(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性シャフトの周りに、少なくとも一層のゴム弾性体からなる導電性弾性層を積層し、前記導電性弾性層中の少なくとも軸方向両端部分の導電性シャフトの周りに、前記導電性弾性層より硬度の高い補強層が設けられ、かつ、前記導電性弾性層の表面に少なくとも一層の合成樹脂からなる表面層が形成されてなる現像ローラであって、
前記導電性弾性層が、（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分とする硬化性組成物の反応物からなり、該導電性弾性層のＪＩＳ  Ｋ  ６３０１  Ａ法による硬度が５゜以上２５゜以下であり、
前記表面層を構成する合成樹脂がポリウレタン系樹脂からなり、該表面層の１００％モジュラスが１０×１０6Ｐａ以上３０×１０6Ｐａ以下である、
ことを特徴とする現像ローラ。
【請求項２】
前記補強層の外側に位置する導電性弾性層の厚みが２ｍｍ以下である請求項１記載の導電性ローラ。
【請求項３】
前記（Ａ）成分の重合体がオキシアルキレン系重合体である請求項１又は２記載の現像ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンターあるいはファクシミリの受信装置など電子写真方式を採用した装置に組み込まれる現像ローラに関し、特に非磁性現像方式を採用した現像装置に用いる現像ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を採用する装置において、現像ローラは感光体などの静電潜像担持体へトナーを搬送する機能を有するものである。図１は、非磁性一成分トナーを用いた非磁性一成分接触現像方式で用いられる現像ローラ1とその周辺構造を模式的に示した説明図である。現像ローラ1は、ＳＵＳ製やアルミニウム合金製などの導電性シャフト２の周りに形成された導電性弾性層３と、この導電性弾性層３の上に必要に応じて合成樹脂により形成された表面層４から構成される。トナー容器５に貯蔵されたトナー６は、供給ローラ７によって確実に現像ローラ１の表面に担持され、トナー容器５に取付けられた規制ブレードなどの規制部材８によって押圧されて接触帯電・摩擦帯電してトナー薄層となった後、このトナー薄層が感光体９の表面の静電潜像に付着することによって、トナー像が形成される。現像ローラ1や供給ローラ７、規制部材８には、これらの表面電位を調整すべく、直流電圧が印加されている場合が多い。また、ここには図示していないが、トナー容器５からトナーが漏れると周囲を汚染するだけではなく、画像品質も大きく劣化させる要因となるため、現像ローラの軸方向両端部分においてトナー漏れを防止するシール機構を必要に応じて設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電子写真装置の、小型軽量化、省エネルギー化がますます重要になっているのはいうまでもないことである。装置の小型軽量化、省エネルギー化のためには、ローラの駆動系を小さくする必要があるが、そのため、現像ローラとしては導電性弾性層の硬度を低くして、現像ローラと感光体との摩擦抵抗を低減させ、駆動系の負荷を低減することが望まれている。しかしながら、導電性弾性層の硬度を低下させると、その耐摩耗性能が低下するため、長期間使用している間に画質が低下したり、ローラ両端部分のトナーシール部分が摩耗し、トナー漏れが発生するという問題が新たに発生する。このため、従来より導電性弾性層の表面に、一層以上の樹脂層をコーティングした表面層を形成することにより、導電性弾性層の耐摩耗性およびトナーに対する帯電性能等を改善する試みがなされている。しかしながら、この方法を用いた場合でも、導電性弾性層と表面層との硬度の差が大きくなると、ローラの軸方向両端部分のトナーシール部分で表面層の剥離あるいは、表面層のしわによるトナー漏れが発生する等の問題が発生するため、導電性弾性層の硬度を大きく低減することは困難であった。
【０００４】
本発明は、これら従来の技術における問題点に鑑み、低硬度でかつ両端部のトナーシール部分の耐久性が高くトナー漏れの改善された現像ローラを提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、画像部分の弾性層硬度は低くしたままで、トナーシール部分の弾性層の実効的な硬度をあげることにより、導電性弾性層の低硬度とトナーシール部分の耐久性とを両立させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、通常の現像ローラは、導電性シャフトの周りにゴム弾性体からなる導電性弾性層および該導電性弾性層上に必要に応じて形成される単または複数の樹脂層からなる表面層がこの順に同心円状に積層して構成されるが、本発明においては、導電性シャフトの周りに、少なくとも一層のゴム弾性体からなる導電性弾性層を積層し、前記導電性弾性層中の少なくとも軸方向両端部分の導電性シャフトの周りに、前記導電性弾性層より硬度の高い補強層が設けられ、かつ、前記導電性弾性層の表面に少なくとも一層の合成樹脂からなる表面層が形成されてなる現像ローラであって、前記導電性弾性層が、（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分とする硬化性組成物の反応物からなり、該導電性弾性層のＪＩＳ  