JP5783870B2 - 電子写真機器用現像ロール - Google Patents
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Description
2)チオール基を2つ以上有する化合物を接触させることにより行う表面改質
3)X1(OX2)nおよびBF3を接触させることにより行う表面改質
4)分子中に−CONX2−結合を有する化合物およびBF3を接触させることにより行う表面改質
5)紫外線を照射することにより行う表面改質
<ニッケルめっき液の調製>
硫酸ニッケル六水和物20g/L、次亜リン酸ナトリウム一水和物(還元剤)25g/L、乳酸(錯化剤)27g/L、プロピオン酸(錯化剤)2.5g/LよりなるpH4.8のニッケルめっき液を調製した。
平均粒径0.2μmのPTFE微粒子10g/Lをカチオン性界面活性剤(ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド)0.2g/Lにより水中に分散させて、分散液を調製した。次いで、硫酸ニッケル六水和物20g/L、次亜リン酸ナトリウム一水和物(還元剤)25g/L、乳酸(錯化剤)27g/L、プロピオン酸(錯化剤)2.5g/Lよりなる基本めっき液中に分散液を添加して、PTFE粒子含有ニッケルめっき液を調製した。
硫酸150g/L、過酸化水素15g/L、フェニルテトラゾール0.1g/L、塩化ナトリウム(塩素イオンとして5ppm)、ベンゼンスルホン酸4.0g/LよりなるpH1.0未満のエッチング液を調製した。
内径16mmの円筒形金型基材の型内面に、上記のニッケルめっき液を用いて、めっき液温度90℃、めっき時間30分の条件で無電解ニッケルめっきを行うことにより下地層を形成した(厚さ10μm)。次に、銅めっき液(奥野製薬工業社製「OPCカッパーT」)を用いて、めっき液温度60℃、めっき時間4時間の条件で無電解めっきを行うことにより無電解銅めっき層を形成した(厚さ35μm)。次に、上記エッチング液を用いて、温度30℃、処理時間120秒にてエッチング処理を行った(エッチング量13.4μm)。次に、上記のPTFE粒子含有ニッケルめっき液を用いて、めっき液温度90℃、めっき時間10分の条件で無電解めっきを行うことにより離型層を形成した(厚さ1μm)。これにより、型内面に微細な凹凸形状が形成された実施例1の成形金型を得た。得られた成形金型の内周面(離型層形成後の内周面)の算術平均粗さRaは1.4μm、十点平均粗さRzは29.7μmであった。また、表面積比S/S0は5.9であった。
JIS B0601に準拠して、成形金型の内周面の両端からそれぞれ軸方向内側5mmの位置と軸方向中央の3つの位置において、それぞれの位置の内周の任意の3点で、表面粗さ計(東京精密社製「サーフコム1400D」)を用いて測定し、測定した合計9点(3点×3つの位置)での平均値とした。基準線長さおよびカットオフ値はそれぞれ0.8mmとした。
JIS B0601に準拠して、成形金型の内周面の両端からそれぞれ軸方向内側5mmの位置と軸方向中央の3つの位置において、それぞれの位置の内周の任意の3点で、表面粗さ計(東京精密社製「サーフコム1400D」)を用いて測定し、測定した合計9点(3点×3つの位置)での平均値とした。
成形金型の内周面の両端からそれぞれ軸方向内側5mmの位置と軸方向中央の3つの位置において、キーエンス社製レーザー顕微鏡「VK−9510」を用いて0.6mm2の範囲の表面積を実測したものである。
下記の式1により算出した。
(式1)
エッチング量[μm]=(エッチング前後での重量変化[g])÷(めっき金属の比重[g/cm3])×(処理面積[cm2])×10−4
導電性シリコーンゴム(信越化学工業(株)製、「X−34−264A/B」、混合質量比A/B=30/70)をスタティックミキサにて混合することにより、C=C結合を表面に残したシリコーンゴムを含むゴム弾性層組成物を調製した。
ウレタン樹脂(ニッポラン5199、日本ポリウレタン社製)100質量部に対して、カーボンブラック(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)10質量部をボールミルを用いて混練した後、MEK400質量部を加えて混合・攪拌することにより、表層組成物を調製した。
成形金型に導電性シャフト(φ10mm、長さ270mm)を同軸にセットし、金型内にゴム弾性層組成物を注入し、190℃で30分間加熱した後、冷却、脱型した。これにより、導電性シャフトの外周に厚さ3mmのゴム弾性層を形成した。このゴム弾性層の外周面には、成形金型の型内面に形成された凹凸に対応する凹凸が型転写により形成されている。次いで、このゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により、表層組成物をコーティングした後、170℃で60分熱処理して、厚さ3μmの表層を形成した。以上のようにして、実施例1に係る現像ロールを作製した。なお、このゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは1.4μm、十点平均粗さRzは29.7μmであった。また、表面積比S/S0は5.9であった。ゴム弾性層の表面の算術平均粗さRa、十点平均粗さRz、表面積比S/S0は、成形金型の内周面について測定した方法に準拠して測定した。
