JP2016183997A - 現像ローラ、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

現像ローラ、現像装置及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】現像剤搬送性に優れるとともにトナーフィルミングを抑えて白地汚れも抑えた現像ローラ、並びに、この現像ローラを備えた現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】軸体とゴム弾性層と被覆層とを備えた現像ローラであって、被覆層がゴム弾性層の表面形状により規則的に形成された多数の凸部を有し、被覆層の表面の13125μm2の領域に存在する凸部の数が20個以下であり、被覆層の十点平均粗さRzが5.5μm以下である現像ローラ、並びに、この現像ローラを備えた現像装置及び画像形成装置。【選択図】 図1

Description

本発明は、現像ローラ、現像装置及び画像形成装置に関する。
電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置(電子写真機器ともいう)に用いられる現像ローラは、静電潜像が形成された像担持体に現像剤を搬送する機能(現像剤搬送性ともいう)を持つ。現像ローラが有する現像剤搬送性は、画像形成装置の品質、特に印字濃度に影響する。したがって、現像ローラの表面に凹凸を形成し、これにより、現像ローラの現像剤搬送性を向上させること等が検討されている。
例えば、特許文献1には、ゴム弾性層の、算術平均粗さRa、十点平均粗さRz及び表面積比S/S0を特定の範囲に設定した現像ローラが記載されている。ここで、Sは、ゴム弾性層の実測表面積であり、S0はゴム弾性層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積であるとされている。
また、特許文献2には、型転写により形成された多数の凸部を有するゴム弾性層の、凸部の径、被覆層の厚み及び凸部の面積割合等を特定の条件に設定した現像ローラが記載されている。
特開2013−73130号公報 特許第5465039号公報
しかし、特許文献1に記載の現像ローラは、Rzが15〜40μmと粗いため、現像剤を過剰搬送し、白地汚れを発生することがあった。また、表面積比S/S0が4.0以上に設定されるため、凸が蜜になり凸周辺のトナーフィルミング(現像剤の固着)が生じ易くなるという問題があった。さらには、弾性層表面の状態をパラメータ化しており、塗装後の表面からは測定できないという問題があった。
一方、特許文献2に記載の現像ローラは、凸部の面積割合が型内面で30〜78%と多く、転写したローラ凸部周辺のトナーフィルミングが生じ易くなるという問題があった。さらには現像剤搬送量が多いため、白地汚れを発生することがあった。
本発明は、現像剤搬送性に優れるとともにトナーフィルミングを抑えて白地汚れも抑えた現像ローラ、並びに、この現像ローラを備えた現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
本発明の課題は、以下の手段によって達成れた。
(1)軸体と、前記軸体の外周に成形されたゴム弾性層と、前記ゴム弾性層の外周に形成された被覆層とを備えた現像ローラであって、
前記被覆層が、前記ゴム弾性層の表面形状により規則的に形成された多数の凸部を有し、被覆層の表面の13125μmの領域に存在する前記凸部の数が20個以下であり、
前記被覆層の十点平均粗さRzが5.5μm以下である現像ローラ。
(2)前記凸部が、千鳥配列又は並列配列で規則的に配列され、前記軸体の軸線に対してバイアスを1°以上89°未満でつけてある(1)に記載の現像ローラ。
(3)前記凸部の規則的な配列が、現像ローラ上の位置を選択できる(1)又は(2)に記載の現像ローラ。
(4)前記被覆層の全面積Sに対する、前記凸部の表面積Sの表面積比(S/S)が、0.05〜0.2の範囲内である(1)〜(3)のいずれか1項に記載の現像ローラ。
(5)前記被覆層が、その表面に表層を有している(1)〜(4)のいずれか1項に記載の現像ローラ。
(6)前記表層が、Si元素及びフッ素元素の少なくとも1種を含有する(5)に記載の現像ローラ。
(7)上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の現像ローラを備えた現像装置。
(8)上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の現像ローラを備えた画像形成装置。
本発明により、現像剤搬送性に優れるとともに、トナーフィルミングの発生を抑えて白地汚れも抑え、優れた性能を発揮する現像ローラ、並びに、この現像ローラを備えた現像装置及び画像形成装置を提供できる。
本発明の現像ローラ及び現像装置は、画像形成装置が高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成することに貢献できる。また、本発明の画像形成装置は、高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成できる。
図1は本発明の現像ローラの一例(60°千鳥配列)を示す概略図である。 図2は本発明の現像ローラが有する凸部の配列の一例を示した概略図である。 図3は本発明の現像装置及び本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
本発明の現像ローラを、好ましい例を挙げて、説明する。
本発明の現像ローラの好ましい例である現像ローラ1は、図1に示されるように、棒状又は管状の軸体(図1において図示しない)と、軸体の外周に形成された管状のゴム弾性層(図1において図示しない)と、ゴム弾性層の外周に形成された被覆層4とを備えている。
軸体は、従来公知の現像ローラにおける軸体と同様である。
軸体は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」であり、良好な導電特性を有している。軸体は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよい。軸体は、金属で形成された、高伝導性であることが好ましい。
ゴム弾性層は、SBR、NBR、エピクロルヒドリンゴム、EPDM、CR、BR、IR、アクリルゴム、シリコーンゴム及びこれらの複合物、並びに、これらの変性物等で軸体の外周に形成され、なかでも、成形収縮率の大きいシリコーンゴムで形成されることが好ましい。シリコーンゴムは、特に限定されないが、好ましくは後述するシリコーンゴム組成物の硬化物である。
ゴム弾性層は、発泡ゴムからなる発泡層であってもよいが、厚み精度が優れる点で、中実な層であるのが好ましい。本発明において「中実」とは、内部に中空部が存在しない場合に加えて、例えば0.1個/mm以下の中空部が存在する場合をも包含する。
ゴム弾性層は、20〜55のJIS A硬度を有しているのが好ましい。ゴム弾性層が20〜55のJIS A硬度(JIS K6301)を有していると、現像ローラと被当接体との接触面積(ニップ幅ともいう)が大きくなり、転写効率、帯電効率又は現像効率等が改善される。また、感光体等の被当接体に機械的ダメージを与えるおそれが低減される。
