現像ローラおよびそれを備えた画像形成装置
【課題】圧縮永久歪み性能及び高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れた現像ローラを提供する。
【解決手段】シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備えた現像ローラ１において、前記表面被覆層４がラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。
【解決手段】シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備えた現像ローラ１において、前記表面被覆層４がラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に圧縮永久歪み性能及び高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れ、更には良好な画像が得られる現像ローラと、該現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナーを供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、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、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。
【０００３】
上記加圧現像法において、現像ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させた発泡体からなる半導電性弾性層を形成した構造となっている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に表面被覆層を形成する場合がある。
【０００４】
一方、近年、画像形成装置のカラー化、高速化、高画質化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用した画像形成装置が増えつつある。ここで、低融点のトナーを使用する場合、該低融点のトナーが、各部品間で圧縮又は摩擦を繰り返し受けることによりダメージを受けて、トナーが凝集・融着する等して、かぶり等の画像不良が発生し易くなる。即ち、トナーカートリッジの寿命終了時にはトナーが劣化して、帯電性が不均一になるため、画像不良が発生したり、寿命が短くなるという問題がある。そのため、トナーにダメージを与え難い低硬度の現像ローラが求められており、例えば、基材（弾性層）を軟らかくした現像ローラ（特許文献１）やアジピン酸エステル化合物を可塑剤として配合することによって塗膜（表面被覆層）を軟らかくした現像ローラが知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、低硬度の材料は、圧縮永久歪が大きくなる傾向があるため、従来、硬度及び圧縮永久歪の両方を十分に低くバランスすることが非常に難しかった。また、アジピン酸エステル化合物を可塑剤として配合した塗膜を使用した場合、塗膜が軟らかくなるものの、圧縮永久歪み性能が悪化することに加えて、高湿高温環境下で長時間使用した際にトナーの融着を引き起こし、画像上に縦スジが生じるなどの問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、特に圧縮永久歪み性能及び高湿高温環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れ、更には良好な画像が得られる現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、弾性層と該弾性層上に形成された表面被覆層を備えた現像ローラにおいて、前記表面被覆層に特定のラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を用いることによって、現像ローラの硬度及び圧縮永久歪みを十分に小さくして、トナーを劣化させ難くするのに加えて、高湿高温環境下での長時間使用時における耐トナー融着性を向上させることができ、更に、該現像ローラを組み込むことで、良好な画像を安定して形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の現像ローラの好適例においては、前記弾性層がポリウレタンからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層が発泡体からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記発泡体の気泡が独立気泡であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記ポリイソシアネートがヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記表面被覆層が、前記ラクトン変性ポリオール１００質量部に対して、カーボンブラックを５〜３５質量部含有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記表面被覆層の２５℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）が３〜５０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層と前記表面被覆層との間に中間層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、表面のＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が３〜１０μｍであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、感光ドラムを汚染することなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪みが小さく、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れた現像ローラを提供することができるという有利な効果を奏する。また、該現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することができるという有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜現像ローラ＞
以下に、本発明の現像ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の現像ローラの一例の断面図である。図示例の現像ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備える。図中、表面被覆層４は一層よりなるが、本発明の現像ローラの表面被覆層４は、二層以上から構成されていてもよい。本発明の現像ローラにおいては、弾性層３の外周面に表面被覆層４が配設されているため、弾性層３から染み出した汚染物質が感光ドラムを汚染するのを十分に防止することができる。
【００２２】
本発明の現像ローラは、前記表面被覆層４が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を有し、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。表面被覆層４が上記のような特定の数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有するラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含むことで、現像ローラの硬度が低下して、トナーにダメージを与えることがなくなり、更に、現像ローラの圧縮永久歪が低減され、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性が向上し、良好な画像を形成することが可能となる。
【００２３】
本発明の現像ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。
【００２４】
本発明の現像ローラの弾性層３は、エラストマーから形成され、必要に応じて導電剤等の他の成分を含むことができる。該弾性層３に用いるエラストマーとしては、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、ポリウレタンが好ましい。上記弾性層３には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいが、上記エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させる等して、上記エラストマーを発泡体として用いることが好ましい。ここで、弾性層３が発泡体からなる場合、その発泡倍率は1.5〜50倍の範囲が好ましく、密度は0.05〜0.9g/cm3の範囲が好ましい。
【００２５】
