WO2013099129A1

WO2013099129A1 - 現像部材、プロセスカートリッジおよび電子写真用画像形成装置

Info

Publication number: WO2013099129A1
Application number: PCT/JP2012/007937
Authority: WO
Inventors: 櫻井　有治; 真樹山田; 厳也阿南
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-07-04
Also published as: US8774677B2; JP5723354B2; US20130243480A1; JP2013152438A

Abstract

長期に亘る使用によっても、トナー等が融着し難く、かつ、トナーの搬送性能も変化し難い現像部材の提供。基体と表面層とを有する現像部材であって、該表面層は、バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂及び該バインダー樹脂中に分散しているポリウレタン樹脂粒子を含有し、該バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂は、隣接する２つのウレタン結合の間に、構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる何れか一方または両方の構造とを有し、かつ、隣接する２つのウレタン結合の間に、構造式（４）で示される構造を有するものであることを特徴とする現像部材。

Description

現像部材、プロセスカートリッジおよび電子写真用画像形成装置

　本発明は現像部材、プロセスカートリッジおよび電子写真用画像形成装置に関する。

　複写機や光プリンタの如き電子写真用画像形成装置の画像形成方法としては、非磁性一成分のトナーを用いた現像方法が知られている。具体的には、回転可能な静電潜像担持体である感光体を帯電ローラの如き帯電部材により帯電し、帯電した感光体の表面にレーザー光を露光して静電潜像を形成する。次に、画像形成装置の現像装置において、現像剤容器内のトナーが現像剤供給部材及び現像剤量規制部材によって現像部材上に塗布され、感光体と現像部材との接触部でトナーによる静電潜像の現像が行われる。その後、感光体上のトナー像は転写部において中間転写体を介して、又は、介さずに記録材上に転写され、定着部において熱と圧力によりトナー像が記録材に定着され、定着画像を有する記録材が画像形成装置外へ排出される。

　このような画像形成方法において、現像装置としては、以下のような構成を有するものを挙げることができる。トナーを収納する現像剤容器の開口を閉塞し、且つ、一部を容器外に露出させ、この露出部分が感光体に対向するように現像ローラを設ける。現像剤容器内には、現像ローラにトナーを供給する現像剤供給部材と、現像部材上にトナー層を形成し、現像部材上のトナーを一定量にする現像剤量規制部材とが設けられる。静電潜像の現像後、現像部材上に残留するトナーは現像剤供給部材によって掻き取られ、現像剤容器内のトナーと混合される。

　このような非磁性一成分現像法で用いられる現像部材は、トナーへの均一な帯電付与性、均一なトナー搬送性を持たせる為、現像部材の表面層を形成する樹脂中に微小な樹脂粒子を含有させることより微小な凹凸を設ける技術が提案されている（特許文献１）。

特開平１１－０６５２６５号公報

　近年の電子写真画像形成装置の使用環境の多様化に伴って、より過酷な環境下においても安定した画像形成能を発揮することが電子写真画像形成装置に対して要求されるようになってきている。

　ところで、低温低湿（例えば、温度１５℃、相対湿度１０％）の環境において多数枚の画像出力を行っていくうちに、電子写真画像の品位が低下してくる場合があった。かかる電子写真画像の品位の低下は、長期間の使用により現像部材表面にトナーが融着し、現像部材の帯電付与性能の変化やトナー搬送性能の変化によるものと考えられる。

　現像部材表面へのトナー融着自体は、現像ローラの表面層を柔らかくすることにより抑制することができる。しかし、表面層を柔らかくすることにより、表面層に凸部を形成させている表面層中の樹脂粒子（粗し粒子）が脱落し易くなり、現像部材の表面形状の経時的な変化を生じさせ、トナー搬送性能の経時的変化をもたらす場合がある。トナー搬送性能の経時的変化は、電子写真画像の品位の経時的な低下の原因ともなる。

　そこで、本発明は、長期に亘る使用によっても、トナー等が融着し難く、かつ、トナーの搬送性能も変化し難い現像部材の提供に向けたものである。また、本発明は、高品位な電子写真画像の安定的な提供に資する電子写真装置およびプロセスカートリッジの提供に向けたものである。

　本発明者らは、現像ローラの表面層にバインダー樹脂としてポリウレタン樹脂及び該バインダー樹脂中に分散しているポリウレタン樹脂粒子を含有する現像ローラにおいて、バインダー樹脂が特定の構造を有することにより、表面層の柔軟化と表面層の樹脂粒子の脱落を抑制することが出来ることを見出した。その結果、長期間の画像出力後のトナー融着の抑制を行うことができ、トナー融着による画像不良を抑制することが出来ることを見出した。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。

