JPWO2017221907A1 - 導電性ローラ - Google Patents
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Abstract
圧接痕に起因する画像不良の発生を抑制した導電性ローラを提供する。軸4の外周に複数層の樹脂層が設けられている導電性ローラである。樹脂層が、内周側から少なくとも基層1および表層3を有し、複数層の樹脂層の温度40℃における損失正接tanδがすべて0.2以下であり、かつ、複数層の樹脂層のうち少なくとも一組の隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足する。
Description
本発明は導電性ローラ(以下、単に「ローラ」とも称する)に関し、詳しくは、複写機やプリンタ等の画像形成装置における画像形成プロセスに用いられる導電性ローラに関する。
複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電ローラ、転写ローラ、トナー供給ローラ、現像ローラ、クリーニングローラ、給紙ローラ、定着用の加圧ローラ等の各種導電性ローラが用いられている。このような導電性ローラは、一般に、シャフト(芯金)の外周に、ゴム材料や樹脂材料からなる基層を担持させた構造を基本構造とする。
また、導電性ローラの用途によって、求められる性能を満足させるために、基層上に、さらに、1層以上の層を設けることが行われている。例えば、特許文献1には、導電性基体と、その上に積層される第1の導電性弾性層および第2の導電性弾性層とを有する帯電ローラにおいて、ポチ画像およびスジ画像の抑制を目的として、第1,第2の導電性弾性層の構成を規定するとともに、第2の導電性弾性層の反発弾性率を、第1の導電性弾性層の反発弾性率よりも大きく規定する技術が開示されている。
ところで、画像形成装置内で、導電性ローラが他の部材に押し付けられた状態で保持されると、押し付けられた場所に圧接痕が残り、圧接痕の部分がローラとして十分に機能せず、印字の際に画像不良が発生する場合があった。このように、荷重を除去した後に残留する圧接痕としての永久歪を、「C−セット」という。
これに対し、従来、特許文献1に開示されているように、ローラの表面に位置する層の弾性率を高くして、すなわち、表面の層を硬くすることで、圧接痕が形成されにくくする技術が知られているが、圧接痕の改善は十分なものではなかった。特に近年、印刷速度の高速化に伴い、当接部が画像不良として表れやすくなっているため、この問題の解消が求められていた。
そこで本発明の目的は、圧接痕に起因する画像不良の発生を抑制した導電性ローラを提供することにある。
本発明者らは鋭意検討した結果、ローラを構成する各層の損失正接tanδの値、および、各層間での弾性率の関係を所定に規定することで、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、軸の外周に複数層の樹脂層が設けられている導電性ローラにおいて、前記樹脂層が、内周側から少なくとも基層および表層を有し、前記複数層の樹脂層の温度40℃における損失正接tanδがすべて0.2以下であり、かつ、該複数層の樹脂層のうち少なくとも一組の隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足することを特徴とするものである。
本発明のローラにおいては、前記複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足することが好ましい。また、前記樹脂層が、内周側から少なくとも基層、中間層および表層を有するものとすることができる。
さらに、本発明のローラにおいては、前記複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o<G’iの関係を満足することがより好ましい。
さらにまた、本発明のローラにおいては、前記表層が、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1000〜5000であるポリオール成分を用いたポリウレタン樹脂を主成分とすることが好ましい。さらにまた、本発明のローラにおいて、前記表層の弾性率は好適には1〜30MPaであり、前記中間層の弾性率は好適には1〜50MPaであり、前記基層の弾性率は好適には1〜100MPaである。
本発明によれば、圧接痕に起因する画像不良の発生を抑制した導電性ローラを実現することが可能となった。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1,2に、本発明の導電性ローラの一例の軸方向に直交する方向の拡大断面図を示す。図示するように、本発明の導電性ローラは、軸4の外周に複数層、例えば2〜4層、図1では3層、図2では2層の樹脂層が設けられてなる。本発明のローラにおいて、樹脂層としては、内周側から少なくとも基層1および表層3を有することが必要であり、好ましくは図1に示すように、内周側から少なくとも基層1、中間層2および表層3を有するものとする。
図1,2に、本発明の導電性ローラの一例の軸方向に直交する方向の拡大断面図を示す。図示するように、本発明の導電性ローラは、軸4の外周に複数層、例えば2〜4層、図1では3層、図2では2層の樹脂層が設けられてなる。本発明のローラにおいて、樹脂層としては、内周側から少なくとも基層1および表層3を有することが必要であり、好ましくは図1に示すように、内周側から少なくとも基層1、中間層2および表層3を有するものとする。
