(57)【要約】【課題】長時間の使用でも、かぶり現象の発生や画像の悪化を招かない現像ロールを提供する。【解決手段】軸体１の外周面に弾性層２が形成され、その弾性層２の外周面にウレタン樹脂からなるコート層３が形成されている。そして、そのコート層３の外周面に、イソシアネートからなる薄い硬化層４が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周に直接または他の層を介して形成されたコート層とを有する現像ロールであって、上記コート層がウレタン樹脂からなり、その外周面にイソシアネートからなる薄い硬化層が形成されていることを特徴とする現像ロール。
【請求項２】
上記コート層が、５０％伸長時の応力が５ＭＰａ以下となっている請求項１記載の現像ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，プリンター等の電子写真機器類に用いられる現像ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンター等の電子写真機器類に用いられる現像ロールは、近年、機器の小型化に伴い、小径化してきている。また、複写やプリントの高速化，省エネ化に伴い、使用されるトナーは、早期に定着する要請等から、低融点化してきており、ストレスに対して抵抗力が小さくなっている。このため、複写後の画像にかぶり現象（感光ドラムの静電潜像領域以外の領域にトナーが付着し、用紙の白地部分に不要トナーが付着して黒点等を生じる現象）が生じるという問題が新たに生じている。そこで、これに対応するため、最近では、現像ロールは、ソフトタイプが主流となってきている。
【０００３】
上記ソフトタイプの現像ロールは、一般に、図２に示すように、軸体１１の外周面に、ゴム等からなる弾性層１２が形成され、さらにその弾性層１２の外周面にコート層１３が形成されており（例えば、特許文献１参照）、このコート層１３に、層形成部材と相俟ってトナーを均一に層形成させる機能をもたせ、さらに帯電，搬送機能等をもたせている。
【特許文献１】特開平１０−２３９９８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記低融点トナーを用いて、ソフトタイプの現像ロールを長時間使用していると、そのトナーが現像ロールの表面に付着し、現像ロールの表面粗さが大きくなって画質が悪化する。このように、ソフトタイプの現像ロールでは、上記かぶり現象の発生防止と、現像ロール表面へのトナー付着防止とは、二律背反の関係にあり、その改善が強く要請されている。
【０００５】
そこで、本発明者らは、このような要請に応えるべく、まず、トナーが現像ロールの表面に付着する原因を究明するため、各種の実験を行った。その結果、ソフトタイプの現像ロールは、全体が軟質であり、当然その表面（コート層１３の表面）も軟らかいため、トナーがその表面に刺さり易くなっていることを突き止めた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、長時間の使用でも、かぶり現象の発生や画像の悪化を招かない現像ロールの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の現像ロールは、軸体と、この軸体の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周に直接または他の層を介して形成されたコート層とを有する現像ロールであって、上記コート層がウレタン樹脂からなり、その外周面にイソシアネートからなる薄い硬化層が形成されているという構成をとる。
【０００８】
本発明者らは、上記究明に基づき、前記二律背反の改善を目的として、さらに研究を重ねた。その研究の過程で、現像ロールの外周面のみを硬化させると、全体をソフトに保ちつつ表面が硬くなるため、上記トナーの刺さり等に基づく付着を防止できるとともに、かぶり現象の発生も防止できるという知見を得た。そして、さらに研究を重ねた結果、軸体の外周面に、ゴム等からなる弾性層を形成し、この弾性層の外周に、ウレタン樹脂コート層を形成し、その外周面にイソシアネートを塗布等し加熱すると、そのイソシアネート同志が反応し、その下側のウレタン樹脂コート層となじみ性のよい、薄い硬化層が形成され、所期の目的を達成することができることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