ゴム弾性層は、内表面に凹部を有する成形金型を用いた成形法によって、形成された層であることが好ましい。これにより、ゴム弾性層の表面には、成形金型の内表面の凹凸形状が転写されて、成形金型の内表面に形成された凹部に対応する凸部が形成される。これら多数の凸部は、被覆層4の凸部と同様に配列され、同様の特性等を有することが好ましい。
ゴム弾性層の凸部を形成可能な成形金型については、後述する。
成形金型の内表面に形成された凹部及びゴム弾性層の表面に形成された凸部は、ともに、規則的な配列様式に則って、形成(配列)されている。規則的な配列は、特に限定されず、例えば、千鳥配列、並列配列、又は、螺旋状等のピッチ配列が挙げられる。設計自由度が大きい点で、千鳥配列が好ましい。
本発明における凸部の配列を、図2を参照して、説明する。図2には、本発明の現像ローラが有する凸部の配列の例を概略的に示す図であり、図2(a)には60°千鳥配列、図2(b)には45°千鳥配列、図2(c)には並列配列が、それぞれ、示されている。これらの配列は、いずれも、軸線センター(図2において横方向)に対するバイアス角度は0°とされている。
千鳥配列は、配列角度が軸センター(軸体の軸線)に対して1〜89°の角度で凸部4aが配列されたものを含み、好ましくは60°の角度aで凸部4aが配列した60°千鳥配列(図2(a)参照)、45°で凸部4aが配列した45°角千鳥配列(45°のバイアスをつけた並列配列と同義である。図2(b)参照)が挙げられる。なお、本発明において、配列角度aを特定する場合、配列角度aは正確な角度に加えて±1°の範囲を含む。例えば、60°千鳥配列は、配列角度aが60°±1°の範囲で凸部4aが配列された千鳥配列を含む。
並列配列は、凸部4aを軸センターと平行な方向及び軸センターに対して90度の方向に沿って配列したもの(図2(c)参照)であり、空隙率(凸蜜度)の点で千鳥配列とは異なる。すなわち、凸密度を上げるには千鳥配列を選択し、凸密度が影響しない場合や凸部の表面積比の調整によっては並列配列を選択してもよい。
また、螺旋状等のピッチ配列は、凸部の作成方法にもよるが、ロールの回転速度と送りピッチと凸作成部のインターバルにより規則的な配列となる。
また、規則的な凸部の配列は、軸体の軸線に対してバイアスがつけてあることが好ましい。これにより、現像剤を搬送する際にブレードが凸部の上に位置する。そのため、現像ローラの表面(凹部)がブレードに直接接触することがなく、現像剤を安定して供給することができる。現像剤の供給が安定になると本発明の上記課題を解決できる。
ここで、凸部の配列にバイアスをつけるとは、凸部の配列における配列方向と、軸体の軸線とが平行ではなく、配列方向と軸線とが1〜89°の角度で交差する状態に設定することをいう。
凸部の配列における配列方向は、ゴム弾性層の表面を観察したときに見られる凸部の配列様式において、配列様式を形成する複数、通常2つの配列方向のうちいずれか一方の配列方向であればよい。このときの交差角(バイアス角度)は、例えば後述する顕微鏡等を用いた方法によって、観測することで、確認及び測定することができる。
ゴム弾性層において、凸部の規則的な配列は、現像ローラ上の位置を選択できることが好ましい。ここで、位置を選択できるとは、現像ローラ上の表面(実際には弾性層の表面)において、特定の領域(範囲)に凸部を配置し、又は配置しないことができることを意味する。
例えば、現像ローラの両端部近傍に凸部を設けると、端部から現像剤が漏れ出すことがある。この現像剤漏れを防止するため、現像ローラの両端部に凸部を形成しないことができる。これにより、現像ローラの表面のうちトナーシールする範囲に、トナーシール部と現像ローラの隙間に現像剤が入り込むことを防止できる。このような凸部形成の位置選択性はエッチング工程のフォトマスク設計とフォトマスクセッティング工程で実施できる。
ゴム弾性層の凸部は、被覆層4上から見ても凸部と判別できる領域である。例えばキーエンス社製のレーザ顕微鏡VK−8700で、被覆層4上から観測して、凸部の形状及び配列様式等を判定できる。
また、粒子解析ソフトにおいて2値化し、粒子カウント(凸部カウント)できることが条件である。この2値化により、凸部と平坦部との境界を確認できる。
凸部の形状は、特に限定されないが、円錐状(お椀状を含む)又は多角錐状であることが、画像処理で検出し易い点で、好ましい。
凸部の高さは、後述する十点平均粗さRzが所定の範囲内となるのであれば特に限定されない。例えば、0.5〜5.5μmが好ましく、1〜5.5μmがより好ましく、2〜5.5μmがさらに好ましい。高さの測定方法は、レーザ顕微鏡VK−8700に付属の解析ソフトにより求める。
また、凸部の大きさは、後述する表面積比(S/S)が所定の範囲内となるのであれば特に限定されないが、例えば、1〜40μmが好ましく、1〜35μmがより好ましく、1〜30μmがさらに好ましい。
凸部の間隔(ピッチ)は、各配列様式を表す配列方向それぞれについて、同一でもよく、異なっていてもよい。この間隔は、後述する凸部数及び表面積比(S’/S’)を満たすものであれば特に限定されない。
ゴム弾性層の厚さは、被当接体との当接状態において被当接体との均一なニップ幅を確保することができる等の点で、0.5〜10mmが好ましく、1〜5mmが特に好ましい。ゴム弾性層の外径としては、特に限定されないが、例えば、5〜20mmとすることができる。
被覆層4は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂によりゴム弾性層の外周に形成されている。なかでも、耐摩耗性が優れるウレタン樹脂により、形成されていることが好ましい。
被覆層4は、後述する層厚で形成され、ゴム弾性層の表面形状(凹凸形状)により、規則的に形成(配置)された多数の凸部を有している。この凸部は、ゴム弾性層と同様に、位置選択性を有している。
凸部の形状は、特に限定されないが、円錐状又は多角錐状であることが、下記の点で、好ましい。画像処理で数値カウントし易い点である。
凸部の大きさ(外径)は、それぞれ、後述する表面積比(S/S)が所定の範囲内となるのであれば特に限定されない。例えば、外径は、1〜40μmが好ましく、1〜35μmがより好ましく、1〜30μmがさらに好ましい。
凸部の高さは、後述する十点平均粗さRzが所定の範囲内となるのであれば特に限定されない。例えば、0.5〜5.5μmが好ましく、1〜5.5μmがより好ましく、2〜5.5μmがさらに好ましい。
凸部の間隔は、各配列様式を表す配列方向それぞれについて、同一でもよく、異なっていてもよい。この間隔は、後述する凸部数及び表面積比(S/S)を満たすものであれば特に限定されない。
被覆層4は、凸部を形成するような平均粒径を持つ微粒子を含有していないことが好ましい。このような平均粒径としては、例えば、5〜15μmが挙げられる。
凸部の数は、ゴム弾性層の凸部の数と同じであるが、後述する凸部の数を満たす程度の数で有する。
