(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性を有する弾性基材層の表面に表面層が備えられてなる現像ローラーであって、
前記弾性基材層は、ポリウレタンゴムを含有してなり、前記表面層は、フッ素含有オレフィン系樹脂と、Ｔｇが−４０〜１２０℃のアクリル系樹脂とを含有する混合物からなることを特徴とする現像ローラー。
【請求項２】
前記フッ素含有オレフィン系樹脂及び前記アクリル系樹脂が、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸ブチル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、トルエンの内の１種又は２種以上の溶剤に可溶である請求項１記載の現像ローラー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像ローラーに関し、詳しくは、外周にトナーを薄層化して担持し、該トナーを感光体に供給する現像ローラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、像形成プロセスとしては、例えば、以下に示すものが知られている。
即ち、感光体ドラムの周囲に、帯電部、露光部、現像部、転写部等の配置された装置が使用され、帯電部により一様に感光体ドラムが帯電された後、露光部において露光されて感光体ドラム上に静電潜像が形成され、次いで、現像部において、該静電潜像上にトナー像が形成され、該トナー像が転写部において、記録紙等に転写されるものである。
この種の像形成プロセスにおける現像部では、現像ローラーとトナーとの摩擦等によって、帯電（通常、負電荷）の与えられたトナーが、該現像ローラー外周に担持され、与えられた帯電によって、現像ローラーが感光体ドラムと圧接される際に、静電潜像の形成された部分においてトナーが感光体ドラムに移動し、静電潜像上にトナー像が形成される。
【０００３】
ところで、従来、この種の現像プロセス等において使用される現像ローラーとしては、中心の回転軸の外周に備えられた所定の弾性を有するウレタン樹脂やゴム等からなる弾性基材層の外周に表面層が備えられてなるものが知られており、例えば、感光体に対する摩擦の低減、ブレードとの摩擦によるトナーへの帯電性付与性能の向上、更には、感光体にトナーを供給する際のトナー離れの向上等、良好な画像を得られ易くする目的で前記表面層としてフッ素含有樹脂が使用される場合がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的にフッ素含有樹脂は、硬くて柔軟性が低く、しかも、他の樹脂との接着性が悪いため、フッ素含有樹脂を含む表面層を備えた現像ローラーは、感光体との圧接時等に於いて弾性基材層の変形に対して追従できなかったり、弾性基材層に対して十分な接着性が得られなかったりすることから、表面層が割れたり、弾性基材層から剥離したりする虞がある。
特に、表面粗さの制御のために無機微粒子を表面層に添加した場合や、導電制御の為にカーボンブラック等の微粒子を添加した場合には、これらの補強性によって表面層の柔軟性がより失われやすく、感光体等との圧接による変形と回転による振動等によって、使用時に表面層の割れや剥離がより発生し易いという問題を有している。
従って、従来より表面層の割れや剥離の発生し難い現像ローラーが要望されている。
更に、一般に現像ローラーとしては、度重なる使用に対応する必要があることから、度重なる使用に対しても表面層の割れや剥離が発生し難いという耐久性を備えることも要望されている。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点及び要望に鑑み、良好な画像が得られ易いと共に、表面層の割れや剥離が発生し難く、優れた耐久性を呈しうる現像ローラーを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、ポリウレタンゴムに対して、フッ素オレフィン系樹脂とＴｇが所定の範囲のアクリル系樹脂との混合物が良好な接着性を呈することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明に係る現像ローラーは、弾性を有する弾性基材層の表面に表面層が備えられてなる現像ローラーであって、
前記弾性基材層は、ポリウレタンゴムを含有してなり、前記表面層は、フッ素含有オレフィン系樹脂と、Ｔｇが−４０〜１２０℃のアクリル系樹脂とを含有する混合物からなることを特徴とする。
斯かる構成からなる現像ローラーは、表面層のフッ素含有オレフィン樹脂によって良好な画像が得られ易く、また、フッ素含有オレフィン系樹脂及びアクリル系樹脂がポリウレタンゴムに対して比較的優れた接着性を有するため、表面層の割れが生じ難く、剥離の虞も少ないものとなる。
しかも、Ｔｇが−４０〜１２０℃のアクリル系樹脂により、表面層が柔軟性を備えることとなり、変形時に、より割れにくくなるため、多数回の使用に対しても表面層の割れ及び剥離の虞が低減され、優れた耐久性を呈しうる。