また、上記弾性層３に上記エラストマーの発泡体を用いることが好ましく、更に、発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上する点から、該発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械撹拌発泡して発泡体とする手法が好適に採用される。
【００２６】
上記弾性層３に用いることができる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、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ブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。
【００２７】
また、上記イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。
【００２８】
上記弾性層３は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を103〜1010Ωcmとすることが好ましく、104〜108Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層３の抵抗値が103Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自体が破壊する場合があり、1010Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００２９】
上記弾性層３は、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層３は、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。
【００３０】
本発明の現像ローラの表面被覆層４は、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を主として含み、必要に応じて導電剤等の他の成分を含む。上記ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε-カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。ここで、本発明においては、上記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを要する。ラクトン変性ポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）が１０００未満であると、現像ローラの硬度が上がり、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性が劣化する恐れがあり、５０００を越えると、架橋度が低くなり、そのため圧縮永久歪が悪くなる恐れがある。また、上記分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５を越えると、圧縮永久歪み性能及び耐トナー融着性が劣化し、地かぶりが発生しやすくなる。なお、圧縮永久歪性能と耐トナー融着性を両立させるという観点から、上記ラクトン変性ポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）は、１０００〜３０００であることが好ましく、上記分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２．０以下が好ましい。
【００３１】
上記ラクトンで変性されるポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させたポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
【００３２】
また、上記ラクトン変性ポリオールを架橋するポリイソシアネートとしては、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）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。これらポリイソシアネートは、１種単独で用いてもよいが、２種以上を混合して用いることが好ましい。また、表面被覆層の低硬度化と圧縮永久歪性能を両立させるという観点から、本発明に用いるポリイソシアネートには、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方が含まれていることが好ましい。
【００３３】
上記表面被覆層４は、更に、上記ラクトン変性ポリオールとポリイソシアネートとの架橋反応を促進するための触媒を含むことができる。該触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル，エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ラクトン変性ポリオール100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。
【００３４】
また、本発明においては、高温高湿下での感光体への汚染防止の観点から、前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記イソシアネート化合物のイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることが好ましく、１．２〜２．０であることがより好ましい。
【００３５】
上記表面被覆層４には、その導電性を制御する目的で導電剤を配合することができ、該導電剤としては、上記弾性層３に用いられる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。ここで、表面被覆層４における導電剤の配合量は、イオン導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲が更に好ましく、1〜10質量部の範囲がより一層好ましく、一方、電子導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し1〜70質量部の範囲が好ましく、5〜50質量部の範囲が更に好ましい。なお、本発明においては、様々な環境下における導電性の安定という観点から、導電剤としてカーボンブラックを使用し、該カーボンブラックの配合量が上記ラクトン変性ポリオール100質量部に対して5〜35質量部であることが好ましく、１０〜３０質量部であることがより好ましい。上記表面被覆層４は、上記導電剤の添加により、体積抵抗値が103〜1010Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、104〜108Ω・cmの範囲になるように調整されることが更に好ましい。
【００３６】
上記表面被覆層４の厚さは、特に制限されるものではないが、30μm以下であることが好ましく、1〜15μmの範囲が更に好ましい。表面被覆層４の厚さが30μmを超えると、表面被覆層４が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となるおそれがある。
【００３７】
また、本発明においては、表面被覆層の低硬度化により、トナーへのダメージを防止するという観点から、上記表面被覆層４の25℃の貯蔵弾性率（E'）が3〜50MPaであることが好ましく、5〜40MPaであるのがより好ましい。
【００３８】
上記表面被覆層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表面被覆層４を構成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディッピング法やスプレー法、或いはロールコート法により塗布し、乾燥する方法が好ましく用いられる。
【００３９】
図示例の現像ローラ１においては、弾性層３の上に表面被覆層４が配設されているが、弾性層３と表面被覆層４との間に中間層を形成してもよい。このような中間層を形成することによって、例えば中間被覆層を表面被覆層より軟らかくすることができ、トナーへのダメージを大きく改善することができる。
【００４０】
本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が3〜10μmであることが好ましい。現像ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が3μm未満であると、トナーの搬送量が足りず、適正な画像濃度を形成できず、10μmを超えると、トナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。
【００４１】
本発明の現像ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が103〜1010Ωであることが好ましく、104〜108Ωであることが更に好ましい。現像ローラの抵抗値が103Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、抵抗値が1010Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に現像ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。