被覆層4が有する凸部の数は、被覆層4における表面のうち13125μm(140μm×93.75μm)の領域に存在する凸部の数(凸部数という)が20個以下となるように、設定される。上記領域内の凸部数が20個を超えると、凸部近傍にトナーフィルミングが発生しやすく、トナーフィルミングにより被覆層4に付着する現像剤量(フィルミング量という)が多くなる。トナーフィルミングの発生を長期わたって抑え、しかもフィルミング量も低減できる点で、凸部数は、20個未満であることが好ましい。凸部数の下限値は、凸部が存在する限り特に限定されないが、例えば、1個以上であることが好ましく、2個以上であることがより好ましく、3個以上であることがさらに好ましい。
本発明において、凸部数は、次のようにして、測定する。
すなわち、被覆層4の表面において、軸方向の中央約200mm以内の部分を観測対象(測定点は少なくとも3点)とし、そのうちの13125μm(140μm×93.75μm)の領域を、レーザ顕微鏡:VK−8700により、倍率100倍にて、観察する。観測領域において、140μmの長さ方向を現像ローラ1の軸方向と平行な方向にセットし、93.75μmの長さ方向は現像ローラ1の円周方向と平行な方向にセットする。
このようにして観測した観測領域内に存在する凸部を画像処理にて計数する。各測定点で計数された凸部数を平均して、上記領域内の凸部数とする。
被覆層4は、全面積Sに対する、凸部の表面積Sの表面積比(S/S)が0.05〜0.2の範囲内であることが好ましい。表面積比(S/S)がこの範囲内にあると、現像剤搬送性とトナーフィルミング及び白地汚れの防止とをより高い水準で両立できる。また、被覆層4の凸部が摩耗して現像ローラの表面に被覆層4の下層であるゴム弾性層3が露出すると、この部分にフィルミングが発生する可能性があるが、ゴム弾性層3の露出面積は被覆層4の全表面積に対して小さく、フィルミングによる現像ローラの性能低下を小さくできる。
現像剤搬送性とトナーフィルミング及び白地汚れの防止とをさらに改善できる点で、表面積比(S/S)は、0.05〜0.18であることが好ましく、0.05〜0.15であることがより好ましい。
本発明において、表面積比(S/S)は、以下のようにして、測定、算出した値とする。
上記のように表面を観測して、観察領域の二次元画像を得る。この二次元画像を二値化(条件:オプションソフトにより二値化、照明、ピント及びしきい値はいずれも自動調整に設定。)する。観測領域の全ピクセル数を計数し、このピクセル数から合計面積Sを算出する。また、同様にして、凸部を示す領域のピクセル数から凸部の合計表面積Sを算出する。表面積Sを面積Sで除して、表面積比(S/S)を算出する。
被覆層4(現像ローラ1)は、5.5μm以下の十点平均粗さRzを有している。これにより、トナーフィルミングの発生を長期わたって抑え、しかもフィルミング量を低減できる。この点で、被覆層4の十点平均粗さRzは、0.5〜5.5μmであることが好ましく、1〜5.5μmであることがより好ましく、2〜5.5μmであることがさらに好ましい。
十点平均粗さRzは、JIS B0601−1984に準じて、先端半径2μmの測定プローブを備えた表面粗さ計(商品名「590A」、東京精密社製)に、現像ローラ1をセットし、測定長2.4mm、カットオフ波長0.8mm、カットオフ種別ガウシアンにより、少なくとも3点を測定点として測定した値の平均値とする。測定位置は、被覆層4の、軸方向の中央約200mm以内の両端部及び中央部の少なくとも3点とする。
十点平均粗さRzは、微粒子の平均粒径又は含有量等により、上記範囲に設定できる。
被覆層4は、現像ローラ1が導電性を有していれば、導電性を有していても有していなくてもよいが、導電性を有しているのが好ましい。被覆層4の導電性は、例えば、後述する樹脂組成物に導電性付与剤を含有させることによって、付与できる。
被覆層4は、10nm〜20μmの層厚を有しているのが好ましく、100nm〜10μmの層厚を有しているのがより好ましい。
本発明の現像ローラは、上記好ましい一例である現像ローラ1に限定されず、本発明の目的を損なわない範囲において、種々の変更が可能である。
例えば、本発明の現像ローラは、ゴム弾性層と被覆層とを備えていれば、他の構成は特に限定されない。例えば、本発明の現像ローラは、軸体とゴム弾性層の間又はゴム弾性層と被覆層との間に接着層又はプライマー層等の中間層を有していてもよい。また、後述するように、被覆層の表面に表層を有していてもよい。
表層としては、種々の機能を有する層を適宜に設けることができる。例えば、トナー粒子に対する離型性、又は、接触するブレードに対する潤滑性を有する表層が挙げられる。
このような表層は、所定の機能を有していればよく、好ましくは、Si元素及びフッ素元素の少なくとも1種を含有することが好ましい。
Si元素を含有する表層としては、例えば、Si元素を含有する材料で形成された表層が挙げられる。Si元素を含有する材料としては、例えば、シリコーングラフトポリマー含有ウレタン、アクリルシリコーン樹脂含有ウレタン、シリコーン系レベリング剤含有ウレタン、シリコーンオイル含有ウレタン、又は、シランカップリング剤が挙げられる。
フッ素元素を含有する表層としては、例えば、フッ素元素を含有する材料で形成された表層が挙げられる。フッ素元素を含有する材料としては、例えば、フッ素ポリオールとイソシアネートとのウレタン、フッ素系界面活性剤含有ウレタン、アクリルフッ素樹脂含有ウレタン、又は、PTFEビーズなどフッ素系微小ビーズ含有ウレタンが挙げられる。
Si元素及びフッ素元素を含有する表層としては、例えば、Si元素及びフッ素元素を含有する材料で形成された表層が挙げられる。Si元素及びフッ素元素を含有する材料としては、例えば、ウレタンにフッ素ポリオールと水酸基含有アクリルシリコーン樹脂のグラフト樹脂で形成された表層が挙げられる。
表層に含有されるSi元素及びフッ素元素は、次のようにして、同定できる。
すなわち、現像ローラから表層を採取した試験片を、X線光電子分光法(ESCA)にて分析する。検出された元素の種類を分析する。
本発明の現像ローラの製造方法は、上記凸部を形成できる限り、特に限定されない。好ましい製造方法としては、例えば、内表面に凹部を有する成形金型を用いてゴム弾性層を成形し、このゴム弾性層の外周に被覆層を形成する方法が挙げられる。
この製造方法においては、成形金型の内表面に有する凹部をゴム弾性層の表面に転写形成し、この凸部により、被覆層の凸部を形成できる。成形金型の内表面に凹部を形成する際に、凹部の配列、形状、大きさ及び間隔等により、被覆層表面の凸部の配列、形状、大きさ及び間隔、また表面積比(S/S)等を、上記範囲に設定することができる。
また、被覆層4の十点平均粗さRzは、エッチング時間により、上記所定の範囲に設定することができる。
上記好ましい製造方法の一例として、現像ローラ1の製造方法を以下に説明するが、本発明においては、この製造方法に限定されない。
具体的には、まず、軸体を準備又は作製する。軸体は、上記材料を用いて、公知の方法により棒状体に作製される。なお、軸体は、所望により、その外周面を洗浄、脱脂処理等してもよい。
次いで、軸体の外周にゴム弾性層を成形する。
ゴム弾性層を形成するゴム組成物は、特に限定されないが、上記した中でも、シリコーンゴム組成物が好ましく、オルガノポリシロキサン及び導電性付与剤を含有するシリコーンゴム組成物がさらに好ましい。
導電性付与剤は、導電性を有していれば特に限定されず、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、導電性ポリマー等の導電性粉末が挙げられる。
