JP2007279575A - 現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない工程数で製造することが可能な低コストで、更には、感光ドラムへの汚染を効果的に防止し得る現像ローラを提供する
【解決手段】シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備えた現像ローラ１において、前記表面被覆層４をアクリルポリオールと水性硬化剤を含む水系塗料から形成する。ここで、本発明の現像ローラ１の弾性層３は、ウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンからなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像ローラ及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に少ない工程数で製造することが可能な低コストの現像ローラと、該現像ローラを備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、潜像を保持した感光ドラムにトナーを供給し、感光ドラムの潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する現像方法として、加圧現像法が知られている。該加圧現像法においては、例えば、感光ドラムを一定電位に帯電した後、露光機により感光ドラム上に静電潜像を形成し、更に、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した感光ドラムに接触させて、トナーを感光ドラムの潜像に付着させることで現像を行う。

上記加圧現像法において、現像ローラは、感光ドラムに密着した状態を確実に保持しながら回転しなければならないため、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタン、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）等のエラストマーにカーボンブラックや金属粉を分散させた半導電性の弾性体やこれらを発泡させた発泡体からなる半導電性弾性層を形成した構造となっている。また、トナーに対する帯電性や付着性の制御、弾性層による感光ドラムの汚染の防止等を目的として、上記弾性層の表面に、更に表面被覆層を形成する場合がある。

一般に、従来の表面被覆層は、弾性層の外周上に配設された２〜３層の水系樹脂被覆層と、該水系樹脂被覆層の外周上に配設された粒子等を含有する溶剤系の樹脂被覆層とから構成されている。ここで、弾性層の外周上に水系樹脂被覆層を設けることで、粒子等を含有する溶剤系の樹脂被覆層の原料塗料中に含まれる溶剤による弾性層の溶解・破損を防止することができる（特許文献１参照）。

特開２００３−７６１１３号公報

上述のように、従来の構成の現像ローラにおいては、水系樹脂被覆層の配設により、溶剤から弾性層を保護できるという利点があるものの、従来の水系樹脂被覆層形成用の水系塗料は乳化剤を含むため、水系樹脂被覆層を現像ローラの最外層とすると、接触する感光ドラムを汚染してしまうという問題がある。そのため、弾性層の外周面上に水系樹脂被覆層を配設した場合、該水系樹脂被覆層の外周面上に更に乳化剤を含まない溶剤系の樹脂被覆層を配設する必要がある。従って、従来の構成の現像ローラを製造するには、弾性層の形成後、２回以上の原料塗料のディップ工程及び乾燥工程を経る必要があり、その結果、製造コストが高くならざるを得なかった。

一方、昨今、画像形成装置の低価格化競争が激しく、画像形成装置に用いる各部品を更に低コストで製造する必要があるため、上述の従来構成の現像ローラとは異なる構成を有し、大幅な製造コストの削減が可能な現像ローラの開発が強く求められている。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、少ない工程数で製造することが可能な低コストで、そして更には、感光ドラムへの汚染を効果的に防止し得る現像ローラを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる現像ローラを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来用いられることのなかった水性硬化剤を含む水系塗料から水系樹脂被覆層を形成することで、溶剤系の樹脂被覆層を更に配設せずとも、接触する感光ドラムの汚染を防止でき、得られた現像ローラが画像形成装置に適用するのに十分な諸性能を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備え、
前記表面被覆層が、アクリルポリオールと水性硬化剤を含む水系塗料から形成されたものであることを特徴とする。

本発明の現像ローラの好適例においては、前記弾性層がウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンからなる。ここで、該発泡ウレタンの気泡は、独立気泡であることが好ましい。また、本発明の現像ローラの他の好適例においては、前記水性硬化剤が水性ポリイソシアネートである。

また、本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備えることを特徴とする。

本発明によれば、弾性層の外周上に水系樹脂からなる表面被覆層を備え、感光ドラムへの汚染を効果的に防止することが可能で且つ少ない工程数で製造することが可能な低コストの現像ローラを提供することができる。また、該現像ローラを備えた画像形成装置を提供することができる。

