WO2022044461A1 - 現像ローラ - Google Patents

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WO2022044461A1
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coating layer
developing roller
less
silicone oil
group
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French (fr)
Inventor
竜二 大西
敏彦 江川
欣志 中田
Original Assignee
信越ポリマー株式会社
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer

Definitions

  • the present invention relates to a developing roller.
  • a developing roller used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile that employs an electrophotographic method has a function of imparting a uniform frictional charge to toner and stably transporting a predetermined amount of toner to a developing region.
  • the characteristics of toner have been improved in the process of increasing the speed, life, and image quality of electrophotographic devices, and along with this, the electrical characteristics of various materials that make up the developing roller have been adjusted for development. It is also being considered to improve the developer transportability of the roller.
  • a developing roller used in an electrophotographic image forming apparatus generally has an elastic layer and a coating layer on the outer periphery of a shaft body.
  • a material containing a binder for paint such as a polycarbonate-based, ether-based, or polyester-based polyurethane resin as a main component is used.
  • a material containing a binder for paint such as a polycarbonate-based, ether-based, or polyester-based polyurethane resin as a main component is used.
  • a binder for paint such as a polycarbonate-based, ether-based, or polyester-based polyurethane resin as a main component
  • conductive carbon black is dispersed in order to impart conductivity are widely known (see Patent Documents 1 and 2).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a developing roller having good toner releasability and excellent filming resistance.
  • the present invention is a developing roller including a shaft body, an elastic layer provided on the outer surface of the shaft body, and a coating layer provided outside the elastic layer, and the adhesive force required by the nanoindentation method of the coating layer.
  • a developing roller having a size of 4.0 ⁇ N or less.
  • the capacitance of the coating layer is preferably 11 nF or less at 0.1 Hz.
  • the MD-1 hardness of the coating layer is preferably 30 ° or more and 60 ° or less.
  • the hexadecane contact angle on the surface of the developing roller is preferably 30 ° or more.
  • the coating layer contains a silicone-modified urethane resin, and the resistance value on the surface of the developing roller is preferably 1 ⁇ 10 7 ⁇ or more and 9 ⁇ 10 9 ⁇ or less.
  • the developing roller 1 of the present invention includes a shaft body 2, an elastic layer 3 provided on the outer surface of the shaft body 2, and a coating layer 4 provided outside the elastic layer 3. The details of each configuration will be described below.
  • a shaft body having conductive properties and used for a conventionally known developing roller can be used.
  • the shaft body 2 is preferably made of at least one metal selected from the group consisting of, for example, iron, aluminum, stainless steel, and brass. It should be noted that such a shaft body 2 is also generally known by the name of "core metal".
  • the shaft body 2 may contain an insulating resin.
  • the insulating resin may be, for example, a thermoplastic resin or a thermosetting resin.
  • the shaft body 2 may include, for example, a core body made of an insulating resin and a plating layer provided on the core body. Such a shaft body 2 can be obtained, for example, by plating a core body made of an insulating resin to make it conductive.
  • the shaft body 2 is preferably a core metal in order to obtain good conductive properties.
  • the shape of the shaft body 2 is preferably, for example, a rod shape, a tubular shape, or the like.
  • the cross-sectional shape of the shaft body 2 may be, for example, a circular shape, an elliptical shape, or a non-circular shape such as a polygon.
  • the outer peripheral surface of the shaft body 2 may be subjected to a treatment such as a cleaning treatment, a degreasing treatment, and a primer treatment.
  • the length of the shaft body 2 in the axial direction is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the form of the image forming apparatus to be installed. Further, the diameter of the shaft body 2 (diameter of the circumscribed circle) is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the form of the image forming apparatus to be installed.
  • the elastic layer 3 develops hardness and elasticity that can be pressed against the photoconductor with an appropriate nip width and nip pressure so that toner can be supplied to the electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor in just proportion. It is provided to be applied to the roller 1.
  • the elastic layer 3 contains silicone rubber. Silicone rubber has the advantage that the compressive stress strain due to pressing is small. Examples of the silicone rubber include polydimethylsiloxane, polymethyltrifluoropropylsiloxane, polymethylvinylsiloxane, polyphenylvinylsiloxane, and copolymers of these siloxanes.
  • a conductivity-imparting agent such as an electron conductive substance or an ionic conductive substance in the elastic layer 3, its conductivity can be appropriately adjusted.
  • the electronically conductive substance include conductive carbon such as Ketjen Black EC and acetylene black, carbon for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT, and an oxidation-treated color (ink).
  • conductive carbon such as Ketjen Black EC and acetylene black
  • carbon for rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT
  • an oxidation-treated color (ink) examples thereof include metals such as carbon, copper, silver and germanium, and metal oxides thereof.
  • carbon black conductive carbon, carbon for rubber, carbon for color (ink) is preferable because it is easy to control the conductivity with a small amount.
  • the ion conductive substances include inorganic ion conductive substances such as sodium perchlorate, lithium perchlorate, calcium perchlorate, lithium chloride, lithium bisimide, and potassium bisimide, modified aliphatic dimethylammonium etosulfate, and the like. Examples thereof include organic ion conductive substances such as stearyl ammonium acetate. Reactive ether-modified silicone oil may be added to the elastic layer 3.
  • the base resin of the coating layer 4 is preferably a silicone-modified urethane resin.
  • the coating layer 4 can be formed by heating and curing a composition for a coating layer containing (A) a silicone-modified polyol, (B) an isocyanate compound, and (C) a roughening agent.
  • the coating layer 4 contains a base resin and a roughnessing agent, but preferably does not contain a conductivity-imparting agent. The details of the coating layer composition will be described below.
  • the silicone-modified polyol is a prepolymerized product obtained by polymerizing a composition composed of a modified silicone oil and an isocyanate compound. Details of the modified silicone oil and the isocyanate compound used in the synthesis of the silicone-modified polyol will be described below. Examples of the modified silicone oil include both-ended modified silicone oil and one-ended modified silicone oil.
  • the bi-terminal modified silicone oil is a kind of so-called reactive silicone oil and has a property of polymerizing with an isocyanate compound. Therefore, it is preferable that both ends of the silicone chain of the modified silicone oil are modified by an ether group, an amino group (primary or secondary amino group), a mercapto group, or a hydroxyl group.
