JP6603643B2 - 現像ローラ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像ローラ及びそれを備える画像形成装置に関する。

従来、プリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、例えば電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置は、現像剤（トナー）を担持し、該現像剤を像担持体に供給するための現像ローラを備えている。

このような現像ローラとして、例えば、特許文献１には、弾性層の表面に所定の抵抗値を満たす樹脂成分を付着させた現像ローラが開示されている。また、特許文献２には、弾性層の外周に表面層を有し、弾性層及び表面層の硬さ及び表面粗さが所定の範囲に限定された現像ローラが開示されている。

特開平１０−６９１６５号公報 特開２００７−３１６５２４号公報

近年の画像形成装置では、画像形成の精密化・高速化に伴ってより精細な印字特性が求められている。特に、画像形成装置は様々な環境下で使用されるが、使用環境下の差異によって印字特性が変化することは好ましくない。また、近年、省エネの一環として装置の長寿命化が検討されており、現像ローラとしても、良好な耐久性、耐環境性が求められている。

本発明は、印字特性及び耐環境性に優れ、多様な使用環境下で良好な印字特性を長期間維持できる現像ローラ、並びにそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、軸体と、軸体の外周面上に設けられた弾性層と、弾性層の外周面を被覆する被覆層と、を備え、被覆層が、ウレタン結合を有する樹脂と、ヒドロキシ基を有する有機ホウ素化合物及び三級アミン化合物の反応生成物である分子化合物と、を含有する、現像ローラに関する。

一態様において、被覆層はポリエーテル変性シリコーンオイルを更に含有していてよい。

一態様において、ポリエーテル変性シリコーンオイルはヒドロキシ基を有していてよい。

一態様において、被覆層はフィラーを更に含有していてよい。

一態様において、被覆層は導電性付与剤を更に含有していてよい。

本発明の他の一側面は、上記現像ローラを備える、画像形成装置に関する。

本発明によれば、印字特性及び耐環境性に優れ、多様な使用環境下で良好な印字特性を長期間維持できる現像ローラ、及びそれを備えた画像形成装置が提供される。

一実施形態に係る現像ローラの概略を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載のものに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る現像ローラの概略を示す正面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図であり、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った現像ローラの断面を示す断面図である。

本実施形態に係る現像ローラ１は、軸体２と、軸体２の外周面上に設けられた円筒状の弾性層３と、弾性層３の外周面を被覆する被覆層４とを備えている。

軸体２は、特に限定されず、公知の現像ローラに用いられる軸体であってよい。軸体２は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の金属で構成されていてよく、このような軸体２は「芯金」と言い換えることができる。軸体２は、導電性を有するものであってよい。

軸体２は、必ずしも金属製である必要は無く、例えば、樹脂材料で構成されていてよい。樹脂材料は、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂に導電性付与剤を配合した導電性樹脂であってよい。

軸体２は、１つの材質で構成されていてよく、２つ以上の材質から構成されていてもよい。軸体２は、例えば、芯材と、芯材の外周面を覆う外層と、から構成されていてよい。具体的には、軸体２は、例えば金属製の芯材にメッキ処理を施したものであってよい。また、軸体２は、例えば樹脂材料製の絶縁性芯材にメッキ処理を施して導電化したものであってもよい。

本実施形態において、軸体２は円柱形状を有しているが、軸体２の形状はこれに限定されない。軸体２は、例えば、円柱形状、円筒形状、多角柱状、多角筒状等であってよい。

軸体２の外周面には、弾性層３との接着性を向上させるため、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よい。

軸体２の軸線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よい。例えば、印字対象がＡ４サイズである場合、軸体２の軸線方向の長さは２５０〜３２０ｍｍであってよく、好ましくは２６０〜３１０ｍｍである。

軸体２の外径は特に限定されず、設置される画像形成装置の形態に応じて適宜調整してよい。例えば、軸体２の外径（外接円の直径）は、４ｍｍ〜１４ｍｍであってよく、好ましくは６ｍｍ〜１０ｍｍである。

弾性層３は、軸体２の胴体部の外周面上に設けられている。弾性層３は、ゴム弾性を有する層であってよく、ゴム弾性を有する樹脂材料から構成された層であってよい。

一態様において、弾性層３は、導電性組成物から形成されたものであってよい。すなわち、弾性層３は、導電性組成物又は導電性組成物の硬化物から構成されていてよい。導電性組成物は、例えば、ゴム成分と、導電性付与材とを含有していてよく、所望により各種添加剤を更に含有していてもよい。

導電性組成物に含まれるゴム成分としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーン変性ゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム（エチレンプロピレンジエンゴムを含む）、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、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、ウレタンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。導電性組成物は、シリコーンゴム、シリコーン変性ゴム及びウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも１種のゴム成分を含有することが好ましく、耐熱性及び帯電特性に優れる観点からは、シリコーンゴム及びシリコーン変性ゴムからなる群より選択される少なくとも一種のゴム成分を含有することがより好ましい。ゴム成分は、液状型であってもミラブル型であってもよい。