本発明においては、複数層の樹脂層の温度40℃における損失正接tanδがすべて0.2以下であり、かつ、複数層の樹脂層のうち少なくとも一組の隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足する点が重要である。すべての樹脂層について、上記損失正接tanδを0.2以下としたことで、各樹脂層の復元性が高くなるので、一旦痕がついても、凹みが戻りやすくなって、画像不良に影響を及ぼすような永久歪としての圧接痕をつきにくくすることができる。また、従来技術のように表面の層が硬い場合、内側に存在する基層や中間層が圧縮された状態から戻ろうとしても、硬い表層がそれを阻害すると考えられるが、本発明においては、複数層の樹脂層のうち少なくとも一組の隣接する2つの層間でG’o≦G’iの関係を満足するものとしたことで、表面の層と内側に存在する層との弾性のバランスを取ることができ、内側の層が凹んだ状態から回復することが阻害されなくなって、結果として圧接痕を抑制することができるものとなる。特に、本発明によれば、温度40℃,95%RHの高温多湿環境下において、ローラを他部材と圧接した状態で長期間放置したような場合でも、ローラにおけるC−セットの発生を抑制することができ、画像不良の発生を抑制することができる。
本発明において、上記樹脂層の温度40℃における損失正接tanδは、0.2以下であることが必要であり、好ましくは0.15以下である。ここで、損失正接tanδ=損失弾性率G”/貯蔵弾性率G’で規定される。
ここで、樹脂層の弾性率G’o,G’iは引張貯蔵弾性率である。本発明において、損失正接tanδおよび弾性率G’o,G’iは、JIS K7244−4に規定される引張振動非共振法に基づく粘弾性試験により測定することができる。なお、樹脂層同士の弾性率がG’o=G’iであるとは、弾性率の誤差範囲を含むとの意味であり、具体的には、±10%の範囲は、弾性率が同じであるとみなす。
本発明において好ましくは、複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足するものとする。これにより、表層の弾性率が最も小さく、すなわち、柔らかくなるので、内側の層が凹んだ状態から回復することが、より阻害されなくなって、結果として圧接痕を抑制する効果をより向上することができる。
ここで、本発明において、複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足するとは、以下のような意味である。すなわち、例えば、図1に示すように、樹脂層が基層1、中間層2および表層3の3層からなる場合、基層1の弾性率G’1、中間層2の弾性率G’2および表層3の弾性率G’3は、G’2≦G’1、かつ、G’3≦G’2の関係を満足する。また、例えば、図2に示すように、樹脂層が基層1および表層3の2層からなる場合、基層1の弾性率G’1および表層3の弾性率G’3は、G’3≦G’1の関係を満足する。
本発明において好ましくは、複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o<G’iの関係を満足するものとする。すなわち、本発明においては、複数の樹脂層のそれぞれの弾性率が、最も内側に位置する基層1から最も外側に位置する表層3に向かい、漸次小さくなっていることが好ましい。このように規定することで、より確実にC−セットの発生を抑制して、画像不良の発生を効果的に抑制することができる。
本発明において、複数層の樹脂層のそれぞれの具体的な弾性率の値については、特に制限されないが、例えば、基層1の弾性率は、好適には1〜100MPaであり、より好適には、10〜30MPaである。また、中間層2の弾性率は、好適には1〜50MPaであり、より好適には、10〜30MPaである。さらに、表層3の弾性率は、好適には1〜30MPaであり、より好適には、1〜15MPaである。
本発明においては、軸4の外周に設けられた複数層の樹脂層について、上記力学物性に係る条件を満足するものであれば、本発明の所期の効果を得ることができる。本発明においては、それ以外のローラの材料および構造等については特に制限はなく、所望に応じ、常法に従い適宜選定することができる。例えば、本発明においては、層間の接着性の確保の目的で、各層の間に、接着層を適宜設けてもよい。
軸4としては、良好な導電性を有するものである限り特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレススチール、アルミニウム等の金属製の中実体からなる芯金や、内部を中空にくりぬいた金属製円筒体等の金属製シャフト、良導電性のプラスチック製シャフト等を用いることができる。
軸4の外周に設けられる基層1は、発泡体から形成することができ、具体的には例えば、エーテル系やエステル系などのポリウレタン、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム(ECO)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)およびこれらの混合物等のエラストマーにより形成できる。基層1を形成する材料としては、これらのエラストマーの中でも、ポリウレタンを用いることが好ましい。
