説明

現像ローラー、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真装置

【課題】トナー供給ローラー、トナー量規制部材等の周辺部材からの滲出物や現像剤等による現像ローラーの汚染の抑制、現像ローラーからの滲出物による周辺部材の汚染の抑制、及び硬度ムラの発生を抑制を図ることができる現像ローラーを提供する。
【解決手段】導電性軸芯体2上に弾性層3を有する現像ローラー1において、表面に、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量Mnが3000≦Mn≦15000であり分散度Mw/Mnが2.80≦Mw/Mn≦12.50であるポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)とを重合して得られる重合体を含む表面層4を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像ローラー、これを用いた電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複写機や光プリンタ等の電子写真装置、静電記録装置等に画像形成装置が用いられている。画像形成装置には、回転可能な潜像担持体である感光体と、その周囲に感光体を一様に帯電する帯電手段、一様に帯電した感光体表面に露光により静電潜像を形成する露光手段、感光体に現像剤を供給して現像しトナー像を形成する現像手段が設けられる。更に、感光体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段、転写材上のトナーを定着する定着手段、トナー転写後の感光体表面に残留するトナーの除去を行うクリ−ニング手段等が設けられる。
【0003】
このような電子写真画像形成装置の現像装置においては、現像剤を収納する現像剤容器の開口を閉塞し、且つ、一部を容器外に露出するように現像ローラーが設けられる。現像剤容器内で現像ローラーに当接して設けられるトナー供給ローラーによって現像ローラー表面上に現像剤を供給する。ついでトナー量規制部材により余剰分を除去して現像ローラー上に現像剤を薄膜状に形成すると同時に、摩擦によりトナー粒子に正又は負の電荷を与える。さらに、現像ローラーの回転により正又は負に帯電した現像剤を、露出部の現像領域に搬送し、ここにおいて対向して設けられる感光体表面の静電潜像に付着させ現像を行う。このような現像ローラーとしては、帯電したトナーの搬送を行うため、103〜1010Ωの半導電性領域で、目的にあった導電性(電気抵抗)を有し、トナーの授受を容易にするため適度な弾性を有する弾性層が設けられている。かかる現像ローラーの材質としては、ゴム弾性を有する高分子エラストマーや高分子フォーム等が用いられている。また、現像ローラーの高機能化を図る目的で、弾性層上に1層又は2層以上の樹脂層を有する現像ローラーが用いられている。
【0004】
このような現像ローラーにおいては、高温・高湿下のような特殊な環境に曝されることにより現像ローラーからの滲出物が感光体表面を汚染することがある。その結果、画像出力時において画像上に感光体の回転周期で横帯状(感光体軸方向)の画像不良が発生する。それゆえ、現像ローラーに対して構成物の滲出の抑制の要請がある。上記課題に対しては、現像ローラーからの構成物の滲出の抑制のため、弾性層に疎水性のポリオールを使用することにより、感光体への汚染を抑制する方法(特許文献1)等が報告されている。
【0005】
しかし、単に疎水性のポリオールの弾性層を用いただけの現像ローラーでは感光体への汚染を抑制することができるが、トナー供給ローラーやトナー量規制部材や感光体からの滲出物が現像ローラー表面に強固に付着し汚れが発生することがあった。このような現像ローラーを用いて画像形成を行うと、汚染部分と汚染されていない部分におけるトナー担持量やトナーの帯電量の相違により、出力画像において現像ローラーの回転周期の横帯状、モヤ状の画像不良が発生するという問題があった。
【0006】
また、現像ローラーを長期使用した場合、現像ローラーの耐久性が不十分であると、現像ローラーに削れやキズが生じることがあるため、耐久強度に優れた現像ローラーの要請がある。上記課題に対しては、ポリオールとメラミン樹脂からなる硬化物で形成された被覆層を有する現像ローラーが報告されている(特許文献2)。
【0007】
しかし、上記の方法では、ポリオールとメラミン樹脂との相溶性が不十分であり、現像ローラーの表面に微小な硬度ムラが発生してしまう。このような硬度ムラを表面に有する現像ローラーにおいて、使用に伴い表面硬度の高い部分にトナーが固着してしまう現象(フィルミング)が発生する場合がある。その結果、フィルミング部分がかぶりとして画像に表れることがある。
【0008】
これらの画像不良は高画質化、高機能化、高画質化した電子写真装置おいてより顕著になる。このため、電子写真装置において高速化、高機能化、高画質化を図るためには、滲出物の付着の抑制を図り感光体を始めとする周辺部材や現像ローラー自体の汚染を抑制できることが必要である。かつ、長期間使用しても現像ローラー表面へのトナーの固着を抑制でき、かぶりの発生を抑制できる現像ローラーの要請がある。
【特許文献1】特開平8−272211号公報
【特許文献2】特開2000−321863号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の課題は、トナー供給ローラー、トナー量規制部材等の周辺部材からの滲出物や現像剤等による現像ローラーの汚染を抑制する一方、現像ローラーからの滲出物の発生を抑制し周辺部材の汚染の低減を図ることができる現像ローラーを提供することにある。更に本発明の課題は、高速、高機能、高画質の電子画像形成装置に適用しても、横帯状、モヤ状の画像不良の発生を抑制することができる現像ローラーを提供することにある。更に、硬度ムラの低減を図り、長期間使用しても表面へのトナーの固着を抑制し、かぶりの発生を抑制した画像を得ることができる現像ローラーを提供することにある。
【0010】
