JP7433805B2 - 現像ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、本開示の一態様によれば、導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する現像ローラであって、該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、該中央部の外径と該両端部の外径との差が、25μm以上500μm以下であり、該現像ローラの外表面は、電気絶縁性を有する第1の領域と、該第1の領域よりも高い導電性を有する第2の領域と、を含み、該第1の領域と該第2の領域とは、互いに隣接して配置されており、該軸芯体に沿う方向において、該現像ローラの少なくとも一方の端部における該第1の領域の面積の割合が、該現像ローラの中央部における該第1の領域の面積の割合よりも大きい現像ローラが提供される。
図4(a)および(b)において、矢印Aは、現像ローラの軸方向の中央部から端部に向かう方向を示している。そして、当該現像ローラ表面上の現像剤401は、上記した力を受けて、矢印Bの方向に移動して第1の領域2と接触し、現像剤が有している電荷が、第1の領域に受け渡される。その結果、第1の領域のうち、現像ローラの軸方向の中央部側の領域402には、より多くの電荷が蓄積していき、第1の領域と、その周囲の第2の領域との間での電位差が拡大する。その結果、領域402に働くグラディエント力も増大し、領域402近傍における現像剤の保持能力も大きくなり、現像ローラの軸方向の中央部から端部に向かう現像剤の流れをより確実に抑えることができるものと考えられる。
本態様に係る現像ローラの一例を図1に示す。図1(a)は、本態様に係る現像ローラ1の軸芯体10に直交する方向の断面図である。図1(b)は、現像ローラ1の軸芯体10に沿う方向の断面図である。
現像ローラ1は、導電性の軸芯体10と、該軸芯体の周囲を被覆している導電層11と、を有する。該導電層11は、該軸芯体10に沿う方向の中央部の外径が、両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する。また、該現像ローラ1の外表面は、電気絶縁性を有する第1の領域2と、該第1の領域よりも高い導電性を有する第2の領域3と、を含み、該第1の領域2と該第2の領域3とは、互いに隣接して配置されている。
第1の領域は、電子写真用部材の外表面の一部を構成する電気絶縁性の領域である。第1の領域の1個あたりの面積は、3μm2以上100000μm2以下であることが好ましい。該面積が上記範囲内であれば、1個の第1の領域の近傍に、現像剤をより確実に保持させることができる。
図1(a)、図1(b)に示した現像ローラにおいては、第1の領域2は、導電層11に埋め込まれ、一部が現像部材の外表面に露出している電気絶縁性部21で構成されている。このほか、導電層11に埋め込まれておらず、導電層11の外表面上に形成した電気絶縁性部によって第1の領域が構成されていてもよい。凸状または凹状になるかどうかは、第1の領域を形成する材料と導電層材料との関係(研磨量の違い)や第1の領域を形成する方法に依存する。なお、凸形状の第1の領域を有する現像ローラの製法については後述する。
第1の領域が、導電層11の外表面から凸状に突出している場合、図4を用いて説明した、第1の領域の現像ローラの軸方向中央部側における現像剤との衝突による領域402への電荷の蓄積が促進される。そのため、現像ローラの軸方向端部への現像剤の偏りをより一層改善し得る。
現像ローラの軸芯体に沿う方向のある位置に一辺が900μm四方の正方形領域Aを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。
正方形領域Aを置いた位置から現像ローラの周方向に120°回転させた位置に、一辺が900μmの正方形領域Bを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。さらに、正方形領域Bを置いた位置から、現像ローラの周方向にさらに120°回転させた位置に、一辺が900μmの正方形領域Cを、その一辺が、現像ローラの軸方向と平行となるように置く。
そして、正方形領域A~Cの各々の領域内に完全に包含される第1の領域を構成する電気絶縁性部の各々について、厚みの最大値を測定する。電気絶縁性部の各々の厚みの最大値の算術平均をD(μm)とする。
ポリエステル樹脂として、具体的には、例えば以下の単量体を原料とする重合体および共重合体が挙げられる。メチルメタクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキサノールアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、4-エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
