(57)【要約】【課題】高品質な画像を形成できる軽量化された現像ローラ、現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】中空シャフト１０と、中空シャフト１０の外周に設けられた弾性層２０とを備えた現像ローラ１Ａであって、弾性層２０が、ウレタン樹脂、復元性粒子２１及び導電性付与剤を含有し、１ｍｍ未満の厚さを有する現像ローラとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空シャフトと、該中空シャフトの外周に設けられた弾性層とを備えた現像ローラであって、
前記弾性層が、ウレタン樹脂、復元性粒子及び導電性付与剤を含有し、１ｍｍ未満の厚さを有する現像ローラ。
【請求項２】
前記復元性粒子の復元率が、２０％以上１００％以下である請求項１記載の現像ローラ。
【請求項３】
前記復元性粒子の配合量が、前記ウレタン樹脂に対して１質量％以上６０質量％以下である請求項１又は２記載の現像ローラ。
【請求項４】
前記弾性層の外周に被覆層を有する請求項１から３いずれか１項記載の現像ローラ。
【請求項５】
前記被覆層の厚みが、１５μｍ以上５００μｍ以下である請求項４記載の現像ローラ。
【請求項６】
請求項１から５いずれか１項記載の現像ローラを備えた現像装置。
【請求項７】
請求項１から５いずれか１項記載の現像ローラを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像ローラ、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置には、シャフトの外周面に形成された弾性層を有する各種ローラが装着されている。各種ローラとしては、例えば、クリーニングローラ、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、加圧ローラ、紙送り搬送ローラ、及び定着ローラ等が挙げられる。
【０００３】
近年、画像形成装置は、カラー画像化されると共に、小型化、画像の高精細化及び印刷速度の高速化等の性能が急速に向上している。画像形成装置におけるこれらの性能を向上させるため、ローラを駆動させる駆動機構の小型化、ローラの回転トルク低減、ローラの回転安定性等を目的として、各種ローラの軽量化が検討されている。また一方では、画像形成装置において高品質の画像を形成するには、画像形成装置に装着されたローラが、所定の当接圧力で、長手方向に均等に被当接体に当接又は圧接する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、軽量化されたローラを画像形成装置に装着すると、ローラと被当接体との当接状態又は圧接状態をローラの周方向又は長手方向に均一に調整することができず、形成される画像の品質が低下する場合がある。
また、弾性層を薄膜化すると、弾性層の復元性が悪く、長期保存後に表面に凹みが生じ、次に始動させたときに画像に横筋が発生す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、高品質な画像を形成できる軽量化された現像ローラ、現像装置及び画像形成装置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】
【０００５】
本発明は、中空シャフトと、中空シャフトの外周に設けられた弾性層とを備えた現像ローラであって、弾性層が、ウレタン樹脂、復元性粒子及び導電性付与剤を含有し、１ｍｍ未満の厚さを有する現像ローラである。
【０００６】
復元性粒子の復元率は、２０％以上１００％以下であることが好ましい。
【０００７】
復元性粒子の配合量は、ウレタン樹脂に対して１質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。
【０００８】
弾性層の外周に被覆層を有することが好ましい。
【０００９】
被覆層の厚みは、１５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の現像装置は、本発明の現像ローラを備えたものである。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、本発明の現像ローラを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高品質な画像を形成できる軽量化された現像ローラ、現像装置及び画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の現像ローラの一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図５】復元性粒子の復元率の測定方法を示す概略図である。
【図６】復元性粒子の平均粒子径の測定位置を示す平面図である。
【図７】復元性粒子の復元率の測定において得られる負荷及び除荷曲線である。
【図８】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１５】
［現像ローラ］
本発明の現像ローラ１Ａは、図１及び図２に示すように、中空シャフト１０と、中空シャフト１０の外周に設けられた弾性層２０とを備えた現像ローラであって、弾性層２０は、ウレタン樹脂、復元性粒子２１及び導電性付与剤を含有し、１ｍｍ未満の厚さを有するものである。
以下、本発明の現像ローラ１Ａの構成について説明する。
【００１６】
（中空シャフト）