導電性付与剤は、弾性層３に導電性を付与して電荷を逃がすことができるものであればよく、特に限定されない。導電性付与剤としては、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、金属酸化物、導電性ポリマー等の導電性粉末、イオン導電剤、変性シリコーンオイル、界面活性剤等が挙げられる。

各種添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、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。また、弾性層３は、後述するＢＮ型分子化合物を更に含有していてもよい。

導電性組成物としては、例えば、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等を好適に用いることができる。

付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ａ）下記平均組成式（１）で示されるオルガノポリシロキサン、（Ｂ）充填材、及び（Ｃ）導電性材料を含有するものであってよい。
Ｒ^１ _ｎＳｉＯ_{（４−ｎ）／２} …（１）
式（１）中、ｎは１．９５〜２．０５の正数を示す。また、Ｒ^１は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１２であり、より好ましくは１〜８である。

Ｒ^１としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基及びドデシル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基及びヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基及びトリル基等のアリール基、β−フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。また、Ｒ^１は、これらの炭化水素基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基であってもよい。置換基は、例えばハロゲン原子、シアノ基等であってよい。置換基を有する炭化水素基としては、例えば、クロロメチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子鎖末端が、トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基、ジメチルビニルシリル基等のジアルキルアラルキルシリル基、ジメチルヒドロキシシリル基等のジアルキルヒドロキシシリル基、トリビニルシリル基等のトリアラルキルシリル基などで封鎖されていることが好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子中に２つ以上のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、Ｒ^１のうち０．００１〜５モル％（より好ましくは０．０１〜０．５モル％）のアルケニル基を有することが好ましい。（Ａ）オルガノポリシロキサンが有するアルケニル基としてはビニル基が特に好ましい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、例えば、オルガノハロシランの１種若しくは２種以上を共加水分解縮合することによって、又は、シロキサンの３量体若しくは４量体等の環状ポリシロキサンを開環重合することによって得ることができる。（Ａ）オルガノポリシロキサンは、基本的には直鎖状のジオルガノポリシロキサンであってよく、一部分岐していてもよい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンは、分子構造の異なる２種又はそれ以上の混合物であってもよい。

（Ａ）オルガノポリシロキサンは、２５℃における粘度１００ｃＳｔ以上であることが好ましく、１０００００〜１０００００００ｃＳｔであることがより好ましい。また、（Ａ）オルガノポリシロキサンの重合度は、例えば１００以上であってよく、好ましくは３０００以上であり、１０００００であってよく、好ましくは１００００以下である。

（Ｂ）充填材としては、例えばシリカ系充填材が挙げられる。シリカ系充填材としては、例えば、煙霧質シリカ、沈降性シリカ等が挙げられる。

シリカ系充填材としては、Ｒ^２Ｓｉ（ＯＲ^３）_３で示されるシランカップリング剤で表面処理された、表面処理シリカ系充填材を好適に用いることができる。ここで、Ｒ^２は、ビニル基又はアミノ基を有する基であってよく、例えば、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、Ｎ−フェニルアミノプロピル基、メルカプト基等であってよい。Ｒ^３はアルキル基であってよく、例えばメチル基、エチル基等であってよい。シランカップリング剤は、例えば信越化学工業株式会社製の商品名「ＫＢＭ１００３」、「ＫＢＥ４０２」等として、容易に入手できる。表面処理シリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面をシランカップリング剤で処理することにより得ることができる。表面処理シリカ系充填材としては、市販品を用いてもよく、例えば、Ｊ．Ｍ．ＨＵＢＥＲ株式会社製の商品名「Ｚｅｏｔｈｉｘ ９５」等が挙げられる。

シリカ系充填材の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して１１〜３９質量部であることが好ましく、１５〜３５質量部であることがより好ましい。また、シリカ系充填材の平均粒子径は、１〜８０μｍであることが好ましく、２〜４０μｍであることがより好ましい。なお、シリカ系充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

（Ｃ）導電性材料は、弾性層３に導電性を付与できるものであればよく、上述した導電性付与剤であってよい。（Ｃ）導電性材料としては、カーボンブラックが好ましい。（Ｃ）導電性材料は２種以上を併用してもよい。（Ｃ）導電性材料の配合量は、（Ａ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、例えば２〜８０質量部であってよい。

付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、（Ａ）〜（Ｃ）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、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。

添加剤の具体例としては、（Ａ）オルガノポリシロキサンより重合度の低いジメチルシロキサンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、ジフェニルシランジオール及びα，ω−ジメチルシロキサンジオール等の両末端シラノール基封止低分子シロキサン、シラン等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、例えば、（Ｄ）分子中に２つ以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、（Ｅ）分子中にケイ素原子と結合する水素原子を２つ以上有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｆ）充填材と、（Ｇ）導電性付与剤と、（Ｈ）付加反応触媒と、を含有していてよい。

