電子写真機器用現像ロール
【課題】低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘って、トナー荷電性能の変動を抑制することが可能な電子写真機器用現像ロールを提供する。
【解決手段】ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、樹脂組成物が、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、かつ、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が、（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）、（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）の条件を満たす現像ロールとする。
【解決手段】ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、樹脂組成物が、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、かつ、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が、（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）、（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）の条件を満たす現像ロールとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真機器が広く使用されている。これら電子写真機器では、一般に、感光ドラム等の潜像担持体に潜像を形成し、この潜像にトナーを付着させて現像してトナー像として可視化する。そして、このトナー像を用紙等の記録媒体に転写することで画像が形成される。
【０００３】
このような電子写真機器において、潜像を現像する現像部材としては、従来、現像ロールが広く用いられている。現像ロールを用いた代表的な現像方法としては、例えば、以下の方法が公知である。すなわち、現像ロール表面にトナー層形成用ブレードを押しつけ、ロール表面との摩擦によりトナーを帯電させる。帯電されたトナーは、現像ロールの回転によって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送され、潜像担持体上の潜像を現像する。現像方式は、一般に、潜像担持体と現像ロールとが接触する接触型と、潜像担持体と現像ロールとが接触しない非接触型とに大別される。
【０００４】
上記現像ロールの構成としては、軸体の外周面にゴム等からなる弾性層、弾性層の外周面に表面層が形成されたものが知られている。例えば、特許文献１には、トナーを担持させる表面層を備えた現像ロールにおいて、表面層に、ガラス転移温度が１５℃以下のアクリル樹脂が含有されてなる現像ロールが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、芯軸の周囲に弾性層、弾性層の外周に表面層を有する現像ロールにおいて、表面層を、ガラス転移温度が４０℃以上のポリエステル樹脂、ガラス転移温度が１０℃以下のポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物より形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９６８９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した現像ロールは、使用環境においてその性能を十分に発揮できることが重要である。しかしながら、従来、低温低湿（例えば１０℃で相対湿度１０％等）から高温高湿（例えば３２．５℃で相対湿度８５％等）までの使用環境に亘って性能を十分に発揮させることは難易度が高かった。そのため、低温低湿または高温高湿のいずれか一方の環境を優先し、現像ロールの荷電量をチューニングせざるを得なかった。その結果、以下のような問題が発生していた。
【０００８】
すなわち、低温低湿側での性能を優先し、画像ボソツキ抑制のために荷電量を落としたチューニングを施すと、高温高湿側で荷電量が不足し、ベタカスレ等の画像不具合が発生しやすくなるといった問題があった。
【０００９】
一方、高温高湿側での性能を優先し、ベタかすれ等の画像不具合を回避するために荷電量を上げたチューニングを施すと、低温低湿側で過帯電による画像ボソツキ等の画像不具合が発生しやすくなるといった問題があった。
【００１０】
このように、従来の現像ロールは、両使用環境において性能を満足させることが難しく、どちらかの環境を割り切ってチューニングを施し、使用せざるを得なかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘って、トナー荷電性能の変動を抑制することが可能な電子写真機器用現像ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、上記樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、以下の（１）および（２）の条件を満たすことを要旨とする。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
【００１３】
上記電子写真機器用現像ロールは、さらに、以下の（３）の条件を満たすことが好ましい。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、上記樹脂組成物が、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）、（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）を満たす。
【００１５】
そのため、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘って、トナー荷電性能の変動を抑制することができる。それ故、両使用環境において優れた画像形成を行うことができる。トナー荷電性能の変動を抑制することができるのは以下の理由によるものと考えられる。
【００１６】
すなわち、電子写真機器に現像ロールが組み込まれた場合に想定される低温（冬場の冷えた室内に機器を設置することを想定した温度１０℃）よりも低いガラス転移温度を有する熱可塑性ウレタン系樹脂と、電子写真機器に現像ロールが組み込まれた場合に想定される高温（夏場の使用時における機器内部の温度５０℃）よりも高いガラス転移温度を有する熱可塑性ウレタン系樹脂とを併用して表面層を形成するための樹脂組成物を構成したことにより、低温低湿から高温高湿までの使用環境において、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動が抑制されるとともに、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’を特定の範囲に設定したことも相俟って、表面層の環境依存性が低減され、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘ってトナー荷電性能の変動を抑制することが可能になったものと考えられる。
【００１７】
ここで、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５の条件を満たす場合には、使用環境における樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなる。また、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図２】表面層を形成する樹脂組成物に含まれるガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂Ａ、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂Ｂの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。
【図３】表面層を形成する樹脂組成物Ｃの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。