基層1を構成する発泡体は、上記エラストマーを、発泡剤を用いて化学的に発泡させたり、ポリウレタンフォームのように空気を機械的に巻き込んで発泡させるなどすることにより、形成できる。ここで、基層1を構成する発泡体の発泡倍率は1.5〜50倍の範囲が好ましく、密度は0.05〜0.9g/cm3の範囲が好ましい。
また、基層1を構成する発泡体の気泡を独立気泡とすることで、圧縮永久歪性能が向上するため、発泡体中の気泡は独立気泡であることが好適である。ここで、発泡体の気泡を独立気泡とするには、上記エラストマーの原料を機械的撹拌により発泡させて発泡体とする手法が好適に採用される。
基層1には、電子導電剤やイオン導電剤等の導電剤を配合して、導電性を調整することができる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、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ブラック、酸化処理等を施したカラー用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、天然グラファイト、人造グラファイト、アンチモンドープ酸化スズ、ITO、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー、カーボンウィスカー、黒鉛ウィスカー、炭化チタンウィスカー、導電性チタン酸カリウムウィスカー、導電性チタン酸バリウムウィスカー、導電性酸化チタンウィスカー、導電性酸化亜鉛ウィスカー等の導電性ウィスカー等が挙げられる。
また、イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸ジメチルエチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エチル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等のアンモニウム塩;リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、トリフルオロメチル硫酸塩、スルホン酸塩等が挙げられる。上記導電剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、電子導電剤とイオン導電剤とを組み合わせてもよい。
このうち電子導電剤の配合量は、基層を構成する樹脂成分100質量部に対して、好適には1〜50質量部、より好適には5〜40質量部の範囲である。また、イオン導電剤の配合量は、基層を構成する樹脂成分100質量部に対して、好適には0.01〜10質量部、より好適には0.05〜5質量部である。基層1は、導電剤の配合により、その抵抗値を103〜1010Ωcmとすることが好ましく、104〜108Ωcmとすることがより好ましい。基層1の抵抗値が103Ωcm未満では、電荷が感光ドラム等にリークしたり、電圧によりローラ自体が破壊する場合があり、1010Ωcmを超えると、地かぶりが発生しやすくなる。
基層1には、エラストマーをゴム状物質とするために、必要に応じて、有機過酸化物等の架橋剤や硫黄等の加硫剤を含有させてもよく、また、加硫助剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤等を含有させてもよい。さらに、基層1には、充填剤、しゃく解剤、発泡剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離剤、離型剤、増量剤、着色剤等の各種ゴム用配合剤を含有させてもよい。
基層1の厚みは、特に制限されるものではないが、例えば、1.0〜5.0mmとすることができ、好適には1.0〜3.0mmとする。
基層1の外周には、直接または中間層2を介して、表層3を設ける。本発明において、表層3は、基層1よりも弾性率が低いことが好ましいので、表層3を形成する樹脂成分としては、反発弾性に優れ、使用環境で柔軟となる、ウレタンなどの低Tg材料を用いることが好適であり、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1000〜5000であるポリオール成分を用いたポリウレタン樹脂を主成分とすることが好ましい。具体的には例えば、ラクトン変性ポリオールをポリイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を、好適に用いることができる。ラクトン変性ポリオールは、ポリオールの末端をε−カプロラクトン等のラクトンで変性して製造することができ、市販品を利用することもできる。また、導電性ローラに適用した際の圧縮永久歪性能と耐トナー融着性とを両立させる観点から、ラクトン変性ポリオールは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が、1000〜5000であることが好ましく、1000〜3000であることがより好ましく、また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比で表される分子量分布(Mw/Mn)が、2.5以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。
ラクトンで変性されるポリオールとしては、グリセリン等にエチレンオキシドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させたポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレングリコール、グリセリン、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、オクタンジオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
