JPH11212354A

JPH11212354A - 現像ローラ

Info

Publication number: JPH11212354A
Application number: JP986998A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Mimura; 和義三村; Kenji Kobayashi; 健二小林; Susumu Fukuda; 丞福田
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: JP3829454B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高温度・高湿度環境下のトナーの
帯電量低下を防ぎ、低融点トナーを用いたときのトナー
フィルミングの発生やトナーのブレード固着を防ぎ、か
つ、適度な弾性を有して画像ムラを防ぐことの可能な表
面層を備えた現像ローラを提供せんとするものである。【解決手段】本発明の現像ローラ1 は、導電性シャフ
ト2 の周りに弾性層3 、該弾性層上に単または複数の樹
脂層を同心円状に積層して構成される現像ローラにおい
て、前記樹脂層のうち少なくとも表面層4 の主成分が、
ポリオール、イソシアネートさらに必要に応じて鎖伸長
剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であり、前記ポ
リオールと前記鎖伸長剤との一方または双方にポリシロ
キサン骨格を含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ーあるいはファクシミリの受信装置など電子写真方式を
採用した装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非
磁性現像方式を採用した現像装置に用いる現像ローラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用する装置において、
現像ローラは感光体などの静電潜像担持体へトナーを搬
送する機能を有するものである。図２は、非磁性１成分
トナーを用いた非磁性現像方式で用いられる現像ローラ
10とその周辺構造を模式的に示した説明図である。現像
ローラ10は、ＳＵＳ製やアルミニウム合金製などの導電
性シャフト11の周りに導電性弾性層12を同心円状に積層
し、この導電性弾性層12の上に表面層13を被覆して構成
される。トナー容器14に貯蔵されたトナー15, …は、供
給ローラ16によって確実に現像ローラ表面に担持され、
トナー容器14に取付けられた規制ブレードなどの規制部
材17によって押圧されて接触帯電・摩擦帯電してトナー
薄層18となった後、このトナー薄層18が感光体19の表面
の静電潜像に付着することによって、トナー像20が形成
される。現像ローラ10や供給ローラ16、規制ブレード17
には、これら表面電位を調整すべく、直流電圧や交流電
圧が印加されている場合が多い。なお、図示した現像ロ
ーラはその表面を感光体と接触しているが、その表面を
感光体と非接触にしているものもある。

【０００３】このような現像ローラには、(1) トナーを
適度に接触帯電・摩擦帯電させ、(2) 規制部材やトナー
などにその表面を押圧されるときのために、適度な弾力
性を備え、(3) トナーがその表面にこびりつく現象、い
わゆるトナーフィルミングが生じないように、表面層が
適度なトナー離型性を備え、(4) 高温度・高湿度環境下
でも、トナー帯電量やローラ抵抗の低下が生じずに安定
した特性を維持できることなどが要求される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来から、トナーのマ
イナス帯電性を向上させるべく、現像ローラの表面層の
主成分には、−ＮＨＣＯ−結合を含むポリアミド系樹脂
やポリウレタン系樹脂がよく用いられ（特公昭５０−１
３６６１号公報参照）、これら樹脂を用いた表面層の改
良が種々行われてきた。非磁性現像方式には、感光体と
接触する方式と非接触の方式があるが、上記したポリア
ミド系樹脂やポリウレタン系樹脂を表面層に用いた場
合、これら樹脂が高い吸水率を有するため、接触方式、
非接触方式に関わらず、高温度・高湿度環境下（３５℃
８５％ＲＨ（相対湿度））でのトナーの帯電量が、通常
環境下（２３℃６０％ＲＨ）に比べて著しく低下し、ま
た、通常環境下でも長時間使用するとトナーフィルミン
グが発生し易く、この発生時にトナーの帯電量および搬
送量が低下して、画質悪化の一因となるという問題があ
った。

【０００５】また、トナーフィルミングの生じにくいフ
ッ素系樹脂や炭化水素系樹脂を表面層に用いた場合に
は、トナーを満足にマイナス帯電させるのが難しいとい
う問題がある。

【０００６】これら問題を解決すべく、表面層樹脂とし
てポリカーボネートウレタンを用いることがある。しか
し、この場合でも現像ローラの環境依存性が大きく、ト
ナーの種類によっては、特に約８０℃以下の低融点を有
するトナーの場合には、トナーフィルミングが発生し易
く、また、低融点のトナーが規制部材に押圧される際に
溶融して、規制部材に固着するという問題も生じた。

【０００７】また、特にトナーフィルミングを回避する
ものとして、特開平９−２４４３９２号公報記載の表面
層が開示されている。この表面層は、トナーフィルミン
グの発生し易い低硬度のウレタン系樹脂を用いる代わり
に、ビスフェノールＡ誘導体を含むシリコーン変性ポリ
カーボネートを主成分として用いるものである。しか
し、この表面層では、シリコーン含有量が多いため表面
層がトナーや規制部材により傷つき易く、ローラの耐久
性が必ずしも充分ではない。また、ビスフェノールＡ誘
導体を用いるがために、表面層が低変形時において高い
弾性を有するため、下地である弾性層の変形に表面層が
追従変形できずに、画像ムラが生じやすいという問題も
ある。

