JP5196956B2 - 現像ローラ、現像ローラの製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Description
・長期間にわたり安定した画像を出力するために現像ローラ表面へのトナー固着を防止すること。
・一定加重により当接する現像ブレードとの接触部に生じる変形起因による画像弊害を抑制するために低い圧縮永久歪を有すること。
・トナーへの適度な帯電性を付与すること。
該表面層が、下記式(1)乃至(3)のいずれかのユニットを有する熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂を用いて形成されており、
該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂のエステル濃度(Ec)、エーテル濃度(Etc)およびウレタン濃度(Urc)を、ESCA(X線光電子分光法)により測定された窒素元素割合、C−C結合比率、COO結合比率及びC−O結合比率を用いて下記式(4)乃至(6)で定義したとき、8.0≦Ec≦11.2、18.4≦Etc≦37.8かつ0.8≦Urc≦2.7の範囲にあり、
該現像ローラのJIS K 6253A硬度が26°以上45°以下であることを特徴とする。
軸芯体の周囲の樹脂層の外周に表面層形成用塗料の塗膜を形成し、該塗膜を硬化して表面層を形成する工程を含み、
該表面層形成用塗料は、
3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリカプロラクトンジオール及び1,3−ブタンジオールから選ばれる少なくとも一種の多価アルコールを用いて得られる1000≦Mn≦6000のエステルポリオールと、
変性部にエーテル基を有し、かつジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)およびポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)から選ばれる少なくとも1つから製造された2000≦Mn≦5500のプレポリマー型イソシアネートと
を含むことを特徴とする。
(a)表面層が前記式(1)乃至(3)のいずれかのユニットを有する熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂を用いて形成されている。
(b)該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂のエステル濃度(Ec)、エーテル濃度(Etc)およびウレタン濃度(Urc)が、8.0≦Ec≦11.2、18.4≦Etc≦37.8かつ0.8≦Urc≦2.7の範囲にある。ただし、Ec、EtcおよびUrcは、ESCA(X線光電子分光法)により測定された窒素元素割合、C−C結合比率、COO結合比率及びC−O結合比率を用いて前記式(4)乃至(6)で定義する。
(c)該現像ローラのJIS K 6253A硬度が26°以上45°以下である。
測定モード:プログラムモード5
(チャージ及びメジャー30秒、ディスチャージ10秒)
印加電圧:100(V)
試料箱:超高抵抗計測定用試料箱TR42(商品名、アドバンテスト社製)
主電極:口径10mm厚さ10mmの金属
ガードリング電極:内径20mm、外径26mm厚さ10mmの金属
試験片に関しては、初めに、樹脂層の材料を、樹脂層の成形時と同じ条件で、樹脂層と同じ厚さに硬化させた平板状のテストピースを作製する。次に、そのテストピースから直径30mmの試験片を切り出す。切り出した試験片の片面には、その全面にPt−Pd蒸着を行うことで蒸着膜電極(裏面電極)を設け、もう一方の面には同じくPt−Pd蒸着膜により、直径15mmの主電極膜と、内径18mm、外径28mmのガードリング電極膜を同心状に設ける。なお、Pt−Pd蒸着膜は、マイルドスパッタE1030(商品名、日立製作所製)を用い、電流値15mAにて蒸着操作を2分間行って得る。蒸着操作を終了したものを測定サンプルとする。
表面層は、前述したエーテルエステルポリウレタン樹脂を用いて形成する。なお、表面層を2層以上形成する場合は、少なくとも最外層となる表面層を前述したエーテルエステルポリウレタン樹脂を用いて形成すればよい。
軸芯体として、SUS304製のφ8芯金に、厚み約1μmのプライマー(商品名:DY35−051、東レダウコーニング社製)を塗布し、150℃、30分間焼き付けしたものを用いた。
・ジメチルポリシロキサン(1) 50質量部
(両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である。重量平均分子量(Mw)=10,000)
・ジメチルポリシロキサン(2) 50質量部
(両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位である。Mw=2,000,000)
・カーボンブラック(1) 6質量部
(商品名:Raven860Ultra、Columbian Chemical製)
このベース材料に、硬化触媒として2質量%の塩化白金酸のイソプロパノール溶液をジメチルポリシロキサン(1)及び(2)の合計に対して10ppm配合したものを準備した。一方、上記ベース材料に、メチルハイドロジェンポリシロキサン3質量部(ジメチルポリシロキサン(1)及び(2)に含有するビニル基の合計1モルに対して、SiH基が1.1モルとなる量)を配合したものを準備した。そして、これらを質量比1:1で混合し、未加硫のシリコーンゴムとした。
ジメチルポリシロキサン(1)50質量部及びジメチルポリシロキサン(2)50質量部の代わりに、ジメチルポリシロキサン(3)100質量部を用いた以外は、樹脂層ローラ1と同様の方法で樹脂層ローラ2を作製した。なお、ジメチルポリシロキサン(3)は、両末端にビニル基が置換し、主鎖の99mol%以上がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位であるものであり、Mwは900,000である。
カーボンブラック(1)6質量部の代わりに、カーボンブラック(2)6質量部及びカーボンブラック(3)24質量部を用いた以外は、樹脂層ローラ1と同様の方法で樹脂層ローラ3を作製した。なお、カーボンブラック(2)は、Columbian Chemical製のRaven3600Ultra(商品名)であり、カーボンブラック(3)は、旭カーボン社製の50H(商品名)である。