【０００８】
本発明に於いて、前記フッ素含有オレフィン系樹脂及び前記アクリル系樹脂としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル系溶剤、テトラヒドロフラン、トルエン等の内の１種からなる溶剤又は２種以上の混合溶剤に可溶であるものが好ましい。
斯かる構成であれば、これらを溶剤に溶かした状態で、弾性基材層の表面に塗布することにより、表面層を容易に形成しうるものとなる。
フッ素含有オレフィン系樹脂として、具体的には、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン・テトラフロロエチレン）共重合体、ポリ（フッ化ビニリデン・テトラフロロエチレン）共重合体、ポリ（フッ化ビニリデン・テトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン）共重合体、ポリ（フッ化ビニリデン・ヘキサフロロプロピレン）共重合体、ポリ（テトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン）共重合体、ポリフッ化ビニルエーテル等の１種又は２種以上を使用することができる。
中でも、前記溶剤に対する溶剤溶解性やアクリル系樹脂との混合・相溶性の点でポリ（フッ化ビニリデン・テトラフロロエチレン）共重合体やポリ（フッ化ビニリデン・テトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン）共重合体が好ましい。
また、アクリル系樹脂としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸２エチルヘキシル、アクリル酸ドデシル、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート等のアクリル酸エステル、
メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸２エチルヘキシル、メタクリル酸ドデシル、グリシジルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、
ジブチルフマル酸エステル、ジメチルフマル酸エステル等の単独重合体若しくは２種以上の共重合体を使用することができる。
中でも、フッ素含有オレフィン樹脂との相溶性に優れる点でメタクリル酸メチルを含有する重合体若しくはその重合体と他のアクリル系樹脂との混合物が好ましい。
【００１０】
更に、本発明に於いては、前記混合物に無機微粒子が均一に混合されてなるものが好ましい。
無機微粒子が均一に混合されてなれば、表面層の表面粗さが均一になり、均一なトナー搬送性を呈し得る。
【００１１】
前記無機微粒子としては、水酸化マグネシウム又は炭酸カルシウムが好ましい。
これらの無機微粒子は、樹脂を変性させるような活性を持たず、表面層の物性（弾性等）を悪化させる虞も少ない。
【００１２】
また、前記無機微粒子としては、２次平均粒子径が１〜１０μｍであるものが好ましい。
２次平均粒子径が斯かる範囲のものであれば、表面層の表面粗さＲｚ及び凹凸平均間隔Ｓｍが小さく、良好な画像をより得られやすい。
ここで、２次平均粒子径とは、１次粒子（分子間の結合を破壊することなく存在する最小単位の粒子）が複数個凝集されてなる粒子の体積平均粒子径で、該粒子径は、レーザー回析・散乱法、具体的には、マイクロトラック製、９３２０ＨＲＡ（Ｘ−１００）によって測定される。
【００１３】
本発明に於いては、通常、表面粗さＲｚが２〜１０μｍで、表面層の厚さｄがｄ≧０．５Ｒｚ、表面の凹凸の平均間隔Ｓｍが５００μｍ以下に設定される。
ここで、表面粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４にそれぞれ規定される１０点平均粗さＲｚ、凹凸の平均間隔Ｓｍに準じて測定される値である。尚、測定機器としては、それぞれ、三豊社製表面粗さ計（ＳＵＲＦ  ＴＥＳＴ  ＳＶ４００）が用いられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に付いて、図面を参照しつつ説明する。
先ず、本実施形態の現像ローラーが使用されうる電子写真装置の印刷画像形成プロセスに付いて説明する。
図１は、本実施形態の現像ローラーを使用した電子写真装置を示す概略図である。
図１に示すように、電子写真装置は、感光体ドラム１の周囲に、帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部を備えて構成されている。
【００１５】
図１において、感光体ドラム１は、駆動手段（図示せず）により矢印Ａの方向に回転しながら、帯電部に備えられた帯電ローラー２によって一様に帯電（負電荷）が付与される構成である。
帯電が付与された感光体ドラム１は、露光部においてレーザー光３が照射され、該レーザー光３が照射された部分に静電潜像が形成される。