また、これを用いて、高速、高機能、高画質の電子写真装置に適用しても横帯状、モヤ状の画像不良の発生を抑制し、また、かぶりの発生を抑制して、長期に亘り高品質の画像を得ることができる電子写真カートリッジや、電子写真装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、特定の分子量を有するポリオレフィンポリオールとフルアルキル型メラミン化合物との重合体を用いることにより、周辺部材や現像ローラーへの汚染物質の付着を抑制し、且つ、硬度ムラの発生を抑制することができることの知見を得た。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明は、導電性軸芯体上に弾性層を有する現像ローラーにおいて、表面に、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量Mnが3000≦Mn≦15000であり分散度Mw/Mnが2.80≦Mw/Mn≦12.50であるポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)とを重合して得られる重合体を含む表面層を有することを特徴とする現像ローラーに関する。
【0013】
また、本発明は、潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備え、電子写真装置に着脱自在な電子写真プロセスカートリッジにおいて、現像ローラーが上記現像ローラーであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジに関する。
【0014】
また、本発明は、潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備えた電子写真装置において、現像ローラーが上記現像ローラーであることを特徴とする電子写真装置に関する。
【発明の効果】
【0015】
本発明の現像ローラーは、トナー供給ローラー、トナー量規制部材等の周辺部材からの滲出物や現像剤等による現像ローラーの汚染を抑制する一方、現像ローラーからの滲出物の発生を抑制し周辺部材の汚染の低減を図ることができる。また、本発明の現像ローラーは、高速、高機能、高画質の電子画像形成装置に適用しても、横帯状、モヤ状の画像不良の発生を抑制することができる。更に、硬度ムラの低減を図り、長期間使用しても表面へのトナーの固着を抑制し、かぶりの発生を抑制した画像を得ることができる。
【0016】
更に、本発明の電子写真プロセスカートリッジや電子写真画像形成装置は、高速、高機能、高画質の電子画像形成装置を適用しても横帯状、モヤ状の画像不良の発生を抑制し、また、かぶりの発生を抑制して、長期に亘り高品質の画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の現像ローラーは、導電性軸芯体上に弾性層を有する。そして、下記のポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)とを重合して得られる重合体を含む表面層を有する。
ポリオレフィンポリオール(A):GPC法によって得られる分子量分布曲線に基づく数平均分子量Mnが3000≦Mn≦15000であり分散度Mw/Mnが2.80≦Mw/Mn≦12.50。
【0018】
本発明の現像ローラーに用いる導電性軸芯体は上層の弾性層及び表面層を支持可能であって、上層の電極として作用可能な導電性を有するものである。その材質としては、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属又は合金;クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂等を挙げることができる。更に、金属製導電性軸心体材料に酸化処理などの防錆処理を行ったものを使用することができる。
【0019】
導電性軸芯体の形状としては中空体又は中実体のいずれであってもよく、必要に応じて、その表面にプライマー処理層を形成してもよい。この導電性軸芯体の外径としては、例えば、4mm〜10mmの範囲を挙げることができる。
【0020】
本発明の現像ローラーにおける弾性層は、感光体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ーに付与するために設けられる。このような弾性層はゴム材の成型体により構成されることが好ましい。上記ゴム材の具体例を以下に挙げる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−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、ウレタンゴム等。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、特にセット性能等の観点からシリコーンゴムを用いることが好ましい。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や、これらのポリシロキサンの共重合体等を例示することができる。
【0021】
上記弾性層は、イオン導電機構、又は電子導電機構による導電付与剤を含有させ半導電性を有することが好ましい。導電付与剤としては、具体的には、カーボンブラック、グラファイト等の炭素系物質、アルミニウム、銅等の金属若しくは合金、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫等の金属酸化物等を挙げることができる。これら導電付与剤は粉末状や繊維状等微粒子として用いることができ、単独又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、カーボンブラックは導電性の制御が容易であり、現像ローラーに良好な帯電性を付与することができ、また、経済的である等の観点から好ましい。
【0022】
上記弾性層の体積固有抵抗値としては、100Vの直流電圧印加時において103〜1010Ω・cmの範囲にあることが好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率が1×103〜1×1010Ω・cmであれば、トナーを均一に帯電することができる。弾性層をこのような体積固有抵抗値とするため使用する導電性付与剤の使用量としては、例えば、カーボンブラックの場合は、ゴム成分100質量部に対して15〜80質量部とすることができる。
【0023】
ここで、弾性層の体積抵抗率を測定する際には、弾性層の成形時と同じ条件で弾性層材料を硬化して、厚さ2.0mmの弾性層のテストピースを作製し、これを用いて測定を行う。具体的には、弾性層材料をシート状にして130℃のオーブンに入れ20分加熱し、厚み2.0mmのシートを2枚成形し、その後200℃のオーブンで4時間加熱し二次加硫を行う。その後、シートを温度25℃、湿度45%の環境に24時間以上放置し、ハイレスタIP(三菱油化社製)を用いて100Vの電圧印加で測定を行い、2枚のシートから得られる抵抗の値の平均値として、体積抵抗率を求めることができる。
