WO2021006106A1 - 現像ローラ - Google Patents

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coat layer
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layer
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琢 矢本
後藤　公也
英樹 則定
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バンドー化学株式会社
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
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    • G03G2215/0858—Donor member
    • G03G2215/0861—Particular composition or materials

Definitions

  • the present invention relates to a developing roller used in an electrophotographic apparatus such as a printer or a copying machine.
  • Electrophotographic equipment is always required to have a long life and high image quality.
  • the electrophotographic apparatus is composed of many members such as a photoconductor drum, a developing roller, and a developing blade, and various characteristics of each member affect the long life and high image quality.
  • the developing roller is required to have excellent wear resistance and to stably apply toner charge and secure toner transportability until cartridge replacement.
  • the developing roller has a problem of scraping at both ends in the axial direction, which is worn by rubbing against the toner sealant. Therefore, a developing roller whose wear resistance at both ends in the axial direction is improved by some kind of end treatment. Proposed.
  • Patent Document 1 a developing roller in which a wear-resistant film made of Teflon (registered trademark) or the like is formed on both peripheral surfaces, and in Patent Document 2, fine powdery thermoplastic sill is formed on at least both ends of the outermost layer.
  • the electric resistance value of the part adjacent to the part where the edge treatment of the developing roller is applied becomes large due to the scattering of droplets, impregnation with the coating liquid, etc. It was found that the cause was that the toner easily adhered. Then, the toner becomes overcharged due to the increase in the electric resistance value in this portion, and the overcharged toner moves to the non-printing area of the photoconductor and then to the non-printing area of the printing paper, resulting in background contamination.
  • An object of the present invention is to provide a developing roller that is less likely to cause background stains in a non-printing area.
  • the means for solving the above problems are as follows. 1. 1. It has an elastic layer, a coat layer formed on the elastic layer, and an end coat layer formed on the outermost surfaces of both ends in the axial direction. A developing roller, wherein the edge coating layer contains a conductive material. 2. 2. 1. The conductive material is an ionic conductive agent. The developing roller described in. 3. 3. The elastic layer is characterized by using thermosetting polyurethane as a main raw material. Or 2. The developing roller described in. 4. 1. The ratio ( ⁇ 1 / ⁇ 2) of the resistance value ⁇ 1 at the axial center portion of the end coat layer to the resistance value ⁇ 2 at the axial center portion of the coat layer is 1.6 or less. ⁇ 3. The developing roller described in any of. 5.
  • ) of the difference between the resistance value ⁇ 1 at the axial center of the end coat layer and the resistance value ⁇ 2 at the axial center of the coat layer shall be 0.7 G ⁇ or less. It is characterized by 1. ⁇ 4.
  • An electrophotographic apparatus comprising the developing roller according to any one of.
  • the edge coating layer contains a conductive material, an increase in the electric resistance value is suppressed in the portion adjacent to the edge coating layer, so that toner does not easily adhere and the background stains in the non-printing area. Is unlikely to occur.
  • the developing roller of the present invention in which the conductive material is an ionic conductive agent, is capable of uniform edge coating treatment and has excellent wear resistance in the edge coating layer.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the developing roller of the present invention.
  • the developing roller 1 comprises a shaft 2, an elastic layer 3, a coat layer 4 formed on the elastic layer 3, and an end coat layer 5 formed on the outermost surfaces of both ends in the axial direction.
  • the end coat layer 5 contains a conductive material.
  • the shaft 2 is a shaft that rotatably supports the developing roller.
  • One end or both ends of the shaft can be precision machined to engage with driving parts such as toothed belts. It can also be rotatably supported by plain bearings or ball bearings.
  • the material forming the shaft may be any material having conductivity, and a metal is preferably used.
  • the metal for example, iron, copper, aluminum alloy, stainless steel, nickel and the like are preferably used. Further, those obtained by subjecting them to plating treatment by a method such as hot-dip galvanizing, electrolytic plating, or electroless plating can be used.
  • the elastic layer 3 is a layer that exhibits characteristics such as compression set and surface hardness required for a developing roller, and is formed so as to cover the outer periphery of the shaft.
  • the elastic layer is composed of conductive carbon such as carbon, resin-coated carbon, and graphite; metal oxide particles such as zinc oxide, tin oxide, and titanium oxide; metal particles such as nickel, copper, and silver; and conductivity such as polyacetylene and polypyrrole.
  • a conductivity-imparting agent such as a lithium-based, potassium-based, fluoro-based, sulfonyl-based, quaternary ammonium-based, or carboxylic acid-based ionic conductive agent is blended to control the electric resistance value.
  • the elastic layer is required to have low compression set and high repairability against deformation.
  • thermosetting polyurethane ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), epichlorohydrin rubber (ECO), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR).
  • Silicone rubber, fluororubber, natural rubber (NR), etc. can be used alone or in combination of two or more.