　即ち、本発明によれば、基体と表面層とを有する現像部材であって、該表面層は、バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂及び該バインダー樹脂中に分散しているポリウレタン樹脂粒子を含有し、該バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂は、隣接する２つのウレタン結合の間に、下記構造式（１）で示される構造と、下記構造式（２）で示される構造および下記構造式（３）で示される構造から選ばれる何れか一方または両方の構造とを有し、かつ、隣接する２つのウレタン結合の間に、下記構造式（４）で示される構造を有するものである現像部材が提供される。

　また、本発明によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成され、かつ、上記の現像部材を有している電子写真プロセスカートリッジが提供される。

　また、本発明によれば、上記の現像部材を有している電子写真画像形成装置が提供される。

　本発明によれば、表面層の柔軟化と、長期間の画像出力後における現像部材の表面層中の樹脂粒子の脱落の抑制を両立し、その結果、長期間の使用によっても帯電性能が変化しにくい帯電部材を得ることができる。また、本発明によれば、高品位な画像を提供することの出来るプロセスカートリッジ、及び電子写真用画像形成装置を提供することができる。

本発明の現像ローラの一例を示す概略断面図である。本発明の現像ローラの一例を示す概略断面図である。本発明の現像ローラの浸漬塗工装置の一例を示す概略構成図である。本発明に係る電子写真用画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。現像ローラの画像出力前の断面イメージ図を示す。現像ローラの画像出力後において、ポリウレタン樹脂粒子によって形成された凸部周辺のポリウレタン樹脂が削れた様子を表す断面図を示す。現像ローラの画像出力後において、ポリウレタン樹脂粒子によって形成された凸部周辺のポリウレタン樹脂が削れ、更に樹脂粒子が脱落した様子を表す断面図を示す。本発明に係るウレタン樹脂が有する特徴的な構造の一部を示す。

（現像ローラ）
　本発明に係る現像部材は、図１Aまたは図１Bに示すように、円柱状あるいは中空円筒状の基体（軸芯体）２、及び表面層４を有している。また、基体２が円柱状の場合には、図１Aに示すように基体２と表面層４の間に弾性層３を有する。特に非磁性一成分接触現像系プロセスでは、弾性層３を有する現像ローラが好適に用いられる。

（基体）
　基体２は、導電性を有し、現像ローラ１の電極および支持部材として機能するもので、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金、クロム又はニッケルで鍍金処理を施した鉄の如き導電性の材質で構成される。
　なお、軸芯体の表面には、軸芯体と、後述する弾性層との接着性の向上を図るため、プライマ―を塗布してもよい。プライマーの例としては、シランカップリング剤系プライマー、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系またはエポキシ系の熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等を用いることができる。
　また、市販のプライマ―としては以下のものが挙げられる。
　「ＤＹ３９－０５１」、「ＤＹ３９－０６７」、「ＤＹ３９－１１５」（いずれも商品名：東レ・ダウコーニング社製）；
　「Ｘ－３３－１７３」、「ＰＲＩＭＥＲ－ＮＯ．４」、「ＰＲＩＭＥＲ－ＮＯ．３２」、「ＰＲＩＭＥＲ－ＮＯ．３５」（いずれも商品名：信越化学工業社製）；
　「ＸＰ８１－４０５」、「ＸＰ８１－Ａ６３６１」、「ＸＰ８１－Ｂ７０１５」、「ＭＥ２１」、「ＭＥ１５１」、「ＭＥ１５３」、「ＸＣ９２１４」（いずれも商品名：モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）。
　プライマ―は染料もしくは顔料によって着色してもよい。染料および顔料の例としては、例えば、モノアゾ染料およびポリアゾ染料、アントラキノン誘導体、アントロン誘導体系アントラキノン染料・顔料、フタロシアニン染料・顔料、アクリジン染料、アジン染料、オキサジン染料、チアジン染料、蛍光染料、アゾイック染料、ベンガラ、カーボンブラック、酸化チタンを挙げられる。これらは１種単独でも２種以上の組み合わせでも使用することが出来る。また、染料または顔料のより詳細な具体例を以下に挙げる。
　特に、上記した市販のプライマーを着色する上では、ソルベントブルー４４、ソルベントブルー７０、ピグメントブルー１５、ソルベントブラック３またはピグメントレッド１２２を好適に用いることができる。

（弾性層）
　弾性層３は、感光体表面に形成された静電潜像にトナーを過不足なく供給することができるように、適切なニップ幅とニップ圧をもって感光体に押圧可能な硬度や弾性を現像ローラ１に付与するために設けられる。弾性層３は種々のゴム材を用いることができる。ゴム材に使用するゴムとしては、以下のものが挙げられる。エチレン－プロピレン－ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム。これらは単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。この中でも、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。

　弾性層３中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、触媒の如き各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としてはアルミニウム、銅の如き導電性金属の微粒子、または酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き、導電性金属酸化物の微粒子、またはカーボンブラックを用いることができる。このうち、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるので特に好ましい。導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材中のゴム１００質量部に対して１０～８０質量部配合される。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛または炭酸カルシウムが挙げられる。