エッチング処理時間を50秒(エッチング量5.6μm)とした以外は実施例1と同様にして、実施例2に係る成形金型を作製した。このとき得られた成形金型の内周面の算術平均粗さRaは0.8μm、十点平均粗さRzは15.4μmであった。また、表面積比S/S0は4.5であった。そして、得られた成形金型を用いた以外は実施例1と同様にして実施例2に係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは0.8μm、十点平均粗さRzは15.4μmであった。また、表面積比S/S0は4.5であった。
エッチング処理時間を230秒(エッチング量25.8μm)とした以外は実施例1と同様にして、実施例3に係る成形金型を作製した。このとき得られた成形金型の内周面の算術平均粗さRaは2.0μm、十点平均粗さRzは39.5μmであった。また、表面積比S/S0は8.9であった。そして、得られた成形金型を用いた以外は実施例1と同様にして実施例3に係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは2.0μm、十点平均粗さRzは39.5μmであった。また、表面積比S/S0は8.9であった。
表層の厚さを9μmとした以外は実施例1と同様にして、実施例4に係る現像ロールを作製した。
表層の形成に代えて、下記の表面改質剤を用いてゴム弾性層の表面改質を行った以外は実施例2と同様にして、実施例5に係る現像ロールを作製した。表面改質処理は、室温下(23℃)で10秒間、表面改質剤にロール表面を浸漬させることにより行った。
トリクロロイソシアヌル酸(東京化成工業社製)5質量部、C=C結合含有シリコーンオイル(信越シリコーン社製、X−22−174DX)1質量部、tert−ブチルアルコール80質量部、酢酸エチル20質量部を混合することにより、表面改質剤を調製した。
エッチング処理時間を30秒(エッチング量3.4μm)とした以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る成形金型を作製した。このとき得られた成形金型の内周面の算術平均粗さRaは0.5μm、十点平均粗さRzは11.2μmであった。また、表面積比S/S0は4.0であった。そして、得られた成形金型を用いた以外は実施例1と同様にして比較例1に係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは0.5μm、十点平均粗さRzは11.2μmであった。また、表面積比S/S0は4.0であった。
エッチング処理時間を300秒(エッチング量33.7μm)とした以外は実施例1と同様にして、比較例2に係る成形金型を作製した。このとき得られた成形金型の内周面の算術平均粗さRaは2.4μm、十点平均粗さRzは53.5μmであった。また、表面積比S/S0は10.5であった。そして、得られた成形金型を用いた以外は実施例1と同様にして比較例2に係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは2.4μm、十点平均粗さRzは53.5μmであった。また、表面積比S/S0は10.5であった。
表層の形成に代えて、実施例5と同じ表面改質剤を用いてゴム弾性層の表面改質を行った以外は比較例1と同様にして、比較例3に係る現像ロールを作製した。
<樹脂粒子分散表層組成物の調製>
ウレタン樹脂(ニッポラン5199、日本ポリウレタン社製)100質量部に対して、カーボンブラック(デンカブラックHS−100、電気化学工業社製)10質量部、粗さ形成用粒子としての平均粒径8μmのウレタン粒子(根上工業社製「アートパールC800」)15質量部をボールミルを用いて混練した後、MEK400質量部を加えて混合・攪拌することにより樹脂粒子分散表層組成物を調製した。
内径16mmの円筒形金型をそのまま用いた以外は実施例1と同様にして、導電性シャフトの外周に厚さ3mmのゴム弾性層を形成した。次いで、このゴム弾性層の外周面に、ロールコート法により、樹脂粒子分散表層組成物をコーティングした後、170℃で60分熱処理して、厚さ3μmの表層を形成した。以上のようにして、比較例4に係る現像ロールを作製した。得られた現像ロールの表面の算術平均粗さRaは1.3μm、十点平均粗さRzは11.15μmであった。また、表面積比S/S0は1.2であった。
<成形金型の作製>
