JPH05158341A - 画像形成装置用表面改質ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機感光体（ＯＰＣ）の汚染が回避された画
像形成装置用表面改質ロールを得る。 【構成】 芯金表面に、イソシアネート処理表層を表面
に有する導電性ウレタン弾性体層を形成させた画像形成
装置用表面改質ロール。この表面改質層の形成方法の一
例は、ＮＣＯ基含有化合物を含む溶液を調製し、この溶
液中に導電性ウレタンゴムからなる弾性体を浸漬した
後、加熱するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性ウレタン弾性体
表面にイソシアネート処理表層を有する画像形成装置用
表面改質ロールに関するものであり、とくに非磁性トナ
ー一成分系乾式現像用に適した画像形成装置用現像ロー
ル等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】電子写真法あるいは静
電記録法での乾式現像方式としては、トナーおよびキャ
リヤからなる二成分系現像剤を用いる方式と、キャリヤ
を含まずトナーからなる一成分系現像剤を用いる方式が
知られている。その一成分系現像剤を用いる方式、とく
に非磁性トナーを用いる接触方式を採用する場合は、有
機感光体（ＯＰＣ）表面が汚染されやすく、それらの汚
染を避けるために、現像ロール、帯電ロール、転写ロー
ル等のＯＰＣと関連のあるロールの開発・研究がなされ
ているが、いまだに十分に満足できるような成果は得ら
れていない。たとえば、シリコーンゴムを用いた現像ロ
ールの場合、ＯＰＣの汚染を回避するためには、シリコ
ーンゴムを２００℃にて１０日間も加熱処理する必要が
あり、より簡単な操作で汚染を回避できる実用的な方法
が求められている。なお、本明細書においては、煩雑さ
を避ける意味で、現像ロール、帯電ロール、転写ロール
等のＯＰＣと関連のあるロールのなかからとくに現像ロ
ールを中心にして説明していくが、本発明は現像ロール
に限定されるものでないことは了解されるであろう。

【０００３】この現像ロールは、均一ニップが得られ
るように適度に柔軟であり、感光体への圧接から解放
された時に速やかにかつ十分に回復できる、芯金表面
に形成された層の表面が均一であり、適度の導電率を
有するなどの性質が備わっていることが望ましいもので
あり、例えば、特開昭６３−１８９８７６号公報には、
アルカリ金属塩を含む弾性体層を持つ現像ロールは適度
の硬度と導電性を有することが開示され、特開平１−２
１４８８１号公報には、弾性体に軟化剤を配合し適度の
弾性を持たせた現像ロールが開示されている。ところ
が、導電性ウレタン弾性体を用いた現像ロールでは、前
記均一ニップを得るためなど優れた性能を有する現像ロ
ールとするには、適度に柔軟であることが望ましいので
あるが、一方柔軟な導電性ウレタン弾性体を用いた現像
ロールはＯＰＣの汚染を受けやすくなるという問題点が
生じ、ＯＰＣ汚染を簡単な操作で回避できる効果的な方
法を見出すことが求められている。

【０００４】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は、上記問題点を
解消し、柔軟な導電性ウレタン弾性体を用いたロールで
あってもＯＰＣ汚染を簡単な操作で回避でき、しかも均
一ニップが得られる等の優れた特性を発揮できる、画像
形成装置用表面改質ロールを提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、前記目的を
達成するために提案されたものであって、芯金表面に形
成された導電性ウレタン弾性体を有するロールにおい
て、該弾性体層の表面にイソシアネート処理表層を形成
させることにより前記目的を達成することを可能ならし
めたものである。

【０００６】

【発明の具体的な説明】以下、本発明を具体的に説明す
る。非磁性トナーの一成分系現像剤を用いる方式におけ
る現像ロールは、例えば図１にその一使用例が示されて
いるが、ドナーロール（１）から供給されるトナー
（８）は、現像ロール（２）の回転と現像ブレード
（３）との作用により均一な厚みの層として現像ロール
（２）の表面に形成される。その一様なトナーはＯＰＣ
（４）表面に形成されている潜像に応じて現像ロールか
らＯＰＣ表面に転写される。

【０００７】この現像ロールは、例えば図２に示されて
いるように、芯金シャフト（５）表面に、導電性のウレ
タン弾性体層（６）が形成され、その弾性体層（６）の
表面にイソシアネート処理表層（７）が形成されてい
る。