【００１６】
静電潜像が形成された感光体ドラム１は、現像部において、現像ローラー４と当接する。現像部において、現像ローラー４に担持され且つ帯電の付与されたトナー５が静電潜像上に移動し、感光体ドラム１には、トナー像６が形成される。現像部において形成されたトナー像６は、転写部において、記録紙７等に転写され、定着工程（図示せず）を経て、印刷画像が記録紙上に形成される。
尚、感光体ドラム１表面に残留したトナー５は、クリーニングブレード８によって取り除かれる。
【００１７】
前記現像部において、現像ローラー４は矢印Ｂの方向に回転駆動されてなり、該現像ローラー４の表面と該現像ローラー４の近傍に備えられた現像ブレード１０との摩擦によって帯電の付与されたトナー５は、正に帯電した現像ローラー４の表面に付着して担持される。
尚、現像ローラー表面に担持されるトナー量は、該現像ブレード１０によって所定厚以上に現像ローラー４に付着したトナー５が払い落とされ、一定に保たれる。
この現像ローラー４へのトナー５の供給は、矢印Ｃの方向に回転駆動された供給ローラー９によって行われる。
【００１８】
次に、本実施形態の現像ローラーについて説明する。
図２は、電子写真装置の印刷画像形成プロセス等において使用される本実施形態の現像ローラー４を示す斜視図である。
該現像ローラー４は、中心に回転軸４ａを備え、円柱状に形成される。
回転軸４ａとして高剛性で且つ曲がりにくいステンレスや表面処理鋼が使用される。
【００１９】
この回転軸４ａの外周面には、弾性を有する弾性基材層４ｂが回転軸４ａを軸として円柱状（筒状）となるように全周に亘って形成されており、該弾性基材層４ｂは、極性基によって電気的に極性を有するウレタンゴム等から構成され、通常、ＪＩＳ−Ａ硬度が２０〜６０度の範囲に設定される。
また、該弾性基材層４ｂは、通常、カーボンブラックなどの導電性付与材（無機微粒子）が添加されることにより、電気抵抗が１０3〜１０10Ωに設定される。
更に、弾性基材層４ｂの厚さは、通常、５〜１０ｍｍに設定される。
【００２０】
弾性基材層４ｂを回転軸４ａ外周に形成する方法として、例えば、弾性基材層として熱硬化型ウレタンゴムをベースポリマーとする場合には、ポリウレタン等の液状原料を使用し、回転軸４ａ用の芯金に該液状原料を金型に注入し加熱硬化させる注型法を挙げることができる。また、弾性基材層として熱硬化型ウレタンゴム以外をベースポリマーとする場合には、必要な配合材を混練した未加硫ゴムを、加圧によって金型に充填した後に加硫するプレス法やトランスファー法等を挙げることができる。
【００２１】
この弾性基材層４ｂの外周面には、フッ素含有オレフィン系樹脂とＴｇが−４０〜１２０℃のアクリル系樹脂とを含有する混合物からなる表面層４ｃが形成されている。
尚、フッ素含有オレフィン系樹脂とアクリル系樹脂の混合量は、混合物の樹脂中それぞれフッ素含有オレフィン系樹脂が通常２０〜９０重量％、好ましくは、４０〜８０重量％、アクリル系樹脂が通常１０〜８０重量％、好ましくは、２０〜６０重量％とされる。斯かる範囲であれば、良好な画像がより得られ易く且つ耐久性のより優れたものとなりうる。
この表面層４ｃとしての厚さは、好ましくは３〜７０μｍ、より好ましくは５〜４０μｍである。フッ素含有オレフィン系樹脂として、具体的には、フッ化ビニリデン−４フッ化エチレン共重合体やフッ化ビニリデン−４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合体等が使用される。アクリル系樹脂として具体的には、メタクリル酸メチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル等が使用される。
【００２２】
尚、この表面層４ｃには、通常、２次平均粒子径１〜１０μｍの水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタンの１種以上の粒子が１〜３０重量％混合される。
【００２３】
この表面層を弾性基材層の外周面に形成する方法としては、所定の樹脂を溶解可能な有機溶剤に溶解させ、適宜、前記無機粒子（カーボンブラック等の導電性調整剤を含む）を配合させて、原料液を調整した後、該原料液に、回転軸の外周に弾性基材層の形成されたものを浸漬し、乾燥させる方法（Ｄｉｐ法）等を採用することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、更に、詳細に説明する。
〈弾性基材層の製造〉
アジピン酸・ジエチレングリコール（商品名「ニッポラン４０３２」、日本ポリウレタン製）４０重量部と、ＴＤＩ（トリレンジイソシアナート）（商品名「コロネートＴ８０」、日本ポリウレタン工業社製）１５重量部と、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ社製）１重量部とを混合攪拌して弾性基材層用の原料液（熱硬化性）を準備した。
次いで、ステンレス製回転軸を円筒状の金型内に固定し、該金型を１４０℃に加熱した後、前記原料を注入した。
