(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周に導電弾性層と表面層とを同心に積層して成り、表面層の外周に現像剤を担持させる電子写真用現像ローラにおいて、
前記表面層がシリコン化合物を分子内に導入したポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタンから成り、前記シリコン化合物のポリウレタン分子内への導入がグラフト共重合によることを特徴とする電子写真用現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の現像部において、外周に現像剤を薄層化して担持し、静電潜像保持体に供給し、現像を行う現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置の現像部では、静電潜像保持体（感光体）上に形成された静電潜像に薄層化された現像剤を供給し、静電潜像を可視像化するため、静電潜像保持体に軸を平行にして接触する現像ローラが配置されている。このような現像ローラ、特に一成分現像剤を用いる現像ローラについて、特開平１−２５２９７９に硬度が２０〜６０度で、電気抵抗値が１０10Ωｃｍ以下の耐油性ゴムを導電弾性層として回転軸の外周に設け、その上をポリウレタン樹脂から成る表面層によって被覆した構成のものが記載されており、このローラは表面層にポリウレタンを用いることによって、耐摩耗性と耐久性に優れたものになること、およびこの現像ローラを静電潜像保持体よりも大きい周速度で回転させることによって、高品位の画像が得られることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現像ローラは、感光体と圧接することによって、静電潜像のある部分の現像剤は感光体ドラムに移行するが、静電潜像のない部分の現像剤はそのまま現像ローラ外周に残り、フィルム状に固着しやすいという問題がある。画像が現像ローラのほぼ全幅にわたって存在する場合は、ほとんど影響がないが、現像ローラの幅方向に対して一部のみにしか画像がない場合には、特にこのような状態が数回連続する場合には、残った現像剤が現像ローラの表面層にフィルム状に固着するフィルミングが起るという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、現像剤のフィルミングを起さずしかも表面層に傷や破れの発生しにくい電子写真用現像ローラを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転軸の外周に導電弾性層と表面層とを同心に積層して成り、表面層の外周に現像剤を担持させる電子写真用現像ローラにおいて、
前記表面層がシリコン化合物を分子内に導入したポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタンから成り、前記シリコン化合物のポリウレタン分子内への導入がグラフト共重合によることを特徴とする電子写真用現像ローラである。
【０００６】
現像剤が現像ローラの表面層上にフィルム状に固着するのは、表面層に残った現像剤が剥離し難く、付着したまま回転するためである。本発明者らは、耐摩耗性と耐久性が従来のポリウレタンと同程度で、感光体に移らないで現像ローラ外周上に残された現像剤が剥離し易い表面層用の樹脂を種々検討して、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明に従えば、シリコン化合物を分子内に導入したポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタンで表面層を形成して、表面の滑性を上げるとともに、表面の極性を下げるのでフィルミングの発生が有効に押さえられる。また摩擦帯電序列が上がるので、現像剤（トナー）に対して帯電（負帯電）を与えやすくなる。
【０００９】
さらに、シリコン化合物のポリウレタン分子内への導入をグラフト共重合によっている。グラフト共重合では、シリコン化合物が側鎖として付き、表面に露出しやすくなるので上記したシリコン化合物の表面特性（滑性良、極性小）が特に有効に発揮されて好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の態様によって、より詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の現像ローラ１の斜視図である。現像ローラ１は、回転軸２の外周に導電弾性層３が形成され、その外周面が表面層４で被覆されている。
