JP4194512B2 - 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は複写機、レーザープリンタ等の電子写真装置などにおいて用いられる現像ローラ及びそれを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に関するものである。

従来、複写機やレーザープリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などにおいて、潜像を保持した感光ドラム等に非磁性一成分現像剤を供給し、感光ドラムの潜像に該現像剤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。この方法によれば、磁性材料が不要であるため画像形成装置の簡素化や小型化が容易であることや、トナーのカラー化が容易である。この現像法は、トナー（非磁性一成分現像剤）を担持した現像ローラを感光ドラム等の静電潜像を保持した潜像保持体に接触させて、トナーを該潜像保持体の潜像に付着させることにより現像を行うものであり、このため上記現像ローラを導電性弾性体で形成する必要がある。感光ドラムと接触させてトナーを現像するこの手法は、現像ローラ上のトナー層の均一性やトナーの帯電均一性が要求されることになる。

ところが、近年はプリンター本体の高速化やトナーの低融点化に伴い、ますます現像ローラに求められる精度が厳しくなってきた。その一つとして、これら本体プロセスの高速化やトナーの低融点化のために過去には発生することのなかったトナーによるドラム汚染が問題となってきた。このドラム汚染は現像ローラと感光ドラム間でトナーに与えるストレスが高いために、印字枚数が多くなってくると、トナーの外添剤の剥離やトナー母体の変形に伴って発生する。

その対策として、特許文献１に記載されているように、トナーに対するストレスを低減するためにローラ表面の摩擦係数を低くする技術が知られている。
特開２００３−２５５６９３号公報

しかし、特許文献１の技術では、未だドラム汚染が発生する場合があり、マクロ的な摩擦の測定手法での摩擦係数を低くすることでは対応できない場合があった。

本発明の解決課題とするところは、上記のようなトナーによるドラム汚染が発生することの無い高性能な現像ローラを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、現像ローラ表面におけるマイクロ摩擦度を制御することにより、個々のトナーとローラ表面の接触摩擦によるトナー外添剤の剥離やトナー自体の変形を防ぎ、トナーによるドラム汚染を防げることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて達成したものである。

すなわち、本発明は、軸芯体と、該軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有しており、該導電性樹脂層が、２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）を鎖延長させてなる直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを７０〜９５質量％の範囲で含むと共にイソシアネート化合物を含んでいるウレタン樹脂原料混合物を硬化させて得られたウレタン樹脂を含有している現像ローラであって、該現像ローラ表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度μが３００≦μ≦２０００であることを特徴とする現像ローラに関するものである。なお、現像ローラ表面の現像領域とは、感光ドラム上の潜像の存在する領域と接触する現像ローラ表面の部分を指す。
ここで、軸芯体と、該軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有し、該最表層の現像領域における表面のマイクロ摩擦度μが３００以上２０００以下である現像ローラの製造方法としては、
（ｉ）２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）を鎖延長させてなり、重量平均分子量が１００００〜５００００、かつ分子量分散度がＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを７０〜９５質量％と、イソシアネート化合物と、導電性材料とを含むウレタン樹脂原料混合物を、該導電性弾性層の周面で硬化させてウレタン樹脂層を得る工程と、
（ｉｉ）該ウレタン樹脂層を１３０℃以上１８０℃以下の温度で１時間以上２４時間以下、熱処理する工程と、
を有する方法が好適である。

さらに本発明は、前記の現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジに関するものである。

さらに本発明は、表面にトナーを担持してトナー薄膜を形成し、この状態で潜像担持体に接触して該潜像担持体に前記トナーを供給することにより可視化するための現像ローラを有する電子画像形成装置において、該現像ローラが前記の現像ローラであることを特徴とする電子写真画像形成装置に関するものである。

本発明の現像ローラによれば、効果的にトナーによるドラム汚染を防ぐことができ、これを用いることで、高品位な画像を得ることが可能となる。

以下、本発明につきさらに詳しく説明する。

本発明の現像ローラは、図１に示すように、軸芯体１の外周に導電性弾性層２を有し、この導電性弾性層２を導電性樹脂からなる導電性樹脂層３で被覆して形成されたものである。この導電性弾性層２や導電性樹脂層３はおのおの何層でもかまわないが、少なくとも最表層の導電性樹脂層表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度が３００≦μ≦２０００の範囲に調整されたものである。より好ましくは、５００≦μ≦１２００である。