次いで、３０分間１４０℃に保持し、前記原料液を硬化させ、脱型後１２０℃で２時間放置した後、外周部を研磨して回転軸外周に表面粗さＲｚが４μｍの弾性基材層を形成した。この弾性基材層のＪＩＳ−Ａ硬度は、４２度、電気抵抗は８×１０4〜３×１０5Ωｃｍであった。尚、電気抵抗値は、アドバンテスト８３４０Ａを用い、導電板上に横たえ且つ回転軸両端に各５００ｇの荷重をかけた状態で、回転軸の一端と導電板との間に３０Ｖの電圧を印加して、３０秒後の抵抗値を測定することにより得られた値である。
【００２５】
実施例１〜４、比較例１〜４
下記表１に示す配合にて、各材料を配合したものに固形分濃度が５重量％となるように溶剤を加え、ビーズミルにて均一に分散させて表面層用のコート液を調製した。溶剤としては、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）／ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）／トルエン＝８０／１５／５（ｖｏｌ％）の混合溶液を使用した。
【００２６】
【表１】
0004148447.tif 000002
【００２７】
尚、表１中の数値は、それぞれ固形分の重量部である。
また、表１中、フッ素含有オレフィン系樹脂としては、ＴＲ２５０（商品名、大日本インキ化学工業製）を用いた。アクリル系樹脂１としては、ＥＡ−ＢＡ系共重合体（エチルアクリレート−ブチルアクリレート系共重合体）でＴｇ＝−３８℃（ＤＳＣ法）のもの、アクリル系樹脂２としては、ＭＭＡ−ＢＡ系共重合体（メチルメタクリレート−ブチルアクリレート系共重合体）で、Ｔｇ＝８４℃（ＤＳＣ法）のもの、アクリル系樹脂３としては、ＭＭＡ−ＢＭＡ（メチルメタクリレート−ブチルメタクリレート）系共重合体で、Ｔｇ１４６℃（ＤＳＣ法）のものを用いた。
【００２８】
得られた各コート液を用い、Ｄｉｐ法にて弾性基材層の表面に厚さ約６μｍの表面層を形成し、それぞれ実施例１〜４、比較例１〜４の現像ローラーを得た。
得られた各ローラーを市販の電子写真プリンター（「ブラザーＨＬ−１０４０」、ブラザー（株）社製）に組み込み、それぞれ同一の画像（黒ベタ部分、ハーフトーン部分、白色部分を含む）を、連続５０００枚印刷した。その際、下記項目▲１▼〜▲５▼の評価を行った。その結果を表２に示す。
【００２９】
▲１▼〈使用前の表面層の表面状態〉
表面層の剥がれ、クラックの全くないものを○、それ以外を×で評価した。
▲２▼〈初期セット時のニップ部のしわ〉
各ローラーをプリンターに組み込んだ際に、ニップ部（感光体に当接する部分）のしわの有無を目視にて判断し、しわが全くないものを○、僅かに確認できるものを△、ハッキリ確認できるものを×で評価した。
▲３▼〈表面層の剥がれ及びクラック〉
５０００枚印刷後の表面層の剥がれ及びクラックの有無をそれぞれ目視にて判断し、全くないものを○、僅かに確認できるものを△、ハッキリ確認できるものを×で評価した。
▲４▼〈画像濃度、地肌かぶり、ハーフトーンの画像あれ（ハーフトーンの濃淡ムラ）、黒ベタ部の抜け〉
５０００枚印刷後、最後に印刷した印刷画像を、評価の対象とした。
画像濃度は、黒ベタ部分を対象とし、マクベス濃度計を用いて濃度を測定し、１．４以上のものを○、それ以外を×で評価した。
地肌かぶりは、白色部分を対象とし、マクベス濃度計を用いて濃度を測定し、０．０２以下を○、０．０２より上を×で評価した。
ハーフトーンの画像あれ、黒ベタ部の抜けについては、目視により判断し、全く認められないものを○、僅かに確認できるものを△、ハッキリ確認できるものを×で評価した。
【００３０】
【表２】
0004148447.tif 000003
【００３１】
表２から明らかなように、Ｔｇが所定の範囲のアクリル系樹脂を用いた各実施例は、５０００枚印刷後においても表面層の剥離やクラックが確認できず、印刷画像も良好で、耐久性に非常に優れていることが分かる。
一方、アクリル系樹脂を用いない比較例１は、初期段階において、表面層の剥離やクラックを生じ、ハーフトーン画像あれ、黒ベタ部の抜けが見られた。
また、Ｔｇが１４６℃のアクリル系樹脂を用いた比較例２、３は、５０００枚印刷後に於いて、表面層のクラックを生じた。比較例２、３よりもアクリル系樹脂の混合量を増やした比較例４は、耐久性が若干向上するものの、トナー離れが低下したためか、印刷画像に地肌かぶりが生じた。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、現像ローラーは、良好な画像が得られやすいと共に、表面層の割れや剥離が発生し難く、度重なる使用に対して、優れた耐久性を呈しうるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の現像ローラーを使用した電子写真装置を示す概略図。
【図２】同実施形態の現像ローラーを示す斜視図。
【図１】
0004148447.tif 000004
【図２】
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