(57)【要約】  発泡層のローラ軸方向端部の裁断面からの裁断カスの発生を長期にわたり抑制できるローラ、特には導電性ローラ、および、それを用いた画像形成装置を提供する。  シャフト１と、シャフトの外周に順次設けられた発泡層２および少なくとも一層以上の塗膜層３と、を備えるローラである。発泡層および塗膜層のローラ軸方向両端部が裁断されてなり、裁断された発泡層および塗膜層の裁断面に目止め層４が設けられて、目止め層により、少なくとも発泡層の裁断面が被覆されており、かつ、目止め層が、水系ウレタン樹脂を含む。
2016035692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、該シャフトの外周に順次設けられた発泡層および少なくとも一層以上の塗膜層と、を備えるローラにおいて、
前記発泡層および前記塗膜層のローラ軸方向両端部が裁断されてなり、裁断された該発泡層および該塗膜層の裁断面に目止め層が設けられて、該目止め層により、少なくとも該発泡層の裁断面が被覆されており、かつ、該目止め層が、水系ウレタン樹脂を含むことを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記水系ウレタン樹脂が、エステル・エーテル系またはカーボネート系である請求項１記載のローラ。
【請求項３】
前記発泡層が、密度０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３のポリウレタンフォームからなる請求項１記載のローラ。
【請求項４】
前記目止め層が、シリコーン系添加剤を含む請求項１記載のローラ。
【請求項５】
前記目止め層の膜厚が１０〜１００μｍである請求項１記載のローラ。
【請求項６】
導電性ローラである請求項１記載のローラ。
【請求項７】
請求項１記載のローラが搭載されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローラおよびそれを用いた画像形成装置（以下、単に「装置」とも称する）に関し、詳しくは、複写機やプリンタ、特にはレーザービームプリンタ等の画像形成装置において用いられる導電性ローラ、特には現像ローラとして好適なローラ、および、それを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラや現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。【０００３】
かかるローラ部材としては、従来、軸の外周に、導電剤を配合することにより導電性を付与したゴムや高分子エラストマー、高分子フォーム等からなる弾性層を形成した構造を基本構造として、所望の表面粗さや導電性、硬度などを得るために、その外周に一層または複数層の塗膜を設けたものが使用されている。【０００４】
導電性ローラの改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、芯金と、その表面上に設けられた基体と、その周面上に設けられた目止層とを有し、基体が導電性軟質ポリウレタンフォームからなり、且つ基体の周面における導電性軟質ポリウレタンフォームの気泡の開放口が、目止層によって閉塞されている導電性ローラが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６２９１２号公報（特許請求の範囲等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シャフトの外周に担持させる弾性層を発泡層により形成して、ローラの寸法や形状を調整するために、そのローラ軸方向端部に裁断処理を施した場合、裁断により露出した発泡層の端部から、裁断カスが発生する場合があった。このような裁断カスが、画像形成装置内で感光体や紙などに転写されると、画像不具合が発生する原因となるため、問題となっていた。これに対し、裁断カスを除去するために、エアの吹き付けやワイプ吹き処理を実施する方法もあるが、裁断カスを完全に除去することができるものではなかった。【０００７】
これに対し、裁断処理を施したローラ端部の裁断面に、目止め層を設けることで、裁断カスの発生を抑制することが考えられるが、ローラ部材は画像形成装置内で回転駆動されるものであるため、使用に伴う耐久性の確保が重要となる。【０００８】
そこで本発明の目的は、発泡層のローラ軸方向端部の裁断面からの裁断カスの発生を長期にわたり抑制できるローラ、特には導電性ローラ、および、それを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は鋭意検討した結果、裁断処理を施したローラ端部の裁断面に、特定の材料からなる目止め層を設けるものとしたことで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明のローラは、シャフトと、該シャフトの外周に順次設けられた発泡層および少なくとも一層以上の塗膜層と、を備えるローラにおいて、
前記発泡層および前記塗膜層のローラ軸方向両端部が裁断されてなり、裁断された該発泡層および該塗膜層の裁断面に目止め層が設けられて、該目止め層により、少なくとも該発泡層の裁断面が被覆されており、かつ、該目止め層が、水系ウレタン樹脂を含むことを特徴とするものである。【００１１】
