(57)【要約】【課題】温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時においても電気抵抗値の上昇が少ない発泡弾性ローラの提供。【解決手段】導電性の基体と、該基体上の発泡弾性層と、を有する発泡弾性ローラであって、該発泡弾性層は、ウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンと、アニオンと、を含み、該ポリウレタン中における、該ウレタン結合のモル数Ｘと該ウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合をＹ／（Ｘ＋Ｙ）とし、該ポリウレタンにおける、隣接する２つの該ウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接する該ウレタン結合と該ウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つの該ウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量をＭとしたとき、Ｍが、３０００以上１００００以下であり、ＭおよびＹ／（Ｘ＋Ｙ）が、特定の関係を満たし、さらに、該ポリウレタンは、特定のカチオン構造を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の基体と、該基体上の発泡弾性層と、を有する発泡弾性ローラであって、
該発泡弾性層は、ウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンと、アニオンと、を含み、
該ポリウレタン中における、該ウレタン結合のモル数Ｘと該ウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合を、Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）とし、
該ポリウレタンにおける、隣接する２つの該ウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接する該ウレタン結合と該ウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つの該ウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量をＭとしたとき、
Ｍが、３０００以上１００００以下であり、
ＭおよびＹ／（Ｘ＋Ｙ）が、関係式（１）を満たし、
関係式（１）
０．７０×１０−４≦［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍ≦２．００×１０−４；
さらに、該ポリウレタンは、構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造を有する、ことを特徴とする発泡弾性ローラ：
【化１】
2020117578.tif 000037
［構造式（１）中、Ｒ１およびＲ２は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族５員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ１は０または１の整数を表し、
Ｚ１〜Ｚ３は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ１〜Ｚ３の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化２】
2020117578.tif 000038
［構造式（２）中、Ｒ３およびＲ４は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族６員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ２は０以上２以下の整数を表し、ｄ２が２であるとき、Ｚ５はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、
Ｚ４およびＺ５は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ４およびＺ５の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化３】
2020117578.tif 000039
［構造式（３）中、Ｒ５は、結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ３は０または１の整数を表し、
Ｚ６およびＺ７は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ６およびＺ７の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］；
【化４】
2020117578.tif 000040
【化５】
2020117578.tif 000041
【化６】
2020117578.tif 000042
［構造式（Ｚ１０１）、（Ｚ１０２）および（Ｚ１０３）中、Ｒ１０１、Ｒ１０２、およびＲ１０３は、各々独立に直鎖または分岐を有する２価の炭化水素基を表し、
記号「＊」は、構造式（１）の含窒素複素芳香族５員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、構造式（２）の含窒素複素芳香族６員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、または構造式（３）の含窒素複素芳香族環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部を表し、記号「＊＊」は、該ポリウレタンのポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。］。
【請求項２】
前記アニオンは、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、フルオロリン酸アニオン、ジシアナミドアニオンおよびチオシアネートアニオンからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の発泡弾性ローラ。
【請求項３】
前記構造式（１）で示される構造が、構造式（４）で示される構造である、請求項１または２に記載の発泡弾性ローラ：
【化７】
2020117578.tif 000043
［構造式（４）中、ｄ１は０または１の整数を表し、Ｚ１〜Ｚ３は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ１〜Ｚ３の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］。
【請求項４】
前記構造式（３）で示される構造が、構造式（５）で示される構造である、請求項１または２に記載の発泡弾性ローラ：
【化８】
2020117578.tif 000044
［構造式（５）中、ｄ３は０または１の整数を表し、Ｚ６およびＺ７は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ６およびＺ７の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］。
【請求項５】
電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡弾性ローラを具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡弾性ローラを具備することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置に用いられる発泡弾性ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置において、トナー供給ローラの如き発泡弾性ローラとして、例えば、１×１０５〜１×１０９Ωの如き電気抵抗値（以下、「抵抗値」とも称す。）を有する導電層を備えた発泡弾性ローラが用いられている。特許文献１の実施例３２には、特定のカチオン構造を有するイオン液体とポリオールとポリイソシアネートと水とを含むウレタンゴム組成物を発泡硬化させて形成したポリウレタンフォーム層を有するトナー供給ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−８１１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子写真画像形成装置には、苛酷な環境下においても安定して優れた電子写真画像を形成できることが求められている。本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る発泡弾性ローラは、特に温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時において電気抵抗値が上昇することがあった。
【０００５】
本発明の一態様は、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時においても抵抗値の上昇が少ない発泡弾性ローラの提供に向けたものである。また、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定的な出力に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。さらに、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して出力することができる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、導電性の基体と、該基体上の発泡弾性層と、を有する発泡弾性ローラであって、該発泡弾性層は、ウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンと、アニオンと、を含み、該ポリウレタン中における該ウレタン結合のモル数Ｘと該ウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合をＹ／（Ｘ＋Ｙ）とし、該ポリウレタンにおける、隣接する２つの該ウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接する該ウレタン結合と該ウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つの該ウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量をＭとしたとき、Ｍが、３０００以上１００００以下であり、ＭおよびＹ／（Ｘ＋Ｙ）が、関係式（１）を満たし、
関係式（１）
０．７０×１０−４≦［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍ≦２．００×１０−４；
さらに、該ポリウレタンは、構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造を有する、ことを特徴とする発泡弾性ローラが提供される。
【化１】
2020117578.tif 000002
［構造式（１）中、Ｒ１およびＲ２は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族５員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ１は０または１の整数を表し、Ｚ１〜Ｚ３は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ１〜Ｚ３の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化２】
2020117578.tif 000003
