JP2021099439A - Developing roller and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像ローラ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing roller and an image forming apparatus.
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に用いられる現像ローラは、トナーに均一な摩擦電荷を付与し、かつ、所定量のトナーを現像領域に安定して搬送する機能を有する。そのため、現像ローラの表面層には、微小な粒子を含有させることにより、表面に当該粒子に起因する微小な凹凸を設けることが行われている。しかし、近年の電子写真装置の高速化、長寿命化、高画質化への対応の過程で、トナーも進化し、現像ローラを構成する各種材料の電気的特性を調整し、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が検討されている。 A developing roller used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile that employs an electrophotographic method has a function of imparting a uniform frictional charge to toner and stably transporting a predetermined amount of toner to a developing region. Has. Therefore, by incorporating fine particles into the surface layer of the developing roller, the surface is provided with fine irregularities due to the particles. However, in the process of responding to the speeding up, longevity, and high image quality of electrophotographic devices in recent years, toner has also evolved, and the electrical characteristics of various materials that make up the developing roller have been adjusted, thereby adjusting the electrical characteristics of the developing roller. It is being studied to improve the transportability of the developer.
電子写真方式を採用する画像形成装置においては、特に、初期から大量に画像出力を行うと、高温高湿となり、帯電不足が生じ、画像の白地部に現像剤が現像されてしまう画像不良(以下、「かぶり」とも称する)が発生する場合がある。 In an image forming apparatus that employs an electrophotographic method, in particular, when a large amount of image is output from the initial stage, the temperature and humidity become high, insufficient charging occurs, and the developer is developed on a white background of the image. , Also called "fog") may occur.
そこで、残像の発生を防止又はかぶりを改善することを目的として、例えば、特許文献1には、トナーに優れた負帯電性を付与し、抵抗を低下させることにより、少なくとも表面を構成する材料が第4級アンモニウム塩基含有共重合体を含有する現像ローラが開示されている。
Therefore, for the purpose of preventing the occurrence of afterimages or improving fog, for example,
しかしながら、電子写真装置の高速化、高画質化等に対応するためには、高温高湿条件下のかぶり防止について、いまだ改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温高湿条件下におけるかぶりを抑制し、高品質な画像を提供することが可能な現像ローラ、及びその現像ローラを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
However, there is still room for improvement in preventing fogging under high temperature and high humidity conditions in order to cope with high speed and high image quality of the electrophotographic apparatus.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a developing roller capable of suppressing fog under high temperature and high humidity conditions and providing a high-quality image, and an image forming apparatus using the developing roller. The purpose is to provide.
本発明者らは、初期からの帯電不足を補うとともに、現像ローラの凸部を形成する粒子のトナーへの帯電付与性を調整することにより、高温高湿条件下のかぶりを解決できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、軸体と、軸体の外表面に設けられる弾性層と、弾性層より外側に設けられる被覆層とを備える現像ローラであって、被覆層が、ポリオールとイソシアネートによるウレタン結合を構成単位に有する樹脂、有機金属化合物粒子からなる第1の表面粗さ剤及び有機金属化合物粒子以外の微粒子からなる第2の表面粗さ剤を含み、第1の表面粗さ剤の平均粒子径が2μm以下であり、かつ、第1の表面粗さ剤の平均粒子径と第2の表面粗さ剤の平均粒子径とが、以下の関係を満たす現像ローラである。
第1の表面粗さ剤の平均粒子径≦第2の表面粗さ剤の平均粒子径
The present inventors have found that fogging under high temperature and high humidity conditions can be solved by compensating for the insufficient charge from the initial stage and adjusting the charge imparting property of the particles forming the convex portion of the developing roller to the toner. The present invention has been reached.
That is, the present invention is a developing roller including a shaft body, an elastic layer provided on the outer surface of the shaft body, and a coating layer provided outside the elastic layer, and the coating layer is a urethane bond made of polyol and isocyanate. The average particle of the first surface roughness agent, which comprises a resin having a constituent unit, a first surface roughness agent composed of organic metal compound particles, and a second surface roughness agent composed of fine particles other than the organic metal compound particles. A developing roller having a diameter of 2 μm or less and having an average particle diameter of the first surface roughness agent and an average particle diameter of the second surface roughness agent satisfying the following relationship.
Average particle size of the first surface roughness agent ≤ Average particle size of the second surface roughness agent
現像ローラの表面の抵抗値は、1×106Ω以上9×109Ω以下であることが好ましい。 The resistance value on the surface of the developing roller is preferably 1 × 10 6 Ω or more and 9 × 10 9 Ω or less.
有機金属化合物粒子は、ヒドロキシ安息香酸金属化合物であることが好ましい。 The organometallic compound particles are preferably hydroxybenzoic acid metal compounds.