また、ラクトン変性ポリオールを架橋するポリイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、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)、粗製ジフェニルメタンジイソシアネート(クルードMDI)、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリ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(HDI)、ヌレート変性ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられる。
表層3には、さらに、ラクトン変性ポリオールとポリイソシアネートとの架橋反応を促進するための触媒を含有させることができる。かかる触媒としては、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズチオカルボキシレート、ジブチルスズジマレエート、ジオクチルスズチオカルボキシレート、オクテン酸スズ等の有機スズ化合物;オクテン酸鉛等の有機鉛化合物;トリエチルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン類;テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルプロパンジアミン、テトラメチルヘキサンジアミン等のジアミン類;ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類;トリエチレンジアミン、ジメチルピペラジン、メチルエチルピペラジン、メチルモルホリン、ジメチルアミノエチルモルホリン、ジメチルイミダゾール等の環状アミン類;ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、トリメチルアミノエチルエタノールアミン、メチルヒドロキシエチルピペラジン、ヒドロキシエチルモルホリン等のアルコールアミン類;ビス(ジメチルアミノエチル)エーテル、エチレングリコールビス(ジメチル)アミノプロピルエーテル等のエーテルアミン類等が挙げられる。これら触媒の中でも、有機スズ化合物が好ましい。これら触媒は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上記触媒の使用量は、ポリオール100質量部に対して0.001〜2.0質量部の範囲が好ましい。
また、表層3には、導電剤を配合して、導電性を調整することができる。かかる導電剤としては、基層1について挙げたのと同様のものを用いることができる。
表層3における導電剤の配合量は、イオン導電剤の場合には、樹脂成分100質量部に対し20質量部以下が好ましく、0.01〜20質量部の範囲がより好ましく、1〜10質量部の範囲がさらに好ましい。一方、電子導電剤の場合には、樹脂成分100質量部に対し1〜70質量部の範囲が好ましく、5〜50質量部の範囲がより好ましい。表層3の体積抵抗値は、上記導電剤の添加により、103〜1010Ω・cmの範囲になるように調整されることが好ましく、104〜108Ω・cmの範囲になるように調整されることがより好ましい。
表層3の厚みは、特に制限されるものではないが、30μm以下であることが好ましく、1〜15μmの範囲がより好ましい。表層3の厚みが30μmを超えると、表層3が硬くなって柔軟性が損なわれる場合があり、耐久性が低下して、使用によりクラックが発生したり、トナーにダメージを与えて、感光ドラムや成層ブレードへのトナーの固着が発生し、画像不良となるおそれがある。
基層1と表層3との間には、導電性の調整やトナーへのダメージの低減等の目的で、中間層2を設けることができる。中間層2は、1層で設けても、2層以上で設けてもよい。なお、中間層2が2層以上の場合は、本発明の所期の効果を得るために、内周側に位置する中間層の弾性率と、外周側に位置する中間層の弾性率とが、本発明の条件を満足することが好ましい。
中間層2は、ゴム系、ウレタン系およびアクリル系のうちから選択されるいずれか1種または2種以上の水系樹脂を用いて、好適に形成することができる。ゴム系としては、天然ゴム(NR)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のラテックス、ウレタン系としては、エーテル系、エステル系等のエマルジョンやディスパージョン、アクリル系としては、アクリル、アクリルスチレン等のエマルジョンを好適に用いることができる。
中間層2の総厚みは、例えば、10〜500μmとすることができ、好適には30〜350μmとする。
表層3、および、必要に応じ設けられる中間層2の形成方法は、特に限定されるものではなく、各層を構成する各成分を含む塗料組成物を調製して、この塗料組成物を、ディッピング法やスプレー法、ロールコート法等の公知の塗工方法により、基層1または中間層2の表面上に塗布した後、100〜120℃にて20〜120分間加熱して硬化させる方法が好ましく用いられる。
