JP2005128067A

JP2005128067A - 現像ロール

Info

Publication number: JP2005128067A
Application number: JP2003360645A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ishida; 政典石田; Naoki Yamaguchi; 直樹山口; Yasuyuki Hayazaki; 康行早崎; Shoji Arimura; 昭二有村
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2005-05-19
Also published as: US20050085361A1

Abstract

【課題】かぶりが少なく、耐久性に優れた現像ロールを提供する。
【解決手段】軸体１の外周面にベースゴム層２が形成され、このベースゴム層２の外周に、直接または他の層を介して表層３が形成されてなる現像ロールにおいて、上記表層３が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とする表層３用材料により形成されている。
（Ａ）マトリックスポリマー。
（Ｂ）アジピン酸エステル系可塑剤。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる現像ロールに関するものであり、詳しくは、ベース層に柔らかいゴムを用いたソフトタイプの現像ロールに関するものである。

近年、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に用いられる現像ロールは、小径化や低融点化したトナーへのストレスを軽減するため、ベース層に柔らかいゴムを用いたソフトタイプが主流となっている。ソフトタイプ等の現像ロールは、トナーを均一に層形成、帯電、搬送させる役割があり、これらの機能を部品のライフエンドまで維持していくために、柔らかいベース層の上に、それらの機能を持たせたコート層を形成して、機能分離を行って使用する場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１５４０４号公報

しかしながら、現像ロールの表層には、抵抗を調整するための導電剤や、ライフエンドまでトナー搬送性、表面性、強度を維持するための粗さ剤、架橋剤、充填剤等多くの材料が配合されている。そのため、現像ロールの表面が硬くなり、低融点のカラートナーに対してストレスを与えやすくなり、かぶりが発生するという難点がある。すなわち、トナーカートリッジのライフエンド時にはトナーが劣化し、帯電性が不均一になるため、画像が乱れたり、ライフ自体が短くなるという難点がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、かぶりが少なく、耐久性に優れた現像ロールの提供をその目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の現像ロールは、軸体の外周面にベースゴム層が形成され、このベースゴム層の外周に、直接または他の層を介して表層が形成されてなる現像ロールにおいて、上記表層が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とする表層用材料により形成されているという構成をとる。
（Ａ）マトリックスポリマー。
（Ｂ）アジピン酸エステル系可塑剤。

すなわち、本発明者らは、かぶりが少なく、耐久性に優れた現像ロールを得るべく、表層用材料を中心に鋭意研究を重ねた。そして、表層中に可塑剤を入れると好結果が得られるのではないかと想起し、各種の可塑剤について詳細に検討を続けたところ、アジピン酸エステル系可塑剤を用いると、現像ロール表面の硬度が小さくなり、摩擦係数が減少するため、トナーが現像ロール表面上を滑りやすくなり、トナーへのストレスが減少し、かぶりが少なくなるということを突き止めた。そして、マトリックスポリマーおよびアジピン酸エステル系可塑剤を必須成分とする表層用材料を用いて表層を形成してなる現像ロールが、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。

本発明の現像ロールが上記効果を奏するのは、つぎのような理由によるものと考えられる。すなわち、本発明の現像ロールは、ベースゴム層の表面に、直接または他の層を介して表層が形成され、かつ、その表層が、マトリックスポリマー（Ａ成分）およびアジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）を必須成分とする表層用材料により形成されている。そのため、現像ロール表面の硬度が小さくなるとともに、摩擦係数が減少し、トナーが現像ロール表面上を滑りやすくなる。その結果、本発明の現像ロールを用いると、トナーへのストレスが減少し、かぶりが少なくなり、耐久性が向上するという優れた効果を奏するものと考えられる。

また、上記アジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）のなかでも、特にジブチルカルビトールアジペートを用いると、耐久性がより向上する。

そして、上記アジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）の配合量を特定の範囲内に設定すると、耐久性がより向上する。

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明の現像ロールとしては、例えば、図１に示すように、軸体１の外周面にベースゴム層２が形成され、このベースゴム層２の外周に表層３が形成されてなるものがあげられる。

本発明の現像ロールは、上記表層３が、マトリックスポリマー（Ａ成分）およびアジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）を必須成分とする表層３用材料により形成されているのであって、これが最大の特徴である。

上記軸体１としては、導電性を有するものであれば特に限定されるものではなく、金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体が用いられる。上記軸体１の材料としては、アルミニウム、ステンレス等があげられる。また、必要に応じ軸体１上に接着剤、プライマー等を塗布することができる。なお、接着剤、プライマー等は必要に応じて導電化してもよい。

