JP4612830B2

JP4612830B2 - 現像ローラおよびこれを用いた電子写真装置用現像装置

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Publication number: JP4612830B2
Application number: JP2004327748A
Authority: JP
Inventors: 実中村; 秀紀佐藤; 忠佐藤; 和稔石田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-11-11
Filing date: 2004-11-11
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: JP2006139012A

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置など電子写真装置に組み込まれる感光体に接触させて使用される現像ローラや、これを用いた電子写真装置用現像装置に関するものである。

複写機、プリンター、ファクシミリの受信装置など電子写真装置として、加圧現像法を採用した電子写真装置が知られている。加圧現像法はトナーとして非磁性一成分現像剤を用い、感光ドラムの潜像に該現像剤を付着させて潜像を可視化する現像法であり、磁性材料が不要であり簡素化や小型化が容易であることに加え、トナーのカラー化が容易であることなどから、多用されている。このような加圧現像法を採用した電子写真装置は、図３に示すように、回転機構により回転する感光ドラム１５と、この感光体の周囲に、感光体を帯電させる帯電ローラ１８、画像を通して感光体に光を照射し画像に相当する部分以外、あるいは画像に相当する部分を放電することにより画像に対応した静電潜像を感光体上に形成する露光装置Ｌ、感光体上に形成された静電潜像にトナーを供給し現像する現像装置Ｄ、静電潜像に付着したトナーを転写体上へ転写する転写装置１１、更に転写体上のトナーを記録材上へ転写、定着する転写・定着装置Ｆ、トナーを転写した後の感光体の表面を除電しクリーニングを行なうクリーニング装置１９を有する。上記現像装置Ｄには、収納するトナーを現像ローラ１４の表面に塗布する塗布用ローラ１６、現像ローラ１４の表面に塗布されたトナーをより均一な薄層に整える現像ブレード１７、現像ブレードにより均一にされたトナーを感光体へ供給する現像ローラ１４が設けられ、現像ローラ１４が感光ドラム１５と接触または近接しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが現像ローラ１４から感光ドラム１５の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。このような現像装置においては、非磁性一成分現像剤のトナーを担持した現像ローラを静電潜像を保持した感光ドラムに接触させて、トナーを潜像に付着させることにより現像を行うため、現像ローラを導電性弾性体で形成する必要がある。更に、この現像ローラは作動待機中、または停止中は現像ブレードと当接した状態となっているため、電子写真装置が一定時間使用されないと、現像ブレードに当接する部分に横スジが発生してしまう。このため、現像ローラを作製するために使用できる材料として導電性弾性材料であることに加え、現像ブレードにより局部的に負荷を受けた後、負荷が解除されたとき、局部的に負荷を受けた部分が直ちに復旧できるという厳しい条件が要求されている。

一方、現像ローラが内外層の二層構造を有し、内層が導電性弾性層であって、外層膜がウレタン系樹脂によって形成され、該外層膜には、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭酸マグネシウム、酸化カルシウム又は炭酸カルシウムのうち一種以上の無機化合物が添加され、画像が鮮明で、濃度の均一な複写画像を形成する現像装置（特許文献１）や、回転軸の外周に同心的に導電弾性層を形成し、さらにその外周に表面層を形成してなる現像ローラにおいて、中間層として熱可塑性ウレタン樹脂層、最外層としてシリコンアクリル樹脂を配置して、高温高湿下での帯電性や最外層の密着性などが優れ、電子写真現像プロセスに使用したとき、１０Ｋ以上（Ａ４．５％印字濃度で）耐刷してもローラの表面の削れがなく、かつ非画像部かぶりのほとんどない画像が得られ、低硬度であるため感光体削れも抑制することができる電子写真装置用現像ローラ（特許文献２）が知られている。

しかしながら、これらのウレタン系樹脂を現像ローラとして用いたものは、低硬度であり表面の削れは回避できても、現像ブレードによる負荷を一定時間、局部的に受けた部分に起因する現像スジが改善されるものではなかった。
特開２００２−３１１７０２号公報特開２００２−２０７３６２号公報