現像ローラの表面のヘキサデカン接触角は、30°以上であることが好ましい。 The hexadecane contact angle on the surface of the developing roller is preferably 30 ° or more.
本発明の画像形成装置は、本発明の現像ローラを備える。 The image forming apparatus of the present invention includes the developing roller of the present invention.
本発明の現像ローラ及び画像形成装置によれば、高温高湿条件下でのかぶりの発生を抑制し、高品質な画像を提供することができる。 According to the developing roller and the image forming apparatus of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of fog under high temperature and high humidity conditions and provide a high quality image.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[現像ローラ]
図1に示すように、本発明の現像ローラ1は、軸体2と、軸体2の外表面に設けられる弾性層3と、弾性層3より外側に設けられる被覆層4とを備える。
被覆層4は、ポリオールとイソシアネートによるウレタン結合を構成単位に有する樹脂、有機金属化合物粒子からなる第1の表面粗さ剤及び有機金属化合物粒子以外の微粒子からなる第2の表面粗さ剤を含み、第1の表面粗さ剤の平均粒子径が2μm以下であり、かつ、第1の表面粗さ剤の平均粒子径と第2の表面粗さ剤の平均粒子径とが、以下の関係を満たすものである。
第1の表面粗さ剤の平均粒子径≦第2の表面粗さ剤の平均粒子径
以下に、各構成の詳細を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Development roller]
As shown in FIG. 1, the developing
The
Average particle size of the first surface roughness agent ≤ Average particle size of the second surface roughness agent The details of each configuration will be described below.
<軸体>
軸体2は、好ましくは、導電特性を有する、従来公知の現像ローラに用いられる軸体を用いることができる。軸体2は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、及び真鍮からなる群より選択される少なくとも1種の金属で構成されていることが好ましい。なお、このような軸体2は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
<Axis body>
As the
軸体2は、絶縁性樹脂を含むものであってもよい。絶縁性樹脂は、例えば、熱可塑性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。軸体2は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体と、この芯体上に設けられたメッキ層と、を備えるものであってよい。このような軸体2は、例えば、絶縁性樹脂からなる芯体にメッキを施して導電化することにより得ることができる。
軸体2は、良好な導電特性を得るために、芯金であることが好ましい。
The
The
軸体2の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体2の断面形状は、例えば、円形、楕円形であってもよく、多角形等の非円形であってもよい。軸体2の外周面には、洗浄処理、脱脂処理、プライマー処理等の処理が施されていてもよい。
The shape of the
軸体2の軸方向の長さは特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してもよい。また、軸体2の直径(外接円の直径)も特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整すればよい。
The axial length of the
<弾性層>
弾性層3は、感光体の表面に形成された静電潜像にトナーを過不足なく供給することができるように、適切なニップ幅とニップ圧をもって感光体に押圧可能な硬度や弾性を現像ローラ1に付与するために設けられる。弾性層3は種々のゴム材を用いることができる。ゴム材に使用するゴムとしては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水素化物、ウレタンゴム以下が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。この中でも、押圧による圧縮応力歪みの小さいシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。
<Elastic layer>
The
弾性層3の中には、電子導電性物質やイオン導電性物質のような導電性付与剤を配合することで、その導電性を適宜調整することができる。電子導電性物質としては、ケッチェンブラックEC、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、酸化処理を施したカラー(インク)用カーボン、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及びその金属酸化物が挙げられる。この中でも、少量で導電性を制御しやすいことからカーボンブラック(導電性カーボン、ゴム用カーボン、カラー(インク)用カーボン)が好ましい。また、イオン導電性物質としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム、リチウムビスイミド、カリウムビスイミド等の無機イオン導電性物質、変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート等の有機イオン導電性物質が挙げられる。弾性層3には、反応性のエーテル変性シリコーンオイルを添加してもよい。
By blending a conductivity-imparting agent such as an electronically conductive substance or an ionic conductive substance in the
<被覆層>
図2に、現像ローラ1の側面図を示す。被覆層4は、ポリオールとイソシアネートによるウレタン結合を構成単位に有する樹脂、有機金属化合物粒子からなる第1の表面粗さ剤8、及び有機金属化合物粒子以外の微粒子からなる第2の表面粗さ剤7を含むものである。
なお、図2は、被覆層4の表面状態、特に、第1の表面粗さ剤8と第2の表面粗さ剤7とが分散された状態を模式的に示すものである。
<Coating layer>
FIG. 2 shows a side view of the developing
Note that FIG. 2 schematically shows the surface state of the
