JP2008139482A

JP2008139482A - 現像ローラ、現像ローラの製造方法、プロセスカートリッジ及び電子写真装置

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Publication number: JP2008139482A
Application number: JP2006324520A
Authority: JP
Inventors: Maki Yamada; 真樹山田; Arihiro Yamamoto; 有洋山本; Minoru Nakamura; 実中村; Masahiro Kurachi; 雅大倉地
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: JP5022686B2

Abstract

【課題】本発明の目的とするところは、柔軟で画像耐久性に優れ、かつ高温高湿環境下でのトナーとの固着を抑制した高品位の現像ローラを提供することにある。
【解決手段】芯体の周囲に弾性層と表面層を有する現像ローラにおいて、該表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)を含有し、樹脂(ａ)の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値と樹脂(ｂ)のＳＰ値との差が０．１以上０．９以下であり、かつ全樹脂成分における樹脂(ｂ)の含有率が０．１質量％以上５．０質量％以下とすることにより、柔軟で画像耐久性に優れ、かつ高温高湿環境下でトナーとの固着を起こさず、低極性の弾性層に対しても優れた密着性を示す高品位の現像ローラが得られる。
(ａ）ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格を有し、架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。
(ｂ）ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下のアクリル樹脂。
【選択図】図１

Description

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の如き電子写真方式を採用した装置に組み込まれる感光体に接触させて使用される現像ローラに関するものである。

電子写真方式を用いた複写機やファクシミリやプリンターにおいては、感光体が帯電手段により帯電され、レーザーにより静電潜像を形成する。次に、現像容器内のトナーがトナー塗布ローラ及びトナー規制部材により現像ローラ上に塗布され、感光体と現像ローラとの接触部でトナーによる現像が行われる。その後、感光体上のトナーは、転写手段により記録紙に転写され、熱と圧力により定着され、感光体上に残留したトナーはクリーニングブレードによって除かれる。

非磁性一成分接触現像方式の画像形成装置には、感光体を帯電させたり、静電潜像を現像するため、１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍの電気抵抗を有する弾性を有するローラが用いられている。非磁性一成分接触現像方式の画像形成装置では、互いに圧接されている現像ローラから感光体（ドラム）へトナーを移動させて静電潜像を現像し、トナー像が形成される。このような画像形成装置に用いられる現像ローラはより高いレベルの品質を満たすために、導電性ゴム層上に単層または複数の樹脂層（表面層）を形成した構成の半導電性ローラが用いられる。

表面層を形成する高分子弾性材料としては、ゴム弾性を有する高分子エラストマーや高分子フォームが用いられており、これらは、低硬度で、感光体を汚染することがなく、かつトナーと融着しない特性を有することが求められる。高分子エラストマーや高分子フォームを構成する材料としては、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム、アルクリロニトリルブタジエンゴムの如き固形ゴム加硫物や、ポリオールの如き液状原料をイソシアネートにより硬化させたポリウレタンが用いられている。

現像ローラは、導電性を有することが求められる場合もあり、カーボンブラック、又は金属酸化物等の導電材を混合したり、電解質を添加したりすることにより、所定の電気抵抗値に調整される。これらの中で、導電材によっても電解質によっても導電性を付与することができ、電解質を液状原料に溶解して使用できる利点があり、必要に応じてフォームとすることもできるので、ポリオールとポリイソシアネートを主原料として生成されるポリウレタンが使用される。

また、現像ローラの場合、特に表面層がトナーや感光体に与える影響は大きく、材料物性の選択が非常に重要な役割を持つ。ウレタン樹脂は機械的物性に優れ、また様々な主骨格を用いることができるため、硬質から柔軟まで物性の制御が容易であるため用いられるが、さらに所望の機能を付与するためにアクリル樹脂と組合わせる場合がある。

特許文献１では表面層にウレタン変性アクリル樹脂を用い、感光体汚染や画像弊害を抑制する方法が記載されている。また特許文献２では低摩擦、耐磨耗性付与を目的としてウレタン樹脂とアクリル樹脂を用いる方法が記載されている。
特許３３６０４３２号公報特開２００４−３３９２５３号公報

しかしながら、近年、電子写真方式を採用した画像形成装置に使用されるトナーは、高画質化、省エネの観点から、より柔軟で低融点のトナーが用いられるようになっている。そのために高画質化と多数枚耐久性の両立のため、トナーに対して与えるストレスがさらに小さくなるような特性が特に要求されるようになっている。

ウレタン変性したアクリル樹脂を現像ローラの表面層に用いた場合、表面の粘着性低下や感光体汚染の抑制が期待されるが、アクリル樹脂成分の導入により、表面硬度の上昇による画像品質の低下を招く場合がある。また、ウレタン成分とアクリル成分の極性差により、アクリル成分の相分離や極端な表面偏在を生じる材料を表面層として用いると、高温高湿環境下においてトナーとの固着を生じる場合がある。さらに、シリコーンゴムの如き比較的低極性の基材を弾性層に用いた場合、弾性層から表面層が剥がれやすい。

