ホーム > 特許ランキング > 信越ポリマー株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022012917
(43)【公開日】2022-01-17
(54)【発明の名称】現像ローラ
(51)【国際特許分類】
G03G 15/08 20060101AFI20220107BHJP
F16C 13/00 20060101ALI20220107BHJP
【ＦＩ】
G03G15/08 235
F16C13/00 B
F16C13/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020115095
(22)【出願日】2020-07-02
(71)【出願人】
【識別番号】000190116
【氏名又は名称】信越ポリマー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002871
【氏名又は名称】特許業務法人坂本国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】江川 敏彦
(72)【発明者】
【氏名】廣谷 泰男
(72)【発明者】
【氏名】大西 竜二
【テーマコード（参考）】
2H077
3J103
【Ｆターム（参考）】
2H077AD06
2H077FA01
2H077FA13
2H077FA16
2H077FA22
2H077FA25
3J103AA02
3J103AA14
3J103AA85
3J103FA12
3J103FA30
3J103GA02
3J103GA54
3J103GA57
3J103GA58
3J103GA60
3J103HA03
3J103HA04
3J103HA12
3J103HA47
3J103HA48
3J103HA53
3J103HA54
(57)【要約】
【課題】トナー離型性、フィルミング性を良好に抑制し、高品質な画像を提供することが可能な現像ローラ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】軸体２と、軸体２の外表面に設けられる弾性層３と、弾性層３より外側に設けられる被覆層４とを備える現像ローラ１であって、弾性層３が、シリコーンゴムを含み、被覆層４が、ベース樹脂及び粗さ剤を含有するが、導電性付与剤を含有せず、ベース樹脂が、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、粗さ剤が、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子からなり、現像ローラの抵抗値が１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である現像ローラ１である。
【選択図】図１
【解決手段】軸体２と、軸体２の外表面に設けられる弾性層３と、弾性層３より外側に設けられる被覆層４とを備える現像ローラ１であって、弾性層３が、シリコーンゴムを含み、被覆層４が、ベース樹脂及び粗さ剤を含有するが、導電性付与剤を含有せず、ベース樹脂が、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、粗さ剤が、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子からなり、現像ローラの抵抗値が１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である現像ローラ１である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸体と、前記軸体の外表面に設けられる弾性層と、前記弾性層より外側に設けられる被覆層とを備える現像ローラであって、
前記弾性層が、シリコーンゴムを含み、
前記被覆層が、ベース樹脂及び粗さ剤を含有するが、導電性付与剤を含有せず、
前記ベース樹脂が、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、
前記粗さ剤が、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子であり、
前記現像ローラの抵抗値が１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である現像ローラ。
前記弾性層が、シリコーンゴムを含み、
前記被覆層が、ベース樹脂及び粗さ剤を含有するが、導電性付与剤を含有せず、
前記ベース樹脂が、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、
前記粗さ剤が、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子であり、
前記現像ローラの抵抗値が１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である現像ローラ。
【請求項2】
前記粗さ剤の平均粒子径が、２μｍ以上１０μｍ以下である請求項１記載の現像ローラ。
【請求項3】
前記現像ローラの表面のヘキサデカン接触角が、３０°以上である請求項１又は２記載の現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像ローラに関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像ローラは、トナーに均一な摩擦電荷を付与し、かつ、所定量のトナーを現像領域に安定して搬送する機能を有する。近年の電子写真装置の高速化、長寿命化、高画質化の対応の過程でトナーの特性向上が図られており、それに伴い、現像ローラを構成する各種材料の電気的特性を調整して現像ローラの現像剤搬送性を向上させることも検討されている。
【0003】
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像ローラは、一般的に、軸体の外周に弾性層と被覆層を備えている。被覆層の材料としては、例えば、ポリカーボネート系、エーテル系、ポリエステル系のポリウレタン樹脂等の塗料用バインダーを主成分とするものが用いられている。その被覆層の材料中には、導電性付与のため、導電性カーボンブラックを分散させたものが広く知られている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－３０３２公報
