JP5219575B2 - 電子写真機器用現像ロール - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に用いられる電子写真機器用現像ロールに関するものである。

従来より、電子写真機器用現像ロールには、ソフトタイプの現像ロールが良く用いられている。ソフトタイプの現像ロールは、軸体の外周に弾性層を備えている。近年、電子写真機器において、高画質化、高速化、フルカラー化などが要求されるに伴い、現像ロールにも高機能化が求められてきている。そのため、ソフトタイプの現像ロールでは、弾性層の外周に、直接または他の層を介して、機能性の表層を形成することが行なわれている。

電子写真機器の高画質化等を図るため、現像ロールには、例えば、トナー搬送性の確保が要求されている。そのため、従来、現像ロールの表面に粗さを形成する検討がなされている。そして、表面粗さを形成するためには、微細な樹脂粒子を配合した表層を形成することが知られている。

この場合、現像ロール表面の粗さを大きくするにしたがって、トナー搬送量を多くすることができる。しかしながら、表層に配合する粒子の大きさを単純に大きくしただけでは、粗さが大きくなりすぎると、得られる画像のガサツキや画像ムラが生じたり、カブリ特性が低下したりする。また、粒子同士が凝集しやすいため、ロール表面全体にわたり均一な粗さを形成することが困難である。そして、ロール表面の粗さにばらつきがあると、トナー搬送量が偏るおそれや、トナー帯電量が不均一になるおそれがある。そして、これによって、得られる画像のガサツキや画像ムラが生じる。

そこで、このような問題を解消するため、種々の検討がなされている。例えば、特許文献１には、現像ロールにおいて、均一な表面粗さにして十分なトナー搬送量を確保するため、ウレタン樹脂よりなる大径粒子と、アクリル樹脂よりなる小径粒子とを配合した表層を形成する技術が開示されている。すなわち、ウレタン樹脂よりなる粒子は粒径が不均一であるため、粒径が均一なアクリル樹脂よりなる粒子を添加することにより、粗さのばらつきを低減することを図っている。

特開２００５−２５８２０１号公報

近年、電子写真機器の高耐久化の要求により、現像ロールにも、例えば従来より出力枚数の増加を可能にするなどの、従来より一層高い耐久性が要求されてきている。しかしながら、特許文献１の現像ロールでは、ロール表面においてトナーと接触する部分に硬いアクリル樹脂粒子が存在しているため、従来よりも出力枚数を増加させると、現像ロール表面にトナーフィルミングが発生する。そのため、耐久性についての高い要求を満たすことができなかった。

本発明が解決しようとする課題は、従来よりも高い耐久性が要求される場合であっても、耐トナーフィルミング性に優れた電子写真機器用現像ロールを提供することにある。

上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール表層が、点在する凸部と、前記凸部間に形成され、トナー粒子が入る凹部とを備え、前記表層の凹部下および凸部下には、それぞれ粒子が存在し、前記凹部における表面硬度が、前記凸部における表面硬度よりも低いことを要旨とするものである。

このとき、前記凹部下に存在する粒子の硬度が、前記凸部下に存在する粒子の硬度よりも低いと良い。

そして、前記凹部下に存在する粒子としては、ウレタン樹脂粒子を好適に示すことができる。一方、前記凸部下に存在する粒子としては、アクリル樹脂粒子を好適に示すことができる。

また、前記凹部下に存在する粒子の平均粒径は、前記凸部下に存在する粒子の平均粒径よりも小さいと良い。

さらに、表層の凸部下に存在する粒子の配合質量をＭ_１とし、表層の凹部下に存在する粒子の配合質量をＭ_２としたときに、０．２≦Ｍ_１／Ｍ_２≦０．８の関係を満たしていると良い。

そして、前記凸部下に存在する粒子の平均粒径（φ_１）は１０〜２０μｍの範囲内にあり、前記凹部下に存在する粒子の平均粒径（φ_２）は３〜１５μｍの範囲内にあり、かつ、φ_２≦φ_１／１．３の関係を満たすことが望ましい。