図3に、本発明に係る画像形成装置の一例の部分断面図を示す。本発明のローラは、図示するような画像形成装置において使用することができ、特に、帯電ローラとして有用である。本発明のローラを図示するような画像形成装置において帯電ローラとして使用することで、特に、高温多湿環境下において長期間放置した場合に、ローラが感光ドラム等の他部材と圧接していた部分におけるC−セットの発生を抑制することができ、画像不良の発生を抑制する効果が得られる。
図示する本発明の画像形成装置には、静電潜像を保持する感光ドラム等の画像形成体21と、この画像形成体21に当接して表面に担持したトナー20を付着させることにより静電潜像を可視画像化する現像ローラ22と、この現像ローラ22にトナー20を供給するトナー供給ローラ23とが設けられており、トナー20を、トナー収容部24から、トナー供給ローラ23および現像ローラ22を介して画像形成体21まで搬送する一連のプロセスにより、画像形成が行われる。
図示する画像形成装置においては、帯電ローラ25によって、画像形成体21が一定電位に帯電した後、露光器(図示せず)により、画像形成体21上に静電潜像が形成される。次に、トナー供給ローラ23と、現像ローラ22と、画像形成体21とが、図中の矢印方向に回転することで、トナー供給ローラ23上のトナー20が現像ローラ22を経て画像形成体21に送られる。現像ローラ22上のトナー20は、成層ブレード26により均一な薄層に整えられ、現像ローラ22と画像形成体21とが接触しながら回転することにより、トナー20が現像ローラ22から画像形成体21の静電潜像に付着し、潜像が可視化される。潜像に付着したトナー20は、転写ローラ27等の転写部材により紙等の記録媒体に転写され、また、転写後に画像形成体21上に残留するトナー20は、クリーニング部28のクリーニングブレード29によって除去される。
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図1に示すような、軸の外周に、基層、中間層および表層が順次設けられた導電性ローラを、下記の表中に示す条件に従い、作製した。
図1に示すような、軸の外周に、基層、中間層および表層が順次設けられた導電性ローラを、下記の表中に示す条件に従い、作製した。
(実施例1)
トリレンジイソシアネート(TDI)とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをA成分とした。一方、水酸基を1分子内に4つ有するポリオール(エクセノール385SO、旭硝子(株)製)30質量部と、過塩素酸ナトリウム(NaClO4)0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、さらにポリエーテル変性シリコーンオイル(整泡剤)4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート(触媒)0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをB成分とした。
トリレンジイソシアネート(TDI)とポリエーテルポリオールとから合成したウレタンプレポリマー100質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合して、アセチレンブラックが分散したウレタンプレポリマーを調製し、これをA成分とした。一方、水酸基を1分子内に4つ有するポリオール(エクセノール385SO、旭硝子(株)製)30質量部と、過塩素酸ナトリウム(NaClO4)0.1質量部とを70℃に加熱しながら混合し、さらにポリエーテル変性シリコーンオイル(整泡剤)4.5質量部と、ジブチルスズジラウレート(触媒)0.2質量部とを混合して混合物を調製し、これをB成分とした。
次に、上記A成分とB成分とをメカニカルフロス法により密度が0.75g/cm3、ポリオール成分(B成分)に対するウレタンプレポリマー成分(A成分)の当量比が1.05になるように発泡を行い、さらに、軸(材質:硫黄快削鋼,外径6mm)をセットした円筒形状の金型に注入し、RIM成形によって、発泡ポリウレタンからなる基層を外径8.5mmにて形成した。
次に、水分散ポリウレタンエマルジョン(スーパーフレックス300、第一工業製薬(株)製)と水分散カーボンを導電剤として塗料を調製し、上記基層上に塗布し、中間層を厚み100μmにて形成した。
次に、ポリオール成分としてポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が2000のポリカプロラクトンジオール(プラクセル220AL、(株)ダイセル製)100質量部に対し、ポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)30質量部、さらに所定の表面性を得ることを目的にウレタン微粒子(アートパールC−600、根上工業(株)製)10質量部を配合した塗料組成物を、上記中間層上に塗布し、120℃1時間で加熱して硬化させることにより、表層を厚み10μmにて形成した。
このようにして、実施例1の供試ローラを作製した。
このようにして、実施例1の供試ローラを作製した。
(実施例2)
基層作製時のB成分に用いたポリオールとして、水酸基を1分子内に3つ有するポリオール(エクセノール430、旭硝子(株)製)を30質量部用いた点と、A成分とB成分とのメカニカルフロス法による密度を0.55g/cm3に変更し、また、表層作製時のポリオール成分をポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が2000のポリテトラメチレングリコール(PTG−L2000、保土ヶ谷化学(製))100質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