［構造式（２）中、Ｒ３およびＲ４は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族６員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ２は０以上２以下の整数を表し、ｄ２が２であるとき、Ｚ５はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｚ４およびＺ５は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ４およびＺ５の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化３】
2020117578.tif 000004
［構造式（３）中、Ｒ５は、結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ３は０または１の整数を表し、Ｚ６およびＺ７は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ６およびＺ７の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］；
【化４】
2020117578.tif 000005
【化５】
2020117578.tif 000006
【化６】
2020117578.tif 000007
［構造式（Ｚ１０１）、（Ｚ１０２）および（Ｚ１０３）中、Ｒ１０１、Ｒ１０２、およびＲ１０３は、各々独立に直鎖または分岐を有する２価の炭化水素基を表し、
記号「＊」は、構造式（１）の含窒素複素芳香族５員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、構造式（２）の含窒素複素芳香族６員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、または構造式（３）の含窒素複素芳香族環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部を表し、記号「＊＊」は、該ポリウレタンのポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。］。
【０００７】
また本発明の他の態様によれば、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、上記の発泡弾性ローラを具備するプロセスカートリッジが提供される。
【０００８】
さらに本発明の他の態様によれば、上記の発泡弾性ローラを具備する電子写真画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時においても抵抗値の上昇が少ない発泡弾性ローラが得られる。また本発明の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して出力できるプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一態様に係る発泡弾性ローラの概略断面図である。
【図２】本発明の他の態様に係る電子写真画像形成装置の概略断面図である。
【図３】本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【図４】発泡弾性ローラの抵抗値を評価するための冶具の概略構成図である。
【図５】分極状態にあるウレア結合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者らは、特許文献１の実施例３２に係るトナー供給ローラ（発泡弾性ローラ）が、高温高湿環境下での長期の使用によって電気抵抗値が上昇する理由を以下のように推測している。
当該トナー供給ローラは、ポリウレタンフォーム層を形成する際に、水を含むウレタンゴム組成物を用いている。水を含むウレタンゴム組成物を発泡硬化させることによって得られるポリウレタン中には、ウレア結合が含まれる。ポリウレタン中のウレア結合は、ポリウレタンを構成するポリマー鎖の凝集を促進し、ポリウレタンフォームの強度を向上させる。この点においては、ウレア結合の存在は好ましいといえる。
しかしながら、本発明者らは、ポリウレタン中のウレア結合が、長期使用時の電気抵抗値の上昇の一因であると認識している。すなわち、ポリウレタン中のウレア結合の少なくとも一部は分極状態にある。分極状態にあるウレア結合は、図５に示すように結合全体として電気的に塩基性となる。塩基性を帯びたウレア結合は、発泡弾性層中のカチオン成分と相互作用し、カチオンの安定性を低下させる。その結果、カチオン成分とアニオン成分とが解離している割合（イオン化率）が低下し、発泡弾性層中の移動し得るアニオン成分の量が減少する。
また、当該ウレア結合は、水分子とも相互作用し、ウレア結合の周囲には多くの水分子が存在する。その結果、アニオン成分が、水分子の分極した水素原子と相互作用し、ウレア結合の近傍に引き寄せられる。特に、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下においては、ポリウレタンフォーム中には多くの水分が含まれるため、より多くのアニオン成分がトラップされ、発泡弾性層中を移動し得るアニオン成分の量が減少する。
このように、ウレア結合は、イオン化率の低下、及び、導電性を担うアニオン成分のトラップを招来し、その結果として、当該トナー供給ローラの電気抵抗値が経時的に上昇していくと考えられる。
【００１２】
このような考察に基づき、当該トナー供給ローラが有する電気抵抗値の経時的な上昇という課題の解決に向けて、本発明者らは、ポリウレタンの単位質量あたりのウレア結合の個数の最適化、及び、解離度の高いイオン液体の使用について検討した。
その結果、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の要件を満たすポリウレタンを含む発泡弾性層を備えた発泡弾性ローラが、上記の課題をよく解決し得ることを見出した。
（ｉ）ウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンにおけるウレタン結合のモル数Ｘとウレア結合のモル数Ｙの和に対する、ウレア結合のモル数Ｙの割合をＹ／（Ｘ＋Ｙ）とし、ポリウレタンにおける、隣接する２つのウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接するウレタン結合とウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つのウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量をＭとしたときに、関係式（１）を満たすこと：
０．７０×１０−４≦［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍ≦２．００×１０−４    （１）；
（ｉｉ）数平均分子量Ｍが、３０００以上、１００００以下であること；
（ｉｉｉ）ポリウレタンが、構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造を有すること：
【化７】
2020117578.tif 000008
［構造式（１）中、Ｒ１およびＲ２は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族５員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ１は０または１の整数を表し、Ｚ１〜Ｚ３は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ１〜Ｚ３の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化８】
2020117578.tif 000009
［構造式（２）中、Ｒ３およびＲ４は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族６員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ２は０以上２以下の整数を表し、ｄ２が２であるとき、Ｚ５はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｚ４およびＺ５は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ４およびＺ５の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］、
【化９】
2020117578.tif 000010
［構造式（３）中、Ｒ５は、結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ３は０または１の整数を表し、Ｚ６およびＺ７は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ６およびＺ７の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。］；
【化１０】
2020117578.tif 000011
【化１１】
2020117578.tif 000012
【化１２】
2020117578.tif 000013
［構造式（Ｚ１０１）、（Ｚ１０２）および（Ｚ１０３）中、Ｒ１０１、Ｒ１０２、およびＲ１０３は、各々独立に直鎖または分岐を有する２価の炭化水素基を表し、
記号「＊」は、構造式（１）の含窒素複素芳香族５員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、構造式（２）の含窒素複素芳香族６員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、または構造式（３）の含窒素複素芳香族環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部を表し、記号「＊＊」は、該ポリウレタンのポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。］。
【００１３】
（１）発泡弾性ローラ
本発明の一態様に係る発泡弾性ローラは、導電性の基体と、該基体上の導電性の発泡弾性層と、を有する。
【００１４】
発泡弾性ローラの一例を、図１に示す。図１に示す発泡弾性ローラ１は、導電性の基体２と、その外周に設けられた導電性の発泡弾性層３とからなる。
なお、発泡弾性ローラ１の層構成は、発泡弾性層３が発泡弾性ローラ１の最表面に存在するものに限定されるものではない。発泡弾性ローラ１としては、基体２とその外周に設けられた導電性の発泡弾性層３の上にさらに表面層を有するものや、基体２と発泡弾性層３との間にさらに弾性層を有するものも挙げられる。
【００１５】
発泡弾性ローラは、特に、トナー供給ローラとして好適に用いることが可能である。以下、本発明の一態様に係る発泡弾性ローラの構成を詳細に説明する。
【００１６】
＜基体＞
基体２は、発泡弾性ローラの支持部材、および電極として機能する。基体２は、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金；クロムまたはニッケルで鍍金処理を施した鉄；導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。基体２は、中実円柱状または中空円筒状である。
【００１７】
＜発泡弾性層＞
以下で説明する発泡弾性層３を有する発泡弾性ローラは、特に、トナー供給ローラとして好適に用いることが可能である。トナー供給ローラとしては、現像ローラ表面に均一にトナーを供給する性能が求められ、表面の平均セル径、セル数、通気量、発泡弾性層全体の密度等の特性が重要となる。発泡弾性層３の物性値は特に限定されるものではないが、例えば、次のような数値範囲の中にある値を有することが好ましい。表面の平均セル径１００μｍ以上５００μｍ以下、セル数が５０個／ｉｎｃｈ以上３００個／ｉｎｃｈ以下、通気量が０．５Ｌ／ｍｉｎ以上３．０Ｌ／ｍｉｎ以下、密度が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．２０ｇ／ｃｍ３以下。
【００１８】