【図４】実施例１および比較例１に係る現像ロールの各表面層を形成する各樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’の関係を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態に係る電子写真機器用現像ロール（以下、「本現像ロール」ということがある。）について説明する。
【００２０】
本現像ロールは、ロール最外周に表面層を有している。本現像ロールのロール構成としては、具体的には、軸体の外周に内層、表面層がこの順に積層された積層構造を例示することができる。内層は、１層から形成されていても良いし、２層以上から形成されていても良い。以下、図面を用いてより具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図である。図１に示す現像ロール１０は、軸体１２の外周に内層として弾性層１４が形成され、この弾性層１４の表面に接して表面層１６が形成されている。図示はしないが、他にも、図１の弾性層１４と表面層１６との間に抵抗調整層等の中間層を内層として有していても良い。
【００２２】
ここで、上記表面層は、樹脂組成物より形成されている。この樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂（以下、「Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂」という。）と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂（以下、「Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂」という。）とを含有している。
【００２３】
上記樹脂組成物は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を１種または２種以上含有していても良い。また、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を１種または２種以上含有していても良い。好ましくは、混合性の良さ、コスト等の観点から、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を１種、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を１種含有していると良い。
【００２４】
なお、ガラス転移温度Ｔｇは、ＪＩＳ Ｋ７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠して測定される値である。
【００２５】
また、上記樹脂組成物は、その引張貯蔵弾性率Ｅ’が、以下の（１）および（２）の条件を満たしている。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
なお、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、ＪＩＳ Ｋ７２４４−４「プラスチック―動的機械特性の試験方法―第４部：引張振動―非共振法」に準拠して測定される値である。
【００２６】
上記樹脂組成物のＥ’（０）、Ｅ’（５０）は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂とＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂の混合割合を変化させることにより所定範囲内に調整することができる。
【００２７】
上記樹脂組成物において、１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’を規定したのは、冬場の冷えた室内に電子写真機器を設置することを想定したときに想定される低温約１０℃を考慮したためである。一方、５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’を規定したのは、夏場の使用時における電子写真機器内部の高温約５０℃を考慮したためである。つまり、本現像ロールは、１０℃〜５０℃の温度範囲内で、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性をできる限り小さくする設計を行ったものである。そして樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性を小さくするために、樹脂組成物を構成する樹脂として、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を選択している。
【００２８】
図２は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂Ａ、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂Ｂの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。図２に示すように、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂Ａは、１０℃〜５０℃の温度領域において、引張貯蔵弾性率Ｅ’が右下がりの傾向を示す。一方、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂Ｂは、１０℃〜５０℃の温度領域において、引張貯蔵弾性率Ｅ’がウレタン系樹脂Ａの引張貯蔵弾性率Ｅ’よりも大きく、かつ、右下がりの傾向を示す。したがって、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂とＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂との混合割合を適宜調整することにより、図３に示すように、樹脂組成物Ｃの引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きをフラットに近づけることが可能となり、これにより温度依存性が小さくなる。なお、図３中、Ｄは、例えば、１種類の熱可塑性ウレタン系樹脂により樹脂組成物を構成した場合の樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きを比較のために例示したものである。
【００２９】
本発明において、Ｔｇ≦−２０℃としたのは、このようなＴｇを有するウレタン系樹脂Ａを選択することにより、温度範囲１０℃〜５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きおよび値が、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の調整に適するからである。同様に、Ｔｇ≧６０℃としたのは、このようなＴｇを有するウレタン系樹脂Ｂを選択することにより、温度範囲１０℃〜５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きおよび値が、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の調整に適するからである。
【００３０】
また、本現像ロールにおいて、樹脂組成物Ｃの引張貯蔵弾性率Ｅ’の値のうち、Ｅ’（１０）、Ｅ’（５０）の値が上述した（１）、（２）の条件を満たしていることが重要である。Ｅ’（１０）、Ｅ’（５０）の値が上述した条件（１）、（２）の条件の範囲外になると、ベタかすれや画像ボソツキ（ハーフトーンモヤ）といった画像不具合が発生しやすくなるからである。
【００３１】
上記Ｅ’（１０）は、画像ボソツキの抑制効果がさらに向上する等の観点から、好ましくは、５．０×１０７〜５．０×１０８（Ｐａ）の範囲内にあると良い。一方、上記Ｅ’（５０）は、ベタかすれの抑制効果がさらに向上する等の観点から、好ましくは、１．０×１０８〜１．０×１０９（Ｐａ）の範囲内にあると良い。
【００３２】
また、上記樹脂組成物は、さらに、以下の（３）の条件を満たしていることが好ましい。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
温度範囲１０℃〜５０℃における樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなるし、また、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上するからである。