基層作製時のB成分に用いたポリオールとして、水酸基を1分子内に3つ有するポリオール(エクセノール430、旭硝子(株)製)を30質量部用いた点と、A成分とB成分とのメカニカルフロス法による密度を0.55g/cm3に変更し、また、表層作製時のポリオール成分をポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が2000のポリテトラメチレングリコール(PTG−L2000、保土ヶ谷化学(製))100質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
(比較例1)
表層作製時の樹脂成分としてフルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(ルミフロンLF200、旭硝子(株)製)を用い、ポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を40質量部配合した以外は、実施例2と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
表層作製時の樹脂成分としてフルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(ルミフロンLF200、旭硝子(株)製)を用い、ポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を40質量部配合した以外は、実施例2と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
(実施例3)
基層作製時のB成分に用いたポリオールとして、水酸基を1分子内に3つ有するポリオール(エクセノール430、旭硝子(株)製)を30質量部用いた点と、A成分とB成分とのメカニカルフロス法による密度を0.55g/cm3に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
基層作製時のB成分に用いたポリオールとして、水酸基を1分子内に3つ有するポリオール(エクセノール430、旭硝子(株)製)を30質量部用いた点と、A成分とB成分とのメカニカルフロス法による密度を0.55g/cm3に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
(実施例4)
基層作製時のポリオール成分(B成分)に対するウレタンプレポリマー成分(A成分)の当量比を1.18に変更した。また、中間層の水分散ポリウレタンエマルジョンとしてスーパーフレックス470(第一工業製薬(株)製)を用い、表層成分のポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を45質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
基層作製時のポリオール成分(B成分)に対するウレタンプレポリマー成分(A成分)の当量比を1.18に変更した。また、中間層の水分散ポリウレタンエマルジョンとしてスーパーフレックス470(第一工業製薬(株)製)を用い、表層成分のポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を45質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
(比較例2)
基層作製時のポリオール成分(B成分)に対するウレタンプレポリマー成分(A成分)の当量比を1.30に変更した。また、中間層の水分散ポリウレタンエマルジョンとしてスーパーフレックス650(第一工業製薬(株)製)を用い、表層成分のポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
基層作製時のポリオール成分(B成分)に対するウレタンプレポリマー成分(A成分)の当量比を1.30に変更した。また、中間層の水分散ポリウレタンエマルジョンとしてスーパーフレックス650(第一工業製薬(株)製)を用い、表層成分のポリイソシアネート成分(エクセルハードナーHX、亜細亜工業(株)製)を60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の材料、製法で供試ローラを作製した。
(損失正接tanδおよび弾性率G’の測定)
各実施例および比較例の供試ローラについて、JIS K7244−4に規定される引張振動非共振法に基づく粘弾性試験により、温度40℃の環境下で、基層、中間層および表層のそれぞれの損失正接tanδおよび弾性率G’を測定した。具体的には、各実施例および比較例の供試ローラの基層、中間層および表層のそれぞれについて、塗料を所定のサイズの型に滴下、硬化させることにより試験片を作製し、測定装置として(株)オリエンテック製の動的粘弾性自動測定機DDV−01FP−Wを用いて、各試験片を引っ張り振動用治具に固定し、1Hzの周波数で応力をかけて、測定を行った。
