JP7045876B2 - 現像ローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像ローラ及び画像形成装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置等における現像部には、図１に示すように、静電潜像を保持する感光体１１等の画像形成体と、この画像形成体に当接して表面に担持したトナー１５を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１と、この現像ローラ１にトナーを供給するためのトナー供給ローラ１３とが設けられており、トナー１５を、トナー収容部１４からトナー供給ローラ１３及び現像ローラ１を介して画像形成体（感光体１１）まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。

ここで、上述した電子写真方式の画像形成装置については、印字枚数の増加ニーズがある。ただし、印字枚数が増加するにしたがって、前記トナー１５の劣化が進み、現像ローラ１や、クリーニングブレード１７等への付着（フィルミング）が発生する結果、印刷画像の不良を引き起こすという問題があった。このフィルミングについては、近年のトナーの低融点化に伴い、トナーの硬度が柔軟になることで、発生頻度がより高くなることが考えられる。
また、印刷枚数の増加に伴って、トナーの劣化を抑制するだけでなく、現像ローラ等のローラ自体の耐久性向上も望まれていた。

そのため、フィルミングの発生を抑制し、ローラの耐久性を高めることを目的として、種々の技術が開発されている。例えば特許文献１には、導電性ローラの表層中に、粗さを付与するための樹脂粒子を含有させることによって、トナーへのダメージ及びローラの摺動性低下の抑制を図る技術が開示されている。

特開２０１６－９９５２７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、表層の粗さ付与のために含有した粒子の硬度が、表層のベースとなる樹脂の硬度とは異なることから、トナーへ与えるストレスが大きくなり、逆にフィルミングの発生頻度が高くなるという問題があった。

そのため、本発明の目的は、フィルミングの発生を抑制できるとともに、耐久性に優れた現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、長期間画像不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは、シャフトと、該シャフトの外周側に、少なくとも、弾性層と、表層とを備えた現像ローラについて、上記課題を解決するべく検討を行った。その結果、現像ローラの表層については、粗さを付与するための粒子を含有させず、塗装のみで一定の粗さを形成することで、トナーへ与えるストレスを低減できることに着目した。そして、本発明者らは、さらに鋭意研究を行った結果、表層を構成する表層用組成物中に、ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール及びポリカーボネートポリオールを含有させ、且つ、これらの含有量を適正範囲に制御することで、トナーへ与えるストレスを低減し、現像ローラの状態に起因したフィルミングの発生を抑制できるとともに、ローラの耐久性についても、高いレベルで維持できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周側に、少なくとも、弾性層と、表層とを備えた現像ローラであって、
前記表層が、ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、及び、ポリカーボネートポリオールを含む表層用組成物からなり、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールとの質量比が、25：75～75：25であることを特徴とする。
上記構成を具えることによって、フィルミングの発生を抑制できるとともに、耐久性に優れた現像ローラの提供が可能となる。

また、本発明の現像ローラについては、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールの分子量が、いずれも、1000～2000であることが好ましい。フィルミングの発生をより確実に抑えることができるためである。

さらに、本発明の現像ローラについては、前記表層用組成物が、導電剤をさらに含むことが好ましい。表層の導電性をより高めることができるためである。

さらにまた、本発明の現像ローラについては、前記弾性層が、メカニカルフロス法によって成型された発泡ウレタンであることが好ましい。優れた弾性層の弾力性を確保できるためである。

本発明の画像形成装置は、上述した本発明の現像ローラを備えたことを特徴とする。
上記構成によって、長期間画像不良の発生を抑制できる。

本発明によれば、フィルミングの発生を抑制できるとともに、耐久性に優れた現像ローラを提供できる。また、本発明によれば、長期間画像不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供できる。

本発明の画像形成装置の一実施形態を、模式的に示した部分断面図である。 本発明の現像ローラの一実施形態を、模式的に示した断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、必要に応じて図面を用いて説明する。
ここで、図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を、模式的に示した断面図であり、図２は、本発明の現像ローラの一実施形態を、模式的に示したものである。なお、図１及び２では、説明の便宜のため、各部材の寸法や、形状が実際の寸法とは異なるものもある。
＜現像ローラ＞
本実施形態の現像ローラは、図２に示すように、シャフト２と、該シャフト２の外周側に、少なくとも、弾性層３と、表層４とを備えた現像ローラ１である。