（Ｄ）オルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）で示される化合物が好適である。
Ｒ^４ _ａＳｉＯ_{（４−ａ）／２} …（２）
式（２）中、ａは１．５〜２．８の正数を示し、好ましくは１．８〜２．５、より好ましくは１．９５〜２．０５である。また、Ｒ^４は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。但し、一分子中のＲ^４のうち少なくとも２つはアルケニル基である。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１２であり、より好ましくは１〜８である。

Ｒ^４としては、上記Ｒ^１として例示した基と同じ基が例示できる。また、一分子中のＲ^４のうち少なくとも２つがアルケニル基であり、それ以外のＲ^４はアルキル基であることが好ましい。アルケニル基はビニル基であることが好ましく、アルキル基はメチル基であることが好ましい。また、Ｒ^４のうち、例えば９０％以上がアルキル基（好ましくはメチル基）であってよい。（Ｄ）オルガノポリシロキサンにおけるアルケニル基の含有量は、例えば、１．０×１０^−６〜５．０×１０^−３ｍｏｌ／ｇであってよく、５．０×１０^−６〜１．０×１０^−３ｍｏｌ／ｇであることが好ましい。

（Ｄ）オルガノポリシロキサンは、２５℃で液状であることが好ましく、２５℃における粘度が１００〜１００００００ｍＰａ・ｓ（より好ましくは２００〜１０００００ｍＰａ・ｓ）であることが好ましい。また、（Ｄ）オルガノポリシロキサンの平均重合度は１００〜８００であることが好ましく、１５０〜６００であることがより好ましい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（３）で示される化合物が好適である。
Ｒ^５ _ｂＨ_ｃＳｉＯ_{（４−ｂ−ｃ）／２} …（３）
式（３）中、ｂは０．７〜２．１の正数を示し、ｃは０．００１〜１．０の正数を示し、ｂ＋ｃは０．８〜３．０である。また、Ｒ^５は、同一又は異なっていてよい、置換又は非置換の一価の炭化水素基を示す。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１〜１０である。なお、Ｒ^５としては、上記Ｒ^１として例示した基と同じ基が例示できる。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ケイ素原子に結合した水素原子（Ｓｉ−Ｈ）を一分子中に２つ以上有しており、３つ以上有していることが好ましい。また、（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンが一分子中に有する、ケイ素原子に結合した水素原子の個数は、２００以下であってよく、１００以下であってもよい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンにおいて、ケイ素原子に結合した水素原子の含有量は、０．００１〜０．０１７ｍｏｌ／ｇであることが好ましく、０．００２〜０．０１５ｍｏｌ／ｇであることがより好ましい。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、例えば、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ_１／２単位とＳｉＯ_４／２単位とから成る共重合体、及び、（ＣＨ_３）_２ＨＳｉＯ_１／２単位とＳｉＯ_４／２単位と（Ｃ_６Ｈ_５）ＳｉＯ_３／２単位とから成る共重合体等が挙げられる。

（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、（Ｄ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して０．１〜３０質量部であることが好ましく、０．３〜２０質量部であることがより好ましい。また、（Ｄ）オルガノポリシロキサンのアルケニル基に対する、（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンのＳｉ−Ｈのモル比は、０．３〜５．０であることが好ましく、０．５〜２．５であることがより好ましい。

（Ｆ）充填材は、例えば、無機質充填材であってよい。付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物に（Ｆ）充填材を配合することで、圧縮永久ひずみが低くなり、体積抵抗率が経時で安定し、且つ十分なローラ耐久性が得られる。

（Ｆ）充填材の平均粒子径は、好ましくは１〜３０μｍであり、より好ましくは２〜２０μｍである。（Ｆ）充填材の平均粒子径が１μｍ以上であると、体積抵抗率の経時変化が一層抑制される傾向がある。また、（Ｆ）充填材の平均粒子径が３０μｍ以下であると、耐久性に一層優れる弾性層３が得られる傾向がある。なお、（Ｆ）充填材の平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

（Ｆ）充填材の嵩密度は、好ましくは０．１〜０．５ｇ／ｃｍ^３であり、より好ましくは０．１５〜０．４５ｇ／ｃｍ^３である。（Ｆ）充填材の嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３以上であると、圧縮永久ひずみをより低くすることができ、体積抵抗率の経時変化が一層抑制される傾向がある。また、（Ｆ）充填材の嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ^３以下であると、耐久性に一層優れる弾性層３が得られる傾向がある。なお、（Ｆ）充填材の嵩密度は、ＪＩＳ Ｋ ６２２３の見かけ比重の測定方法に基づいて求めることができる。

（Ｆ）充填材としては、例えば、珪藻土、パーライト、マイカ、炭酸カルシウム、ガラスフレーク、中空フィラー等が挙げられる。これらの中でも、（Ｆ）充填材としては、珪藻土、パーライト及び発泡パーライトの粉砕物を好適に用いることができる。

（Ｆ）充填材の配合量は、（Ｄ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して５〜１００質量部であることが好ましく、１０〜８０質量部であることがより好ましい。

（Ｇ）導電性付与剤は、弾性層３に導電性を付与できるものであればよく、特に限定されない。（Ｇ）導電性付与剤は、例えば、上述した導電性付与剤であってよい。（Ｇ）導電性付与剤としては、例えば、導電性カーボン、ゴム用カーボン類、金属、金属酸化物、導電性ポリマー等の導電性粉末、イオン導電剤等が好適に用いられる。