Ｋ  ６３０１  Ａ法による硬度が５゜以上２５゜以下であり、前記表面層を構成する合成樹脂がポリウレタン系樹脂からなり、該表面層の１００％モジュラスが１０×１０6Ｐａ以上３０×１０6Ｐａ以下であることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図２は、従来の現像ローラと本発明に係る現像ローラの断面を比較して示したものである。両者の現像ローラは、その軸方向の中央部分は直径１ｍｍ〜２５ｍｍ程度のＳＵＳ（ステンレス鋼）、アルミニウム合金または導電性樹脂などからなる導電性シャフト１０の周りに、直接、ゴム弾性体からなる膜厚１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の導電性弾性層１１が設けられており、同一の構造をしている。一方、軸方向の端部においては、本発明の現像ローラでは導電性弾性層１１中の導電性シャフト１０の周りに補強層１２を設けてなるのに対して、従来の現像ローラでは、導電性シャフト１０の周りに、直接、導電性弾性層１１が設けられており、中央部と同じ構造になっている。なお、導電性弾性層１１の上には必要に応じて単層または複数層の合成樹脂からなる膜厚１０μｍ〜１００μｍ程度の表面層１３が形成される。また、導電性弾性層１１と表面層１３との間に、現像ローラの電気抵抗を調整するための抵抗調整層、導電性弾性層と表面層との間の接着性を高めるプライマー層などを単層または複数層形成する場合もある。
【０００７】
上記補強層１２の材質としては、金属、硬質樹脂、硬質ゴム等で、導電性弾性層よりも硬度の高い材料であれば特に限定されるものではない。また、補強層１２が導電性シャフト１０と一体になった構造であっても特にかまわない。補強層１２の断面形状は、図面では矩形状であるが、特にこれに限定されるものではない。また、補強層１２の軸方向の幅は２ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。
【０００８】
前記補強層１２の外側の導電性弾性層１１の厚みは、厚くなりすぎると補強層１２を設けることによる実効的な硬度の上昇の効果がなくなるため、２ｍｍ以下であることが好ましい。補強層１２の外側の導電性弾性層の厚みの下限については特に好ましい範囲はなく、補強層１２の外側に導電性弾性層１１がなくても、特に本発明の効果を損なうものではない。
【０００９】
前記導電性弾性層１１を構成するゴム弾性体としては、公知のウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を使用できるが、先に述べた駆動系の負荷を低減するという目的では硬度の低いものほど良い。通常、ＪＩＳ  Ｋ６３０１  Ａ法（以下「ＪＩＳ  Ａ  硬度」という。）で測定した硬度が２５゜以下であると表面層のしわに起因するトナー漏れが発生しやすくなるため、導電性弾性層１１がこのような低硬度の場合に本発明の適用が好ましい。また、ＪＩＳ  Ａ  硬度が５゜未満になると表面層１３の剥離、導電性弾性層１１の変形が生じるため、５゜以上が好ましい。このような硬度の導電性弾性層としては、特に限定されるものではないが、以下のようにして形成した導電性弾性層が、硬度の制御が容易で好ましい。
【００１０】
すなわち、導電性弾性層１１としては、（Ａ）分子中に少なくとも１個のアルケニル基を含み、主鎖を構成する繰り返し単位が主にオキシアルキレン単位または飽和炭化水素系単位からなる重合体と、（Ｂ）分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を含む硬化剤と、（Ｃ）ヒドロシリル化触媒と、（Ｄ）導電性付与剤と、を主成分とする硬化性組成物の反応物を使用することが好ましい。導電性弾性層がオキシアルキレン系組成物からなるときは、この組成物は硬化前には低粘度であり硬化後には特に低硬度であるので、表面層との硬度差に起因するしわが生じやすく、本発明の適用が特に効果的である。
【００１１】
