JP2006023702A - Developing roller and image forming apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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用いられる現像ローラと、この現像ローラを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing roller used in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a printer or an electrostatic recording apparatus, and an image forming apparatus using the developing roller.
複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、潜像を保持した感光ドラム等の潜像保持体に非磁性現像剤(トナー)を供給し、潜像保持体の潜像にトナーを付着させて潜像を可視化することが行われており、その現像方法の一般的なものの一つとして、潜像保持体との間に微小なギャップを設けて配置された現像ローラの外周上に帯電したトナーを担持させ、潜像保持体と現像ローラとの間に電圧をかけた状態で現像ローラを回転させることにより、トナーを潜像保持体に飛翔させる非磁性ジャンピング現像法がある。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a nonmagnetic developer (toner) is supplied to a latent image holding body such as a photosensitive drum holding a latent image, and toner is applied to the latent image on the latent image holding body. The latent image is visualized by adhering, and as one of the general development methods, on the outer periphery of the developing roller arranged with a small gap between the latent image holding member and the latent image holding member. There is a non-magnetic jumping development method in which charged toner is carried, and the developing roller is rotated in a state where a voltage is applied between the latent image holding member and the developing roller, thereby causing the toner to fly to the latent image holding member.
非磁性ジャンピング現像法を、図1を参照してさらに説明する。トナーを供給するためのトナー供給用ローラ94と静電潜像を保持した感光ドラム(潜像保持体)95との間に、感光ドラム95に対して微小なギャップ92を空けて、現像ローラ91が配設され、これら現像ローラ91、感光ドラム95及びトナー供給用ローラ94がそれぞれ図中矢印方向に回転するとともに、感光ドラム95と現像ローラ91との間に、所定の電圧を印加することにより、トナー96がトナー供給用ローラ94により現像ローラ91の表面に供給され、トナー96が成層ブレード97によって均一な薄層に整えられ、薄層に形成されたトナー96が、ギャップ92を越えて感光ドラム95に飛翔して潜像に付着し、この潜像が可視化されるようになっている。
The nonmagnetic jumping development method will be further described with reference to FIG. A small gap 92 is provided with respect to the photosensitive drum 95 between the
なお、図中98は転写部であり、ここで紙等の記録媒体にトナー画像を転写するようになっている。また99はクリーニング部であり、そのクリーニングブレード99aにより転写後に感光ドラム95表面に残留するトナー6を除去するよう構成されている。
In the figure,
図2は、非磁性ジャンピング現像法に用いられる、従来の現像ローラ91を示す断面図であり、現像ローラ91は、一般的に、良導電性材料からなる中実円柱状もしくは中空円筒状のシャフト部材82(図示のものは、中実円柱状)の外周に、トナーに対する帯電性や付着性、あるいは現像ローラと成層ブレードとの間の摩擦力等を最適化するための樹脂層84を設けて構成される(例えば、特許文献1参照。)。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a conventional developing
そして、シャフト部材82は、強度的に許容される限り軽量にするため樹脂製とするのが好ましく、その場合、ローラ本体部85と、シャフト部材82の長さ方向両端部を構成する軸部86aとが設けられ、軸部86aは、画像形成装置のローラ支持部に軸支される。
しかしながら、現像ローラを用いた画像形成により高画質画像を得るためには、現像ローラ上に保持された現像剤が潜像保持体にいたる際に常に一定の電荷を保ち、また均一な帯電状態となっていることが求められるが、連続印刷時などの際に現像ローラ上に担持されたトナーの帯電量が不安定になる場合があり、例えば未現像部分における現像ローラ上のトナーは連続的に摩擦帯電が起こり、帯電量が所定値を超えてしまう場合がある。また、部分的に黒べた画像を印字した場合などにはその部分に新たに保持される現像剤の帯電量が周囲と異なる場合があり、これにより生じる現像剤帯電分布の不均一性などによって不均一画像不良が発生する場合があり、特に、プリンタ等の画像形成装置に高画質が要求される場合やカラー画像に対応しようとする場合には、このような問題を防止することは極めて重要となっていた。 However, in order to obtain a high-quality image by image formation using the developing roller, the developer held on the developing roller always maintains a constant charge when reaching the latent image holding member, and has a uniform charged state. However, the charge amount of the toner carried on the developing roller may become unstable during continuous printing, for example, the toner on the developing roller in an undeveloped portion is continuously There is a case where frictional charging occurs and the charge amount exceeds a predetermined value. In addition, when a solid black image is printed, the charge amount of the developer newly held in that part may be different from the surroundings, and this is caused by non-uniformity of the developer charge distribution caused by this. In some cases, uniform image defects may occur, and it is extremely important to prevent such problems particularly when high image quality is required for an image forming apparatus such as a printer or when trying to cope with color images. It was.
本発明は、このような問題点を鑑みてなされてものであり、白画像かぶりの発生がなく連続印刷時や部分的なべた画像印字においても経時的な画像変化や画像むらを生じることなく、高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる現像ローラとこの現像ローラを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and there is no occurrence of white image fog, without causing temporal image change or image unevenness even during continuous printing or partial solid image printing. An object of the present invention is to provide a developing roller capable of reliably and stably obtaining a high-quality image and an image forming apparatus including the developing roller.
<1>本発明は、長さ方向両端部を軸支されて取付けられるシャフト部材の半径方向外側に一層以上の樹脂層を設けてなり、外周面上に担持した非磁性現像剤を潜像保持体に供給する現像ローラにおいて、
前記シャフト部材を、導電剤を含有した樹脂製の中空円筒体もしくは中実円柱体よりなるものとするとともに、外周面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させてこの外周面を帯電させた場合の、電荷付与後0.1秒から0.2秒後までの表面電位減衰速度の絶対値を、0.1[V/sec]以上としてなる現像ローラである。
<1> In the present invention, one or more resin layers are provided on the outer side in the radial direction of a shaft member that is attached by being axially supported at both ends in the length direction, and the nonmagnetic developer carried on the outer peripheral surface is held as a latent image. In the developing roller supplied to the body,
The shaft member is made of a hollow hollow cylinder made of a resin containing a conductive agent or a solid cylindrical body, and a voltage of 8 kV is applied to a corona discharger disposed at a distance of 1 mm from the outer peripheral surface. When the corona discharge is generated to charge the outer peripheral surface, the absolute value of the surface potential decay rate from 0.1 seconds to 0.2 seconds after the charge is applied is 0.1 [V / sec] or more. A developing roller.
<2>本発明は、<1>において、少なくとも一層の樹脂層は、導電剤を含有する紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂よりなる現像ローラである。
本明細書において、電子線硬化型樹脂とは、架橋剤、重合開始剤、開裂補助剤を含有せず、これらの助剤を用いなくとも、電子線照射によるエネルギーによって自己架橋を進行させる特性を有する樹脂をいうものとする。だだし、実際の製造においてこれらを架橋剤等を配合して層を形成することは差し支えなく、電子線硬化型樹脂は、これらを架橋剤等との配合を拒むものではない。
<2> The present invention is the developing roller according to <1>, wherein at least one resin layer is made of an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin containing a conductive agent.
In this specification, the electron beam curable resin does not contain a crosslinking agent, a polymerization initiator, or a cleavage aid, and has the property of allowing self-crosslinking to proceed with energy by electron beam irradiation without using these aids. It shall mean the resin it has. However, in actual production, these may be blended with a crosslinking agent or the like to form a layer, and the electron beam curable resin does not refuse to blend them with the crosslinking agent or the like.
<3>本発明は、<1>もしくは<2>において、導電剤を含有する紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂よりなる樹脂層は、無溶剤の塗工液を塗布し、紫外線もしくは電子線を照射することにより形成されてなる現像ローラである。 <3> In the present invention, in <1> or <2>, the resin layer made of an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin containing a conductive agent is coated with a solventless coating solution, and ultraviolet or electronic It is a developing roller formed by irradiating a line.
<4>本発明は、<1>〜<3>のいずれかにおいて、前記シャフト部材と最内側の樹脂層との間に、弾性層を配設してなる現像ローラである。 <4> The present invention is the developing roller according to any one of <1> to <3>, wherein an elastic layer is disposed between the shaft member and the innermost resin layer.
<5>本発明は、<1>〜<4>のいずれかにおいて、前記シャフト部材を形成する前記樹脂は、汎用樹脂,汎用エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックよりなる群から選ばれた少なくとも一種の合成樹脂である現像ローラである。 <5> In the present invention, in any one of <1> to <4>, the resin forming the shaft member is at least one kind selected from the group consisting of general-purpose resins, general-purpose engineering plastics, and super-engineering plastics. A developing roller made of resin.
<6>本発明は、<5>において、汎用エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックが、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,ポリフェニレンエーテル,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,ポリアリレートポリテトラフルオロエチレン,又は液晶ポリマーである現像ローラである。
<6> The present invention relates to <5>, wherein the general-purpose engineering plastic or super engineering plastic is polyacetal,
<7>本発明は、<1>〜<6>のいずれかにおいて、シャフト部材を形成する樹脂に含有される導電剤が、カーボンブラック,グラファイト,酸化スズ,酸化チタン,酸化亜鉛,ニッケル,アルミニウム及び銅よりなる群から選ばれた少なくとも一種である現像ローラである。 <7> In the present invention, in any one of <1> to <6>, the conductive agent contained in the resin forming the shaft member is carbon black, graphite, tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, nickel, aluminum And a developing roller that is at least one selected from the group consisting of copper.
<8>本発明は、<1>〜<7>のいずれかにおいて、前記シャフト部材を中空円筒体よりなるものとし、中空円筒体に、その外周面から半径方向内側に向かって延在する補強用リブを設けてなる現像ローラである。 <8> The present invention provides the reinforcement according to any one of <1> to <7>, wherein the shaft member is formed of a hollow cylindrical body, and extends from the outer peripheral surface toward the radially inner side of the hollow cylindrical body. This is a developing roller provided with a working rib.
<9>本発明は、<8>において、前記シャフト部材に、前記中空円筒体の半径方向中心に配置され中空円筒体を嵌通する金軸を設け、金軸を前記補強リブの半径方向内側端を支持するよう構成してなる現像ローラである。 <9> The present invention provides the shaft member according to <8>, wherein the shaft member is provided with a metal shaft that is disposed at a center in the radial direction of the hollow cylindrical body and passes through the hollow cylindrical body. A developing roller configured to support an end.
<10>本発明は、<9>において、前記中空円筒体を、複数の円筒部材を長さ方向に連結して構成してなる現像ローラである。 <10> The present invention is the developing roller according to <9>, wherein the hollow cylindrical body is configured by connecting a plurality of cylindrical members in the length direction.
<11>本発明は、<1>〜<10>のいずれかの現像ローラを設けてなる画像形成装置である。 <11> The present invention is an image forming apparatus provided with the developing roller according to any one of <1> to <10>.
<1>の発明によれば、外周面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させてこの外周面を帯電させた場合の、電荷付与後0.1秒から0.2秒後までの表面電位減衰速度の絶対値を0.1[V/sec]以上としたので、濃度むらや白画像のかぶりの発生を可及的に防止することができ、しかも連続印刷、又は部分的画像印字時においても良好な画質を確実に保持することができ、カラー画像にも良好に対応することができる高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる。 According to the invention <1>, after applying a charge when a corona discharge is generated by applying a voltage of 8 kV to a corona discharger arranged with an interval of 1 mm from the outer peripheral surface to charge the outer peripheral surface. Since the absolute value of the surface potential decay rate from 0.1 second to 0.2 second is set to 0.1 [V / sec] or more, it is possible to prevent the occurrence of uneven density and white image fog as much as possible. In addition, it is possible to reliably and stably obtain a high-quality image that can reliably maintain good image quality even during continuous printing or partial image printing, and can also cope with color images. Can do.