【特許文献2】特開２００２－３６３４２６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、電子写真方式の複写機における消費電力の抑制や高速印刷等を目的とし、その印刷に用いられるトナーの低融点化が進められている。しかしながら、このような低融点トナーは、現像ローラ、他の規制部材の押圧による摩擦熱で融解しやすく、高湿度環境においては、水分の影響により、トナー自体の帯電性が落ちる傾向がある。このため、高温高湿度環境下では、トナーが融解して現像ローラへ固着する（以下、フィルミングと記載する）。フィルミングが生じると、現像ローラの帯電性能が低下し、トナーの帯電性低下を引き起こし、その結果、かぶり、がさつき等の画像不良が生じるという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トナー離型性、耐フィルミング性等に優れ、長期に渡って良好な画像を得ることができる現像ローラを提供することを目的とする。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、トナー離型性、耐フィルミング性等に優れ、長期に渡って良好な画像を得ることができる現像ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、ポリウレタンに起因する上記の課題を解決すべく更なる検討を重ねた。その結果、ベース樹脂をシリコーン変性ポリウレタン樹脂とし、カーボンブラックやイオン導電材等の導電性付与剤を含有せず、粗さ剤を、ベース樹脂と同等の材料とすることによって、低周波数領域のキャパシタンスが低く安定し、トナー離型性や、フィルミング性も良くなり、高品質な画像を提供できることを見出し、本発明に至った。
【0007】
すなわち、本発明の現像ローラは、軸体と、軸体の外表面に設けられる弾性層と、弾性層より外側に設けられる被覆層とを備える現像ローラであって、弾性層が、シリコーンゴムを含み、被覆層が、ベース樹脂及び粗さ剤を含有するが、導電性付与剤を含有せず、ベース樹脂が、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、粗さ剤が、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子であり、現像ローラの抵抗値が１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である。
【0008】
粗さ剤の平均粒子径が、２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【0009】
現像ローラの表面のヘキサデカン接触角は、３０°以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【0010】
本発明の現像ローラによれば、トナー離型性及び耐フィルミング性が良くなり、高品質な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
［現像ローラ］
図１に示すように、本発明の現像ローラ１は、軸体２と、軸体２の外表面に設けられる弾性層３と、弾性層３より外側に設けられる被覆層４とを備える。
弾性層３は、シリコーンゴムを含み、被覆層４は、ベース樹脂及び粗さ剤は含有するが、導電性付与剤は含有しない。また、ベース樹脂は、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、粗さ剤は、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子からなるものである。そして、現像ローラの抵抗値は、１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である。
以下、各構成の詳細を説明する。
［現像ローラ］
図１に示すように、本発明の現像ローラ１は、軸体２と、軸体２の外表面に設けられる弾性層３と、弾性層３より外側に設けられる被覆層４とを備える。
弾性層３は、シリコーンゴムを含み、被覆層４は、ベース樹脂及び粗さ剤は含有するが、導電性付与剤は含有しない。また、ベース樹脂は、シリコーン変性ウレタン樹脂であり、粗さ剤は、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子からなるものである。そして、現像ローラの抵抗値は、１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下である。
以下、各構成の詳細を説明する。
【0013】
＜軸体＞
軸体２は、好ましくは、導電特性を有する、従来公知の現像ローラに用いられる軸体を用いることができる。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも１種の金属で構成されていることが好ましい。なお、このような軸体２は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
軸体２は、好ましくは、導電特性を有する、従来公知の現像ローラに用いられる軸体を用いることができる。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも１種の金属で構成されていることが好ましい。なお、このような軸体２は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
【0014】
軸体２は、絶縁性樹脂を含むものであってもよい。絶縁性樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。軸体２は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体と、この芯体上に設けられたメッキ層と、を備えるものであってよい。このような軸体２は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体にメッキを施して導電化することにより得ることができる。