以下、本実施形態の現像ローラの各構成部材について説明する。
（弾性層）
本実施形態の現像ローラ１を構成する弾性層３は、図２に示すように、シャフト２上に形成された層である。

前記弾性層を構成する材料については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ゴム若しくは樹脂、又はこれらの発泡体（フォーム）で形成することができ、具体的には例えば、ポリウレタンや、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、エチレン－プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、スチレン－ブタジエン－スチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム等を基材ゴムとするゴム組成物及びこれらの発泡体が挙げられる。
本発明においては、中でも特に、ポリウレタンフォームを用いることが好ましい。かかるポリウレタンフォームを形成するための原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。

前記ポリオール成分としては、例えば、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。

エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとしては、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が好ましくは2～95質量％、より好ましくは5～90質量％であり、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましい。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの配列は、ランダムであることが好ましい。

なお、かかるポリエーテルポリオールの分子量としては、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で300～6000の範囲のものが好ましく、400～3000の範囲のものがより好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で900～9000の範囲のものが好ましく、1500～6000の範囲のものがより好ましい。更に、２官能のポリオールと３官能のポリオールとを適宜ブレンドして用いることもできる。

また、ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得ることができ、重量平均分子量が400～4000の範囲、特には、650～3000の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。さらに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。

さらに、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましい。この場合、これらのブレンド比率が、重量比で95：5～20：80の範囲、特には90：10～50：50の範囲となるよう用いることが好適である。

また、前記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やこれらの誘導体を併用することもできる。

また、ポリウレタンフォームを構成するイソシアネート成分としては、芳香族イソシアネート又はその誘導体、脂肪族イソシアネート又はその誘導体、脂環族イソシアネート又はその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネート又はその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）又はその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又はその誘導体が好適に用いられる。

トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４－トリレンジイソシアネート、２，６－トリレンジイソシアネート、２，４－トリレンジイソシアネートと２，６－トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン又はその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは2.05～4.00、より好ましくは2.50～3.50のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネート又はその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、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／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、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。

また、イソシアネートをポリオールにより予めプレポリマー化しても良く、その方法としては、ポリオールとい40～70℃に、6～240時間、より好ましくは24～72時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとイソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が4～30質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは6～15質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が30質量％を超えると、プレポリマー化されていないイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。イソシアネートをあらかじめポリオールによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。

さらに、ポリウレタンフォーム原料中には、これらポリオール成分及びイソシアネート成分に加えて、所望に応じ、導電剤や発泡剤（水、低沸点物、ガス体等）、架橋剤、界面活性剤、触媒、整泡剤等を添加することができ、これにより所望に応じた弾性層とすることができる。

導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の導電性カーボンと、脂肪族第四級アンモニウムサルフェートとの２種を併用することが好ましい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、例えば、弾性層を構成する樹脂成分100質量部に対し、導電性カーボンを0.5～3質量部にて、また、脂肪族第四級アンモニウムサルフェートを0.2～3質量部にて、配合することが好ましい。

ポリウレタンフォームの硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明においては、ポリウレタンフォーム配合中にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン－ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量350～15000のジメチルポリシロキサン部分と分子量200～4000のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリオール成分とイソシアネート成分との総量100質量部に対して0.1～10質量部とすることが好ましく、0.5～5質量部とすることが更に好ましい。

本発明におけるポリウレタンフォーム原料の発泡方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、特には、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。弾性層の優れた弾力性を得ることができるためである。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のウレタンフォーム原料と反応しない気体が挙げられる。なお、本発明において、かかるポリウレタンフォーム原料からなる弾性層の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従えばよい。

（表層）
本実施形態の現像ローラ１を構成する表層４は、図２に示すように、前記弾性層３上に、直接又は接着層等の中間層を介して形成された層である。

そして、本発明では、前記表層が、ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、及び、ポリカーボネートポリオールを含む表層用組成物からなり、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールとの質量比が、25：75～75：25であることを特徴とする。