このマイクロ摩擦度とは以下のような測定によって導き出せるものである。

現像ローラ表面のマイクロ摩擦度の測定は、現像ローラ表面の現像領域となる部分を３ｍｍ四方に切断し、サンプル台に接着剤で固定し、走査プローブ顕微鏡ＳＰＡ４００（商品名、セイコーインスツルメンツ製）のＡＦＭ測定においてＦＦＭ測定モードで行った。カンチレバーはＳＩ−ＡＦ０１を用いた。測定条件は走査範囲２μｍ×２μｍ、回転角度９０°で測定データ数は２５６×２５６で行った。得られた摩擦像の２５６×２５６個の数値の平均を求め、この値をマイクロ摩擦度と定義とした。これにより得られたマイクロ摩擦度の１０点平均をマイクロ摩擦度とした。

これによって得られたマイクロ摩擦度は、従来行われていたマクロ的な摩擦測定法とは異なり、非常に微小領域での現像ローラの表面特性を反映することになる。従来のマクロ的な摩擦測定によると、ローラの表面形状や、汚れなど、本来トナーとローラ表面の接触に関係のない因子に測定値が大きく左右され、真のローラ表面の特性が得られないという欠点があった。しかし、本発明に関するマイクロ摩擦度によると、従来の摩擦測定法では差の出なかった現像ローラでも、表面特性の差が明確にできることを見いだした。つまり、マイクロ摩擦度を適正な範囲にコントロールすることにより非常に微小領域でのローラ表面とトナーまたはローラ表面とトナー外添剤の摩擦挙動をコントロールできる。こうすることにより、個々のトナーの耐久劣化を制御でき、劣化トナーによって引き起こされるトナーによるドラム汚染を未然に防ぐ技術を確立することに成功した。

上記軸芯体１としては良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得るが、通常はアルミニウムや鉄、ＳＵＳなどで外径４〜１０ｍｍの金属製円筒体のものが用いられる。

この軸芯体１の外周に形成する導電性弾性層２は、ＥＰＤＭまたはウレタン等のエラストマーやフォーム材料、あるいはその他の樹脂成型体を基材として用い、それにカーボンブラック、金属、金属酸化物のような電子導電性物質や、過塩素酸ナトリウムのようなイオン導電物質を配合し、適切な抵抗領域１０³〜１０¹⁰Ωｃｍ、好ましくは１０⁴〜１０⁸Ωｃｍに調整したものが用いられる。導電性弾性層の厚みは１ｍｍ〜１０ｍｍに調整されることが好ましい。このとき、導電性弾性層の硬度はＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度２５〜６０°とすることが好ましい。ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度を２５°以上とすることで、現像ブレードやドラムの当接による変形が生じにくくなり、高品位な画像を低下させるような横スジが発生しにくくなる。またＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度を６０°以下とすることで、現像ローラ表面へのトナーの融着が発生しにくくなる。なお、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は、日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１に準拠したＡＳＫＥＲ−Ｃ型スプリング式ゴム硬度計（高分子計器社製商品名）を用いて測定した硬度であり、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境下に５時間以上放置したローラに対して、ローラ中心に上記硬度計を１Ｋｇの力で当接させてから３０秒後の測定値とするものである。

上記基材として具体的には、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物等が挙げられるが、好ましくはシリコーンゴムとＥＰＤＭが用いられる。

導電性弾性層２に導電性を付与するために用いられる電子導電性材料としては、ケッチェンブラックＥＣ，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、酸化処理等を施したカラー（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好んで用いられる。これら導電性粉体は、通常基材１００質量部に対して０．５〜５０質量部、特に１〜３０質量部の範囲で好適に用いられる。

イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの有機イオン性導電物質などが用いられる。

導電性樹脂層３に用いる樹脂としては、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、イミド樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂等及びこれらの混合物が挙られる。これらの樹脂は、必要に応じて１種または２種以上の組合せで用いることができる。