  • These two-ended modified silicone oils are both-ended ether-modified silicone oil, both-ended amino-modified silicone oil, both-ended mercapto-modified silicone oil, both-ended carboxyl-modified silicone oil, both-ended phenol-modified silicone oil, and both-ended carbinol-modified silicone. It is commercially available as an oil.
  • bi-terminal modified silicone oil represented by the following general formula (1) can be mentioned.
  • R represents -C 3 H 6 OC 2 H 4 OH or -C 3 H 6 OCH 2 -C (CH 2 OH) 2 C 2 H 5 , and n is 20 or less. Represents an integer.
  • a silicone oil in which R at both ends is ⁇ C 3 H 6 OC 2 H 4 OH and n is about 10. ..
  • a commercially available one can be appropriately obtained.
  • the functional group bonded to the silicon atom is a methyl group, but both-ended modified silicone oil in which this methyl group is substituted with a hydrogen atom may be used.
  • the one-ended diol-modified silicone oil is a reactive silicone oil like the two-ended modified silicone oil, but has two hydroxyl groups bonded to one end of the silicone chain. Normally, when a double-ended silicone oil and an isocyanate compound are polymerized, a linear polyurethane is produced. However, by using a single-ended diol-modified silicone oil in combination, a branched chain is introduced into the polyurethane, and the developing roller 1 is used. It is possible to improve the nano-level fine roughness of.
  • Examples of the one-ended diol-modified silicone oil include one-ended modified silicone oil represented by the following general formula (2).
  • R' represents -C 3 H 6 OCH 2 -C (CH 2 OH) 2 C 2 H 5
  • n represents an integer of 20 or less.
  • silicone oil having n of about 10 is particularly preferable to use silicone oil having n of about 10.
  • the functional group bonded to the silicon atom is a methyl group, but a silicone oil in which this methyl group is substituted with a hydrogen atom may be used.
  • the one-terminal diol-modified silicone oil used for preparing the silicone-modified polyol is preferably 1 part by mass or more and 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the two-ended modified silicone oil, and 2 parts by mass. It is more preferable that the amount is 8 parts by mass or more and 8 parts by mass or less.
  • the isocyanate compound used for prepolymerizing the silicone-modified polyol is not particularly limited as long as it has reactivity with the reactive group introduced into the silicone oil, but for example.
  • Diphenylmethane diisocyanate (MDI), tolylene diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) and other diisocyanates and modified forms of these isocyanates, such as adduct type, bullet type, isocyanurate type and allophanate type. Can be done.
  • isocyanate compounds bifunctional isocyanate compounds, isocyanurate-type isocyanate compounds and adduct-type isocyanate compounds are preferable, and these may be used alone or in combination.
  • (B) Isocyanate compound As the isocyanate compound for curing the silicone-modified polyol, various isocyanate compounds usually used for preparing polyurethane, for example, aromatic isocyanate compounds, aliphatic isocyanate compounds, and alicyclic isocyanate compounds are used. Can be done.
  • aromatic isocyanate compound examples include 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI), 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (4,4).
  • aliphatic isocyanate compound examples include hexamethylene diisocyanate (HDI), trimethylhexamethylene diisocyanate (TMHDI), lysine diisocyanate, norbornene diisocyanatomethyl (NBDI), xylylene diisocyanate (XDI), and tetramethylxylylene diisocyanate. (TMXDI) and the like can be mentioned.
  • examples of the alicyclic polyisocyanate include transcyclohexane-1,4-diisocyanate, isophorone diisocyanate (IPDI), H6XDI (hydrogenated XDI), H12MDI (hydrogenated MDI), and 4,4'-dicyclohexylmethane. Diisocyanate and the like can be mentioned.
  • the amount of the isocyanate compound used in the composition used to form the coating layer 4 is such that the reaction rate of the isocyanate compound is 80% or more and 126% or less, preferably 95% or more and 112% or less. It is preferable to be done.
  • the roughness agent used for the coating layer 4 is particles having a siloxane bond or a urethane bond.
  • examples of such a roughness agent include silicone rubber particles, polyurethane particles, and acrylic particles having a urethane bond. Heat-resistant and flexible silicone rubber particles, polyurethane particles, and acrylic particles having a urethane bond are preferable, and silicone rubber particles and acrylic particles having a urethane bond are more preferable.
  • the silicone rubber particles and acrylic particles having a urethane bond used in the present invention preferably have heat resistance that does not deform or melt even at a temperature of 100 ° C. or higher, and more preferably have heat resistance at 130 ° C. to 180 ° C. .. As a result, it is possible to prevent the silicone rubber particles and the acrylic particles having a urethane bond from being deformed even at the crosslinking temperature of the coating layer 4.
  • For the heat resistance of the silicone rubber particles and the acrylic particles having the urethane bond confirm in the melt flow indexer that the silicone rubber particles and the acrylic particles having the urethane bond do not melt and flow out even when pressure and heat are applied. Can be evaluated by.
  • the hardness of the silicone rubber particles and the acrylic particles having a urethane bond is preferably 20 degrees or more and 80 degrees or less, preferably 50 degrees or more and 75 degrees or less, as measured by a durometer A (instantaneous) (JIS K 6253: 1997). Is more preferable.
  • the friction coefficient of the coating layer 4 may increase due to the destruction or deformation of the silicone rubber particles and the acrylic particles having the urethane bond. It is possible to effectively prevent the occurrence of adhesion, prevent the occurrence of cracks and cracks in the coating layer 4 due to the excessively high hardness of the coating layer 4, and prevent excessive stress on the toner.
  • the silicone rubber particles and acrylic particles may be present (buried) in the coating layer 4, may be unevenly dispersed in the coating layer 4, and may be unevenly distributed on the surface side of the coating layer 4. May be good.
  • the silicone rubber particles preferably have a structure in which organopolysiloxane and polyorganosilces oxane such as dimethylpolysiloxane are crosslinked, and the acrylic particles having a urethane bond are selected.
  • Commercially available acrylic particles can be used.