【0024】
このような弾性層には、上記組成の機能を阻害しない範囲で、その他必要に応じて架橋剤、可塑剤、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有させることができる。非導電性充填剤としては、例えば、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等を挙げることができる。架橋剤としては、例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等を挙げることができる。
【0025】
上記弾性層の厚さは、トナー量規制部材や感光体等との関連において所望の弾性を有するように適宜選択することができ、例えば、2.0〜6.0mmの範囲を挙げることができ、3.0〜5.0mmであることが好ましい。
【0026】
本発明の現像ローラーにおける表面層は、ポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)とを重合して得られる重合体を含むことにより、汚染物の現像ローラー表面への付着を抑制できる。また、現像ローラーからの滲出物の発生を抑制することができ、周辺部材の汚染を抑制することができる。また、硬度ムラの発生を抑制し、長期使用時のトナー固着を抑制し、かぶりを抑制することができる。
【0027】
上記表面層に用いる重合体を構成するポリオレフィンポリオール(A)としては、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量Mnが3000以上15000以下であり、分散度Mw/Mnが2.80以上12.50以下である。ポリオレフィンポリオール(A)の数平均分子量Mnが3000以上であれば、重合反応に関与せず残留する低分子量のポリオレフィンポリオール量を低減することができる。また、ポリオレフィンポリオール(A)の数平均分子量Mnが15000以下であれば、フルアルキル型メラミン化合物(B)との相溶性が低下するのを抑制することができる。ポリオレフィンポリオール(A)が上記範囲内の数平均分子量を有することにより、未反応成分を低減させ、且つフルアルキル型メラミン化合物(B)との相溶性のバランスが取れる。このため、現像ローラーにおいて、硬度ムラの発生を抑制し、優れた汚染抑制効果を有し、長期使用後のトナー固着を抑制し、かぶりを抑制することができる。
【0028】
更に、ポリオレフィンポリオール(A)の分子量の分散度Mw/Mnが2.80以上12.50以下であれば、フルアルキル型メラミン化合物(B)との相溶性に優れ、優れた汚染抑制効果を有する。また、相溶性に優れているため、硬度ムラの発生を抑制し、長期使用後のトナー固着によるかぶりを抑制することができる。
【0029】
ここでGPC法によって得られる分子量分布は、Gel Permeation Chromatography(浸透クロマトグラフィー)を用いた測定から得ることができる。具体的には、GPCカラム(TSKgel SuperHM−m:東ソー株式会社製)2本を直列につないだ高速液体クロマトグラフ分析装置(HLC−8120GPC:東ソー株式会社製)を用いる。測定条件は、温度40℃、流速0.6 ml/min、RI(屈折率)とし、測定サンプルを0.1質量%のテトラヒドロフラン(THF)溶液として測定する。標準試料として単分散標準ポリスチレン(TSK標準ポリスチレンF−128、F−80、F−40、F−20、F−10、F−4、F−2、F−1、A−5000、A−2500、A−1000、A−500:東ソー株式会社製)を用いて検量線を作成する。測定サンプルの保持時間、又はカウント数から分子量分布を得る。この分布から数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、分散度Mw/Mnを求めることができる。
【0030】
また、分子量分布曲線は、上記のようにして得られる分子量分布を、X軸に分子量(対数表示)、Y軸に質量/分子量(ピーク面積が1になる。)を取ったグラフ上に表すことにより得ることができる。分子量分布曲線においてはそれぞれの分子量範囲に占めるピーク面積が質量分率を示す。
【0031】
更に、上記ポリオレフィンポリオール(A)としては、図1に示すように、上記GPC法によって得られる分子量分布曲線における分子量3000から15000の間に2つ以上のピークを有するものであることが好ましい。ピークとしては、変曲点ではなく、極値であることが好ましい。分子量分布曲線におけるピークを2以上有することにより、フルアルキル型メラミン化合物(B)との相溶性を有する低分子量成分と、耐汚染性の機能を発現させる高分子量成分のバランスが良好になり、現像ローラーに優れた汚染抑制性を付与することができる。また、硬度ムラの発生を抑制できるため、長期使用後のトナー固着を抑制し、かぶりを抑制することができる。
【0032】
このような分子量3000から15000の間にあるピークのうち、最大分子量におけるピーク強度(Imax)と最小分子量におけるピーク強度(Imin)の強度比(Imax)/(Imin)が、0.5以上2.0以下であることが特に、好ましい。上記の範囲の分子量のピーク強度比を有するポリオレフィンポリオール(A)において、フルアルキル型メラミン化合物(B)との重合性を維持する低分子量成分と、対汚れ性の機能を発現させる高分子量成分のバランスがより良好になる。このため、現像ローラーに優れた汚染抑制効果を付与することができる。また、現像ローラー表面の硬度ムラの発生を抑制できるために、長期使用後のトナー固着を防止し、画像に表れるかぶりを抑制することができる。
【0033】
上記ポリオレフィンポリオール(A)は、ポリオレフィンポリオール(a1)及びポリオレフィンポリオール(a2)を含有することが好ましい。これらのポリオレフィンポリオール(a1)とポリオレフィンポリオール(a2)とは、同一の繰り返し単位を有することが好ましい。更に、ポリオレフィンポリオール(a1)とポリオレフィンポリオール(a2)とは、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量が異なることが好ましい。このように同一の繰り返し単位を有する分子量分布が異なるポリオレフィンポリオール(a1)、(a2)を含有することにより、分子量3000から15000の間における(Imax)/(Imin)を容易に上記範囲に調整できる。