各実施例および比較例の供試ローラについて、JIS K7244−4に規定される引張振動非共振法に基づく粘弾性試験により、温度40℃の環境下で、基層、中間層および表層のそれぞれの損失正接tanδおよび弾性率G’を測定した。具体的には、各実施例および比較例の供試ローラの基層、中間層および表層のそれぞれについて、塗料を所定のサイズの型に滴下、硬化させることにより試験片を作製し、測定装置として(株)オリエンテック製の動的粘弾性自動測定機DDV−01FP−Wを用いて、各試験片を引っ張り振動用治具に固定し、1Hzの周波数で応力をかけて、測定を行った。
(凹み量の評価)
図4に示すように、各供試ローラ30を、画像形成体としての感光ドラム31に当接させた状態で配置し、各供試ローラの両端の軸に対し荷重Wとして500gを負荷して、温度40℃湿度95%RHの環境下で30日間放置し、その後、温度23℃湿度53%RHの常温常湿環境下で24時間放置した後、荷重を除去し、直ちに測定を行い、凹み量を評価した。なお、凹み量の測定は、ローラを回転させながらレーザー測定機でローラ外径を測定することにより実施した。
図4に示すように、各供試ローラ30を、画像形成体としての感光ドラム31に当接させた状態で配置し、各供試ローラの両端の軸に対し荷重Wとして500gを負荷して、温度40℃湿度95%RHの環境下で30日間放置し、その後、温度23℃湿度53%RHの常温常湿環境下で24時間放置した後、荷重を除去し、直ちに測定を行い、凹み量を評価した。なお、凹み量の測定は、ローラを回転させながらレーザー測定機でローラ外径を測定することにより実施した。
(画像評価)
凹み量の評価後の供試ローラを、市販のプリンタに帯電ローラとして組み込んで、温度23℃湿度53%RHの常温常湿環境下で画像評価を行った。画像評価結果は以下の基準でA〜Eにランク付けした。
A:Cセット跡が画像に全く発生せず、実用上問題なし。
B:Cセット跡が画像上にわずかに発生するが、実用上問題なし。
C:Cセット跡が画像上に発生するが、実用上問題なし。
D:Cセット跡が画像上に発生し、実用上問題となる。
E:Cセット跡が画像上に顕著に発生し、実用上問題となる。
凹み量の評価後の供試ローラを、市販のプリンタに帯電ローラとして組み込んで、温度23℃湿度53%RHの常温常湿環境下で画像評価を行った。画像評価結果は以下の基準でA〜Eにランク付けした。
A:Cセット跡が画像に全く発生せず、実用上問題なし。
B:Cセット跡が画像上にわずかに発生するが、実用上問題なし。
C:Cセット跡が画像上に発生するが、実用上問題なし。
D:Cセット跡が画像上に発生し、実用上問題となる。
E:Cセット跡が画像上に顕著に発生し、実用上問題となる。
これらの結果を、下記の表中に示す。
上記表中に示すように、複数層の樹脂層の損失正接tanδおよび弾性率が所定の条件を満足する本発明のローラにおいては、凹み量を抑制することができ、これに起因する画像不良の発生についても抑制できることが確かめられた。
1 基層
2 中間層
3 表層
4 軸
20 トナー
21 画像形成体
22 現像ローラ
23 トナー供給ローラ
24 トナー収容部
25 帯電ローラ
26 成層ブレード
27 転写ローラ
28 クリーニング部
29 クリーニングブレード
30 供試ローラ
31 感光ドラム
2 中間層
3 表層
4 軸
20 トナー
21 画像形成体
22 現像ローラ
23 トナー供給ローラ
24 トナー収容部
25 帯電ローラ
26 成層ブレード
27 転写ローラ
28 クリーニング部
29 クリーニングブレード
30 供試ローラ
31 感光ドラム
Claims (8)
- 軸の外周に複数層の樹脂層が設けられている導電性ローラにおいて、
前記樹脂層が、内周側から少なくとも基層および表層を有し、前記複数層の樹脂層の温度40℃における損失正接tanδがすべて0.2以下であり、かつ、該複数層の樹脂層のうち少なくとも一組の隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足することを特徴とする導電性ローラ。 - 前記複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o≦G’iの関係を満足する請求項1記載の導電性ローラ。
- 前記樹脂層が、内周側から少なくとも基層、中間層および表層を有する請求項1または2記載の導電性ローラ。
- 前記複数層の樹脂層のすべての隣接する2つの層について、外周側に位置する層の弾性率G’oと内周側に位置する層の弾性率G’iとの間でG’o<G’iの関係を満足する請求項1〜3のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
- 前記表層が、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が1000〜5000であるポリオール成分を用いたポリウレタン樹脂を主成分とする請求項1〜4のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
- 前記表層の弾性率が1〜30MPaである請求項1〜5のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
- 前記中間層の弾性率が1〜50MPaである請求項1〜6のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
- 前記基層の弾性率が1〜100MPaである請求項1〜7のうちいずれか一項記載の導電性ローラ。
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