内径16mmの円筒形金型基材の型内面にブラスト処理を行った。ブラスト処理は、平均粒径50μmのアルミナ粒子(昭和電工社製シングルモランダム)を投射材として用い、吐出圧1.0bar、処理速度10mm/sec.にて行った。次に、実施例と同様、PTFE粒子含有ニッケルめっき液を用いて、めっき液温度90℃、めっき時間10分の条件で無電解めっきを行うことにより離型層を形成した(厚さ1μm)。これにより、比較例5の成形金型を得た。得られた成形金型の内周面の算術平均粗さRaは0.93μm、十点平均粗さRzは15.67μmであった。また、表面積比S/S0は1.6であった。
比較例5に係る成形金型を用いた以外は実施例1と同様にして比較例5に係るに係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは0.93μm、十点平均粗さRzは15.67μmであった。また、表面積比S/S0は1.6であった。
内径16mmの円筒形金型をそのまま用いた以外は実施例1と同様にして、導電性シャフトの外周に厚さ3mmのゴム弾性層を形成した。次いで、このゴム弾性層の表面を研磨処理することにより、ゴム弾性層の表面に凹凸を形成した。次いで、実施例1と同様に表層を形成した。以上により、比較例6に係る現像ロールを作製した。このときのゴム弾性層の表面の算術平均粗さRaは1.08μm、十点平均粗さRzは17.84μmであった。また、表面積比S/S0は3.7であった。
現像ロールのロール中央部の3箇所について各3点の膜厚を測定し、合計9点の膜厚の平均値を表層の厚みとした。より具体的には、ロール中央部で周方向に切断した断面を、Nakaden製「Mx−1200E」で1000倍に拡大して観察し、測定した。
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター(沖データ社製「C5900」)に組み込み、23℃×53%RHの環境下にてシアンカートリッジで白ベタ画像出しを行い、その時の現像ロール上6.3cm2の範囲にあるトナー量を測定し、単位面積当たりのトナー搬送量を算出した。
各現像ロールを市販のカラーレーザープリンター(沖データ社製「C5900」)に組み込み、28℃×80%RHの環境下にて、シアンで画像出しを通紙1000枚、5000枚、30000枚(A4サイズ)行い、耐久後の層形成ブレードへのトナー粒子の固着具合を判定した。固着箇所が1箇所以下の場合を(A)固着箇所が2〜4箇所の場合を(B)、固着箇所が5〜9箇所の場合を(C)、固着箇所が10箇所以上の場合を(D)とした。
12 軸体
14 ゴム弾性層
16 表層
30 成形金型
32 成形金型の型基材
34 めっき
Claims (6)
- 軸体の外周にゴム弾性層を備え、該ゴム弾性層の表面に凹凸が形成されており、該ゴム弾性層表面の算術平均粗さRaが0.8〜2.0μm、十点平均粗さRzが15〜40μm、該ゴム弾性層の表面積比S/S0が4.0以上に設定され、前記ゴム弾性層表面の凹凸において、凸部の平均間隔Smが1〜10μmの範囲内にあることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
ただし、Sは前記ゴム弾性層の実測表面積であり、S0は前記ゴム弾性層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積である。 - 軸体の外周にゴム弾性層を備え、該ゴム弾性層の表面に凹凸が形成されており、該ゴム弾性層表面の算術平均粗さRaが0.8〜2.0μm、十点平均粗さRzが15〜40μm、該ゴム弾性層の表面積比S/S0が4.0以上に設定され、前記ゴム弾性層の表面にガラス板を変位10μmで押し当てたときに接触する範囲の全面積に対する接触面積の比(接触面積/全面積)が1/10〜1/75の範囲内にあることを特徴とする電子写真機器用現像ロール。
ただし、Sは前記ゴム弾性層の実測表面積であり、S0は前記ゴム弾性層の表面が平坦面であるとしたときの理論表面積である。 - 前記ゴム弾性層表面の凹凸が、成形金型の転写面に形成された凹凸の転写により形成されたものであることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真機器用現像ロール。
- 前記成形金型の転写面の凹凸が、エッチング処理により形成されたものであることを特徴とする請求項3に記載の電子写真機器用現像ロール。
- 前記ゴム弾性層には表面改質が施されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真機器用現像ロール。
- 前記ゴム弾性層の表面にはさらに表層が形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真機器用現像ロール。
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