【0034】
同一の繰り返し単位を有するポリオレフィンポリオール(A)とは、ポリオレフィンポリオールポリマーの構成単位が同一のものであり、共重合体の場合は複数種の構成単位の存在比率が同一であるものである。
【0035】
ポリオレフィンポリオール(a1)とポリオレフィンポリオール(a2)はGPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量としては、2500〜70000であることが好ましい。また、ポリオレフィンポリオール(a1)は数平均分子量が2500〜6000、ポリオレフィンポリオール(a2)は数平均分子量が7500〜70000であることが好ましい。であることが好ましい。
【0036】
このようなポリオレフィンポリオール(A)としては、ジエン化合物の重合体に水酸基が結合した化合物を挙げることができる。具体的には、ブタジエン、イソプレン等のジエン化合物の重合体に水酸基が結合した化合物等を挙げることができる。これらのうち現像ローラーにおける汚染物の付着を抑制することから、ポリブタジエンポリオールを好ましいものとして挙げることができる。
【0037】
このようなポリオレフィンポリオール(A)製造方法の例を以下に挙げる。(1)ブタジエン等のジエン系モノマーを過酸化水素の存在下で重合する方法。(2)プロトン酸の存在下でジエン系重合体と水を反応させる方法。(3)水酸基を有するアゾ化合物の存在下でジエン系モノマーを重合させる方法。
【0038】
上記表面層に用いる重合体を構成するフルアルキル型メラミン化合物(B)としては、式(1)
【0039】
【化1】

【0040】
で表されるメラミン化合物(モノマー)や、このメラミン化合物の多量体(オリゴマー)や、これらの混合物を挙げることができる。式(1)中、置換基R1〜R6は、独立して、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等のアルキル基を示す。これらのうち、置換基R1〜R6がメチル基又はブチル基を示すことが好ましく、より好ましくは、総てがメチル基、又は、総てがブチル基を示すことである。更に好ましくは、置換基R1〜R6がメチル基又はブチル基であって、総てがメチル基であるもの、または総てがブチル基であるものを除いたものである。式(1)で表されるフルアルキル型メラミン化合物(B)のうち、置換基R1〜R6が総てメチル基を示すものをメチル化メラミン化合物、置換基R1〜R6が総てブチル基を示すものをブチル化メラミン化合物という。式(1)で表されるフルアルキル型メラミン化合物(B)のうち、置換基R1〜R6がメチル基又はブチル基であって、かつ、総てがメチル基であるもの、又は、総てがブチル基であるものを除いたものを、メチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物と称する。これらのうちメチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物は、ポリオレフィンポリオールとの相溶性・反応性に優れ、現像ローラーにおける汚染抑制効果や硬度ムラ抑制効果が優れる点から好ましい。
【0041】
また、これらのフルアルキル型メラミン化合物(B)は、単量体以外に二量体、三量体等の多量体として、あるいはこれらが混在した状態で存在することもあり、その重合度が1.40以下であることが好ましい。重合度が1.40以下であれば、ポリオレフィンポリオールとの相溶性・反応性に優れ、現像ローラーに優れた汚染抑制効果や、硬化ムラ抑制効果を付与することができる。
【0042】
ここで、重合度は、上記GPC法により得られた分子量分布に基づき得られる数平均分子量と単量体の分子量から得られる値を採用することができる。
【0043】
このようなフルアルキル型メラミン化合物としては、例えば、以下の市販品(日本サイテックインダストリー株式会社製)を用いることができる。サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル350、サイメル267、サイメル285、サイメル232、サイメル235、サイメル236、サイメル238、マイコート506等。
【0044】
上記ポリオレフィンポリオール(A)とフルアルキル型メラミン化合物(B)との重合方法としては、塊状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合いずれの方法であってもよいが、例えば、加熱焼成して重合反応を行う方法を挙げることができる。その際の温度・時間条件としては、120〜180℃で、60〜300分間で行うことが好ましい。
【0045】
また、表面層には、電気抵抗を調整するために導電剤を使用することができる。導電剤としては、例えば、以下のものを例示することができる。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ブラック。SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボンブラック。酸化処理を施したカラーインク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、人造グラファイト等のグラファイト。銅、ニッケル、鉄、アルミニウム等粉。酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物粉。ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性高分子等。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0046】
上記表面層には、その他上記組成の機能を阻害しない範囲で、必要に応じて、充填剤、増量剤、加硫剤、架橋剤、加硫助剤、架橋助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有させることができる。
【0047】
上記表面層は、厚さが1〜500μmであることが好ましい。表面層の厚さがこの範囲であれば、画像形成時に現像ローラー表面から汚染物が除去され、画像不良の発生を抑制することができる。
【0048】
上記表面層は、中心線平均粗さRaが0.01μm≦Ra≦0.30μmを満たすことが好ましい。表面層がこのような中心線平均粗さを有することにより、画像形成時に現像ローラー表面から汚染物が除去され、画像不良の発生を抑制することができる。