本発明の課題は、常温常湿環境において、電子写真装置が継続して長期間、例えば一ヶ月に亘り作動されない状態に置かれた後であっても、電子写真装置により形成される画像において、現像ブレードに当接し局部的な負荷を継続して受けた現像ローラに起因する横スジの発生を抑制することができる、復元性に優れた高品位な現像ローラやこれを用いた現像装置を提供することにある。

本発明者らは、従来行われていたマクロ的な変形量の測定により調整を図っていた場合とは異なり、一定の荷重印加速度で荷重した後、更に継続して荷重したときの変化量が一定値を超えないような微小領域での変形量を調整することにより、現像ブレードに当接して局部的な負荷を一ヶ月の長期に亘り継続して受けた現像ローラに起因する横スジの発生を抑制することができることの知見を得て、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、軸体と、該軸体上に順次積層された導電性弾性層と導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、該ローラ表面を常温常湿環境にて100/60 mN/mm²/sの荷重印加速度で無荷重状態から荷重し100 mN/mm²に達したときの変形量をh1 (μm)、その後３０分間、継続して100 mN/mm²の荷重をしたときの変形量をh2 (μm)としたとき、 h2−h1<6.0μｍの関係を満たし、
該導電性樹脂層が、（ａ）〜（ｄ）成分を含有することを特徴とする現像ローラに関する。
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコールまたは２官能のポリウレタングリコール、
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート、
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール、
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネート。
また、本発明は、軸体と、該軸体上に順次積層された導電性弾性層と導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層が表面層を構成している現像ローラにおいて、該導電性樹脂層が、下記（ａ）〜（ｄ）の成分を含有する原料を硬化させたものであることを特徴とする現像ローラ：
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコール、
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート、
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール、
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネートに関する。

本発明の現像ローラは、常温常湿環境において、電子写真装置が継続して長期間に亘り作動されない状態に置かれた後であっても、電子写真装置により形成される画像において、現像ブレードに当接し局部的な負荷を継続して受けた現像ローラに起因する横スジの発生を抑制することができ、復元性に優れた高品位なものである。

本発明の現像ローラは、軸体と、該軸体上に順次積層された導電性弾性層と導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、該ローラ表面を常温常湿環境たとえば、23℃、50％RHなどにて100/60 mN/mm²/sの荷重印加速度で無荷重状態から荷重し100 mN/mm²に達したときの変形量をh1 (μm)、その後３０分間、継続して１００mN/ mm²の荷重をしたときの変形量をh2 (μm)としたとき、 h2−h1<6.0μｍの関係を満たし、
該導電性樹脂層が、（ａ）〜（ｄ）成分
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコールまたは２官能のポリウレタングリコール、
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート、
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール、
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネート。
を含有するものであれば、特に制限されるものではない。この現像ローラの変形量の測定は、例えば、Ｆｉｓｃｈｅｒ社製超微小硬度計Ｈ−１００Ｖ等の硬度測定装置を用いて行うことができる。具体的には、100/60 mN/mm²/sの荷重印加速度で圧子を押し込んでいき、100 mN/mm²に達したときの変形量h1 (μm)、その後30分間100 mN/mm²の荷重を継続し、そのときの変形量をh2 (μm)を測定することにより行うことができる。

本発明の現像ローラに用いられる軸体は、現像ローラの支持部材として機能するものであり、また、現像ローラ表面に付着させたトナーを感光体上の静電潜像に転着できるように、静電潜像との関連において現像ローラ表面を適切な導電性とするための電極となり得るものが好ましく、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス鋼等の金属または合金などの導電性の材質のものが好ましい。軸体は円筒体のものが好ましく、外径は、搭載される電子写真装置との関連において適宜選択することができ、例えば、通常４〜１０ｍｍの範囲のものを具体的に挙げることができる。

このような軸体の外周に設けられる導電性弾性層は、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）またはウレタン等のエラストマーやフォーム材料、あるいはその他の樹脂を基材として用い、導電性を付与するために電子導電性物質や、イオン導電物質を配合し、適切な抵抗領域10³〜10¹⁰Ωcm、好ましくは10⁴〜10⁸Ωcmに調整した樹脂などを用いて作製される。