中空シャフト１０は、筒状体と筒状体の中心軸上に軸体とを備えたものであればよく、公知のものを用いることができる。例えば、図２に示すように、筒状のシャフト本体１１と、シャフト本体１１の両端部に嵌入される２つのシャフト端部１２とを備える中空シャフト１０が挙げられる。
【００１７】
−シャフト本体−
図２に示されるように、シャフト本体１１は、その両端部に開口（以下、両端開口部と称する。）を有し、かつ、シャフト端部１２とともに嵌合部１５を形成するように、所定の位置から両端開口部までの領域における内径が拡径された円筒体を成し、その外表面の一部又は全部に後述する弾性層２０が形成される。
【００１８】
シャフト本体１１は、その軸線方向にわたって均一な外径を有していればよく、ローラの用途等に応じて所望の厚さに調整される。シャフト本体１１の外径は、通常、例えば、５〜６０ｍｍ程度に調整され、好ましくは、１０〜３０ｍｍ程度に調整される。シャフト本体１１が上記範囲の外径を有し、さらに、シャフト本体１１の厚さを、例えば、０．５〜８ｍｍ程度、好ましくは、１〜５ｍｍ程度に調整することによって、中空シャフト１０としたときの強度を大きく低下させることがない。その結果、中空シャフト１０を用いて作製されたローラが所定の当接圧力で長手方向に均等に像担持体に当接又は圧接する状態を保持することができる。
【００１９】
シャフト本体１１は、所望の強度を有する材料で形成されればよく、このような材料としては、例えば、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、又は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、軽量化を図ることができると共に所望の強度と導電性とを有する点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。
【００２０】
なお、シャフト本体１１に導電性が要求される場合には、上記金属を用いればよい。また、樹脂で形成した絶縁性芯体にメッキを施してもよく、樹脂に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した材料を用いてもよい。
【００２１】
−シャフト端部−
シャフト端部１２は、シャフト本体１１の両端部（両端開口部）に嵌入されることにより、シャフト本体１１の両端部を閉塞する。シャフト端部１２は、シャフト本体１１を一体に支持すると共に、図示しないローラの駆動機構で生じる駆動力をシャフト本体１１に伝達し、シャフト本体１１を回転駆動させる。このシャフト端部１２は、導電特性を有していても有していなくてもよく、ローラの用途等に応じて導電特性の有無が決定される。
【００２２】
シャフト端部１２は、シャフト本体１１の両端部域に嵌入可能な外径を有する中実円筒体を成す嵌入部１３と、シャフト本体１１に嵌入されない一方の面から同心状に突出して形成された、嵌入部１３よりも小さな外径を有する円筒体を成す支持軸１４とを備えている。
【００２３】
嵌入部１３は、中実に形成されている。嵌入部１３が中実に形成されると、シャフト本体１１の両端部に形成される後述する嵌合部１５も中実になり、中空シャフト１０の強度を保持することができる。その結果、中空シャフト１０を用いて作製されたローラを画像形成装置に装着すると、ローラを所定の当接圧力で長手方向に均等に像担持体に当接又は圧接させることができると共に、シャフト端部１２とシャフト本体１１との嵌合状態が強固になり、中空シャフト１０の振れを小さくすることができる。
【００２４】
シャフト端部１２は、シャフト本体１１に嵌入され、かつ、シャフト本体１１の外周面に弾性層２０が形成されたローラを支持することのできる強度を有する材料で形成されればよく、このような材料としては、例えば、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、又は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂等が挙げられる。これらの中でも、所望の強度と導電性とを十分に確保することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。支持軸１４は、嵌入部１３と同一の材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。
【００２５】
シャフト端部１２は、シャフト本体１１と同一の材料で形成されても、異なる材料で形成されてもよい。シャフト本体１１とシャフト端部１２とが異なる材料で形成される場合は、例えば、軽量かつ強度の高いアルミニウムで形成されたシャフト本体１１と、より強度の高いステンレス鋼で形成されたシャフト端部１２が挙げられる。
【００２６】
（弾性層）
図２に示すように、弾性層２０は、ウレタン樹脂、復元性粒子２１及び導電性付与剤を含有し、１ｍｍ未満の厚さを有するものである。本発明における弾性層２０は、復元性粒子２１を含むため、厚みが１ｍｍ未満であっても、像担持体への当接又は圧接が良好になされ、長期保存後も凹みが生じることがなく高品質な画像を得ることができる。また、弾性層２０を薄膜化できることにより、製造上簡便な工程で行うことができ、均一な膜質を得ることできるため、高品質な画像とコストの低減を実現することができる。
【００２７】
−表面粗さＲａ−
弾性層２０の表面粗さＲａは、２．３以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましい。
なお、表面粗さＲａは、後述の実施例で示す算術平均粗さの測定方法によって測定される値とする。
【００２８】
−復元性粒子−