ここで、薄い硬化層の「薄い」とは、通常、０．１〜２．０μｍの範囲の厚みである。また、イソシアネートとは、ＮＣＯ基を有する化合物（芳香族イソシアネート，脂肪族イソシアネート）を必須成分（任意成分に対するものであって、構成上必ず含有される成分のことをいい、量的制約は受けない）とするもののことをいう。なお、上記イソシアネートは、ウレタン樹脂コート層との界面において、場合によって、コート層のウレタン樹脂と反応する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の現像ロールは、コート層がウレタン樹脂からなり、その外周面にイソシアネートからなる薄い硬化層が形成されているため、長時間の使用でも、かぶり現象の発生や画像の悪化を招かない。
【００１１】
特に、上記コート層が、５０％伸長時の応力が５ＭＰａ以下となっている場合には、トナーのストレスをより低減させることができるため、長時間使用でのかぶりをより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
【００１３】
図１は、本発明の現像ロールの一実施の形態を示している。この現像ロールは、軸体１の外周面に弾性層２が形成され、その弾性層２の外周面にウレタン樹脂からなるコート層３が形成されている。そして、そのコート層３の外周面には、イソシアネートからなる薄い硬化層（厚み０．１〜２．０μｍ程度）４が形成されている。
【００１４】
上記軸体１および弾性層２としては、通常に用いられているものが用いられ、特に限定されるものではない。
【００１５】
すなわち、上記軸体１は、中実でも中空でもよく、その形成材料としては、例えば、鉄，鉄にめっきを施したもの，ステンレス，アルミニウム等があげられる。そして、上記軸体１の外周面には、必要に応じて、接着剤やプライマー等を塗布してもよい。さらに、上記接着剤やプライマー等は、必要に応じて、導電化してもよい。
【００１６】
上記弾性層２の形成材料としては、下記の主材料に、カーボンブラックや金属粉等の導電剤が含有されているものが用いられる。すなわち、その主材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリコーンゴム，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），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），ポリウレタン系エラストマー等があげられる。なかでも、低硬度でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。また、必要に応じて、シリコーンオイル，加硫剤，加硫促進剤，滑剤，助剤等を適宜に添加してもよい。そして、上記弾性層２の厚みは、特に限定されないが、通常、０．５〜５ｍｍ程度に設定される。
【００１７】
上記コート層３の形成材料としては、ウレタン樹脂に、イソシアネートおよび前記導電剤等を含有させ、それをメチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の溶媒を用いて溶液状にしたものが用いられる。また、必要に応じて、ウレタン樹脂製粒子，架橋剤等を適宜に添加してもよい。そして、コート層３の厚みは、特に限定されないが、通常、０．１〜２．０μｍ程度に設定される。
【００１８】
上記薄い硬化層４の形成材料としては、イソシアネートが用いられる。ここで、イソシアネートとしては、芳香族イソシアネート，脂肪族イソシアネート等があげられ、具体的には、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ），ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ），クルードＭＤＩ等があげられる。これらイソシアネートには、その反応性を害しない範囲内で、他の化合物が含まれていてもよい。
【００１９】
つぎに、上記現像ロールの製造方法について説明する。ここで、上記弾性層２の外周面にコート層３を形成するまでの工程は、従来と同様にして行われる。すなわち、まず、円筒状金型に軸体１を挿入した後、その円筒状金型の両端開口をキャップ型で閉塞し、軸体１を同軸的に位置決めする。ついで、弾性層２の形成材料を、キャップ型等に形成された注入孔から成形キャビティ内に充填する。そして、その状態で全体をオーブン内に入れて加熱成形した後、キャップ型を外し、軸体１の外周に弾性層２が形成されたロール体を円筒状金型から取り出す。ついで、そのロール体の弾性層２の外周面に、ロールコーティング法，スプレーコーティング法，ディッピング法等により、コート層３の形成材料を塗工した後、乾燥させ、コート層３を形成する。
【００２０】
