JP6169464B2 - 現像ローラ、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Images
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
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Description
このような画像形成装置には、定着ローラ、現像ローラ等の導電性ローラが装着されている。導電性ローラの導電性、特に抵抗率が画像の品質に大きな影響を与えるので、導電性ローラには、導電性が均一でしかも長期にわたって変動幅、特に上昇率が小さいことが求められている。
しかも、高速画像形成装置では、その内部で発生する熱量は従来の画像形成装置とは比較にならないくらい大きくなることもあって、現像剤漏れ及び画像品質の低下が顕著に発生することも確認された。
これらの知見に基づき本発明者らはさらに研究を重ね、本発明をなすに至った。
(1)軸体と、該軸体の外周に配置された弾性層とを有する現像ローラであって、
前記弾性層が、シリコーンゴム組成物の硬化物であり、
前記シリコーンゴム組成物が、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、導電性付与剤及び金属ケイ素をそれぞれ含有し、かつ、
前記金属ケイ素の含有量が、前記ポリオルガノシロキサン100質量部に対して10〜60質量部である現像ローラ。
(2)軸体と、該軸体の外周に配置された弾性層とを有する現像ローラであって、
前記弾性層が、前記軸体に接して設けられているか、または、シリコーン系プライマーからなるプライマー層を介して設けられており、
前記弾性層が、リコーンゴム組成物の硬化物であり、
前記シリコーンゴム組成物が、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、導電性付与剤及び金属ケイ素をそれぞれ含有し、かつ、
前記金属ケイ素の含有量が、前記ポリオルガノシロキサン100質量部に対して10〜60質量部である現像ローラ。
(3)前記弾性層が、0.3〜0.9W/mKの熱伝導率を有している(1)又は(2)に記載の現像ローラ。
(4)前記弾性層が、20〜50のJIS A硬度を有している(1)〜(3)のいずれか1項に記載の現像ローラ。
(5)前記弾性層の外周面の全部又は一部にコート層を有する(1)〜(4)のいずれか1項に記載の現像ローラ。
(6)(1)〜(5)のいずれか1項に記載の現像ローラを備えてなる現像装置。
(7)(1)〜(5)のいずれか1項に記載の現像ローラを備えてなる画像形成装置。
本発明の現像ローラ及び本発明の現像ローラを備えた現像装置は、画像形成装置からの現像剤の漏れ防止及び画像形成装置が長期にわたって高品質の画像を形成することに貢献できる。
また、本発明の画像形成装置は、本発明の現像ローラを備えており、現像剤漏れが実質的になく高品質の画像を長期にわたって形成できる。
ここで、現像ローラは、現像装置に配設され、表面に現像剤を担持して感光体に搬送及び供給するローラである。このように現像ローラは、現像剤を物理的及び電気的に吸着する機能と吸着した現像剤を解放して感光体に供給する機能とを有する。したがって、現像ローラは現像剤の物理的搬送性及び導電性が要求され、通常、伝導性は要求されない。また、現像ローラは、現像装置として、現像装置又は画像形成装置に装着されるものであるから、通常、小径である。例えば、本発明の現像ローラの外径は、20mm以下であるのが好ましく、より好ましくは12〜16mmであり、さらに好ましくは13〜16mmである。
これに対して、定着ローラは、上述のように、耐熱性、所望により伝導性が要求されるものの、導電性は基本的に要求されないことが多い。このように、現像ローラと定着ローラは導電性及び耐熱性(熱伝導性)について異なる特性が要求され、それらの作用機能は大きく異なる。
弾性層3は、発泡ゴムからなる発泡層であってもよいが、放熱性が優れる点で、中実なゴム層であるのが好ましい。なお、本発明において「中実」とは、内部に中空部が存在しない場合に加えて、中空部が例えば0.1個/mm2以下で内部に存在する場合をも包含する。
弾性層3の熱伝導率は次のようにして測定する。すなわち、伝導性率測定装置「QTM−500」及び測定プローブ「PD−11」(商品名、京都電子工業社製)を用いて、電流値3.0A、測定時間60秒の条件下で、現像ローラ1の弾性層3を、測定プローブの電熱線に対して平行且つ全面に接触させることで測定できる。
弾性層3の熱伝導率は、金属ケイ素の含有量等によって調整できる。具体的には、金属ケイ素の含有量を多くすると熱伝導率は増大し、後述する範囲内に設定すると弾性層3の熱伝導率を0.3〜0.9W/mKの範囲内に調整できる。
弾性層3が導電性付与剤に金属ケイ素を含有していると抵抗値の上昇が抑えられる理由の詳細についてはまだ定かではないが、以下のように考えられる。すなわち、導電性付与剤として金属ケイ素を使用することにより、金属ケイ素粉末同士が接触する微小な接点部の電流経路の許容電流量を増大することができ、カーボンブラックの導電経路と比較して劣化が少ないためと考えられる。
式: log(30分間継続した後の抵抗値/初期の抵抗値)
上述の本発明の好適な現像ローラ1を例にして、本発明の現像ローラの製造方法を具体的に説明する。
弾性層3を形成するシリコーンゴム組成物を準備する。このシリコーンゴム組成物は、オルガノポリシロキサン、導電性付与剤及び金属ケイ素を含有するシリコーンゴム組成物であれば、特に制限されない。シリコーンゴム組成物は、イオン液体及び各種添加剤等を含有していてもよい。