前記硬化性組成物における（Ａ）成分の重合体は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応により高分子状になり硬化する。（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個のアルケニル基が存在し、分岐のある分子の場合には、分子末端に２個以上のアルケニル基が存在することが望ましい。
【００１２】
（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な繰り返し単位がオキシアルキレン単位からなる重合体の場合、少量の導電性付与剤を添加するだけで体積抵抗率が１０8〜１０9Ωｃｍとなるため好ましい。また、硬化物の低硬度化の観点からも、前記繰り返し単位がオキシアルキレン単位であるオキシアルキレン系重合体、さらには、前記繰り返し単位がオキシプロピレン単位であるオキシプロピレン系重合体が好ましい。
【００１３】
ここで、前記オキシアルキレン系重合体とは、主鎖を構成する単位のうち３０％以上、好ましくは５０％以上がオキシアルキレン単位からなる重合体をいい、オキシアルキレン単位以外に含有される単位としては、重合体製造時の出発物質として使用される、活性水素を２個以上有する化合物、たとえば、エチレングリコール、ビスフェノール系化合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどからの単位が挙げられる。なお、オキシプロピレン系重合体の場合には、エチレンオキシド、ブチレンオキシドなどからなる単位との共重合体（グラフト重合体も含む）であってもよい。
【００１４】
上記のような（Ａ）成分のオキシアルキレン系重合体の分子量としては、反応性および低硬度化のバランスをよくする観点から、数平均分子量（Ｍｎ）で５００〜５０，０００、さらには１，０００〜４０，０００であることが好ましい。特に、数平均分子量５，０００以上のもの、さらには５，０００〜４０，０００であるものが好ましい。数平均分子量が５００未満の場合、この硬化性組成物を硬化させた場合に充分な機械的特性（ゴム硬度、伸び率）などが得られにくくなる。一方、数平均分子量があまり大きくなりすぎると、分子中に含まれるアルケニル基１個あたりの分子量が大きくなったり、立体障害で反応性が落ちたりするため、硬化が不充分になることが多く、また、粘度が高くなりすぎて加工性が悪くなる傾向にある。
【００１５】
前記オキシアルキレン系重合体が有するアルケニル基に特に制限はないが、下記一般式（１）、
Ｈ2Ｃ＝Ｃ（Ｒ1）−      （１）
（式中、Ｒ1は水素原子またはメチル基）
で示されるアルケニル基が、硬化性に優れる点で特に好ましい。
【００１６】
また、この硬化性組成物の特徴の１つは、低硬度化に設定しやすいことであり、この特徴を発揮させるにはアルケニル基の数は分子末端に２個以上が好ましく、（Ａ）成分の分子量に比してアルケニル基の数が多くなりすぎると剛直になり、良好なゴム弾性が得られにくくなる。
【００１７】
また、（Ａ）成分が、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体は、低吸水率であり、電気抵抗の環境変動が小さく好ましい。この重合体の場合も、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様に、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応して硬化する成分であり、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有するため、ヒドロシリル化反応によって高分子状になり硬化するものである。
【００１８】
（Ａ）成分に含まれるアルケニル基の数は、（Ｂ）成分とヒドロシリル化反応するという点から少なくとも１個必要であるが、ゴム弾性の点からは、直鎖状分子の場合は、分子の両末端に２個存在することが好ましく、分岐を有する分子の場合には、分子末端に２個以上存在することが好ましい。
【００１９】
前記主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である重合体の代表的な例としては、イソブチレン系重合体、水添イソプレン系重合体、水添ブタジエン系重合体が挙げられる。これら重合体は、共重合体などの他成分の繰り返し単位を含むものであっても構わないが、少なくとも飽和炭化水素系単位を５０％以上、好ましくは７０％以上、より好ましくは９０％以上含有することが、飽和炭化水素系重合体の、吸水率が低いという特徴を損なわないようにするうえで重要である。
【００２０】
この主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系単位である（Ａ）成分の重合体の分子量としては、取扱いやすさなどの点から、数平均分子量（Ｍｎ）で５００〜５０，０００程度、さらには１，０００〜１５，０００程度であって、常温において液状物で流動性を有するものが加工性の点で好ましい。
