JP5833387B2

JP5833387B2 - 現像ローラ

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Publication number: JP5833387B2
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Inventors: 友則 ▲配▼島
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Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: JP2013061437A

Description

本発明は現像ローラ（以下、単に「ローラ」とも称する）に関し、詳しくは、複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置において用いられる現像ローラに関する。

複写機、プリンタ等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置においては、静電潜像を担持した潜像保持体に、現像剤（トナー）を供給して静電潜像を可視化する現像操作が行われる。この場合、現像剤の供給に用いる現像ローラとしては、半導電性の弾性ローラが一般的に用いられている。

図２に、現像装置の一構成例を示す。図示する現像装置においては、現像ローラ１０が、トナーを供給するためのトナー供給ローラ１１と静電潜像を保持した感光ドラム１２との間に、感光ドラム１２に接触した状態で配置され、これら現像ローラ１０、感光ドラム１２およびトナー供給ローラ１１がそれぞれ図中の矢印方向に回転することで、トナー１３がトナー供給ローラ１１により現像ローラ１０の表面に供給される。供給されたトナーは成層ブレード１４により均一な薄層に整えられ、この状態で現像ローラ１０が感光ドラム１２と接触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１０から感光ドラム１２の潜像に付着して、潜像が可視化されるようになっている。なお、図中の符号１５は転写部を示し、ここで紙等の記録媒体２０にトナー画像が転写される。また、符号１６はクリーニング部を示し、転写後に感光ドラム１２表面に残留するトナーをクリーニングブレード１７により除去している。

かかる現像ローラとしては、シャフトの周囲に半導電性の弾性層を形成し、その外周に、さらに塗膜層を形成した構成のものや、円筒状基体の外周に塗膜からなる弾性層を設けたものなどが用いられている。また、例えば、特許文献１および特許文献２には、現像装置に用いる現像剤担持体ないし現像ロールとして、逆クラウン形状を有するものを用いることが開示されている。

特開２０００−１９４１９１号公報（特許請求の範囲等）特開２００８−２６３９２号公報（特許請求の範囲等）

ところで、現像ローラのうち、円筒状基体の外周に塗膜からなる弾性層を設けた構造のものにおいては、基体が中空の円筒状であって低剛性であることから、現像ローラをカートリッジに組込んだ際に、現像ローラのたわみが大きいという難点があった。カートリッジ内で現像ローラがたわむと、現像ローラと感光ドラムとの接触がローラ端部において弱くなって、画像印刷時に画像の端部が白く抜ける現象が発生するため、問題となっていた。

そこで、本発明の目的は、上記問題を解消して、円筒状基体の外周に塗膜からなる弾性層を設けた構造の現像ローラにおいて、カートリッジ組込み時のたわみの発生に起因する画像抜けの発生を抑制するための技術を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、ローラの外形を、長手方向両端部に対して長手方向中央部が小径である逆クラウン形状とするとともに、このローラの逆クラウン量と、弾性層のマイクロ硬度および肉厚とが、所定の関係を満足するものとすることで、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の現像ローラは、円筒状基体と、該円筒状基体の外周に設けられた弾性層とを備える現像ローラにおいて、
ローラ外形が逆クラウン形状を呈し、かつ、ローラの長手方向端部と長手方向中央部との外径差で定義される逆クラウン量ｘ（μｍ）を横軸、前記弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）を縦軸としたとき、ｘ、ｙおよび該弾性層の肉厚ｂ（ｍｍ）が、（ｘ、ｙ）＝（４０，５０）を通り、傾きがａである直線（１）（但し、ａはａ＝−２ｂ＋５で定義される）と、（ｘ、ｙ）＝（ｃ，５０）を通り、傾きが−１である直線（２）（但し、ｃはｃ＝１０ｂ＋３０で定義される）と、ｙ＝３５の直線（３）との３本の直線で囲まれる範囲を満足することを特徴とするものである。

本発明の現像ローラにおいて、前記弾性層の肉厚ｂは、好適には１．０〜２．０ｍｍの範囲である。また、前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂により形成されていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、カートリッジ組込み時のたわみの発生に起因する画像抜けの発生を抑制することが可能な現像ローラを実現することが可能となった。