【０００８】本発明は、これら問題点に鑑み、従来の現
像ローラが有する問題を解決し、高温度・高湿度環境下
のトナーの帯電量低下を防ぎ、低融点トナーを用いたと
きのトナーフィルミングの発生やトナーのブレード固着
を防ぎ、かつ、適度な弾性を有して画像ムラを防ぐこと
の可能な表面層を備えた現像ローラを提供せんとするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく、良好なトナーのマイナス帯電性と適度な
弾性とを備えたポリウレタンの分子骨格に着眼して鋭意
研究を進めた結果、特にトナーフィルミングの防止に
は、表面層の主要成分としてポリウレタン系樹脂を採用
し、このポリウレタン系樹脂の凝集エネルギーを低下さ
せることが有効であることに着目して、本発明の現像ロ
ーラに至った。すなわち、本発明の第１の現像ローラ
は、導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単ま
たは複数の樹脂層を同心円状に積層して構成される現像
ローラにおいて、前記樹脂層のうち少なくとも表面層の
主成分が、ポリオール、イソシアネートさらに必要に応
じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であ
り、前記ポリオールと前記鎖伸長剤との一方または双方
にポリシロキサン骨格を含むものである。なお、本発明
に係る鎖伸長剤は、ジオールやジアミンのような２官能
性物質に限らず、ポリオールやポリアミンのような多官
能性物質をも含み、多岐剤にもなり得るものである。

【００１０】前記ポリシロキサン骨格は、ポリウレタン
系樹脂中に５重量％〜７０重量％含有されるように調節
されるのが好ましい。

【００１１】前記ポリウレタン系樹脂は、ウレア結合を
含むことがより好ましい。

【００１２】また、本発明の第２の現像ローラは、導電
性シャフトの周りに弾性層、該弾性層上に単または複数
の樹脂層を同心円状に積層して構成される現像ローラに
おいて、前記樹脂層のうち少なくとも表面層の主成分
が、ポリオール、イソシアネートさらに必要に応じて鎖
伸長剤を反応させて得たポリウレタン系樹脂であり、前
記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を含むものである。

【００１３】上記した第１および第２の現像ローラにお
いて、ポリオールとしてポリカーボネートポリオールを
含むことが、より好ましい。

【００１４】上記現像ローラは、表面層の１００％モジ
ュラスが５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａの範囲内に
あることが、好ましい。

【００１５】また、前記表面層の表面に担持されるトナ
ーには、その融点が８０℃以下のものを用いることがで
きる。

【００１６】また、上記現像ローラの表面粗さを３μｍ
以上１５μｍ以下の範囲内に調節することが、トナーの
ブレード固着を防ぐという観点から好ましい。この表面
粗さを得るには、表面層にナイロン系粒子またはウレタ
ン系粒子を含有させることが望ましい。なお、本発明で
の表面粗さとは、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準
拠した測定値（Ｒｚ）をいう。

【００１７】そして、前記弾性層として特に、（Ａ）分
子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構
成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または
飽和炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に
少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、
（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、
を主成分とする硬化性組成物の反応物を用いると、現像
ローラに好ましい弾力性を与えることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像ローラの
代表的な種々の実施例を説明する。図１は、本発明に係
る現像ローラ1 の断面説明図である。この現像ローラ1
は、直径１ｍｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス
鋼）、アルミニウム合金または導電性樹脂などからなる
導電性シャフト2 の周りに、導電性弾性層3 が設けら
れ、この導電性弾性層3 の上に表面層4 が形成されたも
のである。なお、導電性弾性層と表面層との間に、現像
ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層、導電性
弾性層と表面層との間の接着性を高めるプライマー層な
どを単層または複数層含む場合もある。

【００１９】表面層被覆後のローラ抵抗は１０⁴Ω〜１
０¹⁰Ω、好ましくは１０⁵Ω〜１０ ⁸Ωの範囲内となる
ように調節する。これは、ローラ抵抗が１０⁴Ω未満で
あると、現像ローラ表面からリーク電流などが生じ、ロ
ーラ抵抗が１０¹⁰Ωを超えると、トナーフィルミングな
どが生じ易くなり、画質が低下するからである。このロ
ーラ抵抗値は、現像ローラを金属プレートに水平に当て
て、前記導電性シャフトの両端部の各々に５００ｇの荷
重を金属プレート方向に加え、シャフトと金属プレート
間に直流電圧１００ボルトを印加して測定される値であ
る。

【００２０】本発明に係る表面層の主成分には、ポリオ
ールとイソシアネートとを必要に応じて鎖伸長剤を加え
て反応させて得たポリウレタン系樹脂であって、(1) ポ
リオールと鎖伸長剤との一方または双方がポリシロキサ
ン骨格を含んで得られるポリウレタン系樹脂、(2) 前記
鎖伸長剤にポリアミンなどを用いてウレア結合を導入さ
れたポリウレタン系樹脂、または(3) ポリシロキサン骨
格を含むポリオールと、ポリアミンなどを含む鎖伸長剤
とを反応させて得るポリウレタン系樹脂を用いる。

【００２１】前記ポリオールとしては、ポリエチレンジ
アジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリテ
トラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラ
クトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプ
ロピレングリコールなどの公知のポリウレタン用ポリオ
ールが挙げられる。これらの中でも、高温度・高湿度環
境下でのトナー帯電量の低下を防ぐという観点からは、
特にポリカーボネートポリオールの使用が好ましい。こ
のポリカーボネートポリオールとして、たとえばポリヘ
キサメチレンカーボネートジオールのような脂肪族また
は脂環式ポリカーボネートポリオールがより好ましい。