(バインダー樹脂)
被覆層4にバインダー樹脂として、ポリオールとイソシアネートによるウレタン結合を構成単位に有する樹脂、すなわちポリウレタン樹脂を含有している。
ポリオール成分としては特に限定されるものではないが、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、アクリルポリオール、シリコーン変性ポリオール、フッ素変性ポリオールを用いることができる。また、これらのポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではないが、エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)の如き脂肪族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネートの如き脂環式ポリイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)の如き芳香族イソシアネート及びこれらの共重合物や、そのブロック体を用いることができる。
(Binder resin)
The
The polyol component is not particularly limited, but a polyether polyol, a polyester polyol, a polycarbonate polyol, a polybutadiene polyol, a polyisoprene polyol, an acrylic polyol, a silicone-modified polyol, and a fluorine-modified polyol can be used. The isocyanate compound to be reacted with these polyol components is not particularly limited, but is limited to ethylene diisocyanate, aliphatic polyisocyanate such as 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), and cyclohexane. Alicyclic polyisocyanates such as 1,3-diisocyanate,
(表面粗さ材)
本発明の現像ローラ1は、図2示すように、有機金属化合物粒子からなる第1の表面粗さ剤8と有機金属化合物粒子以外の微粒子からなる第2の表面粗さ剤7を含み、第1の表面粗さ剤8の平均粒子径と第2の表面粗さ剤の平均粒子径7は、以下の関係を満たす。
第1の表面粗さ剤の平均粒子径≦第2の表面粗さ剤の平均粒子径
第1の表面粗さ剤8と第2の表面粗さ剤7の平均粒子径が上記の関係を有することにより、図2に示すように、第2の表面粗さ剤7の表面が第1の表面粗さ剤8の表面より突出するか同等のレベルとなる。被覆層4の表面がこのような構造であることにより、摩擦帯電を向上させながら、トナーを良好に搬送することができる。
(Surface roughness material)
As shown in FIG. 2, the developing
Average particle size of the first surface roughness agent ≤ average particle size of the second surface roughness agent The average particle size of the first
−第1の表面粗さ剤−
有機金属化合物粒子の有機金属化合物としては、ヒドロキシ安息香酸金属化合物が好ましい。金属は、Fe、Zn、Al、Mg、Ca、Ti、Zr、Cr、ストロンチウム(Sr)、Cu、Li、Bi等が好ましい。
ヒドロキシ安息香酸金属化合物は、安息香酸のカルボキシル基側の電子吸引効果と、ヒドロキシル基を持つ、フェノキシ側の電子供与効果が相まって、芳香族環との間に電子遷移の効果が発現するため、添加することで摩擦帯電時、電荷の立ち上がりが早くなるという特徴及び電位上昇がみられる。
有機金属化合物粒子の大きさは、被覆層4の厚みを考慮すると平均粒子径7μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましく、2μm以下が更に好ましい。
ここで、有機金属化合物化合物の平均粒子径は、一次粒子の体積平均粒径(レーザー回折/散乱式粒度測定法)である。体積平均粒径は、レーザーマイクロンサイザー(セイシン企業社製)等のレーザー式粒度分布測定機で測定することができる。
-First surface roughness agent-
As the organometallic compound of the organometallic compound particles, a hydroxybenzoate metal compound is preferable. As the metal, Fe, Zn, Al, Mg, Ca, Ti, Zr, Cr, strontium (Sr), Cu, Li, Bi and the like are preferable.
The hydroxybenzoic acid metal compound is added because the effect of attracting electrons on the carboxyl group side of benzoic acid and the effect of donating electrons on the phenoxy side having a hydroxyl group are combined to exhibit the effect of electron transition with the aromatic ring. As a result, during triboelectric charging, the characteristic that the charge rises faster and the potential rises are observed.
The size of the organometallic compound particles is preferably 7 μm or less, more preferably 3 μm or less, still more preferably 2 μm or less, in consideration of the thickness of the
Here, the average particle size of the organic metal compound compound is the volume average particle size (laser diffraction / scattering type particle size measurement method) of the primary particles. The volume average particle size can be measured with a laser particle size distribution measuring machine such as a laser micron sizer (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.).