本発明の現像ローラの一構成例を示す長手方向断面図である。現像装置の一構成例を示す説明図である。実施例における、弾性層の肉厚ｂがｂ＝１ｍｍである場合の弾性層の逆クラウン量ｘ（μｍ）と弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）との関係を示すグラフである。実施例における、弾性層の肉厚ｂがｂ＝１．５ｍｍである場合の弾性層の逆クラウン量ｘ（μｍ）と弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）との関係を示すグラフである。実施例における、弾性層の肉厚ｂがｂ＝２ｍｍである場合の弾性層の逆クラウン量ｘ（μｍ）と弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の現像ローラの一構成例を示す長手方向断面図を示す。図示するように、本発明の現像ローラは、円筒状基体１と、その外周に設けられた弾性層２とを備えている。また、円筒状基体１の両端には、軸部３を有するフランジ４が嵌合されている。なお、本発明においてローラの長手方向端部というときは、フランジ４を含まない、弾性層２の設けられたローラ本体部分の端部を意味する。

本発明の現像ローラにおいては、図示するように、ローラの外形が、長手方向両端部に対して長手方向中央部が小径である逆クラウン形状を呈している。また、ローラの長手方向端部の外径Ｒ_１と長手方向中央部の外径Ｒ_２との差で定義される逆クラウン量をｘ（μｍ）とし、弾性層２のマイクロ硬度をｙ（度）として、ｘを横軸、ｙを縦軸としたとき、ｘ、ｙおよび弾性層の肉厚ｂ（ｍｍ）が、下記条件を満足することが必要である。すなわち、本発明においては、ｘ、ｙおよびｂが、（ｘ、ｙ）＝（４０，５０）を通り、傾きがａである直線（１）と、（ｘ、ｙ）＝（ｃ，５０）を通り、傾きが−１である直線（２）と、ｙ＝３５の直線（３）との３本の直線で囲まれる範囲を満足するものとする。ここで、ａはａ＝−２ｂ＋５で定義され、ｃはｃ＝１０ｂ＋３０で定義される。

外径が長手方向において均一なストレート形状である従来のローラにおいては、カートリッジ組込みによりローラがたわんだ際に感光ドラムとの当接面が不均一になって、白抜けの画像不良が生じていた。これに対し、本発明のローラにおいては、その外形を、長手方向両端部に対し長手方向中央部を凹ませた逆クラウン形状としたことで、ローラがたわんだ状態であっても、長手方向両端部におけるローラと感光ドラムとの接触を確実に確保することができ、これにより、長手方向端部における白抜けの発生を抑制することが可能となった。但し、単にローラの外形を逆クラウン形状とするのみでは、ローラ長手方向端部における白抜けの発生が抑制できても、逆に、ローラ長手方向中央部において白抜けが発生してしまう場合があり、画像不良の発生を抑制するには十分なものではない。そこで、本発明においてはさらに、上記逆クラウン形状の逆クラウン量を、弾性層の硬度および肉厚との関係で、上記所定範囲に規定したことで、ローラがたわんだ状態であっても、感光ドラムとの当接面を、ローラ長手方向において均一にすることが可能となり、これにより、ローラの長手方向両端部および中央部のいずれについても、画像抜けの発生を効果的に抑制することが可能となったものである。逆クラウン量ｘ、弾性層のマイクロ硬度ｙおよび肉厚ｂが上記本発明に係る範囲を満足しないと、ローラの長手方向両端部または中央部のいずれかにおいて画像抜けの発生が生じてしまい、本発明の所期の効果が得られない。

本発明のローラにおいては、逆クラウン量ｘ、弾性層のマイクロ硬度ｙおよび肉厚ｂが上記関係を満足するものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができ、それ以外の点については特に制限はない。

本発明において、弾性層の肉厚ｂは、好適には１．０〜２．０ｍｍの範囲である。弾性層の肉厚ｂが薄すぎると、良好な画像が得られる逆クラウン量の許容範囲がほとんどなくなるので、好ましくない。弾性層の肉厚ｂは厚いほうが、良好な画像の得られる逆クラウン量の許容範囲が広くなるので、量産性の点からは好ましいが、厚すぎると、コスト高になることに加え、塗膜が硬化させにくくなるなど製造上不利となるので、好ましくない。なお、本発明において、弾性層の肉厚ｂとは、ローラの長手方向中央部における弾性層の厚みを意味する。