【００２１】
この飽和炭化水素系重合体に導入されるアルケニル基については、前記オキシアルキレン系重合体の場合と同様である。
【００２２】
したがって、（Ａ）成分としての、分子中に少なくとも１個のアルケニル基を有し、主鎖を構成する主な繰り返し単位が飽和炭化水素系である重合体の好ましい具体例としては、両末端にアルケニル基を２個有する直鎖状の数平均分子量（Ｍｎ）が２，０００〜１５，０００で、分子量比Ｍｗ／Ｍｎが１．１〜１．２（但し、Ｍｗは重量平均分子量）のポリイソブチレン系、水添ポリブタジエン系、水添ポリイソプレン系重合体などが挙げられる。
【００２３】
また、前記硬化性組成物中の（Ｂ）成分は、分子中に少なくとも２個のヒドロシリル基を有する化合物であるかぎり特に制限はないが、分子中に含まれるヒドロシリル基の数が多すぎると硬化後も多量のヒドロシリル基が硬化物中に残存しやすくなり、ボイドやクラックの原因になるため、分子中に含まれるヒドロシリル基の数は５０個以下がよく、より好ましくは２〜３０個、さらには２〜２０個であることが、硬化物のゴム弾性のコントロールや貯蔵安定性の点から好ましい。さらに、硬化時の発泡を容易に防ぐ点では２０個以下、ヒドロシリル基が失活しても硬化不良が発生しにくい点では３個以上が好ましいことから、最も好ましい範囲は３〜２０個である。
【００２４】
なお、本発明で、前記ヒドロシリル基を１個有するとは、Ｓｉに結合するＨを１個有することをいい、ＳｉＨ2の場合にはヒドロシリル基を２個有することになるが、Ｓｉに結合するＨは異なるＳｉに結合する方が硬化性がよく、ゴム弾性の点からも好ましい。
【００２５】
（Ｂ）成分の分子量は、後述する導電性付与剤（（Ｄ）成分）を添加する場合の分散性やローラ製造時の加工性などの点から数平均分子量（Ｍｎ）で３０，０００以下であるのが好ましく、さらには２０，０００以下、特には１５，０００以下が好ましい。（Ａ）成分との反応性や相溶性まで考慮すると３００〜１０，０００が好ましい。
【００２６】
（Ｂ）成分の具体例としては、直鎖状または分岐状の炭化水素系化合物または炭化水素系重合体の分子末端にヒドロシリル基含有環状シロキサンを有するものや、鎖状、環状のポリオルガノハイドロジェンシロキサン（ポリオキシアルキレン変性体、スチレン変性体、オレフィン変性体などを含む）などが挙げられる。この（Ｂ）成分に関しては、（Ａ）成分の凝集力が（Ｂ）成分の凝集力に比べて大きいために、相溶性の点でフェニル基含有変性が重要であり、（Ａ）成分との相溶性、入手のしやすさの点でスチレン変性体などが好ましく、貯蔵安定性の点からα−メチルスチレン変性体が好ましい。
【００２７】
以上のような硬化性組成物中の（Ａ）成分および（Ｂ）成分の使用割合は、（Ａ）成分中のアルケニル基１モル当たり（Ｂ）成分中のヒドロシリル基が０．２〜５．０モル、さらには０．４〜２．５モルがゴム弾性の点から好ましい。
【００２８】
（Ｃ）成分であるヒドロシリル化触媒としては、ヒドロシリル化触媒として使用しうるものである限り特に制限はない。白金単体、アルミナなどの単体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸（アルコールなどの錯体も含む）、白金の各種錯体、ロジウム、ルテニウム、鉄、アルミニウム、チタンなどの金属の塩化物などが挙げられる。これらの中でも、触媒活性の点から塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−ビニルシロキサン錯体が望ましい。これらの触媒は単独で使用しても良く、また２種以上併用しても良い。
【００２９】
（Ｃ）成分の使用量としては、（Ａ）成分中のアルケニル基１モルに対して１０-1〜１０-8モル、さらには１０-1〜１０-6モル、特には１０-3〜１０-6モルの範囲で用いるのが好ましい。（Ｃ）成分の使用量が１０-8モルに満たないと反応が進行しない。その一方で、ヒドロシリル化触媒は、一般に高価で、また腐食性を有し、しかも水素ガスが大量に発生して硬化物が発泡してしまう性質を有しているので、１０-1モルを超えて用いない方が好ましい。
【００３０】
さらに、上記のような硬化性組成物に、（Ｄ）成分として導電性付与剤を添加して導電性組成物とすれば、現像ローラとして好適である。この（Ｄ）成分の導電性付与剤としては、カーボンブラックや、金属微粉末、さらには第４級アンモニウム塩基、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基などを有する有機化合物もしくは重合体、エーテルエステルアミド、もしくはエーテルイミド重合体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、メトキシポリエチレングリコールアクリレートなどで代表される導電性ユニットを有する化合物、または高分子化合物などの帯電防止剤などの、導電性を付与できる化合物などが挙げられる。これらの導電性付与剤は、単独で使用しても、また、２種以上を併用してもかまわない。