シリコーンゴム組成物は、各種の添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、顔料、着色剤、加工助剤、軟化剤、可塑剤、乳化剤、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤、熱伝導性向上剤、離型剤、溶剤等が挙げられる。
シリコーンゴム組成物として、軸体との高い密着性を発現する点で、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物等が好ましく、これらのなかでも、特に、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が好ましい。
付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物としては、一分子中にケイ素原子と結合するアルケニル基を少なくとも2個含有するオルガノポリシロキサン、一分子中にケイ素原子と結合する水素原子を少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、平均粒径が1〜30μmで嵩密度が0.1〜0.5g/cmである無機質充填材、導電性付与剤及び付加反応触媒を含有する付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物において、オルガノポリシロキサン100質量部に対して、オルガノハイドロジェンポリシロキサンは0.1〜30質量部、無機質充填材は5〜100質量部、導電性付与剤は2〜80質量部が好ましく、付加反応触媒はオルガノポリシロキサン及びオルガノハイドロジェンポリシロキサンの合計質量に対して0.5〜1,000ppmが好ましい。
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物としては、平均組成式:RnSiO(4−n)/2(Rは、同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基、好ましくは炭素原子数1〜12、より好ましくは炭素原子数1〜8の一価炭化水素基であり、nは1.95〜2.05の正数である。)で示されるオルガノポリシロキサン、充填材、及び、該充填材に属するもの以外の導電性材料を含有する付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物が挙げられる。付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物において、オルガノポリシロキサン100質量部に対して、充填材は11〜39質量部、導電性材料は2〜80質量部が好ましい。
この付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、特開2008−058622号公報に記載の「付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物」を用いることができ、これに記載された内容は本明細書に組み込まれる。
付加反応型発泡シリコーンゴム組成物としては、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、発泡剤、付加反応架橋剤、付加反応触媒、反応制御剤を含有し、所望により有機過酸化物架橋剤及び各種添加剤を含有する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が挙げられる。このシリコーンゴム組成物において、ビニル基含有シリコーン生ゴム100質量部に対して、シリカ系充填材は5〜100質量部、発泡剤は0.1〜10質量部、付加反応架橋剤は0.01〜20質量部、反応制御剤は0.1〜2質量部、付加反応触媒は組成物全体に対して1〜1,000ppmが好ましい。
この付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、特開2008−076751号公報に記載の「付加反応型発泡シリコーンゴム組成物」を用いることができ、これに記載された内容は本明細書に組み込まれる。
ゴム弾性層は、ゴム組成物を軸体の外周面に配置し、ゴム組成物を硬化して、成形される。シリコーンゴム組成物の硬化及び成形はシリコーンゴム組成物の配置と同時に行うことができ、またこれらを連続して行うこともできる。ゴム組成物の硬化方法は、ゴム組成物の硬化に必要な熱を加えられる方法であればよい。また、ゴム弾性層の成形方法も、特に限定されないが、押出成形による連続加硫、プレス、インジェクションによる金型を用いた成形(型成形)等が好ましい。ゴム弾性層は型成形されるのが好ましい。
シリコーンゴム組成物を硬化させる際の加熱温度及び加熱時間は、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物の場合は100〜500℃、特に120〜300℃であるのが好ましく、数秒以上1時間以下、特に10秒以上〜35分以下であるのが好ましく、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は100〜300℃、特に110〜200℃であるのが好ましく、5分〜5時間、特に1〜3時間であるのが好ましく、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物である場合は170〜500℃、特に200〜400℃であるのが好ましく、数分以上1時間以下、特に5〜30分間であるのが好ましい。このようにしてシリコーンゴム組成物を軸体の外周面で硬化させる。硬化したシリコーンゴム組成物を、所望により、二次硬化させることもできる。
好ましい製造方法においては、ゴム弾性層の成形時に凸部を形成する。
金型の内表面に凹部を形成する方法は、特に限定されないが、金型の内表面を、レジスト、フォトマスク露光、エッチング、レジスト剥離及びメッキの各工程で、エッチング場所の位置を決めながら、行う。
具体的には、狙いの表面粗さと工程、条件から仕様設定し、フォトマスクパターンを作製する(工程(1))。このとき、バイアスも考慮する。
次いで、パイプ内面にレジスト加工する(工程(2))。さらに、フォトマスクを金型となるパイプ内にセットする(工程(3))。このとき、継ぎ目は目立たないように処理する。その後、パイプ内側より、例えばファイバー式露光装置(形名:EXECURE 4000−D、HOYA CANDEO OPTRONICS社製)にて露光する(工程(4))。露光条件は適宜に設定できる。次いで、薬液により不要な部分をレジスト剥離し(工程(5))、エッチング液にて所定の時間エッチングする(工程(6))。剥離剤により金型に残っているレジストを剥離する(工程(7))。その後に、無電解メッキにてニッケルの厚みを所定の厚みに設定する(工程(8))。こうして、金型の内表面に凹部を形成することができる。
また、レジスト加工後、ダイレクトにファイバーレーザにて金型内部より螺旋状に等ピッチで照射し、エッチング・剥離工程後、無電解めっきを施し作成してもよい。