かかる基材として用いられる材料としては、具体的には、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等を挙げることができるが、これらのうちシリコーンゴムとＥＰＤＭが本発明の現像ローラが荷重に対する特定の変形量を有するものとすることができるため、好ましい。

上記基材に導電性を付与するために配合され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、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好ましい。これら電子導電性物質の配合量は、通常基材１００重量部に対して０．５〜５０重量部、特に１〜３０重量部の範囲が好ましい。

上記基材に導電性を付与するために配合される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、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質や、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の有機イオン性導電物質などが用いられる。

その他、導電性弾性層の作製に用いられるゴム材には、これらの機能を害さない範囲で、非導電性充填剤、架橋剤、触媒等の各種添加剤を適宜含有させることができ、例えば、珪藻土、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等の非導電性充填剤や、架橋剤などを含有させることができる。

このような導電性弾性層の硬度はASKER-C硬度25〜60°とすることが好ましい。なお、ASKER-C硬度は日本ゴム協会標準規格SRIS0101に準拠したASKER-C型スプリング式ゴム硬度計（高分子計器社製）を用いて測定した硬度である。具体的には、常温常湿、例えば23℃、55％RHの環境下に5時間以上放置したローラに対して、ローラ中心に上記硬度計を1Kgの力で当接させてから30秒後の測定値である。導電性弾性層がこのような硬度を有すると、本発明の現像ローラが荷重に対する特定の変形量の変化量を有するものとすることができるため、好ましい。

このような導電性弾性層の厚さは、トナー種や用いられる現像装置により適宜選択することができるが、1〜10ｍｍに調製されることが好ましい。この範囲であると、現像ローラにおいて適切なニップ幅、ニップ圧を有するものとすることができる。

本発明の現像ローラにおける導電性樹脂層は、基材として、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂等の１種または２種以上を組合せた樹脂などを用いて作製することができるが、これらのうちウレタン樹脂は摩擦によりトナーを帯電する能力が大きく、且つ耐摩耗性を有しているので好ましい。

さらに、このウレタン樹脂は、（ａ）〜（ｄ）成分を含む。
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコールまたは２官能のポリウレタングリコール
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネート
上記（ａ）成分の２官能のポリウレタンポリグリコールとしては、グリコールの重合体であるポリグリコールと２官能のイソシアネート化合物を鎖延長により共重合して得られる直鎖状の２官能のポリウレタンポリグリコールを使用することが、現像ローラの局部的な負荷後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。２官能のポリウレタンポリグリコールは後述する（ｄ）成分の多官能イソシアネート化合物（末端イソシアネート型プレポリマーを含む）との反応で架橋間距離や分子量が決定され最終の形態となる。上記ポリウレタンポリグリコールの原料として使用されるポリグリコールとしては、具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、エステルグリコール、アセタールグリコール、カーボネートグリコール、ブタジエングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、２，３−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどから選択されるグリコールの１種の重合体または２種以上の共重合体を挙げることができ、具体的にはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエステルグリコール類、ポリアセタールグリコール、ポリカーボネートグリコール、ポリブタジエングリコール、ポリブチレングリコール、ポリネオペンチルグリコールなどを挙げることができる。これらのうちポリオール自身の分子結晶性の強いポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコールなどのポリグリコールが好ましい。

また、上記２官能のポリウレタンポリグリコールの原料として使用される２官能のイソシアネート化合物としては、具体的にはトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネートなどを挙げることができる。これらのうち、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの芳香族系イソシアネート化合物が好ましく、特に、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）は現像ローラの局部的な負荷後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。

また、（ａ）成分の２官能のポリウレタングリコールとしては、上記例示のグリコールと上記例示の２官能のイソシアネート化合物を重合させて得られるものを使用することができる。