発泡弾性層３は、ウレタン結合とウレア結合とを有するポリウレタンと、アニオンと、を含み、該ポリウレタンにおける、該ウレタン結合のモル数Ｘと該ウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合をＹ／（Ｘ＋Ｙ）とし、該ポリウレタンにおける、隣接する２つの該ウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接する該ウレタン結合と該ウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つの該ウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量をＭとしたとき、Ｍが、３０００以上１００００以下であり、ＭおよびＹ／（Ｘ＋Ｙ）が、関係式（１）を満たし、
関係式（１）
０．７０×１０−４≦［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍ≦２．００×１０−４；
さらに、該ポリウレタンは、構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造を有する。
【化１３】
2020117578.tif 000014
構造式（１）中、Ｒ１およびＲ２は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族５員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ１は０または１の整数を表し、Ｚ１〜Ｚ３は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ１〜Ｚ３の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。
該炭素数１以上４以下の炭化水素基としてはアルキル基が好ましい。
【００１９】
【化１４】
2020117578.tif 000015
構造式（２）中、Ｒ３およびＲ４は、各々が結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族６員環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ２は０以上２以下の整数を表し、ｄ２が２であるとき、Ｚ５はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Ｚ４およびＺ５は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ４およびＺ５の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。
該炭素数１以上４以下の炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。
【００２０】
【化１５】
2020117578.tif 000016
構造式（３）中、Ｒ５は、結合する窒素原子と共に含窒素複素芳香族環を形成するのに必要な炭化水素基を表し、ｄ３は０または１の整数を表し、Ｚ６およびＺ７は、各々独立に、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造、水素原子、または炭素数１以上４以下の炭化水素基を表し、但し、Ｚ６およびＺ７の少なくとも１つは、構造式（Ｚ１０１）〜（Ｚ１０３）で示される構造からなる群より選択されるいずれかの構造である。
該炭素数１以上４以下の炭化水素基としては、アルキル基が好ましい。
【００２１】
【化１６】
2020117578.tif 000017
【化１７】
2020117578.tif 000018
【化１８】
2020117578.tif 000019
構造式（Ｚ１０１）、（Ｚ１０２）および（Ｚ１０３）中、Ｒ１０１、Ｒ１０２およびＲ１０３は、各々独立に直鎖または分岐を有する２価の炭化水素基を表し、記号「＊」は、構造式（１）の含窒素複素芳香族５員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、構造式（２）の含窒素複素芳香族６員環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部、または構造式（３）の含窒素複素芳香族環を構成する窒素原子または炭素原子との結合部を表し、記号「＊＊」は、該ポリウレタンのポリマー鎖中の炭素原子との結合部を表す。
該２価の炭化水素基は、直鎖または分岐を有する炭素数１以上８以下のアルキレン基であることが好ましい。
【００２２】
該ポリウレタンは、導電性を担うアニオンの担持体として機能する。なお、発泡弾性層３には、カチオン構造を有する樹脂とは別の樹脂が含まれていても良い。
【００２３】
本発明の一態様に係る発泡弾性ローラを用いた場合に、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時においても抵抗値の上昇が少ないという効果を奏する理由について、本発明者らは以下のように推測している。
【００２４】
（関係式（１）に関わるウレタン結合およびウレア結合について）
前記したように、ウレア結合は、発泡弾性層中を移動し得るアニオン成分の量の減少を招来するとの考察に基づき、本発明者らは、発泡弾性層中のポリウレタンにおける単位質量当たりのウレア結合数を表す［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍを２．００×１０−４以下とした。このことにより、ウレア結合に起因するアニオン成分の量の減少を緩和することができる。なお、関係式（１）中、Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）は、ポリウレタンのウレア結合のモル数とウレタン結合のモル数の合計に占めるウレア結合のモル数の割合を示す。
また、[Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）]×１／Ｍは、ウレア結合の存在による発泡ポリウレタンの強度を向上させる観点から、０．７０×１０−４以上とする。
ポリウレタンの隣接する２つの該ウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接する該ウレタン結合と該ウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つの該ウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量Ｍとは、ポリウレタンのソフトセグメントの数平均分子量Ｍとも言い換えることができる。ソフトセグメントの数平均分子量Ｍは、系の全質量／系中の該分子鎖の個数で定義され、その逆数である１／Ｍは、単位質量当たりの該分子鎖の個数を示す。さらに、該分子鎖の個数と該結合の個数は同じである。従って、［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍは単位質量当たりのウレア結合数を表す。
【００２５】
単位質量当たりのウレア結合数を表す［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍが２．００×１０−４以下であることが、長時間稼働時における抵抗値の上昇が抑制に対し奏功する理由としては、発泡弾性層中において、イオン化率を過度に低下させることがないためであると考えられる。
ソフトセグメントの数平均分子量Ｍは、３０００以上、１００００以下である。ソフトセグメントの数平均分子量を、上記数値範囲内とすることで、ポリウレタンに適度な柔軟性を付与し得る。
【００２６】
（カチオン構造とイオン化率の関係について）
カチオン構造が、構造式（１）〜（３）で示されるように、カチオン性の含窒素複素芳香族環を含むカチオン骨格である場合、共役によって、窒素原子上にあった正電荷が、窒素原子を中心として芳香環上の他の原子にも分布する。結果として、カチオンとアニオンの静電的な相互作用が小さくなり、イオン化率が高まる。一方、四級アンモニウムカチオンや、ピロリジニウムカチオンは窒素原子上に正電荷が局在化するため、カチオン性の含窒素複素芳香族環を含むカチオン骨格を有する場合と比較して、イオン化率が低い。  本態様においては、ポリウレタンとして、構造式（１）〜（３）で示される構造から選択される少なくとも１つのカチオン構造を有することにより、イオン化率を高めている。このことにより、ポリウレタン中のウレア結合に起因するアニオン成分の量の減少を補填している。
【００２７】
［ポリウレタン］
発泡弾性ローラの発泡弾性層３に含有されるポリウレタンは、構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造を有する。
該カチオン構造を有するポリウレタンは、例えば、水酸基、アミノ基、グリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有するイオン化合物と、バインダー樹脂とを反応させることにより得られる。該バインダー樹脂は、イオン化合物以外の化合物、好ましくはポリオールと、ポリイソシアネートと、を反応させることにより得られるバインダー樹脂を用いることが好ましい。
【００２８】
（カチオン構造）
イオン化合物は、上記構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つのカチオン構造の前駆体である。以下、構造式（１）〜（３）で示される各構造について説明する。
【００２９】
構造式（１）で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する窒素原子を２個含む含窒素複素芳香族５員環カチオンである。
【００３０】
構造式（１）で示される構造が、水酸基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族５員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０１）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００３１】
構造式（１）で示される構造が、アミノ基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族５員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０２）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００３２】
構造式（１）で示される構造が、グリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族５員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０３）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００３３】
構造式（１）における含窒素複素芳香族５員環としてはイミダゾリウムが好ましく、その構造としては、構造式（４）で示されるイミダゾリン環を有する構造が挙げられる。なお、構造式（４）中、Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、およびｄ１は、前記構造式（１）と同様である。
【化１９】
2020117578.tif 000020
【００３４】
構造式（１）で示される構造に対応するイオン化合物の例として、イミダゾリン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
１−メチル−３−ヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−（３−ヒドロキシプロピル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−（４−ヒドロキシブチル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−（６−ヒドロキシヘキシル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３−（８−ヒドロキシオクチル）イミダゾリウムカチオン、１−エチル−３−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１−ｎ−ブチル−３−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチル−２−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチル−２−（４−ヒドロキシブチル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ジメチル−４−（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン；