画像不良の原因となるフィルミングについては、その原因の１つとして、トナーの劣化が挙げられ、このトナーの劣化は、現像ローラによるトナーへのストレスに起因するものもある。現像ローラによるトナーへのストレスは、現像ローラ表層の硬度を小さくすること等で改善されることもあるが、その場合、現像ローラの耐久性が低下することが考えられる。
そのため、本発明では、表層用組成物中のポリオール種類及び含有量比について特定の範囲に制御する（具体的には、リテトラメチレングリコールエーテルポリオール及びポリカーボネートポリオールを含み、且つ、これらの質量比を25：75～75：25とする）ことによって、表層の硬度を適度に保ちつつ、表面に凹凸構造を形成することができる。その結果、本発明の現像ローラは、ローラの耐久性に優れ、さらに、フィルミングの発生についても効果的に抑制することが可能となる。

ここで、前記表層については、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の各種溶剤系塗料により形成することができ、特に、ローラ表面をなす表層については、ウレタン、アクリル、シリカ等からなる微粒子を含有させることで、表面粗さを調整することができる。また、表層についても、導電剤として前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができ、所望に応じ、加硫剤や加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することも可能である。上記表層は、弾性層３上に、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いて、所定の溶剤系塗料を塗工し、乾燥して、所望に応じ加熱硬化させることにより、形成することが可能である。

なお、前記表層については、表層用組成物から形成される。
前記表層用組成物は、上述した少なくとも２種類のポリオールに加えて、イソシアネートや、導電剤等の公知の添加剤を、本発明の目的を害しない範囲で適宜含むことができる。

ここで、前記ポリオールとしては、少なくとも、ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、及び、ポリカーボネートポリオールを含む。
前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールを一定量含有することで、表層の接着力を高めることができるとともに、表層が過度に硬質化するのを抑えることができる。また、前記ポリカーボネートポリオールを一定量含有することで、表層の硬質化を図り、接着強度を高めることができる。加えて、これらのポリオールは、性状が異なるため、両方を含有することによって、形成された表層の表面に微小な凹凸を形成することが可能となる。

また、前記表層組成物中に含有する、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールとの質量比は、ローラの耐久性及びフィルミングの発生抑制効果を得る点から、25：75～75：25であることを要する。この質量比を外れて、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールが少なく、前記ポリカーボネートポリオール多くなる場合には、前記表層の硬度が大きくなりすぎるため、トナーへのストレスが大きくなり、フィルミングの発生を十分に抑制できない。一方、この質量比を外れて、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールが多く、前記リカーボネートポリオール少なくなる場合には、ローラの耐久性を十分に得られない。

また、前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールの分子量については、特に限定はされないが、フィルミングの発生をより確実に抑える点からは、いずれも、1000～4000であることが好ましく、1000～2000であることがより好ましい。
前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール及び前記ポリカーボネートポリオールの分子量をいずれも1000以上とすることで、表層の過度な硬質化を抑えることができ、前記分子量をいずれも4000以下とすることで、表層の過度な軟質化を抑えることができる結果、フィルミングの発生をより確実に抑えることができ、ローラの耐久性のさらなる向上も図ることができる。

また、前記ポリオールについては、上述したポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール及びポリカーボネートポリオール以外のポリオール（以下、「その他のポリオール」ということがある。）についても、目的に応じて適宜含有することができる。
前記その他のポリオールの種類については、例えば公知の、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、アルキレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、等を含むことができる。なお、上述したポリオールは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、イソシアネートとしては、後述するイソシアネートインデックスを有することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、プレポリマー化トリレンジイソシアネート（プレポリマー化ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）；これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等；等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートなどの脂肪族系イソシアネートが、表層の柔軟性を確保しやすくなる点などで有利である。

また、前記表層用組成物は、上述したポリオール及びイソシアネートに加えて、導電剤をさらに含むことが好ましい。表層の導電性をより高めることができ、印刷画像の不良をより確実に抑えることができるためである。