このような２官能のポリウレタンポリグリコールまたは２官能のポリウレタングリコールの重量平均分子量Ｍｗは１００００〜５００００の範囲であり、分子量分散度は、Ｍｚ／Ｍｗが２．５以下であることが現像ローラの局部的な負荷後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。なお、Ｍｗは重量平均分子量、Ｍｚは高分子量化合物の平均分子量への寄与を最も重視したＺ平均分子量を表し、高分子中に分子量Ｍｉの分子がＮｉ個存在するとき、以下の式で表される。

Ｍｚ＝(ΣＭｉ³Ｎｉ)／(ΣＭｉ²Ｎｉ)
上記（ｂ）成分の高分子ポリイソシアネートとしては、具体的にトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネートなどのプレポリマー型のもので、ウレタン変性タイプ、アロファネート変性タイプ、ビウレット変性タイプやイソシアヌレート変性タイプなどを例示することができる。これらの高分子ポリイソシアネートは分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下であることが好ましい。分子量Ｍｗがこの範囲であると現像ローラの局部的負荷後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。

上記（ｃ）成分の低分子ポリオールとしては、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコールなどの2官能のものを用いることができ、3官能以上のポリオールも（ｃ）成分として用いることができ、これらのオリゴマーなども用いることができる。低分子ポリオールは分子量Ｍｗが８００以下であることが好ましい。分子量Ｍｗがこの範囲であると現像ローラの局部的な負荷を受けた後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。

上記（ｄ）成分の低分子イソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネートなどの２官能のものを用いることができ、これらの変性タイプで3官能以上のイソシアネートも（ｄ）成分として用いることができ、これらのオリゴマーなども用いることができる。低分子イソシアネート化合物は分子量Ｍｗが８００以下であることが好ましい。分子量Ｍｗがこの範囲であると現像ローラの局部的な負荷を受けた後の復元性の向上を図ることができるため好ましい。

この導電性樹脂層には導電性を付与するために電子導電性材料やイオン導電性材料が含有される。電子導電性材料としては、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、酸化処理等を施したカラ−（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。これらのうち、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好ましい。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、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に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、等の有機イオン性導電物質を挙げることができる。

このような導電性材料の導電性樹脂層における含有量は、現像ローラがトナーおよびトナーを供給する感光体との関連で要求される導電性の範囲によって適宜選択することができる。非磁性一成分現像剤を用いる現像装置に使用する現像ローラの場合に要求される導電性としては、例えば、１０³〜１０⁸Ωｃｍの抵抗域に調整されることが好ましく、より好ましくは１０⁴〜１０⁷Ωｃｍであり、このような導電性を有する現像ローラとするためには、樹脂成分を１００質量部としたときに、導電性材料を１〜５０質量部の割合などとすることができる。

更に、導電性樹脂層には感光体へ受け渡すトナーをその表面に保持するために表面粗さを形成するための粒子が含有されていてもよい。かかる粗し粒子としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子、またはポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子、またはＰＭＭＡ粒子、ウレタン樹脂粒子、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂等の樹脂粒子を単独または組み合わせて用いることができる。このような粒子は、例えば粒子径１〜３０μｍなどとすることができ、含有量としては導電性樹脂層を形成する樹脂１００重量部に対し、例えば１〜５０重量部などとすることができる。この範囲であると含有する樹脂粒子により現像ローラの表面にトナーを保持することができる凹凸を形成することができ、表面を粗面化する工程を不要とできる。現像ローラの表面粗さＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１：２００１）は、一般的に１〜１５μｍに調整されるが、より好ましくは３〜１０μｍである。

上記導電性樹脂層には、その他、これらの機能を害さない範囲で、非導電性充填剤、架橋剤、触媒等の各種添加剤を含有させることができ、例えば、珪藻土、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸、炭酸カルシウム等の非導電性充填剤や、架橋剤や、硬度を調整するための調整剤などを含有させることができる。