導電性樹脂層３にウレタン樹脂（Ｉ）を用いて形成すると、ウレタン樹脂（Ｉ）は摩擦によりトナーを帯電する能力が大きく、且つ耐摩耗性を有しているので好ましい。このとき、現像ローラ表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度μが５００≦μ≦１２００であるように制御することが好ましい。

さらに、導電性樹脂層３にウレタン樹脂（Ｉ）を用いる場合、ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ）とイソシアネート化合物（Ｂ）を重合させて得られるものであって、該ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ）が、２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）を鎖延長させてなり、重量平均分子量が１００００〜５００００、かつ分子量分散度がＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）であり、該直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）が前記ウレタン樹脂（Ｉ）を形成する原料混合物中に７０〜９５質量％の範囲で含有することが好ましい。

ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ）としては２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）で鎖延長された２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を使用することが好ましい。ここで生成された２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）は多官能のイソシアネート化合物（Ｂ）（末端イソシアネート型プレポリマーを含む）との反応で最終の形態（ウレタン樹脂（Ｉ））となり、架橋間の分子量（架橋間距離）を決定するものとなる。

２官能ポリオール（ａ）としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエステルグリコール類、ポリアセタールグリコール、ポリカーボネートグリコール、ポリブタジエングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのジオール等を使用することができるが、分子結晶性の強いポリエーテルポリオールが好ましい。２官能ポリオール（ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）としては５００〜５０００程度のものが好ましく、さらには５００〜３０００程度のものが好ましい。５０００以下であれば、ウレタン鎖中のソフトセグメントの割合が高すぎず、材料が極度に軟化することもなく材料強度を保つことができるので、現像ローラの導電性樹脂層の材料として好適である。

２官能イソシアネート化合物（ｂ）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）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、トリジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。これらの中では、とくに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）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）などの芳香族系イソシアネート化合物が好ましい。

直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）の重量平均分子量（Ｍｗ）としては、１００００〜５００００の範囲であることが好ましい。この範囲内とすることで、応力に対する残留変形量が小さくなり、ブレード当接跡による横スジなどの画像弊害を生じにくくなる。重量平均分子量は１００００〜４００００であることがより好ましく、１００００〜３００００であることがより好ましい。

直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）の分子量分散度としては、Ｍｗ：重量平均分子量、Ｍｚ：Ｚ平均分子量を用いる。Ｚ平均分子量は高分子量化合物の平均分子量への寄与を最も重視したものであり、次のように定義される。

高分子中に分子量Ｍｉの分子がＮｉ個存在するとき、以下の式で表す
Ｍｚ＝（ΣＭｉ³Ｎｉ）／（ΣＭｉ²Ｎｉ）
このＭｚ／Ｍｗを２．５以下とすることが好ましい。さらに好ましくはＭｚ／Ｍｗを２．０以下である。Ｍｚ／Ｍｗを２．５以下とすることで、環境変動における材料の機械特性の変化を少なくすることができ、ブレード当接跡による横スジが発生しない。

また、ウレタン樹脂（Ｉ）を形成する原料混合物中の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）の含有量は、７０〜９５質量％であることが好ましく、さらに７５〜９０質量％がより好ましい。含有量がこれらの範囲にあることによって、低硬度でトナー搬送性に優れた現像ローラとすることができる。

また、このとき、現像ローラ導電性樹脂層のＭＤ１硬度を２５〜５０°にすると本発明の効果を促進するので好ましい。より好ましくは３０〜５０°である。ＭＤ１硬度の測定は、高分子計器社製マイクロ硬度計ＭＤ１型（商品名）により、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境下に５時間以上放置したローラに対して、任意の表面１０点測定の平均値をＭＤ１硬度とした。

導電性樹脂層３に導電性を付与するために用いられる電子導電性材料としては、ケッチェンブラックＥＣ，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、酸化処理等を施したカラ−（インク）用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御しやすいカーボンブラックは好んで用いられる。

イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート、等の有機イオン性導電物質が用いられる。

また、導電性樹脂層３の形成において、樹脂成分を１００質量部としたときに、上記の電子導電性材料又はイオン導電性物質のような導電性材料を１〜５０質量部の割合で配合することが好ましい。そして樹脂と導電性材料との混練りに関しては、例えばロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェーカーなどを用いて混合攪拌し、適時必要に応じ現像ローラ表面粗さを形成するための粗し粒子を添加し分散した後、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる塗料を、エアースプレー、ロールコート、カーテンコート、ディッピング等の方法で塗布する。導電性樹脂層の厚さは１．０〜３０μｍであることが好ましく、３．０〜２０μｍであることがより好ましい。また、導電性樹脂層は１０³〜１０⁸Ωｃｍ、好ましくは１０⁴〜１０⁷Ωｃｍの抵抗域に調整したものが好ましい。

上記粗し粒子としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子、またはポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子、またはＰＭＭＡ粒子、ウレタン樹脂粒子、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂等の樹脂粒子を単独または組み合わせて用いることができる。粗し粒子の平均粒子径は１．０〜３０μｍであることが好ましい。このとき現像ローラの表面粗さＲｚは一般的に１〜１５μｍに調整されるが、より好ましくは３〜１０μｍにされることが好ましい。このとき、ローラの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１によるＲｚとする。

導電性樹脂層を塗布した後、適切な硬化温度にて表面樹脂を硬化させ、現像ローラが完成するが、本発明ではその後更に適切な温度で現像ローラを熱処理することが好ましい。この熱処理によって、導電性樹脂層の樹脂の分子構造が再配列することにより、効果的に所望の表面マイクロ摩擦度に制御することができる。この熱処理としては、用いる樹脂成分によって最適な条件は異なるが、処理温度５０〜１８０℃、処理時間１〜２４時間程度行うことが好ましい。

以上によって、軸芯体と、軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、該現像ローラ表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度μが３００≦μ≦２０００であることを特徴とする現像ローラが得られるのである。

更に本発明は、上記現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジに関するものである。電子写真プロセスカートリッジとは、例えば、以下に示す電子写真画像形成装置における、現像ローラ４、感光ドラム５、トナー塗布用ローラ６、現像ブレード７、帯電ローラ８及びクリーニングブレード９をカートリッジ形式で構成したものであり、電子写真画像形成装置に着脱可能なものである。この電子写真プロセスカートリッジの現像ローラとして本発明の現像ローラを使用することで、電子写真画像形成装置に容易に着脱することができ、その電子写真画像形成装置によって高品位な画像を得ることが可能となる。

また、本発明は、上記現像ローラを有することを特徴とする電子写真画像形成装置に関するものである。電子写真画像形成装置は、図２に示すように、トナーを供給するためのトナー塗布用ローラ６、感光ドラム５を帯電させる帯電ローラ８、静電潜像を保持した感光ドラム５に対応するトナー像を形成する現像ローラ４よりなっている。トナー塗布用ローラ６により現像ローラ４の表面にトナーが供給され、このトナーをより均一な薄層に整える現像ブレード７、この状態で現像ローラ４が感光ドラム５と接触または近接しながら回転することにより、薄層に形成されたトナーが現像ローラ４から感光ドラム５の潜像に付着して、該潜像が可視化するようになっている。この潜像は、転写ローラ１０と感光ドラム５の間で、紙等の記録媒体に転写されるようになっており、また、クリーニングブレード９により、転写後に感光ドラム５表面に残留するトナーを除去するようになっている。トナーが付着した記録媒体は定着ローラ１１を通過することで、トナーを熱と圧力で紙等の記録媒体に定着させることができるものである。この電子写真画像形成装置の現像ローラとして本発明の現像ローラを使用することで、高品位な画像を得ることが可能となる。

以下、本発明を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本実施例は本発明を何ら限定するものではない。

（実施例１）
外径８ｍｍの芯金（軸芯体）を内径１６ｍｍの円筒状金型内に同心となるように設置し、導電性弾性層の材料として液状導電性シリコーンゴム（東レダウシリコーン社製、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度：４０°、体積抵抗率：１０⁷Ω・ｃｍ品）を注型後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、厚み４ｍｍの導電性弾性層を形成した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２（ｆは官能基数を表す）；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１８．７質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝１００００、水酸基価１８．２、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．６の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）５．３質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなった。更にその後１３０℃の温度で１時間、熱処理を施し現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は３０°でマイクロ摩擦度μは３００であった。