【0049】
ここで、中心線表面粗さRaは、表面粗さ計「サーフコーダーSE−3400」(小坂研究所社製)を用いて、JIS B0601:1994に準じた測定方法による測定値とすることができる。具体的には、測定条件を、半径2μmの触針を用い、押し付け圧0.7mN、測定速度0.3mm/sec、測定倍率5000倍、カットオフ波長0.8mm、測定長さ2.5mmとする。測定箇所は、軸方向3点(軸方向に対して現像ローラーの両端部からそれぞれ3cmの位置と現像ローラーの軸方向中央部)に対して周方向3点の測定を行い、合計9点の相加平均値を表面粗さRaとする。なお、周方向の位置は任意とする。
【0050】
このような表面粗さを形成する方法としては、表面層に含有させる微粒子やレベリング剤を含有させ、その含有量を調整することによって、所望の表面粗さを形成することができる。即ち微粒子の含有量を増加させることにより表面粗さRaを増大させ、レベリング剤の含有量を増加させることにより表面粗さRaを低減させることができる。微粒子の使用量としては、表面層の樹脂固形分100質量部に対し、1〜50質量部であることが好ましい。微粒子の材質としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。
【0051】
本発明の現像ローラーとしては、具体的には、一例として図2に示すように、導電性軸芯体2上に、弾性層3、表面層4を有するものを挙げることができる。また、本発明の現像ローラーとして、図3に示すように、導電性軸芯体2上に、弾性層として機能する表面層4を有するものを挙げることができる。
【0052】
本発明の現像ローラーとしては、材質の異なる複数層からなる弾性層を有するものであっても、また、弾性層と表面層間に、例えば易帯電性、耐摩擦性等種々の機能を有する樹脂層を有するものであってもよい。
【0053】
本発明の現像ローラーの製造方法としては、以下の方法を挙げることができる。上記弾性層を構成する未硬化ゴム成分、導電性付与剤、及び必要に応じてその他の成分を含有する組成物(未硬化ゴム組成物という。)を調製する。この未硬化ゴム組成物を用いて、押出成形法、型成形法、射出成形法、塗工成形法等の方法によって、導電性軸芯体上に未硬化物を形成し、加熱、電子線照射等により硬化して、弾性層を成形する。上層の表面層との密着性を向上させ剥離を抑制するために、表面を研磨したり、コロナ処理、フレーム処理、エキシマ処理等の表面改質方法にて改質することもできる。
【0054】
弾性層の成形後、表面層を成形する。表面層の成形方法としては、上記ポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)、必要に応じてその他の成分の表面層材料を含有する組成物(未硬化組成物という。)を調製する。これを用いて押出成形法、型成形法、射出成形法等を使用して重合、硬化して、成形することもできるが、塗工成形法により、弾性層上に未硬化組成物の塗布液を用いて塗膜を形成し、硬化する方法を好ましい方法として挙げることができる。
【0055】
塗工成形法としては、スプレー、浸漬、ロールコート等を使用することができ、上記弾性層上に、塗膜を形成した後、これを乾燥して溶媒を除去し加熱硬化する方法を使用することができる。具体的には、硬化は加熱、電子線照射等いずれの方法であってもよく、加熱による場合は、120〜180℃、60〜300分等とすることができる。
【0056】
上記塗膜形成に浸漬塗工を使用する場合、図4の概略構成図に示すように、浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる特開昭57−5047号公報に記載されるような塗布装置を用いることが、簡便で、生産安定性に優れることから好ましい。
【0057】
図4に示す塗布装置には、浸漬槽25が設けられる。浸漬槽は弾性層が形成されたローラー29の外径よりわずかに大きな内径と、ローラー29の軸方向長より長い深さを備えた円筒形を有し、軸方向を垂直方向にして設置される。その上端部外周には環状の液受け部30が設けられ、液受け部はその底面に接続される管31により、攪拌タンク27に接続される。一方、浸漬槽25の底部は管32を介して塗布液33を循環させる液送ポンプ26に接続され、更に、液送ポンプ26と攪拌タンク27が管34によって接続される。攪拌タンクには内部に収納する塗布液を攪拌するための攪拌翼35が設けられる。
【0058】
この塗布装置には、浸漬槽の上部において昇降板28を浸漬槽の軸方向に昇降させる昇降装置36が設けられ、昇降板28に懸架されるローラー29を浸漬槽中に進入、後退可能となっている。
【0059】
このような塗布装置を用いて弾性層上に表面層を成形するには、ポンプ26を駆動し、攪拌タンク27に収納する塗布液33を管32、34を通って浸漬槽25に供給する。昇降装置36を駆動させ昇降板28を降下させ、ローラー29を塗布液33が充填された浸漬槽に進入させる。ローラーの進入により浸漬槽の上端から溢れ出た塗布液は液受け部30に受けられ、管31を通って攪拌タンク27に戻される。その後、昇降装置を駆動して昇降板を上昇させ、ローラー29を所定の速度で浸漬槽から後退させ、弾性層上に塗布膜を形成する。この間、攪拌タンク内で攪拌翼35を回転させ、塗布液を攪拌して含有物の沈降を抑制し、塗布液の均一性を維持する。
【0060】
塗膜の形成後、ローラーを昇降板28から取り外し、塗膜を乾燥硬化して、表面層を成形して本発明の現像ローラーを得る。
【0061】
本発明の電子写真装置は、潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備えた電子写真装置において、現像ローラーが上記現像ローラーであることを特徴とする。その一例として、図5に示すタンデム方式のカラー電子写真装置を挙げることができる。図5の概略構成図に示す電子写真装置には、イエロートナー、マゼンダトナー、シアントナー、ブラックトナー等各色トナー毎に設けられる画像形成ユニットa〜dが設けられる。各画像形成ユニットには、それぞれ矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体5が設けられる。各感光体の周囲には、感光体を一様に帯電するための帯電装置12、一様に帯電処理した感光体にレーザービーム11を照射して静電潜像を形成する露光手段、静電潜像を形成した感光体にトナーを供給し静電潜像を現像する現像装置8が設けられる。一方、給紙ローラー23により供給される紙等の転写材22を搬送する搬送ベルト20が駆動ローラー16、従動ローラー21、テンションローラー19に懸架されて設けられる。搬送ベルトにはローラー24を介してバイアス電源18の電荷が印加され、転写材22を表面に静電気的に付着させて搬送するようになっている。