<2>の発明によれば、少なくとも一層の樹脂層は、導電剤を含有する紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂よりなるものとしたので、紫外線照射もしくは電子線照射の代わりに熱もしくは熱風で乾燥して硬化させて形成するのに対比して、乾燥のための大掛かりな設備とスペースとを節減することができ、しかも、乾燥プロセスの制御が難しいことに起因する成膜のばらつきを抑制し、樹脂層を高精度に形成することができる。 According to the invention <2>, since at least one resin layer is made of an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin containing a conductive agent, heat or hot air is used instead of ultraviolet irradiation or electron beam irradiation. Compared to forming by drying and curing with a large amount of equipment, it can save a lot of equipment and space for drying, and also suppress variations in film formation caused by difficult control of the drying process In addition, the resin layer can be formed with high accuracy.
<3>の発明によれば、少なくとも一層の樹脂層は、無溶剤の塗工液を塗布し、紫外線もしくは電子線を照射することにより形成したので、上記と同様の効果をもたらすことができる。 According to the invention <3>, since at least one resin layer is formed by applying a solvent-free coating solution and irradiating with ultraviolet rays or electron beams, the same effects as described above can be brought about.
<4>の発明によれば、前記シャフト部材と半径方向最内側の樹脂層との間に、弾性層を配設したので、樹脂層が潜像保持体や成層ブレードに押し当てられる際の、樹脂層にかかる応力を緩和することができ、樹脂層の耐久性を向上させるとともに、トナーに対する応力も緩和することができ、このことにより、長期にわたって安定した画像の形成に資することができる。 According to the invention <4>, since the elastic layer is disposed between the shaft member and the radially innermost resin layer, the resin layer is pressed against the latent image holding member or the stratified blade. The stress applied to the resin layer can be relieved, the durability of the resin layer can be improved, and the stress on the toner can also be relieved, thereby contributing to the formation of a stable image over a long period of time.
<5>の発明によれば、前記シャフト部材を形成する前記樹脂を、汎用樹脂,汎用エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックよりなる群から選ばれた少なくとも一種の合成樹脂からなるものとしたので、広く用いられている樹脂成型機により成形が可能なことにより安価に製造でき、また、成型品形状の自由度を高くすることができ、さらには、リサイクル性も高めることができる。 According to the invention of <5>, the resin forming the shaft member is made of at least one kind of synthetic resin selected from the group consisting of general-purpose resin, general-purpose engineering plastic, and super-engineering plastic. Since it can be molded by a resin molding machine, it can be manufactured at low cost, the degree of freedom of the shape of the molded product can be increased, and the recyclability can be improved.
<6>の発明によれば、汎用エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックを、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,ポリフェニレンエーテル,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,ポリアリレートポリテトラフルオロエチレン,又は液晶ポリマーから選ばれたものとしたので、これらの材料は、安価に、しかも簡易に材料を入手することができ、また、曲げ強さ、吸水変化が少ないこと、耐熱性等、現像ローラに必要とされる特性を具えており、好ましい。
According to the invention <6>, general-purpose engineering plastics or super engineering plastics are made of polyacetal,
<7>の発明によれば、シャフト部材を形成する樹脂に含有される導電剤を、カーボンブラック,グラファイト,酸化スズ,酸化チタン,酸化亜鉛,ニッケル,アルミニウム及び銅よりなる群から選ばれた少なくとも一種であるとしたので、現像ローラに必要とされる体積抵抗率を付与させることができ、またこれらの材料は、流動性や曲げ強さに優れ、シャフト部材を形成するさいに有利なものなる。 According to the invention of <7>, the conductive agent contained in the resin forming the shaft member is at least selected from the group consisting of carbon black, graphite, tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, nickel, aluminum, and copper. Since it is a kind, it is possible to impart the required volume resistivity to the developing roller, and these materials are excellent in fluidity and bending strength, and are advantageous for forming a shaft member. .
<8>の発明によれば、前記シャフト部材を中空円筒体よりなるものとし、中空円筒体に、その外周面から半径方向内側に向かって延在する補強用リブを設けて構成したので、感光ドラム等から受ける曲げに対する強度を上げ、その結果、印刷画像品質を向上させることができる。 According to the invention <8>, the shaft member is made of a hollow cylindrical body, and the hollow cylindrical body is provided with reinforcing ribs extending radially inward from the outer peripheral surface thereof. The strength against bending received from the drum or the like can be increased, and as a result, the quality of the printed image can be improved.
<9>の発明によれば、前記シャフト部材に、前記中空円筒体の半径方向中心に配置され中空円筒体を嵌通する金軸を設け、金軸を前記補強リブの半径方向内側端を支持するよう構成したので、シャフト部材の曲げに対する強度をなお一層向上させることができる。 According to the invention of <9>, the shaft member is provided with a metal shaft that is disposed at the center in the radial direction of the hollow cylindrical body and passes through the hollow cylindrical body, and the metal shaft supports the radially inner end of the reinforcing rib. Since it comprised so, the intensity | strength with respect to the bending of a shaft member can be improved further.
<10>の発明によれば、複数の円筒部材を長さ方向に連結して前記中空円筒体を構成したので、部材の長さが短くなることによって向上する加工精度と、加工の容易さにより、現像ローラを高精度で低コストのものにすることができる。 According to the invention of <10>, since the hollow cylindrical body is configured by connecting a plurality of cylindrical members in the length direction, the processing accuracy is improved by shortening the length of the member, and the ease of processing. The developing roller can be made with high accuracy and low cost.
<11>の発明によれば、<1>〜<10>のいずれかの現像ローラを設けて構成されるので、濃度むらや白画像のかぶりの発生を可及的に防止することができ、しかも、連続印刷、又は部分的画像印字時においても良好な画質を確実に保持することができ、カラー画像にも良好に対応することができる高品位な画像を確実かつ安定的に得ることができる。 According to the invention <11>, since the developing roller according to any one of <1> to <10> is provided, it is possible to prevent density unevenness and white image fog as much as possible. In addition, it is possible to reliably maintain a good image quality even during continuous printing or partial image printing, and to reliably and stably obtain a high-quality image that can also cope with a color image. .
本発明の実施形態についてさらに詳しく説明する。図3(a)は、本実施形態の現像ローラを示す断面図であり、図3(b)は、図3(a)のb−b矢視に対応する側面図である。現像ローラ1は、シャフト部材2の外周上に半導電性の弾性層3を形成し、更にこの弾性層3上に半導電性の樹脂層4を形成してなるが、弾性層3は必須の構成ではない。シャフト部材2は、樹脂製の中実円柱体5、および、その両端に形成されたそれぞれの軸部6よりなり、これらの軸部6は、取付け状態において、図示しない、電子写真装置のローラ支持部に軸支される。
The embodiment of the present invention will be described in more detail. FIG. 3A is a cross-sectional view showing the developing roller of the present embodiment, and FIG. 3B is a side view corresponding to the view taken along the line bb in FIG. The developing
シャフト部材2は、樹脂製であるので、これを金属等で形成する場合に比して、重量の大幅な増加を招くことなくシャフト部材2の径を大きくすることができ、また、樹脂は導電剤を含有するので良好な導電性を有し、このことにより、現像ローラ1の表面に所望の電位を付与することができる。
Since the
シャフト部材2に用いる樹脂材料としては、適度の強度を有するとともに、射出成型等により成形可能なものであればよく、汎用樹脂やエンジニアリングプラスチックの中から適宜選定することができ、特に制限されるものではない。具体的には、エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアセタール、ポリアミド樹脂(例えば、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(メタキシレンジアミンとアジピン酸とから得られるポリアミド)等)、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、ポリフェニレンエーテル、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などを挙げることができる。また、汎用樹脂としては、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、ポリエチレンなどが挙げられる。その他、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等を用いることもできる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The resin material used for the
上記の中でも、特にエンジニアリングプラスチックが好ましく、さらに、ポリアセタール、ポリアミド樹脂、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、ポリカーボネートなどが、熱可塑性で成形性に優れ、かつ、機械的強度に優れる点より、好ましい。特に、ポリアミド6・6、ポリアミドMXD6、ポリアミド6・12、あるいはこれらの混合樹脂が好適である。なお、熱硬化性樹脂を用いることに差し支えはないが、リサイクル性を考慮すれば熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
Among the above, engineering plastics are particularly preferable, and polyacetal, polyamide resin, polybutylene terephthalate, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polycarbonate, and the like are preferable because they are thermoplastic and have excellent moldability and mechanical strength. . In particular,
導電剤としては、樹脂材料中に均一に分散することができるものであれば各種のものを使用することが可能であるが、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やアルミニウム、銅、ニッケルなどの金属粉末、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛などの金属酸化物粉末、導電性ガラス粉末などの粉末状導電剤が好ましく用いられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。この導電剤の配合量は、目的とする導電ローラの用途や状況に応じて適当な抵抗値が得られるように選定すればよく、特に制限されるものではないが、通常はシャフト部材2の材料全体に対して5〜40重量%、特には、5〜20重量%とすることが好ましい。
Various conductive agents can be used as long as they can be uniformly dispersed in the resin material, such as carbon black powder, graphite powder, carbon fiber, aluminum, copper, nickel, etc. A powdered conductive agent such as metal powder, metal oxide powder such as tin oxide, titanium oxide and zinc oxide, and conductive glass powder is preferably used. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. The blending amount of the conductive agent may be selected so as to obtain an appropriate resistance value according to the intended use and situation of the conductive roller, and is not particularly limited. Usually, the material of the