本発明の目的は、柔軟で多数枚耐久性に優れ、かつ高温高湿環境下でのトナーとの固着を抑制した高品位の現像ローラを提供することにある。さらに本発明の目的は、このような現像ローラを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

本発明者は、芯体の周囲に弾性層を有し、弾性層の外周に表面層を有する現像ローラにおいて該表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)を含有し、樹脂(ａ)の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値と樹脂(ｂ)のＳＰ値との差が０．１以上０．９以下であり、かつ全樹脂成分における樹脂(ｂ)の含有率が０．１質量％以上５．０質量％以下であること特徴とする現像ローラに関する。

ａ）ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格を有し、架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。
ｂ）ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下、重量平均分子量が３０，０００以上１００，０００以下であるアクリル樹脂。
さらに本発明は、芯体の周囲に弾性層を有し、その外周に表面層を有する現像ローラの製造方法において、該表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)
ａ）ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格からなり、架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。

ｂ）ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下、重量平均分子量が３０，０００以上１００，０００以下であるアクリル樹脂。
から生成されることを特徴とする上記に記載の現像ローラの製造方法に関する。

さらに本発明は、少なくとも現像ローラが装着されてなり、電子写真装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが上記の現像ローラであることを特徴とするプロセスカートリッジに関する。
さらに本発明は、感光体とトナーを担持する現像ローラとを有し、該現像ローラが前記感光体にトナーを付与することにより静電潜像を現像してトナー像を形成する電子写真装置であり、該現像ローラが上記の現像ローラであることを特徴とする電子写真装置に関する。

本発明によれば、柔軟で多数枚耐久性に優れ、かつ高温高湿環境下でトナーとの固着を起こさず、低極性の弾性層に対しても優れた密着性を示す高品位の現像ローラが得られる。また前記の現像ローラを用いることで高品位なプロセスカートリッジ、及び画像形成装置が得られる。

本発明の現像ローラ１は、図１及び２に示すように、円柱状または中空円筒状の導電性軸芯体２の外周面に弾性層３が固定され、この弾性層３の外周面に表面層４が積層された導電性部材から構成される。導電性軸芯体２は、導電性部材の電極および支持部材として機能するもので、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金；クロム、又はニッケルで鍍金処理を施した鉄；導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。軸芯体の外径は通常４〜１０ｍｍの範囲とする。

弾性層３は、感光体表面に形成された静電潜像にトナーを過不足なく供給することができるように、適切なニップ幅とニップ圧をもって感光体に押圧されるような硬度や弾性を現像ローラに付与するものである。この弾性層は、通常ゴム材の成型体により形成される。上記ゴム材としては、従来より導電性ゴムローラに用いられている種々のゴム材を用いることができる。ゴム材に使用するゴムとしては、以下のものが挙げられる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、ウレタンゴム。これらは単独であるいは２種以上を混合して用いることができる。この中でも、特にセット性能の観点からシリコーンゴムを用いることが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体が挙げられる。

弾性層３中には、導電性付与剤が含有されており、さらに非導電性充填剤、架橋剤、触媒の如き各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としては、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム、銅の如き導電性金属；酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き導電性金属酸化物の微粒子を用いることができる。このうち、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な帯電性が得られるので好ましい。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛又は炭酸カルシウムが挙げられる。架橋剤としては、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン又はジクミルパーオキサイドが挙げられる。

弾性層３の体積固有抵抗値は、１００Ｖの直流電圧印加時で１０³〜１０⁸Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。例えば、導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、ゴム材中のゴム１００質量部に対して１５〜８０質量部配合される。また、弾性層３の厚さは２．０〜６．０ｍｍの範囲にあることが好ましく、３．０〜５．０ｍｍの範囲にあることがより好ましい。

本発明の現像ローラにおいては、表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)を含有し、樹脂(ａ）の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値と樹脂(ｂ)のＳＰ値との差が０．１以上０．９以下であり、かつ全樹脂成分における樹脂(ｂ)の含有率が０．１質量％以上５．０質量％以下であること特徴とする。

(ａ)ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格を有し、架橋反応前ポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。

(ｂ)ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下、重量平均分子量が３０，０００以上１００，０００以下であるアクリル樹脂。

樹脂(ａ)のポリエーテルポリウレタン樹脂について説明する。ウレタン樹脂は主骨格として導入する樹脂種により極性及び機械的物性が変化する。中でもポリプロピレングリコールユニット、またはポリテトラメチレングリコールユニットを主骨格とするウレタン樹脂は柔軟性に優れ、一般的に高極性であるウレタン樹脂の中でも比較的低極性であり、アクリル樹脂との相溶性において最も適切な８．４以上８．９以下のＳＰ値とすることが容易である。それに対し、ポリエチレングリコールはポリプロピレングリコールやポリテトラメチレングリコールに比べ高極性になりやすく、また親水性も増すため、高温高湿環境下における物性変動により、耐固着性が大きくなる場合がある。

