JP7313936B2 - 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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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。
レーザープリンター、ビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、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多種多様のローラを備えている。例えば、感光体等の像担持体を一様に帯電させる帯電ローラ、現像剤を担持搬送して像担持体に供給する現像ローラ、現像ローラに現像剤を帯電させつつ供給する現像剤供給ローラ、像担持体の表面に残存又は付着した異物を像担持体に接触又は圧接して受領するクリーニングローラ、記録紙等の記録体に転写された現像剤像を定着させる定着ローラ等が挙げられる。
これらのうち、現像ローラは、像担持体に当接させて回転させることにより、像担持体に現像剤を供給する。
現像ローラは、像担持体に当接された状態で長時間保管された場合、現像ローラの表面にニップ痕が生じる場合がある。ニップ痕が生じると、次の使用時、現像ローラを回転させても早期にニップ痕が元に戻らないため、その箇所に現像剤が担持されず、画像に白い横線、いわゆる白スジとなって表れる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、白スジの発生が抑制された保存性に優れる現像ローラ、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、軸体の外周面に、弾性層、中間層、及び被覆層を備え、弾性層が、半導電性を有する中実なシリコーンゴムからなり、中間層が、復元率が16%以上100%以下の復元性粒子を含有する、ウレタン樹脂からなり、被覆層が、熱硬化性樹脂からなる現像ローラである。
中間層の厚みは、20μm以上100μm以下であることが好ましい。
被覆層の表面に、現像剤を担持するための凹凸を有していることが好ましい。
中間層の厚みが復元性粒子の平均粒子径より大きく、被覆層が表面粗さ材を含み、表面粗さ材によって凹凸が形成されることが好ましい。
また、凹凸は、中間層に含有される復元性粒子によって形成されてもよい。
さらに、凹凸は、被覆層に含有される表面粗さ材及び中間層に含有される復元性粒子により形成されるものであってもよい。
本発明の現像装置は、本発明の現像ローラを備えたものである。
本発明の画像形成装置は、本発明の現像ローラを備えたものである。
本発明によれば、白スジの発生が抑制された保存性に優れる現像ローラ、現像装置及び画像形成装置を得ることができる。
本発明の現像ローラの一実施形態を示す概略斜視図である。 図1のA-A断面図である。 本発明の他の実施形態を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す断面図である。 復元性粒子の復元率の測定方法を示す概略図である。 復元性粒子の平均粒子径の測定位置を示す平面図である。 復元性粒子の復元率の測定において得られる負荷及び除荷曲線である。 本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略断面図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態は例示の目的で提示するものであり、本発明は、以下に示す実施形態に何ら限定されるものではない。
[現像ローラ]
本発明の現像ローラ10は、図1及び図2に示すように、軸体11の外周面に、弾性層12、中間層13、及び被覆層15を備える。弾性層12は、半導電性を有する中実なシリコーンゴムからなり、中間層13は、復元率が16%以上40%以下の復元性粒子14を含有する、ウレタン樹脂からなり、被覆層15は、熱硬化性樹脂からなるものである。
以下、本発明の現像ローラ10の構成について説明する。
(軸体)
軸体11は、好ましくは導電性を有する、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11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。このような金属で構成される軸体11は、一般に、「芯金」の名称でも知られている。
軸体11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11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11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11は、良好な導電性を得るために、芯金であることが好ましい。
軸体11の形状は、例えば、棒状、管状等であることが好ましい。軸体11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11の外周面には、弾性層12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もよい。
軸体11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もよい。例えば、印字対象がA4サイズである場合、軸体11の軸線方向の長さは250mm以上320mm以下であることが好ましく、260mm以上310mm以下であることがより好ましい。また、軸体11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。例えば、軸体11の外径(外接円の直径)は、4mm以上14mm以下であることが好ましく、6mm以上10mm以下であることがより好ましい。
(弾性層)
弾性層12は、シリコーンゴム組成物を軸体11の外周面に加熱硬化して形成される。
弾性層12の厚さは、1mm以上10mm以下であることが好ましく、2mm以上6mm以下であることがより好ましい。
弾性層12を形成するためのゴム組成物は、シリコーンゴムと、導電性付与剤と、所望により各種添加剤と、を含有するのが好ましい。シリコーンゴム組成物としては、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、及び付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物等が挙げられる。