また、本発明において、弾性層の逆クラウン量ｘは、好適には３５〜５５ｍｍの範囲である。これにより、カートリッジ組込み時のローラの稜線形状のぶれを、±５μｍの範囲に抑制することが可能であり、好ましい。弾性層の肉厚やマイクロ硬度との関係にもよるが、逆クラウン量ｘが小さすぎると、ローラの長手方向両端部における画像抜けの発生の抑制効果が不十分となる。一方、逆クラウン量ｘが大きすぎると、ローラの長手方向中央部における画像抜けの発生の抑制効果が不十分となる。

さらに、本発明において、弾性層のマイクロ硬度ｙは、好適には４０〜４５度の範囲である。弾性層の肉厚や逆クラウン量との関係にもよるが、マイクロ硬度ｙが低すぎると、ローラ長手方向両端部における画像抜けの発生の抑制効果が不十分となる。一方、マイクロ硬度ｙが高すぎると、ローラ長手方向中央部における画像抜けの発生の抑制効果が不十分となる。

本発明の現像ローラにおける円筒状基体１としては、金属材料からなる金属パイプを用いることができる。かかる金属材料としては特に制限はなく、具体的には例えば、鉄やステンレス、アルミニウム、これらを含む合金等が挙げられる。金属材料からなる場合の円筒状基体１の肉厚は、強度的に十分であるかぎり、軽量化の点から薄い方が好ましく、例えば、０．３〜２ｍｍの範囲である。

円筒状基体１は、高剛性の樹脂材料からなるものとすることもできる。かかる高剛性の樹脂材料としては、具体的には例えば、ポリアセタール、ポリアミド６、ポリアミド６・６、ポリアミド１２、ポリアミド４・６、ポリアミド６・１０、ポリアミド６・１２、ポリアミド１１、ポリアミドＭＸＤ６、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を挙げることができ、中でも、ポリアセタール、ポリアミド６・６、ポリアミドＭＸＤ６、ポリアミド６・１２、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネートが好ましい。これら樹脂材料は、１種を単独で用いても、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。なお、樹脂材料を使用する場合には、カーボンブラック粉末、グラファイト粉末、カーボンファイバー、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末等の導電剤を添加、分散させて、十分に導電性を確保することが好ましい。これら導電剤についても、１種を単独で用いても、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。導電剤の配合量は、特に制限されるものではなく、樹脂材料との混合物の総量に対し５〜４０質量、特には５〜２０質量％の範囲が好ましい。樹脂材料からなる場合の円筒状基体１の肉厚は、例えば、１．５〜３ｍｍの範囲である。

また、フランジ４の材料としては、各種金属材料や樹脂材料等、いかなる材質のものを用いてもよい。特に、駆動力伝達部の機能上、強度に優れた材料を用いることが好適であり、具体的には例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリアミド等を挙げることができる。

さらに、本発明の現像ローラにおける弾性層２は、好適には、紫外線硬化型樹脂により形成することができ、具体的には例えば、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）、（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）および導電剤（Ｄ）を含む弾性層用原料を紫外線照射で硬化させて得られる紫外線硬化型樹脂からなるものとする。

上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）は、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ−）またはメタクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ−）を１つ以上有し、ウレタン結合（−ＮＨＣＯＯ−）を複数有する化合物である。このウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）は、官能基数が２．０以下であることが好ましく、２．０であることがより好ましい。ここで、官能基とは、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基を意味する。上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）の官能基数を２．０以下とすることで、紫外線硬化型樹脂中の架橋密度が上昇することを抑制して、弾性層の硬度を低減する効果が得られる。

また、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）は、ポリスチレン換算の数平均分子量で、５，０００〜１００，０００であることが好ましい。ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）の分子量が５，０００未満では、弾性層の硬度が高くなりすぎるおそれがあり、一方、１００，０００を超えると、弾性層の圧縮残留歪が大きくなりすぎるおそれがある。