【００３１】
（Ｄ）成分である導電性付与剤の添加量は、（Ａ）〜（Ｃ）成分の合計量に対して３０重量部以下とすることが、ゴム硬度を上げない点から好ましい。一方、均一な抵抗を得る点からは１０重量部以上が好ましく、必要なゴム硬度と、硬化物の体積抵抗率が１０3〜１０10Ωｃｍになるように、その物性バランスから添加量を決めればよい。
【００３２】
さらに、上記硬化性組成物には、上記（Ａ）〜（Ｄ）成分の他、貯蔵安定性改良剤、たとえば、脂肪族不飽和結合を有する化合物、有機リン化合物、有機硫黄化合物、チッ素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物などを加えてもよい。その具体例としては、たとえば、ベンゾチアゾール、チアゾール、ジメチルマレート、ジメチルアセチレンカルボシキレート、２−ペンテンニトリル、２，３−ジクロロプロペン、キノリンなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの中では、ポットライフおよび速硬化性の両立という点から、チアゾール、ジメチルマレートが特に好ましい。なお、前記貯蔵安定性改良剤は、単独で用いてもよく、また、２種以上併用してもよい。
【００３３】
また、上記硬化性組成物には、加工性やコストを改善するための充填剤、保存安定剤、可塑剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料などを添加してもよい。
【００３４】
本発明に係る現像ローラにおいて、前記導電性弾性層の上に形成される表面層の主成分には、ポリオールとイソシアネートとを必要に応じて鎖伸長剤を加えて反応させて得たポリウレタン系樹脂であって、(1)ポリオールと鎖伸長剤との少なくとも一方がポリシロキサン骨格を含んで得られるポリウレタン系樹脂、(2)前記鎖伸長剤にポリアミンなどを用いてウレア結合を導入されたポリウレタン系樹脂、または(3)ポリシロキサン骨格を含むポリオールと、ポリアミンなどを含む鎖伸長剤とを反応させて得るポリウレタン系樹脂が好ましく用いられる。
【００３５】
前記ポリオールとしては、ポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコールなどの公知のポリウレタン用ポリオールが挙げられる。これらの中でも、高温度・高湿度環境下でのトナー帯電量の低下を防ぐという観点からは、特にポリカーボネートポリオールの使用が好ましい。このポリカーボネートポリオールとして、たとえばポリヘキサメチレンカーボネートジオールのような脂肪族または脂環式ポリカーボネートポリオールがより好ましい。
【００３６】
また、前記イソシアネートとしては、公知の４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネート、水添ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート、１，３−キシ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などが挙げられる。さらに、これらイソシアネートとポリオールやポリアミンとを、分子末端にイソシアネート基を有するように反応させて得られるウレタンプレポリマーを用いることもできる。
【００３７】
また、前記鎖伸長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、ヒドラジンなどが挙げられる。
【００３８】
表面層に前記ポリシロキサン骨格が含まれる場合は、ポリシロキサン骨格によって表面層の凝集エネルギーが下がることにより、表面層は、良好なトナー離型性をもち、トナーを良好にマイナス帯電し、かつ耐摩耗性を高めるというポリウレタン系樹脂の特性をも併せもつので、トナーフィルミングを防止し、トナーを良好に帯電し、かつローラの耐久性を高めることが可能となる。これは、融点が８０℃以下の低融点トナーを用いた場合にも効果的である。ポリウレタン系樹脂中のポリシロキサン骨格の含有率は、５重量％〜７０重量％、好ましくは５重量％〜４５重量％、より好ましくは２０重量％〜４０重量％であることが、トナー離型性やトナーフィルミング防止の観点から、好ましい。なお、本発明に係るポリシロキサン骨格は、シリコーン変性ポリカーボネートポリオールのように１分子中にポリシロキサン骨格を含む他の骨格をも含むものであって良い。
【００３９】
ポリシロキサン骨格を含んだポリオールとしては、入手のし易さという点から代表的な以下の化学式(I)〜(IV)で表わされる化合物が挙げられる。