【0062】
各画像形成ユニットには、可視化した感光体上のトナー像を、搬送ベルト20によって搬送される転写材22に転写するための電荷を印加する転写バイアス電源17aが設けられる。転写バイアス電源は転写材の裏面に転写ローラー17を介して印加され、画像形成ユニットに同期して可動される搬送ベルトによって搬送される転写材上に各画像形成ユニットにおいて形成される各色のトナー像が順次重畳して転写されるようになっている。
【0063】
更に、カラー電子写真画像形成装置には、搬送ベルト20に付着する転写材を剥離する剥離装置14、転写材上に重畳転写したトナー像を加熱などにより定着する定着装置15、画像形成された転写材を装置外に排出する搬送装置(図示せず)が設けられる。
【0064】
一方、各画像形成ユニットには各感光体上に転写されずに残存する転写残現像剤を除去し表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置13が設けられ、その他感光体から掻き取られた現像剤を収納する廃現像剤容器等が設けられる。クリーニングされた感光体は画像形成可能状態とされて待機するようになっている。
【0065】
上記各画像形成ユニットに設けられる現像装置8には、一成分トナーとして非磁性トナー8を収容した現像剤容器と、現像剤容器の開口を閉塞するように設置され、現像剤容器から露出した部分で感光体と対向するように現像ローラー6が設けられる。現像剤容器内には、現像ローラーにトナーを供給すると同時に現像ローラー上に使用されずに残留するトナーを掻き取るトナー供給ローラー7と、現像ローラー上のトナーを薄膜状に形成すると共に、摩擦帯電するトナー規制部材9とが設けられる。トナー供給ローラーとしては、例えば、軸芯体上に発泡スポンジ体や、ポリウレタンフォームを設けたものや、レーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものなどが、現像後の現像ローラー上の残留トナーの除去を容易にすることから好ましい。
【0066】
また、本発明の電子写真プロセスカートリッジは、潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備え、電子写真装置に着脱自在な電子写真プロセスカートリッジにおいて、現像ローラーが上記現像ローラーであることを特徴とする。その一例として、図6に示す電子写真プロセスカートリッジを挙げることができる。図6の概略構成図に示す電子写真プロセスカートリッジは、現像装置10と、感光体5、クリーニング部材14を有し、これらが一体的に保持され、電子写真装置に着脱可能に設けられる。現像装置10としては上記のものと同様のものを挙げることができる。本発明の電子写真プロセスカートリッジは、上記の他、感光体上のトナー像を転写材に転写する転写部材等を上記の部材と共に又は上記の部材のいずれか一個又は二個以上と交換して一体的に設けたものであってもよい。
【実施例】
【0067】
以下に、本発明の現像ローラー、電子写真プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を示す。
【0068】
[実施例1]
[弾性層の作製]
外径8mm、長さ280mmのSUS304製の導電性軸芯体を内径16mmの円筒状金型内に同心となるように設置し、両端の駒を圧力0.3MPaで固定した。液状導電性シリコーンゴム(東レダウシリコーン社製)(AskerC硬度50度 体積固有抵抗106Ωcm)を注型後、130℃のオーブンに入れ20分加熱成型し、脱型後、200℃のオーブンで2時間二次加硫を行い、厚さ4mmの弾性層を作製した。
【0069】
[ポリオレフィンポリオールの調製]
撹拌機を備えたステンレス製耐圧容器内で以下の材料を混合し、温度70℃、圧力12kgf/cm2にて撹拌し重合を行った。
1,3−ブタジエン:100部
重合開始剤として2,2'-アゾビス(2−メチル−N−(1,1−ビス(ハイドロキシメチル)エチル)プロピオンアミド):12部
エタノール/トルエン(質量比65/35):300部。
【0070】
次いで、4−t−ブチルアルコールを含む2部のトルエンを添加して重合を停止した。得られた重合生成物を大過剰のメタノール中で再沈殿を3回繰り返した後、100℃/2mmHgの条件にて2時間軽質低沸点成分を留去して精製重合体A〜Eを得た。
ポリブタジエンポリオールA(数平均分子量Mn=3000、分散度Mw/Mn=2.49)
ポリブタジエンポリオールB(数平均分子量Mn=8600、分散度Mw/Mn=2.21)
ポリブタジエンポリオールC(数平均分子量Mn=23800、分散度Mw/Mn=2.55)
ポリブタジエンポリオールD(数平均分子量Mn=49000、分散度Mw/Mn=2.67)
ポリブタジエンポリオールE(数平均分子量Mn=61200、分散度Mw/Mn=2.72)
また、上記と同様にして、イソプレンを原料として以下の分子量の異なるポリイソプレンポリオールA、Bを得た。
ポリイソプレンポリオールA(数平均分子量Mn=3200、分散度Mw/Mn=2.53)
ポリイソプレンポリオールB(数平均分子量Mn=50000、分散度/66)
得られたポリブタジエンポリオールを表1に示す割合で混合し、ポリブタジエンポリオール1〜12、H1を調製した。ポリブタジエンポリオール1をGPC法により測定したところ、数平均分子量Mnは5700、分散度Mw/Mnは12.50、ピークは2つであった。結果を表2に示す。
【0071】
【表1】

【0072】
[表面層の作製]
以下の材料を総固形分比30%になるようにMEKに溶解、混合し、サンドミルにて均一に分散して塗料を調製した。
ポリブタジエンポリオール1:80部。
メチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物としてサイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)(重合度1.40):2部。
カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製):16質量部。