本発明のローラにおいては、前記水系ウレタン樹脂が、エステル・エーテル系またはカーボネート系であることが好ましい。また、本発明のローラにおいて、前記発泡層は、密度０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３のポリウレタンフォームからなることが好ましい。さらに、本発明のローラにおいては、前記目止め層が、シリコーン系添加剤を含むことが好ましく、前記目止め層の膜厚は、好適には１０〜１００μｍである。さらにまた、本発明のローラは、好適には導電性ローラである。【００１２】
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明のローラが搭載されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発泡層および塗膜層の裁断面に、水系ウレタン樹脂を含む目止め層を設けるものとしたことで、発泡層のローラ軸方向端部の裁断面からの裁断カスの発生を抑制して、裁断カスに起因した画像不具合の発生を長期にわたり防止することができるローラおよびそれを用いた画像形成装置を実現することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のローラの一構成例を示す長手方向断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一構成例を示す部分断面図である。
【図３】実施例における耐久性評価に用いた装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のローラの一例の長手方向断面図を示す。図示するように、本発明のローラ１０は、シャフト１と、その外周に担持された発泡層２と、発泡層の外周に被覆された少なくとも一層以上の塗膜層、図示例では１層の塗膜層３と、を備えている。
【００１６】
本発明のローラにおいては、発泡層２および少なくとも一層以上の塗膜層３のローラ軸方向両端部が裁断されてなり、かつ、裁断された発泡層２および少なくとも一層以上の塗膜層３の裁断面に、少なくとも発泡層２の裁断面を被覆する目止め層４が設けられている。本発明においては、かかる目止め層４が、水系ウレタン樹脂を含む材料により形成されている点に特徴を有する。
【００１７】
本発明においては、裁断面に、少なくとも発泡層２を被覆する目止め層４を設けて裁断面を保護し、発泡層２の裁断面の露出をなくしたことで、裁断面からの裁断カスの発生を効果的に抑制することが可能となった。一方で、ローラをカートリッヂに装着して装置に搭載した場合には、ローラが他部材と接触、衝突することにより、目止め層が変形、剥離して、裁断カスの抑制効果が失われるおそれがあるが、目止め層に水系ウレタン樹脂を用いたことで、目止め層の強度や耐摩耗性、裁断面に対する接着性を高めて、耐久性を向上することが可能となった。特に、後述するように発泡層２をポリウレタンフォームにより形成した場合には、発泡層２と水系ウレタン樹脂を用いた目止め層４とが同じ官能基を有するものとなるので、相性が良く、密着接着性がより良好となる。これにより、画像形成装置の内部で、裁断カスが感光体等に付着することに起因する画像不具合の発生を、長期にわたり防止することが可能となる。
【００１８】
目止め層４に用いる水系ウレタン樹脂は、ウレタン樹脂を乳化させて得られる自己乳化型のものであり、エーテル系、エステル系、エステル・エーテル系およびカーボネート系など、いかなる種類のものであってもよいが、裁断面に対する接着性や耐久性の観点から、好適には、エステル・エーテル系またはカーボネート系のものを用いる。なお、水系のウレタン樹脂を使用するのは、溶剤系では、発泡層２に染み込んで、発泡層２を膨潤させてしまうためである。
【００１９】
また、目止め層４には、シリコーン系添加剤を含有させることが好ましい。水系ウレタン樹脂にシリコーン系添加剤を添加することで、形成される目止め層４の表面の摩擦係数を低減して、耐久性をより向上することができる。シリコーン系添加剤としては、具体的には例えば、アクリル−シリコーングラフトポリマー等を用いることができる。シリコーン系添加剤の添加量は、固形分で、水系ウレタン樹脂とシリコーン系添加剤との総量中の５〜３０質量％が好ましく、５〜１０質量％がより好ましい。特に、シリコーン系添加剤を５〜１０質量％で含有させることにより、十分に摩擦力を下げつつ、目止め層４を、均一な塗膜状態で設けることができる。
【００２０】
目止め層４の形成は、水系ウレタン樹脂に、必要に応じシリコーン系添加剤を添加して調製した塗液を、例えば、ディスペンサ、スタンプ、スプレー、ナイフコーターなどを用いて上記裁断面に塗布した後、揮発硬化させることにより、行うことができる。塗布方法としては、具体的には、裁断面にディスペンサ等で供給した塗料をドクターナイフ等により掻き取って塗装する手法や、裁断面にスプレー塗装する手法などを挙げることができ、加熱方法については、一般的な手法を適宜用いればよい。
【００２１】
目止め層４は、少なくとも発泡層２の裁断面を被覆するものであればよいので、ローラの外径と同じか、または、発泡層２の外径以上であってかつローラの外径より小さい径で形成すればよい。ローラの寸法にもよるが、具体的には例えば、［（ローラの外径）−０μｍ〜（ローラの外径）−２５０μｍ］の外径にて形成すればよい。