上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）は、特に制限されるものではないが、例えば、ポリオールとポリイソシアネートとからウレタンプレポリマーを合成し、このウレタンプレポリマーに水酸基を有する（メタ）アクリレートを付加させることによって、製造することができる。

上記ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオールは、水酸基（ＯＨ基）を複数有する化合物であり、かかるポリオールとしては、具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、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、アルキレンオキサイド変性ポリブタジエンポリオールおよ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ることにより得ることができる。また、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、スベリン酸等の多価カルボン酸とから得ることもできる。これらポリオールは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を適宜混合して用いてもよい。

上記ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオールは、分子量が５００〜１５，０００の範囲にあることが好ましい。ウレタンプレポリマーの合成に用いるポリオールの分子量が５００未満では、硬度が高くなるため、弾性層には不適となり、一方、１５，０００を超えると、圧縮残留歪が増大して、画像不良を発生しやすくなる。

上記ポリイソシアネートは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を複数有する化合物であって、かかるポリイソシアネートとして、具体的には、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挙げることができる。これらポリイソシアネートは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を適宜混合して用いてもよい。

上記ウレタンプレポリマーの合成においては、所望に応じ、ポリオールとポリイソシアネートとの割合を適宜選択することができる。ここで、ウレタンプレポリマーは、イソシアネートインデックスが１１０〜２００の範囲にあることが好ましく、１１５〜２００の範囲にあることがより好ましい。なお、イソシアネートインデックスとは、下記式、
（イソシアネートインデックス）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（式中、ＡはポリオールのＯＨ基の数であり、ＢはポリイソシアネートのＮＣＯ基の数である）で算出される値である。ウレタンプレポリマーのイソシアネートインデックスが１１０未満では、圧縮残留歪が増大して、画像不良を発生しやすくなり、一方、２００を超えると、ポリオールと反応しないイソシアネートが増加して、物性が低下する。

上記ウレタンプレポリマーの合成においては、ウレタン化反応用の触媒を用いることが好ましい。かかるウレタン化反応用触媒としては、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、モノブチルスズオキシド等の有機スズ化合物；塩化第一スズ等の無機スズ化合物；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、ピリジン等の環状アミン類；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；ｐ−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、フルオロ硫酸等の有機スルホン酸；硫酸、リン酸、過塩素酸等の無機酸；ナトリウムアルコラート、水酸化リチウム、アルミニウムアルコラート、水酸化ナトリウム等の塩基類；テトラブチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等のチタン化合物；ビスマス化合物；四級アンモニウム塩等が挙げられる。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、１種を単独で用いてもよく、２種以上を適宜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１００質量部に対して０．００１〜２．０質量部の範囲が好ましい。

また、上記ウレタンプレポリマーに付加させる水酸基を有する（メタ）アクリレートは、水酸基を１つ以上有し、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ−）またはメタクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ−）を１つ以上有する化合物である。かかる水酸基を有する（メタ）アクリレートは、上記ウレタンプレポリマーのイソシアネート基に付加することができる。かかる水酸基を有する（メタ）アクリレートとしては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これら水酸基を有するアクリレートは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。

次に、（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）は、アクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝ＣＨＣＯＯ−）またはメタクリロイルオキシ基（ＣＨ_２＝Ｃ（ＣＨ_３）ＣＯＯ−）を１つ以上有するモノマーであり、反応性希釈剤として作用し、すなわち、紫外線で硬化し、かつ、弾性層用原料の粘度を低下させるものである。

上記（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）は、官能基数が２．０以下であることが好ましい。ここで、官能基とは、アクリロイルオキシ基およびメタクリロイルオキシ基を意味する。（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の官能基数が２．０を超えると、紫外線硬化型樹脂中の架橋密度が上昇するため、弾性層の硬度が急激に増加するおそれがある。一方、上記弾性層用原料中に、官能基数が２．０の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）が含まれる場合においては、（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）のガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以上であると、弾性層の硬度を増加させることがあるので、この場合においては、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との合計量に占める、官能基数が２．０でかつガラス転移点（Ｔｇ）が５０℃以上の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の割合を、５質量％以下に調整することが好ましい。また、官能基数が２．０の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）のガラス転移点（Ｔｇ）にかかわらず、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との合計量に占める、官能基数が２．０の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の割合が１５質量％を超えてしまうと、弾性層の硬度が高くなり過ぎるおそれがある。