このようなポリエーテルポリウレタン樹脂は、ポリエーテルポリオールやウレタン化ポリエーテルポリオールをイソシアネートと反応させることにより得られるが、ウレタン結合の含有量を調整し、機械的強度を低下させない程度にポリエーテル成分の含有量を高くすることにより、より柔軟で低極性にすることが可能となる。具体的にはポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格の含有率を６０質量％以上８５質量％以下とすることで、より柔軟でアクリル樹脂成分との相溶性にすぐれたウレタン樹脂となる。
ポリオール成分と反応させる架橋剤としてのイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではないが、以下のものが挙げられる。エチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）の如き脂肪族ポリイソシアネート；イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロヘキサン１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，４−ジイソシアネートの如き脂環式ポリイソシアネート；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、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）及びこれらの共重合物や、そのブロック体。

次に樹脂(ｂ)のアクリル樹脂について説明する。
アクリル樹脂はウレタン樹脂に比べ、一般的に低極性である。そのため高極性であるウレタン樹脂と相分離や極端な表面局在化を生じやすい。しかし現像ローラの表面層として用いる場合、膜の硬度上昇や基材密着性の低下を避け、高次元で諸性能を満足するため、ポリウレタン原料とアクリル樹脂の極性差やＴｇや分子量を厳密に制御する必要がある。
アクリル樹脂のＴｇは３０℃以上７０℃以下であることが好ましい。Ｔｇが３０℃未満になるとアクリル樹脂の含有量に関わらず、高温高湿環境下でのトナーとの耐固着性が低下し、また画像形成時にトナー融着を生じやすくなる場合がある。また、Ｔｇが７０℃を超えると現像ローラの表面硬度が上昇し、多数枚耐久性の低下を引き起こす場合がある。

アクリル樹脂のＳＰ値は７．５以上８．６以下とする必要がある。アクリル樹脂はモノマー種の選択により極性の制御が容易である。長鎖アルキル基を有するモノマーユニットを高い比率で含有するものは、Ｔｇを大幅に低下する他に、ＳＰ値が低くなるため、現像ローラとして好適なウレタン樹脂成分との極性差が大きくなり、層分離による外観不良を引き起こしたり、シリコーンゴムの如き低極性な弾性層との密着性低下を示す場合がある。
アクリル樹脂の重量平均分子量(Ｍｗ)は３０，０００以上１００，０００以下である必要がある。Ｍｗが３０，０００未満であると、ＴｇとＳＰ値が適正な範囲にあっても高温高湿環境下で充分な耐トナー固着性が得られにくく、Ｍｗが１００，０００を超えると弾性層との密着性が低下する場合がある。

アクリル樹脂のＴｇとＳＰ値、及び重量平均分子量の３要素は現像ローラ表面層に用いるためには特に重要であり、このうち何れかが好ましい範囲を外れると最適な性能を得るのが難しくなる。アクリル樹脂の諸物性をこのような現像ローラとして好ましい範囲にするために、モノマー種の選択が重要である。具体的にはメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、メタクリル酸エチル（ＥＭＡ）、スチレン、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）、アクリロニトリル、アクリルアミドを好適に用いることができる。先に述べたように長鎖アルキル基を有するモノマーや、フッ素、シリコーン成分を有するモノマーはアクリル樹脂のＴｇ、ＳＰ値を大幅に低下させる場合がある。

メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）、スチレンはアクリル樹脂の適正な物性範囲を得るために特に好ましい。また、ＨＥＭＡの如き水酸基を含有するモノマーユニットを含まないアクリル樹脂は、ウレタン樹脂の架橋反応時にイソシアネートと反応することがないため、膜の硬度上昇を起こしにくく、より好ましい。

また、本発明は、(ａ)ポリエーテルポリウレタン樹脂の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値と(ｂ)アクリル樹脂のＳＰ値との差が０．１以上０．９以下であり、かつ全樹脂成分における(ｂ)アクリル樹脂の含有率が０．１質量％以上５．０質量％以下であることを特徴とする。

本発明における(ａ)ポリエーテルポリウレタン樹脂と(ｂ)アクリル樹脂のＳＰ値の差とは〔（ａ）ポリエーテルポリウレタン樹脂の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値〕−〔（ｂ）アクリル樹脂のＳＰ値〕を指す。
ウレタン樹脂の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値とアクリル樹脂のＳＰ値との差が０．９を超えると、層分離による外観不良や極端な界面への偏在により基材密着性を低下させる場合がある。またＳＰ差が全くない場合は、トナーの融着や他部材との固着を起こす場合がある。アクリル樹脂のＳＰ値の方が大きい場合は不相溶による外観不良を起こす場合がある。

アクリル樹脂の含有量に関しては、全樹脂成分における樹脂(ｂ）の含有率が０．１質量％未満ではアクリル樹脂添加効果が充分得られない場合があり、５．０質量％を超えると、膜の硬度上昇や弾性層との密着性の低下を招く恐れがある。

表面層４には、導電性を付与するために導電性付与剤が含有されることが好ましい。導電性付与剤としては、カーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの表面層４中の含有量は、表面層を形成する基体樹脂１００質量部に対して、１０〜５０質量％であることが、現像ローラとしての導電性を好ましい範囲にすることができるため好ましい。使用するカーボンブラックの個数平均粒径およびＤＢＰ吸油量に特に制限はないが、皮膜強度と導電付与性の点から、個数平均一次粒子径が１５〜５０ｎｍであり、ＤＢＰ吸油量が７０〜１５０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。