そして、そのコート層３の外周面に、イソシアネートを塗布した後、加熱すると、そのイソシアネート同志が反応して薄い硬化層４が形成される。なお、イソシアネートの一部は、コート層３のウレタン樹脂と反応することもあり、その場合には、コート層３のうちの反応した部分が硬化して、上記硬化層４の一部となる。この硬化層４の形成において、イソシアネートの塗布量は、１．０×１０-8〜１．０×１０-5ｇ／ｍｍ2 の範囲とする。また、加熱は、イソシアネートの塗布量にもよるが、１２０〜２００℃×３０〜１２０分間の範囲とする。このようにして、上記現像ロールが製造される。
【００２１】
このようにして得られた現像ロールは、ソフトタイプのものであり、かつ、外周面の薄い硬化層４により、長時間の使用に対して、トナーが現像ロールの表面に刺さり難くなって、付着し難くなっている。
【００２２】
さらに、上記現像ロールにおいて、コート層３を、５０％伸長時の応力が５ＭＰａ以下となる程度に軟らかくすると、ストレスに弱い低融点トナーを用いても、ストレスが緩和され、長時間の使用に対して、かぶり現象の発生をより効果的に抑制することができる。
【００２３】
上記コート層３について、５０％伸長時にかかる応力の調整（コート層３の表面硬度の調整）は、コート層３の形成材料に含有させるイソシアネートの配合割合によって行われる。すなわち、イソシアネートの配合割合が少なくなる程、５０％伸長時にかかる応力が小さく（コート層３の表面硬度が小さく）なる。その配合割合は、例えば、５０％伸長時の応力を５ＭＰａ以下とするためには、ウレタン樹脂１００重量部に対して、４０重量部以下とすればよい。
【００２４】
なお、上記実施の形態では、弾性層２の外周面に直接、コート層３を形成したものについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、弾性層２の外周面に、少なくとも１層の中間層を介して、コート層３を形成してもよい。
【００２５】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００２６】
〔実施例１〕
図１に示す現像ロールを作製するに際し、まず、軸体として直径８ｍｍのＳＵＳ３０４製の中実円柱状のものを準備するとともに、弾性層の形成材料，コート層の形成材料およびイソシアネート材料としてそれぞれ下記のものを準備した。
【００２７】
〔弾性層の形成材料〕
導電剤配合の液状シリコーンゴム（信越化学工業社製、Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ）を弾性層の形成材料に用いた。
【００２８】
〔コート層の形成材料〕
ウレタン樹脂（日本ポリウレタン工業社製、ニッポラン５１９９）１００重量部に対して、カーボンブラック（電気化学工業社製、ＨＳ−１００）３０重量部，イソシアネート（日本ポリウレタン工業社製、コロネートＨＸ）２５重量部、ウレタン樹脂製粒子（根上工業社製、アートパールＵ６００Ｔ）１０重量部をボールミルを用いて混練した後、ＭＥＫ４００重量部を加えて混合，攪拌することにより、コート層の形成材料を調製した。上記イソシアネートの配合割合により、形成されるコート層を、５０％伸長時の応力が２．０ＭＰａとなるように設定した。
【００２９】
〔イソシアネート材料〕
イソシアネート（日本ポリウレタン工業社製、コロネートＨＸ）を準備した。
【００３０】
そして、上記材料を用いて、つぎのようにして現像ロールを作製した。
【００３１】
〔ロール体の作製〕
上記実施の形態と同様にして、軸体と弾性層（厚み４ｍｍ）とコート層（厚み１０μｍ）とからなるロール体を作製した。このとき、弾性層の形成は、１８０℃×１０分間の成形より行った。そして、弾性層のＪＩＳ−Ａ硬度を測定すると、３０度であった。また、コート層の形成は、上記形成材料をロールコーティング法により塗工した後、１５０℃×６０分間の加熱により行った。
【００３２】
〔薄い硬化層の形成〕
上記イソシアネート（日本ポリウレタン工業社製、コロネートＨＸ）が１０重量％となるように、ＭＥＫ（溶剤）で薄めて、硬化層形成用の液状材料を調製した。そして、その液状材料を、上記コート層の外周表面に１．０２×１０-6ｇ／ｍｍ2 となるようにロールコーティング法により塗工した後、加熱し（１５０℃×６０分間）、薄い硬化層（厚み０．５μｍ）を形成し、目的とする現像ロールを得た。
【００３３】
〔実施例２〕
上記実施例１において、コート層の形成材料の調整の際に、イソシアネートの配合割合を３０重量部とし、形成されるコート層を、５０％伸長時の応力が３．５ＭＰａとなるように設定した。それ以外は、上記実施例１と同様とした。