＜現像ローラ＞
以下に、本発明の現像ローラを、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の現像ローラの一例の断面図である。図示例の現像ローラ１は、シャフト２と、該シャフト２の外周に形成された弾性層３と、該弾性層３の外周面に形成された表面被覆層４とを備える。

本発明の現像ローラは、上記表面被覆層４がアクリルポリオールと水性硬化剤を含む水系塗料から形成されたものであることを特徴とする。従来の水系塗料は、乳化剤を含むため、該水系塗料から形成された水系樹脂被覆層を現像ローラの最外層とすると、接触する感光ドラムを汚染する問題があったが、本発明の現像ローラに用いる水系塗料は、水性硬化剤を含み、該水性硬化剤により架橋を行うことで、水系樹脂被覆層（表面被覆層４）による感光ドラムの汚染を防止することができる。また、本発明の現像ローラは、弾性層３の外周面に直接表面被覆層４が形成された簡単な構造であり、少ない塗料ディップ工程及び乾燥工程で製造できるため、製造コストを大幅に低減することができる。

本発明の現像ローラのシャフト２としては、良好な導電性を有する限り特に制限はなく、例えば、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や、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、或いは良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。

本発明の現像ローラの弾性層３は、エラストマーから形成され、必要に応じて導電剤等の他の成分を含むことができる。該弾性層３に用いるエラストマーとしては、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（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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）及びこれらの混合物等が挙げられ、これらの中でも、ポリウレタンが好ましい。上記弾性層３には、上記エラストマーを非発泡体として用いてもよいし、発泡体として用いてもよい。

上記弾性層３に用いることができる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が挙げられる。電子導電剤としては、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ブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。上記電子導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して1〜50質量部の範囲が好ましく、5〜40質量部の範囲が更に好ましい。

また、上記イオン導電剤としては、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、ヘキサデシ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等の過塩素酸塩、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、スルホン酸塩等のアンモニウム塩；リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、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、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記イオン導電剤の配合量は、上記エラストマー100質量部に対して0.01〜10質量部の範囲が好ましく、0.05〜5質量部の範囲が更に好ましい。上記導電剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。

上記弾性層３は、上記導電剤の配合により、その抵抗値を10³〜10¹⁰Ωcmとすることが好ましく、10⁴〜10⁸Ωcmとすることが更に好ましい。弾性層３の抵抗値が10³Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧により現像ローラ自体が破壊する場合があり、10¹⁰Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。

上記弾性層３は、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために、有機過酸化物等の架橋剤、硫黄等の加硫剤を含有してもよく、更に加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有してもよい。また、上記弾性層３は、更に、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等のゴム用配合剤を含有してもよい。

本発明の現像ローラの弾性層３は、ウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタン、即ち、メカニカル・フロス法発泡成形ウレタンからなることが好ましい。該発泡ウレタンは、発泡剤を用いることなく、ウレタン原料を機械的に撹拌して気泡を混入させる方法で製造される。ここで、ウレタン原料としては、ポリオール及びポリイソシアネート、又はポリオールとポリイソシアネートから合成したウレタンプレポリマー及び鎖延長剤が挙げられ、該ウレタン原料には、更に触媒、整泡剤並びに上述の導電剤等を添加することができる。また、上記発泡ウレタン中の気泡は主として独立気泡であり、その発泡倍率及び密度はエアーの入れ方で適宜調整することができる。

上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリブタジエンポリオール、プロピレンオキサイド（ＰＯ）変性ポリブタジエンポリオール及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。なお、上記ポリエステルポリオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１,４-ブタンジオール、１,６-ヘキサンジオール、プロピレングリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールと、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とから得られ、また、上記ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキサイドを付加させて得られる。

