現像ローラ及び画像形成装置
【課題】トナー担持層の摩耗を防止するとともに、トナー成分のフィルミングの発生を防止することにより、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良の発生を防止できる高精細で高画質の印刷画像が得られる現像ローラ及びこのような表面の耐久性が向上した現像ローラを使用した画像形成装置を提供する。
【解決手段】 導電性軸体２と、前記導電性軸体２の外側に位置する導電性弾性層３と、該導電性弾性層３の外周部に設けたトナー担持層４とを有する現像ローラ１において、前記トナー担持層４はポリウレアとポリウレタンとの反応物を含有するものとする。
【解決手段】 導電性軸体２と、前記導電性軸体２の外側に位置する導電性弾性層３と、該導電性弾性層３の外周部に設けたトナー担持層４とを有する現像ローラ１において、前記トナー担持層４はポリウレアとポリウレタンとの反応物を含有するものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性軸体とその外側に位置する導電性弾性層を具備し、更にこの導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層上に薄膜状態で担持されたトナーを層形成部材によって所定のトナー層厚に層形成した後、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する画像形成装置に用いられる現像ローラ及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンター等の電子写真方式や、静電記録方式等の画像形成装置において、潜像担持体の静電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、接触現像法が知られている。
【０００３】
また、導電性軸体の周りに弾性体からなる導電性弾性層及び樹脂からなるトナー担持層をこの順に同心円状に積層して構成される現像ローラが知られている。
【０００４】
このように、導電性軸体とその外側に位置する導電性弾性層とトナー担持層とを具備する現像ローラと、この現像ローラのトナー担持層上に薄膜状態で担持されたトナーによって、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する画像形成装置において、現像ローラは潜像担持体に密着した状態を保持しつつ回転しなければならない。そのため、現像ローラの表面を覆うトナー担持層には、トナーに対する帯電性や付着性の制御、潜像担持体及び層形成部材との摩擦力の制御、或いは、潜像担持体の汚染防止等が要求される。
【０００５】
さらに、近年、プリンター等の高速化、微細画像化、カラー画像化等の要求が非常に厳しくなってきており、従来のトナー担持体では対応できない問題が顕在化してきている。即ち、トナー担持体を画像形成装置に組み込んで長期的に使用した場合、印刷枚数が増加すると、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良が発生するという問題点がある（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
これは、画像形成装置により現像ローラ等のトナー担持体を長期的に使用した場合に、トナー、トナー塗布用ローラ或いは成層ブレードとの摩擦によって、トナー担持体の表面のトナー担持層が摩耗したり、トナー成分のフィルミングが発生することにより、トナー担持層の性状が変化して、トナーの帯電量や搬送量が変わり、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良を生じることが原因であることが知られている。
【０００７】
上記した問題に対して、導電性弾性層上にポリアミン化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて硬化させたポリウレア樹脂からなる被覆層を設けることが提案されている（特許文献１を参照のこと）。
【０００８】
しかしながら、ポリアミン化合物とポリイソシアネート化合物とを混合して一液型塗料としたときには、ポットライフが短く不都合であった。
【特許文献１】特開平１１−３５２７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明は、以上のような従来の問題点を解消すべく、現像ローラの表面のトナー担持層が、トナーに対する摩擦力及び／又は摩擦熱を低減させることにより、トナー成分のフィルミングの発生を防止し、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良の発生を防止でき、またトナー担持層を形成する化合物反応時のポットライフを長くし安定化させる事が可能な高精細で高画質の印刷画像が得られる現像ローラ及びこのような表面の耐久性が向上した現像ローラを使用した画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記課題を実現するために以下の手段を採用した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、導電性軸体と、前記導電性軸体の外側に位置する導電性弾性層と、前記導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層とを有する現像ローラにおいて、前記トナー担持層はポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記反応物は、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したものであることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記反応物は、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに一つに記載の構成に加え、前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに一つに記載の構成に加え、前記導電性軸体と前記トナー担持層の表面との間の電気抵抗値が、ＤＣ１００Ｖで１×１０４〜１０９Ωであることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の現像装置に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに一つに記載の現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像担持体の表面に付着させ、前記潜像担持体の表面に可視画像を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のような構成を採用しているため、請求項１に記載の発明によれば、現像ローラの導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層がポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであるので、現像ローラの表面のトナー担持層が、トナーに対する摩擦力及び／又は摩擦熱を低減させることから、トナー成分のフィルミングの発生を防止し、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良の発生を防止でき、またトナー担持層を形成する化合物反応時のポットライフを長くし安定化させる事が可能な高精細で高画質の印刷画像が得られる現像ローラを提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したものであるので、現像ローラの表面の摩耗に対する耐久性をより一層向上させた現像ローラが得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであるので、請求項１又は２の発明の効果に加えて、より品質の安定した現像ローラが得られる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであるので、請求項１乃至３のいずれか一つの発明の効果に加えて、より高精細で高画質の印刷画像が得られる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、導電性軸体とトナー担持層の表面との間の電気抵抗値を１×１０４〜１０９Ωに規定することで、適度な現像バイアスが得られるため、請求項１乃至４のいずれか一つの発明の効果に加えて、トナーのかぶりやかすれを生じることなく、明瞭な印刷物が得られる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか一つに記載した現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像保持体の表面に付着させ、前記潜像保持体の表面に可視画像を形成するので、高精細で高画質の印刷画像が得られる画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態に係る現像ローラ及びそれを用いた画像形成装置について説明を示す。ただし、この発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態に係る現像ローラの横断面図である。
【００２５】
図１に示したように、現像ローラ１は、円柱状の導電性軸体２と、この導電性軸体２の表面を被覆する円筒状の導電性弾性層３とを有している。導電性弾性層３の外周部には、トナーを薄膜状態で担持できるトナー担持層４を有している。
【００２６】
導電性軸体２は、例えば、（１）鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で形成された金属製の軸体の他、（２）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜をメッキ処理した軸体、（３）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜を蒸着処理した軸体、（４）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラックや金属粉末等を配合した樹脂組成物により一体に形成した軸体等、であればよい。
【００２７】
導電性弾性層３は、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム等、及びこれらの混合物である、いわゆるゴム或いはエラストマーから選ばれるいずれか一種以上を主成分としている。
【００２８】
これらのゴム或いはエラストマーには、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、補強性カーボン等の充填材や、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末や、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物や、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等の芯材に酸化錫をコーティングした導電性充填材等を配合し、パーオキサイド、白金触媒存在下でのハイドロジェンシロキサン、イソシアネート等の加硫剤と一緒に混練したものが用いられる。
【００２９】
トナー担持層４を形成する材料としては、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を使用する。ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物によりトナー担持層４を形成するには、これらの反応物を導電性弾性層３の表面にコーティングする方法が採用される。つまり、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１は、導電性軸体２上に導電性弾性層３を有し、この導電性弾性層３の外周部にコーティングにより形成したトナー担持層４を有するものであることが好ましい。
【００３０】
前記したポリウレア化合物としては、ＭＤＩ系、ＴＤＩ系、ＸＤＩ系、ＮＤＩ系、ＴＭＸＤＩ系、ＩＰＤＩ系、Ｈ６ＸＤＩ系、Ｈ１２ＭＤＩ系、ＨＤＩ系、ＤＤＩ系、ＮＢＤＩ系、ＴＭＤＩ系及び１、３−ＰＤＯ系等のイソシアネートと、エーテル系、ＰＰＧ系、ＰＴＭＧ系、エステル系、ＰＯＰ系、ＰＣＬ系、ＰＣＤ系、１、４−ＢＤ系、１．５−ＰＤ系、１．６−ＨＤ系、ＰＢＰ系、ＴＭＰ系、ＮＰＧ系、ＭＰＤ系等のポリオールとの反応物が挙げられる。中でも感光体に対する汚染性、耐久性の面からＭＤＩ系イソシアネートと耐摩耗性、耐熱性、耐湿性、電気特性の面からポリエーテル系ポリオールとからなる反応物が好ましい。
【００３１】
また、前記したポリウレタン化合物としては、ＭＤＩ系、ＴＤＩ系、ＸＤＩ系、ＮＤＩ系、ＴＭＸＤＩ系、ＩＰＤＩ系、Ｈ６ＸＤＩ系、Ｈ１２ＭＤＩ系、ＨＤＩ系、ＤＤＩ系、ＮＢＤＩ系、ＴＭＤＩ系及び１、３−ＰＤＯ系等のイソシアネートと、アミンとの反応物が挙げられる。中でも感光体に対する汚染性、耐久性の面からＭＤＩ系イソシアネートとアミンとからなる反応物が好ましい。
【００３２】
また、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１において、後述する実験例により、トナー担持層４の表面粗さ（ＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）。以下、表面粗さＲｚと表現する。）を所定の範囲に規定することで良好な画像が得られることが確認された。
【００３３】
つまり、トナー担持層４の表面粗さＲｚが２μｍ未満では、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が低くなり、表面粗さＲｚが１５μｍを越えると、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が高くなりすぎて、トナーのかぶりも生じ易くなり、解像度も低下する。したがって、トナー担持層４の表面粗さＲｚを２〜１５μｍとすることにより、良好な画像が得られるといえる。
【００３４】
現像ローラ１の表面のトナー担持層４の表面粗さＲｚを、上述したような所定の範囲に調整するには、（１）導電性弾性層３に樹脂コート層を形成する方法の他、（２）導電性弾性層３を構成するゴム材料や添加剤成分等の種類を選択する方法、（３）導電性弾性層３の仕上げ研磨時の研磨条件を変更する方法等が挙げられる。
【００３５】
また、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１において、後述する実験例により、現像ローラ１の導電性軸体２と現像ローラ１の表面のトナー担持層４との間の電気抵抗値を所定の範囲に規定することで良好な画像が得られることが確認された。
【００３６】
つまり、現像ローラ１の導電性軸体２と現像ローラ１の表面のトナー担持層４との間の電気抵抗値が１×１０４Ω未満では、現像バイアスがかかりすぎるために、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が高くなりすぎて、トナーのかぶりを生じ易くなり、解像度も低下する。また、この電気抵抗値が１×１０９Ωを越えると、現像バイアスがかからず現像性が低下して黒ベタ印字サンプルの画像濃度が低く、印字媒体である紙が透けて見えてしまい、良好な画像を得ることが困難となる。したがって、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値が、１×１０４〜１０９Ωの範囲であれば良好な画像が得られるといえる。
【００３７】
この発明の実施の形態に係る現像ローラは、電子写真方式における画像形成装置に用いられるものであり、図２に現像ローラを組み込んだ画像形成装置の一実施の形態を示す。