軸体２は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
軸体２は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
【0015】
軸体２の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体２の断面形状は、例えば、円形、楕円形であってもよく、多角形等の非円形であってもよい。軸体２の外周面には、洗浄処理、脱脂処理、プライマー処理等の処理が施されていてもよい。
【0016】
軸体２の軸方向の長さは特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してもよい。また、軸体２の直径（外接円の直径）も特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整すればよい。
【0017】
＜弾性層＞
弾性層３は、感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを過不足なく供給することができるように、適切なニップ幅とニップ圧をもって感光体に押圧可能な硬度や弾性を現像ローラ１に付与するために設けられる。弾性層３は、シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムは、押圧による圧縮応力歪みが小さいという利点がある。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。
弾性層３は、感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを過不足なく供給することができるように、適切なニップ幅とニップ圧をもって感光体に押圧可能な硬度や弾性を現像ローラ１に付与するために設けられる。弾性層３は、シリコーンゴムを含む。シリコーンゴムは、押圧による圧縮応力歪みが小さいという利点がある。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。
【0018】
弾性層３の中には、電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合することで、その導電性を適宜調整することができる。電子導電性物質としては、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理を施したカラー（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及びその金属酸化物が挙げられる。この中でも、少量で導電性を制御しやすいことからカーボンブラック（導電性カーボン、ゴム用カーボン、カラー（インク）用カーボン）が好ましい。また、イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム、リチウムビスイミド、カリウムビスイミド等の無機イオン導電性物質、変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート等の有機イオン導電性物質が挙げられる。弾性層３には、反応性のエーテル変性シリコーンオイルを添加してもよい。
【0019】
＜被覆層＞
被覆層４は、ベース樹脂と粗さ剤とを含有するが、導電性付与剤は含有しない。ベース樹脂は、シリコーン変性ウレタン樹脂である。被覆層４は、（Ａ）シリコーン変性ポリオール、（Ｂ）イソシアネート化合物、及び（Ｃ）粗さ剤を含有する被覆層用組成物を加熱及び硬化させることにより形成することができる。以下に、被覆層用組成物の詳細について説明する。
被覆層４は、ベース樹脂と粗さ剤とを含有するが、導電性付与剤は含有しない。ベース樹脂は、シリコーン変性ウレタン樹脂である。被覆層４は、（Ａ）シリコーン変性ポリオール、（Ｂ）イソシアネート化合物、及び（Ｃ）粗さ剤を含有する被覆層用組成物を加熱及び硬化させることにより形成することができる。以下に、被覆層用組成物の詳細について説明する。
【0020】
（Ａ）シリコーン変性ポリオール
シリコーン変性ポリオールとは、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物からなる組成物を重合させてプレポリマー化したものである。
シリコーン変性ポリオールの合成に用いられる、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物の詳細を以下に説明する。変性シリコーンオイルには、両末端変性シリコーンオイル及び片末端変性シリコーンオイルが挙げられる。
シリコーン変性ポリオールとは、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物からなる組成物を重合させてプレポリマー化したものである。
シリコーン変性ポリオールの合成に用いられる、変性シリコーンオイル及びイソシアネート化合物の詳細を以下に説明する。変性シリコーンオイルには、両末端変性シリコーンオイル及び片末端変性シリコーンオイルが挙げられる。
【0021】
－両末端変性シリコーンオイル－
両末端変性シリコーンオイルは、いわゆる、反応性シリコーンオイルの１種であり、イソシアネート化合物と重合する特性を有する。よって、両末端変性シリコーンオイルは、エーテル基、アミノ基（１級又は２級アミノ基）、メルカプト基、又はヒドロキシル基により、シリコーン鎖の両末端が変性されていることが好ましい。これらの両末端変性シリコーンオイルは、両末端エーテル変性シリコーンオイル、両末端アミノ変性シリコーンオイル、両末端メルカプト変性シリコーンオイル、両末端カルボキシル変性シリコーンオイル、両末端フェノール変性シリコーンオイル、両末端カルビノール変性シリコーンオイルとして市販されている。