１，３−ビスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、２−メチル−１，３−ビスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、２−メチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、４−メチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、２−エチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、４−エチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、２−ｎ−ブチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、４−ｎ−ブチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ビス（３−ヒドロキシプロピル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ビス（４−ヒドロキシブチル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ビス（６−ヒドロキシヘキシル）イミダゾリウムカチオン、１，３−ビス（８−ヒドロキシオクチル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−２，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３，４−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１−メチル−３，５−ビス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン；
１，２，３−トリスヒドロキシメチルイミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリス（３−ヒドロキシプロピル）イミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリス（４−ヒドロキシブチル）イミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリス（６−ヒドロキシヘキシル）イミダゾリウムカチオン、１，２，３−トリス（８−ヒドロキシオクチル）イミダゾリウムカチオン、１，３，４−トリス（２−ヒドロキシエチル）イミダゾリウムカチオン、１，３，４−トリス（３−ヒドロキシプロピル）イミダゾリウムカチオン、１，３，４−トリス（４−ヒドロキシブチル）イミダゾリウムカチオン、１，３，４−トリス（６−ヒドロキシヘキシル）イミダゾリウムカチオン、１，３，４−トリス（８−ヒドロキシオクチル）イミダゾリウムカチオン；およびこれらの誘導体。
【００３５】
イミダゾリン環構造を有し、アミノ基またはグリシジル基を少なくとも１個有するカチオンとしては、上記で例示したイミダゾリン環構造を有し、水酸基を有するカチオンの水酸基を、アミノ基またはグリシジル基で置換した構造のカチオンが挙げられる。
【００３６】
構造式（２）で示される構造は、水酸基、アミノ基、またはグリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する窒素原子を２個含む含窒素複素芳香族６員環カチオンを表す。
【００３７】
構造式（２）で示される構造が、水酸基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族６員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０１）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００３８】
構造式（２）で示される構造が、アミノ基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族６員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０２）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００３９】
構造式（２）で示される構造が、グリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族６員環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０３）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００４０】
構造式（２）における含窒素複素芳香族６員環としては、ピリミジン環およびピラジン環が挙げられる。
【００４１】
構造式（２）で示される構造に対応するイオン化合物の例として、ピリミジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
１，４−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリミジニウムカチオン、１，５−ビス（３−ヒドロキシプロピル）ピリミジニウムカチオン、１−（４−ヒドロキシブチル）−４−（２−ヒドロキシエチル）ピリミジニウムカチオン、１，４−ビス（２−ヒドロキシエチル）−２−メチルピリミジニウムカチオン；およびこれらの誘導体。
【００４２】
ピリミジン環構造を有し、アミノ基またはグリシジル基を少なくとも１個有するカチオンとしては、上記で例示したピリミジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンの水酸基をアミノ基またはグリシジル基で置換した構造のカチオンが挙げられる。
【００４３】
構造式（３）で示される構造は、水酸基、アミノ基、グリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する窒素原子を１個含む含窒素複素芳香族環カチオンを表す。
【００４４】
構造式（３）で示される構造が、水酸基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０１）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００４５】
構造式（３）で示される構造が、アミノ基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物とイソシアネート基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０２）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００４６】
構造式（３）で示される構造が、グリシジル基由来の官能基を少なくとも１個有する含窒素複素芳香族環カチオンの場合、次のことが言える。すなわち、該カチオンに対応するイオン化合物と水酸基とを反応させることにより、少なくとも構造式（Ｚ１０３）で示される構造を１個有する構造が得られる。
【００４７】
構造式（３）における含窒素複素芳香族環としては、ピロール環、ピリジン環およびアゼピン環が挙げられる。なかでも、ピリジン環が好ましく、構造式（３）で示される構造は、好ましくは構造式（５）で示される構造である。なお、構造式（５）中、Ｚ６、Ｚ７、およびｄ３は、前記構造式（３）と同様である。
【化２０】
2020117578.tif 000021
【００４８】
構造式（３）で示される構造に対応するイオン化合物の例として、ピリジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンを以下に挙げる。
１−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１−（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１−（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１−（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン、２−メチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、３−メチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、４−メチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、３−エチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、３−ｎ−ブチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−メチル−２−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１−メチル−３−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１−メチル−４−ヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１−メチル−２−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−メチル−３−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−メチル−４−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−エチル−３−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１−ｎ−ブチル−３−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、２−メチル−４−ｎ−ブチル−１−（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン；