シャフト部材2の体積抵抗率については、上述のようにローラの用途等に応じて適宜設定すればよいが、通常は1×100〜1×1012Ω・cm、好ましくは1×102〜1×1010Ω・cm、より好ましくは1×105〜1×1010Ω・cmとする。
The volume resistivity of the
シャフト部材2の材料中には、必要に応じ補強や増量等を目的として各種導電性または非導電性の繊維状物やウィスカー、フェライトなどを配合することができる。繊維状物としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維などの繊維を挙げることができ、また、ウィスカーとしては、チタン酸カリウムなどの無機ウィスカーを挙げることができる。これら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。これらの配合量は、用いる繊維状物やウィスカーの長さおよび径、主体となる樹脂材料の種類や目的とするローラ強度等に応じて適宜選定することができるが、通常は材料全体の5〜70重量%、特には10〜20重量%である。
In the material of the
シャフト部材2は、現像ローラ1の芯部を構成するものであるため、ローラとして良好な性能を安定的に発揮させるために十分な強度が必要であり、通常、JIS K 7171に準拠した曲げ強度で80MPa以上、特に130MPa以上の強度を有することが好ましく、これにより良好な性能を長期にわたって確実に発揮することができる。なお、曲げ強度の上限については特に制限はないが、一般的には500MPa以下程度である。
Since the
図3に示したシャフト部材2は中実円柱体5よりなるが、シャフト部材2に代えて、中空円筒体13よりなるシャフト部材12を用いることもでき、図4は、シャフト部材12を用いた現像ローラ11を示す断面図である。現像ローラ11は、シャフト部材12の外側に弾性層3、樹脂層4をこの順に形成してなる点については現像ローラ1と同様である。シャフト部材12は、中空円筒体13とキャップ部材12とを接着等により接合して形成され、中空円筒体13は、円筒部13a、底部13bおよび軸部6よりなり、また、キャップ部材14は蓋部14aと軸部6とよりなる。両方の軸部6は、取付け状態において、図示しない、電子写真装置のローラ支持部に軸支される。
The
シャフト部材2に代えて、中空のシャフト部材12を用いることによりシャフト部材をより一層軽量にすることができ、特に現像ローラの外径が12mmを越える場合には、中空の構造とするのが好ましい。
By using a
図5は、さらに、シャフト部材12に代えてシャフト部材22を用いた現像ローラ21を示す断面図であり、図6はその斜視図である。シャフト部材22は、中空円筒体23とキャップ部材22とを接着等により接合して形成され、中空円筒体23は、円筒部23a、底部23b、ギヤ部7および軸穴部8よりなり、一方、キャップ部材24は、現像ローラ11と同様に、蓋部24aと軸部6とよりなる。
FIG. 5 is a sectional view showing the developing
軸部6と軸穴部8とが、図示しない、電子写真装置のローラ支持部に軸支され、また、現像ローラの回転駆動力は、ギヤ部7を介して直接シャフト部材に伝達される。このようなギヤ部7を有する中空円筒体23であっても、シャフト部材22を樹脂製としたので、これを射出成形等により一体的に成型することができ、シャフト部材22を金属よりなるものとした場合には、ギヤ部を別部材としなければならないのに対比して、シャフト部材のコストを低減することができる。なお、ギヤ部7は、平歯車であってもハズバ歯車であっても、一体的に成型することができる。
The
また、中空円筒部13a、または23aの肉厚は、強度的に十分であるかぎり、軽量化の点で薄い方が好ましく、例えば、0.3〜3mmとすることができるが、一層好ましくは、1〜2mmとするのがよい。
Further, the thickness of the hollow
上記樹脂材料および導電剤等からなる配合材料を用いてシャフト部材2、12、22を形成するための方法としては、特に制限はなく、樹脂材料の種類などに応じて、公知の成形法の中から適宜選定することができるが、一般的には金型を用いる射出成形法が適用される。
The method for forming the
図7は、中空円筒体23を成形する金型30を、閉止した状態において示す断面図であり、金型30は筒型31、コア型32、およびランナ型33よりなり、これらの型を、筒型31の長さ方向に相互に離隔接近させることにより、金型の開放および閉止を行うよう構成される。金型30を閉止した状態において、筒型31とコア型32とで形成されるキャビティ35に、第一スプルー36から、ランナ37および第二スプルー34を介して樹脂を注入し、その後、金型30内でこれを冷却固化させることによって中空円筒体23を成形することができる。また、ホットランナ方式を用いることによりランナ37中の材料を無駄なく利用することもできる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the
ここで、筒型31、コア型32は周方向に分割されることのない構造を有するので、中空円筒体23を周方向に均一なものとすることができる。また、コア型32を用いる代りに、不活性ガスを導入し、このガスの圧力によって中空部を形成することもできる。
Here, since the
図8は、端部構造の異なるシャフト部材を示す側面図であり、図8(a)、図8(b)は、端部の両方を軸部6で構成した例、図8(c)は、端部の両方を軸穴部8で構成した例、図8(d)、図8(e)は、両端部の一方を軸部6で、他方を軸穴部8で構成した例をそれぞれ示す。また、図8(b)〜図8(e)の例は、一方の端部にギヤ部7を設けた例を示す。このほか、端部の両側にギヤ部7を設けることもでき、この場合、シャフト部材が動力伝達を仲介する機能を担うことになる。いずれの場合も、ギヤ部7は円筒部もしくは円柱部と一体的に形成することができる。
FIG. 8 is a side view showing a shaft member having a different end structure. FIGS. 8A and 8B are examples in which both end portions are configured by the
ここで、図8(a)に示したものは、シャフト部材2もしくは12に対応し、図8(d)に示したものはシャフト部材22に対応する。
Here, the structure shown in FIG. 8A corresponds to the
また、図8に示したシャフト部材2、12の軸部6は、図9(a)に斜視図で示すように、最も単純な形状の円柱状をなすが、この代わりに、例えば、図9(b)に示すテーパ部を有するもの、図9(c)に示すDカット加工を施したもの、図9(d)に示す角柱状のもの、図9(e)に示す先尖端部を有するもの、図9(f)に示す環状溝を有するもの、図9(g)に示す段付部を有するもの、図9(h)に示す、外周面にスプラインもしくはギヤ用外歯部が形成されたもの等を用いることができ、同様に、軸穴部8として、図9(i)に斜視図で示した単純な丸穴形状のものの外、図9(j)に示すD型断面形状のもの、図9(k)に示す小判状断面形状のもの、図9(l)に示す角穴形状のもの、図9(m)に示す、内周面にスプラインもしくはギヤ用内歯部が形成されたもの、図9(n)に示すテーパ穴部を有するもの、図9(o)に示すキー溝付丸穴のものなども用いることができる。
Further, the
さらに、図9(r)に斜視図で示したギヤ部7に代えて、図9(p)に示す段付部や、図9(q)に示すやフランジ部等を用いることもできる。
Furthermore, in place of the
図14は、図4に示したシャフト部材12に代えて、シャフト部材52を用いた現像ローラ51を示す斜視図であり、図15は、シャフト部材52を示す斜視図である。シャフト部材52は中空円筒体53と金軸56とよりなり、中空円筒体53には、その外周面から半径方向内側に向かって延在する補強用リブ55が設けられ、また、中空円筒体53は、その長さ方向に、複数の円筒部材54を連結して構成される。このように、中空円筒体53を複数の円筒部材54からなるものとし、いわば長さ方向に分割したことで、従来の金属パイプや樹脂一体成形品の場合に比し部材の長さが短くなるため、加工の精度を向上することができるとともに、個々の部材の加工が容易になり、これにより生産性の向上にも寄与することができる。
FIG. 14 is a perspective view showing a developing roller 51 using a
中空円筒体53の半径方向中心に、中空円筒体を嵌通する金軸56が配置され、金軸56はそれらの補強リブ55の半径方向内側端を支持するよう構成され、この構成により、ローラの剛性を向上して、曲げに対する強度を高めることができる。
At the center of the
円筒部材54同士の連結手段としては、特に制限されるものではないが、例えば、図16に示すような構造を例示することができ、その端部同士の嵌合により結合可能とすることができる。図示する円筒部材54は、一方の端部61A側に凸部62および回転止めピン63を有し(図中の(a))、他方の端部61B側に凹部65および回転止め穴66を有している(図中の(b))。図中の(c)は円筒部材54の断面図である。このような構造を有する円筒部材54同士を、端部61Aと端部61Bとを対向させた状態で回転させながら嵌め合わせることで、凸部62が凹部65と、回転止めピン63が回転止め穴66と夫々嵌合して、互いに強固に結合することが可能となる。ローラは回転させて使用するものであるため、部材間の連結手段は、回転防止機構を備えていることが好適である。なお、図示する円筒部材54においては、凸部62および凹部65において、芯出し用のテーパ加工が施されている。
The connecting means between the
本発明においては、シャフト部材52自体の形状については特に制限されるものではなく、適宜所望の形状とすることができる。例えば、長手方向端部に当たる部材にギヤ部57(図17参照)やDカット形状等の適宜形状の軸部などを形成しておくか、または、ギヤ部のみの部材をローラ本体形成後の端部に接合することで、シャフト部材52の長さ方向端部に所望に応じこれら機能部品の形状を持たせることができる。これにより、軸を別途使用し、または、軸に複雑な加工をする必要がなくなり、また、機能部品の芯出しを行うことが容易となるメリットも得られる。
In the present invention, the shape of the
また、シャフト部材52の外形は、図15等に示す円筒形状には限られず、図18に示すような、長手方向両端部から中央部に向かい径大となるクラウン形状を有するものとすることもできる。従来のような金属パイプや樹脂一体成形品の場合、ローラ本体の外形はストレートな円柱形状とすることが一般的であり、中央部が両端部よりも径大であるクラウン形状などの対応は困難で、高額な金型製作による成形や、弾性層3の研磨、樹脂層4の塗工(ディップ等)の際の膜厚制御等が必要であった。本実施形態においては、中空円筒体53を長さ方向に分割することにより、個々の部材の加工難易度を低くしているため、クラウン形状などにも容易に対応が可能となり、また、加工精度も良好に確保することが可能となる。なお、本実施形態において、ローラ本体を形成する部材の個数には特に制限はなく、強度やコスト性の観点から適宜定めればよい。
Further, the outer shape of the
中空円筒体53を形成する材料としては、先にシャフト部材2について説明したと同様のものを用いることができ、また、金軸56としては、例えば、硫黄快削鋼やアルミニウム、ステンレス鋼等に、ニッケル、亜鉛めっき等を施したものを用いることができる。
As a material for forming the hollow
中空円筒体53と金軸56との間の結合は、通常、慣用の接着剤等により行えばよく、特に制限されないが、例えば、中空部材54をオーブン等で加熱した状態で金軸56を通し、その後冷却することにより、中空部材54の樹脂材料を収縮させて金軸56に対し固定する方法を用いることもできる。また、この結合手段として、金軸56に溝やDカット等を設けることも好ましい(図示せず)。この場合の結合手段も、前述した部材の場合と同様に回転防止機構を備えていることが好ましく、これにより使用時における金軸56の空転を防止することができる。
The coupling between the hollow
本実施形態の現像ローラ51は、複数の円筒部材54を長さ方向に結合してシャフト部材52を形成した後、その外周に弾性層3を設けることにより製造することができる。ここで、本実施形態に係る円筒部材54により中空円筒体53を形成する手順としては、特に制限されるものではないが、例えば、図16に示すような嵌合構造を有する円筒部材54の場合には、部材同士を直接結合して中空円筒体53とすることもでき、また、嵌合構造を有しない場合には、図19(a)〜(c)に示すように、金軸56を個々の円筒部材54に順次挿通した後、接着剤等により互いに固定してローラ形状とする方法を用いてもよい。
The developing roller 51 of the present embodiment can be manufactured by forming a
ここで、樹脂層4は、一層もしくは複数の層よりなり、このうち少なくとも一層は、導電剤を含有する紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂よりなるのが好ましい。
Here, the
樹脂層4は、トナーや画像形成装置の仕様に応じて、トナーに所要の帯電量を付与するともに所要のトナー搬送量を得ることができ、また、潜像保持体へのトナー供給量が所要のものととなるよう、電気抵抗や表面性状等の特性が設定される。
The
この樹脂層4を形成する紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂としてはポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などが挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。更に、これらの樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂を用いることもできる。
Examples of the ultraviolet curable resin or electron beam curable resin forming the
紫外線硬化型樹脂又は電子線硬化型樹脂としては、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリレートオリゴマーを含む(メタ)アクリレート系樹脂組成物が好適である。 Although it does not specifically limit as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin, The (meth) acrylate type resin composition containing a (meth) acrylate oligomer is suitable.
かかる(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ系(メタ)アクリレートオリゴマー、エーテル系(メタ)アクリレートオリゴマー、エステル系(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリカーボネート系(メタ)アクリレートオリゴマー等、また、フッ素系、シリコーン系のアクリルオリゴマーなどを挙げることができる。 Examples of such (meth) acrylate oligomers include urethane (meth) acrylate oligomers, epoxy (meth) acrylate oligomers, ether (meth) acrylate oligomers, ester (meth) acrylate oligomers, and polycarbonate (meth) acrylate oligomers. And fluorine-based and silicone-based acrylic oligomers.
上記(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、(メタ)アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。 The (meth) acrylate oligomer is composed of a compound such as polyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, adduct of polyhydric alcohol and ε-caprolactone, It can be synthesized by reaction with (meth) acrylic acid or by urethanizing a polyisocyanate compound and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
ウレタン系(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。 A urethane type (meth) acrylate oligomer is obtained by urethanizing a polyol, an isocyanate compound, and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
エポキシ系(メタ)アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸の反応生成物が好ましい。 Examples of the epoxy-based (meth) acrylate oligomer may be any reaction product of a compound having a glycidyl group and (meth) acrylic acid. Among them, a benzene ring, a naphthalene ring, a spiro ring, a dicyclopentadiene, A reaction product of a compound having a cyclic structure such as tricyclodecane and having a glycidyl group and (meth) acrylic acid is preferred.