カーボンブラック(1)6質量部の代わりに、カーボンブラック(2)6質量部及びカーボンブラック(3)20質量部を用い、さらにシリカ(1)を15質量部を配合した以外は、樹脂層ローラ1と同様の方法で樹脂層ローラ4を作製した。なお、カーボンブラック(2)は、Columbian Chemical製のRaven3600Ultra(商品名)であり、カーボンブラック(3)は、旭カーボン社製の50H(商品名)である。また、シリカ(1)は、トクヤマ社製レオロシールMT−10(商品名)である。
・ポリテトラメチレングリコール 100質量部
(商品名:PTG1000SN、保土ヶ谷化学社製)
・イソシアネート化合物 25質量部
(商品名:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業社製)
上記成分をMEK溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて6時間反応させて、数平均分子量Mn=3,700のエーテル変性型のプレポリマー型ポリオール1(Pre−P1)を得た。
・ポリエステルジオール 100質量部
(アジピン酸と3−メチル−1,5ペンタンジオールからなる。Mn=500)
・イソシアネート化合物 24質量部
(商品名:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業社製)
上記成分をMEK溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて7時間反応させて、数平均分子量Mn=6,000のエステル変性型のプレポリマー型ポリオール2(Pre−P2)を得た。
・ポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:L212AL、ダイセル化学工業株式会社製)
・イソシアネート化合物 47質量部
(商品名:ミリオネートMT、日本ポリウレタン工業社製)
上記成分をMEK溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて6時間反応させて、数平均分子量Mn=6,600のエステル変性型のプレポリマー型ポリオール3(Pre−P3)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール720、旭硝子株式会社製)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 95質量部
(商品名:コスモネートM−100、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム28質量部滴下し、Mn=5,400のプレポリマー型イソシアネート1(Pre−BI1)を得た
[プレポリマー型イソシアネート2(Pre−BI2)の合成]
・ポリテトラメチレングリコール 100質量部
(商品名:PTG1000SN、保土ヶ谷化学社製)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 125質量部
(商品名:コスモネートM−200、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム48質量部滴下し、Mn=2,000のプレポリマー型イソシアネート2(Pre−BI2)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール420、旭硝子株式会社製)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 90質量部
(商品名:コスモネートM−100、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム30質量部滴下し、Mn=2,600のプレポリマー型イソシアネート3(Pre−BI3)を得た。
・エステルジオール 100質量部
(商品名:アデカニューエースYT−101、ADEKA株式会社製、多価アルコール原料:1,3−ブタンジオール)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 100質量部
(商品名:コスモネートM−200、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム40質量部滴下し、Mn=2,900のエステル変性プレポリマー型イソシアネート4(Pre−BI4)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール420、旭硝子株式会社製)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 140質量部
(商品名:コスモネートM−100、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム54質量部滴下し、Mn=1,800のプレポリマー型イソシアネート5(Pre−BI5)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール720、旭硝子株式会社製)
・トリレンジイソシアネート(TDI) 136質量部
(商品名:コスモネートT−80、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソロブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム56質量部滴下し、Mn=4,600のプレポリマー型イソシアネート6(Pre−BI6)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール1020、旭硝子株式会社製)
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート 120質量部
(商品名:コスモネートM−100、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム28質量部滴下し、Mn=5,800のプレポリマー型イソシアネート7(Pre−BI7)を得た。