イオン液体としては、特に限定されず、例えば、ピリジニウム系、アミン系、イミダゾリウム系等の公知のイオン液体が挙げられる。
各種添加剤としては、例えば、鎖延長剤及び架橋剤等の助剤、触媒、分散剤、発泡剤、老化防止剤、酸化防止剤、充填材、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。
オルガノポリシロキサン(A)100質量部に対して、充填材(B)は11〜39質量部、導電性材料(C)は2〜80質量部が好ましい。
オルガノポリシロキサン(D)100質量部に対して、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(E)は0.1〜30質量部、無機質充填材(F)は5〜100質量部、導電性付与剤(G)は2〜80質量部が好ましく、付加反応触媒(H)はオルガノポリシロキサン(D)及びオルガノハイドロジェンポリシロキサン(E)の合計質量に対して、0.5〜1,000ppmが好ましい。
ビニル基含有シリコーン生ゴム(I)100質量部に対して、シリカ系充填材(J)は5〜100質量部、発泡剤(K)は0.1〜10質量部、付加反応架橋剤(L)は0.01〜20質量部、反応制御剤(N)は0.1〜2質量部、導電性付与剤(O)は0〜15質量部が好ましく、付加反応触媒(M)は組成物全体に対して1〜1,000ppmが好ましい。
本発明において、平均一次粒子径は、レーザー光回折法等による粒度分布測定装置を用いて、累積重量平均値D50(メジアン径)として求めることができる。
他の熱伝導性物質としては、既知の物質が利用可能で、特に限定されるものではないが、具体的にはアルミナ、アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、グラファイト、繊維状グラファイト等が挙げられる。
このようにして塗工された樹脂組成物を硬化する方法は、樹脂組成物の硬化等に必要な熱又は水分を加えられる方法であればよく、例えば、樹脂組成物が塗工された弾性層3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3等を高湿度下に静置する方法等が挙げられる。樹脂組成物を加熱硬化させる際の加熱温度は、例えば、100〜200℃、特に120〜160℃、加熱時間は10〜120分間、特に30〜60分間であるのが好ましい。
なお、塗工に代えて、樹脂組成物を弾性層3又はプライマー層の外周面に、押出成形、プレス成形、インジェクション成形等の公知の成形方法によって、積層すると共に、又は、積層した後に、積層された樹脂組成物を硬化させる方法等が採用されることができる。
画像形成装置10は、各色の現像ユニットB、C、M及びYに装備された複数の像担持体11B、11C、11M及び11Yを転写搬送ベルト6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6上に直列に配置されている。現像ユニットBは、像担持体11B例えば感光体(感光ドラムとも称される。)と、帯電手段12B例えば帯電ローラと、露光手段13Bと、現像装置20Bと、転写搬送ベルト6を介して像担持体11Bに当接する転写手段14B例えば転写ローラと、クリーニング手段15Bとを備えている。
図1に示される現像ローラ1を以下のようにして製造した。
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体2(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」、信越化学工業社製)を塗布した。プライマー処理した軸体2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2の表面にプライマー層を形成した。
すなわち、両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン(D)(重合度300)100質量部、BET比表面積が110m2/gである疎水化処理されたヒュームドシリカ(日本アエロジル社製、R−972)1質量部、平均粒径6μm、嵩密度が0.25g/cm3である珪藻土(F)(オプライトW−3005S、北秋珪藻土社製)40質量部、アセチレンブラック(G)(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)5質量部、及び金属ケイ素30質量部をプラネタリーミキサーに入れ、30分撹拌した後、3本ロールに1回通した。これを再度プラネタリーミキサーに戻し、架橋剤として、両末端及び側鎖にSi−H基を有するメチルハイドロジェンポリシロキサン(E)(重合度17、Si−H量0.0060mol/g)2.1質量部、反応制御剤としてエチニルシクロヘキサノール0.1質量部、及び、白金触媒(H)(Pt濃度1%)0.1部を添加し、15分撹拌して混練して、付加硬化型液状導電性シリコーンゴム組成物を調製した。
・ポリエステルポリオール28質量部(後述するヘキサメチレンジイソシアネートとポリエステルポリオールとのモル比(NCO/OH=1.1/1)
・カーボンブラック(商品名「トーカブラック#5500」、東海カーボン社製)5質量部
・小径シリカ(平均粒径1.5μm、商品名「ACEMATT OK−607」、デグサ社製)4質量部(ポリウレタン調整成分100質量部に対して9.5質量部)
・ジブチル錫ジウラウレート(商品名「ジ−n-ブチルすずジウラウレート」、昭和化学社製)0.03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TPA−100」、旭化成社製)14質量部