更に、エーテル系(メタ)アクリレートオリゴマー、エステル系(メタ)アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系(メタ)アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール(ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール)と(メタ)アクリル酸との反応によって得ることができる。 Furthermore, ether-based (meth) acrylate oligomers, ester-based (meth) acrylate oligomers and polycarbonate-based (meth) acrylate oligomers react with polyols (polyether polyols, polyester polyols and polycarbonate polyols) and (meth) acrylic acid, respectively. Can be obtained by:
樹脂層4を成膜するための樹脂組成物には、必要に応じて粘度調整のために重合性二重結合を有する反応性希釈剤を配合する。このような反応性希釈剤としては、アミノ酸や水酸基を含む化合物に(メタ)アクリル酸がエステル化反応及びアミド化反応で結合した構造の、例えば、単官能、2官能または多官能の重合性化合物等を使用することができる。これらの希釈剤は、(メタ)アクリレートオリゴマー100重量部当たり、通常10〜200重量部用いることが好ましい。
The resin composition for forming the
樹脂層4の樹脂に配合される導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤等が用いられる。
As the conductive agent blended in the resin of the
電子導電剤を例示すれば、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、酸化処理等を施したカラ−(インク)用カーボン、熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物、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、カーボンウイスカー、黒鉛ウイスカー、炭化チタンウイスカー、導電性チタン酸カリウムウイスカー、導電性チタン酸バリウムウイスカー、導電性酸化チタンウイスカー、導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカー等が挙げられる。 Examples of the electronic conductive agent include conductive carbon such as ketjen black and acetylene black, rubber carbon such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT, and a color treated with oxidation ( Ink) carbon, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, antimony-doped tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, nickel, copper, silver, germanium and other metals and metal oxides, polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, etc. Conductive whiskers such as conductive polymer, carbon whisker, graphite whisker, titanium carbide whisker, conductive potassium titanate whisker, conductive barium titanate whisker, conductive titanium oxide whisker, and conductive zinc oxide whisker.
これらの電子導電剤の配合量は、樹脂100重量部に対し100重量部以下、例えば、1〜100重量部、特に1〜80重量部、とりわけ10〜50重量部であることが好適である。 The blending amount of these electronic conductive agents is preferably 100 parts by weight or less, for example, 1 to 100 parts by weight, particularly 1 to 80 parts by weight, especially 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin.
ただし、カーボン系導電剤を紫外線硬化型樹脂に含有する場合は、樹脂100重量部に対し20重量部以下、特に10重量部以下、とりわけ5重量部以下であることが、好適となり、20重量部を越えた場合には、カーボン系導電剤は紫外線を吸収しやすいため、導電剤の量が多いほど紫外線が層の奥まで到達にくくなり、そのため紫外線硬化反応の進行が十分進まなくなってしまう虞がある。 However, when the carbon-based conductive agent is contained in the ultraviolet curable resin, it is preferably 20 parts by weight or less, particularly 10 parts by weight or less, especially 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the resin. Since the carbon-based conductive agent easily absorbs ultraviolet rays when the amount exceeds the upper limit, the larger the amount of the conductive agent, the more difficult it is for the ultraviolet rays to reach the back of the layer, so that the progress of the ultraviolet curing reaction may not proceed sufficiently. is there.
また、イオン導電剤を例示すれば、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、ホウ弗化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩などのアンモニウム塩;リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属、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、ホウ弗化水素酸塩、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。これらイオン導電剤の配合量は、通常樹脂100重量部に対して0.01〜10重量部、特に0.05〜5重量部の範囲で好適に用いられる。 Examples of ionic conductive agents include perchlorate, chlorate, hydrochloride, bromine such as tetraethylammonium, tetrabutylammonium, dodecyltrimethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, benzyltrimethylammonium, and modified fatty acid dimethylethylammonium. Ammonium salts such as acid salts, iodates, borofluoride salts, sulfates, ethyl sulfates, carboxylates, sulfonates; alkali metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, alkaline earths Examples include metal perchlorates, chlorates, hydrochlorides, bromates, iodates, borofluorides, sulfates, trifluoromethyl sulfates, sulfonates, and the like. These ionic conductive agents are preferably used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, particularly 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resin.
なお、上記導電剤は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよく、この場合電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせることも可能である。 In addition, the said electrically conductive agent may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types, In this case, it is also possible to combine an electronic conductive agent and an ionic conductive agent.
なお、導電剤が酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム及びニッケル、銅などの金属及び金属酸化物のような透明導電剤であると、紫外線が透過しやすく、紫外線硬化型樹脂の重合を妨げないという効果が得られる。この透明導電剤配合量は、樹脂100重量部に対し100重量部以下、特に1〜80重量部、とりわけ10〜50重量部であることが好適である。 In addition, when the conductive agent is a transparent conductive agent such as tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, potassium titanate, barium titanate, nickel, copper, and other metal and metal oxides, ultraviolet rays are easily transmitted and ultraviolet curing is achieved. The effect of not hindering the polymerization of the mold resin is obtained. The blending amount of the transparent conductive agent is preferably 100 parts by weight or less, particularly 1 to 80 parts by weight, particularly 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.
樹脂層4を構成する樹脂が紫外線硬化型樹脂の場合、重合開始剤を含有することが好ましい。紫外線重合開始剤としては、公知のものを使用することができ、例えば、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は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
When the resin constituting the
なお、かかる紫外線重合開始剤の配合量は、(メタ)アクリレートオリゴマー100重量部当たり0.1〜10重量部が好ましい。 The blending amount of the ultraviolet polymerization initiator is preferably 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the (meth) acrylate oligomer.
本発明においては、上記必須成分以外に、必要に応じて、上記の光重合開始剤による光重合反応を促進するためにトリエチルアミン、トリエタノールアミン等の第3級アミン、トリフェニルホスフィン等のアルキルホスフィン系光重合促進剤、p−チオジグリコール等のチオエーテル系光重合促進剤などを添加してもよい。これらの化合物の添加量は、通常(メタ)アクリレートオリゴマー100重量部当たり0.01〜10重量部の範囲が好ましい。 In the present invention, in addition to the above essential components, a tertiary amine such as triethylamine and triethanolamine, and an alkyl phosphine such as triphenylphosphine, if necessary, in order to promote the photopolymerization reaction by the photopolymerization initiator. A photopolymerization accelerator, a thioether photopolymerization accelerator such as p-thiodiglycol, and the like may be added. The amount of these compounds added is usually preferably in the range of 0.01 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the (meth) acrylate oligomer.
また、少なくとも最外側に位置する樹脂層に関しては、これを構成する樹脂に、フッ素および珪素の一方もしくは両方を含有させるのが好ましく、このことにより、最外層の樹脂層の表面エネルギーを低減することができ、その結果、現像ローラの摩擦抵抗を低下させるとともに、トナーの離型性も向上し、長期間の使用における摩耗を低減し耐久性を向上させることができる。 For at least the outermost resin layer, it is preferable that the resin constituting the layer contains one or both of fluorine and silicon, thereby reducing the surface energy of the outermost resin layer. As a result, the frictional resistance of the developing roller can be reduced, the toner releasability can be improved, wear during long-term use can be reduced, and durability can be improved.
フッ素を含む紫外線硬化型樹脂を形成する原料としては、重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物を含有することが好ましく、この重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物のみからなってもよく、重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物と他種の重合可能な炭素原子間二重結合を有する化合物とをブレンドした組成物よりなるものであってもよい。 As a raw material for forming an ultraviolet curable resin containing fluorine, it is preferable to contain a fluorine-containing compound having a polymerizable carbon-carbon double bond, and the fluorine-containing compound having a polymerizable carbon-carbon double bond. Or a composition comprising a blend of a fluorine-containing compound having a polymerizable carbon-carbon double bond and another type of polymerizable compound having a carbon-carbon double bond. Good.
重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物としては、フルオロオレフィン類、フルオロ(メタ)アクリレート類が好適である。 As the fluorine-containing compound having a polymerizable double bond between carbon atoms, fluoroolefins and fluoro (meth) acrylates are suitable.
フルオロオレフィン類としては、1ないしすべての水素原子がフッ素と置換された炭素数2〜12のものが好適であり、具体的には、ヘキサフルオロプロペン[CF3CF=CF2,フッ素含有率76重量%]、(パーフルオロブチル)エチレン[F(CF2)4CH=CH2,フッ素含有率69重量%]、(パーフルオロヘキシル)エチレン[F(CF2)6CH=CH2,フッ素含有率71重量%]、(パーフルオロオクチル)エチレン[F(CF2)8CH=CH2,フッ素含有率72重量%]、(パーフルオロデシル)エチレン[F(CF2)10CH=CH2,フッ素含有率73重量%]、クロロトリフルオロエチレン[CF2=CFCl,フッ素含有率49重量%]、1−メトキシ−(パーフルオロ−2−メチル−1−プロペン[(CF3)2C=CFOCH3,フッ素含有率63重量%]、1,4−ジビニルオクタフルオロブタン[(CF2)4(CH=CH2)2,フッ素含有率60重量%]、1,6−ジビニルドデカフルオロヘキサン[(CF2)6(CH=CH2)2,フッ素含有率64重量%]、1,8−ジビニルヘキサデカフルオロオクタン[(CF2)8(CH=CH2)2,フッ素含有率67重量%]が例示される。
As fluoroolefins, those having 2 to 12 carbon atoms in which 1 to all hydrogen atoms are substituted with fluorine are preferable. Specifically, hexafluoropropene [CF 3 CF═CF 2 ,
フルオロ(メタ)アクリレート類としては、1ないしすべての水素原子がフッ素と置換された炭素数5〜16のフルオロアルキル(メタ)アクリレートが好適であり、具体的には、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート(CF3CH2OCOCH=CH2、フッ素含有率34重量%)、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアクリレート(CF3CF2CH2OCOCH=CH2、フッ素含有率44重量%)、F(CF2)4CH2CH2OCOCH=CH2(フッ素含有率51重量%)、2,2,2−トリフルオロエチルアクリレート[CF3CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率37重量%]、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアクリレート[CF3CF2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率47重量%]、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート[F(CF2)4CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率54重量%]、3−(パーフルオロブチル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[F(CF2)4CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率49重量%]、2−(パーフルオロヘキシル)エチルアクリレート[F(CF2)6CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率59重量%]、3−(パーフルオロヘキシル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[F(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率55重量%]、2−(パーフルオロオクチル)エチルアクリレート[F(CF2)8CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率62重量%]、3−(パーフルオロオクチル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[F(CF2)8CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率59重量%]、2−(パーフルオロデシル)エチルアクリレート[F(CF2)10CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率65重量%]、2−(パーフルオロ−3−メチルブチル)エチルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)2CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率57重量%]、3−(パーフルオロ−3−メチルブチル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)2CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率52重量%]、2−(パーフルオロ−5−メチルヘキシル)エチルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)4CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率61重量%]、3−(パーフルオロ−5−メチルヘキシル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)4CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率57重量%]、2−(パーフルオロ−7−メチルオクチル)エチルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)6CH2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率64重量]、3−(パーフルオロ−7−メチルオクチル)−2−ヒドロキシプロピルアクリレート[(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率60重量%]、1H,1H,3H−テトラフルオロプロピルアクリレート[H(CF2)2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率41重量%]、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルアクリレート[H(CF2)4CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率53重量%]、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチルアクリレート[H(CF2)6CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率59重量%]、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノニルアクリレート[H(CF2)8CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率63重量%]、1H−1−(トリフルオロメチル)トリフルオロエチルアクリレート[(CF3)2CHOCOCH=CH2,フッ素含有率51重量%]、1H,1H,3H−ヘキサフルオロブチルアクリレート[CF3CHFCF2CH2OCOCH=CH2,フッ素含有率48重量%]、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート[CF3CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率34重量%]、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルメタクリレート[CF3CF2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率44重量%]、2−(パーフルオロブチル)エチルメタクリレート[F(CF2)4CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率51重量%]、3−(パーフルオロブチル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[F(CF2)4CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率47重量%]、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート[F(CF2)6CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率57重量%]、3−(パーフルオロヘキシル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[F(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率53重量%]、2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート[F(CF2)8CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率61重量%]、3−パーフルオロオクチル−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[F(CF2)8CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率57重量%]、2−(パーフルオロデシル)エチルメタクリレート[F(CF2)10CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率63重量%]、2−(パーフルオロ−3−メチルブチル)エチルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)2CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率55重量%]、3−(パーフルオロ−3−メチルブチル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)2CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率51重量%]、2−(パーフルオロ−5−メチルヘキシル)エチルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)4CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率59重量%]、3−(パーフルオロ−5−メチルヘキシル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)4CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率56重量%]、2−(パーフルオロ−7−メチルオクチル)エチルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)6CH2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率62重量%]、3−(パーフルオロ−7−メチルオクチル)−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート[(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率59重量%]、1H,1H,3H−テトラフルオロプロピルメタクリレート[H(CF2)2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率51重量%]、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチルメタクリレート[H(CF2)4CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率51重量%]、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチルメタクリレート[H(CF2)6CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率57重量%]、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノニルメタクリレート[H(CF2)8CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率61重量%]、1H−1−(トリフルオロメチル)トリフルオロエチルメタクリレート[(CF3)2CHOCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率48重量%]、1H,1H,3H−ヘキサフルオロブチルメタクリレート[CF3CHFCF2CH2OCOC(CH3)=CH2,フッ素含有率46重量%]などが例示される。 