【００４２】
本発明の現像ローラは、アスカーＣ硬度が60°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が60°以下の低硬度な現像ローラであれば、画像形成装置に組み込んだ場合に、現像ローラと、感光ドラム、ブレード及びトナー供給ローラ等との間でトナーが損傷を受けるのを防止して、十分に良好な画像を形成することができる。
【００４３】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さい上述の現像ローラを備えることを特徴とし、かぶり等の画像不良を発生することがなく、良好な画像を安定して形成することができる。本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを用いる以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。
【００４４】
以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー５を供給するためのトナー供給ローラ６と、静電潜像を保持した感光ドラム７と、トナー供給ローラ６と感光ドラム７との間に配置された上述の現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード８と、感光ドラム７の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ９と、感光ドラム７の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１０と、感光ドラム７に隣接して設けられたクリーニング部１１とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。
【００４５】
図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ９によって、感光ドラム７が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム７上に形成される。次に、トナー供給ローラ６と、現像ローラ１と、感光ドラム７とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ６上のトナー５が現像ローラ１を経て感光ドラム７に送られる。現像ローラ１上のトナー５は、成層ブレード８により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光ドラム７とが接触しながら回転することにより、トナー５が現像ローラ１から感光ドラム７の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー５は、転写ローラ１０で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム７上に残留するトナー５は、クリーニング部１１のクリーニングブレード１２によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１に、上述した感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さく、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れる本発明の現像ローラを用いることで、良好な画像を安定して形成することが可能となる。
【００４６】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４７】
（ローラ本体の作製）
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをＡ成分とした。一方、ポリエーテルポリオール30質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、更にポリエーテル変性シリコーンオイル（整泡剤）4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート（触媒）0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをＢ成分とした。次に、上記Ａ成分とＢ成分とをメカニカルフロス法により発泡させて、更に、芯金をセットした円筒形状の金型に注入し、ＲＩＭ成形によって、発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体を作製した。
【００４８】
（実施例１）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２１０Ｎ：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）４０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。得られた塗料を上記発泡ウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に塗布し、表面被覆層を形成して、現像ローラを作製した。
【００４９】
（実施例２）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２３０：Ｍｎ＝３０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（綜研化学製ＭＸ１０００、平均粒径１０．０μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１５質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５０】
（実施例３）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）８質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５１】
（実施例４）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）２０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５２】
（実施例５）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２１０Ｎ：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）８０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５３】
（実施例６）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２３０：Ｍｎ＝３０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（綜研化学製ＭＸ１０００、平均粒径１０．０μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。ここのようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５４】
（実施例７）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）１６質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹絆モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５５】
（実施例８）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）４０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５６】
（実施例９）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２１０：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９）１００質量部と、カーボンブラック４０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１０８質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５７】
（実施例１０）
中間層としてウレタンエマルジョン塗料（第一工業製薬製、試作Ｅ４０００）を、上記発泡ウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に７０μｍ塗装した後、実施例１の塗料を塗装し、表面被覆層を形成して、現像ローラを作製した。
【００５８】
（比較例１）
アジぺート系ポリオール（クラレ製、Ｐ−２０１０：Ｍｎ＝２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５９】