上記（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）は、ガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以下であることが好ましい。ここで、ガラス転移点（Ｔｇ）が１００℃以下の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）は、一般にモノマー分子中の上記官能基を除いた部分の割合が大きいという特徴があり、この（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）を上記オリゴマー（Ａ）と重合させた場合においては、重合体中の（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の官能基を除いた部分の運動が大きくなり、結果として弾性層の硬度を低減させる。

上記（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）としては、ラウリル（メタ）アクリレート、モルフォリン（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソミリスチル（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、β−（メタ）アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、イソボルニル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これら（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）は、１種を単独で用いても、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。

上記弾性層用原料において、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）は、１００／０〜１０／９０の範囲にあることが好ましい。ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との合計量に占めるウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）の割合を１０質量％以上とすることで（すなわち、（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の割合を９０質量％以下とすることで）、低硬度の弾性層を得ることができる。

また、本発明において、弾性層を形成する紫外線硬化型樹脂が、官能基数が２．０以下のウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）、（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）、光重合開始剤（Ｃ）および導電剤（Ｄ）を含む弾性層用原料を紫外線照射で硬化してなるものである場合、かかる紫外線硬化型樹脂のガラス転移点（Ｔｇ_１）は、下記式（Ｉ）の関係を満足することが好ましい。紫外線硬化型樹脂のガラス転移点（Ｔｇ_１）が下記式（Ｉ）の関係を満足するものとすることで、上記紫外線硬化型樹脂の歪みが少なくなるため、画像ムラや塗膜ハガレの発生を抑制することができる。
Ｔｇ_１−５≦ ｍ_Ａ×Ｔｇ_Ａ＋ｍ_Ｂ×Ｔｇ_Ｂ≦ Ｔｇ_１＋５・・・（Ｉ）
（式中、Ｔｇ_１は紫外線硬化型樹脂のガラス転移点（℃）であり、Ｔｇ_Ａはウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）を重合した際に得られる重合体のガラス転移点（℃）であり、Ｔｇ_Ｂは（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）を重合した際に得られる重合体のガラス転移点（℃）であり、ｍ_Ａはウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の合計の質量に占めるウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）の割合であり、ｍ_Ｂはウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の合計の質量に占める（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の割合である）

上記弾性層用原料に用いる光重合開始剤（Ｃ）は、紫外線を照射されることによって、上述したウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）および（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）の重合を開始させる作用を有する。かかる光重合開始剤（Ｃ）としては、４−ジメチルアミノ安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エステル、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、アセトフェノンジエチルケタール、アルコキシアセトフェノン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾフェノンおよび３，３−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、４，４−ジメトキシベンゾフェノン、４，４−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体、ベンゾイル安息香酸アルキル、ビス（４−ジアルキルアミノフェニル）ケトン、ベンジルおよびベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体、ベンゾインおよびベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン誘導体、ベンゾインイソプロピルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、キサントン、チオキサントンおよびチオキサントン誘導体、フルオレン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノプロパン−１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（モルホリノフェニル）−ブタノン−１等が挙げられる。これら光重合開始剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、上記弾性層用原料における光重合開始剤（Ｃ）の配合量は、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と上記（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との合計１００質量部に対して、０．２〜５．０質量部の範囲が好ましい。

上記弾性層用原料に用いる導電剤（Ｄ）は、弾性層に導電性を付与する作用を有する。かかる導電剤（Ｄ）としては、紫外線を透過できるものが好ましく、イオン導電剤や透明な電子導電剤を用いることが好ましく、イオン導電剤を用いることが特に好ましい。イオン導電剤は、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）に溶解する上、透明性を有するので、導電剤（Ｄ）としてイオン導電剤を用いた場合、円筒状基体上に弾性層用原料を厚く塗布しても、紫外線が十分に塗膜内部まで到達し、弾性層用原料を十分に硬化させることができる。ここで、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。また、透明な電子導電剤としては、ＩＴＯ、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物の微粒子；ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属の微粒子：導電性酸化チタンウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。これら導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、上記弾性層用原料における、導電剤（Ｄ）の配合量は、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と上記アクリレートモノマー（Ｄ）との合計１００質量部に対して、０．１〜５．０質量部の範囲が好ましい。