【００２２】また、前記イソシアネートとしては、公知
の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）、シクロヘキサンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、
イソホロンジイソシアネート、１，３−キシリレンジイ
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などが挙げられる。
さらに、これらイソシアネートとポリオールやポリアミ
ンとを、分子末端にイソシアネート基を有するように反
応させて得られるウレタンプレポリマーを用いることも
できる。

【００２３】また、前記鎖伸長剤としては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオ
ール、１，６−ヘキサンジオール、エチレンジアミン、
トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤ
Ａ）、ヒドラジンなどが挙げられる。

【００２４】表面層に前記ポリシロキサン骨格が含まれ
る場合は、ポリシロキサン骨格によって表面層の凝集エ
ネルギーが下がることにより、表面層は、良好なトナー
離型性をもち、トナーを良好にマイナス帯電し、かつ耐
摩耗性を高めるというポリウレタン系樹脂の特性をも併
せもつので、トナーフィルミングを防止し、トナーを良
好に帯電し、かつローラの耐久性を高めることが可能と
なる。これは、融点が８０℃以下の低融点トナーを用い
た場合にも効果的である。ポリウレタン系樹脂中のポリ
シロキサン骨格の含有率は、５重量％〜７０重量％、好
ましくは５重量％〜４５重量％、より好ましくは２０重
量％〜４０重量％であることが、トナー離型性やトナー
フィルミング防止の観点から、好ましい。なお、本発明
に係るポリシロキサン骨格は、シリコーン変性ポリカー
ボネートポリオールのように１分子中にポリシロキサン
骨格を含む他の骨格をも含むものであって良い。

【００２５】ポリシロキサン骨格を含んだポリオールと
しては、入手のし易さという点から代表的な以下の化学
式(I) 〜(IV)で表わされる化合物が挙げられる。

【００２６】

【化１】（a は２以上の整数である。Ｒ¹，Ｒ²は、アルキル
基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール
基または置換アリール基であり、Ｒ³，Ｒ⁴は、アルキ
レン基または置換アルキレン基である。）

【００２７】

【化２】（b は１以上、c は２以上の整数である。Ｒ⁵〜Ｒ
¹¹は、アルキル基、フルオロアルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基または置換アリール基であり、Ｒ
¹²は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）

【００２８】

【化３】（d,e,f,g は１以上の整数である。Ｒ¹³〜Ｒ¹⁷は、アル
キル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、アリ
ール基または置換アリール基である。）

【００２９】

【化４】（h,i,n,m は１以上の整数である。Ｒ¹⁸〜Ｒ²⁵は、アル
キル基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、アリ
ール基または置換アリール基であり、Ｒ²⁶，Ｒ²⁷は、ア
ルキレン基または置換アルキレン基である。）

【００３０】上記した化学式(I) 〜(IV)で表わされるポ
リシロキサンポリオールは、主鎖として、あるいは側鎖
として反応させることができる。このようなポリシロキ
サンポリオールと上記したイソシアネートとの反応中間
体であって、前記ポリシロキサンポリオールの反応性基
および前記イソシアネートのイソシアネート基のうち何
れかが残存するものも、本発明に係るポリウレタン系樹
脂の生成に使用できる。

【００３１】また、表面層の主成分たるポリウレタン系
樹脂にウレア結合を導入した場合は、高温度・高湿度環
境下でもトナー帯電量が低下しないという性質を表面層
に与えることができるので好ましい。このポリウレタン
系樹脂として、上記したイソシアネートとポリオールや
ポリアミンとの反応によりウレア結合を導入された、分
子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマ
ーを用いることができる。また、ポリアミンを鎖伸長剤
として用いてポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入し
たものなどを用いることもできる。

【００３２】融点が８０℃以下である低融点トナーのブ
レード固着を回避するには、表面層中にナイロン系粒子
やウレタン系粒子を添加して、表面層の表面に凹凸部を
形成し、これら粒子の添加量を調節して、その表面粗さ
（Ｒｚ）を３μｍ〜１５μｍ、特に５μｍ〜１０μｍの
範囲内に調整するのが好ましい。これにより、表面層に
担持されるトナーが規制部材に押圧される際、トナーへ
加わる圧力が低減されるため、トナーが溶融して規制部
材へ固着する現象が極めて減少するのである。このよう
な現像ローラに用いる非磁性トナーとしては、その融点
が８０℃以下の低融点トナーであって平均粒径３μｍ〜
１０μｍのもの、たとえば着色顔料をスチレンアクリル
系やポリエステル系の熱可塑性樹脂などで覆って形成し
た非磁性トナーを用いることができる。

【００３３】上記した表面層に適度な弾性を与えるべ
く、上記したポリオール、イソシアネートおよび鎖伸長
剤の配合量を調節して、ポリウレタン系樹脂の１００％
モジュラスを５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａ、特に
は８×１０⁶Ｐａ〜２０×１０ ⁶Ｐａの範囲内とするこ
とが好ましい。１００％モジュラスが５×１０⁶Ｐａ未
満では、表面層が高い粘着性を示すのでトナーフィルミ
ングが生じやすくなり、トナーが良好に摩擦帯電しない
ためトナー帯電量が低下する。一方、１００％モジュラ
スが３０×１０⁶Ｐａを超えると、表面層の弾性が高く
なり過ぎて、下地となる導電性弾性層の変形に表面層が
追従変形できないために画像ムラが生じやすく、また、
表面層表面が規制部材などに押圧される際に、その表面
に担持されたトナーに加わる圧力が高くなり過ぎて、ト
ナー割れや規制ブレードへのトナーの固着が生じ易くな
る。