表面層４には現像ローラの表面の粗さ制御のために微粒子を添加してもよい。粗さ制御用微粒子としては、体積平均粒径が３〜２０μｍであることが好ましい。また、表面層に添加する粒子添加量が、表面層の樹脂固形分１００質量％に対し、１〜５０質量％であることが好ましい。
さらに、粗さ制御用微粒子の成分としてはポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂を用いることができる。

表面層４の形成方法としては特に限定されるものではないが、塗料によるスプレー、浸漬、又はロールコートが挙げられる。浸漬塗工は、特開昭５７−５０４７号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる方法は、表面層を形成する方法として簡便で生産安定性に優れている。

図４は浸漬塗工装置の概略図である。２５は円筒形の浸漬槽であり、現像ローラ外径よりわずかに大きな内径を有し、現像ローラの軸方向の長さより大きな深さを有している。浸漬槽２５の上縁外周には環状の液受け部が設けられており、撹拌タンク２７と接続されている。また浸漬槽２５の底部は撹拌タンク２７と接続されている。

撹拌タンク２７の塗料は、液送ポンプ２６によって浸漬槽２５の底部に送り込まれる。浸漬槽の上端部からは、塗料がオーバーフローしており、浸漬槽２５の上縁外周の液受け部を介して撹拌タンク２７に戻る。弾性層３を設けた芯体２は昇降装置２８に垂直に固定され、浸漬槽２５中に浸漬し、引き上げることで表面層４を形成する。

本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置は、上記本発明の現像ローラを有するものであれば、複写機、ファクシミリ、又はプリンターに限定されるものではない。

本発明の現像ローラを搭載した本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例としてプリンターを以下に説明する。図３において、現像装置１０は、一成分トナーとして非磁性トナー８を収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体５と対向設置された現像ローラ６とを備え、感光体５上の静電潜像を現像してトナー像を形成するようになっている。

図３に示すように、プリンターには図示しない回転機構により回転される感光体５が備えられ、感光体５の周りには、感光体５の表面を所定の極性・電位に帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体５の表面に画像露光を行って静電潜像を形成する、不図示の画像露光装置とが配置される。更に感光体５の周りには、形成された静電潜像上にトナーを付着させて現像する本発明の現像ローラ６を有する現像装置１０が配置される。さらに、紙２２にトナー像を転写した後、感光体５上をクリーニングする装置１３が設けられる。

紙２２の搬送経路上には、転写されたトナー像を紙２２上に定着させる定着装置１５が配置される。

以下に本発明に係る具体的な実施例及び比較例について示す。
なお、本実施例中における樹脂成分のＴｇの測定は、測定機器として示走査熱量計DSC８２３０Ｌ（リガク社製）を用いた。

樹脂成分のＳＰ値の測定は以下のように行った。
溶剤を完全に揮散させた樹脂サンプル０．５ｇを１００ｍｌビーカーに秤量し、良溶媒１０ｍｌをホールピペットを用いて加え、充分に撹拌溶解した。次に５０ｍｌビュレットを用いて貧溶媒を滴下し、白濁を生じた点の滴下量を測定した。
良溶媒としてはアセトン及び１，４−ジオキサンを、貧溶媒としてはｎ−ヘキサン及びイオン交換水を用いた。ＳＰ値δは次式のように計算した。測定は３回行い、平均値をＳＰ値とした。
δ＝（Ｖml1/2 δml＋Ｖmh1/2 δmh）／（Ｖml1/2 ＋Ｖmh1/2 ）
Ｖm ＝Ｖ1 Ｖ2 ／（φ1 Ｖ2 ＋φ2 Ｖ1 ）
δm ＝φ1 δ1 ＋φ2 δ2
Ｖi ：溶媒のモル体積（ｍｌ／ｍｏｌ）
φi ：濁点における各溶媒の体積分率
δi ：各溶媒のＳＰ値
ｍｌ：低ＳＰ貧溶媒混合系
ｍｈ：高ＳＰ貧溶媒混合系
参考文献１：「J.P.S.A-1,5,1671-1681(1967)，SUH CLARKE」
重量平均分子量の測定は、測定機器としてＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー社製）、カラムとしてＴＳＫｇｅｌＳｕｐｅｒＨＭ−Ｍ（東ソー社製）×２本、溶媒としてＴＨＦを用い、温度４０℃、ＴＨＦ流速０．６ｍｌ／ｍｉｎにて、測定サンプルを０．１質量％のＴＨＦ溶液とし、検出器にはＲＩ（屈折率）検出器を用いて測定を行った。検量線作成用の標準試料として数種の単分散標準ポリスチレン（東ソー社製）を用いて検量線の作成を行い、これを基に得られた測定サンプルの保持時間から重量平均分子量を求めた。

現像ローラの表面硬度は、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１（高分子計器社製）を用い、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨ環境下、導電性樹脂層形成後の現像ローラの中央部、上端部、下端部３点を測定した平均値を用いた。