アルキルベンゼンスルホン酸系触媒:1部。
【0073】
得られた塗料を、先に成形した弾性層上に、図4に示す塗布装置を用いて膜厚20μmとなるように塗布し、80℃のオーブンで15分乾燥後、140℃にて2時間加熱し、表面層を作製した。
【0074】
[画像評価]
得られた現像ローラーを図6に示す電子写真プロセスカートリッジに装着し、40℃/95%RHの環境下において、14日間放置した。次に、このカートリッジを23℃、55%RHに1日放置後、図5に示す電子写真装置に装着しフルカラー画像を出力した。感光体周期で発生する横帯び等の画像不良(現像ローラーからの滲出物による感光体汚染によって発生)、及び現像ローラー周期で発生する横帯び、モヤ等の画像不良(他部材による現像ローラー汚染によって発生)を、以下の基準により評価した。結果を表2に示す。
A:画像不良の発生が認められない。
B:判別しにくい程の極軽微な画像不良の発生が認められる。
C:軽微な画像不良の発生が認められる。
D:画像に影響を及ぼす画像不良の発生が認められる。
【0075】
更に、15℃/10%RHの環境に1日放置した後、印字率が1%の画像を25000枚出力し、かぶりの測定を行った。かぶりは以下のようにして測定した。(1)白ベタ画像出力中に電子写真装置を停止する。(2)感光体上に付着したトナーを透明なテープで剥がしとり白色の紙(Business Multipurpose 4200:XEROX社製)に貼り付ける。(3)反射濃度計(TC−6DS/A、東京電色社製)にて反射濃度測定する。(4)テープのみを白色の紙に貼り付けて測定した反射濃度を基準とし、基準に対する反射率の低下量(差分)をかぶり値とする。
【0076】
一般的にかぶり濃度が3.0を超えるものは画像不良として画像への影響が認められる。結果を表2に示す。
【0077】
[実施例2〜11]
ポリブタジエンポリオール1に替えて表1に示すポリブタジエンポリオール2〜11を用いた他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0078】
[実施例12]
サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)20部に替えてブチル化メラミン化合物としてマイコート506(日本サイテックインダストリー(株)社製)(重合度2.20)20部用いた。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0079】
[実施例13]
サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)20部に替えてメチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物としてサイメル232(日本サイテックインダストリー(株)社製)(重合度1.50)20部用いた。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0080】
[実施例14]
サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)20部に替えてメチル化メラミン化合物としてサイメル303(日本サイテックインダストリー(株)社製)(重合度1.50)20部用いた。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0081】
[実施例15]
ポリイソプレンポリオールAとポリイソプレンポリオールBとを同質量部混合してポリイソプレンポリオール1を調製した。ポリイソプレンポリオール1をGPC法により測定したところ、数平均分子量Mnは5800、分散度Mw/Mnは12.22、ピークは2つであった。結果を表2に示す。
【0082】
ポリブタジエンポリオール1に替えてポリイソプレンポリオール1を用いた他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0083】
[実施例16]
表面層成形用の塗料にウレタン樹脂微粒子(バーノックCFB100:大日本インキ社製)5部を添加した他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0084】
[実施例17]
表面層成形用の塗料にレベリング剤としてBYK−310(ビックケミー・ジャパン社製)0.2部を添加した他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0085】
[実施例18]
ポリブタジエンポリオール1に替えて表1に示すポリブタジエンポリオール12を用いた他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0086】
[比較例1]
ポリブタジエンポリオール1に替えてポリブタジエンポリオール1Aを用い、サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)を20部、カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製)を16部使用した。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0087】
[比較例2]
ポリブタジエンポリオール1に替えてポリブタジエンポリオールBを用い、サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)を20部、カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製)を16部使用した。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0088】
[比較例3]
ポリブタジエンポリオール1に替えてポリブタジエンポリオールDを用い、サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)を20部、カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製)を16部使用した。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0089】
[比較例4]
ポリブタジエンポリオール1に替えてポリブタジエンポリオールH1を用いた他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0090】