【００４０】
【化１】
0003823606.tif 000002
（ａは２以上の整数である。Ｒ1，Ｒ2は、アルキル基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基または置換アリール基であり、Ｒ3，Ｒ4は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【化２】
0003823606.tif 000003
（ｂは１以上、ｃは２以上の整数である。Ｒ5〜Ｒ11は、アルキル基、フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基または置換アリール基であり、Ｒ12は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【化３】
0003823606.tif 000004
（ｄ，ｅ，ｆ，ｇは１以上の整数である。Ｒ13〜Ｒ17は、アルキル基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基または置換アリール基である。）
【化４】
0003823606.tif 000005
（ｈ，ｉは１以上の整数である。Ｒ18〜Ｒ25は、アルキル基，フルオロアルキル基，シクロアルキル基，アリール基または置換アリール基であり、Ｒ26，Ｒ27は、アルキレン基または置換アルキレン基である。）
【００４１】
上記した化学式(I)〜(IV)で表わされるポリシロキサンポリオールは、主鎖として、あるいは側鎖として反応させることができる。このようなポリシロキサンポリオールと上記したイソシアネートとの反応中間体であって、前記ポリシロキサンポリオールの反応性基および前記イソシアネートのイソシアネート基のうち何れかが残存するものも、本発明に係る現像ローラの表面層を構成するポリウレタン系樹脂の生成に使用できる。
【００４２】
また、表面層の主成分たるポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入した場合は、高温度・高湿度環境下でもトナー帯電量が低下しないという性質を表面層に与えることができるので好ましい。このポリウレタン系樹脂として、上記したイソシアネートとポリオールやポリアミンとの反応によりウレア結合を導入された、分子末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーを用いることができる。また、ポリアミンを鎖伸長剤として用いてポリウレタン系樹脂にウレア結合を導入したものなどを用いることもできる。
【００４３】
上記のような表面層に適度な弾性を与えるべく、上記したポリオール、イソシアネートおよび鎖伸長剤の配合量を調節し、ポリウレタン系樹脂の１００％モジュラスを調整できる。表面層の耐久性という点からは、１００％モジュラスを高くする必要があるが、通常１０×１０6Ｐａ以上になると、弾性層との硬度の差に起因するしわによるトナー漏れが発生するため、本発明の適用が特に効果的である。また、１００％モジュラスが高すぎると表面層の剥離による耐久性の低下が起きるため、３０×１０6Ｐａを越えない範囲内とすることが好ましい。
【００４４】
表面層の形成方法としては、たとえば表面層を構成する樹脂成分の粘度などに応じて、ディッピング、スプレー、ロールコートまたは刷毛塗りなどが挙げられるが、本発明はこの形成方法を特に限定するものではない。また、前記ポリウレタン系樹脂からなる表面層を直接形成しても良いし、導電性弾性層上にポリウレタン系樹脂のプレポリマーの塗布などを行い、所定の温度で乾燥、硬化、反応させて表面層を形成しても良い。
【００４５】
本発明に係る現像ローラは、上記のような硬化性組成物、あるいはウレタンゴム、クロロプレンゴム、ＥＰ系ゴムなどの弾性材料を、たとえば、中心にＳＵＳ製などの金属シャフトなどからなり、例えば金属製、硬質樹脂製、硬質ゴム製などのリングを両端部に装着するなどして予め補強層を設けた導電性シャフトを設置した金型に注型、射出、押出成形などをし、適当な温度、時間で加熱硬化させることによって、前記補強層を含むシャフトのまわりに膜厚１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の導電性弾性層を形成する。この場合、半硬化後、後硬化させてもよい。この導電性弾性層の上から、表面層を構成する合成樹脂をスプレー塗布、ディップ塗布などにより所定の厚みに塗布し、所定の温度で乾燥、硬化させることにより、本発明の現像ローラが得られる。
【００４６】