【００３４】本発明に係る表面層は、ポリシロキサン骨
格やポリカーボネート骨格を含むため、誘電率が比較的
小さく大きな静電容量をもつので、ローラ表面と感光体
とが接触しない非接触方式の現像ローラの場合に、特に
好ましいものとなる。

【００３５】表面層の形成方法としては、たとえば表面
層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピン
グ、スプレー、ロールコートまたは刷毛塗りなどが挙げ
られるが、本発明はこの形成方法を特に限定するもので
はない。また、前記ポリウレタン系樹脂からなる表面層
を直接形成しても良いし、導電性弾性層上にポリウレタ
ン系樹脂のプレポリマーの塗布などを行い、所定の温度
で乾燥、硬化、反応させて前記表面層を形成しても良
い。

【００３６】前記導電性弾性層としては、（Ａ）分子中
に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成す
る繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和
炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少な
くとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒ
ドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分
とする硬化性組成物の反応物を使用することが好まし
い。導電性弾性層がオキシアルキレン系組成物からなる
ときは、この組成物は硬化前には低粘度であり硬化後に
は低硬度であるので加工性の観点から好ましく、導電性
弾性層が飽和炭化水素系組成物からなるときは、この組
成物は低吸水率であるので高湿度環境下での安定性の観
点から好ましい。

【００３７】この硬化性組成物における（Ａ）成分の重
合体は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する
成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を
有するため、ヒドロシリル化反応が起こって高分子状に
なり硬化する。（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数
は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から
少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直
鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基
が存在し、分岐のある分子の場合には、分子末端に２個
以上のアルケニル基が存在することが望ましい。（Ａ）
成分の主鎖を構成する主な繰り返し単位はオキシアルキ
レン単位または飽和炭化水素系単位である。

【００３８】主鎖を構成する主な繰り返し単位がオキシ
アルキレン単位からなる重合体の場合、少量の導電性付
与剤を添加するだけで体積抵抗率が１０⁸〜１０⁹Ωｃ
ｍとなるため好ましい。また、硬化物の低硬度化の観点
からも、前記繰り返し単位がオキシアルキレン単位であ
るオキシアルキレン系重合体、さらには、前記繰り返し
単位がオキシプロピレン単位であるオキシプロピレン系
重合体が好ましい。

【００３９】ここで、前記オキシアルキレン系重合体と
は、主鎖を構成する単位のうち３０％以上、好ましくは
５０％以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をい
い、オキシアルキレン単位以外に含有される単位として
は、重合体製造時の主発物質として使用される、活性水
素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコ
ール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチ
ロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位
が挙げられる。なお、オキシプロピレン系重合体の場合
には、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからな
る単位との共重合体（グラフト重合体も含む）であって
もよい。

【００４０】上記のような（Ａ）成分のオキシドアルキ
レン系重合体の分子量としては、反応性および低硬度化
のバランスをよくする観点から、数平均分子量（Ｍｎ）
で５００〜５０，０００、さらには１，０００〜４０，
０００であることが好ましい。特に、数平均分子量５，
０００以上のもの、さらには５，０００〜４０，０００
であるものが好ましい。数平均分子量が５００未満の場
合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的
特性（ゴム硬度、伸び率）などが得られにくくなる。一
方、数平均分子量があまり大きくなりすぎると、分子中
に含まれるアルケニル基１個あたりの分子量が大きくな
ったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が
不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて
加工性が悪くなる傾向にある。

【００４１】前記オキシアルキレン系重合体が有するア
ルケニル基に特に制限はないが、下記一般式（１）、

【００４２】Ｈ₂Ｃ＝Ｃ（Ｒ¹）− （１）（式中、Ｒ¹は水素原子またはメチル基）

【００４３】で示されるアルケニル基が、硬化性に優れ
る点で特に好ましい。

【００４４】また、この硬化性組成物の特徴の１つは、
低硬度化に設定しやすいことであり、この特徴を発揮さ
せるにはアルケニル基の数は分子末端に２個以上が好ま
しく、（Ａ）成分の分子量に比してアルケニル基の数が
多くなりすぎると剛直になり、良好なゴム弾性が得られ
にくくなる。

【００４５】また、（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な
繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体の場合
は、低吸水率であり、電気抵抗の環境変動が小さく好ま
しい。この重合体の場合も、前記オキシアルキレン系重
合体の場合と同様に、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応
して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のア
ルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応が起こっ
て高分子状になり硬化するものであり、（Ａ）成分に含
まれるアルケニル基の数は、（Ｂ）成分とヒドロシリル
化反応するという点から少なくとも１個必要であるが、
ゴム弾性の点からは、直鎖状分子の場合は、分子の両末
端に２個存在することが好ましく、分岐を有する分子の
場合には、分子末端に２個以上存在することが好まし
い。