【００３４】
〔実施例３〕
上記実施例１において、コート層の形成材料の調整の際に、イソシアネートの配合割合を４０重量部とし、形成されるコート層を、５０％伸長時の応力が５．０ＭＰａとなるように設定した。それ以外は、上記実施例１と同様とした。
【００３５】
〔実施例４〕
上記実施例１において、コート層の形成材料の調整の際に、イソシアネートの配合割合を５０重量部とし、形成されるコート層を、５０％伸長時の応力が６．５ＭＰａとなるように設定した。それ以外は、上記実施例１と同様とした。
【００３６】
〔比較例１〕
上記実施例１において、硬化層を形成しないものを比較例１とした。それ以外は、上記実施例１と同様にした。
【００３７】
〔比較例２〕
上記実施例２において、硬化層を形成しないものを比較例２とした。それ以外は、上記実施例２と同様にした。
【００３８】
〔比較例３〕
上記実施例３において、硬化層を形成しないものを比較例３とした。それ以外は、上記実施例３と同様にした。
【００３９】
〔５０％伸長時の応力の測定〕
上記実施例１〜４および比較例１〜３の各現像ロールのコート層における５０％伸長時の応力は、各コート層と同様の材料から同様の条件で作製したシート体を用いて測定した。すなわち、平板上に貼り付けたＰＥＴシートの表面に、各コート層の形成材料を５ｃｍ3 滴下し、それを水平な棒で均一に均した後、１５０℃×６０分間の加熱を行い、ＰＥＴシート表面にシート体を作製した。そして、そのシート体をＰＥＴシートから剥がし取り、そのシート体から、ＪＩＳ２号ダンベル型試験片を切り取り、その試験片を引張試験装置（東洋精機社製、ストログラフＲ−２）にかけて（試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎ）、５０％伸長時の応力を測定した。
【００４０】
〔ＭＤ−１硬度計による表面硬度の測定〕
各現像ロールの表面硬度は、実際の現像ロールを用いて測定した。すなわち、実施例１〜４では、硬化層が形成された状態で測定した。その結果を下記の表１に表記した。
【００４１】
〔トナー付着性の評価〕
このようにして得られた実施例１〜４および比較例１〜３の現像ロールを、レーザープリンタ（キャノン社製、ＬＢＰ２５１０）に組み込み、画像出しを行う前と、画像出し８０００枚後とで、感光ドラムの表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を測定し、その差を求めた。その結果、その差が０．２０μｍ未満のものを、画質に悪影響を及ぼさないとして○、０．２０μｍ以上のものを、画質に少し悪影響を及ぼすとして×と評価し、下記の表１に表記した。なお、上記画像出しは、３２．２℃、８５ＲＨ％の環境下で行った。また、上記算術平均粗さ（Ｒａ）の測定には、表面粗さ計（東京精密社製、サーフコム１４００Ｄ）を用いた。
【００４２】
〔かぶりの評価〕
上記の画像出し８０００枚後、感光ドラムの表面のうち、静電潜像領域以外の領域にテープを貼った後、剥がし、そのテープに付着したトナー濃度をマクベス濃度計を用いて測定した。その結果、その濃度が０．１８未満のものを、かぶりが抑制されているとして○、０．１８以上０．２０未満のものを、かぶりの抑制が少し劣るとして△、０．２０以上のものを、かぶりの抑制が不充分であるとして×と評価し、下記の表１に表記した。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
上記表１の結果から、硬化層が形成されている実施例１〜４の現像ロールは、硬化層が形成されていない比較例１〜３の現像ロールと異なり、長時間の使用でも、トナーが付着し難く、表面粗さが大きくなっていないことがわかる。なかでも、５０％伸長時の応力が５ＭＰａ以下である実施例１〜３の現像ロールは、長時間使用での表面粗さの悪化と、かぶりの発生とをより効果的に抑制することができる。なお、比較例２，３は、それぞれ実施例２，３と比較すると、かぶりの抑制が劣っているが、この理由は、トナー電荷が逃げ難くなっているからであると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の現像ロールの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】従来の現像ロールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  軸体
２  弾性層
３  コート層
４  硬化層
【図１】
2005283913.tif 000004
【図２】
2005283913.tif 000005