１，２−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１，３−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１，４−ビスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１，２−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１，４−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１，２−ビス（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１，３−ビス（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１，４−ビス（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１，２−ビス（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１，３−ビス（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１，４−ビス（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１，２−ビス（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１，３−ビス（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１，４−ビス（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１，２−ビス（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン、１，３−ビス（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン、１，４−ビス（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン、２−メチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、２−エチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、５−メチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、５−エチル−１，３−ビス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン；
１，２，４−トリスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１，２，４−トリス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１，２，４−トリス（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１，２，４−トリス（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１，２，４−トリス（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１，２，４−トリス（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン、１，３，５−トリスヒドロキシメチルピリジニウムカチオン、１，３，５−トリス（２−ヒドロキシエチル）ピリジニウムカチオン、１，３，５−トリス（３−ヒドロキシプロピル）ピリジニウムカチオン、１，３，５−トリス（４−ヒドロキシブチル）ピリジニウムカチオン、１，３，５−トリス（６−ヒドロキシヘキシル）ピリジニウムカチオン、１，３，５−トリス（８−ヒドロキシオクチル）ピリジニウムカチオン；およびこれらの誘導体。
【００４９】
ピリジン環構造を有し、アミノ基またはグリシジル基を少なくとも１個有するカチオンとしては、上記で例示したピリジン環構造を有し、水酸基を有するカチオンの水酸基をアミノ基またはグリシジル基で置換した構造のカチオンが挙げられる。
【００５０】
構造式（Ｚ１０１）で示される構造は、カチオンが有する水酸基と、イソシアネート基とが反応して形成される基である。構造式（Ｚ１０２）で示される構造は、カチオンが有するアミノ基と、イソシアネート基とが反応して形成される基である。水酸基、アミノ基と反応するイソシアネート基は、バインダー樹脂が有するイソシアネート基であることが好ましい。構造式（Ｚ１０３）で示される構造は、カチオンが有するグリシジル基と、水酸基とが反応して形成される基である。グリシジル基と反応する水酸基は、バインダー樹脂が有する水酸基であることが好ましい。
【００５１】
ポリウレタンは、前記構造式（１）〜（３）で示される構造の中でも、構造式（１）で示される構造を有することが好ましい。ポリウレタンが構造式（１）で示される構造を有する場合、カチオンの化学構造に起因して、イオン化率が高い。そのため、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時における抵抗値がより上昇しにくくなる。
【００５２】
（バインダー樹脂）
発泡弾性ローラの発泡弾性層３において、ポリウレタンは、式（１）〜（３）で示されるカチオン構造以外の構造をさらに有することが好ましい。そのような構造としては、バインダー樹脂としてのポリウレタン由来の構造がより好ましい。中でも、熱硬化性ポリエーテルポリウレタン、熱硬化性ポリエステルポリウレタン等のポリウレタンは、柔軟性を併せ持つため好適に用いられる。
【００５３】
ポリウレタンは、公知のポリオールとイソシアネートとを反応させることにより得られる。
ポリオールとしては、特に制限は無く、ポリウレタンの原料として従来公知の各種ポリオールの中から適宜選択して使用することができる。例えば、一般に軟質ポリウレタンフォームの製造に用いられているポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等の、公知のポリオール類の中から適宜選択して使用することができ、一種でまたは二種以上を組み合せて用いても良い。なお、上記ポリオールのうち、ポリエーテルポリオールを用いると、耐湿熱耐久性に優れた軟質高弾性ポリウレタンフォームを製造するのに好適である。
ポリイソシアネートとしては特に制限は無く、ポリウレタンの原料として従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することができる。例えば２，４−および２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、およびカルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ポリメリックポリイソシアネート等を、単独で、または二種以上を組み合せて用いても良い。なお、ポリイソシアネートを公知の活性水素化合物の１種または２種以上と反応させることにより得られるイソシアネート基末端プレポリマーも、ポリイソシアネートとして使用することもできる。
【００５４】
ポリオールとポリイソシアネートとは、ポリオール中の水酸基１．０に対して、ポリイソシアネート中のイソシアネート基の比率（モル比）が１．０以上２．０以下の範囲となるように混合させることが好ましい。混合比が上記範囲内であれば、未反応成分の残存を抑制することが可能である。
【００５５】
［アニオン］
発泡弾性ローラの発泡弾性層３に含まれるアニオンは、発泡弾性ローラに導電性を付与できるアニオンであればよい。中でも、特に、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、フルオロリン酸アニオン、ジシアナミドアニオンおよびチオシアネートアニオンからなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。
【００５６】
その理由は、上記アニオンは、その化学構造に起因して、ハロゲンのアニオンや硫酸アニオン、硝酸アニオンと比べて化学的に非常に安定であり、イオン化率が高いためである。具体的には、アニオンが分子内に強力な電子求引性基を有し、アニオンの負電荷を安定化させるため、広い温度域で高いイオン化率を示し、広い温度域で高い導電性の発現に寄与するためと考えられる。なお、アニオンとして、塩素のアニオンや過塩素酸アニオンを用いることもできる。
【００５７】
フルオロアルキルスルホニルイミドアニオンとしては、具体的には、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドアニオン、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドアニオン、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミドアニオン、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミドアニオン、ビス（ドデカフルオロペンタンスルホニル）イミドアニオン、ビス（パーフルオロヘキサンスルホニル）イミドアニオンの如き、炭素数１以上６以下のフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、および、Ｎ，Ｎ−ヘキサフルオロプロパン−１，３−ジスルホニルイミドの如き環状のフルオロアルキルスルホニルイミドアニオンが挙げられる。
【００５８】
フルオロスルホニルイミドアニオンとしては、具体的には、ビス（フルオロスルホニル）イミドアニオンが挙げられる。
【００５９】
フルオロアルキルスルホネートアニオンとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、フルオロメタンスルホン酸アニオン、パーフルオロエタンスルホン酸アニオン、パーフルオロプロパンスルホン酸アニオン、パーフルオロブタンスルホン酸アニオン、パーフルオロペンタンスルホン酸アニオン、パーフルオロヘキサンスルホン酸アニオン、パーフルオロオクタンスルホン酸アニオンが挙げられる。
【００６０】
フルオロアルキルカルボン酸アニオンとしては、具体的には、トリフルオロ酢酸アニオン、パーフルオロプロピオン酸アニオン、パーフルオロ酪酸アニオン、パーフルオロ吉草酸アニオン、パーフルオロカプロン酸アニオンが挙げられる。
【００６１】
フルオロアルキルメチドアニオンとしては、具体的には、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロエタンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロプロパンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロブタンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロペンタンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロヘキサンスルホニル）メチドアニオン、トリス（パーフルオロオクタンスルホニル）メチドアニオンが挙げられる。
【００６２】
フルオロホウ酸アニオンとしては、具体的には、テトラフルオロホウ酸アニオンが挙げられる。
【００６３】
フルオロリン酸アニオンしては、具体的には、ヘキサフルオロリン酸アニオンが挙げられる。
【００６４】
これらのアニオンの中でも、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロホウ酸アニオン、ジシアナミドアニオン、チオシアネートアニオンを用いることが好ましい。これらのアニオンを用いた場合には、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時における抵抗値がより上昇しにくくなる。
【００６５】
［その他］
発泡弾性ローラには、必要に応じて触媒、発泡剤、整泡剤、その他助剤を用いることができる。
【００６６】
触媒としては特に制限は無く、従来公知の各種触媒の中から、適宜選択して使用することができる。例えば、アミン系触媒（トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−メチルモルホリン等）、有機金属系触媒（オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン等）、前記アミン系触媒および有機金属系触媒の初期活性を低下させた酸塩触媒（カルボン酸塩や蟻酸塩、オクチル酸塩、ホウ酸塩等）が用いられる。触媒は一種用いても良く、二種以上を組み合せて用いても良い。
【００６７】
発泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種発泡剤の中から、適宜選択して使用することができる。特に、水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することから、発泡剤として好適に使用される。また、その他の発泡剤と水と併用しても、本発明の主旨を損なうものではない。
【００６８】
整泡剤としては特に制限は無く、従来公知の各種整泡剤の中から、適宜選択して使用することができる。
【００６９】