　弾性層３の厚さは１．５～５．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、２．０～４．０ｍｍの範囲にあることがより好ましい。

（表面層）
　本発明の表面層は表面に粗さを付与させトナーの搬送性を持たせる目的でバインダー樹脂中に分散しているポリウレタン樹脂粒子を含有する。

　本発明の表面層のバインダー樹脂はポリウレタン樹脂である。
　そして該ポリウレタン樹脂は、
　隣接する２つのウレタン結合の間に、
　　下記構造式（１）で示される構造と、
　　下記構造式（２）で示される構造および下記構造式（３）で示される構造から選ばれる何れか一方または両方の構造とを有し、かつ、
　　隣接する２つのウレタン結合の間に下記構造式（４）で示される構造を有する。

　図８に本発明に係るウレタン樹脂が有する特徴的な構造の一部を示す。すなわち、図８において、前記構造式（１）で示される構造と前記構造式（２）で示される構造とが隣接する２つのウレタン結合Ａ１及びＡ２によって挟まれている。また、前記構造式（４）で示される構造が上記ウレタン結合Ａ１およびＡ２とは異なる組み合わせに係る隣接する２つのウレタン結合Ｂ１およびＢ２によって挟まれている。なお、図８において、ｐ、ｑ、ｒ、ｘ、ｙ、ｚおよびｎは各々独立に正の整数を表す。
　本発明に係るポリウレタン樹脂を含む表面層が、柔軟でありながらも、粗し粒子であるところのポリウレタン樹脂粒子の脱落を抑制できている理由は明らかではない。しかしながら、本発明に係る現像ローラと、本発明に係る構成を有しない現像ローラとを、長期に亘って電子写真画像の形成に用いたときの表面層の状態の観察の結果から、以下のように推測される。

　すなわち、本発明に係る現像ローラも、本発明に係る構成を有しない現像ローラも、初期には、図５に示すように、表面には、樹脂粒子により由来する凸部が存在している。また、樹脂粒子はバインダー樹脂に覆われて表面層に保持されている。これらの現像ローラのいずれも使用に伴って樹脂粒子を覆っているバインダーは徐々に削れていく。
　ところが、これらの現像ローラを長期に亘って使用し続けたときに、表面層からの樹脂粒子の脱落状況に明確な差異が現れた。すなわち、本発明に係る現像ローラにおいては、図６に示すように、樹脂粒子を被覆しているバインダー樹脂は削れているものの、樹脂粒子は、残されたバインダー樹脂によって表面層に確実に保持されており、表面層からの脱落が抑制されていた。
　一方、本発明に係る構成を有しない現像ローラにおいては、図７に示したように、表面層からの多くの樹脂粒子の脱落が認められた。また、樹脂粒子が存在していた部分においては、バインダー樹脂が引きちぎられたような痕跡が認められた。また、そのような部分は樹脂粒子が脱落し、顕著にトナー融着が進行していることが分かった。

　これらの実験事実から、本発明に係る樹脂を含む表面層は、樹脂粒子に外力が加わったときの樹脂粒子の保持能力が高いものと考えられる。その理由を本発明者らは以下のように推測している。
　すなわち、本発明にかかるウレタン樹脂において、隣接する２つのウレタン結合の間に構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる何れかまたは両方の構造とを有する部分（以下、「Ａ部分」ともいう）は、従来のポリエーテルウレタンに比べ、側鎖にメチル基が導入されていることにより、結晶化しにくく柔軟である。また、側鎖にメチル基が導入されていることにより非常に低極性となっている。
　一方、隣接する２つのウレタン結合の間に構造式（４）で示される構造を有する部分（以下、「Ｂ部分」ともいう）も非常に低極性である。よって、Ａ部分とＢ部分とは、表面層中で相分離せず存在することが可能である。
　さらに、Ｂ部分は結晶性を有する。その結果、隣接する２つのウレタン結合の間に構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる何れかまたは両方の構造とを有する柔軟性の高いポリウレタン中に、隣接する２つのウレタン結合間に構造式（４）で示される構造を含む結晶性の高いポリウレタンがフィラーのような形で存在することとなり、バインダー樹脂全体として補強されているものと考えられる。その結果として、本発明に係る表面層は、柔軟であって、耐引き裂き性にも優れるものとなっているものと推測される。

　このような作用により、樹脂粒子が形成する凸部のバインダー樹脂が長期間の画像出力により削られても、一部残されたバインダー樹脂により樹脂粒子を抑え込むようにして脱落を効果的に抑制していると考えられる。

　本発明のバインダー樹脂であるポリウレタン樹脂は、構造式（１）の構造と、構造式（２）および（３）から選ばれる少なくとも一つの構造を有するポリエーテルジオール（Ａ´）または該ポリエーテルジオールと構造式（４）の構造を有するポリオール（Ｂ´）とイソシアネート成分を反応させたものであることが好ましい。