弾性層２０に含有される復元性粒子２１は、２０％以上１００％以下の復元率を有する。２０％以上の復元率を有することで、復元性の高い弾性層２０を得ることができる。復元率は２５％以上１００％以下であることが好ましく、３０％以上１００％以下であることがより好ましい。
復元性粒子２１は、平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下であることが更に好ましい。復元性粒子２１の平均粒子径が、上記範囲内であることにより、弾性層２０の弾性率をより高めることができる。
【００２９】
本発明における復元性粒子２１としては、ウレタン樹脂粒子、アクリル粒子、シリコーンゴム粒子  が好ましい。ウレタン樹脂粒子の市販品としては、積水化成品工業株式会社製の「ＸＸ−４１３２Ｚ」（商品名、復元率３３％、φ１０μｍ）が挙げられる。
【００３０】
−復元率の測定方法−
復元性粒子２１の復元率は、例えば、以下の方法で測定することができる。
ダイナミック微小硬度計：ＤＵＨ−２１１Ｓ（商品名）、島津製作所製
試料：ウレタン樹脂粒子
上部加圧圧子：２０μｍ
測定モード：負荷及び除荷試験
最大試験力：９．８１０「ｍＮ」
最小試験力：０．４９「ｍＮ」
負荷速度：０．７４３７「ｍＮ／ｓｅｃ」
負荷保持時間：３「ｓｅｃ」
【００３１】
図５及び図６に示すように、復元性粒子２１を試料台４２に極微量散布後、Ｘ方向とＹ方向の径（ｄＸ、ｄＹ）を測り、その平均を粒子径（ｄ）とする。次に、圧子４１により、１粒ずつ復元性粒子２１を押圧して、負荷及び除荷試験を行う（図７参照）。
次に、得られた平均を粒子径（ｄ）、Ｌ１、Ｌ２から、試料の圧縮率及び復元率を次式で計算する。
圧縮率  Ｃｒ＝Ｌ１／ｄ×１００（％）
復元率  Ｒｒ＝Ｌ２／ｄ×１００（％）
【００３２】
−弾性層用樹脂組成物−
弾性層２０は、ウレタン樹脂、復元性粒子２１及び導電性物質を含有するものである。
ウレタン樹脂を構成するウレタン樹脂としては、ポリエステルウレタン、アクリルウレタンであることが好ましい。
弾性層２０は、上記復元性粒子２１、（ａ）ポリオール、（ｂ）イソシアネート、及び（ｃ）導電性付与剤を含有する弾性層用樹脂組成物から形成することができる。
以下、弾性層用樹脂組成物の成分（ａ）〜（ｃ）について説明する。
【００３３】
（ａ）ポリオール
ポリオールは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種のポリオールであればよく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリカーボネートポリオールから選択された少なくとも１種のポリオールであるのが好ましい。
【００３４】
ポリエーテルポリオールは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール−エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、及び、これらの各種変性体又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００３５】
ポリエステルポリオールは、分子内に２つ以上のエステル結合と、２つ以上のヒドロキシル基を有する。ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸とポリオールとの縮合反応物等が挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。
【００３６】
ポリアクリレートポリオールは、ヒドロキシル基含有モノマーと他のオレフィン系不飽和モノマー、例えば（メタ）アクリル酸のエステル、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル及びマレイン酸ジアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル及びフマル酸ジアルキルエステル、α−オレフィン並びに他の不飽和オリゴマー及び不飽和ポリマーとのコポリマーである。
【００３７】
ポリカーボネートポリオールは、分子内に２つ以上のカーボネート結合と、２つ以上のヒドロキシル基を有する。ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリオールとカーボネート化合物との縮合反応物等が挙げられる。また、カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、アルキレンカーボネート等が挙げられる。ポリカーボネートポリオールの原料として用いられるポリオールとしては、例えば、ヘキサンジオール、ブタンジオール等のジオール、２，４−ブタントリオール等のトリオールなどが挙げられる。
ポリオールは、後述するイソシアネート等との相溶性に優れる点で、１０００〜８０００の数平均分子量を有するのが好ましく、１０００〜５０００の数平均分子量を有するのが更に好ましく、イオン液体が水酸基含有イオン液体である場合には、８００〜１５０００の数平均分子量を有するのが好ましく、１０００〜５０００の数平均分子量を有するのが更に好ましい。数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による標準ポリスチレンに換算したときの分子量である。
【００３８】
（ｂ）イソシアネート