−第2の表面粗さ剤−
第2の表面粗さ剤7は、第1の表面粗さ剤8以外の微粒子であって、金属酸化物粒子、シリカ(表面処理シリカを含む)等の無機粒子、着色用としてのカーボン粒子、アクリル、ウレタン、ナイロン、アクリルニトリル、シリコーン、シリコーンゴム、ベンゾグアナミン等の樹脂粒子である。第2の表面粗さ剤7は、被覆層4に、1種のみ含有してもよく、2種以上含んでもよい。
第1の表面粗さ剤と第2の表面粗さ剤の平均粒子径の関係は、第1の表面粗さ剤の平均粒子径≦第2の表面粗さ剤の平均粒子径であり、図2に示すように、第1の表面粗さ剤8の間の谷部に分散される。このため、第1の表面粗さ剤である有機金属化合物粒子と第2の表面粗さ剤の一次粒子径が同じ大きさであっても、第2の表面粗さ剤7は、粒子が凝集するものもあるため、結果的に、大きい粒子は第2の表面粗さ剤7となり、小さい粒子は第1の表面粗さ剤8となる。
-Second surface roughness agent-
The second
The relationship between the average particle size of the first surface roughness agent and the average particle size of the second surface roughness agent is the average particle size of the first surface roughness agent ≤ the average particle size of the second surface roughness agent. As shown in 2, it is dispersed in the valley between the first
第2の表面粗さ剤7の大きさは平均粒子径2μm以上であり、3μm以上15μm以下が好ましい。第2の表面粗さ剤7の平均粒子径を上記範囲とすることにより、印字の品位を良好にすることができる。平均粒子が2μmの場合、凝集しやすく、完全分散しない状態を確認した後コーティングする。
第2の表面粗さ剤の平均粒子径(二次粒子)は、粒度分布測定装置(ベックマン・コールター社製)で測定することができる。
The size of the second
The average particle size (secondary particles) of the second surface roughness agent can be measured with a particle size distribution measuring device (manufactured by Beckman Coulter).
被覆層4の厚さは、5μm以上13μm以下があることが好ましく、6μm以上11μm以下であることがより好ましい。
ここで、被覆層の厚さは、軸に垂直な方向に被覆層を切断し、表面粗さ剤が存在しない箇所の厚さである。
The thickness of the
Here, the thickness of the coating layer is the thickness of the portion where the coating layer is cut in the direction perpendicular to the axis and the surface roughness agent is not present.
(その他の構成)
本発明の現像ローラ1は、軸体2と弾性層3との間、及び弾性層3と被覆層4との間に、接着層を備えてもよい。ここで、特に弾性層3と被覆層4の間に設けられる接着層については、接着層の電気的特性を調整することにより、現像ローラ1としての電気的特性を調整することができ、これにより、現像ローラとしての現像ローラ1の現像性能を良好に調整することができる。
(Other configurations)
The developing
本発明の現像ローラ1において、接着層の比誘電率が、100Hzにおいて1以上10以下であり、0.01Hzにおいて1000以上10000以下である。接着層の比誘電率を当該範囲に調整することにより、フィルミングの発生を良好に抑制するために被覆層4の比誘電率を低めに調整したとしても、現像剤を担持又は供給するための静電容量の確保が可能となり、安定的に現像剤を帯電させることができる。このため、印刷時の印字濃度の低下を抑えることができる。接着層の比誘電率は、100Hzにおいて好ましくは4.0以上10.0以下であり、また、0.01Hzにおいて好ましくは2000以上5000以下である。
In the developing
接着層は、有機チタン化合物及び/又は有機ジルコニウム化合物を含有していることが好ましく、これらの有機金属化合物と、シランカップリング剤とを含有していることがより好ましい。有機チタン化合物及び有機ジルコニウム化合物と、シランカップリング剤とを併用することにより、弾性層3の比誘電率を上昇させて、現像性能を良好に維持するとともに、弾性層3と被覆層4との接着性を良好なものとすることができる。有機チタン化合物としては、アルコキシ基を含有するチタン化合物、チタンキレート化合物等を挙げることができ、有機ジルコニウム化合物としては、アルコキシ基を含有するジルコニウム化合物、ジルコニウムキレート化合物等を挙げることができる。これらの、有機チタン化合物及び有機ジルコニウム化合物は、市販されているものを適宜使用することができる。
The adhesive layer preferably contains an organic titanium compound and / or an organic zirconium compound, and more preferably contains these organic metal compounds and a silane coupling agent. By using the organic titanium compound and the organic zirconium compound in combination with the silane coupling agent, the relative permittivity of the
(現像ローラの表面の抵抗値)
現像ローラ1の表面の抵抗値は、ポリオールとイソシアネートの組み合わせで抵抗値が9×109以下になるように選択し、必要であればイオン導電材、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム、リチウムビスイミド、カリウムビスイミド等やイオン液体のピリジウム系、イミダゾール系、4級アンモニウム系等で抵抗値を1×107Ω以上1×10E9Ω以下に調整することは可能である。ただし、基本的にカーボンによる電子導電は分散条件により抵抗値がバラつき、調整しにくい範囲にあり、イオン系導電機構を用いることが好ましい。抵抗値が1×106Ω以上では、イオン導電材で抵抗値の調整がしやすく、9×109Ω以下では、かぶりの発生を良好に防止することができる。
(Resistance value on the surface of the developing roller)
The resistance value of the surface of the developing
(帯電量Q/M)
帯電量(Q/M;μC/g)は、15以上25以下であることが好ましい。帯電量が上記範囲であることにより、電位が十分であり、転写の際にトナーが飛散せず、かぶりの発生を防止することができるので、高品質な画像を得ることができる。
(Charging amount Q / M)
The amount of charge (Q / M; μC / g) is preferably 15 or more and 25 or less. When the amount of charge is in the above range, the potential is sufficient, the toner does not scatter during transfer, and the occurrence of fog can be prevented, so that a high-quality image can be obtained.