上記発泡ウレタン原料として用いることができるポリイソシアネートとしては、トリレ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）、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）や、これらのイソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、グリコール変性物等を用いることができる。これらポリイソシアネートの使用量は、該ポリイソシアネートのイソシアネート基（ＮＣＯ）と上記ポリオールの水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。

上記ポリイソシアネートは、上記ポリオールとワンショット法で反応させてもよいし、予め上記ポリオールと反応させてウレタンプレポリマーとした後、触媒の存在下、鎖延長剤等と反応させてもよい。なお、合成されたウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率は、3〜30質量％の範囲が好ましく、5〜15質量％の範囲が更に好ましく、ウレタンプレポリマーの合成におけるポリイソシアネート及びポリオールの使用量は、ウレタンプレポリマーのＮＣＯ基含有率が上記の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。また、上記鎖延長剤は、上記ウレタンプレポリマー同士を連結する化合物であり、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、トリメチロールプロパン、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリブタジエンポリオール及びポリイソプレンポリオール等が挙げられる。これら鎖延長剤の使用量は、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基（ＮＣＯ）と鎖延長剤の水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう、適宜選択されることが好ましい。

上記発泡ウレタン原料に用いることができる触媒は、ウレタン化反応用の触媒であり、具体的には、ジブチルスズジラウレート，ジブチルスズジアセテート，ジブチルスズチオカルボキシレート，ジブチルスズジマレエート，ジオクチルスズチオカルボキシレート，オクテン酸スズ等の有機スズ化合物；オクテン酸鉛等の有機鉛化合物；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等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。

上記発泡ウレタン原料に用いることができる整泡剤としては、ポリエーテル変性シリコーンオイル等のシリコーン系整泡剤の他、イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活剤等を挙げることができる。該整泡剤の使用量は、上記ポリオール又はウレタンプレポリマー100質量部に対して0.5〜5.0質量部の範囲が好ましい。

上記エラストマー原料、好ましくは機械的攪拌により発泡させたウレタン原料を、予めシャフト２が配置された円筒状のモールドに注入し、反応硬化させることで、シャフト２の外周上に弾性層３を有するローラ本体を得ることができる。

本発明の現像ローラは、トナーに対する帯電性や付着性を制御したり、感光ドラム及び成層ブレード等との摩擦力を低減したり、弾性層３による感光ドラム等の汚染を防止するために、上記弾性層３の外周面上に表面被覆層４を備える。該表面被覆層４は、アクリルポリオールと水性硬化剤を含む水系塗料から形成される。

上記水系塗料に用いるアクリルポリオールとしては、分子中に水酸基を複数有し且つポリオール部分が水に溶解するものであればどのようなものであっても使用できる。

上記水系塗料に用いる水性硬化剤は、上記アクリルポリオールの硬化剤であり、具体的には、親水性のポリイソシアネート化合物からなる。該親水性のポリイソシアネート化合物は、イソシアネート基を複数有し、該イソシアネート基と水との反応を抑制する観点から、水中でイソシアネート基が水と接近できない形態を取るものが好ましい。かかる親水性のポリイソシアネート化合物は、ポリイソシアネートと親水性化合物を反応させることで得られる。ここで、親水性化合物と反応させるポリイソシアネートとしては、特に制限は無く、トリレ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）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等が挙げられる。一方、ポリイソシアネートと反応させる親水性化合物としては、ポリオキシアルキレンポリオール、ポリオキシアルキレンモノオール等が挙げられ、これらポリオキシアルキレン類は、オキシアルキレン単位の50％以上がエチレンオキサイド単位であることが好ましい。上記ポリイソシアネートと親水性化合物を反応させて得られる親水性ポリイソシアネート化合物は、水中で、親水性部分が外側へ、イソシアネート基が内側に配向し、イソシアネート基が親水性部分によって水から保護されるため、イソシアネート基が水と接近し難い。また、該親水性ポリイソシアネート化合物は、親水性であるため、乳化剤を用いなくても、水中に分散することができる。尚、乳化剤を用いる場合には、乳化剤は親水基と共に疎水基を有しており、水中では親水基は外側（水中）へ、疎水基は内側へ配向し、良好な水分散性を維持しながらイソシアネート基と水との反応をより効果的に防止する役割を果たす。水系塗料における上記水性硬化剤の使用量は、該水性硬化剤のイソシアネート基（ＮＣＯ）と上記ポリオールの水酸基（ＯＨ）との比（ＮＣＯ／ＯＨ）が95／100〜110／100の範囲になるよう適宜選択されることが好ましい。