As the fluoro (meth) acrylate, a fluoroalkyl (meth) acrylate having 5 to 16 carbon atoms in which 1 to all hydrogen atoms are substituted with fluorine is preferable. Fluoroethyl acrylate (CF 3 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 34 wt%), 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate (CF 3 CF 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 44 wt%), F (CF 2) 4CH 2 CH 2 OCOCH = CH 2 ( fluorine content 51 wt%), 2,2,2-trifluoroethyl acrylate [CF 3 CH 2 OCOCH = CH 2, the fluorine content 37 wt%], 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl acrylate [CF 3 CF 2 CH 2 OCOCH = CH 2 , fluorine content 47 wt%], 2- (perfluorobutyl) ethyl acrylate [F (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 54 wt%], 3- (perfluorobutyl ) -2-hydroxypropyl acrylate [F (CF 2 ) 4 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 49 wt%], 2- (perfluorohexyl) ethyl acrylate [F (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 59 wt%], 3- (perfluorohexyl) -2-hydroxypropyl acrylate [F (CF 2 ) 6 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH═CH 2 , Fluorine content 55 wt%], 2- (perfluorooctyl) ethyl acrylate [F (CF 2 ) 8 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 62 wt%], 3- (perfluorooctyl) -2-hydroxypropyl acrylate [F (CF 2 ) 8 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine Content 59 wt%], 2- (perfluorodecyl) ethyl acrylate [F (CF 2 ) 10 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 65 wt%], 2- (perfluoro-3-methylbutyl) Ethyl acrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 2 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 57 wt%], 3- (perfluoro-3-methylbutyl) -2-hydroxypropyl acrylate [(CF 3) 2 CF (CF 2) 2 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH = CH 2, the fluorine content 5 Wt%], 2- (perfluoro-5-methylhexyl) ethyl acrylate [(CF 3) 2 CF ( CF 2) 4 CH 2 CH 2 OCOCH = CH 2, fluorine content 61 wt%], 3- (par Fluoro-5-methylhexyl) -2-hydroxypropyl acrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 57 wt%], 2- (par Fluoro-7-methyloctyl) ethyl acrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 64 wt], 3- (perfluoro-7-methyloctyl) -2 -Hydroxypropyl acrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOCH = CH 2 , Nitrogen content 60 wt%], 1H, 1H, 3H-tetrafluoropropyl acrylate [H (CF 2 ) 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 41 wt%], 1H, 1H, 5H-octafluoropentyl Acrylate [H (CF 2 ) 4 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 53 wt%], 1H, 1H, 7H-dodecafluoroheptyl acrylate [H (CF 2 ) 6 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , Fluorine content 59 wt%], 1H, 1H, 9H-hexadecafluorononyl acrylate [H (CF 2 ) 8 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 63 wt%], 1H-1- (trifluoromethyl ) Trifluoroethyl acrylate [(CF 3 ) 2 CHOCOCH═CH 2 , fluorine content 51 wt%], 1H, 1H, 3H-hexafluorobutyl acrylate [CF 3 CHFCF 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , fluorine content 48 wt%], 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate [CF 3 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2, fluorine content 34 wt%], 2,2,3,3,3-pentafluoro-propyl methacrylate [CF 3 CF 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 44 wt%, 2- (perfluorobutyl) ethyl methacrylate [F (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 51 wt%], 3- (perfluorobutyl) -2-hydroxypropyl methacrylate [F (CF 2) 4 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine-containing Rate 47% by weight], 2- (perfluorohexyl) ethyl methacrylate [F (CF 2) 6 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 57 wt%], 3- (perfluorohexyl) 2-hydroxypropyl methacrylate [F (CF 2 ) 6 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 53 wt%], 2- (perfluorooctyl) ethyl methacrylate [F ( CF 2) 8 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 61 wt%, 3-perfluorooctyl-2-hydroxypropyl methacrylate [F (CF 2) 8 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 57 wt%], 2- (perfluorodecyl) ethyl methacrylate [F (CF 2 ) 10 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 63 wt%], 2- (perfluoro-3-methylbutyl) ethyl methacrylate [(CF 3 ) 2 CF ( CF 2) 2 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 55 wt%], 3- (perfluoro-3-methylbutyl) -2-hydroxypropyl methacrylate [(CF 3) 2 CF ( CF 2 ) 2 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 51 wt%], 2- (perfluoro-5-methylhexyl) ethyl methacrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2) 4 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 59 wt%], 3- (perfluoro-5-methylhexyl) -2 Hydroxypropyl methacrylate [(CF 3) 2 CF ( CF 2) 4 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 56 wt%], 2- (perfluoro-7-methyl-octyl ) Ethyl methacrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 62 wt%], 3- (perfluoro-7-methyloctyl) -2- Hydroxypropyl methacrylate [(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 6 CH 2 CH (OH) CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 59 wt%], 1H, 1H, 3H-tetrafluoropropyl methacrylate [H (CF 2) 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 51 wt%], 1H, 1H, 5 - octafluoro pentyl methacrylate [H (CF 2) 4 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, fluorine content 51 wt%], 1H, 1H, 7H- dodecafluoroheptyl methacrylate [H (CF 2) 6 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 57 wt%], 1H, 1H, 9H-hexadecafluorononyl methacrylate [H (CF 2 ) 8 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 61 % By weight], 1H-1- (trifluoromethyl) trifluoroethyl methacrylate [(CF 3 ) 2 CHOCOC (CH 3 ) = CH 2 , fluorine content 48% by weight], 1H, 1H, 3H-hexafluorobutyl methacrylate [CF 3 CHFCF 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, the fluorine content 4 Wt%] and the like are exemplified.
上記の重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物は、モノマー、オリゴマーあるいはモノマーとオリゴマーの混合物であることが好ましい。オリゴマーとしては2〜20量体が好ましい。 The fluorine-containing compound having a polymerizable double bond between carbon atoms is preferably a monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer. As an oligomer, a 2-20 mer is preferable.
この重合可能な炭素原子間二重結合を有するフッ素含有化合物とブレンドされてもよい他種の重合可能な炭素原子間二重結合を有する化合物としては、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマー、あるいはモノマーとオリゴマーの混合物が好適である。 The compound having another polymerizable double bond between carbon atoms that may be blended with the fluorine-containing compound having a double bond between carbon atoms is not particularly limited. ) Acrylate monomers or oligomers or mixtures of monomers and oligomers are preferred.
この(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系(メタ)アクリレート、エポキシ系(メタ)アクリレート、エーテル系(メタ)アクリレート、エステル系(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系(メタ)アクリレート等のモノマー又はオリゴマー、また、シリコーン系の(メタ)アクリルのモノマー又はオリゴマーなどを挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate monomer or oligomer include, for example, urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, ether (meth) acrylate, ester (meth) acrylate, and polycarbonate (meth) acrylate. Or an oligomer, the monomer or oligomer of a silicone type (meth) acryl, etc. can be mentioned.
上記(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、(メタ)アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。 The (meth) acrylate oligomer is composed of a compound such as polyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, adduct of polyhydric alcohol and ε-caprolactone, It can be synthesized by reaction with (meth) acrylic acid or by urethanizing a polyisocyanate compound and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
ウレタン系(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。 A urethane type (meth) acrylate oligomer is obtained by urethanizing a polyol, an isocyanate compound, and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
エポキシ系(メタ)アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸の反応生成物が好ましい。 Examples of the epoxy-based (meth) acrylate oligomer may be any reaction product of a compound having a glycidyl group and (meth) acrylic acid. Among them, a benzene ring, a naphthalene ring, a spiro ring, a dicyclopentadiene, A reaction product of a compound having a cyclic structure such as tricyclodecane and having a glycidyl group and (meth) acrylic acid is preferred.
更に、エーテル系(メタ)アクリレートオリゴマー、エステル系(メタ)アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系(メタ)アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール(ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール)と(メタ)アクリル酸との反応によって得ることができる。 Furthermore, ether-based (meth) acrylate oligomers, ester-based (meth) acrylate oligomers and polycarbonate-based (meth) acrylate oligomers react with polyols (polyether polyols, polyester polyols and polycarbonate polyols) and (meth) acrylic acid, respectively. Can be obtained by:
また、珪素を含む紫外線硬化型樹脂を形成する原料としては、重合可能な炭素原子間二重結合を有する珪素含有化合物を含有することが好ましく、この重合可能な炭素原子間二重結合を有する珪素含有化合物のみからなってもよく、重合可能な炭素原子間二重結合を有する珪素含有化合物と他種の重合可能な炭素原子間二重結合を有する化合物とをブレンドした組成物よりなるものであってもよい。 The raw material for forming the ultraviolet curable resin containing silicon preferably contains a silicon-containing compound having a polymerizable carbon-carbon double bond, and silicon having a polymerizable carbon-carbon double bond. The composition may be composed of only a contained compound, and is composed of a composition obtained by blending a silicon-containing compound having a polymerizable carbon-carbon double bond and another kind of polymerizable compound having a carbon-carbon double bond. May be.
重合可能な炭素原子間二重結合を有する珪素含有化合物としては、両末端反応性シリコーンオイル類、片末端反応性シリコーンオイル類、(メタ)アクリロキシアルキルシラン類が好適である。反応性シリコーンオイル類としては、末端に(メタ)アクリル基を導入したものが好ましい。 As the silicon-containing compound having a polymerizable double bond between carbon atoms, both-end-reactive silicone oils, one-end-reactive silicone oils, and (meth) acryloxyalkylsilanes are suitable. As the reactive silicone oil, those having a (meth) acryl group introduced at the terminal are preferable.
本発明に好適な珪素含有化合物の具体例を以下に示す。 Specific examples of the silicon-containing compound suitable for the present invention are shown below.
これらの珪素含有化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよく、他の珪素を含有しない炭素間二重結合を有する化合物を用いてもよい。 One of these silicon-containing compounds may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used, or another compound having a carbon-carbon double bond that does not contain silicon may be used.
また、これらの重合可能な炭素間二重結合を有する珪素含有化合物及び他の珪素を含有しない炭素間二重結合を有する化合物は、モノマー、オリゴマー或いはモノマーとオリゴマーの混合物として好ましく用いられる。 These silicon-containing compounds having a polymerizable carbon-carbon double bond and other compounds having no carbon-containing carbon-carbon double bond are preferably used as a monomer, an oligomer, or a mixture of a monomer and an oligomer.