(ヘキサデカン接触角)
現像ローラ1の表面のヘキサデカン接触角は、30°以上であることが好ましく、45°以上であることがより好ましく、50°以上であることが更に好ましい。30°以上であることにより、フィルミング発生を良好に抑制することができる。フィルミングを抑えることにより、現像ローラ1の寿命が延び画像品質の安定化に繋がる。また、フィルミングによるかぶり発生も抑制することができる。
ヘキサデカン接触角は、ポータブル接触角計PCA−1(協和界面科学社製)を用いて測定することができる。
(Hexadecane contact angle)
The hexadecane contact angle on the surface of the developing
The hexadecane contact angle can be measured using a portable contact angle meter PCA-1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
本発明の現像ローラ1は、被覆層4に有機金属化合物を含有することによって、初期の帯電不足を補うとともに、現像ローラ1の表面の抵抗値を調整することができるので、画質向上及び高温硬質条件下のかぶりを解決することができる。
By containing an organometallic compound in the
[現像装置及び画像形成装置]
本発明の現像ローラ1は、現像装置及び画像形成装置における現像剤担持体として、好適に用いることができる。本実施形態において、画像形成装置における現像ローラ1以外の構成は特に限定されない。本発明の現像ローラ1を備えた現像装置及び画像形成装置10の一例を、図3を参照して説明する。
[Developer and image forming device]
The developing
画像形成装置10は、各色(黒色、シアン、マゼンタ、黄色)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。
The
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1と現像剤22B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と、現像剤担持体23Bに現像剤22Bを供給するトナー供給ローラ25B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なる。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、現像装置20Bは「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。
The developing
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「接触式画像形成装置」である。
In the
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34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な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。
The fixing means 30 is arranged on the downstream side of the developing unit Y. The fixing means 30 includes a fixing
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B、C、M及びY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がそれぞれ収納されている。
The developing
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16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。
The
現像装置20B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、この現像装置20Bを備えた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。
The developing
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。 The developing apparatus and the image forming apparatus of the present invention are not limited to those described above, and various modifications can be made as long as the object of the present invention can be achieved.
この発明において、画像形成装置10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1が配設される画像形成装置10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。
In the present invention, the
画像形成装置は、現像ローラの表面が像担持体の表面に接触又は圧接して配置される接触式画像形成装置である。なお、本発明の画像形成装置は、非接触式画像形成装置であってもよい。 The image forming apparatus is a contact type image forming apparatus in which the surface of the developing roller is arranged in contact with or in pressure contact with the surface of the image carrier. The image forming apparatus of the present invention may be a non-contact image forming apparatus.
本発明の画像形成装置10は、本発明の現像ローラ1を備えるため、高温高湿の条件下でのかぶりの発生が抑制され、高品質な画像を提供することができる。
Since the
以上、本発明を、実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に記載の発明の範囲には限定されないことは言うまでもなく、上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた発明も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, it goes without saying that the technical scope of the present invention is not limited to the scope of the invention described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that improvements can be made. Further, it is clear from the description of the claims that the invention with such changes or improvements may be included in the technical scope of the present invention.
以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples shown below.
[実施例1]
以下の手順により、実施例1の現像ローラを作製した。
(プライマー層の形成)
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(SUM22製、直径10mm、長さ275mm)をエタノールで洗浄し、その表面にシリコーン系プライマー(商品名「プライマーNo.16」、信越化学工業株式会社製)を塗布した。プライマー処理した軸体を、ギヤオーブンを用いて、150℃の温度にて10分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、軸体の外周面にプライマー層を形成した。
[Example 1]
The developing roller of Example 1 was produced by the following procedure.
(Formation of primer layer)
An electroless nickel-plated shaft (made by SUM22,
(弾性層の形成)
シリコーンゴムから形成されたミラブル型ゴム組成物を用いた押出成形により、軸体の外周面上にゴム材料からなる弾性体を成形した。なお、押出成形では、200℃10分乾燥後、所定の長さにカットする。225℃4時間の2次加硫を行い、シロキサンを飛ばしてから、研磨を行い、所定の大きさに研磨する。この時の表面粗さはRa=1.2であった。
(Formation of elastic layer)
An elastic body made of a rubber material was formed on the outer peripheral surface of the shaft by extrusion molding using a miraculous rubber composition formed of silicone rubber. In extrusion molding, the product is dried at 200 ° C. for 10 minutes and then cut to a predetermined length. Secondary vulcanization is performed at 225 ° C. for 4 hours to remove siloxane, and then polishing is performed to polish to a predetermined size. The surface roughness at this time was Ra = 1.2.