両末端変性シリコーンオイルは、いわゆる、反応性シリコーンオイルの１種であり、イソシアネート化合物と重合する特性を有する。よって、両末端変性シリコーンオイルは、エーテル基、アミノ基（１級又は２級アミノ基）、メルカプト基、又はヒドロキシル基により、シリコーン鎖の両末端が変性されていることが好ましい。これらの両末端変性シリコーンオイルは、両末端エーテル変性シリコーンオイル、両末端アミノ変性シリコーンオイル、両末端メルカプト変性シリコーンオイル、両末端カルボキシル変性シリコーンオイル、両末端フェノール変性シリコーンオイル、両末端カルビノール変性シリコーンオイルとして市販されている。
【0022】
ここで、本発明で用いられる好ましい両末端変性シリコーンオイルとしては、以下の一般式（１）で示される両末端変性シリコーンオイルを挙げることができる。
【0023】
【化1】
【0024】
一般式（１）において、Ｒは、－Ｃ３Ｈ６ＯＣ２Ｈ４ＯＨ、又は－Ｃ３Ｈ６ＯＣＨ２－Ｃ（ＣＨ２ＯＨ）２Ｃ２Ｈ５を示し、ｎは、２０以下の整数を表す。
【0025】
一般式（１）で示される両末端変性シリコーンオイルの中でも、特に、両末端のＲが、－Ｃ３Ｈ６ＯＣ２Ｈ４ＯＨであり、ｎが約１０であるシリコーンオイルを用いることが好ましい。このようなシリコーンオイルについては、市販のものを適宜入手することができる。
【0026】
なお、一般式（１）においては、ケイ素原子に結合する官能基は、メチル基となっているが、このメチル基が水素原子で置換された両末端変性シリコーンオイルであってもよい。
【0027】
被覆層４を形成するための組成物に両末端変性シリコーンオイルを含有することにより、被覆層４に適度な弾性を付与することができるとともに、被覆層４の電気的特性を調整することができ、フィルミングの発生を有効に抑制することができる。
【0028】
－片末端ジオール変性シリコーンオイル－
片末端ジオール変性シリコーンオイルは、両末端変性シリコーンオイルと同様に、反応性シリコーンオイルであるが、シリコーン鎖の一方の末端に、２つのヒドロキシル基が結合しているものである。通常、両末端変性シリコーンオイルとイソシアネート化合物とを重合させた場合、直鎖状のポリウレタンが生成するが、片末端ジオール変性シリコーンオイルを併用することにより、ポリウレタンに分岐鎖が導入され、現像ローラ１のナノレベルの微細な粗さを向上させることができる。
片末端ジオール変性シリコーンオイルは、両末端変性シリコーンオイルと同様に、反応性シリコーンオイルであるが、シリコーン鎖の一方の末端に、２つのヒドロキシル基が結合しているものである。通常、両末端変性シリコーンオイルとイソシアネート化合物とを重合させた場合、直鎖状のポリウレタンが生成するが、片末端ジオール変性シリコーンオイルを併用することにより、ポリウレタンに分岐鎖が導入され、現像ローラ１のナノレベルの微細な粗さを向上させることができる。
【0029】
片末端ジオール変性シリコーンオイルとしては、以下の一般式（２）で示される片末端変性シリコーンオイルを挙げることができる。
【0030】
【化2】
【0031】
一般式（２）において、Ｒ’は、－Ｃ３Ｈ６ＯＣＨ２－Ｃ（ＣＨ２ＯＨ）２Ｃ２Ｈ５を示し、ｎは、２０以下の整数を表す。
【0032】
一般式（２）で示される片末端ジオール変性シリコーンオイルの中でも、特に、ｎが約１０であるシリコーンオイルを用いることが好ましい。なお、一般式（２）においては、ケイ素原子に結合する官能基は、メチル基となっているが、このメチル基が水素原子で置換されたシリコーンオイルであってもよい。
【0033】
本発明において、シリコーン変性ポリオールの調製のために使用する片末端ジオール変性シリコーンオイルは、両末端変性シリコーンオイル１００質量部に対して、１質量部以上１０質量部以下であることが好ましく、２質量部以上８質量部以下であることがより好ましい。両末端変性シリコーンオイルに対する片末端ジオール変性シリコーンオイルの使用量を上記の範囲内のものとすることにより、被覆層４の表面粗さを調整することにより、現像性能を良好に維持ししつつ、フィルミングを効果的に防止することができる。
【0034】
－イソシアネート化合物－
本発明において、シリコーン変性ポリオールのプレポリマー化のために使用するイソシアネート化合物としては、シリコーンオイルに導入された反応性基との反応性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネート、及びこれらのイソシアネートの変性体である、アダクト型、ビュレット型、イソシアヌレート型、アロファネート型等を挙げることができる。これらのイソシアネート化合物の中でも、２官能型イソシアネート化合物、イソシアヌレート型イソシアネート化合物とアダクト型イソシアネート化合物であることが好ましく、これらを単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポリウレタンを生成することができる。
本発明において、シリコーン変性ポリオールのプレポリマー化のために使用するイソシアネート化合物としては、シリコーンオイルに導入された反応性基との反応性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネート、及びこれらのイソシアネートの変性体である、アダクト型、ビュレット型、イソシアヌレート型、アロファネート型等を挙げることができる。これらのイソシアネート化合物の中でも、２官能型イソシアネート化合物、イソシアヌレート型イソシアネート化合物とアダクト型イソシアネート化合物であることが好ましく、これらを単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポリウレタンを生成することができる。
【0035】
（Ｂ）イソシアネート化合物
シリコーン変性ポリオールを硬化するためのイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの調製に通常使用される各種イソシアネート化合物、例えば、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環式イソシアネート化合物を用いることができる。