（実施例２）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）２１．５質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて６時間反応させて、分子量Ｍｗ＝５００００、水酸基価５．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝２．５の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：コロネート２５２１；ウレタン変性ＭＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３．８相当；日本ポリウレタン株式会社製）２５質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなった。更にその後１３０℃の温度で１時間、熱処理を施し現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は２５°でマイクロ摩擦度μは１２００であった。

（実施例３）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１９．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝３００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．９の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）１０．８質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなった。更にその後１３０℃の温度で１時間、熱処理を施し現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は３３°でマイクロ摩擦度μは１５００であった。

（実施例４）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１９．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝３００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．９の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）７．５質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなった。更にその後１３０℃の温度で３時間、熱処理を施し現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は３０°でマイクロ摩擦度μは６００であった。

（実施例５）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１９．９質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝３００００、水酸基価８．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．９の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）４２．８質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなった。更にその後１４０℃の温度で２時間、熱処理を施し現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は５０°でマイクロ摩擦度μは５００であった。

（実施例６）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）２１．５質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて６時間反応させて、分子量Ｍｗ＝５００００、水酸基価５．４、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝２．５の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）１０．８質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこない現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は３０°でマイクロ摩擦度μは２０００であった。

（比較例１）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００；ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）２２．４質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝６００００、水酸基価５．３、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝２．４の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：コロネート２５２１；ウレタン変性ＭＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３．８相当；日本ポリウレタン株式会社製）１７．６質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなって現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は２８°でマイクロ摩擦度μは２１００であった。

（比較例２）
実施例１において作製した現像ローラと全く同じ組成、層厚の導電性弾性層を軸芯体上に形成したものを用いて、下記する手順で導電性樹脂層を被覆形成して、現像ローラを作製した。

導電性樹脂層の材料として、ポリテトラメチレングリコール（２官能ポリオール（ａ）、商品名：ＰＴＧ１０００ＳＮ；分子量Ｍｎ＝１０００、ｆ＝２；保土谷化学株式会社製）１００質量部に、２官能イソシアネート化合物（ｂ）（商品名：ミリオネートＭＴ；ＭＤＩ、ｆ＝２；日本ポリウレタン工業株式会社製）１８．３質量部をＭＥＫ溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下８０℃にて３時間反応させて、分子量Ｍｗ＝７０００、水酸基価２２．６、分子量分散度Ｍｚ／Ｍｗ＝１．４の２官能の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）を得た。

上記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマー（Ａ¹）１００質量部とイソシアネート化合物（Ｂ）（商品名：タケネートＢ８３０；ＴＭＰ変性ＴＤＩ、ｆ（平均官能基数）＝３相当；三井武田ケミカル株式会社製）２９．０質量部を加えて、さらに、カーボンブラック（商品名：ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社製）を１５質量部添加して抵抗値を調整した。上記原料混合液にアクリル樹脂粒子（商品名：ＭＢＸ−１２；φ１２μｍ；積水化成品工業社製）を１０質量部加え、均一分散、混合したものを導電性樹脂層の原料液とした。

この導電性樹脂層の原料液中に、上記の導電性弾性層の形成を終えた軸芯体を浸漬して、導電性弾性層の外表面を導電性樹脂層の原料液でコーティングした後、引上げて自然乾燥させた。次いで、１４０℃にて６０分間加熱処理することで、コーティングされた導電性樹脂層の原料の硬化をおこなって現像ローラを得た。

得られた現像ローラのＭＤ１硬度は４０°でマイクロ摩擦度μは２００であった。

＜画像評価＞
上記現像ローラを電子写真プロセスカートリッジに装着し、カラーレーザープリンタ（キヤノン社製、商品名：ＬＢＰ５５００）で実際に画だしをし、画像評価を行った。用いたトナーは個数平均粒径約７．０μｍのマゼンダトナーを使用した。

（トナーによるドラム汚染評価）
上記現像ローラのドラム汚染評価は、高温高湿環境（３０℃／８０％ＲＨ）にて１万５千枚画だし後に、感光ドラム上にトナーが融着し汚染されているかを下記の基準で判断した。
◎：感光ドラムにトナーの融着が全く認められない。
○：目視では感光ドラムの融着が目視では認められないが、顕微鏡で拡大すると融着が確認できる。しかし、実用上問題なし。
×：感光ドラムにトナーの融着が目視で認められ、実画像に弊害をおよぼす。