(被覆層の形成)
以下の化合物を混合して被覆層用組成物を調製した。
・アクリルポリオール 35質量部
・イソシアネート(商品名「E402−B80B」、旭化成株式会社製) 55質量部
・第1の表面粗さ剤 ヒドロキシ安息香酸亜鉛(BONTORON E−304、オリエント化学工業株式会社製) 5質量部
・第2の表面粗さ剤 シリカ粒子(商品名「ACEMATT(登録商標)OK412」、エボニックデグサ社製) 10質量部
・イオン導電剤(商品名「EF−N112」、三菱マテリアル電子化成株式会社製)
0.5質量部
・フッ素系界面活性剤(水酸基と1質量%以上10質量%以下のフッ素原子とを含有する(メタ)アクリレート共重合体) 1質量部
・シンナー(商品名「EU−1F」、大日精化工業株式会社製) 95質量部
(Formation of coating layer)
The following compounds were mixed to prepare a composition for a coating layer.
-
0.5 parts by mass, fluorine-based surfactant ((meth) acrylate copolymer containing a hydroxyl group and 1% by mass or more and 10% by mass or less of fluorine atoms) 1 part by mass, thinner (trade name "EU-1F") , Dainichiseika Kogyo Co., Ltd.) 95 parts by mass
次に、弾性層の外周面をUV処理した。その後、UV処理された弾性層上に、接着用プライマーを塗布後、被覆層用組成物をスプレー法によって塗布した。塗布された混合液を150℃から160℃で30分間加熱し現像ローラを得た。
乾燥後の被覆層の厚さは11μmであった。
Next, the outer peripheral surface of the elastic layer was UV-treated. Then, an adhesive primer was applied onto the UV-treated elastic layer, and then the coating layer composition was applied by a spray method. The applied mixed solution was heated at 150 ° C. to 160 ° C. for 30 minutes to obtain a developing roller.
The thickness of the coating layer after drying was 11 μm.
[実施例2]
被覆層用組成物を以下のように調製して、被覆層を形成した以外は実施例1と同様に現像ローラを作製した。
(シリコーンポリオールの合成)
反応性シリコーンオイル(商品名「KF−6000」信越化学工業株式会社製)100質量部、反応性シリコーンオイル(商品名「X−22−176DX」信越化学工業株式会社製)5質量部、イソシアネート(商品名「D−201」、旭化成株式会社製)15質量部、及び溶剤 酢酸ブチル30質量部を混合し、100℃4時間後、シリコーン変性ポリオールを得た。
(被覆層用組成物)
次に、得られたシリコーン変性ポリオールを用いて、以下の配合で、被覆層用組成物を調製した。
・シリコーン変性ポリオール 100質量部
・イソシアネート(商品名「TPA−100」、旭化成株式会社製) 14質量部
・第1の表面粗さ剤 ヒドロキシ安息香酸ジルコニウム(商品名「TN−105」、保土谷化学工業株式会社製) 5質量部
・第2の表面粗さ剤 シリコーン粒子(商品名「EP−2601」、平均粒子径2μm、東レ・ダウコーニング社製) 20質量部
・シンナー(商品名「EU−1F」大日精化工業株式会社) 130質量部
[Example 2]
The composition for the coating layer was prepared as follows, and a developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating layer was formed.
(Synthesis of silicone polyol)
Reactive silicone oil (trade name "KF-6000" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 100 parts by mass, reactive silicone oil (trade name "X-22-176DX" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 5 parts by mass, isocyanate ( 15 parts by mass of trade name "D-201" (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) and 30 parts by mass of solvent butyl acetate were mixed to obtain a silicone-modified polyol after 4 hours at 100 ° C.
(Composition for coating layer)
Next, using the obtained silicone-modified polyol, a composition for a coating layer was prepared with the following composition.
-Silicone-modified polyol 100 parts by mass-Isocyanate (trade name "TPA-100", manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 14 parts by mass-First surface roughener Zirconium hydroxybenzoate (trade name "TN-105", Hodoya Chemical Co., Ltd.) (Manufactured by Kogyo Co., Ltd.) 5 parts by mass, second surface roughness agent Silicone particles (trade name "EP-2601",
[実施例3]
第1の表面粗さ剤の含有量を20質量部とし、第2の表面粗さ剤をウレタン粒子(商品名「P−800T」、平均粒子径6μm、根上工業株式会社製)8質量部にし、イオン導電材を含有しないこと以外は実施例1と同様に現像ローラを作製した。
[Example 3]
The content of the first surface roughness agent is 20 parts by mass, and the content of the second surface roughness agent is 8 parts by mass of urethane particles (trade name "P-800T", average particle diameter 6 μm, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.). A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the ion conductive material was not contained.