（Ｇ）導電性付与剤の配合量は、（Ｄ）オルガノポリシロキサン１００質量部に対して１〜１００質量部であることが好ましく、２〜８０質量部であることがより好ましい。

（Ｈ）付加反応触媒は、（Ｄ）オルガノポリシロキサンと（Ｅ）オルガノハイドロジェンポリシロキサンとの付加反応を活性化できる触媒であればよい。（Ｈ）付加反応触媒としては、例えば、白金族元素を有する触媒が挙げられる。白金族元素を有する触媒としては、例えば、白金系触媒（例えば、白金黒、塩化第二白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等）、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられる。

（Ｈ）付加反応触媒の配合量は、触媒量であってよい。例えば、（Ｈ）付加反応触媒の配合量は、白金族元素量が、（Ｄ）オルガノポリシロキサン及び（Ｅ）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０．５〜１０００質量ｐｐｍとなる量であることが好ましく、１〜５００質量ｐｐｍとなる量であることがより好ましい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は、（Ｄ）〜（Ｈ）以外の添加剤を更に含有していてよい。添加剤としては、例えば、助剤（鎖延長剤、架橋剤等）、発泡剤、分散剤、老化防止剤、酸化防止剤、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、希釈剤、反応性希釈剤、溶剤等が挙げられる。

添加剤の具体例としては、低分子シロキサンエステル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール、フェニルシランジオール等の分散剤が挙げられる。また、添加剤の具体例としては、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱向上剤が挙げられる。また、添加剤としては、接着性、成形加工性等を向上させるための各種カーボンファンクショナルシラン、各種オレフィン系エラストマー等を用いてもよい。また、添加剤としては、難燃性を付与させるハロゲン化合物等を用いてもよい。

付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の２５℃における粘度は、５〜５００Ｐａ・ｓであることが好ましく、５〜２００Ｐａ・ｓであることがより好ましい。

弾性層３の厚さは特に限定されず、例えば０．１〜６ｍｍであってよく、１〜４ｍｍであってもよい。なお、本明細書における厚さは、現像ローラ１の軸線方向に垂直な方向の厚さを示す。

弾性層３の外径は特に限定されず、例えば６ｍｍ〜２５ｍｍであってよく、７ｍｍ〜２１ｍｍであってよい。

弾性層３の外周面には、被覆層４との接着性向上等の目的で、プライマー処理、コロナ処理、プラズマ処理、エキシマ処理、ＵＶ処理、イトロ処理、フレーム処理等の表面処理が施されていてよい。

弾性層３の形成方法は特に限定されない。例えば、弾性層３は、押出成形、ＬＩＭＳ成形等の方法で形成されてよい。また、弾性層３は、軸体２上に形成された弾性体の研削・研磨等によって形成してもよい。

被覆層４は、弾性層３上に設けられ、弾性層３の外周面を被覆している。被覆層４は、弾性層３の外周面の全てを被覆している必要はなく、印字機能に不具合の無い範囲で弾性層３を被覆していればよい。

被覆層４は、ウレタン結合を有する樹脂と、ヒドロキシ基を有する有機ホウ素化合物及び三級アミン化合物の反応生成物である分子化合物とを含有している。現像ローラ１は、このような被覆層４を備えることで、印字特性及び耐環境性に優れ、多様な使用環境下で良好な印字特性を長期間維持できる。

被覆層４は、ウレタン結合を有する樹脂を含有することで緩衝性に優れ、このような被覆層４を備える現像ローラ１は、印字特性（例えば、印字濃度の安定性）が向上する。

ウレタン結合を有する樹脂は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との重合体を含むウレタン樹脂であってよい。

ポリオール成分は、ヒドロキシル基を２つ以上有する化合物である。ポリオール成分としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリアクリルポリオール等が挙げられる。ポリオール成分はこれらの１種であってよく２種以上であってもよい。

ポリエステルポリオールは、分子内に２つ以上のエステル結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリエステルポリオールは、例えば、ジカルボン酸とポリオールとの縮合反応物であってよい。ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタルさん等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。ポリオールとしては、例えば、ヘキサンジオール、ブタンジオール等のジオール、２，４−ブタントリオール等のトリオールが挙げられる。

ポリカーボネートポリオールは、分子内に２つ以上のカーボネート結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリカーボネートポリオールは、例えば、上述のジオールとカーボネート化合物との縮合反応物等が挙げられる。カーボネート化合物としては、例えば、ジアルキルカーボネート、ジアリールカーボネート、アルキレンカーボネート等が挙げられる。

ポリエーテルポリオールは、分子内に２つ以上のエーテル結合と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、多価アルコールにポリエチレンオキシド又はプロピレンオキシドを付加重合させた重合体等が挙げられる。ポリカプロラクトンポリオールは、ポリカプロラクトン骨格と２つ以上のヒドロキシル基を有していてよい。

