JP4865318B2 - 現像ローラ、その製造方法、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
GPCカラム「TSKgel SuperHM−M」(商品名、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」(商品名、東ソー株式会社製)を用い、溶媒THF、温度40℃、流速0.6ml/min、RI(屈折率)検出器にて、測定サンプルを0.1質量%のTHF溶液として測定した。検量線作成用の標準試料として数種の単分散標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)を用いて検量線の作成を行い、これを基に得られた測定サンプルの保持時間から重量平均分子量を求めた。
JIS K−1557(1970)に記載の方法により測定した。
導電性樹脂層形成用塗料を粘度15cpsに調整し、膜厚200μmになるようにアルミ型にキャストし、サンフラワー架台に載せ塗料が表面に膜を形成しない程度の粘度に上昇するまで乾燥させた。その後、水平台に載せて室温下で1日放置した。次いで、140℃で2時間加熱硬化し、室温まで冷却した後、アルミ型から剥がし、膜厚約200μmの導電性樹脂層のシートを作製した。このようにして作製したシートを直径5cmの円形に打ち抜き、両面に白金蒸着を施し、得られた白金蒸着されたシートを気温25℃、相対湿度50%RH環境下に24時間放置した。このシートを、抵抗測定機「エレクトロメータR8340A」(商品名、株式会社アドバンテスト製)にて、100Vの電圧負荷で体積抵抗率を測定した。数値はn=3で測定した平均値を用いた。
ゴム硬さ計「マイクロゴム硬度計MD−1」(商品名、高分子計器株式会社製)によって、気温25℃、相対湿度50%RH環境下で、導電性樹脂層形成した後のローラの硬さを中央部及び両端から2cmに位置の3点で測定し、その平均値をローラの表面硬度とした。
軸芯体として、φ8mmのSUS製丸棒にニッケルメッキを施し、その上にプライマー“DY35−051”(商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)を塗布焼付けしたものを用い、これを金型に配置し、液状シリコーンゴム材料“SE6724A/B”(商品名、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)100質量部に対し、カーボンブラック“トーカブラック#7360SB”(商品名、東海カーボン株式会社製)35質量部、耐熱性付与剤としてシリカ粉体0.2質量部、及び白金触媒0.1質量部を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを150℃で15分間加硫硬化し、脱型した後、さらに180℃で1時間加熱し硬化反応を完結させ、表面を研磨して、厚み4mmの弾性層を軸芯体の外周に設けた原料弾性ローラを作製した。
ポリテトラメチレングリコール(PTMG)“PTG1000SN”(商品名、保土谷化学株式会社製)100質量部に、イソホロンジイソシアネート(IPDI)“タケネートD140N”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)22質量部をメチルエチルケトン(MEK)中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて5時間反応させ、重量平均分子量(Mw)10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーA−1を得た。
PTMGに代えて、ポリプロピレングリコール(PPG)“アクトコールDiol−1000”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーA-2を得た。
PTMGに代えて、ポリエチレングリコール(PEG)“PEG−1000”(三洋化成工業株式会社製)100質量部を用いる他は、参考例2と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーA−3を得た。
IPDIの配合量を28質量部に増やす他は参考例2と同様にして、Mw=12500、水酸基価25、平均官能基数1.8のプレポリマーA-4を得た。
PTMG“PTG1000SN”(商品名)100質量部に、IPDI“タケネートD140N”(商品名)21質量部、エチレングリコール(EG)6質量部及び1,1,1−トリメチロールプロパン(TMP)1.5質量部をMEK中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて5時間反応させてMw=12500、水酸基価35、平均官能基数2.4のプレポリマーA−5を得た。
EGを8質量部に、TMPを4質量部に増やす他は参考例6と同様にして、Mw=10500、水酸基価38、平均官能基数3.0のプレポリマーA−6を得た。
EGを4質量部に減らし、TMPを8質量部に増やす他は参考例6と同様にして、Mw=10000、水酸基価40、平均官能基数3.8のプレポリマーA−7を得た。