・ポリプロピレングリコール 100質量部
(商品名:エクセノール720、旭硝子株式会社製)
・イソホロンジイソシアネート(IPDI) 100質量部
(商品名:タケネートD140N、三井化学ポリウレタン社製)
窒素雰囲気下において、上記成分を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加えた。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム32質量部滴下し、Mn=2,500のプレポリマー型イソシアネート8(Pre−BI8)を得た。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL212AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,200)
・Pre−BI1(Mn=5,400) 226.8質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした。続いて、この樹脂成分の固形分100質量部に対して、カーボンブラック(商品名:X−55、旭カーボン社製)23質量部およびMEKを加え、攪拌モーターで混合攪拌を400rpm、1時間の条件下で行った。続いて、総固形分比32質量%になるようにMEKをさらに加え、攪拌モーターで混合攪拌を700rpm、1時間の条件下で行った。続いて、上記混合溶液を横型分散NVM−03(商品名、アイメックス社製)で周速7m/sec、流量1cc/min、分散液温度15℃の条件下で、3時間均一分散した。なお、この分散の際に、Φ=1.5mmのガラスビーズ(商品名:DMB503B、ホッターズバロティニーズ社製)を用いた。次に、粗さ調整用樹脂粒子として、ウレタン樹脂粒子(商品名:アートパールCF−600T、根上工業社製)を樹脂成分の固形分100質量部に対して45質量部添加し、さらに1時間均一分散した。次に、この溶液を塗工後の表面層の膜厚が10μmになるように固形分23質量%に調製し、この溶液を300メッシュの網でろ過したものを表面層形成用塗料(1)とした。
・エステルジオール 100質量部
(商品名:アデカニューエースYT−101、ADEKA株式会社製、Mn=1,000、多価アルコール原料:1,3−ブタンジオール)
・Pre−BI2(Mn=2,000) 280.1質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(2)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL205AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=500)
・Pre−BI1(Mn=5,400) 387.5質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(3)の調製を行った。
・エステルジオール 100質量部
(商品名:アデカニューエースNS−2400、ADEKA株式会社製、Mn=2,000、多価アルコール原料:3−メチル−1,5−ペンタンジオール)
・Pre−BI3(Mn=2,600) 106.8質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(4)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL220AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,900)
・Pre−BI3(Mn=2,600) 111.6質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(5)の調製を行った。
・Pre−P1(Mn=6,600) 100質量部
・Pre−BI4(Mn=1,800) 25.6質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(6)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL212AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,200)
・Pre−BI3(Mn=2,600) 125.4質量部
・Pre−BI5(Mn=2,900) 53.7質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(7)の調製を行った。
・Pre−P2(Mn=3,700) 87.6質量部
・エステルジオール 12.4質量部
(商品名:アデカニューエースNS−2400、ADEKA株式会社製、Mn=2,000、多価アルコール原料:3−メチル−1,5−ペンタンジオール)
・Pre−BI1(Mn=5,400) 69.3質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(8)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL212AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,200)
・Pre−BI4(Mn=1,800) 148.9質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(9)の調製を行った。
・Pre−P2(Mn=3,700) 100質量部
・Pre−BI5(Mn=2,900) 46.8質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(10)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL212AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,200)
・Pre−BI6(Mn=4,600) 186.8質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(11)の調製を行った。