ここで、前記導電剤としては、特に限定はされず公知のものを用いることができる。例えば、イオン導電剤や電子導電剤を用いることが好ましい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記イオン導電剤については、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。
前記電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子：現像酸化チタンウィスカー、現像チタン酸バリウムウィスカー等の現像ウィスカー等が挙げられる。さらに、前記電子導電剤として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等の現像カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボンブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト等を使用することができる。

なお、前記表層用組成物は、上述したポリオール、イソシアネート及び導電剤に加え、必要に応じてその他の成分を含むことができる。
その他の成分については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。その他の成分としては、例えば、上述したポリオール及びイソシアネートから形成されるウレタン成分以外のエラストマー、触媒、整泡剤、微粒子、架橋剤、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤、加硫剤、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

なお、前記表層用組成物は、上述したポリオール及びイソシアネートから形成されるウレタン成分以外のエラストマーを含むこともできる。前記エラストマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、シリコーン、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）；これらの混合物；などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

前記触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズチオカルボキシレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズチオカルボキシレート、オクテン酸スズ、モノブチルスズオキシド等の有機スズ化合物；塩化第一スズ等の無機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール、ピリジン等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類；ｐ－トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロ硫酸等の有機スルホン酸；硫酸、リン酸、過塩素酸等の無機酸；ナトリウムアルコラート、水酸化リチウム、アルミニウムアルコラート、水酸化ナトリウム等の塩基類；テトラブチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等のチタン化合物；ビスマス化合物；四級アンモニウム塩等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記触媒の使用量は、前記ポリオール100質量部に対して0.001～2.0質量部の範囲が好ましい。

なお、前記表層用組成物は、現像ローラの導電性を高める等の観点から、微粒子をさらに含むことも可能である。前記微粒子の種類については、特に限定はされず、例えばウレタン樹脂粒子や、アクリル樹脂粒子、シリカ等を用いることができる。
ただし、本発明の現像ローラでは、粗さを付与するための粒子を含む場合、粒子がトナーにストレスを与え、フィルミングの発生を促進させるおそれがあるという問題や、画像濃度やローラ耐久性についても低下させるおそれがあるという問題を防ぐ観点から、前記表層中に微粒子を含有させないことが好ましい。

前記架橋剤については、前記ポリオールと前記ポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤である。その種類については、特に限定はされず、公知のものを用いることができる。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、アミン類等の架橋剤が挙げられる。

（その他の層）
本発明の現像ローラ１は、図２に示すように、シャフト２と、弾性層３と、表層４とを備えるが、必要に応じて、その他の層をさらに備えることができる。
前記その他の層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、弾性層３と表層４との間に形成される中間層等が挙げられる。前記中間層ついては、特に限定はされず、弾性層及び表層の種類に応じて、適宜選択することが可能である。例えば、湿気硬化タイプの樹脂を使用してもよいし、熱硬化タイプの樹脂を使用してもよい。

（シャフト）
本発明の現像ローラ１は、図２に示すように、シャフト２を備える。前記シャフト２を構成する材料は、良好な導電性を有する限り、特に制限はなく、例えば、金属からなるシャフトや、高剛性の樹脂基材からなるシャフト、又は、これらの組み合わせとすることができ、内部を中空にくりぬいた金属製又は高剛性樹脂製の円筒体等であってもよい。

なお、前記シャフトに高剛性の樹脂を使用する場合、高剛性樹脂に導電剤を添加・分散させて、十分に導電性を確保することが好ましい。ここで、高剛性樹脂に分散させる導電剤としては、カーボンブラック粉末やグラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の粉末状導電剤が好ましい。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電剤の配合量は、特に制限されるものではないが、高剛性樹脂の全体に対して、5～40質量％の範囲が好ましく、5～20質量％の範囲がより好ましい。

前記金属シャフトや金属製円筒体の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等が挙げられ、これらに対して、亜鉛やニッケルのめっきを施したものでもよい。また、上記高剛性の樹脂基材１Ｂの材質としては、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ポリアセタール、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートが好ましい。これら高剛性樹脂は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、上述した本発明の導電性ローラを備えたことを特徴とする。
画像形成装置中に、フィルミングの発生を抑制できるとともに、耐久性に優れた本発明の現像ローラを備えることによって、長期間画像不良の発生を抑制できる。