  • thermosetting polyurethane which has an excellent balance of performance, as the main raw material.
  • the main raw material means that it accounts for 50% by weight or more of all the materials constituting the elastic layer.
  • thermosetting polyurethane is not particularly limited, and a combination of a general polyol and isocyanate can be used.
  • the polyol one kind or a mixture of two or more kinds such as a polyether-based polyol, a polyester-based polyol, a polylactone-based polyol, and a polycarbonate-based polyol can be used.
  • a trifunctional polyether-based polyol having a number average molecular weight of 2500 to 3500 is preferable because it has low hardness and low compression permanent strain when urethane is used.
  • polyether polyol examples include polyoxyalkylene polyol, polyoxytetramethylene glycol and a mixture thereof, and examples of the polyoxyalkylene polyol start with a compound having two or more active hydrogen-containing groups.
  • alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, 1,2-butylene oxide, 1,3-butylene oxide and styrene oxide can be adopted.
  • Examples of the compound having two or more active hydrogen-containing groups include divalents such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol.
  • polyester-based polyol for example, one obtained by a condensation reaction of a dicarboxylic acid and a polyhydric alcohol can be adopted.
  • dicarboxylic acid include saturated aliphatic dicarboxylic acids such as glutaric acid, adipic acid, pimelli acid, suberic acid, azelaic acid and sebacic acid; saturated aliphatic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; phthalic acid and terephthalic acid.
  • Aromatic dicarboxylic acids such as acids and isophthalic acids; unsaturated aliphatic dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; halogen-containing dicarboxylic acids such as tetrabromophthalic acid; these ester-forming derivatives, these acid anhydrides Examples thereof include substances, and these can be used alone or in admixture of two or more.
  • polyhydric alcohol constituting the polyester-based polyol together with this dicarboxylic acid
  • examples of the polyhydric alcohol constituting the polyester-based polyol together with this dicarboxylic acid include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 1, , 6-Hexanediol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, diglycerin, dextrose, sorbitol and the like, and these can be used alone or in admixture of two or more.
  • the isocyanate is not particularly limited, but for example, 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4).
  • a filler if necessary, a stabilizer, a reactivity accelerating catalyst, a softening agent, a processing aid, a mold release agent, a defoaming agent, a flame retardant, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, etc.
  • Additives can be blended.
  • the coat layer 4 is a coating layer formed on the elastic layer 3 by a method such as dip coating, roll coating, or spray coating, and is composed of an additive such as a binder resin and a conductive agent.
  • a binder resin one kind such as acrylic resin, acrylic / fluorine mixed resin, acrylic urethane resin, lactone-modified acrylic urethane resin, acrylic-modified silicone resin, thermoplastic urethane resin, phenol resin, cellulose resin, melamine resin, alkyd resin, etc. Two or more kinds can be mixed and used.
  • an acrylic resin for example, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., trade name: NK380
  • an acrylic / fluorine mixed resin for example, manufactured by DIC Corporation, trade name: TR101
  • the mixture is preferred.
  • the solid content weight ratio of the acrylic resin and the acrylic / fluorine mixed resin is preferably 10 to 90: 90 to 10.
  • the conductive agent is conductive carbon such as carbon, resin-coated carbon and graphite; metal oxide particles such as zinc oxide, tin oxide and titanium oxide; metal particles such as nickel, copper and silver; conductive polymers such as polyacetylene and polypyrrole. ; Lithium-based, potassium-based, fluoro-based, sulfonyl-based, quaternary ammonium-based, carboxylic acid-based ionic conductive agents and the like can be used without particular limitation.
  • the amount of the conductive agent added may be adjusted according to the volume resistivity required for the coat layer.
  • the conductive agent may be used alone or in combination of two or more. Of these, carbon black is preferable because it exhibits stable conductivity against environmental changes.
  • the end coat layer 5 is formed on the outermost surfaces of both ends in the axial direction of the developing roller 1, that is, on the portion that rubs against the toner sealing material when it is housed in the cartridge.
  • the end coat layer 5 has higher hardness and lower friction than the coat layer 4, and is excellent in wear resistance.
  • the developing roller is incorporated into the cartridge in a state where both ends in the axial direction are strongly pressed against the toner sealing material so that the toner does not leak into the electrophotographic apparatus. When the developing roller rotates, a stronger frictional force is applied to both ends in the axial direction in close contact with the toner sealing material than in the central portion of the elastic layer.
  • an end coat layer having excellent wear resistance and protecting both ends in the axial direction, the life of the developing roller can be extended.
  • Examples of the method for forming the end coat layer include dip coating and spray coating, but spray coating is preferable. This is because, in other coating methods, the solvent in the edge coating layer coating liquid may dissolve the coating layer, which is the object to be coated.
  • the end coat layer is formed at both ends in the axial direction over a width of 2 to 15 mm, more preferably 5 to 10 mm. If the width of the end coat layer is narrower than 2 mm, the end protection function is not sufficient, and even if it is formed wider than 15 mm, the end protection function is not further improved.