【００２２】
また、目止め層４の厚みは、発泡層２の裁断面を完全に覆い隠すことができるものであればよく、好適には、１０〜１００μｍとする。この範囲の膜厚とすることで、目止め層４の耐久性を確保しつつ、カートリッヂに装着する際に、装着位置に対して精度よく装着することができるものとなる。
【００２３】
本発明においては、ローラ軸方向端部に裁断面を有するローラにおいて、少なくとも発泡層の裁断面を目止め層により被覆した点のみが重要であり、それ以外の点については、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。
【００２４】
例えば、シャフト１としては、良好な導電性を有するものであれば特に制限はなく、いずれのものも使用し得るが、例えば、硫黄快削鋼などの鋼材にニッケルや亜鉛等のめっきを施したものや、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、良導電性のプラスチック製シャフトなどを用いることができる。
【００２５】
発泡層２は、発泡体からなるものであり、具体的には例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）およびこれらの混合物等のエラストマーにより形成することができ、好適には、ポリウレタンフォームからなるものとする。本発明によれば、裁断カスの発生を抑制できるために、画像特性において優れたポリウレタンフォームを用いたローラを、問題なく使用することが可能となる。発泡層２を構成する発泡体は、上記エラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させるなどすることにより、形成する。
【００２６】
また、発泡層２を構成する発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上するため、発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械的撹拌により発泡させて発泡体とする手法が好適に採用される。
【００２７】
発泡層２に好適に用いられるポリウレタンフォームを形成するためのポリウレタン原料としては、樹脂中にウレタン結合を含むものであれば、特に制限はない。ポリウレタン原料を構成するポリイソシアネートとしては、芳香族イソシアネートまたはその誘導体、脂肪族イソシアネートまたはその誘導体、脂環族イソシアネートまたはその誘導体が用いられる。これらの中でも芳香族イソシアネートまたはその誘導体が好ましく、特に、トリレンジイソシアネートまたはその誘導体、ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が好適に用いられる。トリレンジイソシアネートまたはその誘導体としては、粗製トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネートとの混合物、これらのウレア変性物、ビュレット変性物、カルボジイミド変性物、ポリオール等で変性したウレタン変性物等が用いられる。ジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体としては、例えば、ジアミノジフェニルメタンまたはその誘導体をホスゲン化して得られたジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体が用いられる。ジアミノジフェニルメタンの誘導体としては多核体などがあり、ジアミノジフェニルメタンから得られた純ジフェニルメタンジイソシアネート、ジアミノジフェニルメタンの多核体から得られたポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートなどを用いることができる。ポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートの官能基数については、通常、純ジフェニルメタンジイソシアネートと様々な官能基数のポリメリック・ジフェニルメタンジイソシアネートとの混合物が用いられ、平均官能基数が好ましくは２．０５〜４．００、より好ましくは２．５０〜３．５０のものが用いられる。また、これらのジフェニルメタンジイソシアネートまたはその誘導体を変性して得られた誘導体、例えば、ポリオール等で変性したウレタン変性物、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／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、ビュレット変性物なども用いることができる。また、数種類のジフェニルメタンジイソシアネートやその誘導体をブレンドして用いることもできる。
【００２８】