【００３３】
上記│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│は、好ましくは、０．４以下、より好ましくは、０．３以下であると良い。
【００３４】
以下、本現像ロールの具体的な構成材料等について詳細に説明する。
【００３５】
本現像ロールにおいて、軸体は、導電性を有するものであれば、何れのものでも使用し得る。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。また、必要に応じて、軸体の表面には、接着剤、プライマーなどを塗布してもよい。上記接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行っても良い。
【００３６】
本現像ロールにおいて、弾性層を形成する主材料としては、ゴム弾性材料を好適に用いることができる。ゴム弾性材料としては、具体的には、例えば、ポリウレタン系エラストマー、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００３７】
上記ゴム弾性材料としては、低硬度で、へたりが少ないなどの観点から、シリコーンゴムなどが好ましい。
【００３８】
上記弾性層を形成する主材料には、必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、発泡剤、軟化剤（オイル）、充填剤、加硫促進剤、活剤、助剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００３９】
弾性層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは、０．５〜５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００４０】
弾性層の体積抵抗率は、好ましくは、１０１〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０２〜１０９Ω・ｃｍ、さらにより好ましくは、１０３〜１０８Ω・ｃｍの範囲内から選択することができる。
【００４１】
本現像ロールにおいて、中間層を形成する場合、中間層を形成する主材料としては、具体的には、例えば、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム：Ｈ−ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム：ＮＢＲ）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル樹脂、シリコーンアクリルエラストマー、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００４２】
上記中間層を形成する主材料としては、塗工液の安定性などの観点から、水素化ニトリルゴム、ポリウレタン系エラストマーなどが好ましい。
【００４３】
上記中間層を形成する主材料には、必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、架橋剤（ＴＤＩ、ＭＤＩ）、架橋助剤、充填剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００４４】
中間層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、１〜１００μｍ、より好ましくは、３〜５０μｍの範囲内から選択することができる。
【００４５】
中間層の体積抵抗率は、好ましくは、１０１〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０２〜１０９Ω・ｃｍ、さらにより好ましくは、１０３〜１０８Ω・ｃｍの範囲内から選択することができる。
【００４６】
本現像ロールにおいて、表面層を形成する樹脂組成物に含有される熱可塑性ウレタン系樹脂としては、エステル系、エーテル系等の熱可塑性ウレタン系樹脂を好適に用いることができる。
【００４７】
また、上記樹脂組成物は、その引張貯蔵弾性率Ｅ’が本願の条件を満たす範囲内であれば、必要に応じて、熱可塑性ウレタン系樹脂以外の樹脂、例えば、ポリアミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂（ＰＶＢ）、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、シリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、ニトリルゴム、ウレタンゴムなどが１種または２種以上混合されていても良い。
【００４８】
また、他にも必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、粗さ形成用粒子（ウレタン系粒子、（メタ）アクリル系粒子、尿素樹脂粒子、アミド系粒子などの各種樹脂粒子、ゴム粒子、シリカ粒子、シリコーン粒子など）、架橋剤（ＴＤＩ、ＭＤＩ）、架橋助剤、充填剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００４９】
なお、弾性層や中間層は、型による転写等によってその表面に凹凸が付与されていても良い。この場合、上記樹脂組成物中には、粗さ形成用粒子を特に添加しなくても良い。
【００５０】
表面層の厚みは、耐摩耗性、表面硬度（トナーストレス）等の観点から、好ましくは、１〜１５μｍ、より好ましくは、３〜１２μｍの範囲内から選択することができる。
【００５１】
上述した図１の本現像ロールは、例えば、次のようにして製造することができる。すなわち、ロール成形用金型の中空部に、必要に応じて接着剤を塗布した軸体を同軸にセットする。次いで、中空部の内周面と軸体との間の成形空間に弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これを弾性層形成材料に最適な条件で加熱した後、冷却、脱型する。これにより、軸体の外周面に沿って、弾性層を形成することができる。
【００５２】
次に、この弾性層の表面に、ロールコート法、スプレー法、ディッピング法等の各種の塗工法を用いて、表面層形成材料を塗工し、表面層形成材料に最適な条件で熱処理して表面層を形成する。基本的には、このようにして本現像ロールを製造することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、以下では、軸体の外周に、弾性層、表面層がこの順に積層された２層構造の電子写真機器用現像ロールを作製した。
【００５４】
１．実施例および比較例に係る現像ロールの作製
（軸体）
外径６ｍｍ、長さ３００ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。なお、軸体は、各実施例、比較例において共通である。
【００５５】
（弾性層形成用組成物の調製）
導電性液状シリコーンゴム（信越化学工業（株）製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）をスタティックミキサにて混合することにより、弾性層形成用組成物を調製した。なお、この組成物は、各実施例、比較例において共通である。
【００５６】
（表面層形成用樹脂組成物の調製）
表１に示したガラス転移温度Ｔｇを有する熱可塑性ウレタン系樹脂Ｘおよび熱可塑性ウレタン系樹脂Ｙ（いずれも東洋紡績（株）製、「バイロンＵＲシリーズ」を使用、ガラス転移温度Ｔｇは表１に記載）を、表１に示したＸ／Ｙ混合比（質量比）となるように配合するとともに、さらに電子導電剤（電気化学工業製、「デンカブラック」）２０質量部およびイオン導電剤（４級アンモニウム塩）１質量部を加えてボールミルにより混練した。次いで、この混練物にＭＥＫ４００質量部を加えて混合、攪拌することにより、各表面層形成用樹脂組成物を調製した。
【００５７】
（ロール成形金型の準備）
硫酸ニッケル６水和物を２０ｇ／リットル、次亜リン酸ナトリウム１水和物（還元剤）を２５ｇ／リットル、乳酸（錯化剤）を２７ｇ／リットル、プロピオン酸（錯化剤）を２．５ｇ／リットル、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．２μｍ）を５ｇ／リットル、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（カチオン系界面活性剤）を０．１ｇ／リットルを配合して、ｐＨ４．８の各めっき浴を調製した。