この凹部形成方法において、金型内表面に形成される凹部の配列、形状、大きさ(外径及び深さ)、間隔、表面積比(S/S)及び十点平均粗さは、次のようにして、設定できる。すなわち、フォトマスクにおいて、形状、ピッチ、バイアスを決めることができる。レジストにフォトマスク露光するときにパターンを転写する。エッチングの時間で十点平均粗さRzを決め、メッキで寸法を整えて表面積比(S/S)を決める。
また、好ましくは、フォトマスクを、フォトマスクに形成されたドットの配列における長手方向が、軸に対して、より好ましくは1°以上89°度未満の交差角度でバイアスするように、セットする。又は、予めバイアスをつけた状態のフォトマスクを作製しておく。
ゴム弾性層は、所望により、外周にプライマー層が形成されてもよい。また、プラズマ処理、エキシマ処理、UV処理、コロナ処理、イトロ処理又はフレーム処理等によって、表面を改質することもできる。
被覆層4は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含有する樹脂組成物を、ゴム弾性層又は所望により形成されたプライマー層の外周面で加熱硬化して、形成することができる。
樹脂組成物は、導電性付与剤、各種添加剤を含有していてもよい。導電性付与剤及び添加剤は、それぞれ、シリコーンゴム組成物に含有される導電性付与剤及び添加剤と同じものを使用できる。
樹脂組成物に含有される熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂は、特に限定されないが、耐摩耗性に優れるウレタン樹脂が好ましい。
被覆層4がウレタン樹脂で形成される場合、樹脂組成物は、ウレタン樹脂を形成する前駆体であるウレタン調製成分を含有する。このウレタン調製成分は、ウレタン樹脂を形成できればよく、例えば、ポリオールとイソシアネートとの混合物が挙げられる。ウレタン調製成分は、ポリエステルウレタン樹脂を形成できるものが好ましく、例えば、ポリエステルポリオールとイソシアネートとの混合物が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、特に限定されず、分子中に2以上のエステル結合及び2以上の水酸基を有する化合物が挙げられる。具体的には、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン、その他の低分子ポリオールの1種又は2種以上と、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、その他の低分子カルボン酸やオリゴマー酸の1種又は2種以上との縮合重合体、又は、プロピオンラクトン、バレローラクトン、カプローラクトンのような開環重合体等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとして、耐熱性が良く加水分解しにくいポリカーボネートポリオールを用いることもできる。また、性能向上のため少量のポリオレフィンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリアクリルポリオール等が混在したものであっても、後述する表面処理の熱に影響を及ぼさないものであれば用いることもできる。
ポリエステルポリオールは、1種又は2種以上を使用できる。
ポリイソシアネートは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種ポリイソシアネートであればよく、例えば、芳香族ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、これらのポリイソシアネートのカルボジイミド変性ポリイソシアネート、又は、これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネート等が挙げられる。
ポリイソシアネートは、1種又は2種以上を使用できる。
芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4'−MDI)、2,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4'−MDI)、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアナートメチル(NBDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等が挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、H6XDI(水添XDI)、H12MDI(水添MDI)、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
ポリオールとポリイソシアネートとの混合物における混合割合は、特に限定されないが、通常、ポリエステルポリオールに含まれる水酸基(OH)と、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基(NCO)とのモル比率(NCO/OH)が0.7〜1.15であるのが好ましい。このモル比率(NCO/OH)は、ポリウレタンの加水分解を防止することができる点で、0.85〜1.10であるのがより好ましい。
ウレタン調整成分には、ポリオール及びポリイソシアネートに加えて、ポリオールとポリイソシアネートとの反応に通常使用される助剤、例えば、鎖延長剤、架橋剤等を併用してもよい。鎖延長剤、架橋剤としては、例えば、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及びアミン類等が挙げられる。
樹脂組成物の塗工は、例えば、樹脂組成物を塗工する塗布法、樹脂組成物にゴム弾性層等を浸漬するディッピング法、樹脂組成物をゴム弾性層等に吹き付けるスプレーコーティング法等の公知の塗工方法によって、行われる。樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、樹脂組成物に、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール、キシレン及びトルエン等の芳香族系溶媒、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル系溶媒等の揮発性溶媒、又は、水を加えた塗工液を塗工してもよい。
このようにして塗工された樹脂組成物を硬化する方法は、樹脂組成物の硬化等に必要な熱又は水分を加えられる方法であればよく、例えば、樹脂組成物が塗工されたゴム弾性層等を加熱器で加熱する方法、樹脂組成物が塗工されたゴム弾性層等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。加熱温度は、例えば、100〜200℃、特に120〜160℃、加熱時間は10〜120分間、特に30〜60分間であるのが好ましい。このようにして被覆層4を形成できる。
表層は、上記各材料を用いて、下記方法及び条件で形成できる。
例えば、被覆層4を形成する樹脂組成物に上記材料を混合して、ゴム弾性層3の周囲に塗布、硬化(乾燥)することにより、被覆層4と表層とを形成することができる。
Si元素を含有する表層の形成方法:
Si元素を含有する材料は、アクリルシリコーン樹脂、シランカップリング剤、反応性シリコーンオイルやレベリング剤などシリコーン系塗料用添加剤を配合することによって表面を改質できる。例えば、ポリカーボネートジオールとアクリルシリコーンポリマーの混合品合計とポリイソシアネートとのモル比率(NCO/OH)が0.85〜1.1の場合もお互いの樹脂の相容性がよければ作業変更もなく上記同じ条件にて成形できる。
F元素を含有する表層の形成方法:
フッ素元素を含有する材料は、フッ素ポリオール、フッ素ゴム、PTEF、PFA、フッ素系レベリング剤、フッ素ポリオール、アクリルフッ素ポリマー、フッ素系界面活性剤などを配合することによって表面を改質できる。例えば、ポリカーボネートジオールとポリイソシアネートとのモル比率(NCO/OH)が0.85〜1.1の場合も添加剤としてお互いの樹脂の相容性がよければ作業変更もなく上記同じ条件にて成形できる。また、フッ素樹脂パウダーを混合してもよい。
Si元素及びF元素を含有する表層の形成条件:
フッ素系シリコーングラフト樹脂をイソシアネートとのモル比率(NCO/OH)が0.85〜1.1の場合もお互いの樹脂の相容性がよければ作業変更もなく上記同じ条件にて成形できる。また、Si元素を含有する材料の配合にフッ素系添加剤を相容性が良ければ混ぜてもよい。また、フッ素元素を含有する材料の配合にシリコーン系添加剤を混ぜてもよい。
このようにして、現像ローラ1が製造される。
このようにして製造される現像ローラ1は、上記のように、被覆層4に規則的に配列(形成)された多数の凸部を有している。しかも、凸部は13125μmの領域に20個以下存在する。さらに、被覆層の十点平均粗さRzは5.5μm以下になっている。好ましくは、凸部は特定の千鳥配列又は並列配列で配列され、軸体の軸線に対して上記バイアス角度でバイアスがつけられている。また、好ましくは、表面積比(S/S)が0.05〜0.2の範囲内にある。
このような現像ローラ1は、画像形成装置に装着されると、現像剤搬送性に優れるとともに画像形成装置でのトナーフィルミングの発生を抑えて、白地汚れも抑えることができる。その結果、画像形成装置が高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成すること(耐久性の向上)に貢献できる。
次に、本発明の現像装置及び本発明の画像形成装置の一実施態様を、図3を参照して、説明する。
画像形成装置10は、各色の現像ユニットB、C、M及びYに装備された複数の像担持体11B、11C、11M及び11Yを転写搬送ベルト6上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置であり、現像ユニットB、C、M及びYが転写搬送ベルト6上に直列に配置されている。現像ユニットBは、像担持体11B例えば感光体(感光ドラムとも称される。)と、帯電手段12B例えば帯電ローラと、露光手段13Bと、現像装置20Bと、転写搬送ベルト6を介して像担持体11Bに当接する転写手段14B例えば転写ローラと、クリーニング手段15Bとを備えている。
現像装置20Bは、本発明の現像装置の一例であり、図3に示されるように、本発明の現像ローラと現像剤とを備えている。したがって、この画像形成装置10において、現像ローラ1は、現像剤担持体23B、23C、23M及び23Y、すなわち、現像ローラとして装着されている。現像装置20Bは、具体的には、一成分非磁性の現像剤22Bを収容する筐体21Bと、現像剤22Bを像担持体11Bに供給する現像剤担持体23B例えば現像ローラと、現像剤22Bの厚みを調整する現像剤量調節手段24B例えばブレードとを備えて成る。現像装置20Bにおいて、現像剤量調節手段24Bは、図3に示されるように、現像剤担持体23Bの外周面に接触又は圧接している。すなわち、前記現像装置20Bは所謂「接触式現像装置」である。現像ユニットC、M及びYは現像ユニットBと基本的に同様に構成されており、同じ要素には、同じ符号と各ユニットを示す記号C、M又はYとを付して、説明を省略する。
画像形成装置10において、現像装置20Bの現像剤担持体23Bは、その表面が像担持体11Bの表面に接触又は圧接するように配置されている。現像装置20C、20M及び20Yも、現像装置20Bと同様に、その表面が現像剤担持体23C、23M及び23Yが像担持体11C、11M及び11Yの表面に接触又は圧接するように配置されている。すなわち、この画像形成装置10は所謂「接触式画像形成装置」である。
定着手段30は、現像ユニットYの下流側に配置されている。この定着手段30は、記録体16を通過させる開口部35を有する筐体内に、定着ローラ31と、定着ローラ31の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ33と、定着ローラ31及び無端ベルト支持ローラ33に巻き掛けられた無端ベルト36と、定着ローラ31と対向配置された加圧ローラ32とを備え、無端ベルト36を介して定着ローラ31と加圧ローラ32とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。画像形成装置10の底部には、記録体16を収容するカセット41が設置されている。転写搬送ベルト6は複数の支持ローラ42に巻回されている。
画像形成装置10に使用される現像剤22B、22C、22M及び22Yはそれぞれ、摩擦により帯電可能な現像剤であれば、乾式現像剤でも湿式現像剤でもよく、また、非磁性現像剤でも磁性現像剤でもよい。各現像ユニットの筐体21B、21C、21M及び21Y内には、一成分非磁性の、黒色現像剤22B、シアン現像剤22C、マゼンタ現像剤22M及び黄色現像剤22Yが収納されている。
画像形成装置10は、以下のようにして記録体16にカラー画像を形成する。まず、現像ユニットBにおいて、帯電手段12Bで帯電した像担持体11Bの表面に露光手段13Bにより静電潜像が形成され、現像剤担持体23Bにより供給された現像剤22Bで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体16が転写手段14Bと像担持体11Bとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体16Bの表面に転写される。次いで、現像ユニットBと同様にして、現像ユニットC、M及びYによって、静電潜像が黒像に顕像化された記録体16に、それぞれシアン像、マゼンタ像及び黄色像が重畳され、カラー像が顕像化される。次いで、カラー像が顕像化された記録体16は、定着手段30によりカラー像が永久画像として記録体16に定着される。このようにして、記録体16にカラー画像を形成することができる。
この現像装置は、現像ローラ1を備えており、現像剤搬送性に優れるとともにトナーフィルミングの発生を抑えて、高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成することに貢献できる。また、この画像形成装置は高濃度で高画質の画像を長期にわたって形成できる。
本発明の現像装置及び画像形成装置は、上記したものに限定されることはなく、本発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