イソシアネートは、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であればよく、例えば、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネート及びこれらの誘導体等が挙げられる。イソシアネートは、貯蔵安定性に優れ、反応速度を制御しやすい点で、脂肪族イソシアネートであるのが好ましい。
芳香族イソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルエンジイソシアネート（トリレンジイソシアネートとも称する。ＴＤＩ）、３，３’−ビトリレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、メタフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族イソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、オルトトルイジンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネートメチル、トランスシクロヘキサン−１，４−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアネート等が挙げられる。
誘導体としては、ポリイソシアネートの多核体、ポリオール等で変性したウレタン変性物（ウレタンプレポリマーを含む）、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等が挙げられる。ポリイソシアネートは、１種単独で又は２種以上を用いることができる。ポリイソシアネートは、５００〜２０００の分子量を有するのが好ましく、７００〜１５００の分子量を有するのがより好ましい。
【００３９】
弾性層用樹脂組成物に用いられる（ｂ）イソシアネートはポリイソシアネートであることが好ましい。（ｂ）イソシアネート１分子中のイソシアネート基の数が２を超えることが好ましく、２．５以上がより好ましく、３以上が更に好ましい。
ポリオールとポリイソシアネートとの混合物における混合割合は、特に限定されないが、通常、ポリオールに含まれる水酸基（ＯＨ）と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）とのモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）が０．７以上１．１５以下であるのが好ましい。このモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、０．８５以上１．１０以下であるのがより好ましい。なお、実際には、作業環境、作業上の誤差を考慮して適正モル比の３倍から４倍相当量を配合してもよい。
【００４０】
弾性層用樹脂組成物には、（ａ）ポリオールと（ｂ）イソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を併用してもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、グリコール類、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン及びアミン類等が挙げられる。
【００４１】
（ｃ）導電性付与剤
（ｃ）導電性付与剤としては、弾性層２０に導電性を付与できる成分であればよく、例えば、金属、金属酸化物、導電性ポリマー等の導電性粉末、カーボンブラック、イオン導電材、界面活性剤等が挙げられる。
【００４２】
導電性付与剤としては、カーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックを弾性層用樹脂組成物に配合することで、帯電性及び電荷減衰速度に係る効果がより顕著に奏される。導電性付与剤としては、１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。
カーボンブラックは特に限定されず、例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等が好適に用いられる。カーボンブラックとしては、これらのうち１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。
【００４３】
弾性層用樹脂組成物における導電性付与剤の含有量は、弾性層用樹脂組成物の全量基準で、例えば０．５質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。２質量％以上１０質量％以下であることがさらに好ましい。導電性付与剤の含有量が０．５質量％以上であることにより、現像ローラの抵抗値がより安定化し、印字性能がより向上する傾向がある。また２０質量％以下であることにより、弾性層２０の圧縮永久歪がより小さくなり、現像ローラの印字性能及び耐久性がより向上する傾向がある。
【００４４】
弾性層２０は上記以外の添加剤を更に含有してもよい。例えば、弾性層２０は、シランカップリング剤、潤滑剤、重合触媒、分散剤、充填材の添加剤を更に含有してもよい。
【００４５】
弾性層２０は、弾性層用樹脂組成物をシャフト本体１１上に塗布し、加熱等により（ａ）ポリオール成分及び（ｂ）イソシアネート成分と、を重合して硬化する。塗布液に使用される溶媒は、ポリオール成分及びイソシアネート成分を溶解可能な溶媒であることが好ましく、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等であってよい。
【００４６】