・Pre−P3(Mn=6000) 100質量部
・Pre−BI7(Mn=5,800) 47.8質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(12)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL220AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,900)
・Pre−BI8(Mn=2,500) 102.2質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(13)の調製を行った。
表面層形成用塗料液(4)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(14)の調製を行った。ただし、カーボンブラック(商品名:X−55、旭カーボン社製)23質量部の代わりに、カーボンブラック(商品名:Special Black5、Degussa社製)13質量部を用いた。
表面層形成用塗料液(4)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(15)の調製を行った。ただし、カーボンブラック(商品名:X−55、旭カーボン社製)23質量部の代わりに、カーボンブラック(商品名:Special Black5、Degussa社製)15質量部を用いた。
表面層形成用塗料液(4)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(16)の調製を行った。ただし、カーボンブラック(商品名:X−55、旭カーボン社製)23質量部の代わりに、カーボンブラック(商品名:MA−11、三菱化学株式会社製)30質量部を用いた。
表面層形成用塗料液(4)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(17)の調製を行った。ただし、カーボンブラック(商品名:X−55、旭カーボン社製)23質量部の代わりに、カーボンブラック(商品名:MA−11、三菱化学株式会社製)32質量部を用いた。
・Pre−P1(Mn=6,600) 100質量部
・Pre−BI3(Mn=2,600) 30.3質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(18)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL205AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=500)
・Pre−BI2(Mn=2,000) 387.5質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(19)の調製を行った。
・Pre−P1(Mn=6,600) 100質量部
・Pre−BI7(Mn=5,800) 40.9質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(20)の調製を行った。
・エステルジオール 100質量部
(商品名:アデカニューエースF13−35、ADEKA株式会社製、Mn=1,000、多価アルコール原料:1,4−ブタンジオール)
・Pre−BI8(Mn=2,500) 253.3質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(21)の調製を行った。
・Pre−P1(Mn=6,600) 80.0質量部
・Pre−P2(Mn=3,700) 20.0質量部
・Pre−BI6(Mn=4,600) 32.6質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(22)の調製を行った。
・エステルジオール 11.0質量部
(商品名:アデカニューエースYG−108、ADEKA株式会社製、Mn=900、多価アルコール原料:1,6−ヘキサンジオール)
・Pre−P2(Mn=3,700) 89.0質量部
・Pre−BI1(Mn=5,400) 85.0質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(23)の調製を行った。
・液状タイプポリカプロラクトンジオール 100質量部
(商品名:プラクセルL220AL、ダイセル化学工業株式会社製、Mn=1,900)
・Pre−BI3(Mn=2,600) 68.2質量部
・Pre−BI5(Mn=2,900) 45.5質量部
表面層形成用塗料液の材料として、上記成分を混合して樹脂成分とした以外は、表面層形成用塗料液(1)と同様の方法で、表面層形成用塗料液(24)の調製を行った。
表面層形成用塗料(1)を図3に示す装置に入れ、液流速250cc/min、液温23℃で循環させたφ32のシリンダー中に、浸入速度100mm/sで前記樹脂層ローラ1外周に浸漬させ、10秒間停止させた。その後に、初速300mm/s、終速200mm/sの条件で引き上げて60分間、自然乾燥させた。ついで、140℃にて2時間加熱処理することで、表面層の原料の硬化を行い、実施例1の現像ローラ(1)を作製した。結果を表1に示す。
樹脂層ローラ1の代わりに、樹脂層ローラ2を用いた以外は、現像ローラ(1)と同様の方法で実施例2の現像ローラ(2)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(2)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例3の現像ローラ(3)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(3)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例4の現像ローラ(4)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(4)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例5の現像ローラ(5)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(5)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例6の現像ローラ(6)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(6)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例7の現像ローラ(7)を作製した。