【００５８】
次いで、上記各めっき浴に、内径１２ｍｍの円柱状中空部を有するロール成形金型を浸漬することにより、円柱状中空部の内周面に無電解共析めっきを施し、無電解共析めっき層（厚み２２μｍ）を型面に有するロール成形金型を作製した。この際、めっき条件は、めっき浴の温度を９０℃、めっき時間を１２０分間とした。得られたロール成形金型の断面を、走査型電子顕微鏡により観察したところ、無電解共析めっき層の表面に多数のピットが均一に分散形成されていることが確認された。
【００５９】
（現像ロールの作製）
作製した円筒状のロール成形金型内に軸体を同軸にセットし、調製した弾性層形成用組成物を注入し、１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、軸体の外周に厚さ３ｍｍの弾性層を有するロール体を作製した。形成した弾性層の外周面には、ロール成形金型の内面に形成された多数のピットに対応する多数の凸部が型転写により形成された。次いで、ロール体の表面に調製した各表面層形成用樹脂組成物をロールコート法によりコーティングした後、１７０℃で６０分熱処理して厚さ９μｍの表面層を形成した。以上のようにして、各実施例および比較例に係る現像ロールを作製した。
【００６０】
２．評価
（表面層形成用樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の測定）
表面層形成用樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’との関係を測定した。すなわち、調製した表面層形成用樹脂組成物を基材上に厚み約４０μｍとなるようにバーコートし、このバーコートフィルムを長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍに打ち抜き成形した。次いで、この成形体を、動的粘弾性測定装置（株式会社ユービーエム製、「ＲＥＯＧＥＬ−Ｅ４０００」）にセットし、温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’との関係を求めた。なお、この際の測定条件は、チャック間距離：２０ｍｍ、変位：０．１μｍ、周波数：１０Ｈｚ、最低静荷重：１ｇ、歪を上昇させる力：０．１ｇ、測定温度範囲：−３０℃〜６０℃（場合によって８０℃）、昇温速度：３℃／分、測定：２℃毎とした。測定結果の代表例として、図４に実施例１および比較例１に係る現像ロールの各表面層を形成する各樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’の関係を示す。
【００６１】
（トナー荷電性（Ｑ／Ｍ）の測定）
各現像ロールをＬＬ環境（１０℃×１０％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。また、各現像ロールをＨＨ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。
【００６２】
具体的には、上記養生後、各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ−２５１０」）に組み込み、そのままそれぞれの環境下でベタ黒画像出し中にプリンターを停止した。次いで、吸引式静電電荷量測定装置の吸引口を現像ロールに押し当てながら、現像前の現像ロール上にあるトナーを吸引し、当該装置の内筒内のフィルタにトナーを回収した。内筒は、外部から静電的にシールドされている。接続されたエレクトロメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製、「６５１７Ａ」）にて、フィルタに蓄積されたトナー帯電量を測定し、トナーを吸引したロール表面の面積から、面積当たりのトナー帯電量（−μＣ／ｃｍ２）を求めた。また、トナーの吸い取りをしたロール表面の面積と吸い取った量（フィルタの重量増加分）よりトナー搬送量Ｍ（ｇ／ｃｍ２）を算出した。これらの値を基に、Ｑ／Ｍ＝トナー帯電量／トナー搬送量（−μＣ／ｇ）を算出した。
【００６３】
（画像評価）
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）のカートリッジに組み込み、ベタ、ハーフトーンの画像出しをＬ／Ｌ環境（１０℃×１０％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で行なった。出力画像にベタカスレ、ハーフトーンモヤがなかった場合を「○」、極めて良好な画質が得られた場合を「◎」とし、出力画像にベタカスレ、ハーフトーンモヤが生じた場合を画像不良と判断した。また、各環境にて１００００枚の間欠画像出し（耐久試験）を実施後、同様にベタ、ハーフトーンの画像出しを実施し、出力画像を同様に判断した。
【００６４】
なお、参考値として、各現像ロールの体積抵抗、表面層粗さＲａ、表面硬度（ＭＤ−１）も併せて測定した。
【００６５】
表１に、樹脂組成物の構成、評価結果等をまとめて示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１を相対比較すると以下のことが分かる。すなわち、比較例１に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、耐久後のＨ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００６８】
比較例２に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を含んでいるものの、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期、耐久後のＬ／Ｌ環境でハーフトーンモヤが発生した。
【００６９】
比較例３に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期、耐久後のＬ／Ｌ環境でハーフトーンモヤが発生するとともに、Ｈ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００７０】
比較例４に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいるものの、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期のＨ／Ｈ環境、耐久後のＬ／Ｌ環境、Ｈ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００７１】
比較例に係る現像ロールが上記のような結果になったのは、Ｌ／Ｌ環境、Ｈ／Ｈ環境においてトナー荷電性能の変動が大きかったためである。
【００７２】
これらに対し、実施例に係る現像ロールはいずれも、Ｌ／Ｌ環境からＨ／Ｈ環境までに亘って表面層を構成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きが比較的平坦であり（図４参照）、トナー荷電性能の変動が小さいことが分かる。それ故、実施例に係る現像ロールによれば、両環境において優れた画像形成を行うことができることが確認できた。
【００７３】
特に、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５の条件を満たす場合には、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなると言える。それ故、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上することが確認できた。
【００７４】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能なものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真機器用現像ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を採用する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真機器が広く使用されている。これら電子写真機器では、一般に、感光ドラム等の潜像担持体に潜像を形成し、この潜像にトナーを付着させて現像してトナー像として可視化する。そして、このトナー像を用紙等の記録媒体に転写することで画像が形成される。