この重合可能な炭素原子間二重結合を有する珪素含有化合物とブレンドされてもよい他種の重合可能な炭素原子間二重結合を有する化合物としては、特に限定されるものではないが、(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマー、あるいはモノマーとオリゴマーの混合物が好適である。オリゴマーとしては、2〜20量体が好ましい。 The other compound having a polymerizable double bond between carbon atoms that may be blended with the silicon-containing compound having a polymerizable double bond between carbon atoms is not particularly limited. ) Acrylate monomers or oligomers or mixtures of monomers and oligomers are preferred. As an oligomer, a 2-20 mer is preferable.
この(メタ)アクリレートモノマー又はオリゴマーとしては、例えば、ウレタン系(メタ)アクリレート、エポキシ系(メタ)アクリレート、エーテル系(メタ)アクリレート、エステル系(メタ)アクリレート、ポリカーボネート系(メタ)アクリレート等、また、フッ素系の(メタ)アクリルのモノマー又はオリゴマーなどを挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate monomer or oligomer include urethane (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, ether (meth) acrylate, ester (meth) acrylate, polycarbonate (meth) acrylate, and the like. And fluorine-based (meth) acrylic monomers or oligomers.
上記(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、多価アルコールとε−カプロラクトンの付加物等の化合物と、(メタ)アクリル酸との反応により、あるいはポリイソシアネート化合物及び水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物をウレタン化することにより合成することができる。 The (meth) acrylate oligomer is composed of a compound such as polyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, adduct of polyhydric alcohol and ε-caprolactone, It can be synthesized by reaction with (meth) acrylic acid or by urethanizing a polyisocyanate compound and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
ウレタン系(メタ)アクリレートオリゴマーは、ポリオール、イソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とをウレタン化することによって得られる。 A urethane type (meth) acrylate oligomer is obtained by urethanizing a polyol, an isocyanate compound, and a (meth) acrylate compound having a hydroxyl group.
エポキシ系(メタ)アクリレートオリゴマーの例としては、グリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸との反応生成物であればいずれでもよいが、中でもベンゼン環、ナフタレン環、スピロ環、ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン等の環状構造を有し、かつグリシジル基を有する化合物と(メタ)アクリル酸の反応生成物が好ましい。 Examples of the epoxy-based (meth) acrylate oligomer may be any reaction product of a compound having a glycidyl group and (meth) acrylic acid. Among them, a benzene ring, a naphthalene ring, a spiro ring, a dicyclopentadiene, A reaction product of a compound having a cyclic structure such as tricyclodecane and having a glycidyl group and (meth) acrylic acid is preferred.
更に、エーテル系(メタ)アクリレートオリゴマー、エステル系(メタ)アクリレートオリゴマー及びポリカーボネート系(メタ)アクリレートオリゴマーは、各々に対するポリオール(ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール)と(メタ)アクリル酸との反応によって得ることができる。 Furthermore, ether-based (meth) acrylate oligomers, ester-based (meth) acrylate oligomers and polycarbonate-based (meth) acrylate oligomers react with polyols (polyether polyols, polyester polyols and polycarbonate polyols) and (meth) acrylic acid, respectively. Can be obtained by:
なお、樹脂層4を構成する紫外線硬化型樹脂には、その他必要に応じて種々の添加剤を適量添加することができる。
In addition, an appropriate amount of various additives can be added to the ultraviolet curable resin constituting the
さらに、樹脂層4には微粒子を分散させることが好ましく、このことにより、樹脂層4の表面に微小な凹凸を形成して、外周面に担持したトナーの潜像保持体への搬送力を確実ものにすることができる。
Further, it is preferable to disperse fine particles in the
上記微粒子としては、ゴム又は合成樹脂の微粒子やカーボン微粒子が好適であり、具体的にはシリコーンゴム、アクリル樹脂、スチレン樹脂、アクリル/スチレン共重合体、フッ素樹脂、ウレタンエラストマー、ウレタンアクリレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂の1種又は2種以上が好適である。 The fine particles are preferably rubber or synthetic resin fine particles or carbon fine particles. Specifically, silicone rubber, acrylic resin, styrene resin, acrylic / styrene copolymer, fluorine resin, urethane elastomer, urethane acrylate, melamine resin. One type or two or more types of phenol resins are preferred.
微粒子の添加量は、樹脂100重量部に対し0.1〜100重量部特に5〜80重量部が好適である。 The addition amount of the fine particles is preferably 0.1 to 100 parts by weight, particularly 5 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the resin.
この微粒子の平均粒径aは1〜50μm、特に3〜20μmが好適である。また、微粒子を分散させた樹脂よりなる層の厚さbは、1〜50μmであることが好ましく、微粒子の平均粒径a(μm)とこの厚さb(μm)との比a/bは1.0〜5.0とするのが好ましく、a/b比をこの範囲とすることにより、樹脂層4の表面に適正な微小凹凸を形成することができる。
The average particle diameter a of the fine particles is preferably 1 to 50 μm, particularly 3 to 20 μm. The thickness b of the resin layer in which fine particles are dispersed is preferably 1 to 50 μm, and the ratio a / b between the average particle diameter a (μm) of the fine particles and the thickness b (μm) is It is preferable to set it as 1.0-5.0, and an appropriate micro unevenness | corrugation can be formed in the surface of the
紫外線硬化型樹脂もしくは電子線硬化型樹脂よりなる樹脂層4を層形成する方法としては、上記樹脂成分及び導電剤、その他の添加剤を含有する組成物よりなる塗工液を表面に塗布し、紫外線もしくは電子線を照射する方法が好適に採用される。この塗工液は溶剤を含まないものであることが好ましく、もしくは、常温でも揮発性の高い溶剤を溶媒として用いることとしてもよい。
As a method of forming the
この塗工液を塗布する方法として、樹脂液中に樹脂層のない現像ローラをディップ液に浸漬するディップ法やスプレーコート法、ロールコート法などの中から、状況に応じて適宜選択して用いることができる。 As a method for applying the coating liquid, a dipping method in which a developing roller having no resin layer in the resin liquid is dipped in a dipping solution, a spray coating method, a roll coating method, or the like is appropriately selected according to the situation. be able to.
この樹脂層4の厚さは、特に制限されるものではないが、通常1〜500μm、特に3〜200μm、とりわけ5〜100μm程度とすることが好ましい。厚さが1μm未満であると、長期使用時の摩擦により十分に表面層の帯電性能を確保することができなくなる場合があり、一方500μmを超えると、現像ローラ表面が硬くなり、トナーにダメージを与えて感光体等の潜像保持体や成層ブレードへのトナーの固着が発生して画像不良となる場合がある。
The thickness of the
次に弾性層3について説明する。弾性層3は必須の構成ではないが、樹脂層4が潜像保持体や成層ブレードに押し当てられる際の、樹脂層4にかかる応力を緩和することができ、樹脂層の耐久性を向上させる等の目的のため半導電性の弾性層3を設けることが好ましく、弾性層3としては、エラストマー単体又はそれを発泡させたフォーム体に導電剤を添加して導電性を付与した弾性体が用いられる。ここで使用し得るエラストマーには、特に制限はなく、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エピクロルヒドリンゴム等が例示され、これらを単独であるいは2種以上組み合わせて用いることができる。本発明においては、これらのうち、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムが好ましく用いられる。また、これらと他のゴム材料との混合物もまた好ましく用いられる。特に、本発明においては、ウレタン結合を有する樹脂が好ましく用いられる。
Next, the
また、これらエラストマーを発泡剤を用いて化学的に発泡させ、あるいは、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たフォーム体としても用いることができる。本発明では、シャフト部材2と弾性層3との一体化を行うための成形工程において、いわゆるRIM成形法を用いてもよい。即ち、弾性層3の原料成分を構成する2種のモノマー成分を筒状型内に混合射出して、重合反応させて、シャフト部材2と弾性層3とを一体化する。これにより原料の注入から脱型までの所要時間60秒程度で成形工程を行うことができるので、生産コストを大幅に削減することが可能となる。
Moreover, these elastomers can be used as foam bodies that are chemically foamed using a foaming agent, or foamed by mechanically entraining air like polyurethane foam. In the present invention, a so-called RIM molding method may be used in a molding process for integrating the
弾性層3に添加される導電剤としては、樹脂層4を構成する樹脂に配合される導電剤と同じものを用いることができる。
As the conductive agent added to the
本発明においては、半導電性の弾性層の体積抵抗率を1×103〜1×1010Ω・cm、好ましくは1×104〜1×108Ω・cmとなるように調整する。抵抗値が103Ωcm未満であると電荷が潜像保持体等にリークしたり、電圧により現像ローラ自身が破壊したりする場合があり、一方1010Ωcmを超えると、十分な現像バイアスを稼ぐことができず、地かぶりが発生しやすくなる。 In the present invention, the volume resistivity of the semiconductive elastic layer is adjusted to 1 × 10 3 to 1 × 10 10 Ω · cm, preferably 1 × 10 4 to 1 × 10 8 Ω · cm. If the resistance value is less than 10 3 Ωcm, the charge may leak to the latent image holder or the developing roller may be destroyed by the voltage. On the other hand, if the resistance value exceeds 10 10 Ωcm, a sufficient developing bias is obtained. It is difficult to cover the ground.
現像ローラ1は、潜像保持体や成層ブレード等と当接して使用されることから、弾性層3は圧縮永久歪みが小さいことが好ましく、具体的には、20%以下、更に10%以下であることが好ましい。ゴム材料としてポリウレタンゴムを用いることは、圧縮永久歪みを小さく設計できることから好ましい。
Since the developing
半導電性の弾性層3には、必要に応じて上記エラストマーをゴム状物質とするために架橋剤、加硫剤を添加することができる。この場合、有機過酸化物架橋及び硫黄架橋のいずれの場合でも加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を用いることができる。更にまた、上記以外にもゴムの配合剤として一般に用いられているしゃく解剤、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、着色剤等を添加することができる。
A cross-linking agent and a vulcanizing agent can be added to the semiconductive
弾性層3の硬度は、特に制限されるものではないが、アスカーC硬度で80度以下、特に30〜70度とすることが好ましい。この場合、硬度が80度を超えると、現像ローラやトナーに加わる応力を緩和するという、弾性層本来の機能を発現しえなくなり、例えば、現像ローラと潜像保持体等との接触面積が小さくなり、良好な現像が行えなくなるおそれがある。更に、トナーに損傷を与え感光体や成層ブレードへのトナー固着などが発生して画像不良となりやすい。逆に、あまり低硬度にすると感光体や成層ブレードとの摩擦力が大きくなり、ジッターなどの画像不良が発生する虞がある。
The hardness of the
弾性層3は、感光体や成層ブレードなどに当接して使用されるため、硬度を低硬度に設定する場合でも、圧縮永久歪をなるべく小さくすることが好ましく、具体的には20%以下とすることが好ましい。
Since the
本発明においては、弾性層3の表面粗さは、JIS10点平均粗さで1〜20μmRz、更に1.5〜18μmRzとすることが好ましい。平均粗さが20μmRzを超えると、現像ローラの被覆層を厚く形成する必要があるため現像ローラ表面が硬くなり、その結果、トナーにダメージを与えて潜像保持体や成層ブレードへのトナー固着等が発生し画像不良を引き起すことがある。
In the present invention, the surface roughness of the
一方、平均粗さが1μmRzより小さい場合は、被覆層を形成したときに現像ローラの表面の平均粗さが小さくなりすぎ、トナー担持量が少なくなることから画像濃度が低下する恐れがある。本発明においては、上記表面粗さは、表面粗さ計「サーフコム590A」(東京精密社製)を用いて、軸方向に対して直交した向きに測定長さ2.4mm、測定速さ0.3mm/sec、カットオフ波長0.8mmでローラの長さ方向及び円周方向で偏りがないように300箇所以上測定して求めた値である。 On the other hand, when the average roughness is less than 1 μm Rz, when the coating layer is formed, the average roughness of the surface of the developing roller becomes too small, and the toner carrying amount decreases, so that the image density may be lowered. In the present invention, the surface roughness is measured using a surface roughness meter “Surfcom 590A” (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) in a measurement length of 2.4 mm in a direction orthogonal to the axial direction and a measurement speed of 0.8. This is a value obtained by measuring 300 or more locations at 3 mm / sec and a cutoff wavelength of 0.8 mm so that there is no deviation in the length direction and circumferential direction of the roller.