【００１１】
図２は、本発明の現像ローラ１を用いた電子写真装置の現像部の要部断面図である。静電潜像保持体５には、図示しない手段によって静電潜像が形成されている。現像剤８は、現像剤供給ローラ７から現像ローラ１に供給され、現像ローラ１の表面層４上にブレード６によって薄層化されて担持される。現像ローラ１は、静電潜像保持体５に圧接されることによって、静電潜像保持体５上の静電潜像に現像剤が現像ローラ１から移行し、静電潜像保持体５上の静電潜像が現像され、図示しない転写手段により記録紙に転写され定着手段によって定着される。
【００１２】
現像ローラ１、静電潜像保持体５および現像剤供給ローラ７は、電子写真装置の枠体にそれぞれ回転軸２，９，１０によって支持され、図示しない駆動手段によってそれぞれ矢符のように回転される。
【００１３】
現像ローラ１の回転軸２は、剛性が大きく曲り難いものであれば特に限定されないが、ステンレス鋼や表面処理鋼が一般に用いられる。導電弾性層３は、電気抵抗が１０3〜１０10Ωｃｍ、好ましくは１０4〜１０8Ωｃｍ、ＪＩＳ−Ａ硬度２０〜６０度の変形し易く、変形回復性に優れた材質が用いられる。前記条件を満足するものとして、ポリウレタン、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ェンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコンゴムなどの弾性体または発泡体に、カーボンブラックなどの導電性付与剤を添加して電気抵抗を調整したものが用いられる。なお導電弾性層３の厚みは、５〜１０ｍｍ程度である。導電弾性層を回転軸外周に形成するには、回転軸両端を固定し、所定温度に予熱した金型に対し、ポリウレタン等の液状原料の場合は反応混合液を注入し硬化させる注型法が、またＥＰＤＭ等の未加硫ゴムの場合は、加圧によって充填し、加硫するプレス法またはトランスファー法が用いられる。得られたローラ成形体は、必要に応じて表面凹凸、偏心を除去し、その外周に均一厚さの表面層を形成し得るように、導電弾性層の外周を研磨する。導電弾性層３の外表面に被覆される表面層４は、シリコン化合物を分子内に導入したポリウレタン樹脂が用いられる。ポリウレタン分子中に導入されるシリコン化合物は、反応性を付与するためアミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性等の変性されたシリコン化合物である。これらの変性シリコン化合物を、ポリウレタン分子中に導入する方法としては、主鎖にグラフト共重合させたり、主鎖中にブロック状に共重合させたりして行うが、シリコン化合物の特性（滑性良、極性小）が有効に発揮される点でグラフト共重合させたものが好ましい。
【００１４】
シリコン化合物を分子中に導入したポリウレタンは、溶剤（テトラヒドロフラン、イソプロパノール、メチルエチルケトン等）に溶解させ、導電性付与剤を分散させて固形分２０〜３０％の塗布液とし、研磨された導電弾性層の外周にディピング法等により塗布し、乾燥させて表面層を形成する。上記導電性付与剤としては、カーボンブラック、金属酸化物、有機ホスホニウム塩等を用いることができる。なお表面層４の厚さは５〜８０μｍ、好ましくは１０〜７０μｍである。
【００１５】
実施例
（１）導電弾性層の製造
末端に水酸基を有する平均分子量２８００のポリブタジェン（出光石油化学社製  Ｒ−４５ＨＴ）１００重量部と、ひまし油系ジオール（豊国製油社製  ＨＳ−２Ｇ−１２０）４０重量部と、ＴＤＩ（日本ポリウレタン工業社製  コロネートＴ８０）１５重量部と、カーボンブラック（ライオンアクゾ社製  ケッチエンブラックＥＣ）１重量部とを混合撹拌して導電弾性層用原料液（熱硬化性）を準備する。
【００１６】
予め外周に接着剤を塗布したステンレス製回転軸２を円筒状の金型内に固定する。回転軸２を固定した金型は８０℃に加熱され、前記導電弾性層原料液を注入し、１０分間８０℃に保持し、前記原料液を硬化させ、脱型後室温で２４時間放置し、外周部を研磨して回転軸２上に導電弾性層３を製造した。この導電弾性層３のＪＩＳ−Ａ硬度は４０度、電気抵抗は４×１０5Ωｃｍであった。
【００１７】
（２）表面層の形成
得られた導電弾性層の外周に、次の実施例１、参照例１および比較例１，２のようにして、表面層を形成した。
【００１８】
実施例１