上記表面被覆層４の形成に用いる水系塗料には、上記表面被覆層４の導電性を制御する目的で導電剤を添加することができ、該導電剤としては、上記弾性層３に用いることができる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。ここで、表面被覆層４における導電剤の配合量は、表面被覆層４を構成する樹脂（即ち、水性硬化剤及びアクリルポリオールの合計）100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲が更に好ましく、1〜10質量部の範囲がより一層好ましい。上記表面被覆層４は、上記導電剤の添加により、体積抵抗値が10³〜10¹²Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、10⁵〜10¹⁰Ω・cmの範囲になるように調整されることが更に好ましい。

上記表面被覆層４の形成に用いる水系塗料は、更に微粒子を含有することが好ましい。表面被覆層４が微粒子を含む場合、該微粒子の平均粒径及び粒径分布等を制御することで、トナー搬送性等をコントロールすることができる。ここで、該微粒子としては、ゴム又は合成樹脂製の微粒子やカーボン製の微粒子及びシリカ系微粒子等の無機微粒子が好ましく、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ウレタンエラストマー、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタンアクリレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ガラス状カーボン製の微粒子及びシリカ微粒子が特に好ましい。これら微粒子は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、該微粒子の含有量は、上記表面被覆層４を構成する樹脂100質量部に対して0.1〜100質量部の範囲が好ましく、5〜80質量部の範囲が更に好ましい。更に、上記微粒子の平均粒径は、1〜30μmの範囲が好ましく、3〜20μmの範囲が更に好ましい。

上記表面被覆層４の厚さは、特に制限されるものではないが、25μm以下であることが更に好ましい。ここで、厚さは、平均厚さをさす。表面被覆層４の厚さが25μmを超えると、表面被覆層４が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となるおそれがあることに加え、市販の微粒子を使用して現像ローラの表面粗さを所望の範囲に制御することが難しく、十分な表面粗さを確保できないことがある。

上記表面被覆層４の形成方法は、特に限定されるものではなく、表面被覆層４を構成する各成分を含む水系塗料を調製し、該水系塗料をディップ法、ロールコーター法、ドクターブレード法又はスプレー法等により弾性層３上に塗布し、50〜170℃程度の加熱下で乾燥し、架橋硬化させて形成する方法が好適に採用される。なお、本発明の現像ローラの製造においては、製造コストを低減するために、工程数を少なくすることが好ましく、例えば、上記シャフト２と上記弾性層３とからなるローラ本体を上記水系塗料に一度浸漬し、適宜乾燥する等して表面被覆層４を形成することが好ましい。

本発明の現像ローラの表面粗さは、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μm以下であることが好ましい。現像ローラのＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒｚ）が10μmを超えると、トナー搬送量が増加する傾向があるものの、トナーの帯電量が不足し、画像に地カブリや階調不良を発生させてしまう。なお、この平均粗さ（Ｒｚ）は、上記微粒子の平均粒径及び粒径分布等を選択することでコントロールすることができる。

