JP2007316200A - 導電性ローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリエステル系トナーに用いられる電子写真装置用導電性ローラ1において、弾性層3とその上に少なくとも1層を有するコート層4を設けた積層構造のローラであって、該コート層は、アクリル樹脂とエーテル系ウレタン樹脂のブレンド物からなり、かつ、該コート層の粘弾性が、温度分散動歪が0.1%、周波数10Hz,昇温速度2℃/分の測定条件により測定した0〜50℃間の貯蔵弾性率E’が1.5x108Pa以上である導電性ローラ。
【選択図】図1
Description
特許文献4(特開平10−239985号公報)には、回転軸の外周に導電弾性層および表面層を同心に積層して設け、該表面層の外周に現像剤を担持させる電子写真装置の現像ローラにおいて、表面層にシリコン・アクリル共重合樹脂を0.2〜30重量%含有するポリウレタン樹脂を用いた現像ローラが開示されており、特許文献5(特開2002−235730号公報)には、帯電音圧の低減を意図して導電性軸体の外周面上に貯蔵弾性率1×104〜2×106Paの導電弾性層と表面層とを積層して成る導電性ローラが開示されている。
さらに、特開2002−235730号公報で開示されている動的粘弾性の貯蔵弾性率が1×104〜2×106Paの導電弾性層と表面層とを積層して成る導電性ローラでは、交流成分を含む電圧を印加して被帯電部材に電荷を付与した場合に発生する帯電音圧を耳障りに感じない70dB以下に低減できるという貯蔵弾性率であって、本発明の意図する貯蔵弾性率の範囲とは関連性がない。
また、本願発明は、トナー介在下での感光体とローラの摩擦音を低減することを目的とする。
本発明の主な構成は次のとおりである。
(1)ポリエステル系トナーに用いられる電子写真装置用導電性ローラにおいて、弾性層とその上に少なくとも1層を有するコート層を設けた積層構造のローラであって、
該コート層は、アクリル樹脂とエーテル系ウレタン樹脂のブレンド物からなり、かつ、該コート層の粘弾性が、温度分散動歪が0.1%、周波数10Hz,昇温速度2℃/分の測定条件により測定した0〜50℃間の貯蔵弾性率E’が1.5x108Pa以上であることを特徴とする導電性ローラ。
(2)ポリエステル系トナーに用いられる電子写真装置用導電性ローラにおいて、弾性層とその上に1層以上を有するのコート層を設けた積層構造のローラであって、
該コート層は、アクリル樹脂とウレタン樹脂のブレンド物からなり、アクリル樹脂とウレタン樹脂の比率が8:2〜2:8であって、ウレタン樹脂がポリカーボネート系ウレタンであることを特徴とする導電性ロ―ラ。
(3)コート層の厚みが0.1〜3μmであることを特徴とする(1)記載の導電性ローラ。
(4)コート層の厚みが0.3〜3μmであることを特徴とする(2)記載の導電性ローラ。
(5)電子写真用導電性ローラが現像ローラであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の導電性ローラ。
(2)トナーとのインターラクションの低いポリカーボネート系のウレタンをウレタン樹脂に用いることで、異音の発生を防ぐことができる。トナーの付着量を低減できる。また、トナーのリセット性に優れることから、ローラ上のフィルミングを防止でき長期的に安定な画像を確保することができる。
ローラの帯電性を制御するためにマイナス帯電性を示すアクリル樹脂とゼロ帯電性を示すウレタン樹脂をブレンドし、ブレンド比率を変更することで、帯電性を直線的にコントロールした。
アクリル樹脂は硬く、ウレタン樹脂は柔らかいので帯電性を若干プラスになるようにウレタン樹脂を多く配合した場合、被膜としてはソフトになる。
薄層ブレードやOPCは一定の荷重でローラに接触しており、コート層がソフトになると圧接でコート層が変形し、その部分が凹みとなるためにトナー層が厚くなるために黒筋となる。この凹みを防ぐには、コート層の貯蔵弾性率(E‘)を1.5X108Pa以上にすることが必要となる。
特に薄層ブレードとローラの間に介在したトナ−は、ある荷重でローラ表面に押し付けられるためにローラとの相互作用により表面に固着しやすくなり、その部分がプリント数枚〜数十枚の間で白スジとなって現れることになる。
その解決手段として、ポリエステル樹脂系トナーとの相互作用を低下させるために、エーテル系のウレタン樹脂を使用した。
弾性率の高い樹脂で形成されているので、コート層が厚いと永久変形により凹みを生じる。逆に薄すぎると、コート層としての帯電性を確保する機能が発現できない。このためコート層の厚さは、0.1〜3μmが好ましい。