　（Ａ´）は具体的にはテトラヒドロフランと３－メチル－テトラヒドロフランを開環共重合して得られるポリエーテルジオールである。（Ｂ´）は、具体的に主鎖が１,４結合主体のブタジエン構造のポリオールである。

　ポリウレタン中の隣接する２つのウレタン結合の間には、構造式（１）の構造、および構造式（２）及び（３）から選ばれる少なくとも一つの構造以外に、本発明の効果が損なわれない程度に必要に応じてポリプロピレングリコール、脂肪族ポリエステルを含有してもよい。脂肪族ポリエステルとしては、１，４－ブタンジオ－ル、３－メチル－１．５－ペンタンジオ－ル、ネオペンチルグリコ－ルの如きジオ－ル成分、トリメチロ－ルプロパンの如きトリオ－ル成分と、アジピン酸、グルタル酸、セバシン酸等のジカルボン酸との縮合反応により得られる脂肪族ポリエステルポリオ－ルが挙げられる。

　これらのポリオ－ル成分は必要に応じてあらかじめ２，４－トリレンジイソシアネ－ト（ＴＤＩ）、１，４ジフェニルメタンジイソシアネ－ト（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネ－ト（ＩＰＤＩ）の如きイソシアネ－トにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。

　これらのポリオ－ル成分と反応させるイソシアネ－ト化合物としては、特に限定されるものではないが、エチレンジイソシアネート、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）の如き脂肪族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロヘキサン１，３－ジイソシアネート、シクロヘキサン１，４－ジイソシアネートの如き脂環式ポリイソシアネート、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（ＴＤＩ）、４，４‘－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネート及びこれらの共重合物やイソシアヌレート体、ＴＭＰアダクト体、ビウレット体、そのブロック体を用いることができる。

　この中でもトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネートがより好適に用いられる。

　また、これらのイソシアネート成分についても、あらかじめポリオールにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。Ａ）の構造を有するポリオールを用いてイソシアネートを変性させたイソシアネート基末端プレポリマーとして使用する場合、プレポリマーの数平均分子量としては１００００以上１５０００以下が好ましい。

　また、イソシアネート基末端プレポリマーとして使用する際は、プレポリマーのイソシアネート含有量が３．０から５．０質量％の範囲にあることが好ましい。

　ポリオール成分と反応させるイソシアネート成分の混合比は、ポリオールの水酸基１．０に対してイソシアネート基の比率が１．１から４．０の範囲であることが好ましい。

　本発明のポリウレタン樹脂粒子はガラス転移温度が低めであることが好ましく、具体的には－３５℃以下であることが好ましい。ポリウレタン樹脂粒子のガラス転移温度が低めであると、低温でもポリウレタン樹脂粒子は硬くなりにくく、低温での表面層の硬度上昇を抑制できる。また、ポリウレタン樹脂粒子が柔らかいと応力を吸収し、バインダー樹脂の削れを抑制できる。

　本発明のポリウレタン樹脂粒子を構成する材料としては、３－メチル－１，５－ペンタンジオールとアジピン酸を用いることが好適である。

　また、本発明のポリウレタン樹脂粒子はシリカ微粒子によって表面が被覆されていることが好ましい。シリカ微粒子が被覆することにより、バインダー樹脂の引き裂きがより抑制され、粒子の脱落を更に抑制することが可能となる。この理由については、シリカ微粒子に被覆されていることにより、ポリウレタン樹脂粒子周りのバインダー樹脂がシリカ微粒子により補強される為と思われる。

　ポリウレタン樹脂粒子に対するシリカ微粒子の被覆方法は公知の被覆方法を用いることができる。被覆に用いられる装置としては、従来の混合装置、例えばダブルコン・ミキサー、Ｖ型ミキサー、ドラム型ミキサー、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー等を用いることができる。

　また、シリカ微粒子はポリウレタン樹脂粒子表面に付着した状態であることが好ましい。ポリウレタン樹脂粒子表面にシリカ微粒子が付着し、シリカ微粒子が露出した状態にあることにより、ポリウレタン樹脂粒子がバインダー樹脂中に分散しやすくなる。

　また、本発明のポリウレタン樹脂粒子の平均粒子径は、１～３０μｍに制御することが好ましいが、より好ましくは、３～１５μｍである。本発明の樹脂粒子の平均粒子径が１μｍ以上であると、現像ローラの表面に適度に凹凸が形成され、適正な濃度の画像を形成することが出来る。
　また、樹脂粒子の平均粒子径が３０μｍ以下であると粒子脱落を抑制することが可能となる。被覆層中に含有されている樹脂粒子の平均粒子径は、層の断面を顕微鏡等で観察することにより簡易的に求める事もできる。

　本発明のポリウレタン樹脂粒子の含有量は質量割合として２０～１００質量％が好ましい。この範囲にすることで、画像濃度と粒子脱落の抑制を両立することが出来る。また、現像ローラの搬送性向上とポリウレタン樹脂粒子脱落を考慮すると５０～８０質量％がより好ましい。