結果を表1に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(7)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例8の現像ローラ(8)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(8)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例9の現像ローラ(9)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(9)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例10の現像ローラ(10)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(10)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例11の現像ローラ(11)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(11)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例12の現像ローラ(12)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(12)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例13の現像ローラ(13)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(13)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例14の現像ローラ(14)を作製した。結果を表2に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(14)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例15の現像ローラ(15)を作製した。結果を表3に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(15)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例16の現像ローラ(16)を作製した。結果を表3に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(16)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例17の現像ローラ(17)を作製した。結果を表3に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(17)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で実施例18の現像ローラ(18)を作製した。結果を表3に示す。
樹脂層ローラ1の代わりに、樹脂層ローラ3を用いた以外は、現像ローラ(11)と同様の方法で実施例19の現像ローラ(19)を作製した。結果を表3に示す。
樹脂層ローラ1の代わりに、樹脂層ローラ4を用いた以外は、現像ローラ(11)と同様の方法で実施例20の現像ローラ(20)を作製した。結果を表3に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(18)を用いた以外は、現像ローラ(1)と同様の方法で比較例1の現像ローラ(21)を作製した。結果を表4に示す。
樹脂層ローラ1の代わりに、樹脂層ローラ4を用いた以外は、現像ローラ(1)と同様の方法で比較例2の現像ローラ(22)を作製した。結果を表4に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(19)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で比較例3の現像ローラ(23)を作製した。結果を表4に示す。
樹脂層ローラ1の代わりに、樹脂層ローラ3を用い、かつ表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(20)を用いた以外は、現像ローラ(1)と同様の方法で比較例4の現像ローラ(24)を作製した。結果を表4に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(21)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で比較例5の現像ローラ(25)を作製した。結果を表4に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(22)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で比較例6の現像ローラ(26)を作製した。結果を表4に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(23)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で比較例7の現像ローラ(27)を作製した。結果を表4に示す。
表面層形成用塗料(1)の代わりに、表面層形成用塗料(24)を用いた以外は、現像ローラ(2)と同様の方法で比較例8の現像ローラ(28)を作製した。結果を表4に示す。
(ESCA測定方法)
ESCA分析装置:商品名:Quantum2000、アルバックファイ(株)社製
検出元素:C、N、O、Si