この際、前記表層の厚みは、３〜１５μｍの範囲内にあると良い。

本発明に係る電子写真機器用現像ロールは、ロール表層が凹部と凸部とを備え、凹部下および凸部下にはそれぞれ粒子が存在し、さらに、凹部における表面硬度が凸部における表面硬度よりも低くなっている。すなわち、表層において、層形成ブレードと点接触する凸部を硬くし、トナー粒子と接触する凹部を軟らかくしている。そのため、ロール表面の摩耗を抑えて層形成ブレードとの間で点接触を維持しつつ、トナーストレスを軽減することができる。これにより、ロール表面上でトナーがフィルミングしにくくなるため、耐トナーフィルミング性を向上させることができる。このとき、凹部下にも粒子が存在するため、凸部は点在している。

この場合、凹部下に存在する粒子の硬度が凸部下に存在する粒子の硬度よりも低いと、凹部の表面硬度を凸部の表面硬度よりも低くすることができる。

このとき、例えば、表層の凹部下に存在する粒子がウレタン樹脂粒子であり、表層の凸部下に存在する粒子がアクリル樹脂粒子であれば、ウレタン樹脂粒子はアクリル樹脂粒子よりも軟らかいため、凹部の表面硬度を凸部の表面硬度よりも低くすることができる。

そして、凹部下に存在する粒子と凸部下に存在する粒子の配合比が上記特定の範囲内にあると、トナー粒子が入る凹部が形成される。これにより、トナー搬送性を高めることができる。また、表層において凸部が均一に分布されやすくなり、均一な表面凹凸が形成されやすい。

さらに、凹部下に存在する粒子の平均粒径と、凸部下に存在する粒子の平均粒径とが上記特定の関係にある場合には、トナー粒子が入る凹部が形成される。これにより、トナー搬送性を高めることができる。

このとき、表層の厚みが３〜１５μｍの範囲内にあると、厚みが薄いため、大径粒子の周りに小径粒子を配して、大径粒子をロール表層中に均一に分散しやすくすることができる。これにより、ロール表面上に、大径粒子による凸部を均一に分布形成することができる。

次に、本発明に係る電子写真機器用現像ロール（以下、現像ロールということがある。）について、図を参照して詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る現像ロールを表す周方向断面図である。現像ロールは、電子写真方式を採用する複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真機器に組み込まれる。

図１（ａ）に示す現像ロール１０は、軸体である導電性シャフト１２の外周に沿って弾性層１４が形成され、弾性層１４の外周に沿って表層１６が形成された構成である。

導電性シャフト１２は、アルミニウム、ステンレス等の金属製の中実体よりなる芯金、内部を中空にくり抜いた金属製の円筒体、またはこれらにめっきが施されたものなどが挙げられる。必要に応じて、導電性シャフト１２の外周面に、接着剤やプライマーなどを塗布して、接着層を形成しても良い。接着剤やプライマーなどには、必要に応じて導電化を行なっても良い。

弾性層１４は、発泡体であっても良いし、中実体であっても良い。弾性層１４の厚みは、特に限定されるものではないが、好ましくは、０．１〜１０ｍｍの範囲内である。より好ましくは、１〜５ｍｍの範囲内である。

弾性層１４を形成する材料としては、特に限定されるものではない。例えば、シリコーンゴム、ポリウレタン系エラストマー、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられる。なかでも、低硬度でへたりが少ないという点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。

弾性層１４には、必要に応じて、導電剤、充填剤、増量剤、補強剤、加工助剤、硬化剤、加硫促進剤、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、可塑剤、紫外線吸収剤、顔料、シリコーンオイル、助剤、界面活性剤などの各種添加剤が適宜添加される。導電剤としては、カーボンブラックなどの電子導電剤や第４級アンモニウム塩などのイオン導電剤など、公知の導電剤を用いることができる。

弾性層１４を形成するには、弾性層１４を構成する各成分をニーダー等の混練機で混練して形成材料を調製した後、円筒状金型の中空部に導電性シャフト１２をセットし、円筒状金型と導電性シャフト１２との空隙部に、形成材料を注型した後、金型に蓋をし、加熱して、形成材料を架橋させる。その後、上記円筒状金型から脱型することにより、導電性シャフト１２の外周面に弾性層１４を形成することができる。