本発明の現像ローラの抵抗値は、特に制限されるものではないが、良好な画像を得るために電気抵抗が10³〜10¹⁰Ωであることが好ましく、10⁴〜10⁸Ωであることが更に好ましい。現像ローラの抵抗値が10³Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となり、また感光ドラムに欠陥があった場合バイアスリークが生じることもある。一方、抵抗値が10¹⁰Ωを超えると、例えばトナーを感光ドラムに現像する場合、現像バイアスが現像ローラ自体の高抵抗のために電圧降下を起こし、現像に十分な現像バイアスが確保できなくなって、十分な画像濃度が得られなくなってしまう。なお、抵抗値の測定は、例えば、平板又は円筒状の対極に現像ローラの外周面を所定圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めることができる。このように、現像ローラの抵抗値を適正かつ均一に制御することにより、トナーが移動するための電界強度を適正かつ均一に保つことができる。

本発明の現像ローラは、アスカーＣ硬度が60°以下であることが好ましい。アスカーＣ硬度が60°以下の低硬度な現像ローラであれば、画像形成装置に組み込んだ場合に、現像ローラと、感光ドラム、ブレード及びトナー供給ローラ等との間でトナーが損傷を受けるのを防止して、十分に良好な画像を形成することができる。

＜画像形成装置＞
本発明の画像形成装置は、低コストの上記現像ローラを備えるため、低価格化が可能である。本発明の画像形成装置は、上記現像ローラを備える以外、特に制限はなく、公知の方法で製造することができる。

以下に、図を参照して本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図２は、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。図示例の画像形成装置は、トナー５を供給するためのトナー供給ローラ６と、静電潜像を保持した感光ドラム７と、トナー供給ローラ６と感光ドラム７との間に配置された上述の現像ローラ１と、現像ローラ１の近傍（図では上部）に設けられた成層ブレード８と、感光ドラム７の近傍（図では上方）に位置する帯電ローラ９と、感光ドラム７の近傍（図では下方）に位置する転写ローラ１０と、感光ドラム７に隣接して設けられたクリーニング部１１とを備える。なお、本発明の画像形成装置は、更に画層形成装置に通常用いられる公知の部品（図示せず）を備えることができる。

図示例の画像形成装置においては、帯電ローラ９によって、感光ドラム７が一定電位に帯電した後、露光機（図示せず）により静電潜像が感光ドラム７上に形成される。次に、トナー供給ローラ６と、現像ローラ１と、感光ドラム７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６上のトナー５が現像ローラ１を経て感光ドラム７に送られる。現像ローラ１上のトナー５は、成層ブレード８により、均一な薄層に整えられ、現像ローラ１と感光ドラム７とが接触しながら回転することにより、トナー５が現像ローラ１から感光ドラム７の静電潜像に付着し、該潜像が可視化する。潜像に付着したトナー５は、転写ローラ１０で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に感光ドラム７上に残留するトナー５は、クリーニング部１１のクリーニングブレード１２によって除去される。ここで、本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１に上述した低コストの現像ローラを用いることで、画像形成装置自体の製造原価を低減することが可能となる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（ローラ本体の作製）
ポリエーテルポリオールによりプレポリマー化されたＮＯＣ含有率6.7％のポリオール変性トリレンジイソシアネートであるイソシアネート成分100質量部と、導電性カーボンブラック2.0質量部、水酸基価37.0mgKOHで平均官能基数３のポリエーテルポリオール21質量部、水酸基価388mgKOHで平均官能基数３のポリエーテルポリオール19質量部、水酸基価34mgKOHの反応性シリコーン整泡剤（ポリジメチルシロキサン／ポリエチレンオキサイド共重合体）5質量部、過塩素酸ナトリウム0.3質量部及びジブチルスズジラウレート0.2質量部とを混合し、ポリウレタン原料を調製した。このポリウレタン原料をメカニカルフロス法により発泡させた。この発泡ポリウレタン原料を、金属軸がセットされた金型に注型することにより、軸の周囲にウレタン発泡体の弾性層を有するローラ本体を作製した。なお、得られたウレタン発泡体の発泡倍率は1.6倍であった。