芳香族イソシアネート化合物としては、例えば、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、１，４－フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３’－ジメチルビフェニル－４，４’－ジイソシアネート等を挙げることができる。
また、脂肪族イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等を挙げることができる。
さらに、脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、トランスシクロヘキサン－１，４－ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、Ｈ６ＸＤＩ（水添ＸＤＩ）、Ｈ１２ＭＤＩ（水添ＭＤＩ）、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
シリコーン変性ポリオールを硬化するためのイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの調製に通常使用される各種イソシアネート化合物、例えば、芳香族イソシアネート化合物、脂肪族イソシアネート化合物、脂環式イソシアネート化合物を用いることができる。
芳香族イソシアネート化合物としては、例えば、２，４－トリレンジイソシアネート（２，４－ＴＤＩ）、２，６－トリレンジイソシアネート（２，６－ＴＤＩ）、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’－ＭＤＩ）、２，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’－ＭＤＩ）、１，４－フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、１，５－ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３’－ジメチルビフェニル－４，４’－ジイソシアネート等を挙げることができる。
また、脂肪族イソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル（ＮＢＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等を挙げることができる。
さらに、脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、トランスシクロヘキサン－１，４－ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、Ｈ６ＸＤＩ（水添ＸＤＩ）、Ｈ１２ＭＤＩ（水添ＭＤＩ）、４，４’－ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。
【0036】
本発明において、被覆層４を形成するために使用する組成物におけるイソシアネート化合物の使用量は、イソシアネート化合物の反応率が８０％以上１２６％以下、好ましくは９５％以上１１２％以下となるように使用されることが好ましい。
【0037】
（Ｃ）粗さ剤
被覆層４に用いられる粗さ剤は、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子である。このような粗さ剤としては、シリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル系粒子が挙げられる。耐熱性及び柔軟性のあるシリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル粒子が好ましく、シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子がより好ましい。
被覆層４に用いられる粗さ剤は、シロキサン結合又はウレタン結合を有する粒子である。このような粗さ剤としては、シリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル系粒子が挙げられる。耐熱性及び柔軟性のあるシリコーンゴム粒子、ポリウレタン粒子、ウレタン結合を有するアクリル粒子が好ましく、シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子がより好ましい。
【0038】
本発明において使用するシリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子は、１００℃以上の温度でも変形又は溶融しない耐熱性を有することが好ましく、１３０℃から１８０℃での耐熱性を有することがより好ましい。これにより、被覆層４の架橋温度においても、これらのシリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子が、変形することを防止することができる。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の耐熱性は、メルトフローインデクサーにおいて、圧力と熱を与えてもシリコーンゴム粒子やウレタン結合を有するアクリル粒子が溶けて流れ出すことがないことを確認することにより、評価することができる。
【0039】
シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の硬度は、デュロメータＡ（瞬時）（ＪＩＳ Ｋ ６２５３：１９９７）により測定して２０度以上８０度以下であることが好ましく、５０度以上７５度以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の硬度が、上記の範囲内のものであることにより、シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の破壊や変形による、被覆層４の摩擦係数の上昇や粘着の発生を効果的に防止できるとともに、被覆層４の硬度が上がりすぎることによる、被覆層４におけるクラックや割れの発生を防止することもでき、トナーに過剰なストレスを与えることも防止できる。
【0040】