上記軸体１の外周面に形成されるベースゴム層２用材料としては、特に限定はないが、例えば、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム（ＣＯ）、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンエラストマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム等が用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、ポリマー自身の電気抵抗が低い点で、シリコーンゴム、ＣＯ、ＥＣＯ、ＮＢＲ、ウレタンエラストマーが好適に用いられる。

なお、上記ベースゴム層２用材料には、必要に応じて、電子導電剤、イオン導電剤、架橋剤、架橋促進剤、加工助剤、老化防止剤、軟化剤、補強剤、発泡剤等を適宜配合しても差し支えない。

上記電子導電剤としては、例えば、アルミニウム粉末，ステンレス粉末等の金属粉末、導電性酸化亜鉛（ｃ−ＺｎＯ），導電性酸化チタン（ｃ−ＴｉＯ₂），導電性酸化鉄（ｃ−Ｆｅ₃Ｏ₄），導電性酸化錫（ｃ−ＳｎＯ₂）等の導電性金属酸化物、グラファイト，カーボンブラック等の導電性粉末等があげられる。また、上記イオン導電剤としては、第四級アンモニウム塩、リン酸エステル、スルホン酸塩、脂肪族多価アルコール、脂肪族アルコールサルフェート塩等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

つぎに、上記ベースゴム層２の外周面に形成される表層３用材料としては、前述のように、マトリックスポリマー（Ａ成分）およびアジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）を必須成分とする材料が用いられる。

上記マトリックスポリマー（Ａ成分）としては、特に限定はなく、例えば、ポリウレタン系，ポリアミド系，シリコーン系，アクリル系，尿素系等のゴム材料や樹脂材料があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

また、上記マトリックスポリマー（Ａ成分）とともに用いられるアジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）としては、特に限定はなく、例えば、ジブチルカルビトールアジペート、ジオクチルアジペート、ジイソブチルアジペート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、少量添加で効果が得られるため、ジブチルカルビトールアジペートが好適に用いられる。

上記アジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）の配合割合は、上記マトリックスポリマー（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、５〜５０部の範囲内が好ましく、特に好ましくは１０〜３０部の範囲内である。すなわち、Ｂ成分が５部未満であると、トナーへのストレス減少効果が充分に得られず、逆に５０部を超えると、現像ロール表面にブリードして感光ドラムを汚染するおそれがあるからである。

なお、上記表層３用材料には、上記Ａ成分およびＢ成分とともに、導電剤、硬化剤等を、必要に応じて適宜に配合しても差し支えない。

本発明の現像ロールは、例えば、つぎのようにして作製することができる。

すなわち、前記ベースゴム層２用材料となる各成分をニーダー等の混練機を用いて混練し、ベースゴム層２用材料を調製する。また、前記表層３用材料となる各成分をロール等の混練機を用いて混練し、この混合物に有機溶剤を加えて混合、攪拌することにより、表層３用材料を調製する。つぎに、軸体１となる芯金をセットした射出成形用金型内に、上記ベースゴム層２用材料を充填し、所定の条件で加熱架橋を行う。その後、脱型して、軸体１の外周面に沿ってベースゴム層２が形成されてなるベースロールを製造する。ついで、上記ベースロールの外周面に、上記表層３用材料を塗布等して表層３を形成する。このようにして、ベースゴム層２の外周面に表層３が形成されてなる２層構造の導電性ロール（図１参照）を作製することができる。

なお、上記ベースゴム層２の形成方法は、射出成形法に限定されるものではなく、注型成形法やプレス成形後、研磨する方法により作製しても差し支えない。また、上記表層３用材料の塗布方法は、特に制限するものではなく、従来公知のディッピング法、スプレーコーティング法、ロールコート法等があげられる。

このようにして得られた本発明の現像ロールは、ベースゴム層２の厚みを、通常、０．５〜１０ｍｍの範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは厚み１〜６ｍｍである。また、上記表層３の厚みは、３〜１００μｍの範囲に設定することが好ましく、特に好ましくは厚み５〜５０μｍである。

なお、本発明の現像ロールは、図１に示したように、ベースゴム層２の外周面に直接、表層３が形成されてなる２層構造に限定されるものではなく、例えば、ベースゴム層２の外周面に、少なくとも１層の中間層を介して、表層３が形成されてなる３層以上の多層構造であっても差し支えない。ただし、必ずその表層３が、マトリックスポリマー（Ａ成分）およびアジピン酸エステル系可塑剤（Ｂ成分）を必須成分とする表層３用材料により形成されている必要がある。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔表層用材料の調製〕
ウレタン樹脂（日本ポリウレタン社製、ニッポラン５２３０）１００部と、カーボンブラック（電気化学工業社製、ＨＳ−１００）３０部と、ジブチルカルビトールアジペート（旭電化社製、アデカサイザーＲＳ１０７）５部とを加えて、混合，攪拌し、メチルエチルケトンに溶解することにより、表層用材料を調製した。