本発明の現像ローラ1は、特に制限されるものではないが、100V印加時の電気抵抗値を104〜1010Ω、特に105〜109Ωとすることが好ましい。この抵抗値が104Ω未満であると、階調性コントロールが著しく困難となる場合があり、また感光体等の感光ドラムに欠陥があった場合、バイアスリークが生じることもある。一方、この抵抗値が1010Ωを超えると、例えばトナーを感光体等の潜像保持体に現像する場合、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ずに、十分な画像濃度が得られなくなる場合がある。なお、この抵抗値の測定は、例えば平板又は円筒状の対極に現像ローラを所定圧力で押し当て、シャフト部材と対極との間に100Vの電圧を印加して、その時の電流値から求めることができる。
The developing
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は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点で重要であるが、更に、この抵抗値に加えて現像ローラ表面の電荷保持能力を制御し、また均一に保つこと、更に表面残留電位が一定速度で減衰することがトナー帯電量の適正化及び均一化には重要である。この場合、表面電荷保持能力は、通常一対の電極を現像ローラ表面に配置し、両極間に一定電圧を印加することにより表面抵抗を測定して検討されるが、この場合には電流は表面のみを流れるわけではなく現像ローラ内部をも流れてしまうため、正確な現像ローラ表面の評価を行うことはできない。 As described above, it is important to control the resistance value of the developing roller appropriately and uniformly from the viewpoint of maintaining the electric field strength for moving the toner appropriately and uniformly. It is important for the toner charge amount to be optimized and uniform that the charge retention ability of the toner is controlled and kept uniform, and further that the surface residual potential is attenuated at a constant rate. In this case, the surface charge retention capability is usually examined by measuring the surface resistance by placing a pair of electrodes on the surface of the developing roller and applying a constant voltage between the two electrodes, but in this case the current is only on the surface. Therefore, the surface of the developing roller does not flow, but the developing roller surface cannot be accurately evaluated.
また、四端子法による精度の向上も提案されているが、特に積層型の現像ローラの場合、表面層はかなり薄層であり、この方法においても表面のみの特性付けをすることは困難である。従って、これら従来の測定法によって得られる特性値は、表面電荷保持能力を正確に表すことはできない。 Although improvement of accuracy by the four-terminal method has been proposed, especially in the case of a multi-layer developing roller, the surface layer is quite thin, and it is difficult to characterize only the surface even in this method. . Therefore, the characteristic values obtained by these conventional measuring methods cannot accurately represent the surface charge holding ability.
そこで、本発明では、22℃、50%RHの測定環境において、現像ローラ表面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させて表面を帯電させた場合の、電荷付与後0.1秒後から0.2秒後までの表面電位減衰速度の絶対値により表面電荷保持能力を評価し、その表面電位減衰速度の絶対値を0.1[V/sec]以上とする。 Therefore, in the present invention, in a measurement environment of 22 ° C. and 50% RH, a voltage of 8 kV is applied to a corona discharger disposed at a distance of 1 mm from the surface of the developing roller to generate a corona discharge to charge the surface. In this case, the surface charge retention ability is evaluated based on the absolute value of the surface potential decay rate from 0.1 second to 0.2 second after the charge application, and the absolute value of the surface potential decay rate is set to 0.1 [V / Sec] or more.
この場合、この表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]未満であると、連続運転時に表面電荷が漸次蓄積して、現像ローラ上のトナー帯電量が所定値を超過してしまい、例えば現像プロセスによる画像形成時に実効現像バイアスが感光体白地部電位を超えてしまうことにより、白地印刷部への高電圧かぶりが発生してしまう。また、場合によってはトナー荷電により発生した電界が極大値を超えることによって感光体等の潜像保持体との間に放電が生じ、画像不良が発生することもある。なお、コロナ放電により帯電させる極性は、正負どちらでもよく、本発明ではコロナ帯電による表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]以上であればよい。より好ましくは、この表面電位減衰速度値は0.15〜10[V/sec]である。 In this case, if the surface potential decay rate value is less than 0.1 [V / sec], surface charge gradually accumulates during continuous operation, and the toner charge amount on the developing roller exceeds a predetermined value, For example, when the image is formed by the development process, the effective development bias exceeds the white background potential of the photosensitive member, thereby causing high voltage fog to the white background printing portion. In some cases, an electric field generated by toner charging exceeds a maximum value, and a discharge is generated between the latent image holding member such as a photosensitive member and an image defect may occur. The polarity charged by corona discharge may be either positive or negative. In the present invention, the surface potential decay rate value by corona charging may be 0.1 [V / sec] or more. More preferably, the surface potential decay rate value is 0.15 to 10 [V / sec].
以下に、現像ローラ表面の電位の減衰について簡単に説明する。 Hereinafter, the attenuation of the potential on the surface of the developing roller will be briefly described.
通常、電荷減衰曲線は、時間t[sec]対表面電位の対数logVをプロットすると、直線関係が導かれ、この直線の傾きから緩和時間(時定数)を設定することが可能である。しかしながら、実際の現像ローラにおける減衰曲線は、図13に示したように、直線関係は得られない。これは、減衰時定数が残留表面電位の電圧依存性を示すことによるものと考えられる。ここで、例えば現像ローラの回転周速は、多くの場合およそ0.4sec/1回転程度であり、この極短時間での電荷減衰速度が重要な特性であると考えられ、また成層ブレード通過後からトナー塗布用ローラによるかきとりまでの時間はおよそ0.2sec程度であり、従って表面が帯電されてから0.2秒後までの表面電位減衰速度が特に重要な特性となるものである。 Usually, when the charge decay curve plots the time t [sec] versus the logarithm logV of the surface potential, a linear relationship is derived, and the relaxation time (time constant) can be set from the slope of this straight line. However, the attenuation curve in the actual developing roller cannot obtain a linear relationship as shown in FIG. This is considered due to the fact that the decay time constant shows the voltage dependence of the residual surface potential. Here, for example, the rotational peripheral speed of the developing roller is about 0.4 sec / 1 rotation in many cases, and it is considered that the charge decay speed in this extremely short time is an important characteristic, and after passing through the stratified blade. The time from scraping to scraping by the toner application roller is about 0.2 sec. Therefore, the surface potential decay rate from 0.2 sec after the surface is charged becomes a particularly important characteristic.
本発明では、所定の電荷を現像ローラ表面に付与する手段として非接触のコロナ帯電を用いており、この帯電方式においては初期帯電電位V=0を同定することは困難である。よって、実際の測定では、0.1秒から0.2秒後までにおける表面電位の減衰速度[V/sec]を測定し、この減衰速度を制御する。なお、減衰速度の算出法としては、0.1秒後の表面電位の値を初期値とし、0.2秒後までの表面電位の値を最小自乗法で直線近似させて、その傾きから表面電位減衰速度を求める方法を採用することができる。 In the present invention, non-contact corona charging is used as means for applying a predetermined charge to the surface of the developing roller. In this charging method, it is difficult to identify the initial charging potential V = 0. Therefore, in actual measurement, the decay rate [V / sec] of the surface potential from 0.1 seconds to 0.2 seconds later is measured, and this decay rate is controlled. As a method of calculating the decay rate, the surface potential value after 0.1 seconds is set as an initial value, and the surface potential value after 0.2 seconds is linearly approximated by the least square method, and the surface potential is calculated from the slope. A method for obtaining the potential decay rate can be employed.
現像ローラへの電荷の付与及び表面電位の測定は、例えば図10に示した装置により行うことができる。即ち、現像ローラ1のシャフト部材2両端部をチャック41に把持させて、現像ローラ1を支持し、小型のコロトロン放電器(コロナ放電器)42と表面電位計43とを、図11に例示するように、所定間隔離間して並設した計測ユニット44を上記現像ローラ1の表面と1mmの間隙をもって対向配置し、上記現像ローラ1を静止させた状態のまま、上記計測ユニット44を現像ローラ1の長さ方向一端から他端まで一定速度で移動させることにより、表面電荷を与えつつその表面電位を測定する方法が好適に採用される。
The application of charge to the developing roller and the measurement of the surface potential can be performed by, for example, the apparatus shown in FIG. That is, both ends of the
表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]以上の現像ローラを実現するには、上述のように形成した樹脂層の表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]以上であることが好ましい。また、この表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]未満であっても、樹脂層の厚さを例えば3〜10μmと薄くすることにより、表面電位減衰速度値が0.1[V/sec]以上の現像ローラを実現することができる。 In order to realize a developing roller having a surface potential decay rate value of 0.1 [V / sec] or more, the surface potential decay rate value of the resin layer formed as described above is 0.1 [V / sec] or more. It is preferable. Even if the surface potential decay rate value is less than 0.1 [V / sec], the surface potential decay rate value is reduced to 0.1 [V by reducing the thickness of the resin layer to 3 to 10 μm, for example. / Sec] or more can be realized.
本発明の現像ローラ1は、トナーを用いる画像形成装置に組み込むことができ、具体的には図1に示すように、トナーを供給するためのトナー供給用ローラ94と静電潜像を保持した感光ドラム(潜像保持体)95との間に、感光ドラム95に対して微小なギャップ92を空けて、現像ローラ91を配設し、これら現像ローラ91、感光ドラム95及びトナー供給用ローラ94をそれぞれ図中矢印方向に回転させ、感光ドラム95と現像ローラ91との間に、所定の電圧を印加することにより、トナー96をトナー供給用ローラ94により現像ローラ91の表面に供給し、成層ブレード97によって均一な薄層に整え、薄層に形成されたトナー96を、ギャップ92を越えて感光ドラム95に飛翔させ潜像を視化することができる。なお、図1の詳細については、背景技術において説明しているのでその説明を省略する。
The developing
以下、実施例、比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to these.
現像ローラが弾性層を具えない場合は、アルミニウムのパイプよりなるシャフト部材上に直接樹脂層を形成し、もしくは、現像ローラが弾性層を具える場合には、シャフト部材上に弾性層を形成した後樹脂層を形成し、図3に示した構造の現像ローラを作製し、実施例1〜10とし、また、実施例の現像ローラとの比較対比のため、樹脂層を有さないシャフト部材だけの現像ローラを含む、本発明とは一部の構成を異にする現像ローラを作成し比較例1〜3とした。そして、これらの実施例および比較例の現像ローラについて、ローラ特性の測定評価、および、画像評価を行った。それぞれの現像ローラの諸元およびこれらの評価の結果を、表6〜表8に示した。 When the developing roller does not have an elastic layer, a resin layer is formed directly on the shaft member made of an aluminum pipe, or when the developing roller has an elastic layer, an elastic layer is formed on the shaft member. A rear resin layer is formed, and a developing roller having the structure shown in FIG. 3 is produced. Examples 1 to 10 are used. For comparison with the developing roller of the example, only the shaft member having no resin layer is used. A developing roller having a part of the configuration different from that of the present invention including the developing roller is prepared as Comparative Examples 1 to 3. Then, for the developing rollers of these examples and comparative examples, measurement and evaluation of roller characteristics and image evaluation were performed. The specifications of each developing roller and the results of these evaluations are shown in Tables 6-8.