  • an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group; an aryl group such as a phenyl group and a trill group; an alkenyl group such as a vinyl group and an allyl group; ⁇ - Aralkyl groups such as phenylethyl group and ⁇ -phenylpropyl group; monovalent halogenated hydrocarbon groups such as chloromethyl group and 3,3,3-trifluoropropyl group; epoxy group, amino group, mercapto group, acryloxy group, Organopolysiloxane or organopolysilsesquioxane having a group selected from one or more kinds of monovalent organic groups having 1 or more and 20 or less carbon atoms selected from reactive group-containing organic groups such as methacryloxy groups.
  • organopolysiloxanes or organopolysilsesquioxane may be surface-treated with organoalkoxysilanes.
  • silicone rubber particles include "KMP-597” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. and “EP-5500”, "EP-2600”, and “EP-2601” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. , "E-2720", “DY 33-430M”, "EP-2720", “EP-9215 Cosmetic Powder”, "9701 Cosmetic Powder” and the like can be used.
  • the amount of the silicone rubber particles and / or the acrylic particles having a urethane bond is preferably 15 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and 20 parts by mass or more and 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) silicone-modified polyol. More preferably, it is less than or equal to a part.
  • the particle size of the silicone rubber particles and the acrylic particles having a urethane bond is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 0.8 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the coating layer 4 is preferably 5 ⁇ m or more and 13 ⁇ m or less, and more preferably 6 ⁇ m or more and 11 ⁇ m or less.
  • the developing performance can be satisfactorily adjusted by adjusting the electrical characteristics of the coating layer. Specifically, it is possible to adjust the resistance value and capacitance by combining the isocyanurate type and the adduct type of the isocyanate compound.
  • the coating layer 4 of the developing roller 1 of the present invention has an adhesive force of 4.0 ⁇ N or less, preferably 3.7 ⁇ N or less, which is obtained by the nanoindentation method.
  • the adhesive force is 4.0 ⁇ N or less, the releasability of the toner is good and filming can be satisfactorily prevented.
  • the nanoindentation method is a method of using a nanoindenter measuring device to measure the relationship between the load and the displacement after pushing a diamond indenter onto the sample surface to a certain load and then removing the indenter.
  • FIG. 3 shows a graph of a typical load curve and unloading curve measured by a nanoindenter.
  • part of the unloading curve shows a negative load due to the adhesive force on the sample surface.
  • the absolute value of the minimum negative load in the unloading curve is the adhesive force.
  • the adhesive force by the nanoindentation method refers to a value measured under the conditions of Examples described later.
  • the resistance value of the surface of the coating layer 4 of the developing roller 1 of the present invention is preferably 1 ⁇ 10 7 ⁇ or more and 9 ⁇ 10 9 ⁇ or less, and preferably 1 ⁇ 10 7 ⁇ or more and 3 ⁇ 10 9 ⁇ or less. Is more preferable.
  • the image quality is good when the resistance value is 9 ⁇ 10 9 ⁇ or less.
  • the lower limit of the resistance value is the limit resistance value that can be realized without the conductive agent.
  • the resistance value on the surface of the developing roller 1 can be adjusted by the combination of the type of the silicone-modified polyol and the isocyanate compound of the coating layer 4. If necessary, the resistance value can be controlled by adding a reactive ether-modified silicone oil.
  • the resistance value on the surface of the coating layer 4 is a value measured by the method described in Examples described later.
  • the capacitance of the coating layer of the developing roller is preferably 11 nF or less at 0.1 Hz, and the lower limit is preferably about 0.5 nF from the viewpoint of maintaining good gradation of the obtained image density. .. That is, the capacitance is more preferably 0.5 nF or more and 11 nF or less.
  • the capacitance is in the above range, the releasability of the toner is good and the filming can be suppressed satisfactorily.
  • Conductivity-imparting agents such as carbon and ionic conductive materials are not used in the coating layer 4 because the toner releasability is inferior as a result of the increase in capacitance.
  • the MD-1 hardness of the coating layer is preferably 30 ° or more and 60 ° or less, more preferably 20 ° or more and 60 ° or less, and further preferably 30 ° or more and 50 ° or less.
  • An MD-1 hardness tester (“Micro Rubber Hardness Meter MD-1” manufactured by Polymer Meter Co., Ltd.) can be used for measuring the MD-1 hardness.
  • the MD-1 hardness tester is used on the roller surface. The value obtained by pressing the push needle of No. 1 and reading the peak hold mode and the hold time in 3 seconds is defined as MD-1 hardness.
  • the MD-1 hardness tester is a type A durometer described in JIS K6253. It is based on.
  • the hexadecane contact angle on the surface of the coating layer 4 of the developing roller 1 is preferably 30 ° or more, more preferably 43 ° or more, and further preferably 50 ° or more.
  • the temperature is 30 ° or more, the occurrence of filming can be satisfactorily suppressed.
  • the hexadecane contact angle can be measured using a portable contact angle meter PCA-1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • the developing roller 1 of the present invention may include an adhesive layer between the shaft body 2 and the elastic layer 3 and between the elastic layer 3 and the coating layer 4.
  • An adhesive layer may be provided between the elastic layer 3 and the coating layer 4 by irradiating the surface modification of the elastic layer 3 with UV light or the like and performing a primer treatment, and surface modification and adhesion by plasma coating.
  • the agent layer may be provided at the same time.
  • Example 1 The developing roller of Example 1 was produced by the following procedure. (Formation of primer layer) The shaft body (made by SUM23, diameter 7.5 mm, length 274.1 mm) subjected to electroless nickel plating is washed with ethanol, and a silicone-based primer (trade name "Primer No. 16", Shin-Etsu Chemical) is used on the surface thereof. (Made by Kogyo Co., Ltd.) was applied. The primer-treated shaft was fired at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes using a gear oven, and then cooled at room temperature for 30 minutes or more to form a primer layer on the outer peripheral surface of the shaft.
  • a silicone-based primer trade name "Primer No. 16", Shin-Etsu Chemical
  • An elastic body made of a rubber material was formed on the outer peripheral surface of the shaft by extrusion molding using a mirable type silicone rubber composition.
  • the silicone rubber composition was heated at 270 ° C. for 5 minutes using an external wire heating furnace (IR furnace), and further heated at 200 ° C. for 4 hours using a gear oven to be cured.
  • IR furnace external wire heating furnace
  • an elastic layer made of a cured product of the rubber composition was formed on the outer peripheral surface of the primer-treated shaft.