（比較例２）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２０５：Ｍｎ＝５００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１２０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００６０】
（比較例３）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２２０Ｂ：Ｍｎ＝２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．８）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００６１】
各実施例及び比較例の現像ローラの表面被覆層の諸物性、現像ローラの諸物性及び画像特性を下記の方法で測定した。各実施例及び比較例の評価の結果を表１に示す。
【００６２】
（１）数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布
各実施例及び比較例の塗料形成に用いたポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で、単分散ポリスチレン標準試料を基準として算出した。
【００６３】
（２）貯蔵弾性率
各実施例及び比較例の現像ローラの表面被覆層の塗工液をキャスト法により製膜し、溶剤を充分に揮発させた後、１００℃、１時間で加熱硬化させ、０．３ｍｍの塗膜を作製した。その後、６ｍｍ幅で打ち抜き測定サンプルとした。貯蔵弾性率は動的粘弾性装置ｍｏｄｅｌＤＤＶ−０１ＦＰ（Ａ＆Ｄ（株）製）を用いて、チャック間３０ｍｍでセットし伸縮モードで、周波数１０Ｈｚ、歪み１％、昇温速度５℃／ｍｉｎ、温度範囲−５０℃から８０℃の条件で測定を行った。ここで、Ｅ’（２５℃）とは２５℃における貯蔵弾性率を表わす。
【００６４】
（３）ローラ抵抗
各実施例及び比較例のローラ抵抗を下記のようにして求めた。すなわち、円柱状の対極に現像ローラの外周面を１ｋｇの圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めた。
【００６５】
（４）表面粗さ
各実施例及び比較例のＪＩＳ 算術平均粗さ（Ra）及びＪＩＳ １０点平均粗さ（Rz）をＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して評価した。
【００６６】
（５）表面硬度
各実施例及び比較例の現像ローラの表面硬度を、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１（高分子計器社製）を用いて測定した。
【００６７】
（６）感光ドラム汚染
各実施例及び比較例の現像ローラを感光ドラムに１ｋｇの荷重で押し付け、４０℃、９５％ＲＨの高温高湿下で放置した。所定期間（１週間）後に取り出し、現像ローラを実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像を下記基準で判断した。丸：感光ドラムの汚染が見られなかったもの、三角：感光ドラムの汚染が若干見られたもの、×：ブリードして感光ドラムの汚染が見られたもの。
【００６８】
（７）圧縮永久歪
感光ドラム汚染と同様な試験を行い、試験後に現像ローラを取り出し、現像ローラを実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像を下記基準で判断した。丸：感光ドラムとの接触跡が見られなかったもの、三角：感光ドラムとの接触跡が若干見られたもの、×：感光ドラムとの接触跡がはっきりと見られたもの。
【００６９】
（８）画像濃度
各実施例及び比較例の現像ローラをカートリッジに組み込み、低温低湿（ＬＬ）環境下（１５℃、１０％ＲＨ）、常温常湿（ＮＮ）環境下（２５℃、５０％ＲＨ）、高温高湿（ＨＨ）環境下（３０℃、８０％ＲＨ）において、ヒューレットパッカード社製カラーＬＢＰ４６００にて印字率２％の連続画像形成を行い、初期と５０００枚印刷後にベタ画像とハーフトーン画像を形成した。ベタ画像とハーフトーン画像について、目視にて下記基準で判断した。丸：濃度ムラなし、三角：若干濃度ムラあり、×：濃度ムラあり。
【００７０】
（９）耐かぶり性
白ベタの画像出し中に、プリンタを強制停止し、白地部分における感光ドラムヘのトナー飛翔量を、テープ転写による濃度比較（マクベス濃度計により測定）により実施した。丸：０．１５未満、三角：０．１５〜０．２０、×：０．２０以上。
【００７１】
（１０）耐トナー融着性
各実施例及び比較例の現像ローラ表面にトナーをまぶして、カートリッジに組み込み４０℃、９５％ＲＨで１週間放置した後、画像出しを行った。丸：１枚目から現像ローラ表面にトナーの付着が見られなかったもの、三角：１０枚目までに現像ローラ表面にトナーの付着が見られなかったもの、×：１０枚を超えても現像ローラ表面にトナーの付着が見られたもの。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１から明らかなように、本発明に従う実施例の現像ローラは、感光ドラムを汚染することがない上、圧縮永久歪みが小さいため、ブレードの圧接痕が無く、またトナーへのダメージが小さく、耐トナー融着性に優れるため、良好な画像を安定して形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の現像ローラの一例の断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
４ 表面被覆層
５ トナー
６ トナー供給ローラ
７ 感光ドラム
８ 成層ブレード
９ 帯電ローラ
１０ 転写ローラ
１１ クリーニング部
１２ クリーニングブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に圧縮永久歪み性能及び高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れ、更には良好な画像が得られる現像ローラと、該現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナーを供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、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、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。
【０００３】
上記加圧現像法において、現像ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させた発泡体からなる半導電性弾性層を形成した構造となっている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に表面被覆層を形成する場合がある。
【０００４】
一方、近年、画像形成装置のカラー化、高速化、高画質化、省エネルギー化に伴い、低融点のトナーを使用した画像形成装置が増えつつある。ここで、低融点のトナーを使用する場合、該低融点のトナーが、各部品間で圧縮又は摩擦を繰り返し受けることによりダメージを受けて、トナーが凝集・融着する等して、かぶり等の画像不良が発生し易くなる。即ち、トナーカートリッジの寿命終了時にはトナーが劣化して、帯電性が不均一になるため、画像不良が発生したり、寿命が短くなるという問題がある。そのため、トナーにダメージを与え難い低硬度の現像ローラが求められており、例えば、基材（弾性層）を軟らかくした現像ローラ（特許文献１）やアジピン酸エステル化合物を可塑剤として配合することによって塗膜（表面被覆層）を軟らかくした現像ローラが知られている（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５４０４号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、低硬度の材料は、圧縮永久歪が大きくなる傾向があるため、従来、硬度及び圧縮永久歪の両方を十分に低くバランスすることが非常に難しかった。また、アジピン酸エステル化合物を可塑剤として配合した塗膜を使用した場合、塗膜が軟らかくなるものの、圧縮永久歪み性能が悪化することに加えて、高湿高温環境下で長時間使用した際にトナーの融着を引き起こし、画像上に縦スジが生じるなどの問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、特に圧縮永久歪み性能及び高湿高温環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れ、更には良好な画像が得られる現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、弾性層と該弾性層上に形成された表面被覆層を備えた現像ローラにおいて、前記表面被覆層に特定のラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を用いることによって、現像ローラの硬度及び圧縮永久歪みを十分に小さくして、トナーを劣化させ難くするのに加えて、高湿高温環境下での長時間使用時における耐トナー融着性を向上させることができ、更に、該現像ローラを組み込むことで、良好な画像を安定して形成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の現像ローラの好適例においては、前記弾性層がポリウレタンからなることを特徴とする。