その他助剤として、必要に応じて、本発明の効果を妨げない範囲で、架橋剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、導電性充填剤等を用いても良い。導電性充填剤としては、カーボンブラック；アルミニウム、銅の如き導電性金属を用いることができる。さらに、本発明の効果を損なわない程度に、その他のイオン導電剤を併用してもよい。
【００７０】
イオン導電剤としては、ＫＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＮａＣｌＯ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＮａＳＣＮ、ＫＳＣＮ、ＮａＣｌ等の周期律表第１族金属の塩；ＮＨ４Ｃｌ、（ＮＨ４）２ＳＯ４、ＮＨ４ＮＯ３等のアンモニウム塩；Ｃａ（ＣｌＯ４）２、Ｂａ（ＣｌＯ４）２等の周期律表第２族金属の塩；これらの塩と１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの多価アルコールやそれらの誘導体との錯体；これらの塩とエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテルのモノオールとの錯体；脂肪族スルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩；ベタイン塩等が挙げられる。また、該イオン導電剤の含有量の総和は、安定性の観点から、発泡弾性層を形成するバインダー樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上３０質量部以下であることが好ましい。
【００７１】
（発泡弾性層の形成方法）
発泡方法については、特に制限はない。発泡剤を用いる方法、機械的な撹拌により気泡を混入する方法など、いずれの方法を用いることができる。なお、発泡倍率は、適宜定めればよく、特に制限はない。
【００７２】
例えば以下の材料を混合し、発泡させながら反応させることにより、発泡弾性ローラの発泡弾性層が得られる。
１．バインダー樹脂を形成する材料として、
・ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール等
・ポリイソシアネート
２．カチオン構造中に、水酸基、アミノ基およびグリシジル基からなる群より選択される少なくとも１つを含むイオン化合物
３．触媒
４．整泡剤
５．発泡剤
なお、発泡弾性層形成用材料中における、前記構造式（１）〜（３）で示される構造からなる群より選択される少なくとも１つで示される構造の含有量の総和は、次の範囲内にあることが好ましい。すなわち、導電性および通電による抵抗変動抑制の観点から、発泡弾性層において、バインダー樹脂１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲内である。
【００７３】
混合する際の温度や時間については、特に制限はない。混合温度は、通常１０℃以上９０℃以下、好ましくは２０℃以上６０℃以下の範囲である。また、混合時間は、使用される混合ユニットの構造や、回転条件等にもよるが、通常１秒以上１０分間以下、好ましくは３秒以上５分間以下である。
【００７４】
基体と発泡弾性層の接合方法については特に制限はない。基体を予めモールド（成形型）内部に配設しておき、上記のような原料混合物を注型硬化する方法や、原料混合物をあらかじめ発泡弾性層となる所定の形状に成形した後、基体と接着する方法などを用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて基体と発泡弾性層の間に接着層を設けることができる。この接着層としては、接着剤やホットメルトシートなどの公知の材料を用いることができる。
【００７５】
注型硬化する方法の場合、成形型内壁に離型剤を予め塗布しても良い。離型剤としては、従来公知の離型剤を用いることができる。例えば、ワックス成分およびシリコーンオイルを含有する水系の離型剤や、フッ素樹脂をフッ素系溶剤に溶解させた離型剤が挙げられる。フッ素樹脂含有離型剤の例としては、フッ素樹脂含有離型剤（商品名：フロロサーフ、ＦＧ−５０９３Ｆ１３０−０．５、株式会社フロロテクノロジー製）が挙げられる。
【００７６】
発泡弾性ローラとしての発泡弾性層の形状形成方法としては特に制限はない。例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法等のほかに、次のような方法等を用いることができる。ブロック状態のポリウレタンフォームから、切削加工により所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、或いはこれらの方法を適宜組み合せる方法。
【００７７】
なお、これらの反応後の状態は、例えば、熱分解ＧＣ／ＭＳ、ＦＴ−ＩＲ、ＮＭＲ、ＧＰＣ等による公知の手段で分析することにより確認することができる。
【００７８】
具体的には、ポリウレタン中における、ウレタン結合のモル数Ｘとウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合をＹ／（Ｘ＋Ｙ）については、公知のＦＴ−ＩＲ、１３Ｃ−ＮＭＲなどにより求められる。
【００７９】
また、ポリウレタンにおける、隣接する２つのウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接するウレタン結合とウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つのウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量Ｍについては、以下の方法により求められる。まず、発泡弾性層を採取し、これを公知のアルカリ加水分解にて前処理する。これにより、該発泡弾性層中のポリウレタンにおける、ウレタン結合ならびにウレア結合を分解することができる。次に、該分解物のＧＰＣ分析により該分解物中の分子鎖の分子量、すなわち前記数平均分子量Ｍを得る。
【００８０】
（２）電子写真画像形成装置
本発明の他の態様に係る電子写真画像形成装置は、本発明の一態様に係る発泡弾性ローラを具備する。すなわち、本発明の一態様に係る発泡弾性ローラは、電子写真画像形成装置における現像ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラとして用いることができ、特に、トナー供給ローラとして好適に用いることが可能である。
【００８１】
発泡弾性ローラは、磁性一成分トナー若しくは非磁性一成分トナーを用いた非接触型現像装置または接触型現像装置、および二成分トナーを用いた現像装置のいずれの現像装置にも適用することができる。
【００８２】
図２は、本発明の一態様に係る発泡弾性ローラを、一成分トナーを用いた接触型現像装置のトナー供給ローラとして搭載した電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。現像装置２２は、一成分トナーとしてトナー１５を収容したトナー容器２０と、現像ローラ１６と、現像ローラ１６へトナーを供給するトナー供給ローラ１９と、現像ローラ１６上のトナー層の厚さを規制する現像ブレード２１とを含む。現像ローラ１６は、トナー容器２０内の長手方向に延在する開口部に位置し、電子写真感光体１８に対して接触設置されている。なお、電子写真感光体１８、クリーニングブレード２６、廃トナー収容容器２５および帯電ローラ２４は、電子写真画像形成装置本体に配備されていてもよい。現像装置２２は、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色トナーに用意されており、カラー印刷を可能としている。
【００８３】
以下、電子写真画像形成装置のプリント動作を説明する。電子写真感光体１８は矢印方向に回転し、電子写真感光体１８を帯電処理するための帯電ローラ２４によって一様に帯電される。次いで、露光手段であるレーザー光２３により、電子写真感光体１８の表面に静電潜像が形成される。該静電潜像は、現像装置２２によって、電子写真感光体１８に対して接触配置される現像ローラ１６からトナー１５が付与されることにより、トナー像として可視化される（現像）。現像は、露光部にトナー像を形成する、いわゆる反転現像である。電子写真感光体１８上に形成されたトナー像は、転写部材である転写ローラ２９によって記録媒体である紙３４に転写される。紙３４は、給紙ローラ３５および吸着ローラ３６を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト３２によって、電子写真感光体１８と転写ローラ２９の間に搬送される。転写搬送ベルト３２は、従動ローラ３３、駆動ローラ２８、テンションローラ３１により稼働している。現像ローラ１６、現像ブレード２１、トナー供給ローラ１９および吸着ローラ３６には、バイアス電源３０から電圧が印加されている。トナー像が転写された紙３４は、定着装置２７により定着処理された後、装置外に排紙されて、プリント動作が終了する。一方、転写されずに電子写真感光体１８上に残存した転写残トナーは、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード２６により掻き取られ、廃トナー収容容器２５に収納される。クリーニングされた電子写真感光体１８は、以上のプリント動作を繰り返し行う。
【００８４】
（３）プロセスカートリッジ
本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジは、上記の本発明の一態様に係る発泡弾性ローラを具備する。特に、本発明の一態様に係る発泡弾性ローラは、本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジにおいて、トナー供給ローラ１９として好適に用いることが可能である。図３は、本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略断面図である。プロセスカートリッジ１７は、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。また、プロセスカートリッジ１７は、現像装置２２、電子写真感光体１８、クリーニング手段であるクリーニングブレード２６、廃トナー収容容器２５、および帯電手段である帯電ローラ２４が一体化されたものである。ここで、現像装置２２は現像手段である現像ローラ１６と現像ブレード２１とを備える。現像装置２２は、さらにトナー容器２０を含み、トナー容器２０内には、トナー１５が充填されている。トナー容器２０内のトナー１５は、トナー供給ローラ１９によって現像ローラ１６の表面に供給され、現像ブレード２１によって、現像ローラ１６の表面に所定の厚みのトナー１５の層が形成される。
【００８５】
（トナー供給ローラによるトナー供給方法について）
トナー供給ローラ１９による現像ローラ１６へのトナー供給方法として、機械的供給方法と電気的供給方法がある。
【００８６】
機械的供給方法は、トナー供給ローラ１９の表面層にトナーを保持し、現像ローラ１６との接触によりトナーを供給する方法である。この際、トナー供給ローラ１９の表面層が発泡層といった空隙を有する層であれば、トナー保持量が増え、より効率的にトナー供給を行うことができる。さらに、トナー供給ローラ１９の表面層が発泡弾性層であれば、現像ローラ１６との接触時に該発泡弾性層が収縮することで保持トナーが押し出され、トナー供給ローラ１９からのトナーの排出が促進される。
【００８７】
電気的供給方法は、トナー供給ローラ１９への印加バイアスと現像ローラ１６のへ印加バイアスとのバイアス電位差による、帯電トナーの付勢力を用いている。具体的には、該バイアス電位差の極性がトナーの正規帯電極性と同極性の場合、トナー供給ローラ１９から現像ローラ１６側に付勢する力が接触部のトナーに働く。これにより供給を行うものである。
【実施例】
【００８８】
以下に、発泡弾性ローラの具体的な実施例および比較例について示す。
まず、発泡弾性ローラの発泡弾性層に含まれるポリウレタンの原料である、イオン化合物を合成した。
【００８９】
＜イオン化合物の合成＞
（イオン化合物Ｉ−１）
