JP6423553B2 - 導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラおよび画像形成装置 - Google Patents

導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラおよび画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラ（以下、それぞれ単に「塗料組成物」および「ローラ」とも称する）および画像形成装置に関し、詳しくは、微粒子を含む導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラおよび画像形成装置の改良に関する。
一般に、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置における現像方法としては、静電潜像を保持する感光ドラム等の画像形成体にトナーを供給し、画像形成体上の潜像にトナーを付着させて潜像を可視化する、加圧現像法が用いられている。この加圧現像法においては、例えば、画像形成体を一定電位に帯電させた後、露光器により画像形成体上に静電潜像を形成し、さらに、トナーを担持した現像ローラを、静電潜像を保持した画像形成体に接触させて、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。
上記画像形成のプロセスにおいて、現像ローラは、画像形成体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。そのため、現像ローラは一般に、金属等の良導電性材料からなるシャフトの外周に、ポリウレタンやシリコーンゴム等のエラストマー中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担持させ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、弾性層による画像形成体の汚染の防止等を目的として、弾性層の表面に、さらに表層を形成する場合もある。
現像ローラに係る従来技術としては、例えば、特許文献１に、ロール表層が、点在する凸部と、前記凸部間に形成され、トナー粒子が入る凹部とを備え、前記表層において、前記凹部下および前記凸部下には、それぞれ粒子が存在し、前記凹部における表面硬度が、前記凸部における表面硬度よりも低い電子写真機器用現像ロールが開示されている。また、特許文献２には、軸体と、この軸体の外周面に形成されるベース層と、このベース層の外周に形成される表層とを備え、上記ベース層がシリコーンゴムを用いて形成され、上記表層が（Ａ）ウレタン原料、（Ｂ）導電剤、および、（Ｃ）平均粒子径１０〜１４μｍの大粒径粒子と平均粒子径３〜５μｍの小粒径粒子とを所定の混合重量比で含む混合微細粒子を含有する導電性組成物を用いて形成されてなる現像ロールが開示されている。
さらに、特許文献３には、シャフトと、その外周に形成された弾性層と、その外周面に形成された表面被覆層とを備え、前記弾性層が発泡体からなり、前記表面被覆層が、ラクトン変性ポリオールを、少なくともイソホロンジイソシアネートを含む２種類以上のポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を含む現像ローラが開示されている。
特開２００９−２３７０４２号公報（特許請求の範囲等） 特開２００５−２５８２０１号公報（特許請求の範囲等） 特開２００７−２９８６６２号公報（特許請求の範囲等）
近年、電子写真機器の高耐久化の要請に伴って、現像ローラにも、より一層の高耐久化が要求されている。しかしながら、特に、過酷な環境下で耐久印字を行う場合、現像ローラと、これに接触する現像ブレードとの間での摩擦によるトナーの劣化に伴って、トナーの融着が起こる場合があった。このトナーの融着が、ブレードに生ずると現像スジが発生し、また、現像ローラに生ずるとフィルミングが発生し、いずれにしても画像の不具合の原因となる。よって、トナーの劣化を極力低減することのできる現像ローラが必要とされていた。
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、現像ローラに用いた際に、耐久印字時におけるトナーの劣化を低減することのできる導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラおよび画像形成装置を提供することにある。
本発明者は鋭意検討した結果、現像ローラの最表面をなす表層に含有させる微粒子について、所定のガラス転移温度（Ｔｇ）等を満足するものを用いることで、上記問題を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、本発明の導電性ローラ用塗料組成物は、ポリオールおよびイソシアネートを含む樹脂成分と、微粒子とを含有する導電性ローラ用塗料組成物であって、