また、導電性樹脂層の厚さは、１．０〜３０μｍであることが好ましく、３．０〜２０μｍであることがより好ましい。

本発明の現像ローラは、軸体の表面を処理した後、軸体がセットされた金型を用い、シリコーン樹脂にカーボンブラックを混合した導電性弾性層調製用の樹脂液をキャビティに注入し、適宜加熱して樹脂を硬化して導電性弾性層を作製する。導電性弾性層上に導電性樹脂層を作製するには、上記成分（ａ）〜（ｄ）と電子導電材やイオン導電材などの導電性材料とを、例えばロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを用いて混練りし混合攪拌し、適時必要に応じ現像ローラ表面粗さを形成するための粗し粒子を添加し分散した後、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる塗料を、エアースプレー、ロールコート、カーテンコート、ディッピング等の方法で導電性弾性層上に塗布する。塗布後、適切な硬化温度にて樹脂を硬化させ、導電性樹脂層を作製し現像ローラを得ることができる。簡便な方法としては、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浸漬塗工方法も適用することができる。

本発明の現像ローラの一例を、図面を参照して説明すると、図１および図２の断面図にそれぞれ示すように、円柱状または中空円筒状の軸体１の外周面に導電体弾性層２、導電性樹脂層３が順次積層された構成の現像ローラを挙げることができる。また、本発明の現像ローラとして、導電性弾性層２の内周、導電性弾性層２と導電性樹脂層３の間、または導電性樹脂層３の外周に、さらに他の機能を付加する弾性層または樹脂層を１層以上積層させてもよい。

本発明の電子写真装置用現像装置は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの電子写真装置に設けられる現像装置であれば特に限定されるものではなく、例えば、図２に示す複写機などの電子写真装置の現像装置に、本発明の現像ローラを搭載したものを挙げることができる。

図２は、本発明の電子写真装置用現像装置を用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。

本発明の電子写真装置用現像装置を用いた一例である画像形成装置においては、図２に示すように、潜像担持体としての感光ドラム２１が矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム２１を帯電処理するための帯電部材２２によって一様に帯電され、感光ドラム２１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光２３により、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム２１に対して近接配置され、画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに保持される現像装置２４によって現像剤たるトナーを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。この画像形成装置における現像は露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像であり、可視化された感光ドラム２１上のトナー像は、転写部材である転写ローラ２９によって記録媒体である紙３３に転写される。トナー像を転写された紙３３は、定着装置３２により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。

一方、転写されずに感光ドラム上２１上に残存した転写残トナーは、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード３０により掻き取られ廃トナー容器３１に収納され、クリーニングされた感光ドラム２１は上述作用を繰り返し行う。

このような画像形成装置における本発明の電子写真装置用現像装置２４は、一成分現像剤として非磁性トナー２８を収容した現像容器３４と、現像容器３４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム２１と対向設置された現像剤担持体として本発明に係る現像ローラ２５とを備え、感光ドラム２１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。

尚、このような画像形成装置においては、現像装置と、潜像担持体、帯電部材、クリーニング部材および転写部材の少なくとも一つとを有し、これらが一体的に保持された電子写真プロセスカートリッジとして構成されていてもよく、かかる電子写真プロセスカートリッジは画像形成装置に着脱可能に設けられる。

上記現像ローラ２５は感光ドラム２１と当接幅をもって接触している。現像装置２４においては、弾性ローラ２６が、現像容器３４内で、現像剤規制部材である弾性ブレード２７の現像ローラ２５表面との当接部に対し現像ローラ２５回転方向上流側に当接され、かつ、回転可能に支持されている。

弾性ローラ２６の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２５へのトナー２８供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、芯金上にポリウレタンフォームを設けた直径１６ｍｍの弾性ローラ２６を用いることができる。この弾性ローラ２６の現像ローラ２５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが好ましく、また、現像ローラ２５に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましく、例えば、当接幅を３ｍｍに設定し、弾性ローラ２６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像ローラ２５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように駆動手段（図示せず）により所定タイミングで回転駆動させることができる。