ポリウレタン原料を構成するポリオール成分としては、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、酸成分とグリコール成分を縮合したポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合したポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール等を用いることができる。エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールは、例えば、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、メチルグルコジット、芳香族ジアミン、ソルビトール、ショ糖、リン酸等を出発物質とし、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを付加重合したものを挙げることができるが、特に、水、プロピレングリコール、エチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質としたものが好適である。付加するエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの比率やミクロ構造については、エチレンオキサイドの比率が２〜９５質量％であることが好ましく、より好ましくは５〜９０質量％である。特に、末端にエチレンオキサイドが付加しているものが好ましく用いられる。また、分子鎖中のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドの配列は、ランダムであることが好ましい。このポリエーテルポリオールの分子量は、水、プロピレングリコール、エチレングリコールを出発物質とする場合は２官能となり、重量平均分子量で３００〜６０００の範囲のものが好ましく、特には４００〜３０００の範囲のものが好ましい。また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールを出発物質とする場合は３官能となり、重量平均分子量で９００〜９０００の範囲のものが好ましく、特に１５００〜６０００の範囲のものが好ましい。また、２官能のポリオールと３官能のポリオールを適宜ブレンドして用いることもできる。
【００２９】
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、例えば、テトラヒドロフランのカチオン重合によって得られ、重量平均分子量が４００〜４０００のもの、特に６５０〜３０００の範囲にあるものが好ましく用いられる。また、分子量の異なるポリテトラメチレンエーテルグリコールをブレンドすることも好ましい。更に、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを共重合して得られたポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることもできる。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとをブレンドして用いることも好ましく、この場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールと、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとを付加重合したポリエーテルポリオールとの比率が質量比で９５：５〜２０：８０の範囲になるように用いることが好ましく、特に９０：１０〜５０：５０の範囲になるように用いることが好ましい。また、上記ポリオール成分とともに、ポリオールをアクリロニトリル変性したポリマーポリオール、ポリオールにメラミンを付加したポリオール、ブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンなどのポリオール類やそれらの誘導体を併用することができる。
【００３０】
また、ポリオールをポリイソシアネートによりあらかじめプレポリマー化してもよく、その方法としては、ポリオールとポリイソシアネートを適当な容器に入れ、充分に攪拌し、３０〜９０℃、より好ましくは４０〜７０℃に、６〜２４０時間、より好ましくは２４〜７２時間保温する方法が挙げられる。この場合、ポリオールとポリイソシアネートとの分量の比率は、得られるプレポリマーのイソシアネート含有率が４〜３０質量％となるように調節することが好ましく、より好ましくは６〜１５質量％である。イソシアネートの含有率が４質量％未満であると、プレポリマーの安定性が損なわれ、貯蔵中にプレポリマーが硬化してしまい、使用に供することができなくなるおそれがある。また、イソシアネートの含有率が３０質量％を超えると、プレポリマー化されていないポリイソシアネートの含有量が増加し、このポリイソシアネートは、後のポリウレタン硬化反応において用いるポリオール成分と、プレポリマー化反応を経ないワンショット製法に類似の反応機構により硬化するため、プレポリマー法を用いる効果が薄れる。ポリオールをあらかじめポリイソシアネートによりプレポリマー化したイソシアネート成分を用いる場合のポリオール成分としては、上記ポリオール成分に加えて、エチレングリコールやブタンジオール等のジオール類、トリメチロールプロパンやソルビトール等のポリオール類やそれらの誘導体を用いることもできる。
【００３１】