画像形成装置10は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、本発明の現像ローラが配設される画像形成装置は、各色の現像ユニットを備えた複数の像担持体を転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置に限られず、例えば、単一の現像ユニットを備えたモノクロ画像形成装置、像担持体上に担持された現像剤像を無端ベルトに順次一次転写を繰り返す4サイクル型カラー画像形成装置等であってもよい。また、画像形成装置10に用いられる現像剤は、一成分非磁性現像剤とされているが、この発明においては、一成分磁性現像剤であってもよく、二成分非磁性現像剤であっても、また、二成分磁性現像剤であってもよい。
前記画像形成装置10は、所謂「接触式画像形成装置」であるが、この発明において、画像形成装置は、現像剤担持体の表面が像担持体の表面に接触しないように間隙を有して配置される所謂「非接触式画像形成装置」であってもよい。
(実施例1)
図1に示される現像ローラ1を以下のようにして製造した。得られた現像ローラ1について下記物性の測定及び性能の評価をした。
軸体(SUM23、直径8mm、長さ282mm)の表面をプライマーNo.4(信越化学工業製)を塗布し、150℃で30分乾燥させ、プライマー処理した。
次いで、下記のようにして製造した金型を用いて、軸体の外周にゴム弾性層を形成した。このゴム弾性層の表面には並列配列の凸部が転写されていた。このゴム弾性層は、厚さ4mmの中実体であり、JIS A硬度が40であった。
<1>金型製造方法
金属棒から、ドリルとホーニング加工にて円筒状の金型中間製品を得た。
金型の内表面に凹部を形成する方法は、特に限定されないが、金型の内表面を、ポジ型液状レジストにてディップコーティングし、乾燥させた。予めパターンを作成したポジ型フォトマスクを円筒形状に繋ぎ、金型内側に密着させセットした。ファイバー式紫外線照射装置にて金型内より露光した。フォトマスクを取出し、アルカリにて露光部を洗浄した。エッチング液にディップさせ、40秒後引き揚げた。残っているレジスト膜を剥離剤にて剥離した。無電解めっき工程で内側に厚み5μmのニッケルメッキを作成した。
<2>金型の凹部プロファイル確認方法及び結果
金型の内表面に形成される凹部の配列、形状、大きさ(外径及び深さ)、間隔、表面積比(S/S)及び十点平均粗さは、次のようにして、設定した。
ターゲットの表面積比(S/S)から、大きさ、間隔、配列を設計し、バイアス角45°をつけて、Φ40μmでピッチ82μmの並列配列のフォトマスクを作製した。金型内面にレジストを均一に塗布、乾燥後、フォトマスクを金型内面に密着させ露光した。レジスト洗浄後、エッチング時間にて深さ15μmに調整し、十点平均粗さRzを設定した。さらに、離型性向上のためニッケルメッキ5μmを施した。
<3>ゴム弾性層成形方法
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(D)(重合度300)100質量部、BET比表面積が110m/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、R−972)1質量部、平均粒径6μm、嵩密度が0.25g/cmである珪藻土(F)(オプライトW−3005S、北秋珪藻土社製)40質量部、及び、アセチレンブラック(G)(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)5質量部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌した後、3本ロールに1回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(E)(重合度17、Si−H量0.0060mol/g)2.1質量部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.1質量部、及び、白金触媒(H)(Pt濃度1%)0.1部を添加し、15分撹拌して混練して、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を調整した。
軸体と、上記シリコーンゴム組成物とを、上記金型製造方法で作製した金型を用いて、一体成形し軸体の外周にゴム弾性層を形成した。
<4>ゴム弾性層の凸部プロファイル確認方法及び結果
ゴム弾性層の表面をレーザ顕微鏡VK−8700で確認したところ、凸部(ドーム状)の配列様式は並列配列であり、軸線に対するバイアスは45°であった。その凸部の数は3個であり、軸方向のピッチは81μmであった。凸部の外径φ30μm、十点平均粗さRz=4.6μmであった。粒子解析ソフト(2値化ソフト)にて面積比を計算したところ、表面積比は0.11であった。
下記組成を有するウレタン樹脂組成物を調製した。
・ウレタン調製成分のポリオール:カーボネートジオール(水酸基価=56、商品名:プラクセルCD220、ダイセル社製)100部、
・ウレタン調製成分のポリイソシアネート:ヘキサメチレンジイソシアネート(商品名「デュラネートTPA−B80E」、旭化成社製)36質量部
・カーボンブラック:(商品名「トーカブラック#5500」、東海カーボン社製)16.2質量部(ウレタン調製成分100質量部に対して11.9質量部)
・ジブチル錫ジウラウレート(商品名「ジ−n−ブチルすずジウラウレート」、昭和化学社製)0.03質量部
軸体の外周に形成したゴム弾性層の外周に、ウレタン樹脂組成物をスプレー法によって塗布し、150℃で30分間加熱して、層厚8mの被覆層4を形成した。表面状態をコントロールするため、さらにウレタン樹脂組成物を層厚が2μmとなるようにスプレー法によって塗布し、150℃で30分間加熱して、レベリング性が良い表面を得た(被覆層4の合計厚さは10μm)。
形成した被覆層4の凸部プロファイルを以下のようにして確認した。その結果を示す。
被覆層4の表面をレーザ顕微鏡VK−8700で確認したところ、凸部(ドーム状)の配列様式は並列配列であり、軸線に対するバイアスは45°であった。その凸部の数は3個であり、軸方向のピッチは82μmであった。凸部の外径φ31μm、十点平均粗さRz=4.6μmであった。粒子解析ソフト(2値化ソフト)にて面積比を計算したところ、表面積比(S/S)は0.105であった。
このようにして、現像ローラ1を製造した。
(実施例2)
実施例1において、カーボネートジオールを商品名:プラクセル220EC(ダイセル社製)に変更し、モディパーF206(商品名、日油社製、フッ素元素を含有する材料)1部を添加したこと以外は、実施例1と同様にして、現像ローラ1を製造した。
得られた現像ローラは、フッ素元素を含有する材料が被覆層の表面に移行して、被覆層とは異なる表層を形成していた。
(実施例3)
実施例1において、カーボネートジオールをプラクセル220EC(商品名、ダイセル社製)に変更し、カーボネートジオールの5部をシリコーングラフトポリマー(商品名:サイマックUS−270、東亜合成社製、Si元素を含有する材料)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、現像ローラ1を製造した。
得られた現像ローラは、Si元素を含有する材料が被覆層の表面に移行して、被覆層とは異なる表層を形成していた。
(実施例4)