金属ケイ素の含有量を表1に示す値に変更したこと以外は実施例1と同様にして図1に示す現像ローラを製造した。
金属ケイ素を使用しなかったこと以外は実施例1と同様にして、軸体、弾性層及びコート層を備えた現像ローラを製造した。
実施例1において金属ケイ素に代えてアルミナ粉(商品名「アルミナ標準粒A−12」、昭和電工社製)30質量部を用いたこと以外は実施例1と同様にして、軸体、弾性層及びコート層を備えた現像ローラを製造した。
製造した各現像ローラの弾性層の熱伝導率を上記方法及び条件で測定した。
製造した各現像ローラの弾性層のJIS A硬度を上記方法及び条件で測定した。
製造した各現像ローラのコート層を剥離して、弾性層の抵抗値を上記方法及び条件で測定し、上記式により抵抗値の上昇率を算出した。
製造した各現像ローラそれぞれを5本準備し、接触型モノクロ画像形成装置(商品名「HL−6180DW」、ブラザー工業社製)において、現像ローラとして、装着した。なお、現像剤及び現像剤規制部材は、この接触型モノクロ画像形成装置に付属の現像剤及び現像剤規制部材を用いた。この現像剤の帯電特性はプラスであった。
各現像ローラを装着した接触型カラー画像形成装置内の環境を、温度30℃、相対湿度80%の高湿環境に調整して、A4用紙の片面全面に白べた画像を1000枚印刷し、画像形成装置を分解して現像装置から現像剤が外部に漏れているか否かを目視にて確認した。
評価は、実施例、参考例及び比較例それぞれにおける現像ローラ5本すべてにおいて現像装置外に現像剤の漏れを確認できなかった場合を「○」、実施例、参考例及び比較例それぞれにおける現像ローラ5本すべてにおいて現像装置の周囲にごく微量の現像剤が付着していたが使用上問題ない場合を「△」、現像装置の周囲に使用上問題を生じる多量の現像剤が付着していた場合を「×」とした。その結果を第1表(表1)に示す。
製造した各現像ローラを現像ローラとして装着した前記プリンター(商品名「HL−6180DW」、ブラザー工業社製)をパーソナルコンピュータに接続して、試験環境下(23℃、相対湿度10%)に24時間静置した。その後、前記プリンターの用紙設定を「普通紙厚め」、印字品質を「標準」、その他の設定を「デフォルト」に設定して、18%グレイ同等の濃度のモノクロ全面画像を表計算ソフト「エクセル」(マイクロソフト社)でパーソナルコンピュータの画面上に作成し、このモノクロ全面画像をハーフトーン画像としてモノクロモードで1枚印刷した。
印刷されたハーフトーン画像の均質度を目視にて評価した。評価は、ハーフトーン画像が濃度ムラのない均一な画像であった場合を「○」、ハーフトーン画像に実用上問題がない程度にわずかに濃度ムラが認められた場合を「△」、ハーフトーン画像に実用上許容できないほど濃度ムラが認められた場合を「×」とした。これらの評価結果を「画質評価」として第1表に示す。
2 軸体
3 弾性層
4 コート層
6 転写搬送ベルト
10 画像形成装置
11B、11C、11M、11Y 像担持体
12B、12C、12M、12Y 帯電手段
13B、13C、13M、13Y 露光手段
14B、14C、14M、14Y 転写手段
15B、15C、15M、15Y クリーニング手段
16 記録体
20 現像装置
21B、21C、21M、21Y、34 筐体
22B、22C、22M、22Y 現像剤
23B、23C、23M、23Y 現像剤担持体
24B、24C、24M、24Y 現像剤規制部材
30 定着手段
31 定着ローラ
32 加圧ローラ
33 無端ベルト支持ローラ
35 開口部
36 無端ベルト
41 カセット
42 支持ローラ
B、C、M、Y 現像ユニット
Claims (7)
- 軸体と、該軸体の外周に配置された弾性層とを有する現像ローラであって、
前記弾性層が、シリコーンゴム組成物の硬化物であり、
前記シリコーンゴム組成物が、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、導電性付与剤及び金属ケイ素をそれぞれ含有し、かつ、
前記金属ケイ素の含有量が、前記ポリオルガノシロキサン100質量部に対して10〜60質量部である現像ローラ。 - 軸体と、該軸体の外周に配置された弾性層とを有する現像ローラであって、
前記弾性層が、前記軸体に接して設けられているか、または、シリコーン系プライマーからなるプライマー層を介して設けられており、
前記弾性層が、シリコーンゴム組成物の硬化物であり、
前記シリコーンゴム組成物が、ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノハイドロジェンポリシロキサン、導電性付与剤及び金属ケイ素をそれぞれ含有し、かつ、
前記金属ケイ素の含有量が、前記ポリオルガノシロキサン100質量部に対して10〜60質量部である現像ローラ。 - 前記弾性層が、0.3〜0.9W/mKの熱伝導率を有している請求項1又は2に記載の現像ローラ。
- 前記弾性層が、20〜50のJIS A硬度を有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 前記弾性層の外周面の全部又は一部にコート層を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像ローラを備えてなる現像装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像ローラを備えてなる画像形成装置。
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