以下に本発明の現像ローラを、実施例および比較例により説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例１]
軸体としての外径8ｍｍの芯金を内径16ｍｍの円筒状金型内に同軸となるように設置し、導電性弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製 ASKER-C硬度40度体積抵抗率10Ｅ7Ω・ｃｍ品）を注型後、130℃のオーブンに入れ20分加熱成型し、脱型後、200℃のオーブンで4時間2次加硫を行い、弾性層厚み4ｍｍのローラを得た。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１８．７質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝１００００、水酸基価１８．２、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．６の（ａ）成分として２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマー（ａ）と以下に示す成分を均一分散、混合したものを導電性表面層の原料液とした。
（ａ）ポリウレタンポリグリコールプレポリマー 100質量部
（ｂ）ウレタン変性ＭＤＩ Mw=50000 90質量部
（ｃ）エーテルウレタンポリオール Mw=800 100質量部
（ｄ）ＴＭＰ変性ＴＤＩ（Ｂ830；三井武田ポリウレタン社製） 25質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製）10質量部
この導電性表面層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて1時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[実施例２]
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２（ｆは官能基数を表す）；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）２１．２質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて６時間反応させて、分子量Ｍｗ＝５００００、水酸基価５．６、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝２．５の（ａ）成分として２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマー（ａ）と以下に示す成分を均一分散、混合したものを導電性表面層の原料液とした。
(a)ポリウレタンポリグリコールプレポリマー 100質量部
(b)ウレタン変性ＭＤＩ Mw=5000 43質量部
(c)1,4-ブタンジオール 2質量部
(d)ＴＭＰ変性ＴＤＩ(B830;三井武田ホ゜リウレタン社製) 17質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製 )10質量部
この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて1時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[実施例３]
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）20.0質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて4時間反応させて、分子量Ｍｗ＝4００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝2.0の（ａ）成分として２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマー（ａ）と以下の成分を均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。
(a)ポリウレタンポリグリコールプレポリマー 100質量部
(b)ウレタン変性ＭＤＩ Mw=10000 43質量部
(c)1,4-ブタンジオール 2質量部
(d)ポリメリックMDI 17質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製）10質量部
この導電性樹脂原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて1時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[実施例４]
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリプロピレングリコール（分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１９．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝３００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．8の（ａ）成分として２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマー（ａ）と以下の成分を均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。
(a)ポリウレタンポリグリコールプレポリマー 100質量部
(b) ウレタン変性ＭＤＩ Mw=10000 43質量部
(c) 1,4-ブタンジオール 2質量部
(d) ＴＭＰ変性ＴＤＩ(B830;三井武田ホ゜リウレタン社製) 17質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製）10質量部
この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて1時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[比較例１]
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００；ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）２２．４質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて6時間反応させて、分子量Ｍｗ＝６００００、水酸基価５．３、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝２．5の（ａ´）成分として２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマー（ａ´）と以下の材料を均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。
(a´)ポリウレタンポリグリコールプレポリマー 100質量部
(d) ＴＭＰ変性ＴＤＩ(B830;三井武田ホ゜リウレタン社製) 18質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製）10質量部
この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて1時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[比較例２]
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、イソシアネート（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１８．３質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝７０００、水酸基価２２．６、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．４の２官能の（ａ´）成分としてポリウレタングリコールプレポリマーを得た。

得られた２官能のポリウレタンポリグリコールプレポリマーと以下の材料を均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。
(a´)ポリウレタングリコールプレポリマー 100質量部
(b)ウレタン変性MDI Mw=60000 28質量部
カーボンブラック（printex35；デグサ社製） 15質量部
アクリル樹脂粒子（MBX−12；粒子径12μｍ；積水化成品工業社製）10質量部
この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸体を浸漬して、導電性弾性層の外表面をコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて１時間加熱処理することで、コーティングされた原料を硬化し導電性樹脂層を被覆形成し現像ローラを作製した。
[変形量の測定]
作製した現像ローラを常温常湿環境下に４８時間放置した後、常温常湿環境下でＦｉｓｃｈｅｒ社製超微小硬度計Ｈ−１００Ｖ等の硬度測定装置を用いて、四角錘の圧子を垂直方向に100／60 mN／mm²／sec.の荷重印加速度で押し込み、加重が100 mN／mm²に達したときの変形量をh1 (μm)とし、更にその後３０分間同じ加重をかけ続けたときの変形量をh2 (μm)とし、h2−ｈ1の値を求めた。
[画像評価]
作製した現像ローラを電子写真プロセスカートリッジに装着し、カラーレーザープリンタで実際に画像を形成し、画像評価を行った。用いたトナーは個数平均粒径７．０μｍのマゼンダトナーを使用した。
[ブレード当接跡による横スジ]
作製した現像ローラのブレード当接跡による横スジ評価は、現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジを常温常湿環境（23℃／55％ＲＨ）に一ヶ月間放置し、その後常温常湿環境においてベタ画像を出力し、ブレード当接跡による横スジが見られるかを下記の基準で判断した。
○：横スジが全く認められない
△：横スジがわずかに認められるが、実用上問題ない。
×：実画像上問題になる横スジが認められる。