【００３８】
図２に示したように、画像形成装置１２は、トナーを供給するためのトナー供給ローラ５と静電潜像を保持した潜像担持体６との間に、現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ１、潜像担持体６及びトナー供給ローラ５がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー７がトナー供給ローラ５により現像ローラ１の表面に供給され、このトナーが層形成部材８により均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が潜像担持体６と接触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１から潜像担持体６の潜像に付着して、静電潜像が可視化するようになっている。なお、図中９は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっており、また、１０はクリーニング部であり、クリーニングブレード１１により転写後に潜像担持体６表面に残存するトナーを除去するようになっている。
【００３９】
なお、この発明の実施の形態に係る画像形成装置１２については、現像ローラ１を除いて、従来のものと同様であるからその詳細については省略する。
【実施例】
【００４０】
以下、この発明に係る現像ローラ１の実施例及び比較例の製造方法と評価結果について説明する。
［実施例１］
【００４１】
導電性軸体２として、ＳＵＭ２２に無電解ニッケルメッキを施した直径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの金属製シャフトを使用し、この金属製シャフト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）製）を塗布し、ギヤオーブン中で１５０℃、１０分間焼き付け処理を施した。
【００４２】
導電性弾性層３の材料として、メチルビニルシリコーン生ゴム（商品名：ＫＥ−７８ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）１００質量部、ジメチルシリコーン生ゴム（商品名：ＫＥ−７６ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）２０質量部、カーボンブラック（商品名：アサヒサーマル、旭カーボン（株）製）１０質量部、煙霧質シリカ系充填材（商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ ２００、日本アエロジル（株）製）１５質量部、白金触媒（商品名：Ｃ−１９Ａ、信越化学工業（株）製）０．５質量部、ハイドロジェンシロキサン（商品名：Ｃ−１９Ｂ、信越化学工業（株）製）２質量部を添加し、加圧ニーダーで混練してシリコーンゴム組成物を調製した。
【００４３】
次に、このシリコーンゴム組成物を、押出機でクロスヘッドを介して分出しし導電性軸体２と一体化し、ギヤオーブン中で１５０℃、３０分間加熱加硫して、導電性軸体２の表面に外径が１８ｍｍの円筒状になるように加硫接着成形した。さらに、ギヤオーブン中で２００℃、４時間の二次加硫を行って、導電性弾性層３を形成した。
【００４４】
二次加硫後、ＧＣ＃４００の砥石を備えた円筒研削盤で導電性弾性層３の外周表面を研磨し、直径１６ｍｍ、導電性弾性層３の長さ２３０ｍｍのローラ基材を作製した。仕上げ研磨したローラ表面の表面粗さＲｚは４．７μｍであった。
【００４５】
次に、導電性弾性層３の表面に、予めＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とエーテル系ポリオール（商品名：ＯＮ−Ｆ２９、日本ポリウレタン工業（株）製）との予備反応物（プレポリマー）にアミン（商品名：ＫＢＰ−４０、信越化学工業（株）製）を反応させて、トナー担持体層３を形成した。その配合比はＲ＝１．０５［Ｒ：ＮＣＯ当量／（ＯＨ＋ＮＨ２）当量］とし、導電性弾性層３の表面に厚みが２．０μｍとなるようにスプレーコーティングし、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化した。なお、硬化させた時のポットライフは約１時間であった。このようにして完成した現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［実施例２］
【００４６】
実施例２は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から７質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により表面粗さＲｚを２．７μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは２．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０８Ωであった。
［実施例３］
【００４７】
実施例３は、実施例１の導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により表面粗さＲｚを１６．０μｍとし、次にトナー担持層４を数回塗布した他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１５．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［実施例４］
【００４８】
実施例４は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から１５質量部に変更し、またトナー担持層４の厚みを４．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは８．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０４Ωであった。
［比較例１］
【００４９】
比較例１は、トナー担持層４をポリウレタン（ＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とエーテル系ポリオール（商品名：ＯＮ−Ｆ２９、日本ポリウレタン工業（株）製）との反応物にした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［比較例２］
【００５０】
比較例２は、トナー担持層４をポリウレア（ＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とアミン（商品名：ＫＢＰ−４０、信越化学工業（株）製）との反応物にし、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化した。尚、硬化させた時のポットライフは約５分間であった。他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
【００５１】
［比較例３］
比較例３は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から５質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により、表面粗さＲｚを２．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１．５μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は３×１０９Ωであった。
［比較例４］
【００５２】