  • the elastic layer was a solid layer, and the thickness of the elastic layer was 4.25 mm.
  • the base resin was a silicone-modified urethane resin formed of the following silicone-modified polyol and isocyanate.
  • a catalyst and thinner are appropriately added to the composition for the upper coating layer.
  • the outer peripheral surface of the elastic layer was UV-treated.
  • the composition for a coating layer was applied onto the UV-treated elastic layer by a spray method.
  • the applied composition was heated at 150 ° C. to 160 ° C. for 30 minutes to obtain a developing roller.
  • the thickness of the coating layer after drying was 9 ⁇ m.
  • Example 2 [Examples 2, 3, 4 and Comparative Example 1] A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was formed with the formulations shown in Table 2.
  • the adhesive force of the coating layer was measured as follows. Using the nanoindentation method, a nanoindenter measuring device (trade name: Hysitron TI Premier, manufactured by Bruker) was used as the measuring device, and the absolute value of the negative minimum load on the unloading curve was obtained under the following conditions. The adhesive force of the coating layer was used. Measuring indenter: Conical indenter, nominal radius 4-6 ⁇ m, cone angle 60 °, Young's modulus 1140 GPa, Poisson's ratio 0.07 Measurement environment: temperature 23 ° C, relative humidity 50% RH Load application speed: 50 ⁇ N / 10 seconds Maximum load holding time: 10 seconds Unloading speed: -50 ⁇ N / 10 seconds
  • Capacitance The capacitance of the coating layer was measured as follows. Using an LCR meter (manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd.), an electrode was prepared with a conductive paste on the surface of a developing roller on which a coating layer was formed at a measurement environment temperature of 23 ° C and a humidity of 55% RH. The capacitance between was measured with an LCR meter.
  • MD-1 hardness (MD-1 hardness) Using an MD-1 hardness tester (Made by Polymer Meter Co., Ltd., "Micro rubber hardness tester MD-1"), press the needle of the MD-1 hardness tester against the surface of the developing roller, and the peak hold mode and hold time are 3. The MD-1 hardness was measured in seconds.
  • Hexadecane contact angle Hexadecane was set in the device, droplets of hexadecane were dropped on the developing roller, and the hexadecane contact angle was measured using a portable contact angle meter PCA-1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
  • FIG. 2 shows a schematic front view of the measuring device. As shown in FIG. 2, a developing roller 1 is placed on a gold-plated plate 51, a weight 52 weighing 500 g is hung on both ends, and the resistance value between the shaft 53 and the gold-plated plate 51 is set to an ultra-high resistance at an applied voltage of 100 V. / Measurement was performed using a micro ammeter "5450" (manufactured by ADC Co., Ltd.) 54.
  • the filming condition after printing 4000 sheets with a monochrome image forming apparatus (trade name "HL-L2360DN", manufactured by Brother Industries, Ltd.) was evaluated. Filming was evaluated by the amount of the developer adhered. Specifically, after sucking the developer adhering to the surface of the developing roller after printing 4000 sheets, the mass transferred to the filming weight measuring jig was measured. For the filming evaluation, the mass of the transferred developer was evaluated according to the following evaluation criteria. The filming evaluation is passed if it is A. A: 0.00 mg / cm 2 or more and 0.03 mg / cm 2 or less B: 0.03 mg / cm more than 2 0.06 mg / cm 2 or less C: 0.06 mg / cm more than 2
  • a monochrome image forming apparatus (trade name "HL-L2360DN", manufactured by Brother Industries, Ltd.) is used to mount the developing rollers of the above Examples and Comparative Examples on the cartridge, and the cartridge electrodes are mounted in a low temperature and low humidity environment (10 ° C. 20% RH).
  • the print density was measured when the voltage was changed by connecting to an external power supply.
  • the print density was measured by measuring the solid print portion with an X-Rite 504 spectrodensitometer manufactured by X-Rite.
  • the print density was judged according to the following evaluation criteria. It was judged that the toner releasability is better as the concentration becomes higher even at a low voltage. In the present invention, the case where the external voltage is 210 V and the evaluation is A is regarded as acceptable.
  • the adhesive force obtained by the nanoindentation method of the coating layer is 4.0 ⁇ N or less, so that the toner releasability at an external voltage of 210 V is evaluated as A. There is, and filming can be suppressed well. Therefore, the developing roller of the present invention can contribute to the provision of high-quality images over a long period of time.