表面層の弾性層との基材密着性については、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨの環境下、現像ローラ表面に長さ２０ｍｍ、幅４ｍｍの切り込みを入れ、切り込み端部から剥がした際の、表面層または弾性層の凝集破壊を除く界面剥離の有無を観察した。

以下に本発明の現像ローラを、レーザービームプリンタに適用した例について説明する。
高温高湿環境放置後のトナー固着については、図３のような構成を有するタンデム方式のキヤノン製レーザービームプリンタＬＢＰ５５００のトナーカートリッジを用い、現像部にイエロートナーをコートした本実施例及び比較例の現像ローラを装填し、気温４０℃、相対湿度９５％ＲＨの環境下１０日間放置した後、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨの環境下で非磁性一成分ブラックトナーのハーフトーン画像を連続印刷した。イエロートナーの固着が発生した個所は局所的にトナーの搬送性が異なるため、初期の画像上に黒スジが発生する。トナーの固着性は、この黒スジが消失する枚数により評価した。

画像耐久性の評価は、同じくＬＢＰ５５００を用い、気温２５℃、相対湿度５０％ＲＨの環境下、非磁性一成分ブラックトナーで印字率２％にて連続印刷を行い、１０００枚ごとに白ベタ画像出力中にプリンターを停止し、現像ローラ上に付着したトナーをテープではがし取り、テープの濃度を反射濃度計（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈＲＤ９１８、マクベス社製）を用いて測定し、テープの濃度が０．１５を超える印刷枚数により評価した。

[ウレタン樹脂原料の合成例]
ポリウレタン原料Ｕ−１の合成
ポリテトラメチレングリコール〔ＰＴＧ１０００ＳＮ（商品名）、保土谷化学社製〕１００．０質量部に、イソシアネート化合物〔コスモネートＭＤＩ（商品名）、三井化学ポリウレタン社製〕２８．２質量部をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下温度８０℃にて５時間反応させて重量平均分子量Ｍｗ＝９０００、水酸基価２２のポリウレタンポリオールを得た。次にこのポリウレタンポリオール１００．０質量部に対し、イソシアネート〔コロネート２５２１（商品名）、日本ポリウレタン工業社〕）４３．４質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌し、ポリウレタン原料Ｕ−１を得た。ここで前述の方法によりＳＰ値を測定したところ、ＳＰ値は８．７であった。

ポリウレタン原料Ｕ−２の合成
イソシアネート化合物〔コスモネートＭＤＩ〕を２４．４質量部、イソシアネート〔コロネート２５２１〕を４１．５質量部に変更した以外はＵ−１と同様にして、ポリウレタン原料Ｕ−２を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−３の合成
イソシアネート化合物〔コスモネートＭＤＩ〕を３０．９質量部、イソシアネート〔コロネート２５２１〕を４４．３質量部に変更した以外はＵ−１と同様にして、ポリウレタン原料Ｕ−３を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−４の合成
イソシアネート化合物〔コスモネートＭＤＩ〕を２２．１質量部、イソシアネート〔コロネート２５２１〕を３４．８質量部に変更した以外はＵ−１と同様にして、ポリウレタン原料Ｕ−４を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−５の合成
イソシアネート化合物〔コスモネートＭＤＩ〕を１８．８質量部、イソシアネート〔コロネート２５２１〕を３３．３質量部に変更した以外はＵ−１と同様にして、ポリウレタン原料Ｕ−５を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−６の合成
ポリプロピレングリコール〔アクトコールＤｉｏｌ−１０００（商品名）、三井化学ポリウレタン社製〕１００．０質量部に、イソシアネート化合物〔タケネートＤ１４０Ｎ（商品名）、三井化学ポリウレタン社製〕１９．０質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０℃にて５時間反応させて重量平均分子量Ｍｗ＝１１０００、水酸基価２４のポリウレタンポリオールを得た。次にこのポリウレタンポリオール１００．０質量部に対し、イソシアネート〔コロネート２５２１（商品名）、日本ポリウレタン工業社製〕３４．２質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌し、ポリウレタン原料Ｕ−６を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−７の合成
窒素雰囲気下、ポリテトラメチレングリコール〔ＰＴＧ１０００ＳＮ（商品名）、保土谷化学社製〕１００．０質量部に対し、粗製ＭDI １００．０質量部を９０℃で２時間加熱反応した後、ブチルセロソルブを固形分７０％になるように加えた。このときの固形分当たりのＮＣＯ％は８％であった。その後反応物温度５０℃の条件下、ＭＥＫオキシムを４０．０質量部を滴下し、ブロックポリイソシアネート７を得た。
イソシアネート（コロネート２５２１）をこのブロックポリイソシアネート７に変更した以外はＵ−１と同様にして、ポリウレタン原料Ｕ−７を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−８の合成
ポリエチレングリコール〔ＰＥＧ−１０００（商品名）、三洋化成工業社製〕１００．０質量部に、イソシアネート化合物〔タケネートＤ１４０Ｎ（商品名）、三井化学ポリウレタン社製〕１８．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下８０℃にて５時間反応させて重量平均分子量Ｍｗ＝９０００、水酸基価２７のポリウレタンポリオールを得た。次にこのポリウレタンポリオール１００．０質量部に対し、イソシアネート〔コロネート２５２１（商品名）、日本ポリウレタン工業社製〕４４．０質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌し、ポリウレタン原料Ｕ−８を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−９の合成
ポリエステルウレタン樹脂〔ニッポラン５０３３（商品名）、日本ポリウレタン工業社製〕１００．０質量部に対し、イソシアネート〔コロネート２５２１（商品名）、日本ポリウレタン工業社製〕３４．０質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌し、ポリウレタン原料Ｕ−９を得た。