ここで、図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を模式的に示したものであるが、本実施形態の画像形成装置１００では、現像ローラとして、本発明の現像ローラ１を用いている。本実施形態の画像形成装置では、静電潜像を保持した感光体１１と、感光体１１の近傍（図では上方）に位置して感光体１１を帯電させるための帯電ローラ１２と、トナー収容部１４中のトナー１５を供給するためのトナー供給ローラ１３と、トナー供給ローラ１３と感光体１１との間に配置された現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上方）に設けられたクリーニングブレード１７と、感光体１１の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１８と、感光体１１に隣接して配置されたクリーニングローラ１９とを備える。
なお、本実施形態の画像形成装置は、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

図１に示す画像形成装置１００では、まず、感光体１１に帯電ローラ１２を当接させて、感光体１１と帯電ローラ１２との間に電圧を印加し、感光体１１を一定電位に帯電させた後、露光機（図示せず）により静電潜像を感光体１１上に形成する。次に、感光体１１と、トナー供給ローラ１３と、現像ローラ１とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ１３上のトナー１５が現像ローラ１を経て感光体１１に送られる。現像ローラ１上のトナー１５は、クリーニングブレード１７より、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光体１１とが接触しながら回転することにより、トナー１５が現像ローラ１から感光体１１の静電潜像に付着して、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー１５は、転写ローラ１８で紙等の記録媒体に転写され、転写後に感光体１１上に残留するトナー１５は、クリーニングローラ１９によって除去される。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例・参考例１～１３、比較例１～４＞
以下に記載の条件によって、現像ローラの各サンプルを作製した。

（弾性層の作製）
プレポリマー化イソシアネート（旭硝子（株）製 800BP）100質量部と、導電性カーボンブラック（電気化学工業（株）製「デンカブラック」）3.5質量部と、イオン導電剤（昭島化学（株）製「MP-100」）1質量部と、シリコーン整泡剤3質量部と、スズ触媒0.1質量部が配合されたエーテル系ポリオールとを混合し、メカニカルフロス法で発泡させて、金属軸がセットされた金型に注入した。その後、この混合物を110℃30分にて加熱硬化させて、金属軸の外周に厚み6mmの弾性層を形成した。

（表層の作製）
以下の条件で、表層用塗料（表層用組成物）を調製し、調製した液を、ディッピング法により塗装し、105℃、120分の条件で乾燥させることで、厚さ20μmの表層を形成し、現像ローラの各サンプルを作製した。なお、実施例１１については、表層を形成するのに先立って、以下に示す中間層用塗料（中間層用組成物）を弾性層上にディッピング法で塗装した後、105℃、120分の条件で乾燥させることで、厚さ10μmの中間層を形成した。

実施例１：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG1000SN：OH価112）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5651：OH価112）75質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK217質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例２：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG1000SN：OH価112）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）75質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK175質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例３：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5651：OH価112）75質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK175質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例４：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）75質量部の合計100質量部に対し、
カーボンブラック20質量部を、MEK161質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。
このようにして得られた塗料を実施例1の塗料に代えて用いた。

実施例５：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG1000SN：OH価112）75部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5651：OH価112）25質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK217質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例６：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG1000SN：OH価112）75部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）25質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK175質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例７：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）75部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5651：OH価112）25質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK175質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例８：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）75部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）25質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK161質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例９：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG1000SN：OH価112）50部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）50質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK247質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例１０：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）50部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）50質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK219質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

実施例１１：
表層用塗料については、実施例１と同じものを用いた。
中間層用塗料については、ウレタン塗料（大日精化工業(株)製、セイカボンドT729）を用いた。

参考例１２：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG650SN：OH価173）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）75質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK219質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

参考例１３：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG650SN：OH価173）25部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）75質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK219質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

比較例１：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）15部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）85質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK232質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

比較例２：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）85部と、ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）15質量部の合計100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK306質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