比較例４は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から８．５質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により、表面粗さＲｚを１７．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１である。比較例４の現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１６．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は３×１０７Ωであった。
［比較例５］
【００５３】
比較例５は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から１８質量部に変更し、またトナー担持層４の厚みを０．７μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．５μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は８×１０３Ωであった。
［試験方法］
【００５４】
実施例及び比較例についての表面粗さＲｚ、電気抵抗値は以下の測定方法によって取得し、さらに、耐久性及び画像の評価のために以下の試験を行った。
（１）表面粗さＲｚ
【００５５】
先端半径２μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名：５９０Ａ、（株）東京精密製）に現像ローラ１をセットし、測定長２．４ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、表面粗さＲｚを測定した。測定頻度は、一本の現像ローラ１のトナー担持層４につき三箇所とし、その平均値を表面粗さＲｚとした。
（２）電気抵抗値
【００５６】
アドバンテスト社製の電気抵抗計（商品名：ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ）を用い、現像ローラ１を水平に置き、厚さ５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さはゴム部（導電性弾性層３）全体を載せることのできるアルミニウム製板を電極とし、５００ｇの荷重を現像ローラ１の導電性軸体２の両端で支持させた状態にして、導電性軸体２と電極との間にＤＣ１００Ｖを印加し、１秒後の電気抵抗計の値を電気抵抗値とした。
（３）印字耐久性
【００５７】
現像ローラ１の表面のトナー担持層４の耐久性を確認する試験として、印字試験機を使用した連続印刷試験を行い、印刷画像に生じる筋の有無を目視で判定することとした。ここで、フィルミングが発生している場合には印刷画像に筋が見えることになる。
【００５８】
具体的には、市販のプリンター（ＨＬ−１８５０ ブラザー工業（株）製）の黒トナーカートリッジの位置に、実施例及び比較例で作製した現像ローラを組み込んだ試験用カートリッジを装着し、室温２３±２℃、湿度５０±５％の常温常湿の環境下で一昼夜放置した後、黒ベタ印刷を行い、５００枚毎にその画像を観察し、その耐久性の評価を行った。
（４）画像評価
【００５９】
市販のプリンター（ＨＬ−１８５０ ブラザー工業（株）製）の黒トナーカートリッジの位置に、実施例及び比較例で作製した現像ローラを組み込み後、黒ベタ・網点・５％デューティ・白地印字の４項目の評価用画像パターンを印字し、初期の評価データとした。その後、５％デューティ画像を２０，０００枚印字し、その後更に初期と同様に評価用画像パターン４項目を印字し、印字後の評価データとした。
・印字濃度
【００６０】
黒ベタ印字のマクベス濃度を、マクベス濃度計を用いて測定した。初期、印字後ともに、マクベス濃度が１．３以上を「○」、１．３未満を「×」とする。
・白画像のかぶり
【００６１】
５％デューティ画像の白地部のマクベス濃度を、マクベス濃度計にて測定した。初期、印字後ともに、マクベス濃度が０．０１５未満を「○」、０．０１５以上を「×」とする。
［試験結果］
【００６２】
実施例及び比較例について、表面粗さＲｚ、電気抵抗値、印字耐久性び画像評価の結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
（注）１．印字耐久性
○：印字画像に筋が発生し始めた印刷枚数が１５，０００枚以上のも の。
×：印字画像に筋が発生し始めた印刷枚数が１５，０００枚未満のも の。
２．画像評価
○：「印字濃度」，「白画像のかぶり」の評価結果が共に「○」のもの。
×：「印字濃度」，「白画像のかぶり」の評価結果で少なくとも一つが 「×」のもの。
【００６４】
実施例１〜４のように、導電性弾性層３の表面に、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとの予備反応物（プレポリマー）にアミンを反応させた反応物をスプレーコーティングして、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化したものであって、現像ローラ１のトナー担持層４の表面の表面粗さＲｚが２〜１５μｍの範囲に調整されている場合には、印字耐久性を向上させることができるため、現像工程の高速化と長期化といった環境下であっても、クリーニングブレードを用いたクリーニング性が良好に維持される。このような現像ローラ１を使用した画像形成装置にあっては、耐フィルミング性が良好であって（印字耐久性：○）、高精細で高画質の印刷画像を得ることが確認できた（画像評価：○）。
【００６５】
現像ローラ１のトナー担持層４を、ポリウレタン（ＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとの反応物）とした比較例１及びポリウレア（ＭＤＩ系イソシアネートとアミンとの反応物）とした比較例２では、現像ローラ１の表面のトナー担持層４の表面粗さＲｚで４．０μｍ、電気抵抗値が１×１０６Ωに調整されているものの印字耐久性が劣り、印刷試験機による印刷画像は、印字枚数が１５，０００枚目になる前に黒ベタ印刷で筋が確認されてしまった（印字耐久性×）。
【００６６】
また、実施例１の導電性弾性層３のカーボンブラック配合量及び仕上げ研磨条件を変更した比較例３〜比較例５の現像ローラ１は、印字耐久性は良好であったが、印字濃度に影響し、良好な画像を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係る現像ローラの横断面図である。
【図２】この発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 現像ローラ
２ 導電性軸体
３ 導電性弾性層
４ トナー担持層
５ トナー供給ローラ
６ 潜像担持体
７ トナー
８ 層形成部材
９ 転写部
１０ クリーニング部
１１ クリーニングブレード
１２ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、導電性軸体とその外側に位置する導電性弾性層を具備し、更にこの導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層上に薄膜状態で担持されたトナーを層形成部材によって所定のトナー層厚に層形成した後、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する画像形成装置に用いられる現像ローラ及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンター等の電子写真方式や、静電記録方式等の画像形成装置において、潜像担持体の静電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、接触現像法が知られている。
【０００３】
また、導電性軸体の周りに弾性体からなる導電性弾性層及び樹脂からなるトナー担持層をこの順に同心円状に積層して構成される現像ローラが知られている。
【０００４】