【０００３】
このような電子写真機器において、潜像を現像する現像部材としては、従来、現像ロールが広く用いられている。現像ロールを用いた代表的な現像方法としては、例えば、以下の方法が公知である。すなわち、現像ロール表面にトナー層形成用ブレードを押しつけ、ロール表面との摩擦によりトナーを帯電させる。帯電されたトナーは、現像ロールの回転によって潜像担持体の表面に対向する位置まで搬送され、潜像担持体上の潜像を現像する。現像方式は、一般に、潜像担持体と現像ロールとが接触する接触型と、潜像担持体と現像ロールとが接触しない非接触型とに大別される。
【０００４】
上記現像ロールの構成としては、軸体の外周面にゴム等からなる弾性層、弾性層の外周面に表面層が形成されたものが知られている。例えば、特許文献１には、トナーを担持させる表面層を備えた現像ロールにおいて、表面層に、ガラス転移温度が１５℃以下のアクリル樹脂が含有されてなる現像ロールが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、芯軸の周囲に弾性層、弾性層の外周に表面層を有する現像ロールにおいて、表面層を、ガラス転移温度が４０℃以上のポリエステル樹脂、ガラス転移温度が１０℃以下のポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物より形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２９６８９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１０９２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した現像ロールは、使用環境においてその性能を十分に発揮できることが重要である。しかしながら、従来、低温低湿（例えば１０℃で相対湿度１０％等）から高温高湿（例えば３２．５℃で相対湿度８５％等）までの使用環境に亘って性能を十分に発揮させることは難易度が高かった。そのため、低温低湿または高温高湿のいずれか一方の環境を優先し、現像ロールの荷電量をチューニングせざるを得なかった。その結果、以下のような問題が発生していた。
【０００８】
すなわち、低温低湿側での性能を優先し、画像ボソツキ抑制のために荷電量を落としたチューニングを施すと、高温高湿側で荷電量が不足し、ベタカスレ等の画像不具合が発生しやすくなるといった問題があった。
【０００９】
一方、高温高湿側での性能を優先し、ベタかすれ等の画像不具合を回避するために荷電量を上げたチューニングを施すと、低温低湿側で過帯電による画像ボソツキ等の画像不具合が発生しやすくなるといった問題があった。
【００１０】
このように、従来の現像ロールは、両使用環境において性能を満足させることが難しく、どちらかの環境を割り切ってチューニングを施し、使用せざるを得なかった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、本発明が解決しようとする課題は、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘って、トナー荷電性能の変動を抑制することが可能な電子写真機器用現像ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、上記樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、以下の（１）および（２）の条件を満たすことを要旨とする。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
【００１３】
上記電子写真機器用現像ロールは、さらに、以下の（３）の条件を満たすことが好ましい。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有し、上記樹脂組成物が、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）、（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）を満たす。
【００１５】
そのため、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘って、トナー荷電性能の変動を抑制することができる。それ故、両使用環境において優れた画像形成を行うことができる。トナー荷電性能の変動を抑制することができるのは以下の理由によるものと考えられる。
【００１６】
すなわち、電子写真機器に現像ロールが組み込まれた場合に想定される低温（冬場の冷えた室内に機器を設置することを想定した温度１０℃）よりも低いガラス転移温度を有する熱可塑性ウレタン系樹脂と、電子写真機器に現像ロールが組み込まれた場合に想定される高温（夏場の使用時における機器内部の温度５０℃）よりも高いガラス転移温度を有する熱可塑性ウレタン系樹脂とを併用して表面層を形成するための樹脂組成物を構成したことにより、低温低湿から高温高湿までの使用環境において、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動が抑制されるとともに、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’を特定の範囲に設定したことも相俟って、表面層の環境依存性が低減され、低温低湿から高温高湿までの使用環境に亘ってトナー荷電性能の変動を抑制することが可能になったものと考えられる。
【００１７】
ここで、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５の条件を満たす場合には、使用環境における樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなる。また、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図である。
【図２】表面層を形成する樹脂組成物に含まれるガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂Ａ、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂Ｂの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。
【図３】表面層を形成する樹脂組成物Ｃの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。
【図４】実施例１および比較例１に係る現像ロールの各表面層を形成する各樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’の関係を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本実施形態に係る電子写真機器用現像ロール（以下、「本現像ロール」ということがある。）について説明する。
【００２０】
本現像ロールは、ロール最外周に表面層を有している。本現像ロールのロール構成としては、具体的には、軸体の外周に内層、表面層がこの順に積層された積層構造を例示することができる。内層は、１層から形成されていても良いし、２層以上から形成されていても良い。以下、図面を用いてより具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本現像ロールの一例を模式的に示した周方向断面図である。図１に示す現像ロール１０は、軸体１２の外周に内層として弾性層１４が形成され、この弾性層１４の表面に接して表面層１６が形成されている。図示はしないが、他にも、図１の弾性層１４と表面層１６との間に抵抗調整層等の中間層を内層として有していても良い。
【００２２】
ここで、上記表面層は、樹脂組成物より形成されている。この樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂（以下、「Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂」という。）と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂（以下、「Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂」という。）とを含有している。
【００２３】