  • the material for forming the edge coat layer is not particularly limited as long as it is a material having excellent wear resistance and capable of exhibiting the edge protection function, but isocyanate, thermoplastic urethane, fluororesin and the like can be used. Of these, isocyanate, thermoplastic urethane, or both are preferred.
  • the end coat layer containing either isocyanate, thermoplastic urethane, or both has a high affinity with the elastic layer and the material forming the coat layer and adheres firmly, so that it is difficult to peel off.
  • the isocyanate and the thermoplastic urethane may be a combination of two or more of each. Further, a silicone-based lubricant or the like can be blended in the end coat layer.
  • the edge coating layer contains a conductive material.
  • conductive carbon such as carbon, resin-coated carbon and graphite; metal oxide particles such as zinc oxide, tin oxide and titanium oxide; metal particles such as nickel, copper and silver; conductivity such as polyacetylene and polypyrrole.
  • Polymer Lithium-based, potassium-based, fluoro-based, sulfonyl-based, quaternary ammonium-based, carboxylic acid-based ionic conductive agents and the like can be used.
  • the end coat layer is formed by spray coating, nozzle clogging is unlikely to occur, so a soluble conductive polymer or ionic conductive agent is preferable, and the coating liquid is unlikely to have a high viscosity.
  • An ionic conductive agent is more preferable because of its excellent handleability.
  • the amount of the conductive material added may be adjusted within a range in which the wear resistance of the edge coat layer does not decrease.
  • the ratio ( ⁇ 1 / ⁇ 2) of the resistance value ⁇ 1 at the axial center portion of the end coat layer to the resistance value ⁇ 2 at the axial center portion of the coat layer is 1.6 or less.
  • ) is preferably 0.7 G ⁇ or less.
  • a resistance value means a value measured by the method of the following Examples.
  • Conductive carbon manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, # 45L was roll-dispersed in a trifunctional polyether polyol (manufactured by AGC Inc., Preminol S3003) having a number average molecular weight of 3000 as the polyol. Further, a dimethyl fatty acid monocarboxylic acid salt (UL28 manufactured by Active Material Chemical Co., Ltd.) was mixed as a reaction promoting catalyst and used as a main agent. M-Xylene diisocyanate (Takenate 500, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was mixed as an isocyanate to obtain a resin composition.
  • the resin composition is poured into a mold set around the shaft, and the entire mold is heated to cure it in the mold, then demolded and further heated to perform post-crosslinking of the polyurethane elastomer. It was made of polyurethane elastomer and formed an elastic layer covering the outer circumference of the shaft.
  • the elastic layer is the first polishing process by dry plunge polishing using a # 150 green carborundum grindstone (manufactured by Teiken Co., Ltd.), and the wet tape using # 1500 alumina abrasive grains (manufactured by Sankyo Rikagaku Co., Ltd.).
  • a second polishing step by polishing was performed to form an inverted crown shape.
  • Acrylic resin (NK380 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) and acrylic / fluorine mixed resin (DIC Corporation, TR101) were mixed to obtain a binder resin.
  • An ionic conductive agent (Sankonol MEK-50R, manufactured by Sanko Chemical Industry Co., Ltd.) and a carbon dispersion (SS-01-942, manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.) were mixed with this binder resin to obtain a binder resin composition. ..
  • This binder resin composition was applied onto the elastic layer by a dip coat to form a coat layer.
  • An end coat layer having a coat width of 14 mm was provided on both ends of the obtained roller in the axial direction by spray coating.
  • the composition (part by weight) of the edge coat layer is shown in Table 1.
  • Examples A-1 to 3 are lithium-based ion conductive agents
  • Examples B-1 to 3 are potassium-based ion conductive agents
  • the ion conductive agent (solid content) is applied to the end coating material (solid content), respectively. It was added so as to be 0.5, 1.0 and 2.0 wt%.
  • carbon dispersions were added so that the carbon black (solid content) was 3.0, 6.0, and 9.0 wt% with respect to the end coating material (solid content), respectively. ..
  • a comparative example was obtained in which no conductive material was added to the edge coat layer.
  • the edge coating layer is not provided up to the portion corresponding to the printing paper, but in this embodiment, it corresponds to the non-printing area of the printing paper so that background stains are likely to occur in the non-printing area.
  • the edge coat was applied to the part.
  • Dehydrated MEK manufactured by Dan Chemical Co., Ltd., first-class reagent acrylic polymer: manufactured by Toagosei Co., Ltd., Aron GS30 Urethane hardener: Sumijuru 44V2 manufactured by Sumitomo Bayer Urethane Co., Ltd. 0 Lithium-based ion conductive agent: Sankonol-MEK manufactured by Sanko Chemical Industry Co., Ltd. 50R Potassium-based ionic conductive agent: Potassium trifluoromethane sulfone (first-class reagent) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. Carbon-based conductive agent: Seika Black SS-01-, manufactured by Dainichiseika Kogyo Co., Ltd. 942
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the electrical resistance value measurement.