-付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物-
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、(C)導電性付与剤を含有するものであってよい。
SiO(4-n)/2 …(1)
式(1)中、nは1.95以上2.05以下の正数を示す。また、Rは、同一又は異なってもよい、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以上12以下であり、より好ましくは1以上8以下である。
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のうち0.001モル%以上5モル%以下(より好ましくは0.01モル%以上0.5モル%以下)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℃における動粘度が100cSt以上であることが好ましく、100000cSt以上10000000cSt以下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以上であることが好ましく、3000以上10000以下であることがより好ましい。
(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、RSi(OR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質量部以上39質量部以下であることが好ましく、15質量部以上35質量部以下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、1μm以上80μm以下であることが好ましく、2μm以上40μm以下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)導電性付与剤としては、カーボン、金属、金属酸化物、金属化合物、導電性ポリマー、イオン液体が挙げられる。(C)導電性付与剤の配合量は、(A)オルガノポリシロキサン100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましい。また、(C)導電性付与剤の配合量は、(A)オルガノポリシロキサン100質量部に対して、15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。
付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物は、(A)から(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性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-
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。
SiO(4-a)/2 …(2)
式(2)中、aは1.5以上2.8以下の正数を示し、好ましくは1.8以上2.5以下、より好ましくは1.95以上2.05以下である。また、R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。ただし、一分子中のR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以上12以下であり、より好ましくは1以上8以下である。
としては、上記R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、1.0×10-6mol/g以上5.0×10-3mol/g以下であることが好ましく、5.0×10-6mol/g以上1.0×10-3mol/g以下であることがより好ましい。
(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100mPa・s以上1000000mPa・s以下であることが好ましく、200mPa・s以上100000mPa・s以下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平均重合度は100以上800以下であることが好ましく、150以上600以下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。
SiO(4-b-c)/2 …(3)
式(3)中、bは0.7以上2.1以下の正数を示し、cは0.001以上1.0以下の正数を示し、b-cは0.8以上3.0以下である。また、R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、1以上10以下であることが好ましい。なお、Rとしては、上記R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以下であることが好ましく、100以下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において、ケイ素原子に結合した水素原子の含有量は、0.001mol/g以上0.017mol/g以下であることが好ましく、0.002mol/g以上0.015mol/g以下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、(CHHSiO1/2単位とSiO4/2単位とからなる共重合体、及び、(CHHSiO1/2単位とSiO4/2単位と(C)SiO3/2単位とからな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質量部以上30質量部以下であることが好ましく、0.3質量部以上20質量部以下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から5.0であることが好ましく、0.5から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、圧縮永久歪が低くなり、体積抵抗率が経時で安定し、か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、1μm以上30μm以下であることが好ましく、2μm以上20μm以下であることがより好ましい。