比較例３：
ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール（保土谷化学工業(株)製、PTG2000SN：OH価56）100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK232質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

比較例４：
ポリカーボネートポリオール（旭化成(株)製、T5652：OH価56）100質量部に対し、カーボンブラック20質量部を、MEK232質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（東ソー(株)製、コロネートHx：NCO％＝21％）をNCO/OHのインデックスが1.2になるように添加し、攪拌モーターで30分間攪拌し、表面層用塗料を調製した。

（評価）
作製した現像ローラの各サンプルについて、以下の評価を行った。
（１）表層の表面粗さ（Ｒｚ）
現像ローラの各サンプルの表層の表面について、東京精密（株）製サーフコム1400Gを用いて、最大高さ粗さＲｚを測定した。測定結果については、表１に示す。

（２）画像濃度
現像ローラの各サンプルについて、印刷装置（レックスマークインターナショナル（株）製 「モノクロMS812dn」）に取り付けて、低温低湿環境（温度10℃、湿度15％RH）、及び、高温高湿環境（温度30℃、湿度80％RH）の条件下で、100％濃度の黒画像及び30％濃度の黒画像の印刷を実施した。その後、印刷画像を目視にて観察し、以下の基準に従って評価を行った。評価結果を表１に示す。
○：濃度ムラなし
△：若干の濃度ムラがあるものの、概ね問題がない
×：濃度ムラが多い

（３）フィルミング及びローラの耐久性
現像ローラの各サンプルについて、印刷装置（レックスマークインターナショナル（株）製 「モノクロMS812dn」）に取り付けて、低温低湿環境（温度10℃、湿度15％RH）、及び、高温高湿環境（温度30℃、湿度80％RH）の条件下で、2000枚ごとに、100％濃度画像、30％濃度画像、0％濃度画像に切換え、印字率2.8％の両面間欠印刷を実施した。印刷画像に縦スジが発生した際の枚数を計測し、以下の基準に従って評価を行った。評価結果を表１に示す。
◎：50000枚以上の印刷後に、縦スジが発生
○：40000枚以上、50000枚未満の印刷で、縦スジが発生
△：20000枚以上、40000未満の印刷で、縦スジが発生
×：20000枚未満の印刷で、縦スジが発生

*1：ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、保土谷化学工業（株）製「PTG1000SN」、分子量1000、OH価112
*2：ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、保土谷化学工業（株）製「PTG2000SN」、分子量2000、OH価56
*3：ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、保土谷化学工業（株）製「PTG650SN」、分子量650、OH価173
*4：ポリカーボネートポリオール、旭化成（株）製 「T5651」、分子量1000、OH価112
*5：ポリカーボネートポリオール、旭化成（株）製 「T5652」、分子量2000、OH価56
*6：ヘキサメチレン ジイソシアネートのイソシアヌレート体、東ソー（株）製 「コロネートHX」、NCO含量21％

表１の結果から、実施例の範囲に属する現像ローラのサンプルは、画像濃度についても良好な結果を示すとともに、フィルミング及びローラ耐久性についても比較例の各サンプルに比べて良好な結果を示すことがわかった。

本発明によれば、フィルミングの発生を抑制できるとともに、耐久性に優れた現像ローラを提供できる。また、本発明によれば、長期間画像不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供できる。

１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
４ 表層
１１ 感光体
１２ 帯電ローラ
１３ トナー供給ローラ
１４ トナー収容部
１５ トナー
１７ クリーニングブレード
１８ 転写ローラ
１９ クリーニングローラ
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. シャフトと、該シャフトの外周側に、少なくとも、弾性層と、表層とを備えた現像ローラであって、
   前記表層が、ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオール、及び、ポリカーボネートポリオールを含む表層用組成物からなり、
   前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールとの質量比が、25：75～75：25であり、
   前記ポリテトラメチレングリコールエーテルポリオールと、前記ポリカーボネートポリオールの分子量が、いずれも、1000～2000であることを特徴とする、現像ローラ。
2. 前記表層用組成物が、導電剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記弾性層が、メカニカルフロス法によって成型された発泡ウレタンであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の現像ローラを備えたことを特徴とする、画像形成装置。

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