ポリアクリルポリオールは、アクリル系モノマー由来の繰り返し単位と２つ以上のヒドロキシル基とを有していてよい。アクリル系モノマーは、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、アクリルアミド等であってよい。第一の樹脂成分の柔軟性が向上する観点からは、ポリアクリルポリオールのＴｇは−７０℃〜１０℃であることが好ましく、−７０℃〜−１０℃であることがより好ましい。

ポリオール成分の数平均分子量は、被覆層４の柔軟性が向上すること、及び、加工性が良好になることから、１００〜１４０００であることが好ましく、５００〜１１０００であることがより好ましく、５００〜６０００であることが更に好ましい。なお、本明細書中、数平均分子量は、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による標準ポリスチレン換算の値を示す。

ポリイソシアネート成分は、イソシアネート基（−ＮＣＯ）を２以上有する化合物である。ポリイソシアネート成分としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、その他のポリイソシアネートなどが挙げられる。

被覆層４は、ヒドロキシ基を有する有機ホウ素化合物及び三級アミン化合物の反応生成物である分子化合物（以下、ＢＮ型分子化合物ともいう。）を含有する。これにより、被覆層４上における電荷減衰が速やかに進行し、残留電位の蓄積によるトナーフィルミングの発生等が十分に抑制される。このため、被覆層４を備える現像ローラ１は、印字特性に優れ、かつ、きれいな画像を長期間にわたって提供できる。

一態様において、ＢＮ型分子化合物は、有機ホウ素化合物が有するヒドロキシ基と三級アミン化合物が有する三級アミノ基との間の相互作用（クーロン力）によって、有機ホウ素化合物と三級アミン化合物とが結合された分子化合物であってよい。このとき、有機ホウ素化合物のヒドロキシ基は、酸素原子がホウ素原子に配位していてよく、これにより水素原子が正の電荷（δ＋）を有していてよい。これにより三級アミノ基との相互作用がより顕著に現れる。

また一態様において、有機ホウ素化合物は、ヒドロキシ基から水素イオン（Ｈ^＋）が脱離し、残った酸素アニオンがホウ素原子に配位することで、ホウ素原子を中心とするアニオンを形成してよい。また、三級アミン化合物は、有機ホウ素化合物のヒドロキシ基から脱離した水素イオン（Ｈ^＋）と結合して、窒素原子を中心とするカチオンを形成してよい。すなわち、ＢＮ型分子化合物は、有機ホウ素化合物由来のカチオンと三級アミン化合物由来のアニオンとを有するイオン対構造を有していてよい。

ＢＮ型分子化合物は、上述した相互作用による構造を有する分子化合物とイオン対構造を有する分子化合物との混合物であってもよい。また、これらの構造は、被覆層４の帯電状態によって転換されてよい。具体的には、例えば、相互作用による構造は、静電気の発生下において電荷移動遷移を起こし、イオン対構造に転換されてよい。このような転換によって、被覆層４における電荷減衰が速やかに進行すると考えられる。

有機ホウ素化合物は、炭素原子数８以上のアルキル基を有することが好ましく、炭素原子数１７以上のアルキル基を有することが更に好ましい。このような有機ホウ素化合物を用いることで、ＢＮ型分子化合物の分散性が向上し、被覆層４における電荷減衰効果がより顕著に奏される。これらのアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状であってよく、直鎖状であることが好ましい。これらのアルキル基の炭素原子数は３０以下であってよく、２４以下であってもよい。

有機ホウ素化合物としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。

式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立に、アルカンジイル基、又は、アルカンジイル基中の−ＣＨ_２−で表される部分構造の一つ若しくは複数が−Ｏ−、−ＣＯ−若しくは−ＣＯＯ−で置換された基を示す。

アルカンジイル基は、例えば、−ＣＨ_２−ＣＨ（Ｒ^３）−で表される基であってよい。Ｒ^３は、アルキル基、又は、アルキル基中の−ＣＨ_２−で表される部分構造の一つ若しくは複数が−Ｏ−、−ＣＯ−若しくは−ＣＯＯ−で置換された基を示す。Ｒ^３の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、ヘプタデシルカルボニルオキシメチル基等が挙げられる。

有機ホウ素化合物中のＲ^３の少なくとも一つは、炭素原子数が８以上であることが好ましく、１７以上であることがより好ましい。これにより、ＢＮ型分子化合物の分散性が向上し、被覆層４における電荷減衰効果がより顕著に得られる傾向がある。また、このＲ^３の炭素原子数は、例えば３０以下であってよく、２４以下であってもよい。

三級アミン化合物は、炭素原子数８以上のアルキル基を有することが好ましく、炭素原子数１７以上のアルキル基を有することが更に好ましい。このような三級アミン化合物を用いることで、ＢＮ型分子化合物の分散性が向上し、被覆層４における電荷減衰効果がより顕著に奏される。これらのアルキル基は、直鎖状、分岐状又は環状であってよく、直鎖状であることが好ましい。これらのアルキル基の炭素原子数は３０以下であってよく、２４以下であってもよい。