  • One stylus is the shaft of the developing roller, and the other stylus (width 3 mm) is the part where the electrical resistance value of the surface of the developing roller is to be measured (the axial center of the end coat layer or the axial center of the coat layer).
  • the other end of each was connected to a digital ultra-high resistance / micro ammeter (manufactured by ADC Co., Ltd., 5450). DC100V was applied from the ammeter, and the resistance value R of the target portion was calculated from the current I.
  • the roller was rotated at 20 rpm, data for a sampling interval of 60 ms and four laps of the roller were collected, and the average value of three laps excluding the first lap was taken as the electrical resistance value.
  • -Hardness The surface hardness (MD1) hardness of the developing roller was measured using a micro rubber hardness meter (manufactured by Polymer Meter Co., Ltd., trade name: MD-1 type A). The measurement was performed in an environment of 23 ° C. and a humidity of 50% RH, and three measurement points were measured in the circumferential direction.
  • FIG. 1 A schematic diagram of the dynamic friction coefficient measurement is shown in FIG.
  • One end of a printing paper cut into a length of 210 mm and a width of 10 mm was attached to a stylus of a load cell (LTS-2KA manufactured by Kyowa Electric Co., Ltd.), and a weight of 50 g was attached to the other end of the printing paper.
  • a weight was hung via a developing roller, and the roller was rotated at 40 rpm. From the load of the load cell at this time, the coefficient of dynamic friction was calculated based on Euler's belt theory formula.
  • Each developing roller is incorporated into an electrophotographic apparatus (SP6410 manufactured by Ricoh Co., Ltd.), and 40 continuous print areas are printed on A4 printing paper (PPC Paper High White manufactured by Otsuka Shokai Co., Ltd.) so that the entire printing area is black. After printing the sheets, the difference in black density between the non-printing area (the portion where background stains occur) in the width direction of the 40th sheet and the unprinted printing paper was measured with a Macbeth densitometer (RD918, manufactured by GretagMacbeth).
  • the difference in black density was as large as 0.08, and background stains were observed in the non-printed area after printing 40 sheets.
  • the difference in black density was small regardless of the type and concentration of the conductive agent, and almost no background stain was observed. This is because the edge coating layer contains a conductive material, so that the value of the electrical resistance value of the edge coating layer portion, the portion adjacent to the edge coating layer, and the central portion in the length direction (coat layer portion) of the developing roller is increased. This is because it is closer.