(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。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12を得ることができる。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、0.1g/cm以上0.5g/cm以下であることが好ましく、0.15g/cm以上0.45g/cm以下であることがより好ましい。(F)充填材の嵩密度を上記の範囲に調整することにより、圧縮永久歪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、また、耐久性に一層優れる弾性層12を得ることができる。(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、中空充填材等が挙げられる。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質量部以上100質量部以下であることが好ましく、10質量部以上80質量部以下であることがより好ましい。
(G)導電性付与剤としては、カーボン、金属、金属酸化物、金属化合物、導電性ポリマー、イオン液体が挙げられる。(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、0.5質量部以上15質量部以下であることが好ましく、1質量部以上10質量部以下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質量ppm以上1000質量ppm以下となる量であることが好ましく、1質量ppm以上500質量ppm以下となる量であることがより好ましい。
弾性層12は、公知の成形方法によって、加熱硬化と成形とを同時に又は連続して行い、軸体11の外周面に形成される。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く、また、弾性層12の成形方法も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型成形等、特に制限されるものではない。ゴム組成物が付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、押出成形等を選択することができ、ゴム組成物が付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物である場合には、例えば、金型を用いる成形法を選択することができる。また、軸体11上に形成された弾性体(シリコーンゴム組成物の硬化物)の研削又は研磨等によって形成してもよい。
ゴム組成物を硬化させる際の加熱温度は、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℃以上500℃以下が好ましく、120℃以上300℃以下がより好ましい。加熱時間は数秒以上1時間以下が好ましく、10秒以上35分以下がより好ましい。付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は、加熱温度は、100℃以上300℃以下が好ましく、110℃以上200℃以下がより好ましい。加熱時間は5分以上5時間以下が好ましく、1時間以上3時間以下がより好ましい。また、必要に応じ、二次加硫してもよい。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、例えば、100℃以上200℃以下で1時間以上20時間以下程度の硬化条件が選択される。また、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物の場合は、例えば、120℃以上250℃以下で2時間以上70時間以下程度の硬化条件が選択される。また、ゴム組成物は既知の方法で発泡硬化させることにより、気泡を有するスポンジ状弾性層を容易に形成することもできる。
付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物は(D)から(H)以外の添加剤を更に含有してもよい。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、オクチル酸鉄、酸化鉄、酸化セリウム等の耐熱性向上剤が挙げられる。また、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、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、5Pa・s以上500Pa・s以下であることが好ましく、5Pa・s以上200Pa・s以下であることがより好ましい。
弾性層12の厚さは特に限定されず、0.1mm以上6mm以下であることが好ましく、1mm以上4mm以下であることがより好ましい。なお、本明細書における厚さは、現像ローラ10の軸線方向に垂直な方向の厚さを示す。
弾性層12の外径は特に限定されず、例えば6mm以上25mm以下であることが好ましく、7mm以上21mm以下であることがより好ましい。
弾性層12の外周面には、後述する中間層13との接着性向上等の目的で、UV処理が施されていてよい。
弾性層12の形成方法は特に限定されない。例えば、弾性層12は、シリコーンゴム組成物の押出成形、LIMS成形等の方法で形成されてよい。また、弾性層12は、軸体11上に形成された弾性体(シリコーンゴム組成物の硬化物)の研削・研磨等によって形成してもよい。
-その他の成分-
シリコーンゴム組成物は上記以外の各種添加剤を更に含有してもよい。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、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。
(中間層)
中間層13は、復元率が16%以上100%以下の復元性粒子を含有するウレタン樹脂からなるものである。このような中間層13とすることにより、中間層13の復元力を、シリコーンゴムからなる弾性層12より高くすることができるので、長期保管時に現像ローラ10に凹みが発生するのを防止することができる。したがって、現像ローラ10を長期保管後に駆動させても、白スジが入ることなく、良好な像を得ることができる。