[実施例4]
第1の表面粗さ剤を、ヒドロキシ安息香酸鉄(商品名「BONTORON X−11、オリエント化学工業株式会社製)5質量部にし、イオン導電材を含有しないこと以外は、実施例1と同様に現像ローラを作製した。
[Example 4]
The first surface roughness agent is 5 parts by mass of iron hydroxybenzoate (trade name "BONTORON X-11, manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), and is the same as in Example 1 except that it does not contain an ionic conductive material. A developing roller was produced.
[実施例5]
イオン導電材を0.5質量部配合した以外は実施例2と同様に現像ローラを作製した。
[Example 5]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 2 except that 0.5 parts by mass of the ionic conductive material was blended.
[実施例6]
第1の表面粗さ剤を、ヒドロキシ安息香酸ジルコニウム(TN−105)にし、第2の表面粗さ剤をウレタン粒子6μm(P−800T)8質量部にし、フッ素系界面活性剤を含有しないこと以外は実施例1と同様に現像ローラを作製した。
[Example 6]
The first surface roughness agent should be zirconium hydroxybenzoate (TN-105), the second surface roughness agent should be 8 parts by mass of urethane particles 6 μm (P-800T), and no fluorine-based surfactant should be contained. A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
[比較例1]
第1の表面粗さ剤を含有しないこと以外は、実施例1と同様に現像ローラを作製した。
[Comparative Example 1]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the first surface roughness agent was not contained.
[比較例2]
第1の表面粗さ剤とフッ素系界面活性剤を含有しないこと以外は実施例1と同様に現像ローラを作製した。
[Comparative Example 2]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that it did not contain the first surface roughness agent and the fluorine-based surfactant.
[評価]
上記実施例及び比較例について、以下の評価を行った。
[Evaluation]
The following evaluations were carried out for the above-mentioned Examples and Comparative Examples.
(現像ローラの表面の抵抗値)
上記実施例及び比較例の現像ローラの表面の抵抗値を測定した。図4に測定装置を示す。
図4に示すように、金メッキ板51上に、現像ローラ1を乗せ、両端部に重さ500gのおもり52を掛け、印加電圧100Vでシャフト53と金メッキ板51との抵抗値を、超高抵抗/微少電流計「5450」(株式会社エーディーシー製)54を用いて測定した。
現像ローラはポリオールとイソシアネートの組み合わせで抵抗値が9×109Ω以下になるように選択し、必要であればイオン導電材、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム、リチウムビスイミド、カリウムビスイミド等やイオン液体のピリジウム系、イミダゾール系、4級アンモニウム系等で抵抗値を1×106Ω〜9×109Ωコントロールすることは可能である。ただし、基本的にカーボンによる電子導電は分散条件により抵抗値がバラツキ、コントロールしにくい領域であり、イオン系導電機構を用いる。
(Resistance value on the surface of the developing roller)
The resistance value on the surface of the developing rollers of the above Examples and Comparative Examples was measured. FIG. 4 shows a measuring device.
As shown in FIG. 4, a developing
The developing roller is selected so that the resistance value is 9 × 10 9 Ω or less by combining polyol and isocyanate, and if necessary, ionic conductive material, sodium perchlorate, lithium perchlorate, calcium perchlorate, lithium chloride. , Lithium bisimide, potassium bisimide, etc., ionic liquid pyridium type, imidazole type, quaternary ammonium type, etc. can control the resistance value from 1 × 10 6 Ω to 9 × 10 9 Ω. However, basically, electron conductivity by carbon is a region where the resistance value varies depending on the dispersion conditions and is difficult to control, and an ionic conductivity mechanism is used.
(ヘキサデカン接触角)
ヘキサデカンを装置にセットし、現像ローラ上に液滴をたらし、ポータブル接触角計PCA−1(協和界面科学社製)を用い、ヘキサデカン接触角を測定した。
(Hexadecane contact angle)
Hexadecane was set in the apparatus, droplets were dropped on a developing roller, and the hexadecane contact angle was measured using a portable contact angle meter PCA-1 (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
(帯電量Q/M)
カラー画像形成装置(商品名「C610dn2」、株式会社沖データ製)で上記実施例及び比較例の現像ローラをマゼンダ色カートリッジに装着し、温度23℃湿度55%の条件で、初期印字後の帯電量を吸引式小型帯電量測定装置、商品名:212HS(トレック社製)にて、現像ローラの表面に形成されたトナーを吸引して帯電量Q/M(μC/g)を測定し、以下の評価基準で評価した。
A:帯電量が15μC/g以上
B:帯電量が10μC/g以上15μC/g未満
C:帯電量が10μC/g未満
(Charging amount Q / M)
A color image forming apparatus (trade name "C610dn2", manufactured by Oki Data Co., Ltd.) was used to mount the developing rollers of the above examples and comparative examples on a magenta color cartridge, and charged after initial printing under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 55%. The amount is measured by suctioning the toner formed on the surface of the developing roller with a suction-type compact charge amount measuring device, trade name: 212HS (manufactured by Trek Co., Ltd.), and measuring the charge amount Q / M (μC / g). It was evaluated according to the evaluation criteria of.