また、上記弾性層用原料には、さらに、重合禁止剤を、上記ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマー（Ａ）と上記（メタ）アクリレートモノマー（Ｂ）との合計１００質量部に対して０．００１〜０．２質量部添加してもよい。重合禁止剤を添加することで、紫外線照射前の熱重合を防止することができる。重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエ−テル、ｐ−メトキシフェノール、２，４−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ブチルヒドロキシアニソール、３−ヒドロキシチオフェノール、α−ニトロソ−β−ナフトール、ｐ−ベンゾキノン、２，５−ジヒドロキシ−ｐ−キノン等が挙げられる。なお、上記弾性層用原料には、本発明の目的を害しない限り、さらに、種々の添加剤を配合することが可能である。

弾性層２を上記紫外線硬化型樹脂により形成する場合、弾性層２は、円筒状基体１の外表面に、上記弾性層用原料を塗布した後、紫外線照射により硬化させることで形成することができる。この場合、弾性層の形成に大量の熱エネルギーを必要とせず、短時間で弾性層を作製することができる他、弾性層の形成にキュアー炉等が不要であるため、多額の設備費用を必要としないというメリットがある。

弾性層用原料を円筒状基体１の外表面に塗布する方法としては、スプレー法、ロールコーター法、ディッピング法、ダイコート法等が挙げられ、これらの中でも、ダイコート法が好ましい。上記弾性層を形成する際に、ダイコート法により上記弾性層用原料を塗布することで、迅速かつ確実に弾性層用原料を塗布することが可能となり、ローラ製造の作業効率を大幅に短縮することができる。また、弾性層の逆クラウン形状を形成することも容易である。なお、弾性層用原料を円筒状基体１の外表面に塗布する際には、フランジ４の軸部３のマスキングおよびローラ端部の塗りムラ防止のために、フランジ４の端部に塗装キャップを嵌めて、フランジ４の端部を保護した状態で塗布を行うことが好ましい。また、紫外線照射に用いる光源としては、水銀灯、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等が挙げられる。紫外線照射の条件は、弾性層用原料に含まれる成分、組成および塗布量等に応じて適宜選択することができ、照射強度や積算光量等を適宜調整すればよい。

なお、弾性層を紫外線硬化型樹脂により形成する場合、弾性層のマイクロ硬度は、例えば、配合中のモノマー量の調整により、制御することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
まず、２官能で分子量３０００のポリオキシプロピレングリコール１００質量部、イソホロンジイソシアネート１０．４質量部（イソシアネートインデックス＝１４０）、およびジブチルスズジラウレート０．０１質量部を撹拌混合しながら、７０℃で２時間反応させて、分子鎖の両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合成した。得られたウレタンプレポリマーは、ＮＣＯ基含有率が１．１９％であった。さらに、このウレタンプレポリマー１００質量部に２−ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）３．３質量部を撹拌混合し、７０℃で２時間反応させて、官能基数が２でかつ分子量が１４０００のオリゴマーを合成した。

上記オリゴマー６５質量部と、（メタ）アクリレートモノマーとしてのＬ−Ａ（ラウリルアクリレート，共栄社化学（株）製，官能基数＝１，Ｔｇ＝−３℃）２０質量部、３ＥＧ−Ａ（トリエチレングリコールジアクリレート，共栄社化学（株）製，官能基数＝２，Ｔｇ＝８０℃）５質量部、および、Ａ−ＳＡ（β−アクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート，新中村化学（株）製，官能基数＝１，Ｔｇ＝−１０℃）１０質量部と、光重合開始剤としてのＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製）０．５質量部と、導電剤としてのＭＰ−１００（昭島化学工業（株）製）２質量部とを、攪拌機にて液温７０℃、６０回転／分で１時間攪拌混合し、混合液を濾過して、ＵＶ硬化樹脂原料を得た。