本発明に係る現像ローラのローラ抵抗は特に限定されないが通常１０4Ω〜１０10Ωとなるように調節する。これは、ローラ抵抗が１０4Ω未満であると、現像ローラ表面からリーク電流などが生じ、ローラ抵抗が１０10Ωを超えると、トナーフィルミングなどが生じ易くなり、画質が低下するからである。このローラ抵抗値は、現像ローラを金属プレートに水平に当てて、前記導電性シャフトの両端部の各々に５００ｇの荷重を金属プレート方向に加え、シャフトと金属プレート間に直流電圧１００ボルトを印加して測定される値である。
【００４７】
【実施例】
以下、本発明に係る現像ローラを具体的な実施例に従って説明する。
【００４８】
（実施例１）
直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには導電性弾性層の軸方向端部より１ｍｍ内側になる部分に、外径１８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅４ｍｍのアルミニウム製のリングが予め装着してある。そして、導電性弾性層は、以下に示す処方を用いて前記リングを含んでシャフトの周りに設けられる。
（Ａ）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布（分子量比Ｍｗ／Ｍｎ）２の末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体：１００重量部に対して、
（Ｂ）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．３６モル／１００ｇ）：６．６重量部、
（Ｃ）塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液：０．０６重量部、
（Ｄ）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡した。得られた組成物を前記リングを含むシャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して硬化させ、厚さ４．０ｍｍのゴム弾性体からなる導電性弾性層を作製した。この導電性弾性層のみのＪＩＳ  Ａ  硬度は１５°であった。またローラ抵抗は１０5Ωであった。このようにして作製した導電性弾性層上に、以下の処方の表面層を形成した。
【００４９】
ポリヘキサメチレンカーボネートジオール（数平均分子量２，０００）１５０ｇ、ポリジメチルシロキサンポリオール（数平均分子量２，０００）５０ｇ、およびシクロヘキサンジイソシアネート３２ｇを、２，０００ｍｌの三口フラスコに仕込み、攪拌しながら反応（１００℃、４時間）させて、分子末端にＮＣＯ基を有するプレポリマーを得る。このプレポリマーを５０℃に冷却後、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）５８０ｇを仕込み、１，６−ヘキサンジオール９．６ｇを少しずつ滴下して、鎖伸長反応（１００℃、３時間）を行った後に得た固形分をＤＭＦ：ＭＥＫ（メチルエチルケトン）＝１：１の溶液で約６％に希釈して、表面層溶液を作製した。この表面層溶液に平均粒径６μｍの球状フィラー（セイカセブンUP-0908；大日精化社製）を固形分１００重量部に対して４０重量部の割合で混合した溶液を導電性弾性層上にディッピングにより塗布し、８０℃で１時間乾燥させて表面層とした。ローラ表面のＲａで表される平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さは約２．０μｍであった。なお、ここで表面の平均粗さとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して測定した値である。表面層形成前後の外形寸法の違いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍであった。表面層形成後のローラ抵抗は１０8Ωであった。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表面層の比抵抗は約２×１０11Ωｃｍであった。
【００５０】
（実施例２）
直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには弾性層の端部より１ｍｍ内側となる部分に、外径１８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅４ｍｍのアルミニウム製のリングが予め装着してある。導電性弾性層は、以下に示す処方を用いて前記リングを含んでシャフトの周りに設けられる。
（Ａ）数平均分子量（Ｍｎ）８，０００、分子量分布（分子量比Ｍｗ／Ｍｎ）２の末端アリル化ポリオキシプロピレン系重合体：１００重量部に対して、
（Ｂ）ポリシロキサン系硬化剤（ＳｉＨ価０．９７モル／１００ｇ）：２．７重量部、
（Ｃ）塩化白金酸の１０％イソプロピルアルコール溶液：０．０６重量部、