三級アミン化合物としては、例えば、下記式（２）で表される化合物が挙げられる。

式（２）中、Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６はそれぞれ独立に、アルキル基、又は、アルキル基中の−ＣＨ_２−で表される部分構造の一つ若しくは複数が−Ｏ−、−ＣＯ−、−ＣＯＯ−若しくは−ＮＨＣＯ−で置換された基を示す。

Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６の少なくとも一つは、炭素原子数が８以上であることが好ましく、１７以上であることがより好ましい。これにより、ＢＮ型分子化合物の分散性が向上し、被覆層４における電荷減衰効果がより顕著に得られる傾向がある。この炭素原子数は、例えば３０以下であってよく、２４以下であってもよい。

また、Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６の少なくとも一つは、炭素原子数が１〜１１であることが好ましく、１〜６であることがより好ましく、１〜３であることが更に好ましい。これにより、有機ホウ素化合物との反応性が向上し、ＢＮ型分子化合物の安定性が向上する傾向がある。

Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６の少なくとも一つは、−ＮＨＣＯ−で表される基を有することが好ましい。言い換えると、Ｒ^４、Ｒ^５及びＲ^６の少なくとも一つは、アルキル基中の−ＣＨ_２−で表される部分構造の一つ若しくは複数が−ＮＨＣＯ−で置換された基であることが好ましい。

三級アミン化合物の具体例としては、例えば、Ｒ^３及びＲ^４がそれぞれ独立に、メチル基、エチル基、ヒドロキシメチル基、１−メチル−２−ヒドロキシエチル基であり、Ｒ^３が−Ｒ^７−ＮＨＣＯ−Ｒ^８で表される基である化合物が挙げられる。Ｒ^７はアルカンジイル基を示し、Ｒ^８はアルキル基を示す。Ｒ^７のアルカンジイル基は、炭素原子数２〜６のアルカンジイル基であることが好ましく、より好ましくはエチレン基又はプロパンジイル基である。Ｒ^８のアルキル基は、炭素原子数が８以上であることが好ましく、１２以上であることがより好ましく、１７以上であることが更に好ましい。Ｒ^８のアルキル基の炭素原子数は、例えば３０以下であってよく、２４以下であってもよい。

ＢＮ型分子化合物としては、市販品を用いてもよく、例えば、株式会社ボロン研究所製「ビオミセル ＢＮ−１０５」、「ビオミセル ＢＮ−１３００」、「ビオミセル ＢＮ−７７」等が挙げられる。

ＢＮ型分子化合物の含有量は、ウレタン結合を有する樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上であることが好ましく、０．３質量部以上であることがより好ましい。ＢＮ型分子化合物の含有量を多くすることで電荷減衰がより速やかに進行しやすくなる傾向がある。また、ＢＮ型分子化合物の含有量は、ウレタン結合を有する樹脂１００質量部に対して、３０質量部以下であることが好ましく、２０質量部以下であることがより好ましい。ＢＮ型分子化合物の含有量を少なくすることで被覆層４の強度が向上する傾向がある。

被覆層４は、ポリエーテル変性シリコーンオイルを更に含有していてよい。これにより、被覆層４の外周面の摩擦係数が低減され、ＢＮ型分子化合物による電荷減衰との相乗効果によってトナーフィルミングの発生がより顕著に抑制される。このため、現像ローラ１の印字特性が一層向上し、きれいな画像がより長期間にわたって提供される。

ポリエーテル変性シリコーンオイルは、ポリエーテル構造を含む基が導入されたシリコーンオイルであり、市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製「ＫＦ−３５１Ａ」、「ＫＦ−３５２」、「ＫＦ−３５３」、「ＫＦ−３５４Ｌ」、「ＫＦ−３５５Ａ」、「ＫＦ−６１５Ａ」、「ＫＦ−９４５」、「ＫＦ−６４０」、「ＫＦ−６４２」、「ＫＦ−６４３」、「ＫＦ−６４４」、「ＫＦ−６０２０」、「ＫＦ−６２０４」、「Ｘ−２２−４５１５」、「ＫＦ−６０１１」、「ＫＦ−６０１２」、「ＫＦ−６０１５」、「ＫＦ−６０１７」、「Ｘ−２２−３９３９Ａ」、「Ｘ−２２−４７４１」、「ＫＦ−１００２」、「Ｘ−２２−４９５２」、「Ｘ−２２−４２７２」、「ＫＦ−６１２３」、「ＫＦ−６００４」等が挙げられる。これらのうち、例えば、「ＫＦ−３５５Ａ」、「ＫＦ−６２０５」、「ＫＦ−６４４」、「Ｘ−２２−３９３９Ａ」、「Ｘ−２２−４７４１」、「ＫＦ−１００２」等を特に好適に用いることができる。