IPDIに代えて、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)“コスモネートM−100”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)25質量部を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーB−1を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)25質量部を用いる他は参考例3と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーB−2を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)25質量部を用いる他は参考例4と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーB−3を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)31質量部を用いる他は参考例5と同様にして、Mw=12000、水酸基価26、平均官能基数1.6のプレポリマーB−4を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)23質量部を用いる他は参考例6と同様にして、Mw=11800、水酸基価28、平均官能基数2.1のプレポリマーB−5を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)23質量部を用いる他は参考例7と同様にして、Mw=11000、水酸基価30、平均官能基数2.8のプレポリマーB−6を得た。
IPDIに代えて、MDI“コスモネートM−100”(商品名)23質量部を用いる他は参考例8と同様にして、Mw=10900、水酸基価34、平均官能基数3.6のプレポリマーB−7を得た。
IPDIに代えて、ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート(HDI)“タケネート700”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)16質量部を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=10000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーC−1を得た。
IPDIに代えて、トリレンジイソシアネート(TDI)“コスモネートT−80”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)17質量部を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=9800、水酸基価33、平均官能基数2.0のプレポリマーC−2を得た。
IPDIに代えて、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート(NDI)“コスモネートND”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)21質量部を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=10000、水酸基価31、平均官能基数2.0のプレポリマーC−3を得た。
IPDIに代えて、キシリレンジイソシアネート(XDI)“タケネート500”(商品名、三井武田ケミカル株式会社製)17質量部を用いる他は参考例2と同様にして、Mw=9800、水酸基価33、平均官能基数2.0のプレポリマーC−4を得た。
IPDIに代えて、TDI“コスモネートT−80”(商品名)17質量部を用いる他は参考例3と同様にして、Mw=11000、水酸基価30、平均官能基数2.0のプレポリマーC−5を得た。
IPDIに代えて、HDI“タケネート700”(商品名)16質量部を用いる他は参考例4と同様にして、Mw=9800、水酸基価33、平均官能基数2.0のプレポリマーC−6を得た。
導電性樹脂層形成用塗料として、プレポリマーA−1(参考例2で作成)とプレポリマーB−1(参考例9で作成)を質量比16.7:83.3で混合した混合物100質量部に対し、ポリイソシアネート“コロネート2521”(商品名、日本ポリウレタン工業株式会社製)33.4質量部、カーボンブラック“MA230”(商品名、三菱化学株式会社製)40質量部及び樹脂微粉末“バーノックCFB100”(商品名、大日本インキ株式会社製)40質量部を、総固形分30質量%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得た塗料を用いた。なお、この塗料の膜厚約200μmのシートでの体積抵抗率は3.5×106Ω・cmであった。
プレポリマーA−1とプレポリマーB−1の質量比を50:50に変更した以外は実施例1と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ2と現像ローラ2(経時)を得た。
プレポリマーA−1とプレポリマーB−1の質量比を80:20に変更した以外は実施例1と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ3と現像ローラ3(経時)を得た。
ポリウレタンポリオールプレポリマーとして、参考例3で作製したプレポリマーA−2と参考例10で作製したプレポリマーB−2を質量比16.7:83.3で混合したものを用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ4と現像ローラ4(経時)を得た。
プレポリマーA−2とプレポリマーB−2の質量比を50:50に変更した以外は実施例4と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ5と現像ローラ5(経時)を得た。
プレポリマーA−2とプレポリマーB−2の質量比を80:20に変更した以外は実施例4と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ6と現像ローラ6(経時)を得た。
ポリウレタンポリオールプレポリマーとして、参考例4で作製したプレポリマーA−3と参考例11で作製したプレポリマーB−3を質量比16.7:83.3で混合したものを用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ7と現像ローラ7(経時)を得た。
プレポリマーA−3とプレポリマーB−3の質量比を50:50に変更した以外は実施例7と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ8と現像ローラ8(経時)を得た。