ポリウレタン原料Ｕ−１０の合成
アクリル樹脂〔ヒタロイド３３６８（商品名）、日立化成工業社製〕１００．０質量部に対し、イソシアネート〔コロネート２５２１（商品名）、日本ポリウレタン工業社製〕２９．８質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌し、ポリウレタン原料Ｕ−１０を得た。

[アクリル樹脂の合成例]
アクリル樹脂Ａ−１の合成
撹拌装置、温度計、還流管、滴下装置および窒素ガス導入管を取り付けた反応容器にトルエン３００．０質量部を仕込み、窒素ガス気流下で温度１２０℃に昇温した。次にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）１７．３質量部、スチレン１４．４質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）５４．８質量部、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）１３．５質量部、開始剤〔カヤエステルＯ（商品名）、化薬アクゾ社製〕０．２質量部の混合物を２時間かけて滴下し、温度を１２０℃に保ったままさらに３時間加熱還流した。次に温度を５０℃まで下げた後、減圧下トルエンを２００．０質量部留去した。放冷して温度を室温まで下げ、アクリル樹脂Ａ−１を得た。ここで前述の方法によりＳＰ値、Ｔｇ、重量平均分子量を測定したところ、ＳＰ値は７．９、Ｔｇは３０℃、重量平均分子量は７６０００であった。
また同様の合成条件にて、表−１のモノマー構成比とすることにより樹脂Ａ−２、１１を得た。

アクリル樹脂Ａ−５の合成
撹拌装置、温度計、還流管、滴下装置および窒素ガス導入管を取り付けた反応容器にトルエン３００．０質量部を仕込み、窒素ガス気流下で温度１２０℃に昇温した。次にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）２２．２質量部、スチレン１９．３質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）４４．０質量部、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）１４．５質量部、開始剤〔カヤエステルＯ（商品名）、化薬アクゾ社製〕０．３質量部の混合物を１．５時間かけて滴下し、温度を１２０℃に保ったままさらに２時間加熱還流した。次に温度を５０℃まで下げた後、減圧下トルエンを２００．０質量部留去した。放冷して温度を室温まで下げ、アクリル樹脂Ａ−５を得た。
また同様の合成条件にて、表１のモノマー構成比とすることにより樹脂Ａ−６、１２を得た。

アクリル樹脂Ａ−７の合成
撹拌装置、温度計、還流管、滴下装置および窒素ガス導入管を取り付けた反応容器にトルエン３００．０質量部を仕込み、窒素ガス気流下で温度１２０℃に昇温した。次にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）３０．０質量部、スチレン４４．６質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）２５．４質量部、開始剤〔カヤエステルＯ（商品名）、化薬アクゾ社製〕０．１質量部の混合物を３時間かけて滴下し、温度を１２０℃に保ったままさらに５時間加熱還流した。次に温度を５０℃まで下げた後、減圧下トルエンを２００．０質量部留去した。放冷して温度を室温まで下げ、アクリル樹脂Ａ−７を得た。
また同様の合成条件にて、表−１のモノマー構成比とすることにより樹脂Ａ−３、４、８、９、１０、１３を得た。

アクリル樹脂Ａ−１４の合成
撹拌装置、温度計、還流管、滴下装置および窒素ガス導入管を取り付けた反応容器にトルエン３００．０質量部を仕込み、窒素ガス気流下で温度１２０℃に昇温した。次にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）２０．７質量部、スチレン３８．７質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）２４．５質量部、ヒドロキシエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）１６．１質量部、開始剤〔カヤエステルＯ（商品名）、化薬アクゾ社製〕０．４質量部の混合物を１．２時間かけて滴下し、温度を１２０℃に保ったままさらに１時間加熱還流した。次に温度を５０℃まで下げた後、減圧下トルエンを２００．０質量部留去した。放冷して温度を室温まで下げ、アクリル樹脂Ａ−１４を得た。

アクリル樹脂Ａ−１５の合成
撹拌装置、温度計、還流管、滴下装置および窒素ガス導入管を取り付けた反応容器にトルエン３００．０質量部を仕込み、窒素ガス気流下で温度１２０℃に昇温した。次にメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）２０．０質量部、スチレン１３．９質量部、２−エチルヘキシルメタクリレート（ＥＨＭＡ）６６．１質量部、開始剤〔カヤエステルＯ（商品名）、化薬アクゾ社製〕０．１質量部の混合物を４時間かけて滴下し、温度を１２０℃に保ったままさらに７時間加熱還流した。次に温度を５０℃まで下げた後、減圧下トルエンを２００．０質量部留去した。放冷して温度を室温まで下げ、アクリル樹脂Ａ−１５を得た。