ポリエーテル変性シリコーンオイルとしては、側鎖にポリエーテル構造を含む基が導入された側鎖型ポリエーテル変性シリコーンオイルが好ましい。

ポリエーテル変性シリコーンオイルとしては、１次架橋後の揮発性が少ない分子量の高いもの、又は、官能基（例えばヒドロキシ基）を有するものが好ましい。このようなポリエーテル変性シリコーンオイルとしては、例えば、「ＫＦ−３５５Ａ」、「ＫＦ−６２０４」、「ＫＦ−６４４」、「Ｘ−２２−３９３９Ａ」、「Ｘ−２２−４７４１」、「ＫＦ−１００２」等が挙げられる。また、ポリエーテル変性シリコーンオイルとしては、ヒドロキシ基を有するものが特に好適に用いられる。

ポリエーテル変性シリコーンオイルの含有量は、ウレタン結合を有する樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上であることが好ましく、０．２質量部以上であることがより好ましい。ポリエーテル変性シリコーンオイルの含有量を多くすることで、被覆層４の柔軟性及びトナー離形性が一層向上し、トナーフィルミングを抑制する効果がより顕著に得られる傾向がある。また、ポリエーテル変性シリコーンオイルの含有量は、ウレタン結合を有する樹脂１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。ポリエーテル変性シリコーンオイルの含有量を少なくすることで、被覆層４の摩耗性及び耐久強度が向上する傾向がある。

被覆層４は、フィラーを更に含有していてよい。本実施形態において、フィラーは、表面粗さ調製用粒子ということもできる。

被覆層４に配合されるフィラーの平均粒子径は、好ましくは０．１〜２０μｍであり、より好ましくは１〜１５μｍである。被覆層４にこのようなフィラーを配合することで、外周面の表面粗さを、容易に適切な範囲に調整することができる。現像ローラ１の外周面の表面粗さを調整することで、トナー搬送性が向上し、一層優れた印字特性が得られる。なお、フィラーの平均粒子径は、レーザー光回折法による粒度分布測定装置を用いて、メジアン径として測定できる。

被覆層４の表面粗さ（Ｒｚ）は、例えば、１〜２０μｍであることが好ましく、１〜１５μｍであることがより好ましい。なお、本明細書中、被覆層４の表面粗さ（Ｒｚ）は、ＪＩＳ−１９９４に規定の方法で測定される十点平均粗さを示す。被覆層４の表面粗さは、例えば、配合するフィラーの種類、配合量等により容易に調整することができる。

被覆層４に配合されるフィラーの種類は特に限定されず、公知のフィラーから適宜選択して使用できる。例えばフィラーは、シリカ、球状樹脂粒子、金属酸化物等であってよい。

被覆層４がフィラーを含有するとき、フィラーの含有量は、例えば、被覆層４の樹脂成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部であることが好ましく、１〜４０質量部であることがより好ましい。

被覆層４は、導電性付与剤を更に含有していてよい。導電性付与剤は、被覆層４に導電性を付与し得る成分であればよく、特に限定されない。導電性付与剤としては、例えば、カーボンブラック（例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック）、イオン導電剤、金属、金属酸化物、導電性ポリマー、帯電防止剤、イオン導電性樹脂、界面活性剤等が挙げられる。導電性付与剤の配合量は特に限定されず、導電性付与剤の種類、所望する導電性能等に応じて適宜調整してよい。また、導電性付与剤は一種を単独で用いてよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。

被覆層４は上記以外の添加剤を更に含有していてよい。例えば、被覆層４は、シランカップリング剤、潤滑剤、分散剤等の添加剤を更に含有していてよい。

被覆層４の形成方法は特に限定されない。例えば、被覆層４は、ポリオール成分、ポリイソシアネート成分、ＢＮ型分子化合物及び重合触媒を含有する塗布液を弾性層３上に塗布し、加熱等によりポリオール成分とイソシアネート成分とを重合させることで形成してよい。塗布液に使用される溶媒は、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分を溶解可能な溶媒であることが好ましく、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等であってよい。

被覆層４の厚さは特に限定されず、例えば０．５〜３０μｍであってよく、好ましくは１〜２０μｍである。

現像ローラ１は、上記以外の構成を更に備えていてよい。例えば、現像ローラ１は、軸体２と弾性層３との間、及び／又は、弾性層３と被覆層４との間に、接着強度を向上させるための接着層を更に備えていてよい。

本実施形態に係る現像ローラ１は、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。現像ローラ１は、公知の様々な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。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
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」、信越化学工業製）を塗布した。プライマーを塗布した軸体を、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。

次いで、弾性層を形成するためのシリコーンゴム組成物を次のように調製した。
すなわち、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（重合度３００）１００質量部、ＢＥＴ比表面積が１１０ｍ^２／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、平均粒子径が６μｍ、嵩密度が０．２５ｇ／ｃｍ^３である珪藻土（オプライトＷ−３００５Ｓ、中央シリカ製）４０質量部、アセチレンブラック（デンカブラックＨＳ−１００、デンカ製）５質量部、及び、ポリエーテル変性シリコーンオイル（商品名「ＫＦ−６４４」、信越化学工業製）０．８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（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（Ｐｔ濃度１％）０．１質量部を添加し、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製した。