それぞれの樹脂層の形成に際しては、表6に示した材料を表7、8の「配合(重量部)」に示す重量部で配合し、配合された樹脂材料を溶解した溶液に前記シャフト部材を浸漬塗布し(ディップ方式)、もしくは、その配合樹脂材料よりなる塗料をロールコータで塗布し(コータ方式)、その後、これを、熱硬化(加熱もしくは風乾)、紫外線硬化、あるいは電子線硬化させた。
それぞれのサンプルの作製に関し、ディップ方式とコータ方式とのいずれによって樹脂を塗布したか、また、熱硬化(加熱もしくは風乾)、紫外線硬化、あるいは電子線硬化のいずれの方式によって硬化処理を行ったかについては、表7、8の対応する欄に記載した。
紫外線によって、樹脂層を硬化させるには、樹脂層が塗布された現像ローラを回転させながら、ウシオ電機(株)製ユニキュアUVH−0252C装置を用いて、照度400mW,積算光量1000mJ/cm2で紫外線を照射した。また、電子線によって、樹脂を硬化させる場合には、ウシオ電機(株)製Min−EB装置を用いてローラを回転させながら、加圧電圧30kV、管電流300μA、照射距離100mm、窒素雰囲気760mmTorr、照射時間1分の条件で電子線照射した。
In forming each resin layer, the materials shown in Table 6 were blended in parts by weight shown in “Formulation (parts by weight)” in Tables 7 and 8, and the shaft member was placed in a solution in which the blended resin material was dissolved. Immersion coating (dip method) or a coating made of the compounded resin material was applied with a roll coater (coater method), and then this was heat-cured (heated or air-dried), UV-cured, or electron-beam cured. .
Regarding the preparation of each sample, whether the resin was applied by the dip method or the coater method, and whether the curing process was performed by heat curing (heating or air drying), ultraviolet curing, or electron beam curing Are listed in the corresponding columns of Tables 7 and 8.
In order to cure the resin layer with ultraviolet rays, the UV light is irradiated at an illuminance of 400 mW and an integrated light quantity of 1000 mJ / cm 2 using a UNICURE UVH-0252C apparatus manufactured by USHIO ELECTRIC CO., LTD. While rotating the developing roller coated with the resin layer. Was irradiated. Further, when the resin is cured by an electron beam, a rotating voltage is rotated using a Min-EB apparatus manufactured by Ushio Electric Co., Ltd. Electron beam irradiation was performed under the condition of irradiation time of 1 minute.
弾性層の有無と、弾性層を形成した場合の弾性層の材料については、「弾性層の有無・種類」の欄に記載した。 The presence / absence of the elastic layer and the material of the elastic layer when the elastic layer is formed are described in the column “Presence / absence / type of elastic layer”.
弾性層をウレタンよりなるものとした場合には、グリセリンにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを付加して、分子量5000としたポリエーテルポリオール(OH値33)100重量部に、1,4−ブタンジオール1.0重量部、シリコーン界面活性剤1.5重量部、ニッケルアセチルアセトネート0.5重量部、ジブチルチンジラウレート0.01重量部及び過塩素酸ナトリウム0.01重量部を添加し、混合機で混合して、ポリオール組成物を調製した。このポリオール組成物を減圧下にて撹拌して脱泡した後、ウレタン変性したMDIを17.5重量部加えて2分間撹拌し、次いで、シャフト部材が中に配置され、110℃に加熱された金型もしくは容器に注型し、2時間硬化させ、外周を研磨仕上げして外径が12mm、弾性層部分の厚さが500μmで、全長が210mmの弾性層を形成した。 When the elastic layer is made of urethane, propylene oxide and ethylene oxide are added to glycerin to give a molecular weight of 5000 to 100 parts by weight of a polyether polyol (OH value 33), and 1,4-butanediol. Add 0 parts by weight, 1.5 parts by weight of silicone surfactant, 0.5 parts by weight of nickel acetylacetonate, 0.01 parts by weight of dibutyltin dilaurate and 0.01 parts by weight of sodium perchlorate and mix with a mixer. Thus, a polyol composition was prepared. After the polyol composition was stirred and degassed under reduced pressure, 17.5 parts by weight of urethane-modified MDI was added and stirred for 2 minutes, and then the shaft member was placed in and heated to 110 ° C. It was cast into a mold or a container and cured for 2 hours, and the outer periphery was polished to form an elastic layer having an outer diameter of 12 mm, an elastic layer thickness of 500 μm, and a total length of 210 mm.
また、弾性層をシリコーンよりなるものとした場合には、シャフト部材がインサートされた金型のキャビティ内に、液状シリコーンゴムを射出し、金型内で冷却硬化させて、外径が12mm、弾性層部分の厚さが300μmで、全長が210mmの弾性層を形成した。 When the elastic layer is made of silicone, liquid silicone rubber is injected into the cavity of the mold in which the shaft member is inserted, and is cooled and cured in the mold. An elastic layer having a layer portion thickness of 300 μm and a total length of 210 mm was formed.
表7、8におけるトナー帯電量、およびトナー搬送量は次のようにして求めた。すなわち、画像形成装置に現像ローラを装着したカートリッジを組み込み、印刷させずに現像ローラを空回転させたあとカートリッジを取りだし、現像ローラ表面のトナーをファラデーゲージ内へ取り込むことによりトナー帯電量を測定し、また、上記のようにしてトナー帯電量を測定した際に、取り去ったトナーの重量を測定するとともに、トナーを取り去った現像ローラ表面部分の面積を算出することにより、単位面積あたりのトナー重量を求めトナー搬送量とした。 The toner charge amount and toner transport amount in Tables 7 and 8 were determined as follows. That is, a cartridge equipped with a developing roller is incorporated into the image forming apparatus, the developing roller is idled without printing, the cartridge is taken out, and the toner charge amount is measured by taking the toner on the surface of the developing roller into the Faraday gauge. Further, when the toner charge amount is measured as described above, the weight of the removed toner is measured, and the area of the developing roller surface portion from which the toner has been removed is calculated, whereby the toner weight per unit area is calculated. The obtained toner transport amount was used.
また、画像評価は、次のようにして行った。すなわち、図1に示した、非磁性ジャンピング方式の現像ユニット部を有する市販のプリンタに、それぞれの実施例および比較例の現像ローラを装着し、直流に交流を重畳した現像バイアス電圧を印加し、平均粒径7μmの負帯電非磁性1成分トナーを用いて反転ジャンピング現像を行った。「初期」の画像評価は、現像ローラ装着直後に、全面黒地画像、全面白地画像、ハーフトーン画像、パターン画像を印刷しその印刷画質を、表中のそれぞれの評価項目毎に目視で判定し、判定結果を五段階評価で表わした。 The image evaluation was performed as follows. That is, the development roller of each example and comparative example is mounted on a commercially available printer having a nonmagnetic jumping development unit portion shown in FIG. 1, and a development bias voltage in which alternating current is superimposed on direct current is applied, Reverse jumping development was performed using a negatively charged nonmagnetic one-component toner having an average particle diameter of 7 μm. “Initial” image evaluation is performed by printing a black image, a full white image, a halftone image, and a pattern image immediately after mounting the developing roller, and visually determining the print image quality for each evaluation item in the table. Judgment results were expressed in a five-step evaluation.
五段階評価において、5は「特に良好」、4は「良好」、3は「合格レベル」、2は「やや悪い」、そして、1は「NG」を示すものとし、3以上が製品として合格可能なレベルである。 In the five-level evaluation, 5 is “particularly good”, 4 is “good”, 3 is “pass level”, 2 is “slightly bad”, 1 is “NG”, and 3 or more are passed as products. It is a possible level.
また、低温低湿(15℃x10%)から高温高湿(32℃x85%)まで環境を変化させ、同様にして印刷画像の五段階評価(数字が大きいほど環境の影響が最も少ない)での判定を行い、その結果を「環境変動の影響」の欄に記した。 In addition, the environment is changed from low temperature and low humidity (15 ° C x 10%) to high temperature and high humidity (32 ° C x 85%). The results are shown in the “Environmental impact” column.
さらに、「1万枚耐久後」の画像評価は、5%印字濃度の画像を1万枚連続印刷した後、「初期」と同様に評価を行った。 Further, the image evaluation of “after endurance of 10,000 sheets” was evaluated in the same manner as “initial stage” after continuously printing 10,000 images of 5% printing density.
得られた現像ローラにつき、図12に示した回転抵抗測定器を用いて対極電極(金属ドラム)との間に100Vの電圧を印加した時の抵抗値を測定した。 About the obtained developing roller, the resistance value when a voltage of 100 V was applied between the counter electrode (metal drum) was measured using the rotational resistance measuring device shown in FIG.
また、図10に示した装置を用い、ローラに8kVの電圧を印加してコロナ放電によりローラ表面を帯電させ、計測ユニット44を200mm/secの速度で移動させ、0.2秒後までの表面電位を測定した。なお、計測ユニットの形状及び寸法は図11の通りである。この方法により、ローラ表面をくまなく測定し、そのコロナ帯電後0.1秒から0.2秒後までの表面電位減衰速度を求めた。なお、測定環境は、温度22℃、湿度50%に制御した。
Further, by using the apparatus shown in FIG. 10, a voltage of 8 kV is applied to the roller to charge the roller surface by corona discharge, and the measuring
表7、8から、明らかなように、実施例のいずれの現像ローラサンプルも、良好な画像評価結果を得ることができた。 As is clear from Tables 7 and 8, all the developing roller samples of the examples were able to obtain good image evaluation results.
本発明に係る現像ローラは、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ機、レーザビームプリンタ、カラーレーザビームプリンタ、トナージェットプリンタなどの画像形成装置に帯電ローラ,現像ローラ,転写ローラ,給紙ローラ、トナー供給ローラ等として装着して好適に用いられる。 The developing roller according to the present invention includes a charging roller, a developing roller, a transfer roller, a paper feeding roller, a toner in an image forming apparatus such as a plain paper copying machine, a plain paper facsimile machine, a laser beam printer, a color laser beam printer, and a toner jet printer. It is preferably used as a supply roller.
1 現像ローラ
2 シャフト部材
3 弾性層
4 樹脂層
5 中実円柱体
5a 金属製パイプの凸部
6 軸部
6a 軸部
6b 軸付きキャップの凹部
7 ギア部
8 軸穴部
11 現像ローラ
12 シャフト部材
13 中空円筒体
13a 円筒部
13b 底部
14 キャップ部材
14a 蓋部
21 現像ローラ
22 シャフト部材
23 中空円筒体
23a 円筒部
23b 底部
24 キャップ部材
24a 蓋部
30 金型
31 筒型
32 コア型
33 ランナ型
34 第二スプルー
35 キャビティ
36 第一スプルー
37 ランナ
41 チャック
42 コロナ放電器
43 表面電位計
44 計測ユニット
45 回転抵抗測定器
46 金属ドラム
47 電流計
51 現像ローラ
52 シャフト部材
53 中空円筒体
54 円筒部材
55 補強用リブ
56 金軸
57 ギヤ部
61A 円筒部材の一方の端部
61B 円筒部材の他方の端部
62 凸部
63 回転止めピン
65 凹部
66 回転止め穴
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記シャフト部材を、導電剤を含有した樹脂製の中空円筒体もしくは中実円柱体よりなるものとするとともに、外周面と1mmの間隔をもって配置されたコロナ放電器に、8kVの電圧を印加してコロナ放電を発生させてこの外周面を帯電させた場合の、電荷付与後0.1秒から0.2秒後までの表面電位減衰速度の絶対値を、0.1[V/sec]以上としてなる現像ローラ。 In a developing roller for supplying one or more resin layers on the outer side in the radial direction of a shaft member that is supported by being supported at both ends in the length direction and supplying a nonmagnetic developer carried on the outer peripheral surface to a latent image holding member ,
The shaft member is made of a hollow hollow cylinder made of a resin containing a conductive agent or a solid cylindrical body, and a voltage of 8 kV is applied to a corona discharger disposed at a distance of 1 mm from the outer peripheral surface. When the corona discharge is generated to charge the outer peripheral surface, the absolute value of the surface potential decay rate from 0.1 seconds to 0.2 seconds after the charge is applied is 0.1 [V / sec] or more. Developing roller.
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