このように、導電性軸体とその外側に位置する導電性弾性層とトナー担持層とを具備する現像ローラと、この現像ローラのトナー担持層上に薄膜状態で担持されたトナーによって、潜像担持体上に形成された静電潜像を可視化する画像形成装置において、現像ローラは潜像担持体に密着した状態を保持しつつ回転しなければならない。そのため、現像ローラの表面を覆うトナー担持層には、トナーに対する帯電性や付着性の制御、潜像担持体及び層形成部材との摩擦力の制御、或いは、潜像担持体の汚染防止等が要求される。
【０００５】
さらに、近年、プリンター等の高速化、微細画像化、カラー画像化等の要求が非常に厳しくなってきており、従来のトナー担持体では対応できない問題が顕在化してきている。即ち、トナー担持体を画像形成装置に組み込んで長期的に使用した場合、印刷枚数が増加すると、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良が発生するという問題点がある（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【０００６】
これは、画像形成装置により現像ローラ等のトナー担持体を長期的に使用した場合に、トナー、トナー塗布用ローラ或いは成層ブレードとの摩擦によって、トナー担持体の表面のトナー担持層が摩耗したり、トナー成分のフィルミングが発生することにより、トナー担持層の性状が変化して、トナーの帯電量や搬送量が変わり、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良を生じることが原因であることが知られている。
【０００７】
上記した問題に対して、導電性弾性層上にポリアミン化合物とポリイソシアネート化合物とを反応させて硬化させたポリウレア樹脂からなる被覆層を設けることが提案されている（特許文献１を参照のこと）。
【０００８】
しかしながら、ポリアミン化合物とポリイソシアネート化合物とを混合して一液型塗料としたときには、ポットライフが短く不都合であった。
【特許文献１】特開平１１−３５２７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明は、以上のような従来の問題点を解消すべく、現像ローラの表面のトナー担持層が、トナーに対する摩擦力及び／又は摩擦熱を低減させることにより、トナー成分のフィルミングの発生を防止し、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良の発生を防止でき、またトナー担持層を形成する化合物反応時のポットライフを長くし安定化させる事が可能な高精細で高画質の印刷画像が得られる現像ローラ及びこのような表面の耐久性が向上した現像ローラを使用した画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記課題を実現するために以下の手段を採用した。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、導電性軸体と、前記導電性軸体の外側に位置する導電性弾性層と、前記導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層とを有する現像ローラにおいて、前記トナー担持層はポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであることを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記反応物は、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したものであることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記反応物は、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであることを特徴としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに一つに記載の構成に加え、前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであることを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに一つに記載の構成に加え、前記導電性軸体と前記トナー担持層の表面との間の電気抵抗値が、ＤＣ１００Ｖで１×１０４〜１０９Ωであることを特徴としている。
【００１６】
請求項６に記載の現像装置に係る発明は、請求項１乃至５のいずれかに一つに記載の現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像担持体の表面に付着させ、前記潜像担持体の表面に可視画像を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、以上のような構成を採用しているため、請求項１に記載の発明によれば、現像ローラの導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層がポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであるので、現像ローラの表面のトナー担持層が、トナーに対する摩擦力及び／又は摩擦熱を低減させることから、トナー成分のフィルミングの発生を防止し、白画像のかぶり、ハーフトーン画像のざらつき、或いは黒画像の濃淡むら等の画像不良の発生を防止でき、またトナー担持層を形成する化合物反応時のポットライフを長くし安定化させる事が可能な高精細で高画質の印刷画像が得られる現像ローラを提供することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したものであるので、現像ローラの表面の摩耗に対する耐久性をより一層向上させた現像ローラが得られる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであるので、請求項１又は２の発明の効果に加えて、より品質の安定した現像ローラが得られる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであるので、請求項１乃至３のいずれか一つの発明の効果に加えて、より高精細で高画質の印刷画像が得られる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、導電性軸体とトナー担持層の表面との間の電気抵抗値を１×１０４〜１０９Ωに規定することで、適度な現像バイアスが得られるため、請求項１乃至４のいずれか一つの発明の効果に加えて、トナーのかぶりやかすれを生じることなく、明瞭な印刷物が得られる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５のいずれか一つに記載した現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像保持体の表面に付着させ、前記潜像保持体の表面に可視画像を形成するので、高精細で高画質の印刷画像が得られる画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態に係る現像ローラ及びそれを用いた画像形成装置について説明を示す。ただし、この発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
【００２４】
図１は、この発明の実施の形態に係る現像ローラの横断面図である。
【００２５】
図１に示したように、現像ローラ１は、円柱状の導電性軸体２と、この導電性軸体２の表面を被覆する円筒状の導電性弾性層３とを有している。導電性弾性層３の外周部には、トナーを薄膜状態で担持できるトナー担持層４を有している。
【００２６】