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Abstract

トナー離型性が良く、耐フィルミング性に優れる現像ローラを提供する。　軸体２と、軸体２の外表面に設けられ、シリコーンゴムを含む弾性層３と、弾性層３より外側に設けられ、シリコーン変性ウレタン樹脂を含む覆層４とを備える現像ローラ１であって、被覆層４が、ナノインデンターによって測定される付着力が、４．０μＮ以下である現像ローラ１である。被覆層４の静電容量は、０．１Ｈｚにおいて１１ｎＦ以下であることが好ましい。

Description

現像ローラ
　本発明は、現像ローラに関する。
　電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像ローラは、トナーに均一な摩擦電荷を付与し、かつ、所定量のトナーを現像領域に安定して搬送する機能を有する。近年の電子写真装置の高速化、長寿命化、高画質化の対応の過程でトナーの特性向上が図られており、それに伴い、現像ローラを構成する各種材料の電気的特性を調整して現像ローラの現像剤搬送性を向上させることも検討されている。
　電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像ローラは、一般的に、軸体の外周に弾性層と被覆層を備えている。被覆層の材料としては、例えば、ポリカーボネート系、エーテル系、ポリエステル系のポリウレタン樹脂等の塗料用バインダーを主成分とするものが用いられている。その被覆層の材料中には、導電性付与のため、導電性カーボンブラックを分散させたものが広く知られている（特許文献１及び２参照）。
特開２００３－３０３２公報 特開２００２－３６３４２６公報
　近年、電子写真方式の複写機における消費電力の抑制や高速印刷等を目的とし、その印刷に用いられるトナーの低融点化が進められている。しかしながら、このような低融点トナーは、現像ローラ、他の規制部材の押圧による摩擦熱で融解しやすく、高湿度環境においては、水分の影響により、トナー自体の帯電性が落ちる傾向がある。このため、高温高湿度環境下では、トナーが融解して現像ローラへ固着する、いわゆる、フィルミングと呼ばれる現象が生じる。フィルミングが生じると、現像ローラの帯電性能が低下し、トナーの帯電性低下を引き起こし、その結果、かぶり、がさつき等の画像不良が生じるという問題がある。そこで、トナーの固着を抑制するため、現像ローラの表面にトナー離型性を持たせる必要がある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トナー離型性が良く、耐フィルミング性に優れる現像ローラを提供することを目的とする。
　本発明は、軸体と、軸体の外表面に設けられる弾性層と、弾性層より外側に設けられる被覆層とを備える現像ローラであって、被覆層のナノインデンテーション法により求められる付着力が、４．０μＮ以下である現像ローラである。
　被覆層の静電容量は、０．１Ｈｚにおいて１１ｎＦ以下であることが好ましい。
　被覆層のＭＤ－１硬度は、３０°以上６０°以下であることが好ましい。
　現像ローラの表面のヘキサデカン接触角は、３０°以上であることが好ましい。
　被覆層は、シリコーン変性ウレタン樹脂を含み、現像ローラの表面の抵抗値は、１×１０７Ω以上９×１０９Ω以下であることが好ましい。
　本発明によれば、トナー離型性が良く、耐フィルミング性に優れる現像ローラを提供することができる。
本発明の現像ローラの一実施形態を示す斜視図である。 現像ローラの表面の抵抗を測定する装置を示す概略正面図である。 ナノインデンターによって求められる、一般的な荷重曲線及び除荷曲線を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［現像ローラ］
　図１に示すように、本発明の現像ローラ１は、軸体２と、軸体２の外表面に設けられる弾性層３と、弾性層３より外側に設けられる被覆層４とを備える。
　以下、各構成の詳細を説明する。
＜軸体＞
　軸体２は、好ましくは、導電特性を有する、従来公知の現像ローラに用いられる軸体を用いることができる。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも１種の金属で構成されていることが好ましい。なお、このような軸体２は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
　軸体２は、絶縁性樹脂を含むものであってもよい。絶縁性樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。軸体２は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体と、この芯体上に設けられたメッキ層と、を備えるものであってよい。このような軸体２は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体にメッキを施して導電化することにより得ることができる。
　軸体２は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
　軸体２の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体２の断面形状は、例えば、円形、楕円形であってもよく、多角形等の非円形であってもよい。軸体２の外周面には、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もよい。
　軸体２の軸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もよい。また、軸体２の直径（外接円の直径）も特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整すればよい。
＜弾性層＞
　弾性層３は、感光体の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、シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムは、押圧による圧縮応力歪みが小さいという利点がある。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の中には、電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合することで、その導電性を適宜調整することができる。電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及びその金属酸化物が挙げられる。この中でも、少量で導電性を制御しやすいことからカーボンブラック（導電性カーボン、ゴム用カーボン、カラー（インク）用カーボン）が好ましい。また、イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム、リチウムビスイミド、カリウムビスイミド等の無機イオン導電性物質、変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート等の有機イオン導電性物質が挙げられる。弾性層３には、反応性のエーテル変性シリコーンオイルを添加してもよい。
＜被覆層＞
　被覆層４は、ベース樹脂は、シリコーン変性ウレタン樹脂であることが好ましい。被覆層４は、（Ａ）シリコーン変性ポリオール、（Ｂ）イソシアネート化合物、及び（Ｃ）粗さ剤を含有する被覆層用組成物を加熱及び硬化させることにより形成することができる。なお、被覆層４は、ベース樹脂と粗さ剤とを含有するが、導電性付与剤は含有しないことが好ましい。
　以下に、被覆層用組成物の詳細について説明する。
（Ａ）シリコーン変性ポリオール
　シリコーン変性ポリオールとは、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物からなる組成物を重合させてプレポリマー化したものである。