[比較例5]
サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)20部に替えてイミノ型メラミン樹脂としてサイメル325(日本サイテックインダストリー(株)社製)(重合度2.30)を20部使用した。また、カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製)を16部使用した。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0091】
[比較例6]
サイメル235(日本サイテックインダストリー(株)社製)20部に替えてイソシアネート(コロネートHL:日本ポリウレタン(株)社製)を20部、カーボンブラック(トーカブラック#7360SB、東海カーボン製)を16部使用した。その他は、実施例1と同様にして現像ローラーを作製し、画像評価を行った。結果を表2に示す。
【0092】
【表2】

Bu/Me:メチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物
Bu:ブチル化メラミン化合物
Me:メチル化メラミン化合物
結果からも、本発明の現像ローラーを用いることにより、感光体の汚染が抑制され、現像ローラー自体の汚染も抑制されることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0093】
【図1】本発明の現像ローラーの表面層に含まれるポリオレフィンポリオール(A)の特性を示す図である。
【図2】本発明の現像ローラーの一例を示す概略構成図である。
【図3】本発明の現像ローラーの他の一例を示す概略構成図である。
【図4】本発明の現像ローラーの製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図5】本発明の電子写真装置を示す概略構成図である。
【図6】本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【0094】
1、6 現像ローラー
2 導電性軸芯体
3 弾性層
4 表面層
5 感光体
7 トナー供給ローラー
8 トナー
9 トナー量規制部材
10 現像装置
11 レーザー光
12 帯電装置
13 クリーニング装置
15 定着装置
16 駆動ローラー
17 転写ローラー
17a 転写バイアス電源
18 バイアス電源
19 テンションローラー
20 搬送ベルト
21 従動ローラー
22 転写材
23 給紙ローラー
24 ローラー
25 浸漬槽
26 液送ポンプ
27 攪拌タンク
28 昇降装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性軸芯体上に弾性層を有する現像ローラーにおいて、表面に、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量Mnが3000≦Mn≦15000であり分散度Mw/Mnが2.80≦Mw/Mn≦12.50であるポリオレフィンポリオール(A)と、フルアルキル型メラミン化合物(B)とを重合して得られる重合体を含む表面層を有することを特徴とする現像ローラー。
【請求項2】
ポリオレフィンポリオール(A)が、GPC法によって得られる分子量分布曲線における分子量3000から15000の間に2つ以上のピークを有することを特徴とする請求項1記載の現像ローラー。
【請求項3】
GPC法によって得られる分子量分布曲線における分子量3000から15000の間のピークのうち最大分子量におけるピークのピーク強度(Imax)と最小分子量におけるピークのピーク強度(Imin)の比(Imax)/(Imin)が、0.5≦(Imax)/(Imin)≦2.0であることを特徴とする請求項2記載の現像ローラー。
【請求項4】
ポリオレフィンポリオール(A)が、ポリオレフィンポリオール(a1)及びポリオレフィンポリオール(a2)を含有し、ポリオレフィンポリオール(a1)とポリオレフィンポリオール(a2)とが、同一の繰り返し単位を有し、GPC法によって得られる分子量分布に基づく数平均分子量が異なることを特徴とする請求項1から3のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項5】
ポリオレフィンポリオール(A)が、ポリブタジエンポリオールを含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項6】
フルアルキル型メラミン化合物(B)が、メチル・ブチル混合アルキル化メラミン化合物を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項7】
フルアルキル型メラミン化合物(B)が、重合度が1.40以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項8】
表面の中心線平均粗さRaが0.01μm≦Ra≦0.30μmを満たすことを特徴とする請求項1から7のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項9】
弾性層が表面層であることを特徴とする請求項1から8のいずれか記載の現像ローラー。
【請求項10】
潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備え、電子写真装置に着脱自在な電子写真プロセスカートリッジにおいて、現像ローラーが請求項1から9のいずれか記載の現像ローラーであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項11】
潜像担持体表面に現像剤を供給してトナー像とする現像ローラーを備えた電子写真装置において、現像ローラーが請求項1から9のいずれか記載の現像ローラーであることを特徴とする電子写真装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2008−20900(P2008−20900A)
【公開日】平成20年1月31日(2008.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−154997(P2007−154997)
【出願日】平成19年6月12日(2007.6.12)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】