図1は、本発明の実施の一形態による導電性ローラ1の軸線方向の断面図である。導電性ローラ1は、導電性の軸体2と、該軸体2の外周面上に形成された導電弾性層3と、導電性ウレタン樹脂内層3の外周面上に積層された表面層4とを含む多層構造を有する。本発明におけるコート層は、表面層4に相当する。
一般に動的粘弾性測定におけるE’は動的弾性率あるいは貯蔵弾性率といい、虚数項である動的損失E”との和が応力とひずみの比である弾性率を示し、tanδは応力とひずみの位相差δの正接を示し、損失正接と称し、弾性率に対する粘性率の比である緩和時間の関数である。tanδのピーク温度は、動的粘弾性特性の一つであって動的粘弾性測定機によって測定されるtanδの中、最大となる値(ピーク値)を示す温度である。
E* = E’ + i E”
ここで、動的粘弾性とは、応力やヒズミが時間と共に周期的、正弦的に変わる場合の粘弾性をいい、貯蔵弾性率や損失係数、損失弾性率などによって特徴つけられる。また、ヒズミと応力との関係が線形であるような粘弾性を線形粘弾性といい、貯蔵弾性率E‘とは、線形粘弾性体に周期的、正弦的なヒズミまたは力を与えた場合に観測される弾性率をいう。この弾性率は弾性ゴム部材、すなわち、ゴム状高分子においては複素数になるため複素(動的)弾性率E*という。
上記エーテル系ポリオールとしては、通常、ポリウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定されず、ポリエチレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオールを挙げることができる。上記ポリオールは単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
<エーテル系ウレタン樹脂に関する実施例>
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、コート層の厚み、粘弾性測定および導電性ロールの評価は、下記の方法で行った。
コート層の断面を切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)観察による断面写真から求めた。
〔粘弾性測定〕
コート層の塗工液をテフロン(登録商標)シート上に流し込み、希釈溶剤(THF/MEK等重量混合液)を蒸発除去した後、100℃で2時間乾燥させ、レオメーターDVE−V4(レオロジー社製)を用いて昇温速度2℃/分、周波数10Hzの測定条件で温度分散により求めた。
〔導電性ロールの評価〕
導電性ロールを市販のプリンターに設定して初期画像を出した後、50℃で1週間保管してから画像評価した。
〔導電性ウレタン樹脂内層の作製〕
ポリオールであるエクセノール3030(旭硝子(株)製、水酸基価:56mgKOH/g)にあらかじめ1重量%濃度のケッチェンEC(ライオン(株)製、導電性カーボン)をロール分散した後、90℃で24時間減圧脱水して使用した。ポリオール100gに対してウレタン反応促進剤としてジブチル錫ジラウレート(日東化成製)100ppmを添加して混合し、これにイソシアネートとしてデスモジュールT−80(住化バイエルウレタン(株)製、NCO含量47%)を8.8g混合した。この混合液を金型に流し込み、100℃で10分間硬化反応した後、脱型してから80℃で12時間後硬化反応を行った。得られたウレタン樹脂硬化物を研磨して寸法を作りこみ、表面粗さ5μmのロール内層を作製した。
アクリル樹脂としてポリメントNK−380(日本触媒(株)製、固形分30重量%)に対して、ウレタン樹脂として3種のペレット、すなわち、E185(日本ポリウレタン工業(株)製、エステル系ウレタン樹脂)、P395(日本ポリウレタン工業(株)製、ポリエーテル系ウレタン樹脂)、P22M(日本ポリウレタン工業(株)製、エステル系ウレタン樹脂)を固形分15%となるようにテトラヒドロフラン(THF)に溶解してウレタン樹脂ドープを作製した。
導電性付与は、上記ケッチェンブラックを分散処理したものをコート層の固形分に対し、5重量%添加した。かくして得られた塗工液の固形分をテトラヒドロフラン(THF)/メチルエチルケトン(MEK)の等重量混合溶剤で変量して膜厚を変化させる方法でロールをディッピングによる被膜を形成してから100℃で2時間乾燥した後、端部をカットして導電性ロールを得た。