各ローラの評価結果を表１にまとめて示した。表１に示す実施例１〜4の結果から明らかなように、軸体と、軸体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、該ローラ表面を常温常湿環境（23℃/50％RH）にて、100／60 mN／mm²／sの荷重印加速度で100 mN／mm²に達したときの変形量をh1 (μm)、その後３０分後の変形量をh2 (μm)としたとき、 h2-h1 < 6.0μｍの関係を満たす現像ローラは、効果的に常温常湿環境において一ヶ月放置しても現像ブレードの当接跡が発生することがない高品位な現像ローラであることが明らかである。これに対し、変化量の変化が本発明の範囲外の比較例1、2においては、常温常湿環境において一ヶ月放置における現像ブレードの当接跡が発生した。

（ａ）本発明の現像ローラの一例を示す軸方向に垂直方向の断面図である。（ｂ）本発明の現像ローラの一例を示す軸方向の断面図である。本発明の電子写真装置用現像装置を用いた電子写真装置を示す概略構成図である。従来の現像装置を用いた電子写真装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１：軸体
２：導電性弾性層
３：導電性樹脂層
２１：感光ドラム
２２：帯電部材
２３：レーザー光
２４：現像装置
２５：現像ローラ
２６：弾性ローラ
２７：弾性ブレード
２８：トナー
２９：転写ローラ
３０：クリーニングブレード
３１：廃トナー容器
３２：定着装置
３３：紙
３４：現像容器

Claims

軸体と、該軸体上に順次積層された導電性弾性層と導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、
該ローラ表面を常温常湿環境にて100/60 mN/mm²/sの荷重印加速度で無荷重状態から荷重し100 mN/mm²に達したときの変形量をh1 (μm)、その後３０分間、継続して100 mN/mm²の荷重をしたときの変形量をh2 (μm)としたとき、 h2−h1<6.0μｍの関係を満たし、
該導電性樹脂層が、（ａ）〜（ｄ）成分を含有することを特徴とする現像ローラ：
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコールまたは２官能のポリウレタングリコール、
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート、
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール、
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネート。
前記（ａ）成分が、分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコールであり、かつ該２官能のポリウレタンポリグリコールが、ポリグリコールと２官能のイソシアネート化合物との共重合体である請求項１に記載の現像ローラ。
前記２官能のイソシアネート化合物が、ジフェニルメタンジイソシアネートである請求項２に記載の現像ローラ。
前記ポリグリコールが、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールから選ばれる少なくとも一方である請求項２または３に記載の現像ローラ。
請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラを有することを特徴とする電子写真装置用現像装置。
軸体と、該軸体上に順次積層された導電性弾性層と導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層が表面層を構成している現像ローラにおいて、
該導電性樹脂層が、下記（ａ）〜（ｄ）の成分を含有する原料を硬化させたものであることを特徴とする現像ローラ：
（ａ）分子量Ｍｗが１００００以上５００００以下、分子量分布Ｍｚ／Ｍｗが２.５以下の２官能のポリウレタンポリグリコール、
（ｂ）分子量Ｍｗが５０００以上５００００以下の高分子ポリイソシアネート、
（ｃ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子ポリオール、
（ｄ）分子量Ｍｗが８００以下の低分子イソシアネート。
前記（ａ）が、ポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールから選ばれる少なくとも一方と、ジフェニルメタンジイソシアネートとの共重合体である請求項６に記載の現像ローラ。