前記微粒子がポリウレタン樹脂からなり、該微粒子のＴｇが−１０℃以下であって、該微粒子の平均粒径が１０〜１６μｍであり、前記ポリオール成分１００質量部に対し、該微粒子を１．５〜６．０質量部にて含有するとともに、該微粒子の、押込み深さ１μｍでのユニバーサル硬度が２．０以下であるものである。
本発明の塗料組成物においては、前記樹脂成分のＴｇが０℃以下であることが好ましい。また、本発明の塗料組成物においては、前記樹脂成分が、ラクトン変性ポリオールを含むことが好ましい。
また、本発明の現像ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に担持された弾性層と、を含む現像ローラにおいて、
前記弾性層の外周に、上記本発明の導電性ローラ用塗料組成物が被覆されていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像ローラが搭載されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、上記構成としたことにより、現像ローラに用いた際に、耐久印字時におけるトナーの劣化を低減することのできる導電性ローラ用塗料組成物、それを用いた現像ローラおよび画像形成装置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例を示す長手方向断面図である。 本発明の画像形成装置の一例を示す説明図である。
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。
まず、本発明の導電性ローラ用塗料組成物は、ポリオールおよびイソシアネートを含む樹脂成分と、微粒子とを含有し、導電性ローラにおける表層の形成に用いられる。
本発明の塗料組成物においては、上記微粒子のＴｇが、−１０℃以下、好適には−１３℃以下、より好適には−３０℃以下である点が重要である。塗料組成物中に、Ｔｇが低い、すなわち、低硬度の微粒子を含有させたことで、これを用いて導電性ローラの表層を形成した際に、ローラと他部材、例えば、ブレードとの間における摩擦を低減することができる。すなわち、微粒子が柔軟であるほど、ブレードとの間でトナーが擦られる際に、ローラ表面の凹凸中の凸の部分が柔軟となるので、トナーの劣化が低減されるものと考えられる。よって、本発明によれば、耐久印字時におけるトナーの劣化を低減することができるので、これにより、ローラないしブレードに対するトナー融着に起因する画像不具合の発生を抑制することが可能となる。
本発明において、かかる微粒子としては、押込み深さ１μｍでのユニバーサル硬度が２．０以下、例えば、０．６〜１．８の範囲の低硬度のものを用いることが好ましい。微粒子の硬度が大きくなると、トナーへの負荷が大きくなり、ブレードと微粒子との間でトナーが潰れて、ブレードへのトナー融着が起こり易くなると考えられ、現像スジの発生要因となってしまう。微粒子の硬度はＴｇの値にほぼ比例し、Ｔｇが低いほど小さいが、具体的な硬度としては、上記範囲が好適である。なお、本発明において、微粒子のユニバーサル硬度は、ローラの表層を形成した際における表層中の微粒子部分を、フィッシャー硬度計を用いて測定することにより、得ることができる。
かかる微粒子の材質については、上記Ｔｇの値を満足するものであれば特に制限はなく、例えば、メラミン樹脂やアクリル樹脂などよりも低硬度であるポリウレタン樹脂を好適に用いることができる。
また、本発明においては、かかる微粒子の粒径も重要であり、好適には、平均粒径が１０μｍ以上の微粒子を用いる。微粒子の粒径をある程度大きくすることで、塗料組成物を用いて形成された層とブレードとの間に間隙を確保でき、これによりトナー搬送性を高めるとともに、トナー劣化の低減効果を得ることができる。一方で、微粒子の粒径を大きくし過ぎると画像ムラが発生してしまうので、より好適には平均粒径１０〜１６μｍ、さらに好適には１２〜１４μｍの微粒子を用いる。１６μｍよりも大きな粒径の微粒子を用いると、画像ムラが発生するおそれがあるので、現像ローラには好ましくない。
かかる微粒子の含有量としては、ポリオール成分１００質量部に対し、好適には１．５〜６．０質量部、より好適には２．０〜４．５質量部である。微粒子の配合量が少ないと、塗料組成物を用いて形成された層とブレードとの間の間隙が不十分となり、微粒子の配合量が多いと、微粒子とトナーとの間の摩擦の影響が大きくなる。微粒子の配合量を上記範囲とすることで、トナー搬送性を確保しつつ、トナー劣化の低減効果を確実に得ることができる。
塗料組成物の主成分である樹脂成分としては、ポリオールおよびイソシアネートを含むものであれば、特に制限されるものではないが、好適には、Ｔｇが０℃以下、特には、−１０℃以下である樹脂成分を用いる。柔軟な微粒子とともに、柔軟な樹脂成分を組み合わせた塗料組成物を用いることで、形成される層とトナーとの間の摩擦をより低減して、これによりトナーの劣化を低減した、高品質の現像ローラを得ることが可能となる。なお、層を構成する樹脂成分が柔軟であるほど、トナー劣化の低減に有効であることは知られているが、層中に含有させる微粒子の硬度が高いと、その有用性が活かされない。本発明においては、柔軟な微粒子を用いた上で、さらに、これに柔軟な樹脂成分を組み合わせることで、より大きなトナー劣化低減効果が得られるものである。Ｔｇが−２０℃よりも低いと表面の硬度が著しく低下し、カートリッジに組み付けた状態での高温高湿下放置試験においてブレードセット痕が発生してしまうため、好ましくない。