X線源:モノクロ AI Kα
Xray Settinng:100μmφ(25W(15KV))
光電子取り出し角:45度
中和条件:中和銃とイオン銃の併用
分析領域:φ100μm
Pass Energy:23.5eV
ステップサイズ:0.1eV
本発明におけるEc、EtcおよびUrcは、ESCA測定の定量分析で検出されたC、N、Oおよび樹脂層起因のSi元素のatm%、および状態分析で検出されたC 1sピークおよびN 1sピークの面積比率から決定される。また、C 1sピークにおいては、285.0eVにおける検出ピークをC−C結合、286.6eVにおける検出ピークをC−O結合、289.3eVに帰属されるCOO結合と帰属した。N 1sピークにおいては、400.4eVにおけるピークをNH結合と帰属した。O 1sピークにおいては、532.4eVにおける検出ピークをC=O結合、Si−O結合とし、533.7eVにおける検出ピークをC−O結合と帰属した。Si 2pピークにおいては、102.5eVにおけるピーク強度をSi−O結合と帰属した。
得られた現像ローラ表面層の構造決定は、フーリエ変換−赤外吸収(FT−IR)スペクトル、熱分解GC−MS法および1H−NMRにより分析を行った。FT−IRスペクトルは、NicoletAVATAR360 FT−IR(商品名、日本分光社製)を用いた。1H−NMRは、Bruker社製のFT−NMR(商品名:DPX400)を用い、共鳴周波数:400MHz、測定核種:1H、使用溶媒:重クロロホルム、測定温度:室温の条件とした。測定試料としては、後述する画像評価後にイソプロピルアルコールを染み込ました布で現像ローラ表面に付着したトナーおよび外添剤を拭き取った後、現像ローラの表面をバイオカッターで薄く削りとったものを使用した。
本発明における現像ローラ表面層の架橋密度は、マイクロサンプリング質量分析法(μ−MS)により測定した。マイクロサンプリング質量分析法の概要を以下に示す。測定試料には、FT−IR解析同様に後述する画像評価後の表面層を同様の処理を行ったものを用いた。
・・・式(7)
(JIS K 6253A硬度の測定方法)
現像ローラのJIS K 6253A硬度は、ゴム硬度計用定圧荷重器CL−150L(商品名:高分子機器株式会社製)にゴム硬度計JAを取り付けたもの(商品名:高分子機器株式会社製)を用いて、荷重1kgで測定した。測定箇所は両端部及び中央部の合計3ヶ所であり、これらの単純(算術)平均をもって現像ローラのJIS K 6253A硬度とした。例えば、現像ローラ(1)は、左端部が26°、中央部が26°、右端部が26°であり、これらの単純平均26°を現像ローラ(1)のJIS K 6253A硬度とした。各実施例及び比較例で作製した現像ローラにおける結果を表1〜4に示す。
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)を用いた。溶媒にテトラヒドロフラン(THF)、温度40℃、流速0.6ml/min、RI(屈折率)検出器の測定条件下において、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数平均分子量(Mn)を求めた。
[現像ブレード長期当接による画像スジおよび初期トナー固着画像評価]
現像ローラを電子写真プロセスカートリッジに組み込み、この電子写真プロセスカートリッジを温度40℃、湿度95%RHの環境に20日間放置した。その後、新たに用意した電子写真プロセスカートリッジに該現像ローラを装着し直し、さらに温度30℃、湿度85%RHの環境に24時間放置した。放置後、同環境において、電子写真プロセスカートリッジをキヤノン製プリンターLBP5500(商品名)改造機に組み込み、ブレードバイアスを現像バイアスに対して、−150Vのバイアス条件でベタ白画像を5枚出力した。その後、同バイアス条件でベタ黒画像を1枚出力した。このベタ白およびベタ黒画像において、下記評価条件で、放置中の現像ブレードとの当接による現像ローラ変形起因および初期トナー固着による画層弊害を評価した。各実施例及び比較例で作製した現像ローラにおける結果を表1〜4に示す。
A:ベタ白画像において初期トナー固着によるカブリ等の画像弊害が全く確認されない。かつ、変形起因とみられる画像スジがほとんど確認できない。
B:ベタ白画像において初期トナー固着によるカブリ等の画像弊害が全く確認されない。かつ、変形起因とみられる画像スジがわずかに確認できる。
C:ベタ白画像において初期トナー固着によるカブリ等の画像弊害が全く確認されない。かつ、変形起因とみられる画像スジがはっきりと確認できる。
D:ベタ白画像において初期トナー固着によるカブリ等の画像弊害が確認され、初期ベタ白画像出力5枚以内で消失しない。かつ、変形起因とみられる画像スジがはっきりと確認できる。
現像ブレード長期当接による画像スジおよび初期トナー固着画像評価後に、同環境においてカブリの評価を行った。ブレードバイアスを現像バイアスに対して、−150Vのバイアス条件で、白ベタ画像を出力し、その出力中にプリンターを停止し、感光体上に付着したトナーを透明粘着テープで剥がし取った。そして、透明粘着テープの粘着面の反射率を測定し、反射率の低下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(商品名:TC−6DS/A、東京電色社製)を用いた。その時の平均値から下記基準で評価を行った。各実施例及び比較例で作製した現像ローラにおける結果を表1〜4に示す。また、上記画像スジおよび初期トナー固着画像評価において、初期トナー固着が確認された現像ローラに関しては、柔らかい布で現像ローラ表面に固着したトナーを拭き取った後に画像評価を行った。
A:反射率の低下が1%未満。
B:反射率の低下が1%以上2%未満。
C:反射率の低下が2%以上4%未満。
D:反射率の低下が4%以上。
高温高湿環境下におけるカブリ評価の後に、現像ローラを新品の電子写真プロセスカートリッジに組み込み、この電子写真プロセスカートリッジを温度15℃、湿度10%RHの環境に24時間放置した。放置後、同環境において、電子写真プロセスカートリッジをキヤノン製プリンターLBP5500(商品名)改造機に組み込み、ブレードバイアスを現像バイアスに対して、−200Vのバイアス条件で、1%の印字率で連続画像出力を行った。耐久カブリの評価は、ベタ白部分に3%を超えるカブリが観察される出力枚数を計測し、下記評価基準で行った。また、出力1000枚毎にマクベス社製の反射濃度計を用い、非印字部分(基準)および印字範囲のベタ白部の反射率を測定し、基準に対する反射率の低下量(%)を「カブリ」とした。各実施例及び比較例で作製した現像ローラにおける結果を表1〜4に示す。