プレポリマーA−3とプレポリマーB−3の質量比を80:20に変更した以外は実施例7と同様にして、体積抵抗率用測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ9と現像ローラ9(経時)を得た。
導電性樹脂層形成用塗料として、プレポリマーA−4(参考例5で作成)とプレポリマーB−4(参考例12で作成)を質量比25:75で混合した混合物100質量部に対し、ポリイソシアネート“コロネート2521”(商品名)31.1質量部、カーボンブラック“MA230”(商品名)40質量部及び樹脂微粉末“バーノックCFB100”(商品名)40質量部を、総固形分30質量%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得た塗料を用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ10と現像ローラ10(経時)を得た。
導電性樹脂層形成用塗料として、プレポリマーA−5(参考例6で作成)とプレポリマーB−5(参考例13で作成)を質量比25:75で混合した混合物100質量部に対し、ポリイソシアネート“コロネート2521”(商品名)31.1質量部、カーボンブラック“MA230”(商品名)40質量部及び樹脂微粉末“バーノックCFB100”(商品名)40質量部を、総固形分30質量%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得た塗料を用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ10と現像ローラ10(経時)を得た。
導電性樹脂層形成用塗料として、プレポリマーA−6(参考例7で作成)とプレポリマーB−6(参考例14で作成)を質量比25:75で混合した混合物100質量部に対し、ポリイソシアネート“コロネート2521”(商品名)35質量部、カーボンブラック“MA230”(商品名)40質量部及び樹脂微粉末“バーノックCFB100”(商品名)40質量部を、総固形分30質量%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得た塗料を用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ12と現像ローラ12(経時)を得た。
導電性樹脂層形成用塗料として、プレポリマーA−7(参考例8で作成)とプレポリマーB−7(参考例15で作成)を質量比16.7:83.3で混合した混合物100質量部に対し、ポリイソシアネート“コロネート2521”(商品名)38質量部、カーボンブラック“MA230”(商品名)40質量部及び樹脂微粉末“バーノックCFB100”(商品名)40質量部を、総固形分30質量%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得た塗料を用いる他は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート〈経時)及び現像ローラ13と現像ローラ13(経時)を得た。
プレポリマーB−1に代えて、プレポリマーC−1(参考例16で作成)を用いる他は実施例2と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ14と現像ローラ14(経時)を得た。
プレポリマーB−1に代えて、プレポリマーC−2(参考例17で作成)を用いる他は実施例2と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ15と現像ローラ15(経時)を得た。
プレポリマーB−1に代えて、プレポリマーC−3(参考例18で作成)を用いる他は実施例2と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ18と現像ローラ18(経時)を得た。
プレポリマーB−1に代えて、プレポリマーC−4(参考例19で作成)を用いる他は実施例2と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ19と現像ローラ19(経時)を得た。
プレポリマーB−2に代えて、プレポリマーC−5(参考例20で作成)を用いる他は実施例5と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ20と現像ローラ20(経時)を得た。
プレポリマーB−3に代えて、プレポリマーC−6(参考例21で作成)を用いる他は実施例8と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ21と現像ローラ21(経時)を得た。
プレポリマーA−1とプレポリマーB−1の質量比を10:90に変更した以外は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ22と現像ローラ22(経時)を得た。
プレポリマーA−1とプレポリマーB−1の質量比を85:15に変更した以外は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ23と現像ローラ23(経時)を得た。
プレポリマーA−2とプレポリマーB−2の質量比を10:90に変更した以外は実施例4と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ24と現像ローラ24(経時)を得た。
プレポリマーA−2とプレポリマーB−2の質量比を85:15に変更した以外は実施例4と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ25と現像ローラ25(経時)を得た。
プレポリマーA−3とプレポリマーB−3の質量比を10:90に変更した以外は実施例7と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ26と現像ローラ26(経時)を得た。