本明細書において、各層の弾性率は、押し込み弾性率を示す。押し込み弾性率は、後述の実施例で記載する測定方法によって測定することができる。
中間層13の押し込み弾性率は、0.1MPa以上40MPa以下であることが好ましく、1MPa以上20MPa以下であることがより好ましい。
-厚み-
中間層13の厚みT13(図2参照)は、20μm以上100μm以下であることが好ましく、30μm以上100μm以下であることがより好ましい。中間層13の厚みT13が上記範囲であることにより、現像ローラ10の弾性層の凹み量を抑えることができる。また、上記厚みが有する復元力にて凹みが元に戻りやすい。
-表面粗さRa-
中間層13の表面粗さRaは、1.2以下であることが好ましく、1.0以下であることがより好ましい。
なお、表面粗さRaは、後述の実施例で示す測定方法によって測定される値とする。
-復元性粒子-
中間層13に含有される復元性粒子14は、16%以上100%以下の復元率を有する。16%以上の復元率を有することで、復元性の高い中間層13を得ることができる。復元率は25%以上100%以下であることが好ましく、30%以上100以下であることがより好ましい。
復元性粒子14は、平均粒子径が1μm以上100μm以下であることが好ましく、2μm以上50μm以下であることがより好ましい。この範囲内の平均粒子径であることにより、中間層13の復元性をより高めることができる。
本発明における復元性粒子14としては、ウレタン樹脂粒子、アクリル系樹脂粒子が好ましい。アクリル系樹脂粒子の市販品としては、積水化成品工業株式会社製の「XX-4132Z」(商品名、φ10μm)、「AFX-8」(商品名、φ8μm)が挙げられる。
-復元率の測定方法-
復元性粒子14の復元率は、例えば、以下の方法で測定することができる。
ダイナミック微小硬度計:DUH-211S(商品名)、島津製作所製
試料:ウレタン樹脂粒子
上部加圧圧子:20μm
測定モード:負荷及び除荷試験
最大試験力:9.810「mN」
最小試験力:0.49「mN」
負荷速度:0.7437「mN/sec」
負荷保持時間:3「sec」
図5及び図6に示すように、復元性粒子14を試料台22に極微量散布後、X方向とY方向の径(d、d)を測り、その平均を粒子径(d)とする。次に、圧子21により、1粒ずつ復元性粒子を押圧して、負荷及び除荷試験を行う(図7参照)。
次に、得られた平均を粒子径(d)、L1、L2から、試料の圧縮率及び復元率を次式で計算する。
圧縮率 Cr=L1/d×100(%)
復元率 Rr=L2/d×100(%)
-中間層用樹脂組成物-
中間層13は、ウレタン樹脂からなるものである。ウレタン樹脂としては、ポリエステルウレタン、アクリルウレタンであることが好ましい。
中間層13は、上記復元性粒子14、(a)ポリオール、(b)イソシアネート、及び(c)イオン導電材を含有する中間層用樹脂組成物から形成することができる。
以下、中間層用樹脂組成物の各成分(a)~(c)について説明する。
(a)ポリオール
ポリオールは、ポリウレタンの調製に通常使用される各種のポリオールであればよく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアクリレートポリオール、ポリカーボネートポリオールから選択された少なくとも1種のポリオールであるのが好ましい。
ポリエーテルポリオールは、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール-エチレングリコール等のポリアルキレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、テトラヒドロフランとアルキレンオキサイドとの共重合ポリオール、及び、これらの各種変性体又はこれらの混合物等が挙げられる。
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する。ポリエステルポリオールとしては、例えば、ジカルボン酸とポリオールとの縮合反応物等が挙げられる。ジカルボン酸としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸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などが挙げられる。
ポリアクリレートポリオールは、ヒドロキシル基含有モノマーと他のオレフィン系不飽和モノマー、例えば(メタ)アクリル酸のエステル、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルエステル、マレイン酸モノアルキルエステル及びマレイン酸ジアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル及びフマル酸ジアルキルエステル、α-オレフィン並びに他の不飽和オリゴマー及び不飽和ポリマーとのコポリマーである。
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する。ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリ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。また、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。ポリカーボネートポリオールの原料として用い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などが挙げられる。
ポリオールは、後述するイソシアネート等との相溶性に優れる点で、1000~8000の数平均分子量を有するのが好ましく、1000~5000の数平均分子量を有するのが更に好ましく、イオン液体が水酸基含有イオン液体である場合には、800~15000の数平均分子量を有するのが好ましく、1000~5000の数平均分子量を有するのが更に好ましい。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に換算したときの分子量である。
(b)イソシアネート
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イソシアネートであればよく、例えば、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネート及びこれらの誘導体等が挙げられる。イソシアネートは、貯蔵安定性に優れ、反応速度を制御しやすい点で、脂肪族イソシアネートであるのが好ましい。