実施例1〜5および比較例1〜4の導電性ロールにおける実配合とコート層の固形分(重量%)、膜厚(μm)、0〜50℃における貯蔵弾性率および得られた導電性ロールを用いた実機による初期とHH環境条件(50℃、相対湿度85%の環境条件)での保管後の画像評価を表1にまとめて示した。
<ポリカーボネート系ウレタン樹脂に関する実施例>
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、コート層の厚み、粘弾性測定および導電性ロールの評価は、下記の方法で行った。
〔厚みの測定〕
コート層の断面を切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)観察による断面写真から求めた。
〔粘弾性測定〕
コート層の塗工液をテフロン(登録商標)シート上に流し込み、希釈溶剤(THF/MEK等重量混合液)を蒸発除去した後、100℃で2時間乾燥させ、レオメーターDVE−V4(レオロジー社製)を用いて昇温速度2℃/分、周波数10Hzの測定条件で温度分散により求めた。
〔導電性ロールの評価〕
導電性ロールを市販のプリンターに設定して、連続通紙テスト実施して画像、異音の状況を確認した。なお、「3連続通紙」は、1通紙単位1000枚とし、3000枚連続プリント試験を行ったことである。
〔導電性ウレタン樹脂内層の作製〕
ポリオールであるエクセノール3030(旭硝子(株)製、水酸基価:56mgKOH/g)にあらかじめ1重量%濃度のケッチェンEC(ライオン(株)製、導電性カーボン)をロール分散した後、90℃で24時間減圧脱水して使用した。ポリオール100gに対してウレタン反応促進剤としてジブチル錫ジラウレート(日東化成製)100ppmを添加して混合し、これにイソシアネートとしてデスモジュールT−80(住化バイエルウレタン(株)製、NCO含量47%)を8.8g混合した。この混合液を金型に流し込み、100℃で10分間硬化反応した後、脱型してから80℃で12時間後硬化反応を行った。得られたウレタン樹脂硬化物を研磨して寸法を作りこみ、表面粗さ5μmのロール内層を作製した。
アクリル系樹脂としてアルマテックスL1044(三井化学製 固形分50%)を用いた。ウレタン樹脂ペレットとしてE980(カーホ゛ネート系、日本ホ゜リウレタン工業製 Hs=80A品) P22M(エステル系、日本ホ゜リウレタン工業製 Hs=80A品) E380(エーテル形 日本ホ゜リウレタン工業製 Hs=80A品)を用いた。これらのペレットを固形分15%になるようにTHFに溶解してウレタン樹脂ドープを作製した。
導電性付与は、上記ケッチェンブラックを分散処理したものをコート層の固形分に対し、5重量%添加した。
かくして得られた塗工液の固形分をテトラヒドロフラン(THF)/メチルエチルケトン(MEK)の等重量混合溶剤で変量して膜厚を変化させる方法でロールをディッピングによる被膜を形成してから100℃で2時間乾燥した後、端部をカットして導電性ロールを得た。
実施例6〜10、比較例5〜9および参考例の導電性ロールについて、その組成と画像評価を表2にまとめて示した。
2 軸体
3 導電性ウレタン樹脂内層
4 表面層
Claims (5)
- ポリエステル系トナーに用いられる電子写真装置用導電性ローラにおいて、弾性層とその上に少なくとも1層を有するコート層を設けた積層構造のローラであって、
該コート層は、アクリル樹脂とエーテル系ウレタン樹脂のブレンド物からなり、かつ、該コート層の粘弾性が、温度分散動歪が0.1%、周波数10Hz,昇温速度2℃/分の測定条件により測定した0〜50℃間の貯蔵弾性率E’が1.5x108Pa以上であることを特徴とする導電性ローラ。 - ポリエステル系トナーに用いられる電子写真装置用導電性ローラにおいて、弾性層とその上に1層以上を有するのコート層を設けた積層構造のローラであって、
該コート層は、アクリル樹脂とウレタン樹脂のブレンド物からなり、アクリル樹脂とウレタン樹脂の比率が8:2〜2:8であって、
ウレタン樹脂がポリカーボネート系ウレタンであることを特徴とする導電性ロ―ラ。 - コート層の厚みが0.1〜3μmであることを特徴とする請求項1記載の導電性ローラ。
- コート層の厚みが0.3〜3μmであることを特徴とする請求項2記載の導電性ローラ。
- 電子写真用導電性ローラが現像ローラであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の導電性ローラ。
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