【００１１】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層が発泡体からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記発泡体の気泡が独立気泡であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記ポリイソシアネートがヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記表面被覆層が、前記ラクトン変性ポリオール１００質量部に対して、カーボンブラックを５〜３５質量部含有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記表面被覆層の２５℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）が３〜５０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記弾性層と前記表面被覆層との間に中間層が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の現像ローラの他の好適例においては、表面のＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が３〜１０μｍであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、感光ドラムを汚染することなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪みが小さく、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れた現像ローラを提供することができるという有利な効果を奏する。また、該現像ローラを備え、良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することができるという有利な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
＜現像ローラ＞
以下に、本発明の現像ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の現像ローラの一例の断面図である。図示例の現像ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備える。図中、表面被覆層４は一層よりなるが、本発明の現像ローラの表面被覆層４は、二層以上から構成されていてもよい。本発明の現像ローラにおいては、弾性層３の外周面に表面被覆層４が配設されているため、弾性層３から染み出した汚染物質が感光ドラムを汚染するのを十分に防止することができる。
【００２２】
本発明の現像ローラは、前記表面被覆層４が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を有し、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする。表面被覆層４が上記のような特定の数平均分子量（Ｍｎ）と分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有するラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含むことで、現像ローラの硬度が低下して、トナーにダメージを与えることがなくなり、更に、現像ローラの圧縮永久歪が低減され、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性が向上し、良好な画像を形成することが可能となる。
【００２３】
本発明の現像ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。
【００２４】
本発明の現像ローラの弾性層３は、エラストマーから形成され、必要に応じて導電剤等の他の成分を含むことができる。該弾性層３に用いるエラストマーとしては、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、ポリウレタンが好ましい。上記弾性層３には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいが、上記エラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させる等して、上記エラストマーを発泡体として用いることが好ましい。ここで、弾性層３が発泡体からなる場合、その発泡倍率は1.5〜50倍の範囲が好ましく、密度は0.05〜0.9g/cm3の範囲が好ましい。
【００２５】
また、上記弾性層３に上記エラストマーの発泡体を用いることが好ましく、更に、発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上する点から、該発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械撹拌発泡して発泡体とする手法が好適に採用される。
【００２６】
上記弾性層３に用いることができる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、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ブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。
【００２７】
また、上記イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。
【００２８】
上記弾性層３は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を103〜1010Ωcmとすることが好ましく、104〜108Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層３の抵抗値が103Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自体が破壊する場合があり、1010Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
【００２９】
上記弾性層３は、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層３は、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。
【００３０】
本発明の現像ローラの表面被覆層４は、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を主として含み、必要に応じて導電剤等の他の成分を含む。上記ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε-カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。ここで、本発明においては、上記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを要する。ラクトン変性ポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）が１０００未満であると、現像ローラの硬度が上がり、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性が劣化する恐れがあり、５０００を越えると、架橋度が低くなり、そのため圧縮永久歪が悪くなる恐れがある。また、上記分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５を越えると、圧縮永久歪み性能及び耐トナー融着性が劣化し、地かぶりが発生しやすくなる。なお、圧縮永久歪性能と耐トナー融着性を両立させるという観点から、上記ラクトン変性ポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）は、１０００〜３０００であることが好ましく、上記分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２．０以下が好ましい。
【００３１】
上記ラクトンで変性されるポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させたポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
【００３２】