芳香族イソシアネートとしては、例えば、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシアネート(トリレンジイソシアネートとも称する。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)、キシレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、メタフェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
脂肪族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)、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、オルトトルイジ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、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネートメチル、トランスシクロヘキサン-1,4-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が挙げられる。
誘導体としては、ポリイソシアネートの多核体、ポリオール等で変性したウレタン変性物(ウレタンプレポリマーを含む)、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物、ビュレット変性物等が挙げられる。ポリイソシアネートは、1種単独で又は2種以上を用いることができる。ポリイソシアネートは、500~2000の分子量を有するのが好ましく、700~1500の分子量を有するのがより好ましい。
中間層用樹脂組成物に用いられる(b)イソシアネートはポリイソシアネートであることが好ましい。(b)イソシアネート1分子中のイソシアネート基の数が2を超えることが好ましく、2.5以上がより好ましく、3以上が更に好ましい。
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(NCO/OH)が0.7以上1.15以下であるのが好ましい。このモル比(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以上1.10以下であるのがより好ましい。なお、実際には、作業環境、作業上の誤差を考慮して適正モル比の3倍から4倍相当量を配合してもよい。
中間層用樹脂組成物には、(a)ポリオールと(b)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。
(c)イオン導電材
イオン導電材としては、例えば、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(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、カリウム ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等の無機イオン性導電性物質などが挙げられる。イオン導電材の中間層用樹脂組成物中における含有量は、中間層用樹脂組成物100質量部に対し、0.01質量部以上5質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上3質量部以下であることがより好ましい。
--その他の成分--
中間層13は、表面粗さ材16を含有してもよい。表面粗さ材16は、中間層13の表面粗さを調整する粒子である。中間層13に配合される表面粗さ材16の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上20μm以下であり、より好ましくは1μm以上15μm以下である。中間層13にこのような表面粗さ材16を配合することで、表面粗さを、容易に適切な範囲に調整することができる。なお、表面粗さ材16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15に配合される表面粗さ材16の種類は特に限定されず、公知のフィラー(充填材)から適宜選択して使用できる。例えば、シリカ、球状樹脂粒子、金属酸化物等であってよい。
中間層用樹脂組成物中の表面粗さ材16の含有量は、中間層用樹脂組成物100質量部に対し、0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、1質量部以上40質量部以下であることがより好ましい。
中間層13は上記以外の添加剤を更に含有してもよい。例えば、中間層13は、シランカップリング剤、潤滑剤、重合触媒、分散剤、充填材の添加剤を更に含有してもよい。
中間層13は、中間層用樹脂組成物を弾性層12上に塗布し、加熱等により(a)ポリオール成分及び(b)イソシアネート成分と、を重合して硬化する。塗布液に使用される溶媒は、ポリオール成分及び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。
中間層用樹脂組成物の塗工は、例えば、中間層用樹脂組成物の塗工液を塗工する塗布法、塗工液に弾性層等を浸漬するディッピング法、塗工液を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。中間層用樹脂組成物は、そのまま塗工してもよいし、中間層用樹脂組成物に、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中間層用樹脂組成物を硬化する方法は、中間層用樹脂組成物の硬化等に必要な熱を加えられる方法であればよく、例えば、中間層用樹脂組成物が塗工された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弾性層等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。中間層用樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、100℃以上200℃以下であることが好ましく、特に120℃以上160℃以下であることがより好ましく、加熱時間は10分以上120分間以下であることが好ましく、30分以上60分以下であることがより好ましい。