  • Example A the resistance value changed according to the amount of the conductive material added, but in Examples B and C, the resistance value was almost constant regardless of the amount of the conductive material added. From this, it was confirmed that the lithium-based ionic conductive agent blended in Example A can easily adjust the resistance value.

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Abstract

非印刷領域における地汚れが起こりにくい現像ローラを提供することを課題とする。解決手段として、弾性層と、前記弾性層の上に形成されたコート層と、軸方向両端部の最表面に形成された端部コート層を有し、前記端部コート層が、導電材料を含む現像ローラを提供する。

Description

現像ローラ
　本発明は、プリンターや複写機等の電子写真装置に用いられる現像ローラに関する。
　電子写真装置では、長寿命化と高画質化が常に要求されている。電子写真装置は、感光体ドラム、現像ローラ、現像ブレード等の多くの部材から構成されており、それぞれの部材の様々な特性が、長寿命化と高画質化に影響を与えている。その中で、現像ローラには、耐摩耗性に優れ、カートリッジ交換まで安定してトナー帯電付与とトナー搬送性を確保する事が求められる。現像ローラは、特に、トナーシール材と摺擦して摩耗するローラの軸方向両端部における削れが問題となるため、何らかの端部処理により軸方向両端部の耐摩耗性を向上させた現像ローラが提案されている。例えば、特許文献１には、両端周面にテフロン（登録商標）等による耐磨耗性被膜が形成された現像ローラ、特許文献２には、最外層の少なくとも両端部に微粉状のポリメチルシルセスキオキサンを含有した被覆層を設けた現像ローラ、特許文献３には、シールと接触する部分に、端部処理剤としてイソシアネート又は熱可塑性ウレタンで処理した端部コート層を設けた現像ローラが提案されている。
　しかし、上記したような端部処理を施した現像ローラを用いた電子写真装置において、印刷を繰り返すと、トナーが付着しないはずの非印刷領域である紙の周縁部において、微量のトナーが付着する地汚れが起こる場合がある。
　非印刷領域における地汚れは、現像ローラの両端部（印刷用紙の非印刷領域に対応する部分）にトナーが付着して、これが転写されることにより発生する。本発明者らが鋭意研究したところ、この非印刷領域における地汚れは、現像ローラの端部処理に用いられる塗工液が絶縁性材料を含むため、スプレー塗工により端部コート層を塗布する際に、飛沫が飛び散る、塗工液が含浸する等して、現像ローラの端部処理を施した部分に隣接する部分（印刷用紙の非印刷領域に対応する部分）の電気抵抗値が大きくなってトナーが付着しやすくなることが原因であることが判明した。そして、この部分での電気抵抗値が大きくなることでトナーが過剰帯電し、過剰帯電したトナーが感光体の非印刷領域、次いで印刷用紙の非印刷領域へと移ることにより地汚れとなる。
特開平０８－３２８３８２号公報 特開平１１－３３８２４３号公報 特開２０１４－０７４７５０号公報
　本発明は、非印刷領域における地汚れが起こりにくい現像ローラを提供することを課題とする。
　上記課題を解決するための手段は以下のとおりである。
１．弾性層と、前記弾性層の上に形成されたコート層と、軸方向両端部の最表面に形成された端部コート層を有し、
　前記端部コート層が、導電材料を含むことを特徴とする現像ローラ。
２．前記導電材料が、イオン導電剤であることを特徴とする１．に記載の現像ローラ。
３．前記弾性層が、熱硬化性ポリウレタンを主原料とすることを特徴とする１．または２．に記載の現像ローラ。
４．前記端部コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω１と、前記コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω２との比（Ω１／Ω２）が１．６以下であることを特徴とする１．～３．のいずれかに記載の現像ローラ。
５．前記端部コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω１と、前記コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω２との差の絶対値（｜Ω１－Ω２｜）が、０．７ＧΩ以下であることを特徴とする１．～４．のいずれかに記載の現像ローラ。
６．１．～５．のいずれかに記載の現像ローラを備える電子写真装置。
　本発明の現像ローラは、端部コート層が導電材料を含むことにより、端部コート層に隣接する部分において電気抵抗値の増加が抑えられるため、トナーが付着しにくく、非印刷領域における地汚れが起こりにくい。導電材料がイオン導電剤である本発明の現像ローラは、均一な端部コート処理が可能であり、端部コート層における耐摩耗性に優れている。
本発明の現像ローラの一実施態様を示す図。 電気抵抗値の測定模式図。 動摩擦係数の測定模式図。
１　　現像ローラ
２　　シャフト
３　　弾性層
４　　コート層
５　　端部コート層
　図１に、本発明の現像ローラの一実施態様を示す。
　一実施態様である現像ローラ１は、シャフト２と、弾性層３と、弾性層３の上に形成されたコート層４と、軸方向両端部の最表面に形成された端部コート層５を有し、この端部コート層５が導電材料を含む。
（シャフト）
　シャフト２は、現像ローラを回転可能に支持する軸である。シャフトの一端または両端には、歯付きベルト等の駆動部品と噛み合わせるための精密加工を施すことができる。また、すべり軸受や玉軸受で回転可能に支持することもできる。シャフトを形成する素材は、導電性を有しているものであればよく、金属が好ましく用いられる。金属としては、たとえば鉄、銅、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケルなどが好ましく用いられる。また、これらに溶融メッキ、電解メッキ、無電解メッキなどの手法によるメッキ処理を施したものを用いることができる。