この弾性層１４の外周に沿って、表層１６が形成されている。表層１６を形成する主材料としては、特に限定されるものではない。例えば、ウレタンポリマー、シリコーン変性ウレタンポリマー、シリコーン変性（メタ）アクリルポリマーなどを例示することができる。例えばウレタンポリマーは、ポリオール成分とイソシアネート成分とを用いて得ることができる。

ウレタンポリマーを形成す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、例えば、ポリエステルジオール、ポリエステルトリオール等のポリエステルポリオールや、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール等があげられる。これらは、単独で、もしくは２種以上併せて用いられる。

上記ポリエステルポリオールとしては、例えば、水酸基を末端基とするヒドロキシルポリエステルポリオールが好適に用いられる。ポリエステルポリオールは、多塩基性有機酸とポリオールとから得られる。

上記塩基性有機酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸等の飽和脂肪酸や、マレイン酸、フマル酸等の不飽和脂肪酸や、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族酸等のジカルボン酸や、無水マレイン酸、無水フタル酸等の酸無水物や、テレフタル酸ジメチル等のジアルキルエステルや、不飽和脂肪酸の二量化によって得られるダイマー酸等があげられる。

上記多塩基性有機酸とともに用いられるポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキシレングリコール等のジオールや、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン等のトリオールや、ソルビトール等のヘキサオール等があげられる。

また、上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、環状エーテルの開環重合または共重合によって得られるものが好適に用いられる。上記環状エーテルとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−メチルトリメチレンオキサイド、３ ，３’−ジメチルトリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキサミン等があげられる。

そして、本発明において、上記ポリオール成分としては、上記一連のもののなかでも、耐摩耗性、強度、柔軟性のバランスの観点から、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）が好適に用いられる。

上記ポリオール成分の数平均分子量（Ｍｎ）は、１５００〜３０００の範囲が好ましく、特に好ましくは１５００〜２５００である。

上記ポリオール成分とともに用いられるイソシアネート成分としては、特に限定されるものではない。例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、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）、３，３’−ビトリレン−４，４’−ジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル等のジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４’’−トリイソシアネート等のトリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらイソシアネート成分のなかでも、ＭＤＩが好適に用いられる。

上記イソシアネート成分の配合量は、上記ポリオール成分１００重量部に対して、１〜１００質量部の範囲に設定することが好ましい。特に好ましくは、１〜５０質量部である。

表層１６には、導電剤が添加されていると良い。導電剤としては、特に限定されるものではない。従来公知のもの、例えば、カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム、酸化鉄、ｃ−ＴｉＯ_２、ｃ−ＺｎＯ、ｃ−ＳｎＯ、イオン導電剤（第四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、界面活性剤等）等があげられる。

導電剤の配合量は、表層１６を形成する主材料１００質量部に対して、１〜１００質量部の範囲内にあることが好ましい。そして、例えば表層１６を形成する主材料がウレタンポリマーよりなる場合には、ウレタンポリマーを形成する原料中のポリオール成分１００質量部に対して、５〜６０質量部の範囲内に設定することが好ましい。特に好ましくは、１０〜５０質量部である。すなわち、導電剤が５質量部未満であると、導電性に対する効果が減少する傾向がみられる。一方、導電剤が６０質量部を超えると、帯電性の向上効果が少なくなる傾向がみられるからである。

表層１６は、図２に示すように、粒径の異なる粒子を含有している。大径粒子２０の周りには小径粒子２２が配されており、この小径粒子２２の存在により表層１６中で大径粒子２０は均一に分散されている。すなわち、小径粒子２２の海に、大径粒子２０の島が点在している。表層１６には、大径粒子２０が存在している部分で凸部１６ａが形成されており、大径粒子２０と大径粒子２０との間で凹部１６ｂが形成されている。そして、この凹部１６ｂ下には小径粒子２２が存在している。そのため、表層１６において、凸部１６ａが均一に分散されている。

