JP2007334309A - 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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Abstract
【解決手段】表面層がポリウレタン樹脂で形成され、DSC測定において、35℃から80℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつその吸熱エネルギーが0.1kJ/kg以上3.0kJ/kg以下であること。
【選択図】図1
Description
装置として、株式会社リガク製の示差走査熱量計「DSC8230L」(商品名)を用いた。現像ローラから表面層を約20mg採取し、アルミパンに精秤した。次いで、標準試料として測定物と同量のアルミナ粉末を入れたアルミパンと共に装置に装着した。その後、窒素雰囲気下に、−30℃から200℃まで昇温速度20℃/分で昇温して、熱量の出入りを測定し、チャートを得た。このチャートの35℃から80℃の領域に発生する吸熱ピーク(℃)を確認し、そのベースラインに対する面積を求めた。次いで、この面積から吸熱エネルギー(kJ/kg)を算出した。
Mw、Mw/Mnはゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定した。
・装置:東ソー株式会社製の高速液体クロマトグラフ「HLC−8120GPC」(商品名)。
・分離カラム:昭和電工株式会社製のポリスチレンジェルカラム「Shodex GPC KF−801、同KF−802、同KF−803、同KF−804、同KF−805、同KF−806及び同KF−807」(商品名)。測定する分子量にあわせて組み合わせて使用した。
・分子量の評定:東ソー株式会社製の単分散ポリスチレン標準試料「TSK標準ポリスチレン」(商品名)にて検量線作製。(分子量:6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106及び4.48×106のもの10種類)。
・溶離溶媒:テトラヒドロフラン(THF)1ml/min。
・検出器:屈折率(RI)検出器。
・注入試料:被測定試料の濃度0.05質量%乃至0.6質量%のTHF溶液。
現像ローラ表面から試料を約100mg採取し、精秤した(Ws)。次いで、この試料をメチルエチルケトン100ml中に24時間室温で含浸した後、十分に乾燥し、再度精秤した(Wr)。これらの測定値から下記式により溶媒抽出率を求めた。
溶媒抽出率=((Ws−Wr)/Ws)×100
装置として、JIS Z3284に準拠した株式会社レスカ製のタッキング試験機「TAC−II」(商品名)を用いた。また、測定試料として、現像ローラを長さ50mm程度の半円柱状に切り取ったものを使用した。現像ローラの表面の粘着強度を、円柱形φ5.1mmのステンレス製プローブを用い、25±2℃、50±10%HRの環境下に測定した。なお、測定条件は、プリロード3.92N(400gf)、押し込み速度30mm/min、押し込み荷重3.92N(400gf)、押し込み時間5秒及び引上げ速度600mm/minとした。
作製した現像ローラを、現像ローラとして用い、室温環境で、1%の印字率で連続画像出力を行い、ベタ白部分に3%を超えるかぶりが観察される出力枚数を計測した。なお、画像出力には、規制ブレードが厚さ0.1mmのリン青銅板を取り付けたキヤノン株式会社製のレーザービームプリンタ「Satera LBP5500」(商品名)を用いた。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)及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「かぶり」とした。
外径8mm、長さ250mmの表面に化学ニッケルメッキを施した鉄製軸芯体を内径16mmの円筒状金型内に同心となるように載置した。この金型に、液状導電性シリコーンゴム(東レダウシリコーン株式会社製、硬化物のアスカーC硬さ40、硬化物の体積固有抵抗105Ω・cm品)を注型し、130℃のオーブン中で20分加熱成型し、脱型した。その後、さらに200℃のオーブン中で2時間二次加硫を行い、弾性層厚み4mmの原料弾性ローラを得た。
(樹脂塗料1の調製)
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=500)とトリレンジイソシアネート(TDI)を80℃で反応させ、Mw=40000、Mw/Mn=2.2の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。次いでこの溶液にトリメチロールプロパン変性のTDI(以下、「TMP変性TDI」と略す)をNCO/OHの比率が1.0になる量添加した。その後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名、三菱化学株式会社製)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料1を得た。
この樹脂塗料1中に製造例1で得た原料弾性ローラを浸漬し、乾燥硬化後の膜厚が10μmとなるように弾性層表面に塗布し、80℃のオーブンで15分乾燥した後、140℃のオーブンで2時間硬化して、現像ローラ1を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料2を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ2を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=4000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=40000、Mw/Mn=2.2の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料2を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料3を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ3を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=50000、Mw/Mn=1.1の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料3を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料4を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ4を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=200000、Mw/Mn=2.0の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料4を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料5を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ5を得た。
アジピン酸とエチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=4000)とヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を80℃で反応させ、Mw=150000、Mw/Mn=1.8の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料5を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料6を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ6を得た。
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=1000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=100000、Mw/Mn=1.5の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して充分に分散させ、樹脂塗料6を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料7を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ7を得た。