（ブレード当接跡による横スジ評価）
上記現像ローラのブレード当接跡による横スジ評価は、現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジを高温高湿環境（４０℃／９５％ＲＨ）に一週間放置し、その後常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）環境においてベタ画像を出力し、ブレード当接跡による横スジが見られるかを下記の基準で判断した。
○：横スジが全く認められない
△：横スジがわずかに認められるが、実用上問題ない。

各ローラの評価結果を表１にまとめて示した。表１に示す実施例１〜５の結果から明らかなように、軸芯体と、軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有する現像ローラにおいて、現像ローラの現像領域における表面のマイクロ摩擦度μが３００≦μ≦２０００である現像ローラは、効果的にトナーによるドラム汚染が発生することの無い高性能な現像ローラであることが明らかになった。比較例１、２においては本発明のマイクロ摩擦度の範囲に適合しないために、感光ドラム汚染が発生してしまっている。また、これらはポリウレタンポリオールプレポリマーの分子量が好適な範囲ではないために、ブレード当接跡による横スジが発生している。

本発明の現像ローラの構造を示す模式的断面図であり、左図が軸方向に垂直な方向に切断した模式的断面図、右図が軸方向に平行な方向に切断した模式的断面図である。 本発明の現像ローラを用いる電子写真画像形成装置の構成を示す概念図である。

符号の説明

１ 軸芯体
２ 導電性弾性層
３ 導電性樹脂層
４ 現像ローラ
５ 感光ドラム
６ トナー塗布用ローラ
７ 現像ブレード
８ 帯電ローラ
９ クリーニングブレード
１０ 転写ローラ
１１ 定着ローラ

Claims (8)

1. 軸芯体と、該軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有しており、
   該導電性樹脂層が、２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）を鎖延長させてなる直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを７０〜９５質量％の範囲で含むと共にイソシアネート化合物を含んでいるウレタン樹脂原料混合物を硬化させて得られたウレタン樹脂を含有している現像ローラであって、
   該現像ローラ表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度μが３００≦μ≦２０００であることを特徴とする現像ローラ。
2. 前記現像ローラ表面の現像領域におけるマイクロ摩擦度μが５００≦μ≦１２００である請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーは、重量平均分子量が１００００〜５００００、かつ分子量分散度がＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下であり、
   かつ、前記導電性樹脂層のＭＤ１硬度が２５〜５０°である請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. 前記２官能ポリオール（ａ）がポリエーテルポリオールである請求項１〜３のいずれかに記載の現像ローラ。
5. 前記導電性樹脂層の硬化反応を終えた後、更に熱処理を施されたものである請求項１〜４のいずれかに記載の現像ローラ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の現像ローラを有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
7. 表面にトナーを担持してトナー薄膜を形成し、この状態で潜像担持体に接触して該潜像担持体に前記トナーを供給することにより可視化するための現像ローラを有する電子画像形成装置において、該現像ローラが請求項１〜５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画像形成装置。
8. 軸芯体と、該軸芯体上に設けられた導電性弾性層と、最表層を構成する導電性樹脂層とを有し、該最表層の現像領域における表面のマイクロ摩擦度μが３００以上２０００以下である現像ローラの製造方法であって、
   （ｉ）２官能ポリオール（ａ）と２官能イソシアネート化合物（ｂ）を鎖延長させてなり、重量平均分子量が１００００〜５００００、かつ分子量分散度がＭｚ／Ｍｗ＝２．５以下の直鎖状ポリウレタンポリオールプレポリマーを７０〜９５質量％と、イソシアネート化合物と、導電性材料とを含むウレタン樹脂原料混合物を、該導電性弾性層の周面で硬化させてウレタン樹脂層を得る工程と、
   （ｉｉ）該ウレタン樹脂層を１３０℃以上１８０℃以下の温度で１時間以上２４時間以下、熱処理する工程と、
   を有することを特徴とする現像ローラの製造方法。

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