かかる樹脂成分としては、具体的には例えば、ラクトン変性ポリオールを、少なくともイソホロンジイソシアネートを含む２種類以上のポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を、好適に用いることができる。ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε−カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。また、導電性ローラに適用した際の圧縮永久歪性能と耐トナー融着性とを両立させる観点から、ラクトン変性ポリオールは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）が、１０００〜５０００であることが好ましく、１０００〜３０００であることがより好ましく、また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が、２．５以下であることが好ましく、２．０以下であることがより好ましい。
ラクトンで変性されるポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させた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、グリセリン、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、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
また、ラクトン変性ポリオールを架橋するポリイソシアネートは、少なくともイソホロンジイソシアネートを含む２種類以上のポリイソシアネートであり、イソホロンジイソシアネートを使用することによって、塗料組成物を現像ローラに適用した際の長期間使用時における耐トナー融着性を向上できる。上記２種類以上のポリイソシアネートのうちイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）以外の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）、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）、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。なお、塗料組成物により形成される層の低硬度化と圧縮永久歪性能とを両立させる観点から、上記ラクトン変性ポリオールの架橋に用いる２種類以上のポリイソシアネートは、イソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートであることが好ましく、イソホロンジイソシアネートとヘキサメチレンジイソシアネートとのモル比が３：１〜１：３であることがより好ましい。
塗料組成物中には、さらに、ラクトン変性ポリオールと２種類以上のポリイソシアネートとの架橋反応を促進するための触媒を含有させることができる。かかる触媒としては、例えば、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、一種を単独で用いてもよく、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、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、塗料組成物中には、電子導電剤やイオン導電剤等の導電剤を配合して、導電性を調整することができる。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。
また、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。
塗料組成物における導電剤の配合量は、イオン導電剤の場合には、樹脂成分１００質量部に対し２０質量部以下が好ましく、０．０１〜２０質量部の範囲がより好ましく、１〜１０質量部の範囲がさらに好ましい。一方、電子導電剤の場合には、樹脂成分１００質量部に対し１〜７０質量部の範囲が好ましく、５〜５０質量部の範囲がより好ましい。塗料組成物を用いて形成される層の体積抵抗値は、上記導電剤の添加により、１０３〜１０１０Ω・ｃｍの範囲になるように調整されることが好ましく、１０４〜１０８Ω・ｃｍの範囲になるように調整されることがより好ましい。