（Ｄ）カーボンブラック３０３０Ｂ（三菱化学社製）：７重量部、
を混合し、減圧（１０ｍｍＨｇ以下、１２０分間）脱泡した。得られた組成物を前記リングを含むシャフトの周りに被覆し、金型内１２０℃の環境下で３０分間静置して硬化させ、厚さ４．０ｍｍのゴム弾性体からなる導電性弾性層を作製した。この導電性弾性層のみのＪＩＳ  Ａ  硬度は２０°であった。またローラ抵抗は１０5Ωであった。このようにして作製した導電性弾性層上に、実施例１と同じ処方の表面層を同じ方法でコーティングした。ローラ表面のＲａで表される平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さは約２．０μｍであった。表面層形成前後の外形寸法の違いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍであった。表面層形成後のローラ抵抗は１０8Ωであった。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表面層の比抵抗は約２×１０11Ωｃｍであった。
【００５１】
（実施例３）
直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾性層を設けた。ＳＵＳ製シャフトには弾性層の端部より１ｍｍ内側となる部分に、外径１８ｍｍ、内径１２ｍｍ、幅４ｍｍのバイトン製のリングが予め装着してある。導電性弾性層は、実施例１に示す処方を用いて実施例１の方法を用いて前記シャフトの周りに設けた。導電性弾性層のみのＪＩＳ  Ａ  硬度は１５°であった。またローラ抵抗は１０5Ωであった。このようにして作製した導電性弾性層上に実施例１と同じ処方の表面層を同じ方法でコーティングした。ローラ表面のＲａで表される平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さは約２．０μｍであった。表面層形成前後の外形寸法の違いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍであった。表面層形成後のローラ抵抗は１０8Ωであった。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表面層の比抵抗は約２×１０11Ωｃｍであった。
【００５２】
（比較例）
直径１２ｍｍのＳＵＳ製のシャフトの周りに厚さ４．０ｍｍの下記の処方の導電性弾性層を設けた。導電性弾性層は、実施例１に示す処方を用いて実施例１の方法を用いて前記シャフトの周りに設けた。導電性弾性層のみのＪＩＳ  Ａ  硬度は１５°であった。またローラ抵抗は１０5Ωであった。このようにして作製した弾性層上に実施例１と同じ処方の表面層を同じ方法でコーティングした。
ローラ表面のＲａで表される平均粗さは約０．５μｍ、Ｒｚで表される平均粗さは約２．０μｍであった。表面層形成前後の外形寸法の違いから表面層の膜厚を測定したところ膜厚は２５μｍであった。表面層形成後のローラ抵抗は１０8Ωであった。また表面層の厚みと、ローラ抵抗から計算すると表面層の比抵抗は約２×１０11Ωｃｍであった。
【００５３】
次に上記の実施例１〜３および比較例で作製した現像ローラを評価するために、沖データ社製レーザープリンター、マイクロライン７００Ｎのドラムカートリッジにこれらの現像ローラを取り付け、プリントを行いトナーシール部分からのトナー漏れの有無を評価した。その結果、実施例１〜３の現像ローラを用いた場合には１００００枚出力してもトナー漏れはみられず、表面層の剥離等も発生しなかったのに対し、実施例の現像ローラの場合には、１０００枚程度出力した時点からトナー漏れが発生し、約５０００枚出力後に表面層の剥離が発生し、それに起因するプリント面の汚染が発生した。
【００５４】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明に係る現像ローラは、導電性弾性層の低硬度を維持しつつトナーシール部分の耐久性が向上し、従来に較べてトナー漏れが改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  現像ローラとその周辺構造を示す模式図である。
【図２】  従来の現像ローラと本発明に係る現像ローラの断面説明図である。
【符号の説明】
１  現像ローラ
２  導電性シャフト
３  導電性弾性層
４  表面層
５  トナー容器
６  トナー
７  供給ローラ
８  規制部材
９  感光体
１０  導電性シャフト
１１  導電性弾性層
１２  補強層
１３  表面層
【図１】
0003823606.tif 000006
【図２】
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