弾性層用樹脂組成物の塗工は、例えば、弾性層用樹脂組成物の塗工液を塗工する塗布法、塗工液に弾性層等を浸漬するディッピング法、塗工液を弾性層等に吹き付けるスプレーコーティング法等の公知の塗工方法によって行われる。弾性層用樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、弾性層用樹脂組成物に、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール、キシレン及びトルエン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒等の揮発性溶媒、又は、水を加えた塗工液を塗工してもよい。このようにして塗工された弾性層用樹脂組成物を硬化する方法は、弾性層用樹脂組成物の硬化等に必要な熱を加えられる方法であればよく、例えば、弾性層用樹脂組成物が塗工された弾性層等を加熱器で加熱する方法、樹脂組成物が塗工された弾性層等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。弾性層用樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、１００℃以上２００℃以下であることが好ましく、特に１２０℃以上１６０℃以下であることがより好ましく、加熱時間は１０分以上１２０分間以下であることが好ましく、３０分以上６０分以下であることがより好ましい。
【００４７】
（被覆層）
本発明の現像ローラは、図３の現像ローラ１Ｂに示すように、弾性層２０の外周に被覆層３０を有してもよい。被覆層３０は、熱硬化性樹脂からなるものである。また、被覆層３０は、弾性層２０の外周であって、現像ローラ１Ｂの最表面に設けられ、現像剤を担持する役割を有する。
弾性層２０を作製するための弾性層用樹脂組成物中の復元性粒子２１の平均粒子径及び／又は含有量を調整することにより、弾性層２０の表面に凹凸を形成することができ、その上に被覆層用樹脂組成物を塗工することにより、弾性層２０の凹凸を反映した被覆層３０を形成することができる。
なお、被覆層用樹脂組成物は、上記弾性層用樹脂組成物と同様の材料を用いることができる。
【００４８】
さらに、図４の現像ローラ１Ｃのように、復元性粒子２１によって凹凸が形成された弾性層２０の表面に、さらに表面粗さ材３１を含有する被覆層３０を形成することによって、被覆層３０の表面に凹凸を形成することもできる。
【００４９】
被覆層３０の厚さは、１５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。被覆層３０の厚さが上記範囲であることにより、弾性層３０の表面を保護できるとともに、弾性層２０の凹凸を維持することができる。なお、弾性層の厚さとは、復元性粒子２１を有しない領域で測定した値とする。
【００５０】
−表面粗さＲａ−
上記のようにして作製される被覆層３０は、表面粗さＲａが０．４以上２．３以下であることが好ましい。表面粗さＲａは、０．４以上１．５以下であることがより好ましい。表面粗さＲａが上記範囲であることにより、現像剤搬送性が向上し、一層優れた印字特性が得られる。
なお、表面粗さＲａは、後述の実施例で示す算術平均粗さの測定方法によって測定される値とする。
【００５１】
（その他の構成）
本発明の現像ローラは、シャフト本体１１と弾性層２０との間、及び弾性層２０と被覆層３０との間に、接着層又はプライマー層等を備えていてもよい。ここで、これらの層のうち、特に、弾性層２０と被覆層３０の間に設けられる接着層及びプライマー層については、その電気的特性を調整することにより、現像ローラとしての電気的特性を調整することができ、これにより、現像ローラの現像性能を良好に調整することができる。
【００５２】
プライマー層としては、現像ローラのプライマー層として通常用いられるものを使用することができるが、例えば、エステル基を有するウレタン樹脂からなるプライマー層を形成することにより、現像ローラの現像性能を良好に維持することができる。
【００５３】
［現像装置及び画像形成装置］
次に、本発明の現像装置及び画像形成装置の一実施形態について図８を参照して、説明する。
本発明の現像ローラは、現像装置及び画像形成装置における現像剤担持体として、好適に用いることができる。本実施形態において、画像形成装置における現像ローラ以外の構成は特に限定されない。
【００５４】
画像形成装置１００は、各色（黒色、シアン、マゼンタ、黄色）の現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹに装備された複数の像担持体１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｍ及び１１１Ｙを転写搬送ベルト１４６上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹが転写搬送ベルト１４６上に直列に配置されている。現像ユニットＢは、像担持体１１１Ｂ例えば感光体（感光ドラムとも称される。）と、帯電手段１１２Ｂ例えば帯電ローラと、露光手段１１３Ｂと、現像装置１２０Ｂと、転写搬送ベルト１４６を介して像担持体１１１Ｂに当接する転写手段１１４Ｂ例えば転写ローラと、クリーニング手段１１５Ｂとを備えている。
【００５５】