上記樹脂組成物は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を１種または２種以上含有していても良い。また、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を１種または２種以上含有していても良い。好ましくは、混合性の良さ、コスト等の観点から、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を１種、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を１種含有していると良い。
【００２４】
なお、ガラス転移温度Ｔｇは、ＪＩＳ Ｋ７１２１「プラスチックの転移温度測定方法」に準拠して測定される値である。
【００２５】
また、上記樹脂組成物は、その引張貯蔵弾性率Ｅ’が、以下の（１）および（２）の条件を満たしている。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
なお、上記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、ＪＩＳ Ｋ７２４４−４「プラスチック―動的機械特性の試験方法―第４部：引張振動―非共振法」に準拠して測定される値である。
【００２６】
上記樹脂組成物のＥ’（０）、Ｅ’（５０）は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂とＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂の混合割合を変化させることにより所定範囲内に調整することができる。
【００２７】
上記樹脂組成物において、１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’を規定したのは、冬場の冷えた室内に電子写真機器を設置することを想定したときに想定される低温約１０℃を考慮したためである。一方、５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’を規定したのは、夏場の使用時における電子写真機器内部の高温約５０℃を考慮したためである。つまり、本現像ロールは、１０℃〜５０℃の温度範囲内で、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性をできる限り小さくする設計を行ったものである。そして樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の温度依存性を小さくするために、樹脂組成物を構成する樹脂として、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を選択している。
【００２８】
図２は、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂Ａ、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂Ｂの温度Ｔ（℃）と引張貯蔵弾性率Ｅ’（Ｐａ）との関係を模式的に示した図である。図２に示すように、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂Ａは、１０℃〜５０℃の温度領域において、引張貯蔵弾性率Ｅ’が右下がりの傾向を示す。一方、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂Ｂは、１０℃〜５０℃の温度領域において、引張貯蔵弾性率Ｅ’がウレタン系樹脂Ａの引張貯蔵弾性率Ｅ’よりも大きく、かつ、右下がりの傾向を示す。したがって、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂とＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂との混合割合を適宜調整することにより、図３に示すように、樹脂組成物Ｃの引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きをフラットに近づけることが可能となり、これにより温度依存性が小さくなる。なお、図３中、Ｄは、例えば、１種類の熱可塑性ウレタン系樹脂により樹脂組成物を構成した場合の樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きを比較のために例示したものである。
【００２９】
本発明において、Ｔｇ≦−２０℃としたのは、このようなＴｇを有するウレタン系樹脂Ａを選択することにより、温度範囲１０℃〜５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きおよび値が、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の調整に適するからである。同様に、Ｔｇ≧６０℃としたのは、このようなＴｇを有するウレタン系樹脂Ｂを選択することにより、温度範囲１０℃〜５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きおよび値が、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の調整に適するからである。
【００３０】
また、本現像ロールにおいて、樹脂組成物Ｃの引張貯蔵弾性率Ｅ’の値のうち、Ｅ’（１０）、Ｅ’（５０）の値が上述した（１）、（２）の条件を満たしていることが重要である。Ｅ’（１０）、Ｅ’（５０）の値が上述した条件（１）、（２）の条件の範囲外になると、ベタかすれや画像ボソツキ（ハーフトーンモヤ）といった画像不具合が発生しやすくなるからである。
【００３１】
上記Ｅ’（１０）は、画像ボソツキの抑制効果がさらに向上する等の観点から、好ましくは、５．０×１０７〜５．０×１０８（Ｐａ）の範囲内にあると良い。一方、上記Ｅ’（５０）は、ベタかすれの抑制効果がさらに向上する等の観点から、好ましくは、１．０×１０８〜１．０×１０９（Ｐａ）の範囲内にあると良い。
【００３２】
また、上記樹脂組成物は、さらに、以下の（３）の条件を満たしていることが好ましい。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
温度範囲１０℃〜５０℃における樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなるし、また、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上するからである。
【００３３】
上記│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│は、好ましくは、０．４以下、より好ましくは、０．３以下であると良い。
【００３４】
以下、本現像ロールの具体的な構成材料等について詳細に説明する。
【００３５】
本現像ロールにおいて、軸体は、導電性を有するものであれば、何れのものでも使用し得る。具体的には、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属製の中実体、中空体からなる芯金などを例示することができる。また、必要に応じて、軸体の表面には、接着剤、プライマーなどを塗布してもよい。上記接着剤、プライマーなどには、必要に応じて導電化を行っても良い。
【００３６】
本現像ロールにおいて、弾性層を形成する主材料としては、ゴム弾性材料を好適に用いることができる。ゴム弾性材料としては、具体的には、例えば、ポリウレタン系エラストマー、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００３７】
上記ゴム弾性材料としては、低硬度で、へたりが少ないなどの観点から、シリコーンゴムなどが好ましい。
【００３８】
上記弾性層を形成する主材料には、必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、発泡剤、軟化剤（オイル）、充填剤、加硫促進剤、活剤、助剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００３９】
弾性層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、０．１〜１０ｍｍ、より好ましくは、０．５〜５ｍｍの範囲内から選択することができる。