表層１６において、凹部１６ｂにおける表面硬度が、凸部１６ａにおける表面硬度よりも低くなっている。表層の凸部１６ａは、層形成ブレードと点接触する部分である。この凸部１６ａは硬いため、ロール表面の摩耗を抑えて層形成ブレードとの間で点接触を維持することができる。一方、表層の凹部１６ｂにはトナー粒子が入るため、表層の凹部１６ｂは、トナー粒子と接触する部分である。この凹部１６ｂは軟らかいため、トナーストレスを軽減することができる。これにより、ロール表面上でトナーがフィルミングしにくくなるため、耐トナーフィルミング性を向上させることができる。

表層１６において、凹部１６ｂにおける表面硬度を凸部１６ａにおける表面硬度よりも低くするには、例えば、凹部１６ｂ中に存在する小径粒子２２の硬度が、凸部１６ａ中に存在する大径粒子２０の硬度よりも低いと良い。大径粒子２０としては、例えば、アクリル樹脂粒子、シリカ粒子などを例示することができる。より好ましくは、アクリル樹脂粒子である。一方、小径粒子２２としては、例えば、ウレタン樹脂粒子、ナイロン粒子などを例示することができる。より好ましくは、ウレタン樹脂粒子である。凸部１６ａにおける表面硬度および凹部１６ｂにおける表面硬度は、それぞれ表面硬度計を用いて測定することができる。

このとき、大径粒子２０の配合質量をＭ_１とし、小径粒子２２の配合質量をＭ_２とすると、配合質量比（Ｍ_１／Ｍ_２）が０．２≦Ｍ_１／Ｍ_２≦０．８の関係にあることが好ましい。配合質量比がこの範囲内にあると、ロール表面に、トナー粒子が入る凹部１６ｂが形成される。これにより、トナー搬送性を高めることができる。また、表層１６において凸部１６ａが均一に分布されやすくなり、均一な表面凹凸が形成されやすい。

大径粒子２０の平均粒径は、１０〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。また、小径粒子２２の平均粒径は、３〜１５μｍの範囲内にあることが好ましい。さらに、大径粒子２０の平均粒径をφ_１とし、小径粒子２２の平均粒径をφ_２とすると、φ_２≦φ_１／１．３の関係にあることが好ましい。この範囲内にあると、ロール表面に、トナー粒子が入る凹部１６ｂが形成される。これにより、トナー搬送性を高めることができる。

なお、平均粒径は、母集団から任意に抽出（例えば、１０点抽出）される試料を用い、顕微鏡等を利用して導出される値であり、粒子形状が真球状ではなく楕円球状（断面が楕円の球）等のように一律に粒径が定まらない場合には、最長径と最短径との単純平均値をその粒子の粒径とする。

このとき、表層１６の厚みが３〜１５μｍの範囲内にあることが好ましい。表層１６の厚みがこの範囲内にあると、厚みが薄いため、粒子同士は積み重なりにくい。したがって、大径粒子２０の周りに小径粒子２２を配して、大径粒子２０を均一に分布させやすくすることができる。

大径粒子２０の配合割合は、表層１６を形成する主材料１００質量部に対して、３〜２０の範囲内にあることが好ましい。また、例えば表層１６を形成する主材料がウレタンポリマーよりなる場合には、ウレタンポリマーを形成する原料中のポリオール成分１００質量部に対して、６〜１２質量部の範囲に設定することが好ましい。配合割合が６質量部未満では、表面粗さの絶対値が小さくなり、トナー搬送量が少なくなりやすい。そのため、充分な画像濃度が得られ難くなる。一方、配合割合が１２質量部を超えると、ロールの表面硬度が適正範囲より高くなる傾向がみられる。

また、小径粒子２２の配合割合は、表層１６を形成する主材料１００質量部に対して、１０〜４０の範囲内にあることが好ましい。例えば表層１６を形成する主材料がウレタンポリマーよりなる場合には、ウレタンポリマーを形成する原料中のポリオール成分１００質量部に対して、１５〜３０質量部の範囲に設定することが好ましい。配合割合が１５質量部未満では、大径粒子を点在化しにくくなりやすい。一方、配合割合が３０質量部を超えると、ロール硬度が硬くなり、かぶり特性が悪化する傾向がみられるからである。