このようにして形成される中間層13においては、樹脂を形成する前駆体とイオン導電材が反応して一体になっていてもよく、複合体を形成していてもよい。また、イオン導電材が樹脂を形成する前駆体と反応せず、樹脂中に分散していてもよい。
(被覆層)
被覆層15は、熱硬化性樹脂からなるものである。また、被覆層15は、中間層13の外周であって、現像ローラ10の最表面に設けられ、現像剤を担持する役割を有する。
被覆層15は、中間層13の外周面に被覆層用樹脂組成物を塗工し、次いで、塗工された被覆層用樹脂組成物を加熱硬化させて形成される。被覆層用樹脂組成物は、上記中間層用樹脂組成物と同様の材料を用いることができる。
被覆層15には復元性粒子14が含有されていないため、被覆層15の復元力は中間層13より小さくなる。
図2に示すように、被覆層15には、現像剤を担持するための凹凸を有する。被覆層15の凹凸は、被覆層15に表面粗さ材16を含有させることによって形成することができる。表面粗さ材16としては、上記中間層13で用いることができる表面粗さ材を挙げることができる。
中間層13の厚みT13が、復元性粒子14の平均粒子径より大きい場合、すなわち中間層13の表面が平滑である場合、被覆層15が表面粗さ材16を含み、表面粗さ材16によって凹凸が形成されることが好ましい。
その場合、中間層13の表面粗さRaは、0.5以下であり、かつ、弾性層12の表面粗さより小さいことが好ましい。
また、図3に示すように、中間層13を作製するための中間層用樹脂組成物中の復元性粒子14の平均粒子径及び/又は含有量を調整することにより、中間層13の表面に凹凸を形成した後、その上に表面粗さ材16を含まない被覆層15を形成することにより、中間層13の凹凸を反映した凹凸を被覆層15の表面15aに形成することができる。
さらに、図4に示すように、中間層13の表面に凹凸を形成した後、その上に、表面粗さ材16を含有する被覆層15を形成することによって、被覆層15の表面15aに凹凸を形成することもできる。
-表面粗さRa-
上記のようにして作製される被覆層15は、表面粗さRaが0.4以上1.5以下であることが好ましい。表面粗さRaは、0.4以上0.9以下であることがより好ましい。表面粗さRaが上記範囲であることにより、現像剤搬送性が向上し、一層優れた印字特性が得られる。
(その他の構成)
本発明の現像ローラ10は、軸体11と弾性層12との間、及び弾性層12と中間層13、中間層13及び被覆層15との間に、接着層又はプライマー層等を備えていてもよい。ここで、これらの層のうち、特に、中間層13と被覆層15の間に設けられる接着層及びプライマー層については、その電気的特性を調整することにより、現像ローラ10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10の現像性能を良好に調整することができる。
プライマー層としては、現像ローラのプライマー層として通常用いられるものを使用することができるが、例えば、エステル基を有するウレタン樹脂からなるプライマー層を形成することにより、現像ローラ10の現像性能を良好に維持することができる。
[現像装置及び画像形成装置]
次に、本発明の現像装置及び画像形成装置の一実施形態について図8を参照して、説明する。
本発明の現像ローラは、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以外の構成は特に限定されない。
画像形成装置100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111B、111C、111M及び111Yを転写搬送ベルト146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146上に直列に配置されている。現像ユニットBは、像担持体111B例えば感光体(感光ドラムとも称される。)と、帯電手段112B例えば帯電ローラと、露光手段113Bと、現像装置120Bと、転写搬送ベルト146を介して像担持体111Bに当接する転写手段114B例えば転写ローラと、クリーニング手段115Bとを備えている。
現像装置120Bは、本発明の現像装置の一例であり、図8に示されるように、現像剤担持体123Bと現像剤122Bとを備えている。すなわち、本発明の現像ローラは、現像剤担持体123B、123C、123M及び123Yとして装着されている。現像装置120Bは、具体的には、一成分非磁性の現像剤122Bを収容する筐体121Bと、現像剤122Bを像担持体111Bに供給する現像剤担持体123Bと、現像剤担持体123Bに現像剤122Bを供給するトナー供給ローラ125Bと、現像剤122Bの厚みを調整する現像剤量調節手段124B、例えばブレードとを備えてなる。現像装置120Bにおいて、現像剤量調節手段124Bは、図8に示されるように、現像剤担持体123Bの外周面に接触又は圧接している。すなわち、現像装置120B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。
画像形成装置100において、現像装置120Bの現像剤担持体123Bは、その表面が像担持体111B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120C、120M及び120Yも、現像装置120Bと同様に、現像剤担持体123C、123M及び123Yの表面が像担持体111C、111M及び111Y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100は「接触式画像形成装置」である。
定着手段130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130は、記録体116を通過させる開口部135を有する筐体134内に、定着ローラ131と、定着ローラ131の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ133と、定着ローラ131及び無端ベルト支持ローラ133に巻き掛けられた無端ベルト136と、定着ローラ131と対向配置された加圧ローラ132とを備え、無端ベルト136を介して定着ローラ131と加圧ローラ132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100の底部には、記録体116を収容するカセット141が設置されている。転写搬送ベルト146は複数の支持ローラ142に巻回されている。