〔現像ロールの作製〕
軸体としてＳＵＳ３０３製芯金（直径１０ｍｍ）を準備し、この外周面に接着剤を塗布したものを、ロール型内部にセットし、上記軸体とロール型内周面の間の空隙部にベースゴム層用材料である導電性シリコーンゴム（信越化学工業社製、Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ）を注型し、加熱加硫（１６０℃×４０分）させた後、脱型することにより軸体の外周にベースゴム層（厚み４ｍｍ）を形成した。このようにして得られたベースゴム層付き軸体（ベースロール）を金型から脱型し、上記ベースゴム層外周面に、上記表層用材料からなるコーティング液を塗布した後、乾燥および加熱処理を行うことによりベースゴム層の外周面に表層（厚み１０μｍ）を形成し、２層構造の現像ロールを得た（図１参照）。

ジブチルカルビトールアジペートの配合量を１０部に変更する以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

ジブチルカルビトールアジペートの配合量を２０部に変更する以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

ジブチルカルビトールアジペートの配合量を３０部に変更する以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

ジブチルカルビトールアジペートの配合量を５０部に変更する以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

〔比較例１〕
ジブチルカルビトールアジペートを配合しない以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

〔比較例２〕
ジブチルカルビトールアジペート５部に代えて、ジオクチルフタレート５部を用いる以外は、実施例１と同様にして、表層用材料を調製した。そして、この表層用材料を用いる以外は、実施例１と同様にして、現像ロールを作製した。

このようにして得られた実施例品および比較例品の現像ロールを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１に併せて示した。

〔トナー消費量〕
各現像ロールを実機に組み付け、４５℃×９５％ＲＨの高温高湿下で、印字率３％のカラー文字を１枚ずつ間欠で画出しし、６０００枚後のトナーカートリッジ重量を測定し、その減少量をトナー消費量として評価した。

〔トナー濃度〕
各現像ロールを実機に組み付け、４５℃×９５％ＲＨの高温高湿下で、印字率３％のカラー文字を１枚ずつ間欠で画出しし、６０００枚後のドラム上白地部に飛んだトナーをテープで剥がしとり、マクベス濃度計を用いてトナー濃度（トナー飛翔量）を測定した。

〔感材汚染〕
各現像ロールを感光ドラムに１ｋｇの荷重で押し付け、４５℃×９５％ＲＨの高温高湿下で放置した。所定期間（２週間、１ヶ月）後に取り出して、現像ロールを実機に組み付け画出しし、現像ロールとの接触部の画像を確認した。評価は、ブリードして感光ドラムの汚染がみられたものを×、感光ドラムの汚染が若干みられたものを△、感光ドラムの汚染がみられなかったものを○とした。

上記結果から、実施例品は、表層に特定の可塑剤（ジブチルカルビトールアジペート）を用いているため、トナー消費量およびトナー飛翔量のいずれも少なく、感材の汚染もみられなかった。

これに対して、比較例１品は、感材汚染はみられなかったが、表層に特定の可塑剤（ジブチルカルビトールアジペート）を用いていないため、トナー消費量およびトナー飛翔量がいずれも多かった。比較例２品は、ジブチルカルビトールアジペートに代えて、ジオクチルフタレートを表層に用いているため、トナー消費量、トナー飛翔量が多かった。

本発明のように、ベース層に柔らかいゴムを用いたソフトタイプの現像ロールは、複写機，プリンター，ファクシミリ等の電子写真装置に好適に用いられる。

本発明の現像ロールの一例を示す断面図である。

符号の説明

１軸体
２ベースゴム層
３表層

Claims

軸体の外周面にベースゴム層が形成され、このベースゴム層の外周に、直接または他の層を介して表層が形成されてなる現像ロールにおいて、上記表層が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とする表層用材料により形成されていることを特徴とする現像ロール。
（Ａ）マトリックスポリマー。
（Ｂ）アジピン酸エステル系可塑剤。
上記（Ａ）のマトリックスポリマーが、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、および尿素系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも１つである請求項１記載の現像ロール。
上記（Ｂ）のアジピン酸エステル系可塑剤が、ジブチルカルビトールアジペートである請求項１または２記載の現像ロール。
上記（Ｂ）の配合割合が、上記（Ａ）１００重量部に対して、５〜５０重量部の範囲内に設定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像ロール。