A: Charge amount is 15 μC / g or more B: Charge amount is 10 μC / g or more and less than 15 μC / g C: Charge amount is less than 10 μC / g
(高温高湿条件下のかぶり評価)
現像ローラをマゼンダカートリッジに装着後、30℃ 80%RHの条件に1晩放置し、初期印字20枚行い、白ベタ印字1枚後、感光ドラムにテープ貼り付け白い紙上に転写する。基準の紙にテープを貼り、基準値と転写した部分の色差ΔEを測定した。同じ条件の下、4000枚印字後の色差Δをも測定した。色差ΔEは、色差計(商品名「CR−241」、コニカミノルタ株式会社製)で測定した。
4000枚印字後の色差Δを、以下の評価基準で評価した。高温高湿条件下のかぶり評価は、A以上が合格である。
A:ΔEが1未満
B:ΔEが1〜2
C:2以上
(Evaluation of fog under high temperature and high humidity conditions)
After mounting the developing roller on the magenta cartridge, it is left overnight at 30 ° C. and 80% RH to perform initial printing of 20 sheets, and after one white solid printing, tape is attached to a photosensitive drum and transferred onto white paper. A tape was attached to the reference paper, and the color difference ΔE between the reference value and the transferred portion was measured. Under the same conditions, the color difference Δ after printing 4000 sheets was also measured. The color difference ΔE was measured with a color difference meter (trade name “CR-241”, manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.).
The color difference Δ after printing 4000 sheets was evaluated according to the following evaluation criteria. The fog evaluation under high temperature and high humidity conditions is A or higher.
A: ΔE is less than 1 B: ΔE is 1-2
C: 2 or more
(フィルミング評価)
フィルミングは、現像剤の付着量により評価した。具体的には、4000枚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。フィルミング評価については、転写した現像剤の質量を以下の評価基準で評価した。フィルミング評価は、AまたはBであると合格である。
A:0mg以上0.003mg以下
B:0.003mgより多く0.006mg以下
C:0.006mgより多い
結果を表1に示した。
(Filming evaluation)
Filming was evaluated by the amount of the developer adhering. Specifically, after sucking the developer adhering to the surface of the developing roller after printing 4000 sheets, the mass transferred to the filming weight measuring jig was measured. Regarding the filming evaluation, the mass of the transferred developer was evaluated according to the following evaluation criteria. The filming rating is acceptable if it is A or B.
A: 0 mg or more and 0.003 mg or less B: More than 0.003 mg and 0.006 mg or less C: More than 0.006 mg The results are shown in Table 1.
評価結果を表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.
1 現像ローラ
2 軸体
3 弾性層
4 被覆層
6 転写搬送ベルト
7 第2の表面粗さ剤
8 第1の表面粗さ剤
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
20B、20C、20M、20Y 現像装置
21B、21C、21M、21Y、
22B、22C、22M、22Y 現像剤
23B、23C、23M、23Y 現像剤担持体
24B、24C、24M、24Y 現像剤量調節手段
25B、25C、25M、25Y トナー供給ローラ
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
34 筐体
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
51 金メッキ板
52 おもり
53 シャフト
54 超高抵抗/微少電流計
1 Develop
22B, 22C, 22M,
Claims (5)
前記被覆層が、ポリオールとイソシアネートによるウレタン結合を構成単位に有する樹脂、有機金属化合物粒子からなる第1の表面粗さ剤及び前記有機金属化合物粒子以外の微粒子からなる第2の表面粗さ剤を含み、
前記第1の表面粗さ剤の平均粒子径が2μm以下であり、かつ、前記第1の表面粗さ剤の平均粒子径と前記第2の表面粗さ剤の平均粒子径とが、以下の関係を満たす現像ローラ。
第1の表面粗さ剤の平均粒子径≦第2の表面粗さ剤の平均粒子径 A developing roller including a shaft body, an elastic layer provided on the outer surface of the shaft body, and a coating layer provided outside the elastic layer.
The coating layer comprises a resin having a urethane bond of polyol and isocyanate as a constituent unit, a first surface roughness agent composed of organometallic compound particles, and a second surface roughness agent composed of fine particles other than the organometallic compound particles. Including
The average particle size of the first surface roughness agent is 2 μm or less, and the average particle size of the first surface roughness agent and the average particle size of the second surface roughness agent are as follows. Development roller that meets the relationship.
Average particle size of the first surface roughness agent ≤ Average particle size of the second surface roughness agent
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