【００４６】前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽
和炭化水素系単位である重合体の代表的な例としては、
イソブチレン系重合体、水添イソプレン系重合体、水添
ブタジエン系重合体が挙げられる。これら重合体は、共
重合体などの他成分の繰り返し単位を含むものであって
も構わないが、少なくとも飽和炭化水素系単位を５０％
以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以
上含有することが、飽和炭化水素系の、吸水率が低いと
いう特徴を損なわないようにするうえで重要である。

【００４７】この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽
和炭化水素系単位である（Ａ）成分の重合体の分子量と
しては、取扱いやすさなどの点から、数平均分子量（Ｍ
ｎ）で５００〜５０，０００程度、さらには１，０００
〜１５，０００程度であって、常温において液状物で流
動性を有するものが加工性の点で好ましい。

【００４８】この飽和炭化水素系重合体に導入されるア
ルケニル基については、前記オキシアルキレン系重合体
の場合と同様である。

【００４９】したがって、（Ａ）成分としての、分子中
に少なくとも１個のアルケニル基を有し、主鎖を構成す
る主な繰り返し単位が飽和炭化水素系である重合体の好
ましい具体例としては、両末端にアルケニル基を２個有
する直鎖状の数平均分子量（Ｍｎ）が２，０００〜１
５，０００でＭｗ／Ｍｎが１．１〜１．２のポリイソブ
チレン系、水添ポリブタジエン系、水添ポリイソプレン
系重合体などが挙げられる。

【００５０】また、硬化性組成物中の（Ｂ）成分は、分
子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物
であるかぎり特に制限はないが、分子中に含まれるヒド
ロシリル基の数が多すぎると硬化後も多量のヒドロシリ
ル基が硬化物中に残存しやすくなり、ボイドやクラック
の原因になるため、分子中に含まれるヒドロシリル基の
数は５０個以下がよい。さらには２〜３０個、より好ま
しくは２〜２０個であることが、硬化物のゴム弾性のコ
ントロールや貯蔵安定性の点から好ましく、さらに、硬
化時の発泡を容易に防ぐ点では、２０個以下、ヒドロシ
リル基が失活しても硬化不良が発生しにくい点では３個
が好ましく、最も好ましい範囲は３〜２０個である。

【００５１】なお、本発明で、前記ヒドロシリル基を１
個有するとは、Ｓｉに結合するＨを１個有することをい
い、ＳｉＨ₂の場合にはヒドロシリル基を２個有するこ
とになるが、Ｓｉに結合するＨは異なるＳｉに結合する
方が硬化性がよく、ゴム弾性の点からも好ましい。

【００５２】（Ｂ）成分の分子量は、後述する導電性付
与剤（（Ｄ）成分）を添加する場合の分散性やローラ加
工性などの点から数平均分子量（Ｍｎ）で３０，０００
以下であるのが好ましく、さらには２０，０００以下、
特には１５，０００以下が好ましい。（Ａ）成分の反応
性や相溶性まで考慮すると３００〜１０，０００が好ま
しい。

【００５３】この（Ｂ）成分に関しては、（Ａ）成分の
凝集力が（Ｂ）成分の凝集力に比べて大きいために、相
溶性の点でフェニル基含有変性が重要であり、（Ａ）成
分との相溶性、入手のしやすさの点でスチレン変性体な
どが好ましく、貯蔵安定性の点からα−メチルスチレン
変性体が好ましい。

【００５４】（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒とし
ては、ヒドロシリル化触媒として使用しうるものである
限り特に制限はない。白金単体、アルミナなどの単体に
固体白金を担持させたもの、塩化白金酸（アルコールな
どの錯体も含む）、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニ
ウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物な
どが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩
化白金酸、白金−オレフイン錯体、白金−ビニルシロキ
サン錯体が望ましい。これらの触媒は単独で使用しても
良く、また２種以上併用しても良い。

【００５５】以上のような硬化性組成物中の（Ａ）成分
および（Ｂ）成分の使用割合は、（Ａ）成分中のアルケ
ニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のヒドロシリル基が
０．２〜５．０モル、さらには０．４〜２．５モルがゴ
ム弾性の点から好ましい。

【００５６】また、（Ｃ）成分の使用量としては、
（Ａ）成分中のアルケニル基１モルに対して１０^-1〜１
０^-8モル、さらには１０^-1〜１０^-6モル、特には１０^-3
〜１０^-6モルの範囲で用いるのが好ましい。（Ｃ）成分
の使用料が１０^-8モルに満たないと反応が進行しない。
その一方で、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、ま
た腐食性を有し、しかも水素ガスが大量に発生して硬化
物が発泡してしまう性質を有しているので、１０^-1モル
を超えて用いない方が好ましい。

【００５７】さらに、上記のような硬化性組成物に、
（Ｄ）成分として導電性付与剤を添加して導電性組成物
とすれば、現像ローラとして好適である。この（Ｄ）成
分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや、金属
微粉末、さらには第４級アンモニウム塩基、カルボン酸
基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基
などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエス
テルアミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレン
オキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリ
エチレングリコールアクリレートなどで代表される導電
性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの
帯電防止剤などの、導電性を付与できる化合物などが挙
げられる。これらの導電性付与剤は、単独で使用して
も、また、２種以上を併用してもかまわない。

【００５８】（Ｄ）成分である導電性付与剤の添加量
は、（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計量に対して３０重量％以
下とすることが、ゴム硬度を上げない点から好ましい。
一方、均一な抵抗を得る点からは１０重量％以上が好ま
しく、必要なゴム硬度と、硬化物の体積抵抗率が１０³
〜１０¹⁰Ωｃｍになるように、その物性バランスから添
加量を決めればよい。