A:3%以上のカブリが、連続印字で25000枚印字しても確認されない。
B:3%以上のカブリが、連続印字20000枚以上25000枚未満で確認された。
C:3%以上のカブリが、連続印字10000枚以上20000枚未満で確認された。
D:3%以上のカブリが、連続印字10000枚未満で確認された。
2 軸芯体
3 樹脂層
4 表面層
5 プロセスカートリッジ
6 感光体
7 トナー供給ローラ
8 トナー
9 現像ブレ−ド
10 現像装置
11 レーザー光
12 帯電部材
13 廃トナー収集容器
14 クリーニングブレード
15 定着装置
16 駆動ローラ
17 転写ローラ
18 バイアス電源
19 テンションローラ
20 転写搬送ベルト
21 従動ローラ
22 紙
23 給紙ローラ
24 吸着ローラ
25 浸漬槽
25a 浸漬槽の上端
26 ローラ
27 液受け部
28 攪拌タンク
29 管
30 表面層形成用塗料
31 ポンプ
32,33 管
34 攪拌翼
35 昇降装置
36 昇降板
Claims (9)
- 軸芯体の周囲に樹脂層を有し、該樹脂層の外周に表面層を有する現像ローラにおいて、
該表面層が、下記式(1)乃至(3)のいずれかのユニットを有する熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂を用いて形成されており、
該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂のエステル濃度(Ec)、エーテル濃度(Etc)およびウレタン濃度(Urc)を、ESCA(X線光電子分光法)により測定された窒素元素割合、C−C結合比率、COO結合比率及びC−O結合比率を用いて下記式(4)乃至(6)で定義したとき、8.0≦Ec≦11.2、18.4≦Etc≦37.8かつ0.8≦Urc≦2.7の範囲にあり、
該現像ローラのJIS K 6253A硬度が26°以上45°以下であることを特徴とする現像ローラ。
- 該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂をマイクロサンプリング質量分析法(μ−MS)によって測定して得られる極大ピークの半値全幅値をLとしたとき、0.7(分)≦L≦2.5(分)の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の現像ローラ。
- 該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂の原料であるポリオールが、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリカプロラクトンジオール及び1,3−ブタンジオールから選ばれる少なくとも一種の多価アルコールを用いて得られるポリエステルポリオールであり、該ポリエステルポリオールの数平均分子量(Mn)が、1000≦Mn≦6000の範囲であることを特徴とする請求項1または2に記載の現像ローラ。
- 該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂の原料であるイソシアネートが、変性部にエーテル基を有し、かつジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)およびポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)から選ばれる少なくとも1つから製造されたプレポリマー型イソシアネートであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の現像ローラ。
- 該熱硬化型エーテルエステルポリウレタン樹脂の原料であるイソシアネートの数平均分子量(Mn)が、2000≦Mn≦5500の範囲であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の現像ローラ。
- 前記表面層が、前記表面層の樹脂成分100質量部に対して15質量部以上30質量部以下のカーボンブラックを含有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の現像ローラ。
- 請求項1に記載の現像ローラの製造方法であって、
軸芯体の周囲の樹脂層の外周に表面層形成用塗料の塗膜を形成し、該塗膜を硬化して表面層を形成する工程を含み、
該表面層形成用塗料は、
3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ポリカプロラクトンジオール及び1,3−ブタンジオールから選ばれる少なくとも一種の多価アルコールを用いて得られる1000≦Mn≦6000のエステルポリオールと、
変性部にエーテル基を有し、かつジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)およびポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)から選ばれる少なくとも1つから製造された2000≦Mn≦5500のプレポリマー型イソシアネートと
を含むことを特徴とする現像ローラの製造方法。 - 現像ローラが装着されてなり、電子写真装置に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、請求項1乃至6のいずれかに記載の現像ローラを具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 現像ローラの表面にトナーの薄層を形成し、該現像ローラを感光ドラムに接触させて感光体表面に該トナーを供給することにより該感光体に可視画像を形成させる電子写真装置において、請求項1乃至6のいずれかに記載の現像ローラを具備することを特徴とする電子写真装置。
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