【０００８】前記芯金は自体公知のものであればどのよ
うなものでも利用可能である。

【０００９】その芯金表面に形成される導電性ウレタン
弾性体は、現像ロールとして使用されている公知のもの
であればどのようなものでもよい。ここでいう導電性ウ
レタン弾性体の好適な製法は、本出願前から広く知られ
ているウレタンゴムあるいはウレタンエラストマーの製
造工程中に導電性を付与する化合物を存在させておくも
のである。例えば、イソシアネート化合物とポリオール
と導電性を付与する化合物とを、必要に応じて他の助剤
等の存在下に加熱反応させて得ることができる。前記導
電性を付与する化合物としては、アルカリ金属塩が好ま
しいものであり、その添加量はウレタン弾性体100 重量
部に対して0.001 ないし3.0 重量部である。

【００１０】前記イソシアネート化合物としては、たと
えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジ
イソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジ
ンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネ−
ト、イソホロンジイソシアネート、あるいはそれらのプ
レポリマ−または変性物等が挙げられる。前記ポリオー
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、ポリエステルポリカーボネートポリオール等
が挙げられる。これら、イソシアネート化合物あるいは
ポリオールは、それぞれ単独で用いてももよいが、二種
以上併用することも可能である。

【００１１】前記助剤としては、たとえば鎖延長剤、架
橋剤などが挙げられる。具体的には、グリコール類、ヘ
キサントリオール、トリメチロールプロパン、アミン類
が例示される。

【００１２】また本発明の導電性ウレタン弾性体は、シ
ロキサン結合を有する化合物を含む混合物から形成され
ることもできる。ここでいう、混合物としてはウレタン
弾性体を製造するために常用されるものを用いることが
できる。前記シロキサン結合を有する化合物は、ジメチ
ルシロキサン結合を有する化合物あるいはメチル基の一
部がフェニル基で置換された化合物などの有機化合物を
意味し、例えば、ジメチルシロキサン結合を含むイソシ
アネート化合物あるいはジメチルシロキサン結合を含む
ポリオールが挙げられる。具体的には、東レ・ダウコー
ニング社製の商品名ＳＦ8427やＳＦ8428が例示できる。

【００１３】これらの化合物を自体公知の混合装置にて
十分に混合した後、公知の成形方法を使用して、芯金表
面に弾性体層を形成させることができる。たとえば、本
発明では、公知のワンショット法あるいはプレポリマー
法を採用して弾性体層を形成させることができる。この
弾性体の硬度は５５°（ＪＩＳ Ａ）以下、好ましくは
２５ないし５０°（ＪＩＳ Ａ）以下が良い。硬度が５
５°（ＪＩＳ Ａ）を越えるとＯＰＣとの均一な接触面
を得るための軸調整が困難になる等の欠点があり、好ま
しくない。

【００１４】このような方法にて得られた弾性体表面に
イソシアネート処理表層を形成させる。このイソシアネ
ート処理表層を形成させる方法は特に限定されない。た
とえば、イソシアネート含有化合物を含む溶液を表面処
理液としてまず調製し、前記弾性体をその表面処理液内
に浸漬し、次いで加熱処理をする方法、前記表面処理液
を弾性体表面に塗布し、次いで加熱する方法などが好適
である。前記塗布する手段としては、スプレーコート
法、ロールコート法等が例示できる。

【００１５】このイソシアネート処理表層は、高硬度な
表層であることが好ましい。例えば硬度が、７０°（Ｊ
ＩＳ Ａ）以上であると、ＯＰＣ汚染の防止がより一層
効果的となる。

【００１６】前記表面処理液は、イソシアネート含有化
合物を有機溶媒に溶解させたもの、イソシアネート含有
化合物とポリオールとを有機溶媒に溶解させたもの、そ
れらの溶液にポリウレタン形成反応に際して常用される
助剤等を添加した溶液などが例示できる。

【００１７】該イソシアネート含有化合物は前記表面処
理層を形成し得るものであればどのようなものでもよい
が、例えば前述したイソシアネート化合物から選択する
ことができる。また、該ポリオールは、前記イソシアネ
ート化合物と共に前記表面処理層を形成し得るものであ
ればどのようなものでもよいが、例えば、前述したポリ
オールから選択することができる。これら、イソシアネ
ート化合物あるいはポリオールは、また、シロキサン結
合を有するものも使用することができる。