両端に外径７．５ｍｍの軸部を有するフランジを嵌合した、外径１３ｍｍ、厚み０．７ｍｍ、長さ２３１ｍｍの円筒状基体（材質：Ａ６０６３（アルミニウム合金，ＪＩＳＨ４１００参照））の外周に、上記に従い調製したＵＶ硬化樹脂原料をダイコーターにより塗布しながらスポットＵＶ照射により硬化させて、逆クラウン形状の弾性層を形成した。このようにして形成した弾性層形成済みローラを、窒素雰囲気下で回転させながら、このローラにＵＶ照射強度７００ｍＷ／ｃｍ^２で５秒間ＵＶ照射を行い、現像ローラを得た。

弾性層の肉厚（ローラ長手方向中央部における弾性層の厚み）、マイクロ硬度および逆クラウン量（弾性層のローラ長手方向端部の外径Ｒ_１とローラ長手方向中央部の外径Ｒ_２との外径差）を下記表中に示すように変えて、各供試ローラを作製した。なお、弾性層のマイクロ硬度は、上記ＵＶ硬化樹脂原料中の（メタ）アクリレートモノマーの配合量を変えることにより調整し、高分子計器（株）製のＭＤ−１を用いて測定した。

各供試ローラを市販のプリンタのカートリッジに組み込んで、画像出しを行った。ローラの長手方向にわたり良好な画像が得られた場合を○、画像不良が発生した場合を×とした。なお、逆クラウン量が小さい場合の画像不良はローラの長手方向両端部における画像抜けであり、逆クラウン量が大きい場合の画像不良はローラの長手方向中央部における画像抜けであった。その結果を、下記の表中に併せて示す。また、図３〜５に、弾性層の肉厚ｂがそれぞれｂ＝１ｍｍ，１．５ｍｍおよび２ｍｍである場合のローラの逆クラウン量ｘ（μｍ）と弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）との関係を示すグラフを示す。各図中、（１）は（ｘ、ｙ）＝（４０，５０）を通り、傾きがａである直線（ａはａ＝−２ｂ＋５で定義される）であり、（２）は（ｘ、ｙ）＝（ｃ，５０）を通り、傾きが−１である直線（ｃはｃ＝１０ｂ＋３０で定義される）であり、（３）はｙ＝３５の直線である。

上記表１および図３〜５に示すように、ローラの逆クラウン量ｘ（μｍ）、弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）および弾性層の肉厚ｂ（ｍｍ）が、本発明に係る直線（１）〜（３）で囲まれる範囲を満足する実施例の供試ローラにおいては、画像評価において良好な結果が得られることが確かめられた。

１円筒状基体
２弾性層
３軸部
４フランジ
１０現像ローラ
１１トナー供給ローラ
１２感光ドラム
１３トナー
１４成層ブレード
１５転写部
１６クリーニング部
１７クリーニングブレード
２０記録媒体

Claims

円筒状基体と、該円筒状基体の外周に設けられた弾性層とを備える現像ローラにおいて、
ローラ外形が逆クラウン形状を呈し、かつ、ローラの長手方向端部と長手方向中央部との外径差で定義される逆クラウン量ｘ（μｍ）を横軸、前記弾性層のマイクロ硬度ｙ（度）を縦軸としたとき、ｘ、ｙおよび該弾性層の肉厚ｂ（ｍｍ）が、（ｘ、ｙ）＝（４０，５０）を通り、傾きがａである直線（１）（但し、ａはａ＝−２ｂ＋５で定義される）と、（ｘ、ｙ）＝（ｃ，５０）を通り、傾きが−１である直線（２）（但し、ｃはｃ＝１０ｂ＋３０で定義される）と、ｙ＝３５の直線（３）との３本の直線で囲まれる範囲を満足することを特徴とする現像ローラ。
前記弾性層の肉厚ｂが、１．０〜２．０ｍｍの範囲である請求項１記載の現像ローラ。
前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂により形成されている請求項１または２記載の現像ローラ。