シリコーンゴム粒子及びアクリル粒子は、被覆層４中に存在（埋没）していてもよく、また、被覆層４において不均一に分散していてもよく、被覆層４の表面側に偏在していてもよい。
【0041】
シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子のうち、シリコーンゴム粒子については、ジメチルポリシロキサン等、オルガノポリシロキサン、ポリオルガノシルセスオキサンを架橋した構造が好ましく、ウレタン結合を有するアクリル粒子としては、市販のアクリル粒子を使用することができる。
【0042】
なお、シリコーンゴム粒子については、有機基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ビニル基、アリル基等のアルケニル基；β－フェニルエチル基、β－フェニルプロピル基等のアラルキル基；クロロメチル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基等の１価ハロゲン化炭化水素基；エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等の反応性基含有有機基から選択される１種又は２種以上の炭素数１以上２０以下の１価の有機基から選択される基を有するオルガノポリシロキサン又はオルガノポリシルセスキオキサンから調製することが好ましく、これら、オルガノポリシロキサン又はオルガノポリシルセスキオキサンから調製される粒子を、オルガノアルコキシシランで表面処理した粒子であってもよい。このようなシリコーンゴム粒子としては、例えば、信越化学工業株式会社製の「ＫＭＰ－５９７」や、東レ・ダウコーニング株式会社製の「ＥＰ－５５００」、「ＥＰ－２６００」、「ＥＰ－２６０１」、「Ｅ－２７２０」、「ＤＹ ３３－４３０Ｍ」、「ＥＰ－２７２０」、「ＥＰ－９２１５Ｃｏｓｍｅｔｉｃ Ｐｏｗｄｅｒ」、「９７０１Ｃｏｓｍｅｔｉｃ Ｐｏｗｄｅｒ」等を使用することができる。
【0043】
シリコーンゴム粒子及び／又はウレタン結合を有するアクリル粒子の使用量は、（Ａ）シリコーン変性ポリオール１００質量部に対して、１５質量部以上５０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上４５質量部以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及び／又はウレタン結合を有するアクリル粒子の使用量を、上記使用量の範囲内のものとすることにより、弾性ローラ１の表面粗さが適切に維持され、現像剤搬送性が良好に保たれる一方で、解像度を高い水準に維持して、画質の悪化を防止することができる。
粗さ剤は、被覆層４に、１種のみ含有してもよく、２種以上含んでもよい。
粗さ剤は、被覆層４に、１種のみ含有してもよく、２種以上含んでもよい。
【0044】
シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒子径は、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒子径を上記の範囲内のものとすることにより、弾性ローラ１の表面粗さが適切に維持され、現像剤搬送性が良好に保たれる一方で、解像度を高い水準に維持して、画質の悪化を防止することができる。シリコーンゴム粒子及びウレタン結合を有するアクリル粒子の粒径は、弾性ローラ１を切断処理した後に、顕微鏡により断面を観察することにより測定することができる。
【0045】
被覆層４の厚さは、５μｍ以上１３μｍ以下があることが好ましく、６μｍ以上１１μｍ以下であることがより好ましい。
【0046】
（その他の構成）
本発明の現像ローラ１は、軸体２と弾性層３との間、及び弾性層３と被覆層４との間に、接着層を備えてもよい。弾性層３と被覆層４の間には、弾性層３の表面改質を、ＵＶ光等を照射し、プライマー処理することで接着剤層を設けてもよく、プラズマコートによって表面改質と接着剤層を同時に設けてもよい。
本発明の現像ローラ１は、軸体２と弾性層３との間、及び弾性層３と被覆層４との間に、接着層を備えてもよい。弾性層３と被覆層４の間には、弾性層３の表面改質を、ＵＶ光等を照射し、プライマー処理することで接着剤層を設けてもよく、プラズマコートによって表面改質と接着剤層を同時に設けてもよい。
【0047】
本発明の現像ローラ１において、電気的特性を調整することができ、特に被覆層を調整することで現像性能を良好に調整することができる。イソシアネート化合物のイソシアヌレートタイプとアダクトタイプの組み合わせにより、抵抗値やキャパシタンスを調整したりすることができる。
【0048】
（現像ローラの表面の抵抗値）
本発明の現像ローラ１の表面の抵抗値は、１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下であることが好ましく、１×１０６Ω以上１×１０９Ω以下であることがより好ましい。抵抗値が９×１０９Ωを超えると画質が悪くなり、下限値は、導電剤無しで実現できる限界の抵抗値である。
現像ローラ１の表面の抵抗値は、被覆層４のシリコーン変性ポリオールとイソシアネート化合物の種類の組み合わせで、調整することが可能である。必要であれば、反応性エーテル変性シリコーンオイルを添加することによって抵抗値をコントロールすることが可能である。
現像ローラの表面の抵抗値は、後述の実施例で説明した方法により測定する値とする。
本発明の現像ローラ１の表面の抵抗値は、１×１０６Ω以上９×１０９Ω以下であることが好ましく、１×１０６Ω以上１×１０９Ω以下であることがより好ましい。抵抗値が９×１０９Ωを超えると画質が悪くなり、下限値は、導電剤無しで実現できる限界の抵抗値である。
現像ローラ１の表面の抵抗値は、被覆層４のシリコーン変性ポリオールとイソシアネート化合物の種類の組み合わせで、調整することが可能である。必要であれば、反応性エーテル変性シリコーンオイルを添加することによって抵抗値をコントロールすることが可能である。
現像ローラの表面の抵抗値は、後述の実施例で説明した方法により測定する値とする。
【0049】
（現像ローラのキャパシタンス）
現像ローラの低周波におけるキャパシタンスは低い方が好ましく、特に、０．１Ｈｚで１０ｎＦ未満であることが好ましい。