以下表１にアクリル樹脂のモノマー構成（モル比）を示す。

St：スチレン CHMA：シクロヘキシルメタクリレート
SMA：ステアリルメタクリレート
（実施例１）
芯体２としてＳＵＳ製の直径８ｍｍの芯金にニッケルメッキを施し、さらにプライマ−〔ＤＹ３５−０５１（商品名）、東レダウコーニングシリコーン社製〕を塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体２を金型に配置し、液状シリコーンゴム材料〔ＳＥ６７２４Ａ／Ｂ（商品名）、東レ・ダウコーニングシリコーン社製〕１００質量部に対し、カーボンブラック〔トーカブラック＃７３６０ＳＢ（商品名）、東海カーボン社製〕を３５質量部、耐熱性付与剤としてシリカ粉体を０．２質量部、および白金触媒０．１質量部を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度１５０℃、１５分間加硫硬化し、脱型した後、さらに温度１８０℃、１時間加熱し硬化反応を完結させ、弾性層３を軸芯体２の外周に設けた。

次に、ポリウレタン原料Ｕ−１２００質量部に対し、カーボンブラック〔Ｓｐｅｃｉａｌｂｌａｃｋ４（商品名）、デグサジャパン社製〕２４．０質量部及びアクリル樹脂Ａ−１の４．４質量部を撹拌モーターにより充分に混合撹拌した。次に総固形分比３０質量％になるようにＭＥＫに溶解混合し、横型連続式ビーズミル〔ＮＶＭ−０３（商品名）、アイメックス社製〕にて２時間分散し、分散液を得た。

さらに、この分散液を粘度７〜１０ｃｐｓにＭＥＫで希釈後、前記弾性層上に浸漬塗工した後乾燥させ、温度１５０℃にて１時間加熱処理することで弾性層外周に膜厚約１０μmの表面層を設け、実施例１の現像ローラを得た。前述の方法で測定した現像ローラの表面硬度は３７．０であった。

（実施例２）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−２に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例２の現像ローラを得た。

（実施例３）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−３に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例３の現像ローラを得た。

（実施例４）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−４に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例４の現像ローラを得た。

（実施例５）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−５に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例５の現像ローラを得た。

（実施例６）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−２に、さらにアクリル樹脂Ａ−１をＡ−６に変更した以外は実施例１と同様にして、実施例６の現像ローラを得た。

（実施例７）
アクリル樹脂Ａ−６をＡ−７に変更した以外は実施例６と同様にして、実施例７の現像ローラを得た。

（実施例８）
アクリル樹脂Ａ−６をＡ−８に変更した以外は実施例６と同様にして、実施例８の現像ローラを得た。

（実施例９）
アクリル樹脂Ａ−６をＡ−９に変更した以外は実施例６と同様にして、実施例９の現像ローラを得た。

（実施例１０）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−３に変更した以外は実施例３と同様にして、実施例１０の現像ローラを得た。

（実施例１１）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−４に変更した以外は実施例８と同様にして、実施例１１の現像ローラを得た。

（実施例１２）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−５に変更した以外は実施例８と同様にして、実施例１２の現像ローラを得た。

（実施例１３）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−６に変更した以外は実施例８と同様にして、実施例１３の現像ローラを得た。

（実施例１４）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−７に変更した以外は実施例８と同様にして、実施例１４の現像ローラを得た。

（実施例１５）
アクリル樹脂Ａ−８の添加量を０．３質量部に変更した以外は実施例１１と同様にして、実施例１５の現像ローラを得た。

（実施例１６）
アクリル樹脂Ａ−８の添加量を２．２質量部に変更した以外は実施例１１と同様にして、実施例１６の現像ローラを得た。

（実施例１７）
アクリル樹脂Ａ−８の添加量を１１．０質量部に変更した以外は実施例１１と同様にして、実施例１７の現像ローラを得た。

（比較例１）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−８に変更した以外は実施例８と同様にして、比較例１の現像ローラを得た。

（比較例２）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−９に変更した以外は実施例８と同様にして、比較例２の現像ローラを得た。

（比較例３）
ウレタン樹脂Ｕ−１をＵ−１０に変更した以外は実施例８と同様にして、比較例３の現像ローラを得た。

（比較例４）
アクリル樹脂Ａ−８の添加量を４４．０質量部に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例４の現像ローラを得た。

（比較例５）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１０に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例５の現像ローラを得た。

（比較例６）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１１に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例６の現像ローラを得た。

（比較例７）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１２に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例７の現像ローラを得た。

（比較例８）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１３に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例８の現像ローラを得た。

（比較例９）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１４に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例９の現像ローラを得た。