また、上記ラクトン変性ポリオールを架橋するポリイソシアネートとしては、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）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。これらポリイソシアネートは、１種単独で用いてもよいが、２種以上を混合して用いることが好ましい。また、表面被覆層の低硬度化と圧縮永久歪性能を両立させるという観点から、本発明に用いるポリイソシアネートには、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方が含まれていることが好ましい。
【００３３】
上記表面被覆層４は、更に、上記ラクトン変性ポリオールとポリイソシアネートとの架橋反応を促進するための触媒を含むことができる。該触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；トリエチルアミン，ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類；テトラメチルエチレンジアミン，テトラメチルプロパンジアミン，テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類；ペンタメチルジエチレントリアミン，ペンタメチルジプロピレントリアミン，テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン，ジメチルピペラジン，メチルエチルピペラジン，メチルモルホリン，ジメチルアミノエチルモルホリン，ジメチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール，ジメチルアミノエトキシエタノール，トリメチルアミノエチルエタノールアミン，メチルヒドロキシエチルピペラジン，ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類；ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル，エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ラクトン変性ポリオール100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。
【００３４】
また、本発明においては、高温高湿下での感光体への汚染防止の観点から、前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記イソシアネート化合物のイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることが好ましく、１．２〜２．０であることがより好ましい。
【００３５】
上記表面被覆層４には、その導電性を制御する目的で導電剤を配合することができ、該導電剤としては、上記弾性層３に用いられる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。ここで、表面被覆層４における導電剤の配合量は、イオン導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲が更に好ましく、1〜10質量部の範囲がより一層好ましく、一方、電子導電剤の場合には、表面被覆層４を構成する上記ウレタン樹脂100質量部に対し1〜70質量部の範囲が好ましく、5〜50質量部の範囲が更に好ましい。なお、本発明においては、様々な環境下における導電性の安定という観点から、導電剤としてカーボンブラックを使用し、該カーボンブラックの配合量が上記ラクトン変性ポリオール100質量部に対して5〜35質量部であることが好ましく、１０〜３０質量部であることがより好ましい。上記表面被覆層４は、上記導電剤の添加により、体積抵抗値が103〜1010Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、104〜108Ω・cmの範囲になるように調整されることが更に好ましい。
【００３６】
上記表面被覆層４の厚さは、特に制限されるものではないが、30μm以下であることが好ましく、1〜15μmの範囲が更に好ましい。表面被覆層４の厚さが30μmを超えると、表面被覆層４が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となるおそれがある。
【００３７】
また、本発明においては、表面被覆層の低硬度化により、トナーへのダメージを防止するという観点から、上記表面被覆層４の25℃の貯蔵弾性率（E'）が3〜50MPaであることが好ましく、5〜40MPaであるのがより好ましい。
【００３８】
上記表面被覆層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表面被覆層４を構成する各成分を含む塗料を調製し、該塗料をディッピング法やスプレー法、或いはロールコート法により塗布し、乾燥する方法が好ましく用いられる。
【００３９】
図示例の現像ローラ１においては、弾性層３の上に表面被覆層４が配設されているが、弾性層３と表面被覆層４との間に中間層を形成してもよい。このような中間層を形成することによって、例えば中間被覆層を表面被覆層より軟らかくすることができ、トナーへのダメージを大きく改善することができる。
【００４０】
本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が3〜10μmであることが好ましい。現像ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が3μm未満であると、トナーの搬送量が足りず、適正な画像濃度を形成できず、10μmを超えると、トナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。
【００４１】
本発明の現像ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が103〜1010Ωであることが好ましく、104〜108Ωであることが更に好ましい。現像ローラの抵抗値が103Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、抵抗値が1010Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に現像ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。
【００４２】
本発明の現像ローラは、アスカーＣ硬度が60°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が60°以下の低硬度な現像ローラであれば、画像形成装置に組み込んだ場合に、現像ローラと、感光ドラム、ブレード及びトナー供給ローラ等との間でトナーが損傷を受けるのを防止して、十分に良好な画像を形成することができる。
【００４３】
＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さい上述の現像ローラを備えることを特徴とし、かぶり等の画像不良を発生することがなく、良好な画像を安定して形成することができる。本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを用いる以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。
【００４４】
以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー５を供給するためのトナー供給ローラ６と、静電潜像を保持した感光ドラム７と、トナー供給ローラ６と感光ドラム７との間に配置された上述の現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード８と、感光ドラム７の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ９と、感光ドラム７の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１０と、感光ドラム７に隣接して設けられたクリーニング部１１とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。
【００４５】
図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ９によって、感光ドラム７が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム７上に形成される。次に、トナー供給ローラ６と、現像ローラ１と、感光ドラム７とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ６上のトナー５が現像ローラ１を経て感光ドラム７に送られる。現像ローラ１上のトナー５は、成層ブレード８により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光ドラム７とが接触しながら回転することにより、トナー５が現像ローラ１から感光ドラム７の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー５は、転写ローラ１０で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム７上に残留するトナー５は、クリーニング部１１のクリーニングブレード１２によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１に、上述した感光ドラムを汚染することがなく、トナーを劣化させず、圧縮永久歪が小さく、高温高湿環境下での長時間使用時における耐トナー融着性に優れる本発明の現像ローラを用いることで、良好な画像を安定して形成することが可能となる。