現像装置１２０Ｂは、本発明の現像装置の一例であり、図８に示されるように、現像剤担持体１２３Ｂと現像剤１２２Ｂとを備えている。すなわち、本発明の現像ローラは、現像剤担持体１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｍ及び１２３Ｙとして装着されている。現像装置１２０Ｂは、具体的には、一成分非磁性の現像剤１２２Ｂを収容する筐体１２１Ｂと、現像剤１２２Ｂを像担持体１１１Ｂに供給する現像剤担持体１２３Ｂと、現像剤担持体１２３Ｂに現像剤１２２Ｂを供給するトナー供給ローラ１２５Ｂと、現像剤１２２Ｂの厚みを調整する現像剤量調節手段１２４Ｂ、例えばブレードとを備えてなる。現像装置１２０Ｂにおいて、現像剤量調節手段１２４Ｂは、図８に示されるように、現像剤担持体１２３Ｂの外周面に接触又は圧接している。すなわち、現像装置１２０Ｂは「接触式現像装置」である。現像ユニットＣ、Ｍ及びＹは現像ユニットＢと基本的に同様に構成されており、同じ要素には、同じ符号と各ユニットを示す記号Ｃ、Ｍ又はＹとを付して、説明を省略する。
【００５６】
画像形成装置１００において、現像装置１２０Ｂの現像剤担持体１２３Ｂは、その表面が像担持体１１１Ｂの表面に接触又は圧接するように配置されている。現像装置１２０Ｃ、１２０Ｍ及び１２０Ｙも、現像装置１２０Ｂと同様に、現像剤担持体１２３Ｃ、１２３Ｍ及び１２３Ｙの表面が像担持体１１１Ｃ、１１１Ｍ及び１１１Ｙの表面に接触又は圧接するように配置されている。すなわち、この画像形成装置１００は「接触式画像形成装置」である。
【００５７】
定着手段１３０は、現像ユニットＹの下流側に配置されている。この定着手段１３０は、記録体１１６を通過させる開口部１３５を有する筐体１３４内に、定着ローラ１３１と、定着ローラ１３１の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ１３３と、定着ローラ１３１及び無端ベルト支持ローラ１３３に巻き掛けられた無端ベルト１３６と、定着ローラ１３１と対向配置された加圧ローラ１３２とを備え、無端ベルト１３６を介して定着ローラ１３１と加圧ローラ１３２とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されてなる圧力熱定着装置である。画像形成装置１００の底部には、記録体１１６を収容するカセット１４１が設置されている。転写搬送ベルト１４６は複数の支持ローラ１４２に巻回されている。
【００５８】
画像形成装置１００に使用される現像剤１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｍ及び１２２Ｙはそれぞれ、摩擦により帯電可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。各現像ユニットＢ、Ｃ、Ｍ及びＹの筐体１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｍ及び１２１Ｙ内には、一成分非磁性の、黒色現像剤１２２Ｂ、シアン現像剤１２２Ｃ、マゼンタ現像剤１２２Ｍ及び黄色現像剤１２２Ｙがそれぞれ収納されている。
【００５９】
画像形成装置１００は、以下のようにして記録体１１６にカラー画像を形成する。まず、現像ユニットＢにおいて、帯電手段１１２Ｂで帯電した像担持体１１１Ｂの表面に露光手段１１３Ｂにより静電潜像が形成され、現像剤担持体１２３Ｂにより供給された現像剤１２２Ｂで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体１１６が転写手段１１４Ｂと像担持体１１１Ｂとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体１１６表面に転写される。次いで、現像ユニットＢと同様にして、現像ユニットＣ、Ｍ及びＹによって、静電潜像が黒像に顕像化された記録体１１６に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。次いで、カラー像が顕像化された記録体１１６は、定着手段１３０によりカラー像が永久画像として記録体１１６に定着される。このようにして、記録体１１６にカラー画像を形成することができる。
【００６０】
現像装置１２０Ｂは、本発明の現像ローラを備えており、現像剤搬送性に優れるとともにトナーフィルミングの発生を抑えて、高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成することに貢献できる。また、この現像装置１２０Ｂを備えた画像形成装置１００は高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成できる。
【００６１】
本発明の現像装置及び画像形成装置１００は、上記したものに限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
【００６２】
画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、本発明の現像ローラが配設される画像形成装置１００は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト１４６上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置に限られず、例えば、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルト１３６に順次一次転写を繰り返す４サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。また、画像形成装置１００に用いられる現像剤は、一成分非磁性現像剤とされているが、この発明においては、一成分磁性現像剤であってもよく、二成分非磁性現像剤であっても、また、二成分磁性現像剤であってもよい。