（比較例１０）
アクリル樹脂Ａ−１をＡ−１５に変更した以外は実施例１１と同様にして、比較例１０の現像ローラを得た。

以上のようにして得られた実施例１〜１７及び比較例１〜１０の現像ローラの表面硬度を測定した。

また高温高湿環境放置後のトナー固着と画像耐久性の程度を評価した。
次に弾性層との基材密着性を以下の基準で評価した。
Ａ：表面層と弾性層の界面での剥離が全く認められない
Ｂ：剥離面積が５％未満
Ｃ：剥離面積が５％以上。

ローラ外観を以下の基準で評価した。
Ａ：外観不良が全く認められない
Ｂ：極軽微なムラが認められる
Ｃ：顕著なムラや層分離が認められる。

以上の結果を表２〜４に示す。

実施例１〜１７は、現像ローラとして特に好適なポリプロピレングリコール骨格、ポリテトラメチレングリコール骨格を高い比率で含有するウレタン樹脂と、Ｔｇ、ＳＰ値、分子量が好適な範囲に制御されたアクリル樹脂の組合わせであり、かつアクリル樹脂の含有量が５．０質量％以下であるため、現像ローラの柔軟性と高温高湿環境でのトナー固着性、基材密着性に優れる高品質の現像ローラとなっている。また特に水酸基を含有しないアクリル樹脂を含む実施例７〜９の現像ローラは柔軟性と他の品質を高い次元で両立している。

それに対しウレタン樹脂成分が著しく高極性であったり柔軟性に乏しい場合や、アクリル樹脂とのＳＰ差が１．０を超える場合、またアクリル樹脂の含有率が５．０％を超えるものなどは、現像ローラの硬度上昇による画像耐久性の低下、高温高湿環境でのトナー固着性の低下、基材密着不良が認められる。

本発明の現像ローラの一例を示す概念図である。本発明の現像ローラの一例の断面を示す概念図である。本発明のプロセスカートリッジ及び画像形成装置の一例を示す概略構成図である。液循環型浸漬塗工装置の一例を示す概念図である。

符号の説明

１：現像ローラ
２：軸芯体
３：弾性層
４：表面層
５：感光体
６：現像ローラ
７：トナー供給ローラ
８：トナー
９：規制ブレード
１０：現像装置
１１：レーザー光
１２：帯電装置
１３：クリーニング装置
１４：クリーニング用帯電
装置
１５：定着装置
１６：駆動ローラ
１７：転写ローラ
１８：バイアス電源
１９：テンションローラー
２０：転写搬送ベルト
２１：従動ローラ
２２：紙
２３：給紙ローラ
２４：吸着ローラ
２５：浸漬槽
２６：液送ポンプ
２７：撹拌タンク
２８：昇降装置

Claims

芯体の周囲に弾性層を有し、弾性層の外周に表面層を有する現像ローラにおいて、該表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)を含有し、樹脂(ａ)の架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値と樹脂(ｂ)のＳＰ値との差が０．１以上０．９以下であり、かつ全樹脂成分における樹脂(ｂ）の含有率が０．１質量％以上５．０質量％以下であること特徴とする現像ローラ。
(ａ）ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格を有し、架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。
(ｂ）ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下、重量平均分子量が３０，０００以上１００，０００以下であるアクリル樹脂。
該ポリエーテルポリウレタン樹脂が、ポリプロピレングリコール骨格及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格を６０質量％以上８５質量％以下有することを特徴とする請求項１に記載の現像ローラ。
該アクリル樹脂が、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）ユニット、スチレンユニット、メタクリル酸２−エチルヘキシル（ＥＨＭＡ）ユニット、及びメタクリル酸ヒドロキシエチル（ＨＥＭＡ）ユニットを含有し、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）ユニットとスチレンユニットのモル比の合計がアクリル樹脂に対して５０モル％以上９０モル％以下であるアクリル樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像ローラ。
該アクリル樹脂が、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）ユニット、及びスチレンユニットを少なくとも含有し、メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）ユニットとスチレンユニットのモル比の合計がアクリル樹脂に対して７０モル％以上９０モル％以下であるアクリル樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の現像ローラ。
芯体の周囲に弾性層を有し、その外周に表面層を有する現像ローラの製造方法において、該表面層が下記樹脂(ａ)、及び樹脂(ｂ)
ａ）ポリプロピレングリコール骨格、及び／またはポリテトラメチレングリコール骨格からなり、架橋反応前のポリウレタン原料のＳＰ値が８．４以上８．９以下である熱硬化性ポリエーテルポリウレタン樹脂。
ｂ）ガラス転移温度(Ｔｇ)が３０℃以上７０℃以下、ＳＰ値が７．５以上８．６以下、重量平均分子量が３０，０００以上１００，０００以下であるアクリル樹脂
から生成されることを特徴とする請求項１に記載の現像ローラの製造方法。
少なくとも現像ローラが装着されてなり、電子写真装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが請求項１乃至４のいずれかに記載の現像ローラであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
感光体とトナーを担持する現像ローラとを有し、該現像ローラが前記感光体にトナーを付与することにより静電潜像を現像してトナー像を形成する電子写真装置であり、該現像ローラが請求項１乃至４のいずれかに記載の現像ローラであることを特徴とする電子写真装置。