調製した付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を用いた液体射出成形により、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、射出成形では、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を１５０℃で１０分間加熱して硬化させた。次いで、低分子シロキサンを排除するため、オーブンで２００℃４時間の後加硫を行って、外径１５．９ｍｍの弾性層を形成した。

次いで、被覆層を形成するための樹脂組成物を次のように調製した。
すなわち、アクリルポリオール２８質量部、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−１００」、旭化成製）１４質量部、ジブチルスズジラウレート（昭和化学製）０．０３質量部、ＢＮ型分子化合物（商品名「ビオミセルＢＮ−１３００」、ボロン研究所製）３質量部、ポリエーテル変性シリコーンオイル（商品名「ＫＦ−６４４」、信越化学工業製）１質量部、小径シリカ（平均粒子径４．４μｍ、商品名「ＡＣＥＭＡＴＴ ＯＫ−６０７」、エボニックデグサ製）４質量部、及び、酢酸ブチル（溶媒）３０質量部を混合して、樹脂組成物を得た。

調製した樹脂組成物を弾性層の外周面にスプレーコーティング法によって塗布し、１６０℃で３０分間加熱して、厚さ１０μｍの被覆層を形成した。

以上の方法で、実施例１の現像ローラＡ−１を作製した。

画像形成装置Ｃ６１０ｄｎ２（型番、沖データ社製）を用意し、この画像形成装置の現像ローラを作製した現像ローラＡ−１に差し替えて、実施例１の画像形成装置を得た。得られた画像形成装置について、以下の方法で印字特性の評価を行った。

＜印字特性の評価＞
作製した現像ローラを装着した画像形成装置を用い、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の条件下でそれぞれ複数のＡ４用紙に幅２０２ｍｍ、長さ２８８ｍｍのベタ画像を印字し、印字濃度、画像均一性、及びドラムカブリの有無を評価した。評価結果は表１に示すとおりとなった。
（ｉ）温度１０℃、湿度２０％ＲＨ
（ｉｉ）温度２３℃、湿度５５％ＲＨ
（ｉｉｉ）温度３０℃、湿度８０％ＲＨ

印字濃度の評価は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の５０８分光濃度計を用いてベタ画像の印字濃度を測定することにより行った。測定された印字濃度が１．４以上である場合をＡ、１．４未満である場合をＣとして評価した。

画像均一性の評価は、１枚目の印字濃度と２０００枚目の印字濃度とを比較することで行った。具体的には、１枚目のベタ画像と２０００枚目のベタ画像の濃度段差率が、１．２以内である場合をＡ、１．２より大きい場合をＣとして評価した。

ドラムカブリの評価は、８０００枚の印字を行った後のドラム上のかぶりトナーをテープに貼り付けて回収し、ＯＤ値を測定することで行った。具体的には、測定されたＯＤ値が０．０２未満の場合をＡ、０．０２より大きい場合をＣとして評価した。

（実施例２）
被覆層を形成するための樹脂組成物に、カーボンブラック（商品名「トーカブラック＃５５００」、東海カーボン製）５質量部を追加したこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製し、画像形成装置に装着した。この画像形成装置について、実施例１と同様にして印字特性の評価を行った。評価結果は表１に示すとおりとなった。

（比較例１）
被覆層を形成するための樹脂組成物に、ＢＮ型分子化合物を配合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製し、画像形成装置に装着した。この画像形成装置について、実施例１と同様にして印字特性の評価を行った。評価結果は表１に示すとおりとなった。

（比較例２）
被覆層を形成するための樹脂組成物に、ＢＮ型分子化合物及びポリエーテル変性シリコーンオイルを配合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして現像ローラを作製し、画像形成装置に装着した。この画像形成装置について、実施例１と同様にして印字特性の評価を行った。評価結果は表１に示すとおりとなった。

上記の結果から、実施例１及び２の現像ローラは、印字特性及び耐環境性に優れ、トナーフィルミングを十分に抑制でき、良好な印字特性を長時間維持できることが確認された。一方、比較例１の現像ローラは、電荷減衰が速やかに進行せず、特に低温低湿下及び高温高湿下において、トナーフィルミングの発生等により、十分な印字特性が得られなかった。また、比較例２の現像ローラでは、電荷減衰が速やかに進行せず、ローラ表面の摩擦係数も高くなり、十分な印字特性が得られなかった。

１…現像ローラ、２…軸体、３…弾性層、４…被覆層。

Claims (4)

1. 軸体と、
   前記軸体の外周面上に設けられた弾性層と、
   前記弾性層の外周面を被覆する被覆層と、
   を備え、
   前記被覆層が、ウレタン結合を有する樹脂と、ヒドロキシ基を有する有機ホウ素化合物及び三級アミン化合物の反応生成物である分子化合物と、ポリエーテル変性シリコーンオイルと、を含有し、前記ポリエーテル変性シリコーンオイルがヒドロキシ基を有する、
   現像ローラ。
2. 前記被覆層がフィラーを更に含有する、請求項１に記載の現像ローラ。
3. 前記被覆層が導電性付与剤を更に含有する、請求項１又は２に記載の現像ローラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の現像ローラを備える、画像形成装置。

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