【００４０】
弾性層の体積抵抗率は、好ましくは、１０１〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０２〜１０９Ω・ｃｍ、さらにより好ましくは、１０３〜１０８Ω・ｃｍの範囲内から選択することができる。
【００４１】
本現像ロールにおいて、中間層を形成する場合、中間層を形成する主材料としては、具体的には、例えば、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（水素化ニトリルゴム：Ｈ−ＮＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ニトリルゴム：ＮＢＲ）、ポリウレタン系エラストマー、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ポリエステル樹脂、シリコーンアクリルエラストマー、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂などを例示することができる。これらは１種または２種以上混合されていても良い。
【００４２】
上記中間層を形成する主材料としては、塗工液の安定性などの観点から、水素化ニトリルゴム、ポリウレタン系エラストマーなどが好ましい。
【００４３】
上記中間層を形成する主材料には、必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、架橋剤（ＴＤＩ、ＭＤＩ）、架橋助剤、充填剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００４４】
中間層の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、１〜１００μｍ、より好ましくは、３〜５０μｍの範囲内から選択することができる。
【００４５】
中間層の体積抵抗率は、好ましくは、１０１〜１０１０Ω・ｃｍ、より好ましくは、１０２〜１０９Ω・ｃｍ、さらにより好ましくは、１０３〜１０８Ω・ｃｍの範囲内から選択することができる。
【００４６】
本現像ロールにおいて、表面層を形成する樹脂組成物に含有される熱可塑性ウレタン系樹脂としては、エステル系、エーテル系等の熱可塑性ウレタン系樹脂を好適に用いることができる。
【００４７】
また、上記樹脂組成物は、その引張貯蔵弾性率Ｅ’が本願の条件を満たす範囲内であれば、必要に応じて、熱可塑性ウレタン系樹脂以外の樹脂、例えば、ポリアミド樹脂、（メタ）アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ブチラール樹脂（ＰＶＢ）、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素ゴム、フッ素樹脂、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、シリコーン樹脂、シリコーングラフトアクリルポリマー、アクリルグラフトシリコーンポリマー、ニトリルゴム、ウレタンゴムなどが１種または２種以上混合されていても良い。
【００４８】
また、他にも必要に応じて、導電剤（カーボンブラックなどの電子導電剤、第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤）、粗さ形成用粒子（ウレタン系粒子、（メタ）アクリル系粒子、尿素樹脂粒子、アミド系粒子などの各種樹脂粒子、ゴム粒子、シリカ粒子、シリコーン粒子など）、架橋剤（ＴＤＩ、ＭＤＩ）、架橋助剤、充填剤などの各種添加物が１種または２種以上添加されていても良い。
【００４９】
なお、弾性層や中間層は、型による転写等によってその表面に凹凸が付与されていても良い。この場合、上記樹脂組成物中には、粗さ形成用粒子を特に添加しなくても良い。
【００５０】
表面層の厚みは、耐摩耗性、表面硬度（トナーストレス）等の観点から、好ましくは、１〜１５μｍ、より好ましくは、３〜１２μｍの範囲内から選択することができる。
【００５１】
上述した図１の本現像ロールは、例えば、次のようにして製造することができる。すなわち、ロール成形用金型の中空部に、必要に応じて接着剤を塗布した軸体を同軸にセットする。次いで、中空部の内周面と軸体との間の成形空間に弾性層形成材料を注入して、金型に蓋をし、これを弾性層形成材料に最適な条件で加熱した後、冷却、脱型する。これにより、軸体の外周面に沿って、弾性層を形成することができる。
【００５２】
次に、この弾性層の表面に、ロールコート法、スプレー法、ディッピング法等の各種の塗工法を用いて、表面層形成材料を塗工し、表面層形成材料に最適な条件で熱処理して表面層を形成する。基本的には、このようにして本現像ロールを製造することができる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。なお、以下では、軸体の外周に、弾性層、表面層がこの順に積層された２層構造の電子写真機器用現像ロールを作製した。
【００５４】
１．実施例および比較例に係る現像ロールの作製
（軸体）
外径６ｍｍ、長さ３００ｍｍの鉄製の中実円柱状の軸体を準備した。なお、軸体は、各実施例、比較例において共通である。
【００５５】
（弾性層形成用組成物の調製）
導電性液状シリコーンゴム（信越化学工業（株）製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）をスタティックミキサにて混合することにより、弾性層形成用組成物を調製した。なお、この組成物は、各実施例、比較例において共通である。
【００５６】
（表面層形成用樹脂組成物の調製）
表１に示したガラス転移温度Ｔｇを有する熱可塑性ウレタン系樹脂Ｘおよび熱可塑性ウレタン系樹脂Ｙ（いずれも東洋紡績（株）製、「バイロンＵＲシリーズ」を使用、ガラス転移温度Ｔｇは表１に記載）を、表１に示したＸ／Ｙ混合比（質量比）となるように配合するとともに、さらに電子導電剤（電気化学工業製、「デンカブラック」）２０質量部およびイオン導電剤（４級アンモニウム塩）１質量部を加えてボールミルにより混練した。次いで、この混練物にＭＥＫ４００質量部を加えて混合、攪拌することにより、各表面層形成用樹脂組成物を調製した。
【００５７】
（ロール成形金型の準備）
硫酸ニッケル６水和物を２０ｇ／リットル、次亜リン酸ナトリウム１水和物（還元剤）を２５ｇ／リットル、乳酸（錯化剤）を２７ｇ／リットル、プロピオン酸（錯化剤）を２．５ｇ／リットル、ＰＴＦＥ粒子（平均粒径０．２μｍ）を５ｇ／リットル、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド（カチオン系界面活性剤）を０．１ｇ／リットルを配合して、ｐＨ４．８の各めっき浴を調製した。
【００５８】
次いで、上記各めっき浴に、内径１２ｍｍの円柱状中空部を有するロール成形金型を浸漬することにより、円柱状中空部の内周面に無電解共析めっきを施し、無電解共析めっき層（厚み２２μｍ）を型面に有するロール成形金型を作製した。この際、めっき条件は、めっき浴の温度を９０℃、めっき時間を１２０分間とした。得られたロール成形金型の断面を、走査型電子顕微鏡により観察したところ、無電解共析めっき層の表面に多数のピットが均一に分散形成されていることが確認された。
【００５９】
（現像ロールの作製）
作製した円筒状のロール成形金型内に軸体を同軸にセットし、調製した弾性層形成用組成物を注入し、１５０℃で３０分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、軸体の外周に厚さ３ｍｍの弾性層を有するロール体を作製した。形成した弾性層の外周面には、ロール成形金型の内面に形成された多数のピットに対応する多数の凸部が型転写により形成された。次いで、ロール体の表面に調製した各表面層形成用樹脂組成物をロールコート法によりコーティングした後、１７０℃で６０分熱処理して厚さ９μｍの表面層を形成した。以上のようにして、各実施例および比較例に係る現像ロールを作製した。
【００６０】
２．評価
（表面層形成用樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の測定）