シリコン化合物をグラフト共重合させて分子内に導入したポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタン溶液（大日精化工業社製  ＳＰ−１３０（Ｃ）固形分：２５％、溶剤イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）／トルエン＝１／１混合）１００重量部と、カーボンブラック（前記と同じもの）２重量部とをＩＰＡ／トルエン＝１／１混合溶剤１５０重量部に希釈撹拌して均一なウレタン浸漬液（固形分約１１％）を調製した。これに前記の回転軸２上に導電弾性層３を形成したローラを浸漬し、乾燥して、導電弾性層３上に平均厚さ２５μｍの表面層４を形成した現像ローラ１を得た。
【００１９】
参照例１
シリコン化合物をグラフト共重合によって分子内に導入したポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタン溶液（大日精化工業社製  ＳＰ−１３０（ｃ））５０重量部と変性シリコン化合物をグラフト共重合したポリエステル系ポリウレタン溶液（大日精化工業社製  ＳＰ−２０１５、固形分：２５％、溶剤：ＩＰＡ／トルエン＝１／１混合）５０重量部とをブレンドして用いた以外は、実施例１と同様にして、平均厚さ２５μｍの表面層４を形成した現像ローラ１を得た。
【００２０】
比較例１
ポリウレタン樹脂（日本ミクラメント社製  Ｅ１８５−ＰＭ）１０重量部と、カーボンブラック（前記と同じもの）２重量部とをテトラハイドロフラン（ＴＨＦ）／メチルエチルケトン（ＭＥＫ）＝７／３の混合溶剤１００重量部に溶解撹拌してウレタン浸漬液（固形分約１１％）を調製した。この浸漬液を用いて実施例１と同様にして導電弾性層３上に平均厚さ２８μｍの表面層４を形成した現像ローラ１を得た。
【００２１】
比較例２
一液型シリコンゴム液（信越化学工業社製  ＫＥ３４９５）を導電弾性層３にスプレー塗布し、乾燥、硬化させて、平均厚さ２５μｍの表面層４を形成した現像ローラ１を得た。
【００２２】
（画像出し試験）
得られた現像ローラをプリンタ（松下電器製  Ｐ−１０００）の現像装置に組込み、次の条件で画像出し試験を行い、２０，０００枚画像出し後の現像ローラの表面の傷、摩耗の有無およびフィルミングの発生有無を調べた。結果を表１に示す。
【００２３】
（１）感光ドラム５は、現像ローラ１と各々回転軸２，９が平行になるように、また現像ローラ１は感光体ドラム５に対して接触層が２．０ｍｍとなるように圧接配置する。また表面に有機感光層を有する感光ドラム５を用いた。
（２）現像剤供給ローラ７は、ステンレス製回転軸１０の外周に軟質ポリウレタン発泡体を同心に設けたローラを用い、現像ローラ１に対し接触深さ０．５ｍｍに圧接した。
（３）ブレード６は、厚さ０．１ｍｍのステンレス鋼板の先端をＲ曲面に形成し、現像ローラ１に軽く圧接させた。
（４）駆動手段は、各回転軸２，９，１０の一端に嵌合・固定し、各回転軸２，９，１０の回転数（周速度）を調整するギヤを有するものである。本試験では、周速度比を感光体ドラム／現像ローラ＝０．８／１とし、現像ローラ１の周速を３５ｍｍ／ｓとした。
（５）画像は、現像ローラの全長に対して約１／２のみしか印字部がないものを連続出力するように設定した。
【００２４】
【表１】
0003977905.tif 000002
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シリコン化合物を分子内に導入したポリウレタン、特に前記ポリエーテル／ポリカーボネート系ポリウレタンに変性シリコン化合物をグラフト共重合したポリマを用いて現像ローラの表面層を形成したので、現像ローラの表面滑性が良好になり、現像ローラの表面に残留現像剤が固着するフィルミングを防止でき、しかもポリウレタンの高強度、耐摩性を兼ね備え、耐久性にすぐれた現像ローラを得ることができる。また、シリコン化合物をグラフト共重合させることによって、表面層の摩擦帯電序列が上がり現像剤（トナー）をマイナス帯電させやすくなるので、薄層化して担持させやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像ローラ１の斜視図である。
【図２】本発明の現像ローラ１を用いた電子写真装置の現像部の断面図である。
【符号の説明】
１  現像ローラ
２  回転軸
３  導電弾性層
４  表面層
５  静電潜像保持体
６  薄層化ブレード
７  現像剤供給ローラ
８  現像剤
【図１】
0003977905.tif 000003
【図２】
0003977905.tif 000004