実施例1において、カーボネートジオールを(商品名:プラクセル220EC(株)ダイセル)に変更し、カーボネートジオールの5部をシリコーングラフトフッ素ポリマーXZ−007−C(商品名、T&K TOKA社製、Si元素及びフッ素元素を含有する材料)に置き換えた以外は、実施例1と同様にして、現像ローラ1を製造した。
得られた現像ローラは、Si元素及びフッ素元素を含有する材料が被覆層の表面に移行して、被覆層とは異なる表層を形成していた。
(実施例5)
被覆層を、バイアス角度1°、凸部の外径φ30μmでピッチ65μmの60°千鳥配列に変更したこと以外は実施例2と同様にして、現像ローラ1を製造した。得られた現像ローラは、表面積比(S/S)0.193、粒子個数5個、表面粗さRz5.3μmであった。
(実施例6)
螺旋状ピッチ配列を作成した。金型を回転させる冶具と上下移動が可能なファイバー式レーザ装置とレーザ光を90°向きを変えるミラーと焦点調整用レンズを備えた装置にレジスト加工後の金型をセットし、長手方向の送りピッチを0.08mm、回転数400rpm、レーザ発信周波数250Khz、焦点サイズφ34μmにてレジストにパターン付を行った。レジスト剥離し、2μmのめっき後、金型を得た。この金型でゴム弾性体を成形し、実施例3と同様の塗料にて表面に塗装したところ、ドットの面積比率が12.7%の螺旋状ローラが得られた。この螺旋状ローラにおいて、凸部の外径φ30μm、ピッチ80μ、表面積比(S/S)0.127、粒子数3個、表面粗さRz5.0μmであった。
(比較例1)
被覆層を、バイアス角度1°、凸部の外径φ30μmでピッチ62μmの60°千鳥配列に変更したこと以外は実施例2と同様にして、現像ローラを製造した。得られた現像ローラは、表面積比(S/S)0.212、粒子個数6個、表面粗さRz6.3μであった。
(比較例2)
被覆層を、鳥バイアス角度1°、凸部の外径φ12μmでピッチ27μmの60°千鳥配列に変更したこと以外は実施例2と同様にして、現像ローラを製造した。得られた現像ローラは、表面積比(S/S)0.145、粒子個数21個、表面粗さ3.3μmであった。
(凸部の確認)
製造した各現像ローラにおいて、10〜20倍ルーペで観察することができた。被覆層4の表面に存在する凸部はゴム弾性層の凸部により形成され、しかも多数の凸部が特定の配列で形成されていたことを確認した。
(被覆層の凸部数及び表面積比(S/S)の測定)
製造した各現像ローラにおいて、被覆層に存在する凸部数、及び、表面積比(S/S)を、上記方法により、それぞれ測定した。結果(百分率)を表1に示す。
(十点平均粗さRzの測定)
製造した各現像ローラにおいて、被覆層の十点平均粗さRzを、上記方法により、測定した。結果を表1に示す。
(印字濃度及びフィルミング量の測定)
製造した各現像ローラについて、以下のようにして、印字濃度及びフィルミング量を測定した。結果を表1に示す。
用いた画像形成装置は、型番:C610dn2(沖データ社製)であった。この画像形成装置の現像ローラとして、製造した各現像ローラを現像装置内に装着した。次いで、23℃55%の条件で、ベタ画像を形成し、印字評価を確認した。2000枚印刷後のフィルミング状況と、画像品質(ベタ印字の初期印字形成部分と終期印字形成部分との濃度段差率)を評価した。濃度測定にはX−Rite社製のX−Rite500分光濃度計を使用した。
印字濃度は、下記評価基準により、評価した。本試験において、印字濃度は、○が合格である。
○:濃度段差率が96〜100%であった場合
△:濃度段差率が92〜95%であった場合
×:濃度段差率が91%以下であった場合
フィルミング状況は、トナー付着(フィルミング)量により評価した。具体的には、2000回印字した後の現像ローラの表面に付着している現像剤を吸引後、フィルミング重量測定ジグに転写した質量を測定した。
フィルミング量は、転写した現像剤の質量で下記基準により評価した。本試験において、フィルミング量は0.002mg以下が合格である。
Figure 2016183997
表1の結果から以下のことが分かった。
実施例1〜6の現像ローラは、いずれも、本発明の凸部数及び十点平均粗さRzを満たしていた。これらの現像ローラは、印字濃度(現像剤搬送性)に優れるとともに、トナーフィルミングを抑えることができた。また、十点平均粗さRz等が上記範囲にあるため白地汚れも防止できた。
また、実施例2〜4に示されているように、現像ローラが、被覆層の表面に表層を備えていると、フィルミングの安定性が増した。
一方、比較例1は、十点平均粗さRzが大きく、フィルミング量が増え、印字濃度も実施例より劣る結果となった。比較例2は、凸部数が大きく、印字濃度が満足できるものではなかった。また、フィルミング量を抑えることができなかった。
1 現像ローラ
4 被覆層
4a 凸部
6 転写搬送ベルト
10 画像形成装置
11B、11C、11M、11Y 像担持体
12B、12C、12M、12Y 帯電手段
13B、13C、13M、13Y 露光手段
14B、14C、14M、14Y 転写手段
15B、15C、15M、15Y クリーニング手段
16 記録体
20 現像装置
21B、21C、21M、21Y、34 筐体
22B、22C、22M、22Y 現像剤
23B、23C、23M、23Y 現像剤担持体
24B、24C、24M、24Y 現像剤規制部材
30 定着手段
31 定着ローラ
32 加圧ローラ
33 無端ベルト支持ローラ
35 開口部
36 無端ベルト
41 カセット
42 支持ローラ
B、C、M、Y 現像ユニット

Claims (8)

  1. 軸体と、前記軸体の外周に成形されたゴム弾性層と、前記ゴム弾性層の外周に形成された被覆層とを備えた現像ローラであって、
    前記被覆層が、前記ゴム弾性層の表面形状により規則的に形成された多数の凸部を有し、前記被覆層の表面の13125μmの領域に存在する前記凸部の数が20個以下であり、
    前記被覆層の十点平均粗さRzが5.5μm以下である現像ローラ。
  2. 前記凸部が、千鳥配列又は並列配列で規則的に配列され、前記軸体の軸線に対してバイアスを1°以上89°未満でつけてある請求項1に記載の現像ローラ。
  3. 前記凸部の規則的な配列が、現像ローラ上の位置を選択できる請求項1又は2に記載の現像ローラ。
  4. 前記被覆層の全面積Sに対する、前記凸部の表面積Sの表面積比(S/S)が、0.05〜0.2の範囲内である請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像ローラ。
  5. 前記被覆層が、その表面に表層を有している請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像ローラ。
  6. 前記表層が、Si元素及びフッ素元素の少なくとも1種を含有する請求項5に記載の現像ローラ。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像ローラを備えた現像装置。
  8. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像ローラを備えた画像形成装置。
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