表層１６には、上記各成分に加えて、炭酸カルシウム、マイカ、シリカ、グラファイト等の充填剤、可塑剤、オイル、架橋促進剤、架橋遅延剤、老化防止剤、酸化亜鉛や酸化チタン等の着色剤等他の添加剤を適宜配合しても差し支えない。

表層１６を形成するには、例えば、表層１６を形成する材料を溶剤に溶解させて塗工液を調製し、これを弾性層１４の外周面に塗工する方法を用いることができる。この塗工法は、特に制限されるものではなく、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法等の従来の方法を適用することができる。塗工後、乾燥および加熱架橋処理すれば、表層１６を形成することができる。

上記溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげられる。これらは１種または２種以上併用することができる。特に、材料各成分の溶解性などの観点で、ＭＥＫが好ましい。溶剤を用いる場合には、塗工しやすい粘度に調整して塗工性を高めるなどの観点から、溶液濃度を５〜３０質量％の範囲内にすることが好ましい。

本発明に係る現像ロールとしては、図１（ａ）に示す層構成の現像ロール１０に限定されるものではない。弾性層１４と表層１６との間に、１層以上の中間層が介在されていても良い。中間層としては、例えば、軟化剤移行防止層や、抵抗調整層などが挙げられる。中間層としては、軟化剤移行防止層のみであっても良いし、抵抗調整層のみであっても良い。また、両層を備えた構成であっても良い。

図１（ｂ）に示す現像ロール１０は、弾性層１４の外周に沿って１層の中間層１８が形成され、中間層１８の外周に沿って表層１６が形成された構成である。

中間層１８の形成材料としては、特に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン系エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ヒドリンゴム（ＥＣＯ、ＣＯ）等のゴム系材料や、ウレタン樹脂等の樹脂系材料が挙げられる。なかでも、接着性および塗工液等の安定性の点から、ポリウレタン系エラストマーやウレタン樹脂、Ｈ−ＮＢＲが好適に用いられる。

中間層１８には、必要に応じて、導電剤、架橋剤、架橋促進剤、ステアリン酸、ＺｎＯ（亜鉛華）、軟化剤等を配合することも可能である。導電剤としては、弾性層１４形成材料で例示したものと同様のものが用いられる。これらは１種または２種以上含まれていても良い。中間層１８の厚さは、特に限定されるものではないが、１〜５０μｍの範囲内にあることが好ましい。より好ましくは、３〜３０μｍの範囲内である。中間層１８は、表層１６と同様にして形成することができる。

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

（実施例１）
＜中間層形成材料の調製＞
Ｈ−ＮＢＲ（アクリロニトリル量：５０質量％、ヨウ素価：２３ｍｇ／１００ｍｇ）１００質量部と、ステアリン酸０．５質量部と、亜鉛華（ＺｎＯ）５質量部と、カーボンブラック（電気化学工業社製、デンカブラックＨＳ−１００）４０質量部と、ジチオカルバミン酸塩系架橋促進剤（ＢＺ）１質量部と、スルフェンアミド系架橋促進剤（ＣＺ）２質量部と、硫黄１質量部とを、ロールを用いて混練した後、これらをＭＥＫとトルエンの混合有機溶剤〔ＭＥＫ：トルエン（重量比）＝２：１〕に配合し溶解させて２０質量％濃度の中間層形成材料となるコーティング溶液を調製した。

＜表層形成材料の調製＞
ポリオール（日本ポリウレタン工業社製、「商品名ニッポラン５１９６」）１００質量部と、ジイソシアネート（ＭＤＩ、日本ポリウレタン工業社製、「コロネートＨＸ」）３０質量部と、カーボンブラック（三菱化学社製、「ダイアブラック♯３０３０」）３０質量部と、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）粒子（平均粒径１０μｍ、綜研社製、「ＭＸ１０００」）６質量部と、ウレタン樹脂粒子（平均粒径７μｍ、大日精化社製、「ダイミックビーズＵＣＮ５０７０Ｄ」）３０質量部とを混合し、これらを有機溶剤（ＭＥＫ）に配合して、２０重量％濃度のコーティング溶液である表層形成材料を調製した。