２−メチルイミダゾール−１−エタノール（シグマ・アルドリッチ社製）１５．０ｇ、水素化ナトリウム（６０％、流動パラフィンに分散）（東京化成工業社製）９．２ｇをテトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた臭化エチル（昭和化学社製）１４．５ｇを室温で３０分かけて滴下した後、８５℃で１２時間加熱還流した。
次に、反応溶液に水１００ｍｌを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール２００ｍｌを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。
得られた生成物を、純水１００ｍｌに溶解し、アニオン交換試薬（以下、「アニオン原料」と称す。）３８．２ｇを加え、室温下で１時間撹拌した。アニオン原料はリチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）を用いた。反応溶液に酢酸エチル１００ｍｌを加え、有機層を、イオン交換水８０ｇを用いて３回洗浄した。
次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物Ｉ−１を得た。イオン化合物Ｉ−１は、下記式で表される化合物である。
【化２１】
2020117578.tif 000022
【００９０】
（イオン化合物Ｉ−２）
窒素雰囲気下、イミダゾール（日本合成化学社製）１５．０ｇ、水素化ナトリウム（６０％、流動パラフィンに分散）（東京化成工業社製）９．２ｇを、テトラヒドロフラン６０．０ｇに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた２−ブロモエタノール（東京化成工業社製）６０．７ｇを室温で３０分かけて滴下した後、８５℃で１２時間加熱還流した。
次いで、反応溶液に水１００ｍｌを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール２００ｍｌを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。
得られた生成物を純水２００ｍｌに溶解し、アニオン原料として、リチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）６９．６ｇを加え、室温下で１時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル２００ｍｌを加え、有機層を、イオン交換水１２０ｇを用いて３回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物Ｉ−２を得た。イオン化合物Ｉ−２は、下記式で表される化合物である。
【化２２】
2020117578.tif 000023
【００９１】
（イオン化合物Ｉ−５〜Ｉ−９）
アニオン原料およびその配合量を表１に記載の通りに変更した以外は、イオン化合物Ｉ−２の合成と同様にして、イオン化合物Ｉ−５〜Ｉ−９を得た。
【００９２】
【表１】
2020117578.tif 000024
【００９３】
（イオン化合物Ｉ−３）
窒素雰囲気下、イミダゾール−２−エタノール（シグマ・アルドリッチ社製）１５．０ｇ、水素化ナトリウム（６０％、流動パラフィンに分散）（東京化成工業社製）９．２ｇをテトラヒドロフラン６０．０ｇに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた２−ブロモエタノール（東京化成工業社製）４２．１ｇを室温で３０分かけて滴下した後、８５℃で１２時間加熱還流した。
次いで、反応溶液に水１００ｍｌを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール２００ｍｌを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。
得られた生成物を純水２００ｍｌに溶解し、アニオン原料として、リチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）４８．３ｇを加え、室温下で１時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル２００ｍｌを加え、有機層を、イオン交換水１２０ｇを用いて３回洗浄した。
次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物Ｉ−３を得た。イオン化合物Ｉ−３は、下記式で表される化合物である。
【化２３】
2020117578.tif 000025
【００９４】
（イオン化合物Ｉ−４）
カチオン原料として、イミダゾール（東京化成工業社製）１５．０ｇをジクロロメタン５０．０ｇに溶解させ、ジクロロメタン５０．０ｇに溶解させたエピクロロヒドリン（東京化成工業社製）４４．９ｇを室温で３０分かけて滴下した後、６時間加熱還流した。
次に、反応溶液を室温まで冷却し、炭酸ナトリウム５質量％水溶液２００ｍｌを加えて３０分撹拌した後、分液し、ジクロロメタン層を、イオン交換水１２０ｇを用いて２回洗浄した。次に、減圧下でジクロロメタンを留去して残留物を得た。
さらに、得られた残留物をアセトン５０．０ｇに溶解させた。その後、イオン交換水１５０．０ｇに溶解させたアニオン原料６９．６ｇを３０分かけて滴下した後、３０℃で２時間攪拌した。アニオン原料はリチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）を用いた。
得られた溶液を分液し、有機層を、イオン交換水５０．０ｇを用いて３回洗浄した。続いて、減圧下でアセトンを留去して、イオン化合物Ｉ−４を得た。イオン化合物Ｉ−４は、下記式で表される化合物である。
【化２４】
2020117578.tif 000026
【００９５】
（イオン化合物Ｉ−１０）
５−メチルピラジン−２−メタノール（シグマ・アルドリッチ社製）１５．０ｇ、水素化ナトリウム（６０％、流動パラフィンに分散）（東京化成工業社製）９．２ｇをテトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させたヨウ化メチル（東京化成工業社製）１８．９ｇを室温で３０分かけて滴下した後、８５℃で１２時間加熱還流した。
次に、反応溶液に水１００ｍｌを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール２００ｍｌを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。
得られた生成物を、純水１００ｍｌに溶解し、アニオン原料として、リチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）３８．１ｇを加え、室温下で１時間撹拌した。反応溶液に酢酸エチル１００ｍｌを加え、有機層を、イオン交換水８０ｇを用いて３回洗浄した。
次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物Ｉ−１０を得た。イオン化合物Ｉ−１０は、下記式で表される化合物である。
【化２５】
2020117578.tif 000027
【００９６】
（イオン化合物Ｉ−１１）
アニオン原料およびその配合量を表２に記載の通りに変更した以外は、イオン化合物Ｉ−１０の合成と同様にして、イオン化合物Ｉ−１１を得た。
【表２】
2020117578.tif 000028
【００９７】
（イオン化合物Ｉ−１２）
４−ピリジンブタノール（シグマ・アルドリッチ社製）１５．０ｇをアセトニトリル４５．０ｇに溶解し、室温で４−ブロモ−１−ブタノール（東京化成工業社製）１６．７ｇを３０分かけて滴下した後、９０℃で１２時間加熱還流した。
次に、反応溶液を室温まで冷却し、減圧下でアセトニトリルを留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテル３０．０ｇにて洗浄し、上澄み液を分液により除去した。洗浄および分液操作を３回繰り返し、残留物を得た。
さらに、得られた残留物をジクロロメタン１１０．０ｇに溶解させた後、イオン交換水４０．０ｇに溶解させたアニオン原料３１．４ｇを３０分かけて滴下した後、３０℃で１２時間攪拌した。アニオン原料はリチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）を用いた。
得られた溶液を分液し、有機層を、イオン交換水８０．０ｇを用いて３回洗浄した。続いて、減圧下でジクロロメタンを留去し、イオン化合物Ｉ−１２を得た。イオン化合物Ｉ−１２は、下記式で表される化合物である。
【化２６】
2020117578.tif 000029
【００９８】
（イオン化合物Ｉ−１３）
１−（３−アミノプロピル）イミダゾール（シグマ・アルドリッチ社製）１５．０ｇ、水素化ナトリウム（６０％、流動パラフィンに分散）（東京化成工業社製）８．６ｇをテトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させた。そこへ、テトラヒドロフラン８０．０ｇに溶解させたヨウ化メチル（東京化成工業社製）１８．７ｇを室温で３０分かけて滴下した後、８５℃で１２時間加熱還流した。
次に、反応溶液に水１００ｍｌを加え、減圧下で溶媒を留去した。残渣にエタノール２００ｍｌを加え、室温で撹拌し、不溶物をセライトろ過により除いた後、再び減圧下で溶媒を留去した。
得られた生成物を、純水１００ｍｌに溶解し、アニオン原料として、リチウムＮ，Ｎ−ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名：ＥＦ−Ｎ１１５、三菱マテリアル電子化成社製）３７．８ｇを加え、室温下で１時間撹拌した。
反応溶液に酢酸エチル１００ｍｌを加え、有機層を、イオン交換水８０ｇを用いて３回洗浄した。次に、減圧下で酢酸エチルを留去して、イオン化合物Ｉ−１３を得た。イオン化合物Ｉ−１３は、下記式で表される化合物である。
【化２７】
2020117578.tif 000030
【００９９】
（比較例用イオン化合物Ｉ−１４）
ビス（２−ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムクロライド（東京化成工業社製）１５．０ｇをイオン交換水４０．０ｇに溶解させた。次に、イオン交換水６０ｇに溶解させたアニオン原料としてのトリフルオロ酢酸リチウム (和光純薬工業社製)１１．７ｇを３０分かけて滴下した後、３０℃で２時間攪拌した。
得られた反応溶液に対し、酢酸エチル１００．０ｇを用いて２回抽出操作を行った。続いて、分液した酢酸エチル層を、イオン交換水６０ｇを用いて３回洗浄した。続いて、減圧下で酢酸エチルを留去し、イオン化合物Ｉ−１４を得た。イオン化合物Ｉ−１４は、下記式で表される化合物である。
【化２８】
2020117578.tif 000031
【０１００】
（比較例用イオン化合物Ｉ−１５）
比較例用イオン化合物Ｉ−１５として、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチル−Ｎ−プロピルアンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（関東化学社製）をそのまま用いた。
【０１０１】
表３に、実施例で用いた各イオン化合物について、該イオン化合物に対応する構造および各構造式中のＲ１〜Ｒ５、Ｚ１〜Ｚ７との関連を示す。
【表３】
2020117578.tif 000032
【０１０２】
次に、発泡弾性ローラを作製し、トナー供給ローラとして評価した。
＜トナー供給ローラの作製＞
［実施例１］
内面に離型剤を塗布した内径１６．５ｍｍの円筒状部材と、上駒部材と、下駒部材とからなる金型に、基体としてのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の外径５ｍｍの芯金を配置した。下記材料（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）〜（Ｉ）を配合し、該配合物を混合して得られるウレタンゴム組成物を、金型内に形成されたキャビティに注入した。
（Ａ）：イオン化合物Ｉ−１：３．０質量部
（Ｂ）：ポリオールＡ（数平均分子量２０００のポリエチレンプロピレンエーテルトリオール、商品名：アクトコールＥＰ−５５０Ｎ；三井化学社製）：１００．０質量部
（Ｅ）：ポリイソシアネート混和物（ＮＣＯ％＝４５、ＭＤＩ＝２０％含有、商品名：コスモネートＴＭ２０；三井化学社製）：２４．４質量部