（弾性層）
　弾性層３は、現像ローラに要求される圧縮永久歪や表面硬度等の特性を発揮する層であり、シャフトの外周を覆うように形成される。弾性層には、カーボン、樹脂被覆カーボン、黒鉛等の導電性カーボン；酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン等の金属酸化物粒子；ニッケル、銅、銀等の金属粒子；ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；リチウム系、カリウム系、フルオロ系、スルホニル系、４級アンモニウム系、カルボン酸系等のイオン導電剤等の導電性付与剤が配合されて、電気抵抗値が制御されている。
　弾性層は、圧縮永久歪が小さく、変形に対する修復性が高いことが要求され、例えば、熱硬化性ポリウレタン、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリル－ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム（ＮＲ）等の１種または２種以上を混合して使用することができる。これらの中で、性能のバランスに優れる熱硬化性ポリウレタンを主原料とすることが好ましい。なお、主原料とするとは、弾性層を構成する全材料のうち５０重量％以上を占めることを意味する。
　熱硬化性ポリウレタンとしては、特に限定されることなく、一般的なポリオールとイソシアネートとを組み合わせたものを用いることができる。また、前記ポリオールとしては、ポリエーテル系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリラクトン系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール等の１種または２種以上を混合して使用することができる。これらの中で、数平均分子量２５００～３５００の三官能ポリエーテル系ポリオールが、ウレタンにした際に低硬度、低圧縮永久歪となるため好ましい。
　ポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリオキシテトラメチレングリコール及びそれらの混合物等が挙げられ、ポリオキシアルキレンポリオールとしては、例えば、２個以上の活性水素含有基を有する化合物を出発原料とし、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、１，２－ブチレンオキシド、１，３－ブチレンオキシド、スチレンオキシド等のアルキレンオキシドの開環付加反応により得られるものを採用することができる。
　なお、この２個以上の活性水素含有基を有する化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール等の２価のアルコール；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、ジグリセリン、デキストロース、ソルビトール、ショ糖等の３価以上の多価アルコール；レゾルシノール、ハイドロキノン、ビスフェノールＡ等の多価フェノール；エチレンジアミン、トリレンジアミン、１，３－プロパンジアミン、イソホロンジアミン等の多価アミン；ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、それらの変性物等が挙げられ、これらは、それぞれ１種または２種以上を混合して使用することができる。
　ポリエステル系ポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸と多価アルコールの縮合反応により得られるものを採用することができる。
　なお、このジカルボン酸としては、例えば、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸；シクロヘキサンジカルボン酸等の飽和脂肪族ジカルボン酸；フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和脂肪族ジカルボン酸；テトラブロモフタル酸等のハロゲン含有ジカルボン酸；これらのエステル形成性誘導体、これらの酸無水物等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して使用することができる。
　このジカルボン酸とともにポリエステル系ポリオールを構成する多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジ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、１，５－ペンタンジオール、３－メチル－１，５－ペンタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、デキストロース、ソルビトール等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して使用することができる。
　イソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、１，４－フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）などの芳香族ポリイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの脂肪族ポリイソシアネート；トランスシクロヘキサン－１，４－ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、Ｈ６ＸＤＩ（水添ＸＤＩ）、Ｈ１２ＭＤＩ（水添ＭＤＩ）などの脂環式ポリイソシアネート；上記の各ポリイソシアネートのカルボジイミド変性ポリイソシアネート、または、これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネートなどが挙げられ、これらは、１種または２種以上を混合して使用することができる。
　また、弾性層には、必要に応じて、充填剤、安定剤、反応性促進触媒、軟化剤、加工助剤、離型剤、消泡剤、難燃剤、加硫剤、加硫促進剤等の添加剤を配合することができる。
（コート層について）
　コート層４は、弾性層３の上に、ディップ塗工、ロールコート、スプレー塗工等の方法により形成される塗工層であり、バインダー樹脂と導電剤などの添加物から構成される。