画像形成装置100に使用される現像剤122B、122C、122M及び122Y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121B、121C、121M及び121Y内には、一成分非磁性の、黒色現像剤122B、シアン現像剤122C、マゼンタ現像剤122M及び黄色現像剤122Yがそれぞれ収納されている。
画像形成装置100は、以下のようにして記録体116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112Bで帯電した像担持体111Bの表面に露光手段113Bにより静電潜像が形成され、現像剤担持体123Bにより供給された現像剤122Bで黒色の静電潜像が現像される。そして、記録体116が転写手段114Bと像担持体111Bとの間を通過する際に黒色の静電潜像が記録体116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116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116は、定着手段130によりカラー像が永久画像として記録体116に定着される。このようにして、記録体116にカラー画像を形成することができる。
現像装置120Bは、本発明の現像ローラ(現像剤担持体123B)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120Bを備えた画像形成装置100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。
画像形成装置は、像担持体、現像剤供給ローラ及びブレード等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、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非接触式画像形成装置であってもよい。
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。
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。
[実施例1]
(プライマー層)
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。
(弾性層)
上記軸体に以下の方法で弾性層を形成した。すなわち、ビニル基含有シリコーン生ゴムとシリカ系充填材との混合物(信越化学工業株式会社製のシリコーンゴム組成物「KE-9410U」)50質量部と、ビニル基含有シリコーン生ゴムとカーボンブラックとの混合物(信越化学工業株式会社製のシリコーンゴム組成物「KE-3502U」)50質量部とを混合して、シリコーンゴム組成物を作製した。次いで、このシリコーンゴム組成物100質量部と、付加反応架橋剤「C-153A」(商品名、信越化学工業株式会社製)2.0質量部と、白金触媒(商品名「CAT-PL2」)0.2質量部と、反応制御剤「R-153A」(商品名、信越化学工業株式会社製)0.5質量部とを加圧ニーダーで十分に混練して、付加硬化型ミラブル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ミラブル導電性シリコーン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、付加硬化型ミラブル導電性シリコーンゴム組成物を、赤外線加熱炉(IR炉)を用いて360℃で5分間加熱し、さらにギアオーブンを用いて200℃で4時間加熱して硬化させた。この弾性体を研磨して、外径16mmの弾性層を形成した。
弾性層の表面粗さをサーフコム1400G東京精密製で測定し、Ra=1.2を得た。また、このゴムの押し込み弾性率は2.5MPaであった。
(中間層)
次いで、中間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、ポリエステルポリオール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E402-80B」、旭化成製)18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、カーボンブラック(商品名「トーカブラック#4500」、東海カーボン株式会社製)0.5質量部、及びイオン導電材(商品名「EF-N112」、三菱マテリアル電子化成株式会社製)0.1質量部を混合したものをポリエステルウレタン樹脂組成物とし、この樹脂組成物100質量部に対して平均粒子径φ10μm、復元率33%の復元性粒子(商品名「XX-4132Z」積水化成品工業株式会社)25質量部、及び、シンナー30質量部を混合して、中間層用樹脂組成物を得た。
弾性層の表面にエキシマ処理を施したのち、調製した中間層用樹脂組成物を弾性層の外周面にロールコーティング法によって塗布し、160℃で10分間加熱して、厚さ約20μmの中間層を形成した。
この中間層の表面を表面粗さ計サーフコム1400G東京精密製で測定したところRa=0.3であった。この弾性層の押し込み弾性率は2.36MPaであった。
(被覆層)
次いで、被覆層を形成するための被覆層用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20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E402-80」、旭化成製)18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、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)0.1質量部、フッ素系表面調製剤0.1質量部を混合し、アクリルウレタン樹脂組成物を調製した。アクリルウレタン樹脂組成物100質量部に対し、シリカ(平均粒子径6.4μm、商品名「ACEMATT OK-412」、エボニックデグサ製)6質量部、及び、シンナー30質量部を混合して、被覆層用樹脂組成物を得た。
調製した被覆層用樹脂組成物を、得られた中間層上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、厚さ約5μmの被覆層を形成し、現像ローラを得た。
なお、現像ローラの表面粗さはRa=1.0であった。被覆層の押し込み弾性率は1.76MPaであった。