次に、本発明の現像ローラは、シャフトと、その外周に担持された弾性層とを含み、弾性層の外周に、上記本発明の導電性ローラ用塗料組成物が被覆されているものである。図１に、本発明の現像ローラの一例の長手方向断面図を示す。
図示する現像ローラ１０は、シャフト１と、その外周に担持された弾性層２と、その外周に被覆された表層３とを備えている。本発明の現像ローラ１０においては、表層３が、上記塗料組成物により形成されているものであり、これにより、ローラと他部材、例えば、ブレードとの間における摩擦を低減することができ、耐久印字時におけるトナーの劣化を低減して、現像スジやローラフィルミングの発生を抑制することが可能となる。なお、表層３は、図示する例では１層であるが、２層以上から構成されていてもよい。本発明の現像ローラにおいては、弾性層２の外周に表層３が配設されているので、弾性層２から染み出した汚染物質が感光ドラムを汚染することを十分に抑制することができる。
シャフト１としては、良好な導電性を有するものであ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、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。
弾性層２は、発泡体から形成することができ、具体的には例えば、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、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、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のエラストマーにより形成できる。これらのエラストマーの中でも、表層３を構成する樹脂成分であるウレタンから構成され、そのため表層３との接着がより良好であることから、ポリウレタンを用いることが好ましい。弾性層２を構成する発泡体は、上記エラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させるなどすることにより、形成できる。ここで、弾性層２を構成する発泡体の発泡倍率は１．５〜５０倍の範囲が好ましく、密度は０．０５〜０．９ｇ／ｃｍ３の範囲が好ましい。
また、弾性層２を構成する発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上するため、発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械的撹拌により発泡させて発泡体とする手法が好適に採用される。
弾性層２には、導電剤を配合して、導電性を調整することができる。弾性層２に用いる導電剤としては、上記塗料組成物に用いられるのと同様の電子導電剤およびイオン導電剤を挙げることができる。このうち電子導電剤の配合量は、弾性層を構成する樹脂成分１００質量部に対して、好適には１〜５０質量部、より好適には５〜４０質量部の範囲である。また、イオン導電剤の配合量は、弾性層を構成する樹脂成分１００質量部に対して、好適には０．０１〜１０質量部、より好適には０．０５〜５質量部である。弾性層２は、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とすることがより好ましい。弾性層２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。
弾性層２には、エラストマーをゴム状物質とするために、必要に応じて、有機過酸化物等の架橋剤や硫黄等の加硫剤を含有させてもよく、また、加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させてもよい。さらに、弾性層２には、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、着色剤等の各種ゴム用配合剤を含有させてもよい。
表層３は、上述したように、上記本発明の塗料組成物を用いて形成される。表層３の総厚みは、特に制限されるものではないが、３０μｍ以下であることが好ましく、１〜１５μｍの範囲がより好ましい。表層３の総厚みが３０μｍを超えると、表層３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、画像不良となるおそれがある。
表層３の形成方法は、特に限定されるものではなく、表層３を構成する各成分を含む上記塗料組成物を調製して、この塗料組成物を、ディッピング法やスプレー法、ロールコート法等の公知の塗工方法により塗布した後、１００〜１２０℃にて２０〜４０分間加熱して硬化させる方法が好ましく用いられる。
なお、図示する現像ローラ１０においては、弾性層２上に表層３が配設されているが、本発明においては、弾性層２と表層３との間に、中間層を形成してもよい（図示せず）。この場合、例えば、表層より軟らかく形成した中間層を配設することによって、トナーへのダメージを大きく改善することができる。