表面層形成用樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’との関係を測定した。すなわち、調製した表面層形成用樹脂組成物を基材上に厚み約４０μｍとなるようにバーコートし、このバーコートフィルムを長さ３０ｍｍ、幅３ｍｍに打ち抜き成形した。次いで、この成形体を、動的粘弾性測定装置（株式会社ユービーエム製、「ＲＥＯＧＥＬ−Ｅ４０００」）にセットし、温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’との関係を求めた。なお、この際の測定条件は、チャック間距離：２０ｍｍ、変位：０．１μｍ、周波数：１０Ｈｚ、最低静荷重：１ｇ、歪を上昇させる力：０．１ｇ、測定温度範囲：−３０℃〜６０℃（場合によって８０℃）、昇温速度：３℃／分、測定：２℃毎とした。測定結果の代表例として、図４に実施例１および比較例１に係る現像ロールの各表面層を形成する各樹脂組成物の温度と引張貯蔵弾性率Ｅ’の関係を示す。
【００６１】
（トナー荷電性（Ｑ／Ｍ）の測定）
各現像ロールをＬＬ環境（１０℃×１０％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。また、各現像ロールをＨＨ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で３日間養生し、ファラデーゲージにて所定量のトナー帯電量を測定した。
【００６２】
具体的には、上記養生後、各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、「ＬＢＰ−２５１０」）に組み込み、そのままそれぞれの環境下でベタ黒画像出し中にプリンターを停止した。次いで、吸引式静電電荷量測定装置の吸引口を現像ロールに押し当てながら、現像前の現像ロール上にあるトナーを吸引し、当該装置の内筒内のフィルタにトナーを回収した。内筒は、外部から静電的にシールドされている。接続されたエレクトロメータ（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製、「６５１７Ａ」）にて、フィルタに蓄積されたトナー帯電量を測定し、トナーを吸引したロール表面の面積から、面積当たりのトナー帯電量（−μＣ／ｃｍ２）を求めた。また、トナーの吸い取りをしたロール表面の面積と吸い取った量（フィルタの重量増加分）よりトナー搬送量Ｍ（ｇ／ｃｍ２）を算出した。これらの値を基に、Ｑ／Ｍ＝トナー帯電量／トナー搬送量（−μＣ／ｇ）を算出した。
【００６３】
（画像評価）
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）のカートリッジに組み込み、ベタ、ハーフトーンの画像出しをＬ／Ｌ環境（１０℃×１０％ＲＨ）、Ｈ／Ｈ環境（３２．５℃×８５％ＲＨ）で行なった。出力画像にベタカスレ、ハーフトーンモヤがなかった場合を「○」、極めて良好な画質が得られた場合を「◎」とし、出力画像にベタカスレ、ハーフトーンモヤが生じた場合を画像不良と判断した。また、各環境にて１００００枚の間欠画像出し（耐久試験）を実施後、同様にベタ、ハーフトーンの画像出しを実施し、出力画像を同様に判断した。
【００６４】
なお、参考値として、各現像ロールの体積抵抗、表面層粗さＲａ、表面硬度（ＭＤ−１）も併せて測定した。
【００６５】
表１に、樹脂組成物の構成、評価結果等をまとめて示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１を相対比較すると以下のことが分かる。すなわち、比較例１に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、耐久後のＨ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００６８】
比較例２に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を含んでいるものの、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期、耐久後のＬ／Ｌ環境でハーフトーンモヤが発生した。
【００６９】
比較例３に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≧６０℃のウレタン系樹脂、Ｔｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期、耐久後のＬ／Ｌ環境でハーフトーンモヤが発生するとともに、Ｈ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００７０】
比較例４に係る現像ロールは、表面層を形成する樹脂組成物がＴｇ≦−２０℃のウレタン系樹脂を含んでいるものの、Ｔｇ≧６０℃のウレタン系樹脂を含んでいない。そのため、初期のＨ／Ｈ環境、耐久後のＬ／Ｌ環境、Ｈ／Ｈ環境でベタカスレが発生した。
【００７１】
比較例に係る現像ロールが上記のような結果になったのは、Ｌ／Ｌ環境、Ｈ／Ｈ環境においてトナー荷電性能の変動が大きかったためである。
【００７２】
これらに対し、実施例に係る現像ロールはいずれも、Ｌ／Ｌ環境からＨ／Ｈ環境までに亘って表面層を構成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の傾きが比較的平坦であり（図４参照）、トナー荷電性能の変動が小さいことが分かる。それ故、実施例に係る現像ロールによれば、両環境において優れた画像形成を行うことができることが確認できた。
【００７３】
特に、表面層を形成する樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’が│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５の条件を満たす場合には、樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’の変動をより一層抑えることが可能となり、トナー荷電性能の変動を一層抑制しやすくなると言える。それ故、長期に亘ってその性能を維持しやすく、耐久性も向上することが確認できた。
【００７４】
以上、本発明の実施形態、実施例について説明したが、本発明は上記実施形態、実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能なものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有する電子写真機器用現像ロールであって、
前記樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、
前記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、以下の（１）および（２）の条件を満たすことを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
【請求項２】
さらに、以下の（３）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
【請求項１】
ロール最外周に樹脂組成物より形成された表面層を有する電子写真機器用現像ロールであって、
前記樹脂組成物は、ガラス転移温度Ｔｇが−２０℃以下の熱可塑性ウレタン系樹脂と、ガラス転移温度Ｔｇが６０℃以上の熱可塑性ウレタン系樹脂とを含有し、
前記樹脂組成物の引張貯蔵弾性率Ｅ’は、以下の（１）および（２）の条件を満たすことを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
（１）５．０×１０７（Ｐａ）≦１０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（１０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
（２）５．０×１０７（Ｐａ）≦５０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’（５０）≦１．０×１０９（Ｐａ）
【請求項２】
さらに、以下の（３）の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
（３）│ｌｏｇＥ’（１０）−ｌｏｇＥ’（５０）│≦０．５
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５３１０３（Ｐ２０１２−５３１０３Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９３３２０（Ｐ２０１０−１９３３２０）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]