導電性軸体２は、例えば、（１）鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で形成された金属製の軸体の他、（２）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜をメッキ処理した軸体、（３）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の芯体表面に金属皮膜を蒸着処理した軸体、（４）熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラックや金属粉末等を配合した樹脂組成物により一体に形成した軸体等、であればよい。
【００２７】
導電性弾性層３は、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム、ポリウレタンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、アクリルゴム等、及びこれらの混合物である、いわゆるゴム或いはエラストマーから選ばれるいずれか一種以上を主成分としている。
【００２８】
これらのゴム或いはエラストマーには、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、補強性カーボン等の充填材や、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末や、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物や、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等の芯材に酸化錫をコーティングした導電性充填材等を配合し、パーオキサイド、白金触媒存在下でのハイドロジェンシロキサン、イソシアネート等の加硫剤と一緒に混練したものが用いられる。
【００２９】
トナー担持層４を形成する材料としては、ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を使用する。ポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物によりトナー担持層４を形成するには、これらの反応物を導電性弾性層３の表面にコーティングする方法が採用される。つまり、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１は、導電性軸体２上に導電性弾性層３を有し、この導電性弾性層３の外周部にコーティングにより形成したトナー担持層４を有するものであることが好ましい。
【００３０】
前記したポリウレア化合物としては、ＭＤＩ系、ＴＤＩ系、ＸＤＩ系、ＮＤＩ系、ＴＭＸＤＩ系、ＩＰＤＩ系、Ｈ６ＸＤＩ系、Ｈ１２ＭＤＩ系、ＨＤＩ系、ＤＤＩ系、ＮＢＤＩ系、ＴＭＤＩ系及び１、３−ＰＤＯ系等のイソシアネートと、エーテル系、ＰＰＧ系、ＰＴＭＧ系、エステル系、ＰＯＰ系、ＰＣＬ系、ＰＣＤ系、１、４−ＢＤ系、１．５−ＰＤ系、１．６−ＨＤ系、ＰＢＰ系、ＴＭＰ系、ＮＰＧ系、ＭＰＤ系等のポリオールとの反応物が挙げられる。中でも感光体に対する汚染性、耐久性の面からＭＤＩ系イソシアネートと耐摩耗性、耐熱性、耐湿性、電気特性の面からポリエーテル系ポリオールとからなる反応物が好ましい。
【００３１】
また、前記したポリウレタン化合物としては、ＭＤＩ系、ＴＤＩ系、ＸＤＩ系、ＮＤＩ系、ＴＭＸＤＩ系、ＩＰＤＩ系、Ｈ６ＸＤＩ系、Ｈ１２ＭＤＩ系、ＨＤＩ系、ＤＤＩ系、ＮＢＤＩ系、ＴＭＤＩ系及び１、３−ＰＤＯ系等のイソシアネートと、アミンとの反応物が挙げられる。中でも感光体に対する汚染性、耐久性の面からＭＤＩ系イソシアネートとアミンとからなる反応物が好ましい。
【００３２】
また、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１において、後述する実験例により、トナー担持層４の表面粗さ（ＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）。以下、表面粗さＲｚと表現する。）を所定の範囲に規定することで良好な画像が得られることが確認された。
【００３３】
つまり、トナー担持層４の表面粗さＲｚが２μｍ未満では、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が低くなり、表面粗さＲｚが１５μｍを越えると、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が高くなりすぎて、トナーのかぶりも生じ易くなり、解像度も低下する。したがって、トナー担持層４の表面粗さＲｚを２〜１５μｍとすることにより、良好な画像が得られるといえる。
【００３４】
現像ローラ１の表面のトナー担持層４の表面粗さＲｚを、上述したような所定の範囲に調整するには、（１）導電性弾性層３に樹脂コート層を形成する方法の他、（２）導電性弾性層３を構成するゴム材料や添加剤成分等の種類を選択する方法、（３）導電性弾性層３の仕上げ研磨時の研磨条件を変更する方法等が挙げられる。
【００３５】
また、この発明の実施の形態に係る現像ローラ１において、後述する実験例により、現像ローラ１の導電性軸体２と現像ローラ１の表面のトナー担持層４との間の電気抵抗値を所定の範囲に規定することで良好な画像が得られることが確認された。
【００３６】
つまり、現像ローラ１の導電性軸体２と現像ローラ１の表面のトナー担持層４との間の電気抵抗値が１×１０４Ω未満では、現像バイアスがかかりすぎるために、黒ベタ印字サンプルの画像濃度が高くなりすぎて、トナーのかぶりを生じ易くなり、解像度も低下する。また、この電気抵抗値が１×１０９Ωを越えると、現像バイアスがかからず現像性が低下して黒ベタ印字サンプルの画像濃度が低く、印字媒体である紙が透けて見えてしまい、良好な画像を得ることが困難となる。したがって、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値が、１×１０４〜１０９Ωの範囲であれば良好な画像が得られるといえる。
【００３７】
この発明の実施の形態に係る現像ローラは、電子写真方式における画像形成装置に用いられるものであり、図２に現像ローラを組み込んだ画像形成装置の一実施の形態を示す。
【００３８】
図２に示したように、画像形成装置１２は、トナーを供給するためのトナー供給ローラ５と静電潜像を保持した潜像担持体６との間に、現像ローラ１が配設され、これら現像ローラ１、潜像担持体６及びトナー供給ローラ５がそれぞれ図中矢印方向に回転することにより、トナー７がトナー供給ローラ５により現像ローラ１の表面に供給され、このトナーが層形成部材８により均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１が潜像担持体６と接触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１から潜像担持体６の潜像に付着して、静電潜像が可視化するようになっている。なお、図中９は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっており、また、１０はクリーニング部であり、クリーニングブレード１１により転写後に潜像担持体６表面に残存するトナーを除去するようになっている。
【００３９】
なお、この発明の実施の形態に係る画像形成装置１２については、現像ローラ１を除いて、従来のものと同様であるからその詳細については省略する。
【実施例】
【００４０】
以下、この発明に係る現像ローラ１の実施例及び比較例の製造方法と評価結果について説明する。
［実施例１］
【００４１】
導電性軸体２として、ＳＵＭ２２に無電解ニッケルメッキを施した直径１０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの金属製シャフトを使用し、この金属製シャフト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）製）を塗布し、ギヤオーブン中で１５０℃、１０分間焼き付け処理を施した。
【００４２】