被覆層４には、カーボンやイオン導電材などの導電性付与剤は、キャパシタンス上昇に起因するため、結果としてトナー離型性が劣ることとなり、使用しない。
現像ローラの低周波におけるキャパシタンスは低い方が好ましく、特に、０．１Ｈｚで１０ｎＦ未満であることが好ましい。
被覆層４には、カーボンやイオン導電材などの導電性付与剤は、キャパシタンス上昇に起因するため、結果としてトナー離型性が劣ることとなり、使用しない。
【0050】
（ヘキサデカン接触角）
現像ローラ１の表面のヘキサデカン接触角は、３０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがより好ましく、５０°以上であることが更に好ましい。３０°以上であることにより、フィルミング発生を良好に抑制することができる。フィルミングを抑えることにより、現像ローラ１の寿命が延び画像品質の安定化に繋がる。また、フィルミングによるかぶり発生も抑制することができる。
ヘキサデカン接触角は、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用いて測定することができる。
現像ローラ１の表面のヘキサデカン接触角は、３０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがより好ましく、５０°以上であることが更に好ましい。３０°以上であることにより、フィルミング発生を良好に抑制することができる。フィルミングを抑えることにより、現像ローラ１の寿命が延び画像品質の安定化に繋がる。また、フィルミングによるかぶり発生も抑制することができる。
ヘキサデカン接触角は、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用いて測定することができる。
【実施例0051】
以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【0052】
［実施例１］
以下の手順により、実施例１の現像ローラを作製した。
（プライマー層の形成）
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（ＳＵＭ２３製、直径７．５ｍｍ、長さ２７４．１ｍｍ）をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。
以下の手順により、実施例１の現像ローラを作製した。
（プライマー層の形成）
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体（ＳＵＭ２３製、直径７．５ｍｍ、長さ２７４．１ｍｍ）をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー（商品名「プライマーＮｏ．１６」、信越化学工業株式会社製）を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、１５０℃の温度にて１０分焼成処理した後、常温にて３０分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。
【0053】
（弾性層の形成）
シリコーンゴムから形成されたミラブル型ゴム組成物を用いた押出成形により、軸体の外周面上にゴム材料からなる弾性体を成形した。なお、押出成形では、シリコーンゴムから形成されたゴム組成物を、正外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて２７０℃で５分間加熱し、更に、ギヤオーブンを用いて２００℃で４時間加熱して硬化させた。これにより、プライマー処理された軸体の外周面上にゴム組成物の硬化物からなる弾性層を形成した。弾性層は中実な層であり、弾性層の厚さは、４．２５ｍｍであった。
シリコーンゴムから形成されたミラブル型ゴム組成物を用いた押出成形により、軸体の外周面上にゴム材料からなる弾性体を成形した。なお、押出成形では、シリコーンゴムから形成されたゴム組成物を、正外線加熱炉（ＩＲ炉）を用いて２７０℃で５分間加熱し、更に、ギヤオーブンを用いて２００℃で４時間加熱して硬化させた。これにより、プライマー処理された軸体の外周面上にゴム組成物の硬化物からなる弾性層を形成した。弾性層は中実な層であり、弾性層の厚さは、４．２５ｍｍであった。
【0054】
（被覆層の形成）
まず、以下に示す化合物を、表１に示す質量部数の配合で、１００℃から１２０℃に４時間から６時間保持して、シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂの２種類を合成した。
ａ１ 両末端ヒドロキシル基変性ジメチルシリコーンオイル
ａ２ 片末端ジオール変性シリコーンオイル
ａ３ イソシアネート化合物 イソシアヌレートタイプ
ａ４ イソシアネート化合物 アダクトタイプ
まず、以下に示す化合物を、表１に示す質量部数の配合で、１００℃から１２０℃に４時間から６時間保持して、シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂの２種類を合成した。
ａ１ 両末端ヒドロキシル基変性ジメチルシリコーンオイル
ａ２ 片末端ジオール変性シリコーンオイル
ａ３ イソシアネート化合物 イソシアヌレートタイプ
ａ４ イソシアネート化合物 アダクトタイプ
【0055】
【表1】
【0056】
以下の材料を用いて、表２に示す質量部数の配合で被覆層用組成物を調製した。なお、ベース樹脂は、下記のシリコーン変性ポリオールとイソシアネートとで形成されるシリコーン変性ウレタン樹脂であった。
・上記シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂ
・イソシアネート（商品名「ＴＰＡ－１００」、旭化成株式会社製）
・粗さ剤（商品名「ＥＰ－２６０１」、東レ・ダウコーニング株式会社製）
・粗さ剤 高復元性アクリル微粒子ＸＸ－４３１６Ｚ（平均粒子径３μｍ）積水化成品工業株式会社
上被覆層用組成物には、適宜触媒及びシンナーを加える。
・上記シリコーン変性ポリオールＡ、Ｂ
・イソシアネート（商品名「ＴＰＡ－１００」、旭化成株式会社製）