プレポリマーA−3とプレポリマーB−3の質量比を85:15に変更した以外は実施例1と同様にして、体積抵抗率測定用シートとシート(経時)及び現像ローラ27と現像ローラ27(経時)を得た。
◎:シート及びシート(経時)で測定した体積抵抗率の差が10%未満。
○:シート及びシート(経時)で測定した体積抵抗率の差が10%以上30%未満。
△:シート及びシート(経時)で測定した体積抵抗率の差が30%以上。
◎:現像ローラと現像ローラ(経時)で測定した表面硬度の差が2%未満。
○:現像ローラと現像ローラ(経時)で測定した表面硬度の差が2%以上5%未満。
△:現像ローラと現像ローラ(経時)で測定した表面硬度の差が5%以上。
連続1万枚の印刷後に白ベタ画像を出力し、その出力中にプリンタを停止し、感光体上に付着したトナーを粘着テープで剥がし採り、該粘着テープの粘着面の反射率を測定し、反射率の低下具合から、カブリを評価した。なお、反射率の測定には、反射濃度計“TC−6DS/A”(商品名、東京電色社製)を用いた。
◎:反射率の低下が3%未満。
○:反射率の低下が3%以上5%未満。
△:反射率の低下が5%以上。
カブリを調べた後、画像パターンとして、1枚内で先端部に15mm角のベタ黒、その後が全面ハーフトーンである画像を出力し、ハーフトーン部分に現れる現像ローラ周期の濃度ムラを目視で評価し、ゴーストの評価とした。
◎:ハーフトーン部に濃度ムラが全く認められない。
○:ハーフトーン部に極軽微な濃度ムラが認められる。
△:ハーフトーン部に顕著な濃度ムラが認められる。
ゴースト用画像を出力した後、全面クロベタ画像を出力し、紙面上9ヶ所で反射濃度計“GretagMacbeth RD918”(商品名、マクベス社製)により濃度を測定し、その平均値から下記基準で評価した。
◎:濃度が1.3以上。
○:濃度が1.1以上1.3未満。
△:濃度が1.1未満。
以上の(1)〜(3)の評価結果から、下記基準で総合評価した。
◎:問題がなく非常に良好な画像耐久性。
○:軽微な問題はあるが、問題ないレベル。
△:実際の使用上問題となるレベル。
2 導電性軸芯体
3 弾性層
4 導電性樹脂層
5 非磁性一成分トナー
6 現像容器
7 トナー供給ローラ
8 現像ブレード
10a〜d 画像形成ユニット
11 感光体
12 帯電装置(帯電ローラ)
13 画像露光装置(書き込みビーム)
14 現像装置
15 クリーニング装置
16 画像転写装置(転写ローラ)
16a バイアス電源
17 転写搬送ベルト
18 駆動ローラ
19 テンションローラ
20 従動ローラ
21 吸着ローラ
21a バイアス電源
22 供給ローラ
23 剥離装置
24 定着装置
30 浸漬槽
30a 浸漬槽30の上端部
31 原料弾性ローラ(被塗工ローラ)
32 液受け部
33 撹拌タンク
34 管
35 塗料
36 ポンプ
37、38 管
39 撹拌翼
40 昇降装置
41 昇降板
P 転写部材
Claims (7)
- 軸芯体と、該軸芯体上に設けられた弾性層と、該弾性層の外周に設けられた導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層が、ポリウレタンと導電性付与剤とを含有している現像ローラであって、
該ポリウレタンは、ポリウレタンポリオールプレポリマーとイソシアネート化合物を反応させて得られたものであり、
該ポリウレタンポリオールプレポリマーは、a)ポリエーテルポリオールとイソホロンジイソシアネート(IPDI)とから製造されたプレポリマーA及びb)ポリエーテルポリオールとジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とから製造されたプレポリマーBを、0.2≦a/b≦4.0の範囲で併用したものである
ことを特徴とする現像ローラ(但し、a及びbは、それぞれ、プレポリマーA及びプレポリマーBの固形分量(質量部)である)。 - 前記ポリエーテルポリオールが、ポリテトラメチレングリコールである請求項1に記載の現像ローラ。
- 前記ポリウレタンポリオールプレポリマーの平均官能基数FOHが2.0〜3.0の範囲にある請求項1又は2に記載の現像ローラ。
- 前記導電性付与剤が、カーボンブラックを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 現像ローラが装着されたプロセスカートリッジにおいて、該現像ローラが請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像ローラであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 静電潜像を担持する感光体に対向した状態でトナーを担持する現像ローラを備え、該現像ローラが該感光体にトナーを付与して該静電潜像を可視化する画像形成装置において、該現像ローラが請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像ローラであることを特徴とする画像形成装置。
- 軸芯体と、該軸芯体上に設けられた弾性層と、該弾性層の外周に設けられた導電性樹脂層とを有し、該導電性樹脂層が、ポリウレタンと導電性付与剤とを含有している現像ローラの製造方法であって、
該導電性樹脂層は、a)ポリエーテルポリオールとイソホロンジイソシアネート(IPDI)とから製造されたプレポリマーA及びb)ポリエーテルポリオールとジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とから製造されたプレポリマーBと、イソシアネート化合物と、導電性付与剤とを含む塗料の塗膜を軸芯体上に設けられた弾性層の外周に形成し、次いで、該塗膜を硬化させる工程を有し、
該プレポリマーA及び該プレポリマーBが、0.2≦a/b≦4.0である
ことを特徴とする現像ローラの製造方法(但し、a及びbは、それぞれ、該プレポリマーA及び該プレポリマーBの固形分量(質量部)である)。
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