　バインダー樹脂として、アクリル樹脂、アクリル・フッ素混合樹脂、アクリルウレタン樹脂、ラクトン変性アクリルウレタン樹脂、アクリル変性シリコーン樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂、フェノール樹脂、セルロース系樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等の１種または２種以上を混合して使用することができる。これらの中で、トナーフィルミングが起こりにくいため、アクリル樹脂（例えば、日本触媒株式会社製、商品名：ＮＫ３８０）とアクリル・フッ素混合樹脂（例えば、ＤＩＣ株式会社製、商品名：ＴＲ１０１）との混合物が好ましい。アクリル樹脂とアクリル・フッ素混合樹脂の固形分重量比は、１０～９０：９０～１０の比率であることが好ましい。
　導電剤は、カーボン、樹脂被覆カーボン、黒鉛等の導電性カーボン；酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン等の金属酸化物粒子；ニッケル、銅、銀等の金属粒子；ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；リチウム系、カリウム系、フルオロ系、スルホニル系、４級アンモニウム系、カルボン酸系等のイオン導電剤等を特に制限することなく使用することができる。導電剤の添加量は、コート層に求める体積抵抗率に応じて調整すればよい。導電剤は、１種、または２種以上を混合して用いることができる。これらの中で、カーボンブラックが環境変動に対して安定した導電性を示すため好ましい。
（端部コート層について）
　端部コート層５は、現像ローラ１の軸方向両端部の最表面、すなわち、カートリッジに収容された際にトナーシール材と摺擦する部分に形成される。端部コート層５は、コート層４よりも高硬度、低摩擦であり、耐摩耗性に優れている。現像ローラは、電子写真装置内にトナーが漏れ出ないように、軸方向両端部がトナーシール材に強く押し付けられて密着した状態でカートリッジに組み込まれる。現像ローラが回転すると、トナーシール材と密着した軸方向両端部には、弾性層中央部よりも強い摩擦力が加わる。耐摩耗性に優れた端部コート層を形成して軸方向両端部を保護することにより、現像ローラの寿命を長くすることができる。端部コート層の形成方法は、ディップ塗工、スプレー塗工等が挙げられるが、スプレー塗工が好ましい。これは、他の塗工方法は、端部コート層塗工液中の溶媒が、被塗工物であるコート層を溶解させる場合があるためである。
　端部コート層は、軸方向両端部に、２～１５ｍｍ、より好ましくは５～１０ｍｍの幅に亘って形成される。端部コート層の幅が２ｍｍより狭いと端部保護機能が十分でなく、１５ｍｍより広く形成しても、端部保護機能はそれ以上向上しない。端部コート層を形成する材料は、耐摩耗性に優れ、端部保護機能を発揮できる材料であれば特に限定されないが、イソシアネート、熱可塑性ウレタン、フッ素樹脂等を用いることができる。これらの中で、イソシアネート、熱可塑性ウレタンのいずれか、または両方が好ましい。イソシアネート、熱可塑性ウレタンのいずれか、または両方を含む端部コート層は、弾性層及びコート層を形成する材料との親和性が高く強固に密着するため、剥がれにくい。イソシアネート、熱可塑性ウレタンは、それぞれが２種以上を組み合わされたものであってもよい。また、端部コート層には、シリコーン系潤滑剤等を配合することもできる。
　本発明の現像ローラは、端部コート層が導電材料を含む。導電材料としては、カーボン、樹脂被覆カーボン、黒鉛等の導電性カーボン；酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタン等の金属酸化物粒子；ニッケル、銅、銀等の金属粒子；ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性ポリマー；リチウム系、カリウム系、フルオロ系、スルホニル系、４級アンモニウム系、カルボン酸系等のイオン導電剤等を用いることができる。これらの中で、端部コート層をスプレー塗工により形成する際に、ノズル詰まり等が起こりにくいため、溶解性である導電性ポリマー、またはイオン導電剤が好ましく、塗工液が高粘度となりにくく取扱性に優れるため、イオン導電剤がさらに好ましい。
　導電材料の添加量は、端部コート層の耐摩耗性が低下しない範囲内において調整すればよい。ただし、端部コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω１と、コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω２との比（Ω１／Ω２）が１．６以下であることが好ましい。また、Ω１とΩ２との差の絶対値（｜Ω１－Ω２｜）が、０．７ＧΩ以下であることが好ましい。Ω１とΩ２が、上記条件を満足することにより、端部コート層の抵抗値と、コート層の抵抗値が近くなり、端部コート層を塗布等で設ける際の現像ローラの端部コート処理を施した部分に隣接する部分（印刷用紙の非印刷領域に対応する部分）の電気抵抗値の増大を抑制でき、この部分へのトナー付着に由来する地汚れを防止することができる。Ω１とΩ２の比（Ω１／Ω２）は、１．４以下であることがより好ましく、１．２以下であることがさらに好ましい。また、Ω１とΩ２の差の絶対値（｜Ω１－Ω２｜）は、０．５ＧΩ以下であることがより好ましく、０．３ＧΩ以下であることがさらに好ましい。なお、本明細書において、抵抗値とは、下記実施例の方法により測定される値を意味する。
　ポリオールとして数平均分子量３０００の三官能ポリエーテル系ポリオール（ＡＧＣ株式会社製、プレミノールＳ３００３）に、導電性カーボン（三菱化学株式会社製、＃４５Ｌ）をロール分散した。さらに反応性促進触媒としてジメチル脂肪酸モノカルボン酸塩（活材ケミカル株式会社製、ＵＬ２８）を混合し、主剤とした。
　イソシアネートとしてｍ－キシレンジイソシアネート（三井化学株式会社製、タケネート５００）を混合し、樹脂組成物を得た。
　シャフトを中心にセットした金型に、樹脂組成物を流し込み、金型ごと加熱することにより型内で硬化させた後、脱型し、さらに加熱してポリウレタンエラストマーの後架橋を実施することで、ポリウレタンエラストマーからなり、シャフトの外周を覆う弾性層を形成した。
　弾性層を＃１５０のグリーンカーボランダム砥石（株式会社テイケン製）を用いた乾式方式のプランジ研磨による第一研磨工程、＃１５００のアルミナ砥粒（三共理化学株式会社製）を用いた湿式方式のテープ研磨による第二研磨工程を施し、逆クラウン形状を形成した。