【００１８】前記有機溶媒としては非プロトン性極性溶
媒が好ましく、特に酢酸エチル、ジメチルホルムアミド
あるいはそれらの混合物が好適である。そして、前記表
面処理液の粘度を１０ないし５００ｃ．ｐ．となるよう
に、有機溶媒の量などを調整すると効果的である。この
イソシアネート処理表層の厚みは特に限定されるもので
はないが、表面より１mm程度までの厚みで形成されてい
ることが好ましい。

【００１９】この処理液に前記弾性体を浸漬する場合に
ついて、さらに具体的な処理条件を説明すると、処理液
の温度は、１０ないし４０℃、特に１５ないし２５℃に
設定しておくことが好ましい。浸漬する時間は、処理液
の粘度等にもよるが１０分以内、好ましくは５分以内が
よい。この時間の範囲をはずれると、イソシアネート処
理表層のヒビ割れが起こりやすくなり、またイソシアネ
ート処理表層が厚くなり、優れた効果をもたらさなくな
る。

【００２０】なお、本発明では弾性体表面に表面改質層
が形成されていることが重要であり、その形成方法が前
記のような表面処理する方法に限定されないことは明ら
かである。また、本発明の表面処理ロールは、帯電ロー
ル、転写ロールなどＯＰＣと密接な関連があるロールに
も使用でき、ＯＰＣの汚染を回避できることを可能にし
たものでもある。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、弾性体表面に表面処理
液を浸漬させ、あるいは塗布させ、加熱するという、極
めて簡単な操作により、ＯＰＣ汚染を回避することがで
きる画像形成装置用表面改質ロールを提供することがで
きる。特に、前記イソシアネート処理により得られた表
面処理ロールであって、表面が高硬度であり、しかもそ
の表面の内側は柔軟性を保っている表面処理ロールは、
従来から指摘されていたＯＰＣ汚染などの問題点を解消
したものである。そして、このロールはトナーを十分に
摩擦帯電させることができるなどの現像ロールが必要と
する特性をも備えたものであり、現像ロールとして特に
有用である。

【００２２】以下、実施例を挙げて、本発明をより具体
的に説明するが、本発明はこの実施例に限られるもので
ないことはいうまでもない。 参考例１ 〈ロールの製法〉クラポールＰ−2010（クラレ社製）１
００重量部に、過塩素酸リチウムを０．００５部加え攪
拌し溶解させた後、１００℃に温調し、ついでコロネー
トＣ−ＨＸ（日本ポリウレタン社製）を１５重量部添加
・攪拌し、混合物を得た。この混合物を、あらかじめシ
ャフト（φ：８mm、ｌ：270mm ）が配置されている１２
０℃に予熱された金型に注入し、１３０℃にて６０分間
加熱し、シャフト表面に導電性ポリウレタン弾性体層が
形成されたロールを得た。このロールの硬度は３０°
（ＪＩＳ Ａ）であり、ロール抵抗値は１×１０⁸ Ωで
あった。このロールを現像ロールとして用い、非磁性ト
ナー一成分系現像方式でＰＰＣに画像を形成させてみ
た。得られた結果を表１に示した。

【００２３】実施例１ 〈表面処理液の調製〉ＳＦ8427（東レ・ダウコーニング
社製）１０重量部にＭＲ400 （日本ポリウレタン社製）
１０重量部を添加・混合し、１２０℃で１０分間反応さ
せた後、酢酸エチル２００重量部に溶解させる。 〈ロールの表面処理〉前記溶液を２０℃に保ったまま、
参考例１のロールを５秒間浸漬後、１００℃に保持され
たオーブンで１０時間、加熱する。表面が高硬度の現像
ロールを得た。ロール抵抗値は１×１０⁸ Ωであった。
このロールを現像ロールとして用い、非磁性トナー一成
分系現像方式でＰＰＣに画像を形成させてみた。得られ
た結果を表１に示した。

【００２４】実施例２ 〈ロールの製法〉クラポールＰ−2010（クラレ社製）８
５重量部に過塩素酸リチウム０．００５部加え攪拌し溶
解させた後、１００℃に温調し、Ａ液を得た。一方、Ｓ
Ｆ8427（東レ・ダウコーニング社製）１５重量部にジフ
ェニルメタンジイソシアネート４重量部、コロネートＣ
−ＨＸ（日本ポリウレタン社製）１２重量部を添加・混
合し、１００℃にて３０分間反応させ、Ｂ液を得た。こ
のＡ液とＢ液とを混合し、あらかじめシャフト（φ：８
mm、ｌ：270mm ）が配置されている１２０℃に予熱され
た金型に注入し、１３０℃にて６０分間加熱し、両端部
を除くシャフト表面に導電性ポリウレタン層が形成され
たロールを得た。このロールの硬度は４５°（ＪＩＳ
Ａ）であり、ロール抵抗値は１×１０⁸Ωであった。