ポリウレタン原料には、イオン導電剤や電子導電剤等の導電剤、カーボンブラックや無機炭酸塩等の充填材、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤などを添加することができる。イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ラウリルトリメチルアンモニウム）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、オクタデシルトリメチルアンモニウム（例えば、ステアリルトリメチルアンモニウム）、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウムなどの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩などが挙げられる。また、電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、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；酸化処理を施したインク用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属などを挙げることができる。これらの導電剤は単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。その配合量には特に制限はなく、所望に応じ適宜選定可能であるが、通常は、ポリウレタン原料１００質量部に対し、０．１〜４０質量部、好ましくは０．３〜２０質量部の割合である。
【００３２】
ポリウレタン原料の硬化反応に用いる触媒としては、トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類、トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコールビス（ジメチル）アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類、スタナスオクトエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マーカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジオクチル錫マーカプチド、ジオクチル錫チオカルボキシレート、フェニル水銀プロピオン酸塩、オクテン酸鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。これらの触媒は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３３】
本発明においては、ポリウレタン原料にシリコーン整泡剤や各種界面活性剤を配合することが、フォーム材のセルを安定させるために好ましい。シリコーン整泡剤としては、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合物等が好適に用いられ、分子量３５０〜１５０００のジメチルポリシロキサン部分と分子量２００〜４０００のポリオキシアルキレン部分とからなるものが特に好ましい。ポリオキシアルキレン部分の分子構造は、エチレンオキサイドの付加重合物やエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとの共付加重合物が好ましく、その分子末端をエチレンオキサイドとすることも好ましい。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性等のイオン系界面活性剤や各種ポリエーテル、各種ポリエステル等のノニオン性界面活性剤が挙げられる。シリコーン整泡剤や各種界面活性剤の配合量は、ポリウレタン原料１００質量部に対して０．１〜１０質量部とすることが好ましく、０．５〜５質量部とすることが更に好ましい。
【００３４】
本発明で用いるポリウレタンフォームは、密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましく、より好ましくは０．５０〜０．６５ｇ／ｃｍ３である。特に、この範囲程度の低密度のポリウレタンフォームを用いた場合に、裁断カスが発生しやすいので、本発明の適用が有効である。密度が低すぎると泡が粗大化してしまい、高すぎるとローラ性能が悪化するので、いずれも好ましくない。
【００３５】
また、ポリウレタンフォームのアスカーＣ硬度は１５〜７０°が好ましく、より好ましくは１５〜４５°である。本発明において、ポリウレタン原料をあらかじめ発泡させるための方法としては、従来から用いられているメカニカルフロス法、水発泡法、発泡剤フロス法等の方法を用いることができるが、好適な密度および硬度を有する独立気泡構造のポリウレタンフォームを得る点からは、不活性ガスを混入しながら機械的攪拌により発泡させるメカニカルフロス法を用いることが好ましい。ここで、メカニカルフロス法において用いる不活性ガスは、ポリウレタン反応において不活性なガスであればよく、ヘリウム、アルゴン、キセノン、ラドン、クリプトン等の狭義の不活性ガスの他、窒素、二酸化炭素、乾燥空気等のポリウレタン原料と反応しない気体が挙げられる。発泡させたポリウレタン原料を金属モールド等に注型し、硬化させることにより、金属モールドに接した部分に自己スキン層（薄い層状の皮膜）が形成されたポリウレタンフォームを得ることができる。その際、金属モールドの内面をフッ素樹脂等でコーティングする等の方法により、金属モールドに離型性を付与することができる。