アジピン酸とプロピレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=3000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=100000、Mw/Mn=1.5の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料7を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料8を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ8を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とTDIを80℃で反応させ、Mw=100000、Mw/Mn=1.5の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分質量30%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料8を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料9を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ9を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とMDIを80℃で反応させ、Mw=200000、Mw/Mn=1.7の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料9を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料10を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ10を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とMDIを80℃で反応させ、Mw=200000、Mw/Mn=1.7の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.1になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部を添加して、充分に分散させ、樹脂塗料10を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料11を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ11を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=2000)とMDIを80℃で反応させ、Mw=200000、Mw/Mn=1.7の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.4になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料11を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料12を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ12を得た。
テレフタル酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=500)とTDIを80℃で反応させ、Mw=250000、Mw/Mn=2.5の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.0になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名、三菱化学株式会社製)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料1を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料13を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ13を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=500)とXDIを80℃で反応させ、Mw=5000、Mw/Mn=3.0の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が1.4になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料13を得た。
樹脂塗料1に代えて、以下に示す手順により得られた樹脂塗料14を用いた以外は実施例1と同様にして、現像ローラ14を得た。
アジピン酸とブチレングリコールからなるポリエステルポリオール(Mw=5000)とXDIを80℃で反応させ、Mw=300000、Mw/Mn=3.0の両末端が水酸基である2官能ポリウレタンポリオールを得た。次いで、メチルエチルケトンで固形分30質量%となるように希釈し、ポリウレタンポリオール溶液を得た。この溶液にTMP変性TDIをNCO/OHの比率が0.8になる量添加した後、導電性カーボンブラック「MA77」(商品名)を固形分100質量部に対し25質量部添加して、充分に分散させ、樹脂塗料14を得た。
2 弾性層
3 表面層
5 感光体
6 帯電ローラ
7 レーザー光
8 現像ローラ
9 転写ローラ
10 記録媒体
11 定着装置
12 クリーニングブレード
13 トナー塗布部材
14 規制ブレード
15 帯電ローラ用バイアス電源
16 現像ローラ用バイアス電源
17 規制ブレード用バイアス電源
18 転写ローラ用バイアス電源
Claims (17)
- 軸芯体の外周に少なくとも一層の弾性層が設けられた現像ローラであって、最表面が、架橋したポリウレタン樹脂を主成分とするものであり、示差走査熱量分析(DSC)において、35℃から80℃の範囲に吸熱ピークが観察され、かつ、その吸熱エネルギーが0.1kJ/kg以上3.0kJ/kg以下であることを特徴とする現像ローラ。
- 架橋したポリウレタン樹脂が、ポリウレタンポリオールとイソシアネート化合物を重合して得られたものであり、該ポリウレタンポリオールが2官能のポリエステルポリオールと2官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなる、重量平均分子量Mwが50000以上200000以下であり、かつ、分子量分散度Mw/Mnが1.1以上2.0以下であることを特徴とする請求項1に記載の現像ローラ。
- 2官能のポリエステルポリオール及び2官能のイソシアネート化合物の少なくとも一方が、芳香族化合物であることを特徴とする請求項2に記載の現像ローラ。
- 2官能のポリエステルポリオールが脂肪族化合物であり、かつ、そのMwが1000以上3000以下であることを特徴とする請求項2又は3に記載の現像ローラ。
- 2官能のポリエステルポリオールがポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 2官能のイソシアネートが4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 最表面を形成する層の溶媒抽出率が0.1質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像ローラ。
- 軸芯体の外周に少なくとも一層の弾性層を形成する現像ローラの製造方法であって、最表面に、架橋したポリウレタン樹脂を主成分とし、そのDSCにおいて、35℃から80℃の範囲に吸熱ピークを有し、その吸熱エネルギーが0.1kJ/kg以上3.0kJ/kg以下である層を形成することを特徴とする現像ローラの製造方法。
- 架橋したポリウレタン樹脂が、ポリウレタンポリオールとイソシアネート化合物を重合して得られたものであり、ポリウレタンポリオールが2官能のポリエステルポリオールと2官能のイソシアネート化合物を鎖延長させてなる、Mwが50000以上200000以下で、Mw/Mnが1.1以上2.0以下であることを特徴とする請求項8に記載の現像ローラの製造方法。
- 2官能のポリエステルポリオールと2官能のイソシアネート化合物のいずれか一方が、芳香族化合物であることを特徴とする請求項9に記載の現像ローラの製造方法。
- 2官能のポリエステルポリオールが、Mw1000以上3000以下の脂肪族化合物であることを特徴とする請求項10に記載の現像ローラの製造方法。
- 2官能のポリエステルポリオールが、ポリブチレンアジペートグリコールであることを特徴とする請求項10又は11に記載の現像ローラの製造方法。
- 2官能のイソシアネートが、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の現像ローラの製造方法。
- 最表面を形成する層の溶媒抽出率が、0.1質量%以上5.0質量%以下であることを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の現像ローラの製造方法。
- 請求項9〜14のいずれか1項に記載の現像ローラの製造方法により製造されていることを特徴とする現像ローラ。
- 現像ローラが、請求項1〜8及び15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。
- 現像ローラが、請求項1〜8及び15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。
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