【００４６】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４７】
（ローラ本体の作製）
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをＡ成分とした。一方、ポリエーテルポリオール30質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ4）0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、更にポリエーテル変性シリコーンオイル（整泡剤）4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート（触媒）0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをＢ成分とした。次に、上記Ａ成分とＢ成分とをメカニカルフロス法により発泡させて、更に、芯金をセットした円筒形状の金型に注入し、ＲＩＭ成形によって、発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体を作製した。
【００４８】
（実施例１）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２１０Ｎ：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）４０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。得られた塗料を上記発泡ウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に塗布し、表面被覆層を形成して、現像ローラを作製した。
【００４９】
（実施例２）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２３０：Ｍｎ＝３０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（綜研化学製ＭＸ１０００、平均粒径１０．０μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１５質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５０】
（実施例３）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）８質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５１】
（実施例４）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）２０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５２】
（実施例５）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２１０Ｎ：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．７）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）８０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５３】
（実施例６）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２３０：Ｍｎ＝３０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（綜研化学製ＭＸ１０００、平均粒径１０．０μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。ここのようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５４】
（実施例７）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）１６質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．０）を添加し、撹絆モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５５】
（実施例８）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２５０Ｂ：Ｍｎ＝５０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（三井武田ケミカル製Ｄ−１４０Ｎ：ＮＣＯ％＝１０．５％）４０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５６】
（実施例９）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２１０：Ｍｎ＝１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９）１００質量部と、カーボンブラック４０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１０８質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝２．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５７】
（実施例１０）
中間層としてウレタンエマルジョン塗料（第一工業製薬製、試作Ｅ４０００）を、上記発泡ウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に７０μｍ塗装した後、実施例１の塗料を塗装し、表面被覆層を形成して、現像ローラを作製した。
【００５８】
（比較例１）
アジぺート系ポリオール（クラレ製、Ｐ−２０１０：Ｍｎ＝２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００５９】
（比較例２）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、ＰＣＬ２０５：Ｍｎ＝５００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．６）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（大日本インキ化学工業製バーノックＣＦＢ１０１−４０、平均粒径１４μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）１２０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００６０】
（比較例３）
ラクトン変性ポリオール（ダイセル化学工業製、試作ＰＣＬ２２０Ｂ：Ｍｎ＝２０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．８）１００質量部と、カーボンブラック３０質量部と、ウレタン粒子（根上工業製アートパールＣ８００、平均粒径８．８μｍ）１０質量部とをＭＥＫ５００質量部に分散させ、次にイソシアネート硬化剤（日本ポリウレタン製コロネートＨｘ：ＮＣＯ％＝２１％）３０質量部（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］のモル比＝１．５）を添加し、撹拌モータで３０分間撹拌し、表面被覆用塗料を調製した。このようにして得られた塗料を実施例１の塗料の代わりに用いて、現像ローラを作製した。
【００６１】
各実施例及び比較例の現像ローラの表面被覆層の諸物性、現像ローラの諸物性及び画像特性を下記の方法で測定した。各実施例及び比較例の評価の結果を表１に示す。
【００６２】
（１）数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布
各実施例及び比較例の塗料形成に用いたポリオールの数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で、単分散ポリスチレン標準試料を基準として算出した。
【００６３】
（２）貯蔵弾性率