【００３６】
また、発泡層２の成形条件については特に制限はなく、通常の条件に従うことができ、例えば、１５〜８０℃、好ましくは２０〜６５℃の範囲の温度においてポリウレタン原料の発泡を開始させ、シャフト１を配置した金属モールド内に注入完了後、７０〜１２０℃程度の温度でキュアを行い、次いで、脱型することにより、発泡層２を得ることができる。
【００３７】
本発明において、発泡層２の外周には、少なくとも一層以上の塗膜層を形成する。図１に示す例では、発泡層２の外周に、ローラ表面をなす表層としての１層の塗膜層３を設けているが、これには限られず、中間層および表層の２層の塗膜層を設けてもよく、さらに、他の機能層を追加してもよい。
【００３８】
例えば、表層は、ウレタン系、アクリル系、アクリルウレタン系、フッ素系等の溶剤系塗料により形成することができ、ウレタン、アクリル、シリカ等の球状微粒子を含有させることで、表面粗さを調整することができる。かかる表層の表面粗さは、ＪＩＳ算術平均粗さＲａで、通常２μｍ以下、特には０．５〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。また、導電剤として、前述したイオン導電剤や電子導電剤を適宜含有させることで、所望の導電性を付与することができる。表層の厚みは、特に制限されるものではないが、通常１〜５０μｍ、特には１〜４０μｍ程度とすることができる。
【００３９】
中間層は、導電剤を含む水系塗料からなるものとすることができ、かかる水系塗料としては、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系からなる群から選択されるいずれか１種または２種以上を好適に用いることができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。また、これらに含有させる導電剤としては、発泡層２について先に挙げたものと同様のものを用いることができ、特に制限されるものではない。中間層には、所望に応じ、その他加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などを適宜添加することができる。
【００４０】
中間層の厚みは、通常１０〜１００μｍ、特には３０〜８０μｍの範囲内とする。この厚みが１０μｍ未満では、発泡層に対する溶剤遮蔽効果や下層側からの汚染物質の染み出し防止のための目止め効果が不十分となり、溶剤ヤラレにより所望の表面粗さが付与できなくなる。一方、厚みが１００μｍを超えると、中間層が発泡層２の柔らかさに追随することができずに割れ、剥がれ等が生じ、ローラ自体も硬くなってトナーダメージ等のローラ性能面での不具合が発生するおそれがある。
【００４１】
中間層は、発泡層２上に上記水系塗料を塗布することにより、１層または２層以上にて形成することができる。その塗布方法としては特に制限されるものではなく、ディップ塗布、スプレー塗布、ロールコーター塗布などの公知の手法を用いることができ、好適には、ディップ塗布を用いる。また、中間層のマイクロ硬度は、膜厚５００μｍの場合において、好適には１０〜４５°の範囲内であり、この程度の硬度とすることで、最終的に得られるローラ表面について、所望のローラ硬度を実現することができる。かかるマイクロ硬度は、例えば、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１型により測定することができる。
【００４２】
本発明のローラは、電子写真方式の画像形成装置等において使用される導電性ローラとして好適であり、具体的には例えば、現像ローラ、帯電ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、クリーニングローラ等の各種ローラ部材として好適に用いることができ、特には、現像ローラとして有用である。
【００４３】
本発明のローラは、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、シャフトの外周に発泡層を、型成形により形成する。次いで、形成された発泡層上に、少なくとも一層以上の塗膜層、具体的には例えば、前述した表層を直接、または、中間層および表層を順次、塗布形成する。次いで、形成された発泡層および塗膜層の、ローラ軸方向両端部を裁断する。ここで、発泡層および塗膜層のローラ軸方向両端部を裁断する場合としては、ローラの外観性の観点から、型成形により膨らんだローラ端部を切り落とす場合や、ローラ寸法を調整する場合などが挙げられる。次いで、前述した手法により、裁断された発泡層および塗膜層の裁断面に、少なくとも発泡層を被覆する寸法にて、目止め層を設けることにより、本発明のローラを得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の画像形成装置は、上記本発明のローラ、特には導電性ローラ、中でも現像ローラが搭載されている点に特徴を有するものであり、これにより、裁断カスの感光体等への付着による画像不具合の発生の問題を解消することができる。図２に、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図を示す。図示する本発明の画像形成装置においては、静電潜像を保持する感光体等の画像形成体２１と、この画像形成体２１に当接して表面に担持したトナー２０を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１０と、この現像ローラ１０にトナー２０を供給するトナー供給ローラ２２とが設けられており、トナー２０を、トナー収容部２３から、トナー供給ローラ２２および現像ローラ１０を介して画像形成体２１まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。