【００５９】さらに、上記硬化性組成物には、上記
（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、貯蔵安定性改良剤、たとえ
ば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、有機リン化合
物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、スズ系化合
物、有機過酸化物などを加えてもよい。その具体例とし
ては、たとえば、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメ
チルマレート、ジメチルアセチレンカルボシキレート、
２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン、キ
ノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけで
はない。これらの中では、ポットライフおよび速硬化性
の両立という点から、チアゾール、ジメチルマレートが
特に好ましい。なお、前記貯蔵安定性改良剤は、単独で
用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。

【００６０】また、上記硬化性組成物には、加工性やコ
ストを改善するための充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫
外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加してもよい。

【００６１】本発明に係る現像ローラは、上記のような
硬化性組成物、その他、ウレタンゴム、クロロプレンゴ
ム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を、たとえば、中心にＳ
ＵＳ製などの金属シャフトなどからなる導電性シャフト
を設置した金型に注型、射出、押出成形などをし、適当
な温度、時間で加熱硬化させることによって、シャフト
のまわりに導電性弾性層を形成する。この場合、半硬化
後、後硬化させてもよい。この導電性弾性層の上から、
表面層を構成する樹脂をスプレー塗布、ディップ塗布な
どにより所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化
させることにより、本発明の現像ローラが得られる。

【００６２】

【実施例】以下、本発明に係る現像ローラの具体的な実
施例１〜１３と比較例１〜３とを示す。

【００６３】実施例１〜１３および比較例１〜３に係る
現像ローラは、直径１０ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周
りに厚さ７．５ｍｍ程度の導電性弾性層を設け、この導
電性弾性層の外周に表面層を被覆して構成されるもので
ある。以下に、導電性弾性層と表面層の具体的な構成に
ついて説明する。なお、これら実施例は、何ら本発明を
限定するものではない。

【００６４】導電性弾性層は、以下に列記する弾性層１
〜３の何れかを用いて前記シャフトの周りに設けられ
る。

【００６５】（弾性層１）（Ａ−１）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分
布２の末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体：１
００重量部に対して、（Ｂ−１）ポリシロキサン系硬化
剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：６．６重量
部、（Ｃ−１）塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコ
ール溶液：０．０６重量部、（Ｄ）カーボンブラック３
０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、を混合し、減圧
（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡した。得られた
組成物を前記シャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃
の環境下で３０分間静置して硬化させ、厚さ７．５ｍｍ
のゴム弾性体を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法
に準拠して測定した弾性層１のみのＪＩＳＡ硬度は
１５°であった。

【００６６】（弾性層２）（Ａ−２）数平均分子量（Ｍｎ）１０，０００の末端に
ビニル基を２個有するポリイソブチレン重合体：１００
重量部、（Ｂ−２）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価
０．９７モル／１００ｇ）：２．７重量部、（Ｃ−１）
塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液：０．
０６重量部、（Ｄ）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱
化学社製）：１０重量部、（その他）可塑剤ＰＳ−３２
（出光興産社製）：７５重量部、からなる組成物を、前
記シャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃の環境下で
３０分間静置して硬化させ、厚さ７．５ｍｍの弾性層２
を作製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に準拠して測定
した弾性層２のみのＪＩＳＡ硬度は１５°であった。

【００６７】（弾性層３）日本ポリウレタン社製のＣ−
４１９０（主鎖がポリエーテルでＮＣＯ含量４．５％、
粘度７００ｃＰ（センチポアズ）／７５℃）の１００重
量部に対して、４，４’メチレン−ビス−２クロロアニ
リンの１２．９重量部、ケッチェンブラックＥＣの０．
８重量部を混合して、前記シャフトの周りに被覆し、８
０℃、５時間硬化させて厚さ７．５ｍｍの弾性層３を作
製した。ＪＩＳＫ６３０１Ａ法に準拠して測定し
た弾性層３のみのＪＩＳＡ硬度は７８°であった。

【００６８】次に、表面層は、以下に示す表面層１〜１
４の何れかを導電性弾性層の外周にディップ塗布して得
られる。

【００６９】（表面層１）ポリヘキサメチレンカーボネ
ートジオール（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポ
リジメチルシロキサンポリオール（数平均分子量２，０
００）５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート
３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪
拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端
にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得る。このプレポリ
マーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミ
ド）５８０ｇを仕込み、ＩＰＤＡ（イソホロンジアミ
ン）１６ｇを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（４０℃、
３時間）を行った後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ＝
１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液１を作製
した。この表面層溶液１を導電性弾性層上にディッピン
グし、８０℃で１時間乾燥させて表面層１とした。表面
層１の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。

【００７０】（表面層２）ポリヘキサメチレンカーボネ
ートジオール（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポ
リジメチルシロキサンポリオール（数平均分子量２，０
００）５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート
３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪
拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端
にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得る。このプレポリ
マーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミ
ド）５８０ｇを仕込み、１，６−ヘキサンジオール９．
６ｇを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（１００℃、３時
間）を行った後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１
の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液２を作製した。
この表面層溶液２を導電性弾性層上にディッピングし、
８０℃で１時間乾燥させて表面層２とした。表面層２の
表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。