　シリコーン変性ポリオールの合成に用いられる、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物の詳細を以下に説明する。変性シリコーンオイルには、両末端変性シリコーンオイル及び片末端変性シリコーンオイルが挙げられる。
－両末端変性シリコーンオイル－
　両末端変性シリコーンオイルは、いわゆる、反応性シリコーンオイルの１種であり、イソシアネート化合物と重合する特性を有する。よって、両末端変性シリコーンオイルは、エーテル基、アミノ基（１級又は２級アミノ基）、メルカプト基、又はヒドロキシル基により、シリコーン鎖の両末端が変性されていることが好ましい。これらの両末端変性シリコーンオイルは、両末端エーテル変性シリコーンオイル、両末端アミノ変性シリコーンオイル、両末端メルカプト変性シリコーンオイル、両末端カルボキシル変性シリコーンオイル、両末端フェノール変性シリコーンオイル、両末端カルビノール変性シリコーンオイルとして市販されている。
　ここで、本発明で用いられる好ましい両末端変性シリコーンオイルとしては、以下の一般式（１）で示される両末端変性シリコーンオイルを挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　一般式（１）において、Ｒは、－Ｃ３Ｈ６ＯＣ２Ｈ４ＯＨ、又は－Ｃ３Ｈ６ＯＣＨ２－Ｃ（ＣＨ２ＯＨ）２Ｃ２Ｈ５を示し、ｎは、２０以下の整数を表す。
　一般式（１）で示される両末端変性シリコーンオイルの中でも、特に、両末端のＲが、－Ｃ３Ｈ６ＯＣ２Ｈ４ＯＨであり、ｎが約１０であるシリコーンオイルを用いることが好ましい。このようなシリコーンオイルについては、市販のものを適宜入手することができる。
　なお、一般式（１）においては、ケイ素原子に結合する官能基は、メチル基となっているが、このメチル基が水素原子で置換された両末端変性シリコーンオイルであってもよい。
　被覆層４を形成するための組成物に両末端変性シリコーンオイルを含有することにより、被覆層４に適度な弾性を付与することができるとともに、被覆層４の電気的特性を調整することができ、フィルミングの発生を有効に抑制することができる。
－片末端ジオール変性シリコーンオイル－
　片末端ジオール変性シリコーンオイルは、両末端変性シリコーンオイルと同様に、反応性シリコーンオイルであるが、シリコーン鎖の一方の末端に、２つのヒドロキシル基が結合しているものである。通常、両末端変性シリコーンオイルとイソシアネート化合物とを重合させた場合、直鎖状のポリウレタンが生成するが、片末端ジオール変性シリコーンオイルを併用することにより、ポリウレタンに分岐鎖が導入され、現像ローラ１のナノレベルの微細な粗さを向上させることができる。
　片末端ジオール変性シリコーンオイルとしては、以下の一般式（２）で示される片末端変性シリコーンオイルを挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　一般式（２）において、Ｒ’は、－Ｃ３Ｈ６ＯＣＨ２－Ｃ（ＣＨ２ＯＨ）２Ｃ２Ｈ５を示し、ｎは、２０以下の整数を表す。
　一般式（２）で示される片末端ジオール変性シリコーンオイルの中でも、特に、ｎが約１０であるシリコーンオイルを用いることが好ましい。なお、一般式（２）においては、ケイ素原子に結合する官能基は、メチル基となっているが、このメチル基が水素原子で置換されたシリコーンオイルであってもよい。
　本発明において、シリコーン変性ポリオールの調製のために使用する片末端ジオール変性シリコーンオイルは、両末端変性シリコーンオイル１００質量部に対して、１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、２質量部以上８質量部以下であることがより好ましい。両末端変性シリコーンオイルに対する片末端ジオール変性シリコーンオイルの使用量を上記の範囲内のものとすることにより、被覆層４の表面粗さを調整することにより、現像性能を良好に維持ししつつ、フィルミングを効果的に防止することができる。
－イソシアネート化合物－
　本発明において、シリコーン変性ポリオールのプレポリマー化のために使用するイソシアネート化合物としては、シリコーンオイルに導入された反応性基との反応性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネート、及びこれらのイソシアネートの変性体である、アダクト型、ビュレット型、イソシアヌレート型、アロファネート型等を挙げることができる。これらのイソシアネート化合物の中でも、２官能型イソシアネート化合物、イソシアヌレート型イソシアネート化合物とアダクト型イソシアネート化合物であることが好ましく、これらを単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポリウレタンを生成することができる。
（Ｂ）イソシアネート化合物
　シリコーン変性ポリオールを硬化するためのイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの調製に通常使用される各種イソシアネート化合物、例えば、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環式イソシアネート化合物を用いることができる。
　芳香族イソシアネート化合物としては、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）、３，３’－ジメチルビフェニル－４，４’－ジイソシアネート等を挙げることができる。
　また、脂肪族イソシアネート化合物としては、例えば、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）等を挙げることができる。
　さらに、脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、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）、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
　本発明において、被覆層４を形成するために使用する組成物におけるイソシアネート化合物の使用量は、イソシアネート化合物の反応率が８０％以上１２６％以下、好ましくは９５％以上１１２％以下となるように使用されることが好ましい。
（Ｃ）粗さ剤
　被覆層４に用いられる粗さ剤は、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子である。このような粗さ剤としては、シリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル系粒子が挙げられる。耐熱性及び柔軟性のあるシリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル粒子が好ましく、シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子がより好ましい。
　本発明において使用するシリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子は、１００℃以上の温度でも変形又は溶融しない耐熱性を有することが好ましく、１３０℃から１８０℃での耐熱性を有することがより好ましい。これにより、被覆層４の架橋温度においても、これらのシリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子が、変形することを防止することができる。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の耐熱性は、メルトフローインデクサーにおいて、圧力と熱を与えてもシリコーンゴム粒子やウレタン結合を有するアクリル粒子が溶けて流れ出すことがないことを確認することにより、評価することができる。
　シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の硬度は、デュロメータＡ（瞬時）（ＪＩＳ　Ｋ　６２５３：１９９７）により測定して２０度以上８０度以下であることが好ましく、５０度以上７５度以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の硬度が、上記の範囲内のものであることにより、シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の破壊や変形による、被覆層４の摩擦係数の上昇や粘着の発生を効果的に防止できるとともに、被覆層４の硬度が上がりすぎることによる、被覆層４におけるクラックや割れの発生を防止することもでき、トナーに過剰なストレスを与えることも防止できる。
　シリコーンゴム粒子及びアクリル粒子は、被覆層４中に存在（埋没）していてもよく、また、被覆層４において不均一に分散していてもよく、被覆層４の表面側に偏在していてもよい。
　シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子のうち、シリコーンゴム粒子については、ジメチルポリシロキサン等、オルガノポリシロキサン、ポリオルガノシルセスオキサンを架橋した構造が好ましく、ウレタン結合を有するアクリル粒子としては、市販のアクリル粒子を使用することができる。
　なお、シリコーンゴム粒子については、有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；β－フェニルエチル基、β－フェニルプロピル基等のアラルキル基；クロロメチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基等の１価ハロゲン化炭化水素基；エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等の反応性基含有有機基から選択される１種又は２種以上の炭素数１以上２０以下の１価の有機基から選択される基を有するオルガノポリシロキサン又はオルガノポリシルセスキオキサンから調製することが好ましく、これら、オルガノポリシロキサン又はオルガノポリシルセスキオキサンから調製される粒子を、オルガノアルコキシシランで表面処理した粒子であってもよい。このようなシリコーンゴム粒子としては、例えば、信越化学工業株式会社製の「ＫＭＰ－５９７」や、東レ・ダウコーニング株式会社製の「ＥＰ－５５００」、「ＥＰ－２６００」、「ＥＰ－２６０１」、「Ｅ－２７２０」、「ＤＹ　３３－４３０Ｍ」、「ＥＰ－２７２０」、「ＥＰ－９２１５Ｃｏｓｍｅｔｉｃ　Ｐｏｗｄｅｒ」、「９７０１Ｃｏｓｍｅｔｉｃ　Ｐｏｗｄｅｒ」等を使用することができる。
　シリコーンゴム粒子及び／又はウレタン結合を有するアクリル粒子の使用量は、（Ａ）シリコーン変性ポリオール１００質量部に対して、１５質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上４５質量部以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及び／又はウレタン結合を有するアクリル粒子の使用量を、上記使用量の範囲内のものとすることにより、弾性ローラ１の表面粗さが適切に維持され、現像剤搬送性が良好に保たれる一方で、解像度を高い水準に維持して、画質の悪化を防止することができる。
　粗さ剤は、被覆層４に、１種のみ含有してもよく、２種以上含んでもよい。
　シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒子径は、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒子径を上記の範囲内のものとすることにより、弾性ローラ１の表面粗さが適切に維持され、現像剤搬送性が良好に保たれる一方で、解像度を高い水準に維持して、画質の悪化を防止することができる。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒径は、弾性ローラ１を切断処理した後に、顕微鏡により断面を観察することにより測定することができる。
　被覆層４の厚さは、５μｍ以上１３μｍ以下があることが好ましく、６μｍ以上１１μｍ以下であることがより好ましい。
　本発明の現像ローラ１において、被覆層の電気的特性を調整することで現像性能を良好に調整することができる。具体的には、イソシアネート化合物のイソシアヌレートタイプとアダクトタイプの組み合わせにより、抵抗値やキャパシタンスを調整することが可能である。
（被覆層の付着力）
　本発明の現像ローラ１の被覆層４は、ナノインデンテーション法により求められる付着力が、４．０μＮ以下であり、３．７μＮ以下が好ましい。付着力が、４．０μＮ以下であることにより、トナーの離型性が良く、フィルミングを良好に防止することができる。
　ここで、ナノインデンテーション法とは、ナノインデンター測定装置を用いて、試料表面にダイヤモンド製圧子をある荷重まで押し込んだ後、その圧子を取り除くまでの荷重と変位の関係を測定する方法である。図３に、ナノインデンターによって測定された、一般的な荷重曲線と除荷曲線のグラフを示す。圧子を取り除く際、試料表面の付着力によって、除荷曲線の一部は負の荷重を示す。その除荷曲線における負の最小荷重の絶対値が、付着力である。
　本発明において、ナノインデンテーション法による付着力は、後述の実施例の条件で測定した値をいう。
（被覆層の表面の抵抗値）
　本発明の現像ローラ１の被覆層４の表面の抵抗値は、１×１０７Ω以上９×１０９Ω以下であることが好ましく、１×１０７Ω以上３×１０９Ω以下であることがより好ましい。抵抗値が９×１０９Ω以下であることにより画質が良好である。抵抗値の下限値は、導電剤無しで実現できる限界の抵抗値である。
　現像ローラ１の表面の抵抗値は、被覆層４のシリコーン変性ポリオールとイソシアネート化合物の種類の組み合わせで、調整することが可能である。必要であれば、反応性エーテル変性シリコーンオイルを添加することによって抵抗値をコントロールすることが可能である。
　被覆層４の表面の抵抗値は、後述の実施例で説明する方法により測定する値とする。
（被覆層の静電容量）
　現像ローラの被覆層の静電容量は、０．１Ｈｚにおいて１１ｎＦ以下であることが好ましく、得られる画像濃度の諧調性を良好に維持する観点から、下限は、０．５ｎＦ程度であることが好ましい。すなわち、静電容量は、０．５ｎＦ以上１１ｎＦ以下であることがより好ましい。静電容量が、上記範囲であることにより、トナーの離型性が良く、フィルミングを良好に抑制することができる。
　被覆層４には、カーボンやイオン導電材などの導電性付与剤は、キャパシタンス上昇に起因するため、結果としてトナー離型性が劣ることとなり、使用しない。
（ＭＤ－１硬度）
　被覆層のＭＤ－１硬度は、３０°以上６０°以下であることが好ましく、２０°以上６０°以下であることがより好ましく、３０°以上５０°以下であることがさらに好ましい。被覆層のＭＤ－１硬度を上記の範囲に調整することにより、現像剤への負荷を軽減しつつ、現像剤の搬送量を保つことができる。
　ＭＤ－１硬度の測定にはＭＤ－１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ－１）を用いることができる。本発明においては、ローラ表面にＭＤ－１硬度計の押針を押し当て、ピークホールドモード、ホールド時間を３秒で読み取った値を、ＭＤ－１硬度とする。なお、ＭＤ－１硬度計は、原理的にはＪＩＳ　Ｋ６２５３に記載のタイプＡデュロメータに準じたものである。
（被覆層の表面のヘキサデカン接触角）
　現像ローラ１の被覆層４の表面のヘキサデカン接触角は、３０°以上であることが好ましく、４３°以上であることがより好ましく、５０°以上であることが更に好ましい。３０°以上であることにより、フィルミング発生を良好に抑制することができる。フィルミングを抑えることにより、現像ローラ１の寿命が延び画像品質の安定化に繋がる。また、フィルミングによるかぶり発生も抑制することができる。
　ヘキサデカン接触角は、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用いて測定することができる。
（その他の構成）
　本発明の現像ローラ１は、軸体２と弾性層３との間、及び弾性層３と被覆層４との間に、接着層を備えてもよい。弾性層３と被覆層４の間には、弾性層３の表面改質を、ＵＶ光等を照射し、プライマー処理することで接着剤層を設けてもよく、プラズマコートによって表面改質と接着剤層を同時に設けてもよい。