【００６３】
画像形成装置１００は、像担持体、現像剤供給ローラ及びブレード等に接触又は圧接して配置される接触式画像形成装置である。なお、本発明の画像形成装置１００は、現像剤担持体の表面が像担持体の表面に接触しないように間隙を有して配置される非接触式画像形成装置であってもよい。
【００６４】
以上、本発明を、実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の発明の範囲には限定されないことは言うまでもなく、上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた発明も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【実施例】
【００６５】
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。
【００６６】
［実施例１］
（中空シャフトの作製）
外径９．７±０．００５ｍｍ、軸線方向の長さ１２ｍｍの嵌入部と、外径７．５ｍｍ、軸線方向の長さ２３ｍｍの支持軸とを有するシャフト端部をステンレス鋼（ＳＵＳ  ３０４）で作製した。また、外径１１．５ｍｍ、厚さ１．３ｍｍ、軸線方向の長さ（Ｌｇ）２３５ｍｍの円筒状を成し、内径９．７ｍｍ（公差：嵌入部の外径に対して、ＪＩＳ  Ｂ０４０１（１９８６）における「しばりばめ」の軸の公差域クラス「Ｐ６」）の内径拡径領域（軸線方向の長さ１２ｍｍ）を両端部に形成したシャフト本体をアルミニウムで作製した。次いで、シャフト本体の両端部それぞれにシャフト端部の嵌入部を嵌入して、中空シャフトを作製した。
【００６７】
（プライマー層の形成）
このようにして作製した中空シャフトに対して、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中空シャフトを、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、中空シャフトの表面にプライマー層を形成した。
【００６８】
（弾性層の形成）
次に、以下の材料から弾性層用樹脂組成物を調製した。
・ウレタン樹脂（スーパーフレックスＥ−２０００、第一工業製薬（株）製）
１００質量部
・硬化剤（エラストロンＢＮ１１、第一工業製薬株式会社製）          １０質量部
・復元性粒子（ＸＸ−４１３２Ｚ、復元率３３％、φ１０μｍ  積水化成品工業製）
４０質量部
・水分散カーボン（導電剤）                                          ５質量部
次に、弾性層用樹脂組成物を上記シャフト上に塗布し、１６０℃３０分乾燥し、弾性層を厚み１００μｍにて形成した。
このようにして、表面粗さ  Ｒａ＝１．０の実施例１の現像ローラを得た。
【００６９】
［実施例２］
（弾性層の形成）
水分散カーボンに代えて、イオン導電材（ＥＦ−１１２Ｎ）を０．５質量部用いた以外は、実施例１と同様に弾性層を形成した。
（被覆層の形成）
次に、以下の材料で被覆層用樹脂組成物を調製し、実施例１で得られた弾性層の表面にスプレーコーティング法によって塗布し、１６０℃で３０分間加熱して、層厚１０μｍの被覆層を形成した。このようにして実施例２の現像ローラを製造した。
【００７０】
−ポリエステルポリオールの合成−
被覆層用樹脂組成物に使用するポリエステルポリオールを次のようにして合成した。すなわち、冷却管、温度計、水分受、窒素導入管及び減圧装置がセットされたセパラブルフラスコに、１，６−ヘキサンジオール７０９質量部及び１，２，４−ブタントリオール２１２質量部、アジピン酸４７２質量部及びイソフタル酸４９８質量部、ｐ−トルエンスルホン酸０．５質量部、トルエン５０質量部を仕込み、窒素を流しながら１８０℃に２時間かけて加温し、攪拌した。加温中に、全体が溶融混合し均一となって、水とトルエンとの混合物が流出してきた。１８０℃まで昇温後に同温度で２時間脱水縮合させた。次いで、フラスコ内の圧力を２０ｍｍＨｇまで徐々に減圧し、この圧力で１時間かけてトルエンを留去しつつ、引き続き脱水縮合を行った。その後冷却してポリエステルポリオールを得た。
【００７１】
−被覆層用樹脂組成物の調製−
・上記で作製したポリエステルポリオール                            ２８質量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート（商品名「デュラネートＥ４０２−８０Ｂ」、旭化成株式会社製）                                                      ２０質量部
・フッ素系表面調整剤                                          ０．０５質量部
・ジブチル錫ジウラウレート（商品名「ジ−ｎ-ブチルすずジウラウレート」、昭和化学株式会社製）                                                    ０．０３質量部
・シリカ（４．４μｍ商品名：ＡＣＥＭＡＴＴ  ＯＫ−６０７  エボニックデグサ製）
３質量部
（ポリウレタン調整成分１００質量部に対して９．５質量部）
・カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃５５００」、東海カーボン株式会社製）
１質量部
・イオン導電材（ＥＦ−１１２Ｎ  三菱電子化成マテリアル製）      ０．２質量部
【００７２】
［実施例３］
（弾性層の形成）