【００４５】
図示する画像形成装置においては、帯電ローラ２５によって、画像形成体２１が一定電位に帯電された後、露光器（図示せず）により、画像形成体２１上に静電潜像が形成される。次に、トナー供給ローラ２２と、現像ローラ１０と、画像形成体２１とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ２２上のトナー２０が現像ローラ１０を経て画像形成体２１に送られる。現像ローラ１０上のトナー２０は、成層ブレード２４により均一な薄層に整えられ、現像ローラ１０と画像形成体２１とが接触しながら回転することにより、トナー２０が現像ローラ１０から画像形成体２１の静電潜像に付着し、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー２０は、転写ローラ２６で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に画像形成体２１上に残留するトナー２０は、クリーニング部２７のクリーニングブレード２８によって除去される。なお、本発明の画像形成装置には、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品を設けることができる（図示せず）。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、シャフト（φ６ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、材質：硫黄快削鋼）の外周に、メカニカルフロス法によりポリウレタンフォームを担持させた。このポリウレタンフォームの密度は、０．６０ｇ／ｃｍ３であった。【００４７】
具体的には、イソシアネート成分（プレポリマー化イソシアネートＴＤＩ＋ポリエーテルポリオール）１００質量部と、ポリオール成分（ポリエーテルポリオール）２０質量部と、カーボンブラック（アセチレンブラック）２質量部と、イオン導電剤（過塩素酸ナトリウム）０．２質量部とからなるポリウレタン原料を調製し、このポリウレタン原料をミキサーにより機械的に攪拌して乾燥空気を混入して、発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、端部にシャフトを貫通させるための穴が設けられ、かつ、シャフトを支持するための金属製キャップが設置されている金属製円筒状割りモールドに注型した。このモールドの内部には、シャフトを、外周に接着剤を塗布した状態で配置した。次いで、発泡ポリウレタン原料が注型されたモールドを１１０℃に調整した熱風オーブン中に１時間放置し、発泡ポリウレタン原料を硬化させた。【００４８】
硬化したポリウレタンフォームをモールドから取り外して、カーボンブラック（ケッチェンブラック）を配合したＣＲゴムラテックス塗料をディップ塗布することにより、発泡層の外周に、膜厚６０μｍの中間層を形成した。次いで、Ｄ５０＝１０μｍの球状ポリウレタン粒子とカーボンブラック（アセチレンブラック）とを配合したポリウレタン系溶剤系塗料をディップ塗布することにより、膜厚１５μｍの表層を形成した。【００４９】
上記で得られたローラのローラ本体部のローラ軸方向両端部を裁断して、ローラ本体部の寸法を、φ１１．５ｍｍ、長さ２４０ｍｍとした。その後、ローラ本体部の裁断面に、下記表中に示す目止め層をそれぞれ形成して、各実施例の供試ローラを得た。目止め層は、液状接着剤の場合には、裁断面のφ１１．５ｍｍの範囲にハンコ塗装（ハンコ形状の治具による転写方式）により塗布し、加熱することにより形成した。また、ホットメルト接着剤の場合には、シート状のものを外径φ１１．５ｍｍのリング形にカットし、貼り付けて熱プレス方式で溶着することにより形成した。さらに、ワッシャーの場合には、外径φ１１．５ｍｍのステンレス製およびポリプロピレン製のものを、ローラ本体部の裁断面に押し込むことにより装着した。【００５０】
＜評価方法＞
得られた各供試ローラを、市販のレーザービームプリンタ（キヤノン（株）製  ＬＢＰ７２００Ｃ）に組み込んで、１００枚の印字耐久試験を実施した。結果は、印字画像を目視にて評価し、裁断面から発生する裁断カスに起因する画像不具合の有無（不具合が生じなかった場合を○、生じた場合を×とした）、および、印字試験後の目止め層における接着剤の剥がれなどの不具合の有無につき評価した。【００５１】
また、図３に示す装置を用いて、各供試ローラの目止め層が装置内で他部材と接触、衝突した場合における耐久性を評価した。具体的には、各供試ローラ３０の目止め層が形成されたローラ本体部の端部３０Ｅに対し、市販のプリンタ材質として一般的なポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂製のリング状部材３１（内径６ｍｍ，外径１１．５ｍｍ）を１．５Ｎの荷重Ｆで押し付けた状態で、各供試ローラ３０を２００ｒｐｍで回転させて、目止め層の削れや剥がれ、変形が生ずるまでの時間を測定した。図中の符号３２はモータを示す。評価基準は以下の通りである。