各実施例及び比較例の現像ローラの表面被覆層の塗工液をキャスト法により製膜し、溶剤を充分に揮発させた後、１００℃、１時間で加熱硬化させ、０．３ｍｍの塗膜を作製した。その後、６ｍｍ幅で打ち抜き測定サンプルとした。貯蔵弾性率は動的粘弾性装置ｍｏｄｅｌＤＤＶ−０１ＦＰ（Ａ＆Ｄ（株）製）を用いて、チャック間３０ｍｍでセットし伸縮モードで、周波数１０Ｈｚ、歪み１％、昇温速度５℃／ｍｉｎ、温度範囲−５０℃から８０℃の条件で測定を行った。ここで、Ｅ’（２５℃）とは２５℃における貯蔵弾性率を表わす。
【００６４】
（３）ローラ抵抗
各実施例及び比較例のローラ抵抗を下記のようにして求めた。すなわち、円柱状の対極に現像ローラの外周面を１ｋｇの圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めた。
【００６５】
（４）表面粗さ
各実施例及び比較例のＪＩＳ 算術平均粗さ（Ra）及びＪＩＳ １０点平均粗さ（Rz）をＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠して評価した。
【００６６】
（５）表面硬度
各実施例及び比較例の現像ローラの表面硬度を、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１（高分子計器社製）を用いて測定した。
【００６７】
（６）感光ドラム汚染
各実施例及び比較例の現像ローラを感光ドラムに１ｋｇの荷重で押し付け、４０℃、９５％ＲＨの高温高湿下で放置した。所定期間（１週間）後に取り出し、現像ローラを実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像を下記基準で判断した。丸：感光ドラムの汚染が見られなかったもの、三角：感光ドラムの汚染が若干見られたもの、×：ブリードして感光ドラムの汚染が見られたもの。
【００６８】
（７）圧縮永久歪
感光ドラム汚染と同様な試験を行い、試験後に現像ローラを取り出し、現像ローラを実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像を下記基準で判断した。丸：感光ドラムとの接触跡が見られなかったもの、三角：感光ドラムとの接触跡が若干見られたもの、×：感光ドラムとの接触跡がはっきりと見られたもの。
【００６９】
（８）画像濃度
各実施例及び比較例の現像ローラをカートリッジに組み込み、低温低湿（ＬＬ）環境下（１５℃、１０％ＲＨ）、常温常湿（ＮＮ）環境下（２５℃、５０％ＲＨ）、高温高湿（ＨＨ）環境下（３０℃、８０％ＲＨ）において、ヒューレットパッカード社製カラーＬＢＰ４６００にて印字率２％の連続画像形成を行い、初期と５０００枚印刷後にベタ画像とハーフトーン画像を形成した。ベタ画像とハーフトーン画像について、目視にて下記基準で判断した。丸：濃度ムラなし、三角：若干濃度ムラあり、×：濃度ムラあり。
【００７０】
（９）耐かぶり性
白ベタの画像出し中に、プリンタを強制停止し、白地部分における感光ドラムヘのトナー飛翔量を、テープ転写による濃度比較（マクベス濃度計により測定）により実施した。丸：０．１５未満、三角：０．１５〜０．２０、×：０．２０以上。
【００７１】
（１０）耐トナー融着性
各実施例及び比較例の現像ローラ表面にトナーをまぶして、カートリッジに組み込み４０℃、９５％ＲＨで１週間放置した後、画像出しを行った。丸：１枚目から現像ローラ表面にトナーの付着が見られなかったもの、三角：１０枚目までに現像ローラ表面にトナーの付着が見られなかったもの、×：１０枚を超えても現像ローラ表面にトナーの付着が見られたもの。
【００７２】
【表１】
【００７３】
表１から明らかなように、本発明に従う実施例の現像ローラは、感光ドラムを汚染することがない上、圧縮永久歪みが小さいため、ブレードの圧接痕が無く、またトナーへのダメージが小さく、耐トナー融着性に優れるため、良好な画像を安定して形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の現像ローラの一例の断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
４ 表面被覆層
５ トナー
６ トナー供給ローラ
７ 感光ドラム
８ 成層ブレード
９ 帯電ローラ
１０ 転写ローラ
１１ クリーニング部
１２ クリーニングブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記弾性層がポリウレタンからなることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層が発泡体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記発泡体の気泡が独立気泡であることを特徴とする請求項４に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記ポリイソシアネートがヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記表面被覆層が、前記ラクトン変性ポリオール１００質量部に対して、カーボンブラックを５〜３５質量部含有することを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項８】
前記表面被覆層の２５℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）が３〜５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は７に記載の現像ローラ。
【請求項９】
前記弾性層と前記表面被覆層との間に中間層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項１０】
表面のＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像ローラを備える画像形成装置。
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
前記表面被覆層が、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含み、前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が１０００〜５０００であり、かつ前記ラクトン変性ポリオールのゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５以下であることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記弾性層がポリウレタンからなることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記弾性層が発泡体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記発泡体の気泡が独立気泡であることを特徴とする請求項４に記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記ポリイソシアネートがヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項６】
前記ラクトン変性ポリオールの水酸基（ＯＨ）に対する前記ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル比（［ＮＣＯ］／［ＯＨ］）が１．０〜２．５であることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項７】
前記表面被覆層が、前記ラクトン変性ポリオール１００質量部に対して、カーボンブラックを５〜３５質量部含有することを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項８】
前記表面被覆層の２５℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）が３〜５０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は７に記載の現像ローラ。
【請求項９】
前記弾性層と前記表面被覆層との間に中間層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の現像ローラ。
【請求項１０】
表面のＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像ローラを備える画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２８６２５２（Ｐ２００７−２８６２５２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１１２２９１（Ｐ２００６−１１２２９１）
【出願日】平成１８年４月１４日（２００６．４．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１４日（２００６．４．１４）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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