【００７１】（表面層３）ＰＰＧ（ポリプロピレングリ
コール／数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメ
チルシロキサンポリオール５０ｇ、およびシクロヘキサ
ンジイソシアネート３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フ
ラスコに仕込み、攪拌しながら反応（１００℃、３時
間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマー
を得た。プレポリマーを得た後の処理を表面層１と同様
にして、表面層３を得た。表面層３の表面粗さ（Ｒｚ）
は約２μｍであった。

【００７２】（表面層４）表面層溶液１の作製手順中に
生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径７μｍ
のセイカセブンＵＰ０９０８（大日精化工業社製のウレ
タン粒子）を２０重量部配合したものを、ＤＭＦ：ＭＥ
Ｋ＝１：１の溶液で約６％に希釈して得た表面層溶液４
を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾
燥させて表面層４とした。表面層４の表面粗さ（Ｒｚ）
は約３μｍであった。

【００７３】（表面層５）表面層溶液１の作製手順中に
生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径１５μ
ｍのセイカセブンＵＰ０９０４（大日精化工業社製のウ
レタン粒子）を２０重量部配合したものを、ＤＭＦ：Ｍ
ＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈して得た表面層溶液
５を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時間
乾燥させて表面層５とした。表面層５の表面粗さ（Ｒ
ｚ）は約６μｍであった。

【００７４】（表面層６）表面層溶液１の作製手順中に
生じた固形分の１００重量部に対して、平均粒径１５μ
ｍのＭＡ１０１３（日本触媒社製のＰＭＭＡ粒子）を１
０重量部配合したものを、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶
液で約６％に希釈して得た表面層溶液６を導電性弾性層
上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面層
６とした。表面層６の表面粗さ（Ｒｚ）は約６μｍであ
った。

【００７５】（表面層７）Ｅ−９８０（日本ミラクトラ
ン社製のポリカーボネートウレタン）をＤＭＦ：ＭＥＫ
＝１：１の溶液でその固形分が約６％になるように希釈
し、この表面層溶液７を導電性弾性層上にディッピング
し、８０℃で１時間乾燥させて表面層７とした。表面層
７の表面粗さ（Ｒｚ）は約２μｍであった。

【００７６】（表面層８）セフラルソフトＧ−１８０Ｙ
（セントラル硝子社製のフッ化ビニリデン）をＤＭＦで
その固形分が約５％になるように希釈し、この表面層溶
液８を導電性弾性層上にディッピングし、８０℃で１時
間乾燥させて表面層８とした。表面層８の表面粗さ（Ｒ
ｚ）は約１μｍであった。

【００７７】（表面層９）ＥＭ−１２０（鉛市社製のメ
トキシメチル化ナイロン）を固形分が１０％になるよう
にメタノールで希釈し、この表面層溶液９を導電性弾性
層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて表面
層９とした。表面層９の表面粗さ（Ｒｚ）は約１μｍで
あった。

【００７８】（表面層１０〜１４）ポリシロキサンポリ
オールとカーボネートポリオールとを重量比８：２で配
合したポリオール成分、および水添ＭＤＩを混合し、三
口フラスコに仕込んで攪拌しながら反応（１００℃、４
時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマ
ーを得て、このプレポリマーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ
を仕込み、ＩＰＤＡを少しずつ滴下して、鎖伸長反応
（４０℃、３時間）を起こして固形分を得る。この固形
分１００重量部に対して、セイカセブンＵＰ０９０４
（大日精化工業社製のウレタン粒子）を２０重量部配合
し、ＤＭＦ：ＭＥＫ＝１：１の溶液で約６％に希釈し
て、表面層溶液を作製した。この表面層溶液を導電性弾
性層上にディッピングし、８０℃で１時間乾燥させて、
表面層を形成した。前記ポリオール成分、水添ＭＤＩお
よびＩＰＤＡの配合率を調節することで、表１に示すよ
うな１００％モジュラスを有する表面層１０〜１４を形
成した。これらにより表面層の弾性の違いによる影響を
調べる。これら表面層の表面粗さ（Ｒｚ）は、５μｍ〜
７μｍであった。

【００７９】

【表１】

【００８０】弾性層１〜３と表面層１〜１４とを表２に
示すように組合わせた現像ローラを作製し、実施例１〜
１３および比較例１〜３とした。これら実施例および比
較例の現像ローラを同種の非磁性現像方式を採用した現
像装置に組み込み、ＳＵＳ製の規制ブレード、融点が７
８℃のトナーを用いて出力テストを行った。なお、本テ
ストは、接触方式の現像ローラで行った。

【００８１】

【表２】

【００８２】出力テストによる評価は、印刷濃度、トナ
ーフィルミングおよびブレード固着の程度の３点につい
て行い、この評価結果を表２に示した。(1) 印刷濃度に
ついては、黒ベタで印刷出力するときの１００枚目と
５，０００枚目のマクベス濃度で評価し、マクベス濃度
の値が、1.4 以上を◎、1.35以上1.4 未満を○、1.3 以
上1.35未満を△、1.3 未満を×で評価した。一般にマク
ベス濃度の値が大きければ、現像ローラがトナー帯電性
とトナー搬送性とをバランス良く備えると判断される。
(2) トナーフィルミングについては、黒ベタで５，００
０枚印刷後の現像ローラ表面を観察し、目視でまったく
観察されなければ○、目視でほとんど観察されなければ
△、目視で複数箇所に観察されれば×、で示した。(3)
トナーのブレード固着については、黒ベタで５，０００
枚印刷後のブレード表面を布で軽く拭いた後に観察し、
目視でまったく観察されなければ○、目視でほとんど観
察されなければ△、目視で複数箇所に観察されれば×、
で示した。