導電性弾性層３の材料として、メチルビニルシリコーン生ゴム（商品名：ＫＥ−７８ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）１００質量部、ジメチルシリコーン生ゴム（商品名：ＫＥ−７６ＶＢＳ、信越化学工業（株）製）２０質量部、カーボンブラック（商品名：アサヒサーマル、旭カーボン（株）製）１０質量部、煙霧質シリカ系充填材（商品名：ＡＥＲＯＳＩＬ ２００、日本アエロジル（株）製）１５質量部、白金触媒（商品名：Ｃ−１９Ａ、信越化学工業（株）製）０．５質量部、ハイドロジェンシロキサン（商品名：Ｃ−１９Ｂ、信越化学工業（株）製）２質量部を添加し、加圧ニーダーで混練してシリコーンゴム組成物を調製した。
【００４３】
次に、このシリコーンゴム組成物を、押出機でクロスヘッドを介して分出しし導電性軸体２と一体化し、ギヤオーブン中で１５０℃、３０分間加熱加硫して、導電性軸体２の表面に外径が１８ｍｍの円筒状になるように加硫接着成形した。さらに、ギヤオーブン中で２００℃、４時間の二次加硫を行って、導電性弾性層３を形成した。
【００４４】
二次加硫後、ＧＣ＃４００の砥石を備えた円筒研削盤で導電性弾性層３の外周表面を研磨し、直径１６ｍｍ、導電性弾性層３の長さ２３０ｍｍのローラ基材を作製した。仕上げ研磨したローラ表面の表面粗さＲｚは４．７μｍであった。
【００４５】
次に、導電性弾性層３の表面に、予めＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とエーテル系ポリオール（商品名：ＯＮ−Ｆ２９、日本ポリウレタン工業（株）製）との予備反応物（プレポリマー）にアミン（商品名：ＫＢＰ−４０、信越化学工業（株）製）を反応させて、トナー担持体層３を形成した。その配合比はＲ＝１．０５［Ｒ：ＮＣＯ当量／（ＯＨ＋ＮＨ２）当量］とし、導電性弾性層３の表面に厚みが２．０μｍとなるようにスプレーコーティングし、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化した。なお、硬化させた時のポットライフは約１時間であった。このようにして完成した現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［実施例２］
【００４６】
実施例２は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から７質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により表面粗さＲｚを２．７μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは２．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０８Ωであった。
［実施例３］
【００４７】
実施例３は、実施例１の導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により表面粗さＲｚを１６．０μｍとし、次にトナー担持層４を数回塗布した他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１５．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［実施例４］
【００４８】
実施例４は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から１５質量部に変更し、またトナー担持層４の厚みを４．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは８．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０４Ωであった。
［比較例１］
【００４９】
比較例１は、トナー担持層４をポリウレタン（ＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とエーテル系ポリオール（商品名：ＯＮ−Ｆ２９、日本ポリウレタン工業（株）製）との反応物にした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
［比較例２］
【００５０】
比較例２は、トナー担持層４をポリウレア（ＭＤＩ系イソシアネート（商品名：ＭＣ−Ｃ３１、日本ポリウレタン工業（株）製）とアミン（商品名：ＫＢＰ−４０、信越化学工業（株）製）との反応物にし、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化した。尚、硬化させた時のポットライフは約５分間であった。他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は１×１０６Ωであった。
【００５１】
［比較例３］
比較例３は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から５質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により、表面粗さＲｚを２．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１．５μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は３×１０９Ωであった。
［比較例４］
【００５２】
比較例４は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から８．５質量部に変更し、また導電性弾性層３の仕上げ研磨条件の変更により、表面粗さＲｚを１７．０μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１である。比較例４の現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは１６．０μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は３×１０７Ωであった。
［比較例５］
【００５３】
比較例５は、実施例１の導電性弾性層３の材料のカーボンブラック添加量を１０質量部から１８質量部に変更し、またトナー担持層４の厚みを０．７μｍにした他は、すべて実施例１と同じ方法で作製した現像ローラ１であり、現像ローラ１のトナー担持層４の表面粗さＲｚは４．５μｍであった。また、導電性軸体２とトナー担持層４の表面との間の電気抵抗値は８×１０３Ωであった。
［試験方法］
【００５４】
実施例及び比較例についての表面粗さＲｚ、電気抵抗値は以下の測定方法によって取得し、さらに、耐久性及び画像の評価のために以下の試験を行った。
（１）表面粗さＲｚ
【００５５】
先端半径２μｍの測定プローブを備えた表面粗さ計（商品名：５９０Ａ、（株）東京精密製）に現像ローラ１をセットし、測定長２．４ｍｍ、カットオフ波長０．８ｍｍ、カットオフ種別ガウシアンにより、表面粗さＲｚを測定した。測定頻度は、一本の現像ローラ１のトナー担持層４につき三箇所とし、その平均値を表面粗さＲｚとした。
（２）電気抵抗値
【００５６】
アドバンテスト社製の電気抵抗計（商品名：ＵＬＴＲＡ ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ Ｒ８３４０Ａ）を用い、現像ローラ１を水平に置き、厚さ５ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さはゴム部（導電性弾性層３）全体を載せることのできるアルミニウム製板を電極とし、５００ｇの荷重を現像ローラ１の導電性軸体２の両端で支持させた状態にして、導電性軸体２と電極との間にＤＣ１００Ｖを印加し、１秒後の電気抵抗計の値を電気抵抗値とした。
（３）印字耐久性
【００５７】
現像ローラ１の表面のトナー担持層４の耐久性を確認する試験として、印字試験機を使用した連続印刷試験を行い、印刷画像に生じる筋の有無を目視で判定することとした。ここで、フィルミングが発生している場合には印刷画像に筋が見えることになる。