【００２５】〈表面処理液の調製〉ＭＲ400 （日本ポリ
ウレタン社製）２０重量部を酢酸エチル１８０重量部に
添加・混合し、溶液を得た。

【００２６】〈ロールの表面処理〉前記溶液を２０℃に
保ったまま、前記ロールを６０秒間浸漬後、１００℃に
保持されたオーブンで１０時間、加熱する。表面が高硬
度の現像ロールを得た。ロール抵抗値は１×１０⁸ Ωで
あった。このロールを現像ロールとして用い、非磁性ト
ナー一成分系現像方式でＰＰＣに画像を形成させてみ
た。得られた結果を表１に示す。

【００２７】参考例２ 〈ロールの製法〉コロネートＣ−ＨＸ（日本ポリウレタ
ン社製）を１７．５重量部添加・攪拌する以外は、参考
例１と同じ操作を行い、シャフト表面に導電性ポリウレ
タン層が形成されたロールを得た。このロールの硬度は
５５°（ＪＩＳ Ａ）であり、ロール抵抗値は２×１０
⁸ Ωであった。このロールを現像ロールとして用い、非
磁性トナー一成分系現像方式でＰＰＣに画像を形成させ
てみた。得られた結果を表１に示す。

【００２８】参考例３ 〈ロールの製法〉クラポールＰ−2010（クラレ社製）１
００重量部に、１，４−ブタンジオール５重量部、トリ
メチロールプロパン２重量部、過塩素酸リチウム０．０
０５部加え攪拌し溶解させた後、１００℃に温調し、つ
いでジフェニルメタンジイソシアネートを３４重量部添
加・攪拌し、混合物を得た。この混合物を、参考例１と
同じ操作を行い、シャフト表面に導電性ポリウレタン層
が形成されたロールを得た。このロールの硬度は７０°
（ＪＩＳ Ａ）であり、ロール抵抗値は３×１０⁸ Ωで
あった。このロールを現像ロールとして用い、非磁性ト
ナー一成分系現像方式でＰＰＣに画像を形成させてみ
た。得られた結果を表１に示す。

【００２９】 ＊硬度の測定は、ウォーレス社製の微小硬度計を用い、
測定値をＪＩＳ Ａに換算した。 ＊ＯＰＣ汚染の程度は、現像ロールをニップ幅３mmでＯ
ＰＣドラムに圧接し、50℃、90％Rhで10日間放置後、Ｏ
ＰＣドラム圧接面の状態により判定した。ここで、
『大』は、ドラムの圧接面が全長にわたり白濁した状
態、『中』は、ドラムの圧接面が部分的に白濁した状
態、ナシは、ドラムの圧接面と非接触部との差異が認め
られない状態を示す。 ＊帯電特性の測定法は以下のようにして行った。まず、
トナーを圧縮成形によりφ：13mm、t ：1mm のトナーチ
ップを作製し、そのチップを現像ロール表面でこすり、
トナーチップの表面電位を測定した。なお、シリコーン
ゴムを用いた現像ロールの帯電特性は、−14.0KVであっ
た。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像ロールの、非磁性トナーの一成分
系現像剤を用いる方式における一使用例を示す図であ
る。

【図２】本発明の現像ロールの断面図である。

【符号の説明】

１．ドナーロール ２．現像ロール ３．現像ブレード ４．有機感光体（ＯＰＣ） ５．芯金シャフト ６．導電性ウレタン弾性体層 ７．イソシアネート処理表層 ８．トナー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金表面に、導電性ウレタン弾性体層が
   形成されている画像形成装置用表面改質ロールにおい
   て、該導電性ウレタン弾性体層の表面にイソシアネート
   処理表層が形成されていることを特徴とする表面改質ロ
   ール。
2. 【請求項２】 前記イソシアネート処理表層は、イソシ
   アネート含有化合物を含む溶液に前記弾性体層を浸漬さ
   せ加熱することにより形成された表層である請求項１記
   載の表面改質ロール。
3. 【請求項３】 前記溶液には、シロキサン結合を有する
   化合物が含まれている請求項２記載の表面改質ロール。
4. 【請求項４】 前記導電性ウレタン弾性体層は、シロキ
   サン結合を有する化合物が含まれる組成物から形成され
   た層である請求項１ないし３のいずれか１項記載の表面
   改質ロール。