・粗さ剤（商品名「ＥＰ－２６０１」、東レ・ダウコーニング株式会社製）
・粗さ剤 高復元性アクリル微粒子ＸＸ－４３１６Ｚ（平均粒子径３μｍ）積水化成品工業株式会社
上被覆層用組成物には、適宜触媒及びシンナーを加える。
【0057】
次に、弾性層の外周面をＵＶ処理した。その後、ＵＶ処理された弾性層上に被覆層用組成物をスプレー法によって塗布した。塗布された組成物を１５０℃から１６０℃で３０分間加熱し現像ローラを得た。
乾燥後の被覆層の厚さは９μｍであった。
乾燥後の被覆層の厚さは９μｍであった。
【0058】
［実施例２、３及び比較例１］
表２に示す質量部数の配合で、被覆層を形成した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製した。
比較例１のカーボンには、ＭＡ１００（三菱化学製）を用いた。
表２に示す質量部数の配合で、被覆層を形成した以外は実施例１と同様に現像ローラを作製した。
比較例１のカーボンには、ＭＡ１００（三菱化学製）を用いた。
【0059】
［評価］
上記実施例及び比較例について、以下の評価を行った。評価結果を表２に示す。
上記実施例及び比較例について、以下の評価を行った。評価結果を表２に示す。
【0060】
（現像ローラの表面の抵抗値）
上記実施例及び比較例の現像ローラの表面の抵抗値を測定した。図２に測定装置の正面概略図を示す。
図２に示すように、金メッキ板５１上に、現像ローラ１を乗せ、両端部に重さ５００ｇのおもり５２を掛け、印加電圧１００Ｖでシャフト５３と金メッキ板５１との抵抗値を、超高抵抗／微少電流計「５４５０」（株式会社エーディーシー製）５４を用いて測定した。
上記実施例及び比較例の現像ローラの表面の抵抗値を測定した。図２に測定装置の正面概略図を示す。
図２に示すように、金メッキ板５１上に、現像ローラ１を乗せ、両端部に重さ５００ｇのおもり５２を掛け、印加電圧１００Ｖでシャフト５３と金メッキ板５１との抵抗値を、超高抵抗／微少電流計「５４５０」（株式会社エーディーシー製）５４を用いて測定した。
【0061】
（ヘキサデカン接触角）
ヘキサデカンを装置にセットし、現像ローラ上にヘキサデカンの液滴をたらし、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用い、ヘキサデカン接触角を測定した。
ヘキサデカンを装置にセットし、現像ローラ上にヘキサデカンの液滴をたらし、ポータブル接触角計ＰＣＡ－１（協和界面科学社製）を用い、ヘキサデカン接触角を測定した。
【0062】
（トナー離型性評価）
モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）でカートリッジに上記実施例及び比較例の現像ローラを装着し、低温低湿環境（１０℃２０％ＲＨ）にてカートリッジ電極を外部電源に接続し、電圧を変化させたときの印字濃度を測定した。印字濃度測定はベタ印字部をＸ－Ｒｉｔｅ社製のＸ－Ｒｉｔｅ５０４分光濃度計で測定した。
印字濃度を、以下の評価基準で判定した。トナー離型性は低い電圧においても濃度が濃く出るほどトナー離型性が良いと判断した。
Ａ：１．４以上
Ｂ：１．３５以上
Ｃ：１．３５未満
モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）でカートリッジに上記実施例及び比較例の現像ローラを装着し、低温低湿環境（１０℃２０％ＲＨ）にてカートリッジ電極を外部電源に接続し、電圧を変化させたときの印字濃度を測定した。印字濃度測定はベタ印字部をＸ－Ｒｉｔｅ社製のＸ－Ｒｉｔｅ５０４分光濃度計で測定した。
印字濃度を、以下の評価基準で判定した。トナー離型性は低い電圧においても濃度が濃く出るほどトナー離型性が良いと判断した。
Ａ：１．４以上
Ｂ：１．３５以上
Ｃ：１．３５未満
【0063】
（フィルミング評価）
モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）で４０００枚印刷後のフィルミング状況を評価した。
フィルミングは、現像剤の付着量により評価した。具体的には、４０００枚印字した後の現像ローラの表面に付着している現像剤を吸引後、フィルミング重量測定ジグに転写した質量を測定した。フィルミング評価については、転写した現像剤の質量を以下の評価基準で評価した。フィルミング評価は、Ａであると合格である。
Ａ：０ｍｇ以上０．００３ｍｇ以下
Ｂ：０．００３ｍｇより多く０．００６ｍｇ以下
Ｃ：０．００６ｍｇより多い
モノクロ画像形成装置（商品名「ＨＬ－Ｌ２３６０ＤＮ」、ブラザー工業株式会社製）で４０００枚印刷後のフィルミング状況を評価した。
フィルミングは、現像剤の付着量により評価した。具体的には、４０００枚印字した後の現像ローラの表面に付着している現像剤を吸引後、フィルミング重量測定ジグに転写した質量を測定した。フィルミング評価については、転写した現像剤の質量を以下の評価基準で評価した。フィルミング評価は、Ａであると合格である。
Ａ：０ｍｇ以上０．００３ｍｇ以下
Ｂ：０．００３ｍｇより多く０．００６ｍｇ以下
Ｃ：０．００６ｍｇより多い
【0064】
（Ｃ－Ｆ特性）
また、現像ローラのキャパシタンスを、下記のように測定した。
ＬＣＲメーター（株式会社ＮＦ回路設計ブロック製）を用い、測定環境温度２３℃、湿度５５％ＲＨで、被覆層形成現像ローラ表面に導電ペーストで電極を作製し、導電ペーストと芯金との間のキャパシタンスをＬＣＲメーターで測定した。Ｃ－Ｆ特性を図３に示す。
また、現像ローラのキャパシタンスを、下記のように測定した。
ＬＣＲメーター（株式会社ＮＦ回路設計ブロック製）を用い、測定環境温度２３℃、湿度５５％ＲＨで、被覆層形成現像ローラ表面に導電ペーストで電極を作製し、導電ペーストと芯金との間のキャパシタンスをＬＣＲメーターで測定した。Ｃ－Ｆ特性を図３に示す。
【0065】
【表2】
【符号の説明】
【0066】
１ 現像ローラ
２ 軸体
３ 弾性層
４ 被覆層
５１ 金メッキ板
５２ おもり
５３ シャフト
５４ 超高抵抗／微少電流計
２ 軸体
３ 弾性層
４ 被覆層
５１ 金メッキ板
５２ おもり
５３ シャフト
５４ 超高抵抗／微少電流計
【図1】
【図2】
【図3】