中間層は、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系のうちから選択されるいずれか１種または２種以上の水系樹脂を用いて、好適に形成することができる。ゴム系としては、天然ゴム（ＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。
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。
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であることがより好ましい。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に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、平板また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の電圧を印加して、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。
また、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とすることで、画像形成装置に組み込んだ際に、現像ローラと、感光ドラム、ブレードおよ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。
次に、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像ローラが搭載されている点に特徴を有するものである。図２に、本発明の画像形成装置の一例の部分断面図を示す。図示する本発明の画像形成装置は、静電潜像を保持する感光体等の画像形成体２１と、この画像形成体２１に当接して表面に担持したトナー２０を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ１０と、この現像ローラ１０にトナー２０を供給するトナー供給ローラ２２とが設けられており、トナー２０を、トナー収容部２３から、トナー供給ローラ２２および現像ローラ１０を介して画像形成体２１まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。なお、本発明の画像形成装置には、さらに、画像形成装置に通常用いられる公知の部品を設けることができる（図示せず）。
図示する画像形成装置においては、帯電ローラ２５によって、画像形成体２１が一定電位に帯電した後、露光器（図示せず）により、画像形成体２１上に静電潜像が形成される。次に、トナー供給ローラ２２と、現像ローラ１０と、画像形成体２１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２２上のトナー２０が現像ローラ１０を経て画像形成体２１に送られる。現像ローラ１０上のトナー２０は、成層ブレード２４により均一な薄層に整えられ、現像ローラ１０と画像形成体２１とが接触しながら回転することにより、トナー２０が現像ローラ１０から画像形成体２１の静電潜像に付着し、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー２０は、転写ローラ２６で紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に画像形成体２１上に残留するトナー２０は、クリーニング部２７のクリーニングブレード２８によって除去される。本発明の画像形成装置においては、現像ローラ１０として、本発明の現像ローラを用いたので、トナーの搬送性を確保しつつ、耐久使用時におけるトナーの劣化を低減して、ブレードへのトナー付着やローラフィルミングの発生を抑制することが可能である。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー１００質量部と、アセチレンブラック２質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをＡ成分とした。一方、ポリエーテルポリオール３０質量部と、過塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ４）０．１質量部とを７０℃に加熱しながら混合し、更にポリエーテル変性シリコーンオイル（整泡剤）４．５質量部と、ジブチルスズジラウレート（触媒）０．２質量部とを混合して混合物を調製し、これをＢ成分とした。次に、上記Ａ成分とＢ成分とをメカニカルフロス法により発泡させて、更に、芯金をセットした円筒形状の金型に注入し、ＲＩＭ成形によって、発泡ポリウレタンからなる弾性層を有するローラ本体を作製した。