　以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１］
　以下の手順により、実施例１の現像ローラを作製した。
（プライマー層の形成）
　無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（ＳＵＭ２３製、直径７．５ｍｍ、長さ２７４．１ｍｍ）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」、信越化学工業株式会社製）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。
（弾性層の形成）
　ミラブル型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、シリコーンゴム組成物を、正外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて２７０℃で５分間加熱し、更に、ギヤオーブンを用いて２００℃で４時間加熱して硬化させた。これにより、プライマー処理された軸体の外周面上にゴム組成物の硬化物からなる弾性層を形成した。弾性層は中実な層であり、弾性層の厚さは、４．２５ｍｍであった。
（被覆層の形成）
　まず、以下に示す化合物を、表１に示す質量部数の配合で、１００℃から１２０℃に４時間から６時間保持して、シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂ及びＣの３種類を合成した。
ａ１　両末端ヒドロキシル基変性ジメチルシリコーンオイル
ａ２　片末端ジオール変性シリコーンオイル
ａ３　イソシアネート化合物　イソシアヌレートタイプ
ａ４　イソシアネート化合物　アダクトタイプ
ａ５　イソシアネート化合物　２官能型タイプ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　以下の材料を用いて、表２に示す配合で被覆層用組成物を調製した。なお、ベース樹脂は、下記のシリコーン変性ポリオールとイソシアネートとで形成されるシリコーン変性ウレタン樹脂であった。
・上記シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂ、Ｃ
・イソシアネート「ＴＰＡ－１００」（商品名、旭化成株式会社製）
　　　　　　　　「Ｅ４０２－８０Ｂ」（商品名、旭化成株式会社製）
・粗さ剤（商品名「ＥＰ－２６０１」、東レ・ダウコーニング株式会社製）
　上被覆層用組成物には、適宜触媒及びシンナーを加える。
　次に、弾性層の外周面をＵＶ処理した。その後、ＵＶ処理された弾性層上に被覆層用組成物をスプレー法によって塗布した。塗布された組成物を１５０℃から１６０℃で３０分間加熱し現像ローラを得た。
　乾燥後の被覆層の厚さは９μｍであった。
［実施例２、３、４及び比較例１］
　表２に示す配合で、被覆層を形成した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製した。
［評価］
　上記実施例及び比較例について、以下の評価を行った。評価結果を表２に示す。
（付着力の測定）
　被覆層の付着力を以下のようにして測定した。
　ナノインデンテーション法により、測定装置として、ナノインデンター測定装置（商品名：Hysitron TI Premier, Bruker社製）を用い、下記条件で、除荷曲線における負の最小荷重の絶対値を求め、これを被覆層の付着力とした。
　測定圧子：コニカル圧子、公称半径４～６μｍ、円錐角６０°、ヤング率１１４０ＧＰａ、ポアソン比０．０７
　測定環境：温度２３℃、相対湿度５０％ＲＨ
　荷重印加速度：５０μＮ／１０秒
　最大荷重保持時間：１０秒
　除荷速度：－５０μＮ／１０秒
（静電容量）
　被覆層の静電容量を、下記のようにして測定した。
　ＬＣＲメーター（株式会社ＮＦ回路設計ブロック製）を用い、測定環境温度２３℃、湿度５５％ＲＨで、被覆層を形成した現像ローラの表面に導電ペーストで電極を作製し、導電ペーストと芯金との間の静電容量をＬＣＲメーターで測定した。
（ＭＤ－１硬度）
　ＭＤ－１硬度計（高分子計器（株）製、「マイクロゴム硬度計ＭＤ－１）を用い、現像ローラ表面にＭＤ－１硬度計の押針を押し当て、ピークホールドモード、ホールド時間は３秒とし、ＭＤ－１硬度を測定した。
（ヘキサデカン接触角）
　ヘキサデカンを装置にセットし、現像ローラ上にヘキサデカンの液滴をたらし、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用い、ヘキサデカン接触角を測定した。
（抵抗値）
　上記実施例及び比較例の被覆層の表面の抵抗値を測定した。図２に測定装置の正面概略図を示す。
　図２に示すように、金メッキ板５１上に、現像ローラ１を乗せ、両端部に重さ５００ｇのおもり５２を掛け、印加電圧１００Ｖでシャフト５３と金メッキ板５１との抵抗値を、超高抵抗／微少電流計「５４５０」（株式会社エーディーシー製）５４を用いて測定した。
（フィルミング評価）
　モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）で４０００枚印刷後のフィルミング状況を評価した。
　フィルミングは、現像剤の付着量により評価した。具体的には、４０００枚印字した後の現像ローラの表面に付着している現像剤を吸引後、フィルミング重量測定ジグに転写した質量を測定した。フィルミング評価については、転写した現像剤の質量を以下の評価基準で評価した。フィルミング評価は、Ａであると合格である。
　Ａ：０．００ｍｇ／ｃｍ２以上０．０３ｍｇ／ｃｍ２以下
　Ｂ：０．０３ｍｇ／ｃｍ２より多く０．０６ｍｇ／ｃｍ２以下
　Ｃ：０．０６ｍｇ／ｃｍ２より多い
（トナー離型性評価）
　モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）でカートリッジに上記実施例及び比較例の現像ローラを装着し、低温低湿環境（１０℃２０％ＲＨ）にてカートリッジ電極を外部電源に接続し、電圧を変化させたときの印字濃度を測定した。印字濃度測定はベタ印字部をＸ－Ｒｉｔｅ社製のＸ－Ｒｉｔｅ５０４分光濃度計で測定した。
　印字濃度を、以下の評価基準で判定した。トナー離型性は低い電圧においても濃度が濃く出るほどトナー離型性が良いと判断した。本発明においては、外部電圧２１０Ｖで、評価がＡの場合を合格とした。
　Ａ：１．４以上
　Ｂ：１．３５以上
　Ｃ：１．３５未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表２に示すように、本発明の現像ローラは、被覆層のナノインデンテーション法により求められた付着力が、４．０μＮ以下であることにより、外部電圧２１０Ｖにおけるトナー離型性がＡ評価であり、フィルミングも良好に抑えることができる。したがって、本発明の現像ローラは、長期に亘って、高品質な画像の提供に寄与できる。
　１　　現像ローラ
　２　　軸体
　３　　弾性層
　４　　被覆層
　５１　　金メッキ板
　５２　　おもり
　５３　　シャフト
　５４　　超高抵抗／微少電流計

Claims (5)

  1. 　軸体と、前記軸体の外表面に設けられる弾性層と、前記弾性層より外側に設けられる被覆層とを備える現像ローラであって、
    　前記被覆層のナノインデンテーション法により求められる付着力が、４．０μＮ以下である現像ローラ。
  2. 　前記被覆層の静電容量が、０．１Ｈｚにおいて１１ｎＦ以下である請求項１記載の現像ローラ。
  3. 　前記被覆層のＭＤ－１硬度が、３０°以上６０°以下である請求項１又は２記載の現像ローラ。
  4. 　前記現像ローラの表面のヘキサデカン接触角が、３０°以上である請求項１から３いずれか１項記載の現像ローラ。
  5. 　前記被覆層が、シリコーン変性ウレタン樹脂を含み、
    　前記現像ローラの表面の抵抗値が、１×１０７Ω以上９×１０９Ω以下である請求項１から４いずれか１項記載の現像ローラ。
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