[実施例2]
実施例1と同様の方法で弾性層を形成し、中間層の樹脂組成物をアクリルポリオール20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E402-80」、旭化成株式会社製)18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、及びイオン導電剤(商品名「EF-N112」、三菱マテリアル電子化成株式会社製)0.1質量部を混合してアクリルウレタン樹脂組成物を調製し、アクリルウレタン樹脂組成物100質量部に対して復元性粒子を45質量部に変更し、実施例1と同様にエキシマ処理した弾性層上にスプレーコーティング法によって塗布し、160℃で10分間加熱して、厚み20μmの中間層を形成した。
中間層は粒子が多く凹凸を有し、表面粗さを測定するとRa=0.8であった。
次に、実施例1の被覆層用樹脂組成物の中からシリカを除いた被覆層用樹脂組成物を乾燥厚み1~2μm設け、表面粗さRa=0.8の現像ローラを得た。
[実施例3]
実施例1の復元性粒子を35質量部とし、実施例1と同様の方法で弾性層及び中間層を形成した。中間層の表面粗さはRa=0.5であった。
次に、実施例1の被覆層用樹脂組成物のシリカを復元性粒子φ10μm(商品名「XX-4132Z」、積水化成品工業株式会社製)3質量部に変更し、この被覆層用樹脂組成物を中間層上に硬化後の厚みが約6μmになるように塗膜を形成した。
現像ローラの表面粗さはRa=1.1であった。
[実施例4]
中間層の復元性粒子を復元率20%、φ8μmの粒子(商品名:「AFX-8」、積水化成品工業株式会社製)に変更し、厚みを100μmにした以外は実施例1と同様に現像ローラを作製した。
中間層の表面粗さはRa=0.5であった。また、現像ローラの表面粗さはRa=1.0であった。
[実施例5]
中間層の厚み20μmにした以外は、実施例4と同様に現像ローラを作製した。中間層の表面粗さはRa=0.6であった。また、被覆層の表面粗さはRa=1.1であった。
[比較例1]
中間層に復元性粒子を含有しなかった以外は、実施例1と同様に現像ローラを作製した。保存試験後、24時間放置し印字テストにおいて、凹みの筋が発生し、20枚印刷しても消えなかった。
[比較例2]
復元性粒子に代えて商品名「C-400、φ15μm」(根上工業製ウレタン樹脂粒子)に変更した以外は、実施例1と同様に現像ローラを作製した。ウレタン樹脂粒子は復元率15%であった。印字したところ横筋発生し、20枚印字後でも直ることはなかった。すなわち、凹みの改善はできなかった。
[評価]
実施例及び比較例の現像ローラについて、弾性層、中間層及び被覆層の表面粗さ、並びに押し込み弾性率を測定した。
また、画像形成装置C610dn2(型番、株式会社沖データ製)を用意し、この画像形成装置の現像ローラを作製した各実施例及び各比較例の現像ローラに差し替えて、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、保存性(印字状態)を観察した。
評価結果を表1に示す。なお、表1中、弾性層、中間層、及び被覆層数値の単位は質量部である。
(算術平均粗さRaの測定方法)
上記のようにして作製された現像ローラを、JIS B0601-2001に基づき、表面粗さ計(商品名「サーフコム 1400G」、株式会社東京精密製)により算術平均粗さRaを測定した。
(押し込み弾性率の測定)
ISO 14577-1に記載されている方法で測定した。測定機器は、ブルカージャパン株式会社製、「ハイジトロン TI PREMIER」(商品名)を用いた。
(保存性)
カートリッジに実施例及び比較例で作製した現像ローラを組み込み、50℃60%RHで1か月保存後、3時間室温で放置し、プリンターに組み込み印字した。
A:初期印字で横筋発生しない
B:印字20枚までに横筋は見えなくなる
C:初期印字から横筋が発生し、20枚印字後も横筋が見える
Figure 0007313936000001
10 現像ローラ
11 軸体
12 弾性層
13 中間層
14 復元性粒子
15 被覆層
16 粒表面粗さ材
100 画像形成装置
111B、111C、111M、111Y 像担持体
112B、112C、112M、112Y 帯電手段
113B、113C、113M、113Y 露光手段
114B、114C、114M、114Y 転写手段
115B、115C、115M、115Y クリーニング手段
116 記録体
120B、120C、120M、120Y 現像装置
121B、121C、121M、121Y、134 筐体
122B、122C、122M、122Y 現像剤
123B、123C、123M、123Y 現像剤担持体
124B、124C、124M、124Y 現像剤量調節手段
125B、125C、125M、125Y トナー供給ローラ
130 定着手段
131 定着ローラ
132 加圧ローラ
133 無端ベルト支持ローラ
135 開口部
136 無端ベルト
141 カセット
142 支持ローラ
146 転写搬送ベルト
B、C、M、Y 現像ユニット

Claims (5)

  1. 軸体の外周面に、弾性層、中間層、及び被覆層を備え、
    前記弾性層が、半導電性を有する中実なシリコーンゴムからなり、
    前記中間層が、復元率が16%以上100%以下の復元性粒子を含有する、ウレタン樹脂からなり、前記復元性粒子の平均粒子径が、8μm以上10μm以下であり、前記復元性粒子の含有量が、前記ウレタン樹脂100質量部に対し、25質量部以上45質量部以下であり、
    前記中間層の表面粗さRaが、0.3μm以上0.8μm以下であり、前記中間層の厚みが前記復元性粒子の平均粒子径より大きく、
    前記被覆層が、表面粗さ材を含む熱硬化性樹脂からなり、
    前記被覆層が、表面に現像剤を担持するための凹凸を有し、表面粗さRaが、0.4μm以上1.5μm以下である現像ローラ。
  2. 前記中間層の厚みが、20μm以上100μm以下である請求項1記載の現像ローラ。
  3. 前記凹凸が、前記被覆層に含有される前記表面粗さ材及び前記中間層に含有される前記復元性粒子により形成される請求項1又は2記載の現像ローラ。
  4. 請求項1からいずれか1項記載の現像ローラを備えた現像装置。
  5. 請求項1からいずれか1項記載の現像ローラを備えた画像形成装置。
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