ポリオール（プラクセルＬ２０５ＡＬ，ダイセル化学工業（株）製）１００質量部に対しポリイソシアネート（エクセルハードナーＨＸ，亜細亜工業（株）製）２００質量部を配合した樹脂成分（Ｔｇ：０℃超）、ポリオール（プラクセル２１０Ｎ，ダイセル化学工業（株）製）１００質量部に対しポリイソシアネート（エクセルハードナーＨＸ，亜細亜工業（株）製）１００質量部を配合した樹脂成分（Ｔｇ：−９℃）、および、ポリオール（プラクセル２２０ＡＬ，ダイセル化学工業（株）製）１００質量部に対しポリイソシアネート（エクセルハードナーＨＸ，亜細亜工業（株）製）５０質量部を配合した樹脂成分（Ｔｇ：−２０℃）に、さらに、下記表中にそれぞれ示す条件にて、微粒子を２質量部添加して、塗料組成物を調製した。得られた塗料組成物を、上記弾性層上に塗布し、１１５℃３０分で加熱して硬化させることにより、表層を形成した。このようにして、各実施例および比較例の現像ローラを得た。
得られた各供試ローラを、キヤノン（株）製のプリンタＬＢＰ５０５０に搭載して、耐久印字を行い、現像スジおよびフィルミングの発生の有無を確認した。結果は、現像スジおよびフィルミングが、印字１万枚まで発生しなかった場合を１０Ｋ◎、印字８０００枚までは発生しなかったが１万枚に達するまでに発生した場合を１０Ｋ○、印字６０００枚までは発生しなかったが８０００万枚に達するまでに発生した場合を８Ｋ○、印字４０００枚までは発生しなかったが６０００枚に達するまでに発生した場合を６Ｋ△、印字４０００枚までに発生した場合を４Ｋ×とした。この結果を、下記の表中に併せて示す。
Figure 0006423553
 ＊１）オプトビーズ１０５００Ｍ（日産化学工業（株）製）
＊２）アートパールＧＲ４００（根上工業（株）製）
＊３）アートパールＣ４００（根上工業（株）製）
＊４）アートパールＣ８００（根上工業（株）製）
＊５）アートパールＰ４００（根上工業（株）製）
＊６）アートパールＪＢ４００（根上工業（株）製）
＊７）フィッシャー硬度計Ｈ１００Ｃを用いて、ビッカーズ圧子を使用し、２０ｍＮ／２０ｓで、押込み深さ１μｍにて押し込んだ際の硬度を測定した。
＊８）アートパールＵ４００（根上工業（株）製）
＊９）アートパールＣ６００（根上工業（株）製）
上記表中に示すように、ポリオールおよびイソシアネートを含む樹脂成分と、Ｔｇが−１３℃以下である微粒子とを含有する塗料組成物を用いて表層を形成した各実施例の現像ローラにおいては、現像スジおよびローラフィルミングの発生がいずれも抑制されていることが確かめられた。
また、実施例３の配合において、ポリオール成分１００質量部に対する微粒子の配合部数を下記表中に示すように変えて、各実施例の現像ローラを作製し、上記と同様にして、現像スジおよびフィルミングの発生の有無を確認した。さらに、トナー搬送性についても、以下に従い評価を行った。これらの結果を、下記の表中に併せて示す。
各供試ローラを、現像ローラとして市販のプリンタに組み込んだ後、プリンタ内で空回転をさせて現像ローラ表面に均一なトナーの薄層を形成した。このトナーの薄層を吸引してファラデーゲージ内に導入し、吸引されたトナーの重量を測定するとともに、現像ローラ表面のうち、吸引してトナーが除去された部分の面積を測定し、単位面積当たりのトナー重量を算出して、トナー搬送量を求めた。結果は、プリンタの参照現像ローラ対比で、±１０％以内の場合を○、±１０％を超え１５％以内の場合を△、±１５％を超える場合を×とした。
Figure 0006423553
上記表中に示すように、微粒子の配合部数が多すぎても少なすぎてもトナー搬送性は低下しており、微粒子の配合部数を適正範囲とすることで、トナー搬送性を確保しつつ、トナー劣化を低減できることが確かめられた。
１ シャフト
２ 弾性層
３ 表層
１０ 現像ローラ
２０ トナー
２１ 画像形成体
２２ トナー供給ローラ
２３ トナー収容部
２４ 成層ブレード
２５ 帯電ローラ
２６ 転写ローラ
２７ クリーニング部
２８ クリーニングブレード

Claims (5)

  1. ポリオールおよびイソシアネートを含む樹脂成分と、微粒子とを含有する導電性ローラ用塗料組成物であって、
    前記微粒子がポリウレタン樹脂からなり、該微粒子のＴｇが−１０℃以下であって、該微粒子の平均粒径が１０〜１６μｍであり、前記ポリオール成分１００質量部に対し、該微粒子を１．５〜６．０質量部にて含有するとともに、該微粒子の、押込み深さ１μｍでのユニバーサル硬度が２．０以下であることを特徴とする導電性ローラ用塗料組成物。
  2. 前記樹脂成分のＴｇが０℃以下である請求項１記載の導電性ローラ用塗料組成物。
  3. 前記樹脂成分が、ラクトン変性ポリオールを含む請求項１または２記載の導電性ローラ用塗料組成物。
  4. シャフトと、該シャフトの外周に担持された弾性層と、を含む現像ローラにおいて、
    前記弾性層の外周に、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の導電性ローラ用塗料組成物が被覆されていることを特徴とする現像ローラ。
  5. 請求項４記載の現像ローラが搭載されていることを特徴とする画像形成装置。
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