＜現像ロールの作製＞
軸体となる導電性シャフト（直径１０ｍｍ、ＳＵＳ３０４製）をセットした金型内に、弾性層形成材料として導電性シリコーンゴム（信越化学工業社製、「Ｘ３４−２６４Ａ／Ｂ」）を充填した後、所定の条件（１９０℃×１５分）で加熱架橋を行った。その後、脱型して、軸体の外周面に沿って弾性層が形成されたロール体を作製した。ついで、ロール体の外周面に、中間層形成材料（コーティング溶液）を塗布して中間層を形成した。さらに、中間層の外周面に沿って表層形成材料であるコーティング溶液を塗布した後、１７０℃×１時間の条件でオーブン加熱加硫を行い、表層を形成した。これにより、３層構造の実施例１に係る現像ロールを作製した。なお、弾性層の厚みは５ｍｍ、中間層の厚みは２５μｍ、表層の厚みは１０μｍであった。

（実施例２〜６）
表１に示す粒径の粒子を、表１に示す配合にした点以外は、実施例１と同様にして、実施例２〜６に係る現像ロールを作製した。このとき用いた粒子の品番を表３に示す。分級品は、乾式分級器（ホソカワミクロン社製、「ターボプレックスＡＴＰ」）を用いて分級したものである。なお、表１において、表層形成材料の各成分の配合割合は、質量部で表されている。

（比較例１〜７）
表１に示す粒径の粒子を、表１に示す配合にした点以外は、実施例１と同様にして、比較例１〜７に係る現像ロールを作製した。このとき用いた粒子の品番を表３に示す。

＜各現像性ロールの評価＞
実施例および比較例に係る各現像ロールについて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。その結果を表１および表２に示す。

＜耐トナーフィルミング性＞
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）に組込み、３２．５℃×８５％ＲＨの環境下で、従来よりも多い（従来は、１００００枚）通紙２００００枚（Ａ４サイズ）の画像出しを行なった。耐久後、カートリッジから現像ロールを取り出し、表面上の固着していないトナーをエアーブローにて取り除いた後、現像ロール表面に固着しているトナー層の厚みを測定した。このとき、現像ロールの厚み方向に切断し、切断面を電子顕微鏡（（株）キーエンス製、ＶＫ−９５１０）で観察することによりトナー層の厚みを測定した。この際、トナー層の厚みが０．５μｍ以下の場合を「○」、トナー層の厚みが０．５μｍ超〜１．０μｍ以下の場合を「△」、トナー層の厚みが１．０μｍ超の場合を「×」とした。

＜マクベス濃度＞
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）に組込み、２０℃×５０％ＲＨの条件下において画像出しを行った。そして、べた黒画像における濃度をマクベス濃度計を用いて測定した。その結果、濃度が１．２未満のものを「×」、１．２〜１．４のものを「△」、１．４を超えるものを「○」として評価した。

＜耐ガサツキ性＞
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）に組込み、２０℃×５０％ＲＨの条件下において画像出しを行った。そして、目視により画像の確認を行い、トナー帯電不足によるガサツキ感がみられなかったものを「○」、トナー帯電不足による若干のガサツキ感がみられたものを「△」、トナー帯電不足による濃淡のガサツキがはっきりしているものを「×」として評価した。

＜耐カブリ性＞
各現像ロールを、市販のカラーレーザープリンター（キヤノン（株）製、ＬＢＰ−２５１０）に組込み、２０℃×５０％ＲＨの条件下において画像出しを行った。そして、画出し中に評価用マシンを強制停止させ、白地部分における感光ドラムへのトナー飛翔量を、テープ転写による濃度比較（マクベス濃度計により測定）により測定した。そして、その測定値が０．１５未満のものを「○」、０．１５〜０．２０のものを「△」、０．２０を超えるものを「×」として評価した。