　表面層４は導電性を有することが好ましい。導電性の付与手段としてはイオン導電剤や導電性微粒子の添加が挙げられるが、安価であり抵抗の環境変動が少ない導電性微粒子が好適に用いられ、また導電付与性と補強性の観点からカーボンブラックが特に好ましい。
　該導電性微粒子の性状としては、一次粒子径１８ｎｍ以上５０ｎｍ以下、かつＤＢＰ吸油量が５０ｍｌ／１００ｇ以上１６０ｍｌ／１００ｇ以下であるカーボンブラックであると、導電性、硬度、分散性のバランスが良好であり好ましい。導電性微粒子の含有率は、表面層を形成する樹脂成分１００質量部に対して１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。

　表面層４の厚みはポリウレタン樹脂粒子の粒径以上であることが好ましい。この範囲にすることにより、バインダー樹脂によりポリウレタン樹脂粒子を被覆・保持しやすくなる。

　表面層４の形成方法としては特に限定されるものではないが、塗料によるスプレー、浸漬、又はロールコートが挙げられる。浸漬塗工は、特開昭５７－５０４７号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる方法は、表面層を形成する方法として簡便で生産安定性に優れている。

　図２は浸漬塗工装置の概略図である。２６は円筒形の浸漬槽であり、現像ローラ外径よりわずかに大きな内径を有し、現像ローラの軸方向の長さより大きな深さを有している。浸漬槽２６の上縁外周には環状の液受け部が設けられており、撹拌タンク２８と接続されている。また浸漬槽２６の底部は撹拌タンク２８と接続されている。撹拌タンク２８の塗料は、液送ポンプ２７によって浸漬槽２６の底部に送り込まれる。浸漬槽の上端部からは、塗料がオーバーフローしており、浸漬槽２６の上縁外周の液受け部を介して撹拌タンク２８に戻る。弾性層３を設けた芯体２は昇降装置２９に垂直に固定され、浸漬槽２６中に浸漬し、引き上げることで表面層４を形成する。

（電子写真画像形成装置）
　本発明の電子写真画像形成装置の一例を図３に示す。図３において、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの各色トナー毎に設けられる画像形成ユニットａ～ｄが設けられる。各画像形成ユニットａ～ｄには、それぞれ矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体５が設けられる。各感光体５の周囲には、感光体５を一様に帯電するための帯電装置１１、一様に帯電処理した感光体５にレーザー光１０を照射して静電潜像を形成する不図示の露光手段、静電潜像を形成した感光体５にトナーを供給し静電潜像を現像する現像装置９が設けられる。

　一方、給紙ローラ２３により供給される紙等の記録材２２を搬送する転写搬送ベルト２０が駆動ローラ１６、従動ローラ２１、テンションローラ１９に懸架されて設けられる。転写搬送ベルト２０には吸着ローラ２４を介して吸着バイアス電源２５の電荷が印加され、記録材２２を表面に静電気的に付着させて搬送するようになっている。

　各画像形成ユニットａ～ｄの感光体５上のトナー像を、転写搬送ベルト２０によって搬送される記録材２２に転写するための電荷を印加する転写バイアス電源１８が設けられる。転写バイアスは転写搬送ベルト２０の裏面に配置される転写ローラ１７を介して印加される。各画像形成ユニットａ～ｄにおいて形成される各色のトナー像は、各画像形成ユニットａ～ｄに同期して可動される転写搬送ベルト２０によって搬送される記録材２２上に、順次重畳して転写されるようになっている。

　更に、カラー電子写真画像形成装置には、記録材２２上に重畳転写したトナー像を加熱などにより定着する定着装置１５、画像形成された記録材２２を装置外に排出する搬送装置（不図示）が設けられる。

　一方、各画像形成ユニットには各感光体５上に転写されずに残存する転写残トナーを除去し表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置１２が設けられる。クリーニングされた感光体５は画像形成可能状態とされて待機するようになっている。

　上記各画像形成ユニットに設けられる現像装置９には、一成分現像剤として非磁性現像剤を収容した現像剤容器７と、現像剤容器７の開口を閉塞するように設置され、現像剤容器から露出した部分で感光体と対向するように現像ローラ１が設けられる。

　現像剤容器７内には、現像ローラ１にトナーを供給すると同時に、現像後現像ローラ１上に使用されずに残留するトナーを掻き取るための現像剤供給ローラ６と、現像ローラ１上のトナーを薄膜状に形成すると共に、摩擦帯電する現像剤量規制部材８とが設けられている。これらはそれぞれ現像ローラ１に当接配置されている。現像剤量規制部材８には現像剤量規制部材バイアス電源１３が接続され、現像ローラ１には現像ローラバイアス電源１４が接続され、画像形成時において、現像剤量制部材８と現像ローラ１にはそれぞれ電荷が印加される。現像剤量規制部材バイアス電源１３から出力される電圧は現像ローラバイアス電源１４から出力される電圧より５０Ｖ乃至４００Ｖ低い電圧が出力される。