（実施例１）
水性アクリルポリオール［大日本インキ化学工業製：ＷＥ−３００、ＯＨ価80］100質量部と、水性カーボンブラック［ライオン製：Ｗ−３１１Ｎ］5質量部と、水性ポリイソシアネート［大日本インキ化学工業製：バーノックＤＮＷ−５０００］50質量部と、アクリル粒子［綜研化学製：ＭＸ１５００］10質量部とを精製水50質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。得られた表面被覆層用塗料を上記発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体の外周に塗布して表面被覆層を形成し、現像ローラを作製した。次に、得られた現像ローラのローラ抵抗、ＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒz）、アスカーＣ硬度、画像特性、感光ドラムの汚染性、ブレード圧接痕の有無を下記の方法で測定・評価した。結果を表１に示す。

（１）ローラ抵抗
円柱状の対極に現像ローラの外周面を1kgf/cm²の圧力で押し当て、シャフトと対極との間に100Ｖの電圧を印加し、その際の電流値から求めた。

（２）表面粗さ
ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠してＪＩＳ １０点平均粗さ（Ｒz）を求めた。

（３）アスカーＣ硬度
マイクロゴム硬度計ＭＤ−１［高分子計器社製］を用いて、現像ローラの表面硬度を測定した。

（４）画像特性
現像ローラをカートリッジに組み込み、低温低湿（ＬＬ）環境下（15℃、10％ＲＨ）、常温常湿（ＮＮ）環境下（25℃、50％ＲＨ）、高温高湿（ＨＨ）環境下（30℃、80％ＲＨ）において、ヒューレットパッカード社製カラーＬＢＰ４６００にて印字率2％の連続画像形成を行い、画像特性を評価した。

（５）感光ドラムの汚染性
現像ローラを感光ドラムに1kgfの荷重で押し付け、50℃、90％ＲＨの環境に１週間保存した後、該現像ローラを実機に組み付けて画像出しし、現像ローラと接触部の画像から、感光ドラムの汚染の有無を判断した。

（６）ブレード圧接痕の有無
現像ローラをカートリッジに組み込んで、50℃、90％ＲＨの環境に１週間放置した後、ブレード圧接痕の有無を観察した。

（実施例２）
水性アクリルポリオール［大日本インキ化学工業製：ＷＥ−３０６、ＯＨ価100］100質量部と、水性カーボンブラック［ライオン製：Ｗ−３１１Ｎ］5質量部と、水性ポリイソシアネート［大日本インキ化学工業製：バーノックＤＮＷ−５０００］50質量部と、アクリル粒子［綜研化学製：ＭＸ１５００］10質量部とを精製水50質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

（比較例１）
水性アクリルポリオール［大日本インキ化学工業製：ＷＥ−３０６、ＯＨ価100］100質量部と、水性カーボンブラック［ライオン製：Ｗ−３１１Ｎ］5質量部と、アクリル粒子［綜研化学製：ＭＸ１５００］10質量部とを精製水50質量部に分散させ、表面被覆層用の塗料を調製した。このようにして得られた調製液を、実施例１の塗料に代えて用いた。

表１から明らかなように、本発明に従う実施例の現像ローラは、感光ドラムを汚染することがなく、ブレードの圧接痕が生じることもなく、画像特性が良好であった。

本発明の現像ローラの一例の断面図である。 本発明の画像形成装置の一例の部分断面図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
２ シャフト
３ 弾性層
４ 表面被覆層
５ トナー
６ トナー供給ローラ
７ 感光ドラム
８ 成層ブレード
９ 帯電ローラ
１０ 転写ローラ
１１ クリーニング部
１２ クリーニングブレード

Claims (5)

1. シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表面被覆層とを備えた現像ローラにおいて、
   前記表面被覆層が、アクリルポリオールと水性硬化剤を含む水系塗料から形成されたものであることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記弾性層がウレタン原料を機械撹拌発泡して得られる発泡ウレタンからなることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記発泡ウレタンの気泡が独立気泡であることを特徴とする請求項２に記載の現像ローラ。
4. 前記水性硬化剤が水性ポリイソシアネートであることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラを備えた画像形成装置。

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