比較例１では、表層において、粒径の大きいウレタン樹脂粒子の周りに粒径の小さいアクリル樹脂粒子が配されている。したがって、ロール表面においてトナーと接触する凹部には硬いアクリル樹脂粒子が存在している。そのため、従来よりも出力枚数を増加させたときに、現像ロール表面にトナーフィルミングが発生し、トナー層が厚く形成された。すなわち、従来よりも高い耐久条件においては、耐トナーフィルミング性に劣っている。

比較例２では、硬いアクリル樹脂粒子の粒径が小さすぎる。比較例３では、硬いアクリル樹脂粒子の粒径が大きすぎる。比較例４では、軟らかいウレタン粒子の粒径が小さすぎる。比較例５では、アクリル樹脂粒子とウレタン樹脂粒子との大きさの差が小さすぎる。比較例６では、ウレタン樹脂粒子に対してアクリル樹脂粒子の配合量が少なすぎる。比較例７では、ウレタン樹脂粒子に対してアクリル樹脂粒子の配合量が多すぎる。そのため、トナー粒子が入る凹部が形成されていない。そのため、トナーが凸部に接触しやすくなって、フィルミングしている。これにより、耐トナーフィルミング性に劣っている。

これに対し、実施例に係る各現像ロールでは、粒径の大きいアクリル樹脂粒子の周りに粒径の小さいウレタン樹脂粒子が配されて、トナー粒子が入ることができる凹部が形成されている。そして、この凹部下には、軟らかいウレタン樹脂粒子が存在している。そのため、トナーストレスを軽減し、耐トナーフィルミング性を高めている。その結果、従来よりも出力枚数を増加させたときであっても、現像ロール表面にはトナー層が形成されにくくなり、耐トナーフィルミング性に優れていることが確認できた。

また、表層の凸部は、硬いアクリル樹脂粒子が存在する部分で形成されている。そのため、層形成ブレードと点接触する凸部での摩耗を抑え、層形成ブレードとの間で長期にわたって点接触を維持していることが確認できた。そして、実施例に係る各現像ロールによれば、濃度、ガサツキ、耐カブリ性も良好であり、製品としても問題がないことが確認できた。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

一実施形態に係る電子写真機器用現像ロールを表す周方向断面図である。 現像ロール表面を拡大した断面図である。

符号の説明

１０ 電子写真機器用現像ロール
１２ 導電性シャフト
１４ 弾性層
１６ 表層
１６ａ 凸部
１６ｂ 凹部
１８ 中間層

Claims (5)

1. ロール表層が、点在する凸部と、前記凸部間に形成され、トナー粒子が入る凹部とを備え、
   前記表層の厚みは３〜１５μｍの範囲内にあり、
   前記表層において、前記凹部下および前記凸部下には、それぞれ粒子が存在し、
   前記凹部下に存在する粒子はウレタン樹脂粒子であり、前記凸部下に存在する粒子はアクリル樹脂粒子であり、
   前記凸部下に存在する粒子の平均粒径は１０〜２０μｍの範囲内にあり、前記凹部下に存在する粒子の平均粒径は３〜１５μｍの範囲内にあり、かつ、以下の式（２）を満たし、
   前記凹部における表面硬度が、前記凸部における表面硬度よりも低いことを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
   φ _２ ≦ φ _１ ／１．３ ・・・（２）
   但し、
   φ _１ ：表層の凸部下に存在する粒子の平均粒径
   φ _２ ：表層の凹部下に存在する粒子の平均粒径
2. 前記凹部下に存在する粒子の硬度が、前記凸部下に存在する粒子の硬度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の電子写真機器用現像ロール。
3. 前記凹部下に存在する粒子の平均粒径は、前記凸部下に存在する粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の電子写真機器用現像ロール。
4. 以下の式（１）を満たすことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子写真機器用現像ロール。
   ０．２≦Ｍ_１／Ｍ_２≦０．８ ・・・（１）
   但し、
   Ｍ_１：表層の凸部下に存在する粒子の配合質量
   Ｍ_２：表層の凹部下に存在する粒子の配合質量
5. 凹部におけるウレタン樹脂粒子上の膜厚が、ウレタン樹脂粒子の粒径以上アクリル樹脂粒子の粒径以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子写真機器用現像ロール。

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