【００５８】
具体的には、市販のプリンター（ＨＬ−１８５０ ブラザー工業（株）製）の黒トナーカートリッジの位置に、実施例及び比較例で作製した現像ローラを組み込んだ試験用カートリッジを装着し、室温２３±２℃、湿度５０±５％の常温常湿の環境下で一昼夜放置した後、黒ベタ印刷を行い、５００枚毎にその画像を観察し、その耐久性の評価を行った。
（４）画像評価
【００５９】
市販のプリンター（ＨＬ−１８５０ ブラザー工業（株）製）の黒トナーカートリッジの位置に、実施例及び比較例で作製した現像ローラを組み込み後、黒ベタ・網点・５％デューティ・白地印字の４項目の評価用画像パターンを印字し、初期の評価データとした。その後、５％デューティ画像を２０，０００枚印字し、その後更に初期と同様に評価用画像パターン４項目を印字し、印字後の評価データとした。
・印字濃度
【００６０】
黒ベタ印字のマクベス濃度を、マクベス濃度計を用いて測定した。初期、印字後ともに、マクベス濃度が１．３以上を「○」、１．３未満を「×」とする。
・白画像のかぶり
【００６１】
５％デューティ画像の白地部のマクベス濃度を、マクベス濃度計にて測定した。初期、印字後ともに、マクベス濃度が０．０１５未満を「○」、０．０１５以上を「×」とする。
［試験結果］
【００６２】
実施例及び比較例について、表面粗さＲｚ、電気抵抗値、印字耐久性び画像評価の結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
（注）１．印字耐久性
○：印字画像に筋が発生し始めた印刷枚数が１５，０００枚以上のも の。
×：印字画像に筋が発生し始めた印刷枚数が１５，０００枚未満のも の。
２．画像評価
○：「印字濃度」，「白画像のかぶり」の評価結果が共に「○」のもの。
×：「印字濃度」，「白画像のかぶり」の評価結果で少なくとも一つが 「×」のもの。
【００６４】
実施例１〜４のように、導電性弾性層３の表面に、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとの予備反応物（プレポリマー）にアミンを反応させた反応物をスプレーコーティングして、１２０℃、９０分の条件で加熱硬化したものであって、現像ローラ１のトナー担持層４の表面の表面粗さＲｚが２〜１５μｍの範囲に調整されている場合には、印字耐久性を向上させることができるため、現像工程の高速化と長期化といった環境下であっても、クリーニングブレードを用いたクリーニング性が良好に維持される。このような現像ローラ１を使用した画像形成装置にあっては、耐フィルミング性が良好であって（印字耐久性：○）、高精細で高画質の印刷画像を得ることが確認できた（画像評価：○）。
【００６５】
現像ローラ１のトナー担持層４を、ポリウレタン（ＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとの反応物）とした比較例１及びポリウレア（ＭＤＩ系イソシアネートとアミンとの反応物）とした比較例２では、現像ローラ１の表面のトナー担持層４の表面粗さＲｚで４．０μｍ、電気抵抗値が１×１０６Ωに調整されているものの印字耐久性が劣り、印刷試験機による印刷画像は、印字枚数が１５，０００枚目になる前に黒ベタ印刷で筋が確認されてしまった（印字耐久性×）。
【００６６】
また、実施例１の導電性弾性層３のカーボンブラック配合量及び仕上げ研磨条件を変更した比較例３〜比較例５の現像ローラ１は、印字耐久性は良好であったが、印字濃度に影響し、良好な画像を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係る現像ローラの横断面図である。
【図２】この発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 現像ローラ
２ 導電性軸体
３ 導電性弾性層
４ トナー担持層
５ トナー供給ローラ
６ 潜像担持体
７ トナー
８ 層形成部材
９ 転写部
１０ クリーニング部
１１ クリーニングブレード
１２ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軸体と、前記導電性軸体の外側に位置する導電性弾性層と、前記導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層とを有する現像ローラにおいて、前記トナー担持層はポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記反応物は、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したもの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３】
前記反応物は、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであ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】
前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記導電性軸体と前記トナー担持層の表面との間の電気抵抗値が、ＤＣ１００Ｖで１×１０４〜１０９Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の現像ローラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像担持体の表面に付着させ、前記潜像担持体の表面に可視画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
導電性軸体と、前記導電性軸体の外側に位置する導電性弾性層と、前記導電性弾性層の外周部に設けたトナー担持層とを有する現像ローラにおいて、前記トナー担持層はポリウレア化合物とポリウレタン化合物との反応物を含有するものであることを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記反応物は、ＭＤＩ系イソシアネート、エーテル系ポリオール、及びアミンの反応により生成したもの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３】
前記反応物は、予めＭＤＩ系イソシアネートとエーテル系ポリオールとを予備反応してプレポリマーを形成させた後、アミンと反応したものであ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】
前記トナー担持層表面のＪＩＳ（Ｂ０６０１）十点平均粗さ（Ｒｚ）は２〜１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記導電性軸体と前記トナー担持層の表面との間の電気抵抗値が、ＤＣ１００Ｖで１×１０４〜１０９Ωであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の現像ローラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の現像ローラのトナー担持層の表面にトナーを担持して前記トナーの薄膜を形成した後、前記トナーを潜像担持体の表面に付着させ、前記潜像担持体の表面に可視画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２２５８３２（Ｐ２００７−２２５８３２Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４６１２８（Ｐ２００６−４６１２８）
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００１９０１１６）信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Ｆターム（参考）】
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