（Ｆ）：シリコーン整泡剤（商品名：ＳＲＸ２７４Ｃ、東レ・ダウコーニング社製）：１．０質量部
（Ｇ）：三級アミン触媒Ａ（ビス（２-ジメチルアミノエチル）エーテルとジプロピレングリコールの混合物、商品名：ＴＯＹＯＣＡＴ−ＥＴ、東ソー社製）：０．３質量部
（Ｈ）：三級アミン触媒Ｂ（トリエチレンジアミンとジプロピレングリコールとの混合物、商品名：ＴＥＤＡ−Ｌ３３、東ソー社製）：０．２質量部
（Ｉ）：発泡剤（水）：１．４質量部
続いて、金型を７０℃に加熱して、ウレタンゴム組成物を１０分間発泡硬化させ、周面に発泡弾性層が形成された基体を金型から脱型した。こうして、基体の外周に直径１６．５ｍｍの発泡弾性層を有する、実施例１に係るトナー供給ローラを作製した。
【０１０３】
［ウレタン結合のモル数Ｘとウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合の測定］
実施例１に係るトナー供給ローラから発泡弾性層を剥離して得た試料について、固体１３Ｃ−ＮＭＲ測定により、ウレタン結合およびウレア結合の化学シフトのピーク積算値を求めた。
固体１３Ｃ−ＮＭＲ測定は、超電導核磁気共鳴吸収装置（商品名：ＡｖａｎｃｅＩＩＩ４００、ブルカーバイオスピン社製）を用い、観測核１３Ｃ、積算回数１００００回、パルスシーケンスＤＤ／ＭＡＳ、試料回転数８ｋＨｚの条件で測定した。各ピーク積算値は、ピークフィッティングによるウレタン結合由来Ｃ＝Ｏとウレア結合由来Ｃ＝Ｏのピーク分離により算出した。得られたピーク積算値から、ポリウレタン中の、ウレタン結合のモル数Ｘとウレア結合のモル数Ｙの和に対する、該ウレア結合のモル数Ｙの割合、すなわち、Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）を求めた。
実施例１に係るポリウレタンにおけるＹ／（Ｘ＋Ｙ）は０．６０であった。
【０１０４】
［数平均分子量Ｍの測定］
実施例１に係るトナー供給ローラから発泡弾性層を剥離し、水酸化ナトリウムでアルカリ加水分解を行った。その後、耐圧分解容器内でさらに加熱分解を行い、ポリオール、二塩基酸やイソシアネートに分離を行った。得られた分解物をトルエンに溶解させ、０．１質量％のトルエン溶液に調製し、以下の測定装置および測定条件にて測定した。
測定機器：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（商品名、東ソー社製）
カラム：ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＺＭＭ（商品名、東ソー社製）×２本
溶媒：トルエン
温度：４０℃
流速：０．６ｍｌ／ｍｉｎ
なお、検出器としてＲＩ（屈折率）検出器を用いて測定を行った。また、検量線作成用の標準試料として、以下の材料を用いて検量線の作成を行った。ＴＳＫ標準ポリスチレン（商品名「Ａ−１０００」，「Ａ−２５００」，「Ａ−５０００」，「Ｆ−１」，「Ｆ−２」，「Ｆ−４」，「Ｆ−１０」，「Ｆ−２０」，「Ｆ−４０」，「Ｆ−８０」，「Ｆ−１２８」、東ソー社製）。この検量線をもとに、得られた測定サンプルの保持時間から数平均分子量Ｍを求めた。
【０１０５】
実施例１に係るポリウレタンにおける、隣接する２つのウレタン結合間に存在する分子鎖、隣接するウレタン結合とウレア結合との間に存在する分子鎖、および、隣接する２つのウレア結合間に存在する分子鎖の数平均分子量Ｍは３１００であった。
上記で得られた値より、関係式（１）で示す［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍの値は、１．９４×１０−４であった。
【０１０６】
［実施例２〜１６］
材料（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）〜（Ｉ）の配合量を、表４に記載の通りに変更した。さらに、実施例１５および１６では、材料（Ｃ）をそれぞれ表４に示す量でウレタンゴム組成物に配合した。それ以外は実施例１と同様にして、実施例２〜１６に係るトナー供給ローラを作製した。なお、材料（Ｃ）は、ポリオールＢ（平均官能基数３のポリオキシ−１，２−アルキレンポリオール、数平均分子量：７０００、平均水酸基価：２４ｍｇＫＯＨ／ｇ、商品名：アクトコールＥＰ−９０１Ｐ；三井化学社製）である。
【０１０７】
【表４】
2020117578.tif 000033
【０１０８】
［比較例１〜４］
材料（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）〜（Ｉ）の配合量を、表５に記載の通りに変更した。さらに、比較例４では、材料（Ｄ）として、ポリオールＣ（ポリオキシプロピレングリコール、数平均分子量＝２０００、末端エチレンオキサイドキャップ品、平均官能基数：２．０、商品名：サンニックスＰＬ−２１００；三洋化成工業社製）を１００質量部、ウレタンゴム組成物に配合した。それ以外は実施例１と同様にして、比較例１〜４に係るトナー供給ローラを作製した。
【表５】
2020117578.tif 000034
【０１０９】
上記で得られた実施例２〜１６および比較例１〜４のトナー供給ローラについて、実施例１と同様にしてＹ／（Ｘ＋Ｙ）を求め、また、数平均分子量Ｍの測定を行い、［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍの値を求めた。結果を表６に示す。
【表６】
2020117578.tif 000035
【０１１０】
＜トナー供給ローラの評価＞
得られた実施例１〜１６、および比較例１〜４に係るトナー供給ローラについて、以下の評価を行った。
【０１１１】
［トナー供給ローラの初期抵抗値Ｒ１の測定］
温度３０℃、相対湿度８０％の環境下に、６時間トナー供給ローラを放置した後、初期抵抗値Ｒ１を測定した。
図４に、本測定で用いる、トナー供給ローラの抵抗値を評価するための冶具の概略構成図を示す。
図４（ａ）に示すように、非導電性のニップ規制部材４１を基体２の両端に装着した。また、導電性の軸受け３８を介して導電性の基体２の両端を、各々４．９Ｎの荷重で押しながら直径３０ｍｍの円柱形金属３７を回転させ、トナー供給ローラ１９を３２ｒｐｍの速度で従動回転させた。
次に、図４（ｂ）に示すように、高圧電源３９によって電圧１００Ｖを印加し、円柱形金属３７とグラウンドとの間に配設した既知の抵抗値（トナー供給ローラ１９の抵抗値に対して２桁以上抵抗値が低いもの）を有する抵抗器の両端の電位差を計測した。当該電位差の計測には、電圧計４０（商品名：１８９ＴＲＵＥ  ＲＭＳ  ＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ、ＦＬＵＫＥ社製）を用いた。
測定した電位差と抵抗器の抵抗値とから、トナー供給ローラ１９を介して円柱形金属３７に流れた電流を計算により求めた。そして、印加電圧１００Ｖを得られた電流で割ることによって、トナー供給ローラ１９の抵抗値を求めた。ここで、前記電位差の計測は、電圧印加２秒後から３秒間サンプリングを行い、その平均値から計算される値をトナー供給ローラの初期抵抗値Ｒ１とした。
結果を表７に示す。
【０１１２】
［トナー供給ローラとしての性能評価］
トナー供給ローラの性能評価として、初期抵抗値の測定を行ったトナー供給ローラを用いて、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下における長時間稼働前後の画像濃度変化を評価した。長時間稼働により抵抗値が上昇する場合、前述の電気的供給におけるバイアス電位差に不良が生じ、所望のトナー供給量が確保できず画像濃度が低下する。
図３に示す構成を有する、レーザープリンター（商品名：ＬＢＰ７７００Ｃ、キヤノン社製）用のブラックトナープロセスカートリッジに、各実施例および比較例で得られたトナー供給ローラを、トナー供給ローラ１９として装填した。そして、該プロセスカートリッジを前記レーザープリンターに組み込み、温度３０℃、相対湿度８０％の環境中で１日放置してなじませた後、黒ベタ評価画像を１枚出力した。
次に、黒色で印字率１％の画像を１０００枚連続して印字テストとして出力した。その後、再度ベタ黒評価画像を１枚出力した。
なお、評価画像および印字テストの出力はすべて単色で出力した。
各々黒ベタ評価画像の中央と四隅（画像端部から各々内側に２０ｍｍの位置）の計５点の濃度を、分光濃度計（商品名：５００分光濃度計、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）で測定し、５点の濃度の算術平均を取ることで該ベタ黒評価画像の濃度を得た。
印字テスト前の黒ベタ評価画像の平均濃度をＤ１、印字テスト後の黒ベタ評価画像の平均濃度をＤ２としたとき、｜Ｄ２−Ｄ１｜で表される濃度差ΔＤについて下記基準でランク付けを行った。
Ａ：ΔＤが０．２未満
Ｂ：ΔＤが０．２以上０．３未満
Ｃ：ΔＤが０．３以上
結果を表７に示す。
【０１１３】
［連続稼働後のトナー供給ローラの抵抗値Ｒ２の測定］
前記性能評価に引き続いて、温度３０℃、相対湿度８０％の環境下において、連続稼働後のトナー供給ローラの抵抗値Ｒ２を測定した。
前記性能評価後、トナー供給ローラをプロセスカートリッジから取り外した。その後、トナー供給ローラの表面全体をエアブローした。ここで、エアブローの条件は、以下のようにした。
エアブローガンノズル口径３ｍｍ、高圧空気ないし窒素ガス０．６ＭＰａ、トナー供給ローラ表面―ノズル間距離２０ｃｍ、ガン移動速度をトナー供給ローラ長手方向往復移動速度３０ｃｍ／ｓ、トナー供給ローラ回転速度３０ｒｐｍ、吹き付け時間３０ｓ。
次いで、初期抵抗値Ｒ１の測定と同様に抵抗値Ｒ２を測定した。なお、印字テスト後の黒ベタ評価画像出力後から抵抗値Ｒ２測定までの時間を３０分に揃えた。
【０１１４】
結果を表７に示す。なお、表７中の［（Ｒ２−Ｒ１）／Ｒ１］×１００は、抵抗上昇率を表す指標として示した。
【表７】
2020117578.tif 000036
【０１１５】
実施例１〜１６に係るトナー供給ローラは、関係式（１）を満たし、かつ特定のカチオン構造を有するポリウレタンを含有する発泡弾性層を有している。そのため、表７に示すように、温度３０℃、相対湿度８０％の如き高温高湿環境下での長時間稼働時においても抵抗上昇が少なく、濃度差評価も良好だった。
【０１１６】
実施例２と比較例１では、イソシアネートと発泡剤以外は同じ配合比であるが、実施例２では［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍが２．００×１０−４以下であり、比較例１では［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍが２．００×１０−４を超えていた。これら実施例２と比較例１とを比較すると、実施例２に係るトナー供給ローラの方が、比較例１に係るトナー供給ローラに比べて、高温高湿環境下での長時間稼働時における抵抗上昇が小さかった。
【０１１７】
また、実施例２においては、［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍが２．００×１０−４以下であり、構造式（１）および（４）で示されるカチオン構造を含有し、アニオンがビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドアニオンである。特に、この実施例２において、より高いレベルで抵抗値の上昇が抑制された。
【０１１８】
一方で、［Ｙ／（Ｘ＋Ｙ）］×１／Ｍが２．００×１０−４超または特定のカチオン構造を含有していない比較例１〜４に係るトナー供給ローラは、高温高湿環境下での長時間稼働時における抵抗上昇および濃度低下の発生が認められた。
【符号の説明】
【０１１９】
１  発泡弾性ローラ
２  基体
３  発泡弾性層
１５  トナー
１６  現像ローラ
１７  プロセスカートリッジ
１８  感光体（電子写真感光体）
１９  トナー供給ローラ
２０  トナー容器
２１  現像ブレード
２２  現像装置
３７  円柱形金属
３８  導電性の軸受け
３９  高圧電源
４０  電圧計
４１  ニップ規制部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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