◎：３ｍｉｎで削れ等の発生がない。
○：３ｍｉｎで削れ等が発生。
△：２ｍｉｎで削れ等が発生。
×：１ｍｉｎで削れ等が発生。【００５２】
その結果を、下記の表中に併せて示す。【００５３】
【表１】
2016035692.tif 000003
＊１）ＵＭ７００，セメダイン（株）製
＊２）エステル・エーテル系ウレタン，スーパーフレックス１５０（固形分３０質量％），第一工業製薬（株）製
＊３）カーボネート系ウレタン（固形分３０質量％、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７の引張試験に準拠して測定した、各目止め層の材料の破断応力４８Ｎ／ｍｍ２、破断歪み３４０％、１００％伸張時の引張応力９．８Ｎ／ｍｍ２）
＊４）５７５，セメダイン（株）製
＊５）Ｙ６１０，セメダイン（株）製
＊６）ＣＨ３８，コニシ（株）製
＊７）ＥＰ００７，セメダイン（株）製【００５４】
【表２】
2016035692.tif 000004
＊８）ＳＩＬＭＡＴＥ８２，（株）東芝製
＊９）エセラン，シーダム（株）製
＊１０）ＨＭ２２４，セメダイン（株）製
＊１１）ＨＭ７１２，セメダイン（株）製
＊１２）ＨＨＭ６５０−２，セメダイン（株）製【００５５】
上記表中に示すように、いずれの目止め材の場合も、裁断カスの発生は防止でき、印字試験後の目止め層の剥がれもなかったが、耐久性の点では、水系樹脂を含む液状接着剤を用いて目止め層を形成した各実施例においては２ｍｉｎを超えるまで削れ等の発生がなかったのに対し、他の種類の液状接着剤を用いた比較例では２ｍｉｎ以内に削れ等が発生し、ホットメルト接着剤を用いた比較例では１ｍｉｎ以内に削れ等が発生し、また、ワッシャーを用いた比較例では、２ｍｉｎ以内にワッシャーが軸の周りで回り出してしまった。【００５６】
次に、水系ウレタン樹脂（エステル・エーテル系ウレタン，スーパーフレックス１５０，第一工業製薬（株）製）とシリコーン系添加剤（ＵＳ４５０，東亞合成（株）製）とを下記表中に示す配合量（固形分基準）でそれぞれ用いて、上記液状接着剤の場合と同様にして、膜厚５０μｍで目止め層を形成し、各実施例の供試ローラを作製した。【００５７】
得られた各供試ローラについて、目止め層の塗膜状態を目視で観察するとともに、目止め層表面の静摩擦係数を３回測定して、その平均値を求めた。【００５８】
また、図３に示す装置を用いて、各供試ローラの目止め層が装置内で他部材と接触、衝突した場合における耐久性を、上記と同様にして評価した。評価基準は以下の通りである。その結果を、下記の表中に併せて示す。
◎◎：４ｍｉｎで削れ等の発生がない。
◎：３ｍｉｎで削れ等の発生がない。４ｍｉｎで削れ等が発生。【００５９】
【表３】
2016035692.tif 000005
＊１３）アクリル−シリコーングラフトポリマー，ＵＳ４５０（固形分３０質量％），東亞合成（株）製【００６０】
上記表中に示すように、目止め層において、水系ウレタン樹脂に対し、シリコーン系添加剤を添加すると、摩擦係数が低下して、これに伴い、耐久性が向上することが確かめられた。一方、シリコーン系添加剤の配合量が多くなると、ウレタン成分とシリコーン成分が分離して、塗膜状態が悪化することがわかった。【００６１】
次に、水系ウレタン樹脂（エステル・エーテル系ウレタン，スーパーフレックス１５０，第一工業製薬（株）製）を用い、下記表中に示すように膜厚を変えて、上記液状接着剤の場合と同様にして目止め層を形成し、各実施例の供試ローラを作製した。【００６２】
また、図３に示す装置を用いて、各供試ローラの目止め層が装置内で他部材と接触、衝突した場合における耐久性を、上記と同様にして評価した。評価基準は以下の通りである。その結果を、下記の表中に併せて示す。
◎：３ｍｉｎで削れ等の発生がない。
○：３ｍｉｎで削れ等が発生。【００６３】
【表４】
2016035692.tif 000006
【００６４】
上記表中に示すように、水系ウレタン樹脂を用いた目止め層の膜厚を変えた場合でも、良好な塗膜状態を確保しつつ、十分な耐久性が得られることが確かめられた。
【符号の説明】
【００６５】
１  シャフト
２  発泡層
３  塗膜層
４  目止め層
１０  ローラ（現像ローラ）
２０  トナー
２１  画像形成体
２２  トナー供給ローラ
２３  トナー収容部
２４  成層ブレード
２５  帯電ローラ
２６  転写ローラ
２７  クリーニング部
２８  クリーニングブレード
３０  供試ローラ
３０Ｅ  ローラ本体部の端部
３１  リング状部材
３２  モータ
【図１】
2016035692.tif 000007
【図２】
2016035692.tif 000008
【図３】
2016035692.tif 000009
【国際調査報告】
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2016035692.tif 000011
2016035692.tif 000012
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