（電子写真プロセスカートリッジ）
　また、本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を図４に示す。図４に示す電子写真プロセスカートリッジは、現像装置９と、感光体５、クリーニング装置１２を有し、これらが一体化されて電子写真画像形成装置本体に着脱可能に設けられる。現像装置９としては電子写真画像形成装置で説明したものと同様のものを挙げることができる。本発明の電子写真プロセスカートリッジは、上記の他、感光体５上のトナー像を記録材２２に転写する転写部材などを上記の部材と共に一体的に設けたものであってもよい。

（ポリウレタン樹脂粒子の製造例）
（ポリウレタン樹脂粒子１の製造）
　攪拌機が付属している容量が２リットルのセパラブルフラスコに水９００質量部を仕込み、この中に「メトローズ９０ＳＨ－１００」（商品名、信越化学工業社製）３０質量部を溶解して分散媒を調製した。
　更に、３－メチル－１，５－ペンタンジオールとアジピン酸とを反応させて得たポリエステルポリオール「クラレポリオールＰ－６０１０」（商品名、株式会社クラレ製）２００質量部、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型ポリイソシアネート１２０ｇ、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）１００質量部、およびジブチル錫ジラウレート０．００３質量部を混合して、ポリウレタン樹脂粒子原材料を調製した。
　前記分散媒を６００ｒｐｍで攪拌しながら、前記原材料を加え、懸濁液を調製した。次いで、攪拌継続下に懸濁液を６０℃に昇温し、５時間反応させた後、室温まで冷却し、固液分離し、水で充分洗浄した後、７０℃で２０時間乾燥して、平均粒子径１０μｍ、ガラス転移温度－５２℃のポリウレタン樹脂粒子１を得た。

（ポリウレタン樹脂粒子２の調製）
　１００質量部のポリウレタン樹脂粒子１に対して、シリカ微粒子（商品名：ＯＸ５０、日本アエロジル社製）を１．０質量部を外添してポリウレタン樹脂粒子２を得た。外添は、ヘンシェルミキサー（三井三池社製）を用いて３０００回転／分で１５分間処理することにより行った。

（ポリウレタン樹脂粒子３の調製）１００質量部のポリウレタン樹脂粒子１に対して、シリカ微粒子（商品名：ＯＸ５０、日本アエロジル社製）を４．５質量部を外添してポリウレタン樹脂粒子３を得た。外添は、ポリウレタン樹脂粒子２の調製と同様にして行った。

（イソシアネート基末端プレポリマーの製造例）
（イソシアネート基末端プレポリマーＡの合成）
　窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックＭＤＩ（商品名：コスモネートＭＤＩ、三井化学社製）８０．０質量部に対し、構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる一方または両方の構造を有するポリオール（商品名：ＰＴＧ－Ｌ２０００，保土谷化学製）２００．０質量部を反応容器内の温度を６５℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度６５℃で２時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量３．８％のイソシアネート基機末端ウレタンプレポリマーＡ（以下、「イソシアネートＡ」ともいう）を２３０質量部得た。

（イソシアネート基末端プレポリマーＢの合成）
　窒素雰囲気下、反応容器中でトリレンジイソシアネート（商品名：コスモネート８０、三井化学社製）７０．４質量部に対し、ポリプロピレングリコール系ポリオール（商品名：エクセノール１０３０、三洋化成工業社製）２００．０質量部を反応容器内の温度を６５℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度６５℃で２時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量４．９％のイソシアネート基機末端ウレタンプレポリマーＢ（以下、「イソシアネートＢ」ともいう）を２４８質量部得た。

（イソシアネート基末端プレポリマーＣの合成）
　窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックＭＤＩ（商品名：コスモネートＭＤＩ、三井化学社製）８０．０質量部に対し、構造式（１）で示される構造を有するポリオール（商品名：ＰＴＧ２０００，保土谷化学製）１８０．０質量部を反応容器内の温度を６５℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度６５℃で２時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量３．９％のイソシアネート基機末端ウレタンプレポリマーＣ（以下、「イソシアネートＣ」ともいう）を２５０質量部得た。

（現像ローラの製造例）
（実施例１）
＜軸芯体２の製造＞
　軸芯体２として、外径６ｍｍ、長さ２８０ｍｍのＳＵＳ３０４製の軸芯体にプライマー（商品名：ＤＹ３５－０５１；東レダウコーニング社製）を塗布、焼付けしたものを用意した。

＜弾性層３の製造＞
　ついで、軸芯体２を金型に配置し、以下の材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
・液状シリコーンゴム材料（商品名：ＳＥ６７２４Ａ／Ｂ；東レ・ダウコーニング社製）１００質量部、
・カーボンブラック（商品名：トーカブラック＃７３６０ＳＢ；東海カーボン社製）３５質量部、
・シリカ粉体　０．２質量部、
・白金触媒　０．１質量部。
　続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを１５０℃、１５分間加硫硬化し、脱型した後、さらに１８０℃、１時間加熱し硬化反応を完結させ、軸芯体２の外周に厚さ３ｍｍの弾性層３を設けた。