ウレタン樹脂としてスーパーフレックスＥ−２０００のかわりにＥ−４８００（第一工業製薬株式会社）用い、復元性粒子の配合量を３０質量部とし、導電性付与剤として、カーボンブラック２質量部及びイオン導電材（ＥＦ−１１２Ｎ）を０．５質量部用いた以外は、実施例１と同様に弾性層を形成した。
（被覆層の形成）
実施例２と同様に被覆層を形成し、現像ローラを製造した。
【００７３】
［実施例４］
（弾性層の形成）
以下の材料から弾性層用樹脂組成物を調製し、実施例１と同様に弾性層を形成した。
・上記で作成したポリエステルポリオール                            ２８質量部
・イソシアネート（Ｅ４０２−８０Ｂ  旭化成株式会社製）            ２０質量部
・復元性粒子（ＸＸ−４１３２Ｚ、復元率３３％、φ１０μｍ  積水化成品工業製）
２０質量部
・カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃５５００」、東海カーボン株式会社製）
１質量部
・イオン導電材（ＥＦ−１１２Ｎ）                                ０．５質量部
【００７４】
（被覆層の形成）
シリカを復元性粒子（ＸＸ−４１３２Ｚ）１質量部に代えた以外は実施例３と同様に被覆層を形成した。
【００７５】
［比較例１］
復元性粒子（ＸＸ−４１３２Ｚ）の代わりにウレタンＣ−６００（商品名、復元率１４％、根上工業株式会社製）を使用した以外は、実施例１と同様に現像ローラを作製した。
【００７６】
［比較例２］
（弾性層の形成）
復元性粒子（ＸＸ−４１３２Ｚ）の代わりにウレタンＣ−６００（商品名、復元率１４％、根上工業株式会社製）を使用し、カーボンブラックの量を２質量部にした以外は、実施例４と同様に弾性層を形成した。
（被覆層の形成）
実施例２と同様に被覆層を形成した。
【００７７】
［評価］
（算術平均粗さＲａの測定方法）
上記のようにして作製された現像ローラについて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１に基づき、表面粗さ計（商品名「サーフコム  １４００Ｇ」、株式会社東京精密製）により算術平均粗さＲａを測定した。
【００７８】
（保存性）
画像形成装置Ｃ６１０ｄｎ２（型番、株式会社沖データ製）を用意し、この画像形成装置の現像ローラを作製した各実施例及び各比較例の現像ローラに差し替えて、５０℃６０％ＲＨで１か月保存後、３時間室温で放置し、プリンターに組み込み印字した。
評価結果を表１に示す。なお、表１中、弾性層、及び被覆層数値の単位は質量部である。
Ａ：初期印字で横筋発生しない
Ｂ：印字２０枚までに横筋は見えなくなる
Ｃ：初期印字から横筋が発生し、２０枚印字後も横筋が見える
【００７９】
【表１】
2020197665.tif 000003
【００８０】
表１に示すように、実施例１及び４と比較例１及び２とを比較すると、弾性層に復元性粒子を含む実施例１及び４は、復元率が１４％の粒子を含む比較例１及び２と比べ、保存性に優れる。
また、実施例２、３及び４から、復元性粒子の量が多い程、保存性が良く高品質な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  中空シャフト
１１  シャフト本体
１２  シャフト端部
１３  嵌入部
１５  篏合部
３１  表面粗さ材
４１  圧子
４２  試料台
１００  画像形成装置
１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１１Ｍ、１１１Ｙ    像担持体
１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ    帯電手段
１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙ    露光手段
１１４Ｂ、１１４Ｃ、１１４Ｍ、１１４Ｙ    転写手段
１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ    クリーニング手段
１１６  記録体
１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０Ｙ    現像装置
１２１Ｂ、１２１Ｃ、１２１Ｍ、１２１Ｙ、１３４    筐体
１２２Ｂ、１２２Ｃ、１２２Ｍ、１２２Ｙ    現像剤
１２３Ｂ、１２３Ｃ、１２３Ｍ、１２３Ｙ    現像剤担持体
１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｍ、１２４Ｙ    現像剤量調節手段
１２５Ｂ、１２５Ｃ、１２５Ｍ、１２５Ｙ    トナー供給ローラ
１３０    定着手段
１３１    定着ローラ
１３２    加圧ローラ
１３３    無端ベルト支持ローラ
１３５    開口部
１３６    無端ベルト
１４１    カセット
１４２    支持ローラ
１４６    転写搬送ベルト
Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ    現像ユニット
【図１】
2020197665.tif 000004
【図２】
2020197665.tif 000005
【図３】
2020197665.tif 000006
【図４】
2020197665.tif 000007
【図５】
2020197665.tif 000008
【図６】
2020197665.tif 000009
【図７】
2020197665.tif 000010
【図８】
2020197665.tif 000011