【００８３】表面層１〜６および１０〜１４には、ポリ
シロキサンポリオール成分を含むポリオールと、ジアミ
ンの鎖伸長剤とを反応させて得られたポリウレタン系樹
脂を用いている。また、これら表面層には（表面層３を
除いて）、前記ポリオールにポリカーボネートポリオー
ル成分が含まれている。表２によれば、表面層１〜６，
１０〜１４を備えた実施例１〜１３の現像ローラは、比
較例１〜３に比べて、全体の評価が良好であり、特にト
ナーフィルミングとブレード固着の点で良好である。表
面層１を用いた実施例１〜３を比較した場合は、弾性層
１，２を用いた実施例１，２の現像ローラが、弾性層３
を用いた実施例３に比べて、マクベス濃度の点でより良
い結果を得ている。

【００８４】また、実施例の中でも、表面層に粒子を含
有させて、ローラの表面粗さ（Ｒｚ）を３μｍ〜１５μ
ｍの範囲内に調整した表面層４〜６，１０〜１４を備え
た実施例６〜１３は、ブレード固着の点で、他の実施例
よりも良い評価を得ている。さらに、実施例９〜１３の
中でも、１００％モジュラスが５×１０⁶Ｐａ〜３０×
１０⁶Ｐａの範囲内にある表面層１１〜１３を備えた実
施例１０〜１２は、全体の評価が非常に良い。

【００８５】

【発明の効果】上述の如く、本発明の現像ローラによれ
ば、表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさ
らに必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタ
ン系樹脂であり、前記ポリオールと前記鎖伸長剤との一
方または双方にポリシロキサンポリオールを含んでいる
ので、ポリシロキサン成分により表面層の凝集エネルギ
ーが下がり、トナーを良好にマイナス帯電するというポ
リウレタン系樹脂の性質にトナー離型性が加わり、トナ
ーフィルミングの防止を可能とする。

【００８６】前記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を含
んでなる表面層により、高温度・高湿度環境下における
トナー帯電量の低下が防止される。

【００８７】前記表面層の主成分の１００％モジュラス
を５×１０⁶Ｐａ〜３０×１０⁶Ｐａの範囲内に調節す
ることが、トナーフィルミングを防止するうえでより効
果的である。

【００８８】また、表面層にナイロン系粒子やウレタン
系粒子が含有されて、その表面粗さが３μｍ以上１５μ
ｍ以下の範囲内となるように調節されると、表面層に担
持されるトナーが規制部材に押圧される際に、トナーへ
加わる圧力が低減され、低融点トナーのブレード固着が
防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像ローラの断面説明図である。

【図２】現像ローラとその周辺構造を示す模式図であ
る。

【符号の説明】 1 現像ローラ 2 導電性シャフト 3 導電性弾性層 4 表面層 10 現像ローラ 11 導電性シャフト 12 導電性弾性層 13 表面層 14 トナー容器 15 非磁性トナー 16 供給ローラ 17 規制部材 18 トナー薄層 19 感光体 20 トナー像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性
層上に単または複数の樹脂層を同心円状に積層して構成
される現像ローラにおいて、前記樹脂層のうち少なくと
も表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさら
に必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン
系樹脂であり、前記ポリオールと前記鎖伸長剤との一方
または双方にポリシロキサン骨格を含むことを特徴とす
る現像ローラ。
【請求項２】前記ポリウレタン系樹脂中に前記ポリシ
ロキサン骨格が５重量％以上７０重量％以下含有される
請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】前記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を
含む請求項１または請求項２記載の現像ローラ。
【請求項４】導電性シャフトの周りに弾性層、該弾性
層上に単または複数の樹脂層を同心円状に積層して構成
される現像ローラにおいて、前記樹脂層のうち少なくと
も表面層の主成分が、ポリオール、イソシアネートさら
に必要に応じて鎖伸長剤を反応させて得たポリウレタン
系樹脂であり、前記ポリウレタン系樹脂がウレア結合を
含むことを特徴とする現像ローラ。
【請求項５】前記ポリオールがポリカーボネートポリ
オールを含む請求項１〜４の何れか１項に記載の現像ロ
ーラ。
【請求項６】表面層の１００％モジュラスが５×１０
⁶Ｐａ以上３０×１０ ⁶Ｐａ以下である請求項１〜５の
何れか１項に記載の現像ローラ。
【請求項７】前記表面層表面に担持されるトナーの融
点が８０℃以下である請求項１〜６の何れか１項に記載
の現像ローラ。
【請求項８】ローラの表面粗さが３μｍ以上１５μｍ
以下である請求項１〜７の何れか１項に記載の現像ロー
ラ。
【請求項９】表面層にナイロン系粒子またはウレタン
系粒子が含有される請求項８記載の現像ローラ。
【請求項１０】前記弾性層が、（Ａ）分子中に少なく
とも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返
し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素
系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少なくとも２
個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒドロシリ
ル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分とする硬
化性組成物の反応物からなる請求項１〜９の何れか１項
に記載の現像ローラ。