＜表面層４の製造＞
　表面層４の材料として、構造式（４）の構造を有するポリオール（商品名：Ｐｏｌｙ　Ｂｄ　Ｒ－１５ＨＴ、分子量１２００、出光興産製）４０．０質量部と、構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる一方または両方の構造式を有するポリオール（商品名：ＰＴＧ－Ｌ２０００、分子量２０００、保土谷化学製）、イソシアネート基末端プレポリマーＡ１００質量部、カーボンブラック（商品名：ＭＡ２３０、三菱化学社製）３６．０質量部を撹拌混合した。その後、総固形分比３０質量％になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合の後、サンドミルにて均一に分散した。

　上記原料混合液の固形分量１００質量部に対しポリウレタン樹脂粒子３を７０．０質量部加え、さらにボールミルで撹拌分散して表面層形成用塗料を得た。更に、この表面層形成用塗料を粘度１０～１３ｃｐｓになるようメチルエチルケトンで希釈後、前記弾性層上に塗工した。塗工には図２に示す液循環型浸漬塗工装置を用いた。図２中の２６は円筒形の浸漬槽であり、現像ローラ外径よりわずかに大きな内径を有し現像ローラの軸方向の長さより大きな深さを有している。浸漬槽２６の上縁外周には環状の液受け部が設けられており、撹拌タンク２８と接続されている。また浸漬槽２６の底部は撹拌タンク２８と接続されている。撹拌タンク２８の塗料は、液送ポンプ２７によって浸漬槽２６の底部に送り込まれる。浸漬槽の上端部からは、塗料がオーバーフローしており、浸漬槽２６の上縁外周の液受け部を介して撹拌タンク２８に戻る。弾性層３を設けた軸芯体２は昇降装置２９に垂直に固定され、浸漬槽２６中に浸漬し、引き上げることで弾性層３上に塗料が塗工される。塗工した塗料を乾燥させた後、温度１５０℃にて１時間加熱処理することで弾性層外周に膜厚２０μｍの表面層４を設け、実施例１の現像ローラを得た。得られた現像ローラを観察すると、ポリウレタン樹脂粒子により形成された凹凸が観察された。

（実施例２～８）
　ポリオール、イソシアネート、ポリウレタン樹脂粒子を表１のとおりに変更した以外は、実施例１と同様の方法で実施例２～８の現像ローラを得た。なお、表中の材料の詳細は以下のとおりである。
　「ＰＴＧ－Ｌ１０００」（商品名）：構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる一方または両方の構造式を有するポリオール（分子量１０００、保土谷化学製）；
　「ＰＴＧ－Ｌ３０００」（商品名）：構造式（１）で示される構造と、構造式（２）で示される構造および構造式（３）で示される構造から選ばれる一方または両方の構造式を有するポリオール（分子量３０００、保土谷化学製）；
　「Ｐｏｌｙ　Ｂｄ　Ｒ－４５ＨＴ」（商品名）：構造式（４）の構造を有するポリオール：分子量２８００、出光興産製）。
　なお、上記「Ｐｏｌｙ　Ｂｄ　Ｒ－１５ＨＴ」および「Ｐｏｌｙ　Ｂｄ　Ｒ－４５ＨＴ」は共に下記式で示される構造を有する水酸基末端液状ポリブタジエン化合物である。

　上記式中、ｘ、ｙ、ｚおよびｎは各々独立して１以上の整数を表す。

（実施例９、１０）
　ポリウレタン樹脂粒子を表１のとおりに変更した以外は実施例１と同様の方法で実施例９，１０の現像ローラを得た。

（比較例１、２）
　ポリオール、イソシアネート、ポリウレタン樹脂粒子を表１のとおりに変更した以外は、実施例１と同様の方法で比較例１、２の現像ローラを得た。

［評価］
　各実施例および各比較例にて製造した現像ローラを以下の手順により評価した。
　まず、初めに表面観察を行い現像ローラの表面の状態を確認した。
　次に、現像ローラを装着した電子写真画像形成装置を用いて画像出力評価を行い、現像ローラの画像性能を確認した。
　最後に、再び現像ローラの表面観察を行い、画像出力評価後の表面観察結果を比較することで、画像出力評価によって現像ローラの表面がどのようになったのか確認した。
次に、これらの内容の具体的な方法を述べる。

（評価１－１；初期状態の現像ローラの表面観察）
　後述する電子写真画像の出力試験に供する前の、新品の現像ローラの表面をレーザー顕微鏡（商品名：ＶＫ－８７００、キーエンス社製、対物レンズの倍率：５０倍）を用いて観察し、現像ローラ表面の２５０μｍ×２００μｍの長方形の領域内の、樹脂粒子に起因する凸部の数をカウントした。

