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて３６０℃で５分間加熱し、さらにギアーオーブンを用いて２００℃で４時間加熱して硬化させた。この弾性体を研磨して、外径１６ｍｍの弾性層を形成した。

得られた弾性層上に実施例１と同様の方法で被覆層を形成し、実施例２の現像ローラＡ−２を得た。現像ローラＡ−２について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例３）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルとして「ＫＦ６４４」（商品名、信越化学工業製）０．５質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた実施例３の現像ローラＡ−３について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例４）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルとして「Ｘ−２２−４９５２」（商品名、信越化学工業製）２質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた実施例４の現像ローラＡ−４について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（実施例５）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルとして「Ｘ−２２−４９５２」（商品名、信越化学工業製）１０質量部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた実施例５の現像ローラＡ−５について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例１）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルを配合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた比較例１の現像ローラＢ−１について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルに代えて、ヒドロキシ基を有しないエーテル変性シリコーンオイル（商品名「ＫＦ３５１Ａ」、信越化学工業製）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製した。得られた比較例２の現像ローラＢ−２について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例３）
弾性層の形成に際し、ヒドロキシ基を有するエーテル変性シリコーンオイルを配合しなかったこと以外は、実施例２と同様にして現像ローラを作製した。得られた比較例３の現像ローラＢ−３について、実施例１と同様の方法で画像形成装置の作製及び各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

実施例及び比較例の各評価結果を表１に示す。表１の「帯電量」及び「減衰速度」は上述の＜弾性層の帯電性評価＞の評価結果であり、「トナーフィルミング」は上述の＜トナーフィルミングの評価＞の評価結果である。

弾性層の帯電性評価において、実施例１〜５では帯電量が大きく、且つ、０Ｖまで減衰する減衰時間が短かった。一方、比較例１〜３では、実施例１〜５と比較して減衰時間が著しく長かった。

また、トナーフィルミングの評価では、表１に示すとおり、実施例１〜５の現像ローラがトナーフィルミングを十分に抑制でき、優れた印字特性を発揮できることが確認された。

なお、実施例と比較して比較例が劣る理由として、比較例１及び３では弾性層にエーテル変性シリコーンオイルが配合されていないこと、比較例２では配合されたエーテルオイルが反応性基を有しておらず、弾性層形成時の加熱で揮発したことが考えられる。

１…現像ローラ、２…軸体、３…弾性層、４…被覆層。

Claims

軸体と、前記軸体の外周面上に設けられた弾性層と、前記弾性層上に設けられた被覆層と、を備え、
前記弾性層が、ヒドロキシ基及びエポキシ基からなる群より選択される少なくとも一種の反応性基を有するエーテル変性シリコーンオイルと導電性付与剤とを含有するシリコーンゴム組成物の硬化物を含む、現像ローラ。
前記導電性付与剤がカーボンブラックを含む、請求項１に記載の現像ローラ。
前記エーテル変性シリコーンオイルの含有量が、前記シリコーンゴム組成物の全量基準で、０．０５質量％以上１０質量％以下である、請求項１又は２に記載の現像ローラ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像ローラを備える画像形成装置。