　アクリル樹脂（日本触媒株式会社製、ＮＫ３８０）と、アクリル・フッ素混合樹脂（ＤＩＣ株式会社、ＴＲ１０１）を混合してバインダー樹脂とした。
　このバインダー樹脂にイオン導電剤（三光化学工業株式会社製、サンコノールＭＥＫ－５０Ｒ）とカーボン分散液（大日精化工業株式会社製、ＳＳ－０１－９４２）を配合し、バインダー樹脂組成物を得た。
　このバインダー樹脂組成物を、弾性層上にディップコートにより塗工してコート層を形成した。
　得られたローラの軸方向両端部に、スプレー塗工により、コート幅１４ｍｍの端部コート層を設けた。端部コート層の組成（重量部）を表１に示す。
　実施例Ａ－１～３はリチウム系イオン導電剤を、実施例Ｂ－１～３はカリウム系イオン導電剤を、それぞれ端部コート材（固形分）に対してイオン導電剤（固形分）が０．５、１．０、２．０ｗｔ％となるように添加した。実施例Ｃ－１～３はカーボン分散液を、それぞれ端部コート材（固形分）に対してカーボンブラック（固形分）が３．０、６．０、９．０ｗｔ％となるように添加した。また、端部コート層に導電材料を添加していないものを比較例とした。なお、通常、端部コート層は、印刷用紙に対応する部分にまで設けないが、本実施例では、非印刷領域で地汚れが発生しやすくなるように、印刷用紙の非印刷領域に対応する部分まで端部コートを施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
脱水ＭＥＫ：ダンケミカル株式会社製、一級試薬
アクリルポリマー：東亜合成株式会社社製、アロンＧＳ３０
ウレタン硬化剤：住友バイエルウレタン株式会社製、スミジュール４４Ｖ２
　　　　　　　　０
リチウム系イオン導電剤：三光化学工業株式会社製、サンコノール－ＭＥＫ
　　　　　　　　　　　　５０Ｒ
カリウム系イオン導電剤：東京化成工業株式会社製、トリフルオロメタンス
　　　　　　　　　　　　ルホン酸カリウム（一級試薬）
カーボン系導電剤：大日精化工業株式会社製、セイカブラックＳＳ－０１－
　　　　　　　　　９４２
　得られた現像ローラについて、以下の測定を行った。結果を表２に示す。
・電気抵抗値
　測定の模式図を図２に示す。
　一方の測定子を現像ローラのシャフト、他方の測定子（幅３ｍｍ）を現像ローラ表面の電気抵抗値を測定したい部分（端部コート層の軸方向中央部、またはコート層の軸方向中央部）に接続し、それぞれの他端をデジタル超高抵抗／微少電流計（株式会社エーディーシー製、５４５０）に接続した。電流計からＤＣ１００Ｖを印加し、電流Ｉから目的部分の抵抗値Ｒを計算した。
　ローラを２０ｒｐｍで回転させ、サンプリング間隔６０ｍｓ、ローラ４周分のデータを収集し、初周を除いた３周の平均値を電気抵抗値とした。
・硬度
　現像ローラの表面硬度（ＭＤ１）硬度を、マイクロゴム硬度計（高分子計器株式会社製、商品名：ＭＤ－１タイプＡ）を用いて測定した。測定は２３℃、湿度５０％ＲＨの環境下で、各測定点を周方向に３点ずつ測定した。
・動摩擦係数
　測定の模式図を図３に示す。
　ロードセル（株式会社共和電業製、ＬＴＳ－２ＫＡ）の測定子に、長さ２１０ｍｍ、幅１０ｍｍに裁断した印刷用紙の一端を取り付け、この印刷用紙の他端に５０ｇの重りを取り付けた。現像ローラを介して重りを吊るし、ローラを４０ｒｐｍで回転させた。この時のロードセルの荷重から動摩擦係数を、オイラーのベルト理論式に基づいて算出した。
・地汚れ
　各現像ローラを、電子写真装置（株式会社リコー製　ＳＰ６４１０）に組み込み、Ａ４の印刷用紙（大塚商会製、ＰＰＣ　Ｐａｐｅｒ　Ｈｉｇｈ　Ｗｈｉｔｅ）に対して、印刷領域全面が黒色となるように連続４０枚印刷後、４０枚目の幅方向の非印刷領域（地汚れが発生する部分）と未印刷の印刷用紙との黒色濃度差を、マクベス濃度計（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社製、ＲＤ９１８）で測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　比較例の現像ローラは、黒色濃度差が０．０８と大きく、４０枚印刷後に非印刷領域に地汚れが見られた。
　一方、導電材料を添加した本発明の現像ローラは、導電剤の種類、濃度にかかわらず黒色濃度差が小さく、地汚れがほとんど見られなかった。これは、端部コート層が導電材料を含むことにより、端部コート層部分、端部コート層に隣接する部分、現像ローラの長さ方向中央部（コート層部分）の電気抵抗値の値が近くなったためである。
　実施例Ａは、導電材料の添加量に応じて抵抗値が変化したが、実施例Ｂ、Ｃは、導電材料の添加量に依らず抵抗値がほぼ一定であった。このことから、実施例Ａで配合したリチウム系イオン導電剤が、抵抗値の調整が容易であることが確かめられた。 

Claims (6)

  1. 　弾性層と、前記弾性層の上に形成されたコート層と、軸方向両端部の最表面に形成された端部コート層を有し、
    　前記端部コート層が、導電材料を含むことを特徴とする現像ローラ。
  2. 　前記導電材料が、イオン導電剤である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、熱硬化性ポリウレタンを主原料とすることを特徴とする請求項１または２に記載の現像ローラ。
  4. 　前記端部コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω１と、前記コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω２との比（Ω１／Ω２）が１．６以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の現像ローラ。
  5. 　前記端部コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω１と、前記コート層の軸方向中央部における抵抗値Ω２との差の絶対値（｜Ω１－Ω２｜）が、０．７ＧΩ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の現像ローラ。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載の現像ローラを備える電子写真装置。 
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