（評価２；電子写真画像の出力試験）
　電子写真画像形成装置として、図３に示す構成を有するレーザープリンタ（商品名：ＣＬＪ　ＣＰ４５２５、ヒューレット・パッカード社製）を用意した。当該レーザープリンタ用のプロセスカートリッジに評価対象の現像ローラを組み込んだ。次いで、このプロセスカートリッジに上記レーザープリンタに装填し、環境温度１５℃、相対湿度１０％の低温低湿環境下で、２４時間静置した。
　その際、現像剤量規制部材の現像ローラに対する線圧を５０ｇｆ/ｃｍと、通常の値とよりも高く設定した。次に４２枚／分のプロセス速度で電子写真画像を４００００枚出力した。
　ここで、電子写真画像は、レターサイズの紙（商品名：「Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ　４２００」、ＸＥＲＯＸ社製）上に、サイズが４ポイントのアルファベット「Ｅ」の文字が、印字率０．５％となるように印字されてなる画像とした。また、印字モードは、レターサイズの紙を１枚出力する毎に、電子写真感光体の回転を１度停止させ、１枚の出力を１０秒かけて行う間欠モードとした。

　その後、印字濃度２５％のハーフトーン画像を出力し、この画像を目視にて観察し、現像ローラの表面の樹脂粒子の脱落部分へのトナー融着に起因する電子写真画像へのドット状の欠陥の有無、およびその程度を下記の基準に基づき評価した。
Ａ：現像ローラ表面の粒子脱落部分へのトナー融着に起因する画像欠陥が認められない。
Ｂ：現像ローラ表面の粒子脱落部分へのトナー融着に起因するドット状の欠陥がわずかに観察される。
Ｃ：現像ローラ表面の粒子脱落部分へのトナー融着に起因するドット状の欠陥が観察される。
Ｄ：現像ローラ表面の粒子脱落部分へのトナー融着に起因するドット状の欠陥が明瞭に観察される。

（評価１－２；画像出力後の現像ローラの表面観察）
　上記評価２に係る電子写真画像の形成に供した現像ローラをプロセスカートリッジから取り出し、現像ローラの表面に付着しているトナーをエアーブローにより除去した。次いで、評価１にて観察した領域と同じ領域を、評価１と同様にして観察し、現像ローラ表面から脱落した樹脂粒子の数をカウントし、評価１でカウントした樹脂粒子由来の凸部の数に対する脱落した樹脂粒子の数の割合、すなわち、樹脂粒子の脱落率（＝脱落した樹脂粒子の数×１００／初期状態の現像ローラ表面の樹脂粒子由来の凸部の数）を算出し、以下の基準により評価した。
Ａ：樹脂粒子の脱落率が０％。即ち、評価２に係る電子写真画像の形成によっても現像ローラの表面からの樹脂粒子の脱落が認められない。
Ｂ：樹脂粒子の脱落率が、０％超、５％未満。
Ｃ：樹脂粒子の脱落率が、５％超、１０％未満。
Ｄ：樹脂粒子の脱落率が、１０％超。

画像評価結果及び現像ローラ表面観察結果を表２に示す。

　実施例１～８より本発明のポリウレタン樹脂バインダー構造を有する本発明のウレタン樹脂構造を有さない比較例１、２と比較して、粒子脱落の発生が抑えられ、トナー融着要因の異常画像が少なく、実用上問題のないものであることがわかる。また、実施例１，９，１０よりポリウレタン樹脂粒子にシリカを適量被覆した場合には、更に良好な結果が得られた。また、比較例２は粒子脱落は抑制されているものの、現像ローラ上のトナーフィルミングにより画像悪化が見られた。

　この出願は２０１１年１２月２８日に出願された日本国特許出願第２０１１－２８８３２９及び２０１２年１２月６日に出願された日本国特許出願第２０１２－２６７３９０からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

１‥‥現像ローラ
２‥‥導電性軸芯体
３‥‥弾性層
４‥‥ポリウレタン表面層

Claims

　基体と表面層とを有する現像部材であって、
　該表面層は、バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂及び該バインダー樹脂中に分散しているポリウレタン樹脂粒子を含有し、
　該バインダー樹脂としてのポリウレタン樹脂は、
　隣接する２つのウレタン結合の間に、
　下記構造式（１）で示される構造と、下記構造式（２）で示される構造および下記構造式（３）で示される構造から選ばれる何れか一方または両方の構造とを有し、かつ、
　隣接する２つのウレタン結合の間に、下記構造式（４）で示される構造を有するものであることを特徴とする現像部材：
　前記ポリウレタン樹脂粒子は、シリカ微粒子によって表面が被覆されていることを特徴とした請求項１に記載の現像ローラ。
　請求項１または２に記載の現像ローラを具備していることを特徴とする電子写真装置。
　請求項１または２に記載の現像ローラを具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。