第1の領域は、現像ローラの外表面に凸部を生じさせていてもよい。凸部とは、導電層の外表面から電気絶縁性部が突出し、かつ、現像ローラの外表面を構成している第1の領域である。後述する電気絶縁性部を形成する方法のうち、電気絶縁性部の材料を含む塗工液を導電層の外表面上に塗工することにより電気絶縁性部を形成する方法や、該塗工液をインクジェット法により導電層の外表面上に付着させることにより電気絶縁性部を形成する方法によれば、第1の領域が、現像ローラの外表面に凸部を生じさせてなる現像ローラを得ることができる。
第2の領域は、導電層の外表面の露出部、すなわち、第1の領域で被覆されていない外表面によって構成されており、第1の領域より高い導電性を有する。第2の領域の導電性も、電位減衰時定数によって定量化できる。すなわち、現像ローラの外表面を構成する第2の領域の表面の電位がV0(V)となるように帯電させたときに、該表面の電位がV0×(1/e)(V)まで減衰するのに要する時間として定義される、第2の領域の電位減衰時定数は、6.0秒未満であることが好ましい。
導電層は、軸芯体上に構成された1層または2層以上からなる層であり、外形形状がクラウン形状である。
導電層は、クラウン形状を有している。本態様に係るクラウン形状とは、軸芯体方向の中央部から端部に向かって曲率を持って外径が漸減する形状を指す。導電層の中央部の外径と両端部の外径の差をクラウン量とする。クラウン量は、25μm以上500μm以下であることが好ましい。該クラウン量が上記範囲内であれば、現像ローラとして他部材と当接させる際に、前述の撓みに対して、均一な当接幅が得られやすくなる。なお、導電層が多層構造の場合は、導電層全体としてのクラウン量が上記範囲内であればよい。クラウン形状は、例えば、砥石または現像ローラを軸芯体に沿う方向に移動して研削するトラバースの研削方式や、ローラを軸芯体で回転させながら現像ローラ長さより幅広の研削砥石を往復させずに切り込むプランジカットの研削方式によって形成することができる。これらの中でも、プランジカットの研削方式は、導電層の全幅を一度に研削できる利点があり、加工時間が短くなることから連続生産に適しているため好ましい。
バインダー樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド、尿素樹脂、ポリイミド、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、エピクロルヒドリンホモポリマー(CHC)、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド共重合体(CHR)、エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド-アリルグリシジルエーテル3元共重合体(CHR-AGE)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、NBRの水素化物(H-NBR)等が挙げられる。これらは、一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
軸芯体は、導電性を有しており、その上に設けられる導電層を支持する機能を有する。軸芯体の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属;これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮および青銅等の合金を挙げることができる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。軸芯体の表面には、耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、樹脂製の軸芯体の表面を金属で被覆して表面を導電性とした軸芯体や、導電性樹脂組成物から製造された軸芯体も使用可能である。
ここで、プランジカットの研削方式によるクラウン形状を有する現像ローラの製造方法の一例を示す。本態様に係る現像ローラは、例えば、以下の工程1および2を有する製造方法によって製造することができる。
工程1:軸芯体上に、導電性樹脂部からなる導電層および電気絶縁性部を形成する工程工程2:導電層を研削して、クラウン形状を形成する工程
軸芯体上に、導電層および電気絶縁性部を形成する。以下に具体例を説明する。まず、導電層を構成するバインダー樹脂、導電性付与剤、各種添加剤、および電気絶縁性部の材料の混合物を調製する。続いて、軸芯体の周面を該混合物でローラ形状に成形する。バインダー樹脂として未加硫の熱硬化性ゴムを用いる場合には、成形後に加硫(架橋)操作等を行い、安定化させる。
(a)混合物を押し出し機によりチューブ状に押出成形し、これに芯金を挿入する方法;
(b)混合物を、クロスヘッドを装着した押出機により、芯金を中心に円筒形に共押出し、所望の外径を有する成形体を得る方法;
(c)混合物を射出成形機により所望の外径を有する金型内部に注入して成形体を得る方法。
工程1によって得られた成形体表面をプランジカットの研削方式で研磨処理することにより、所望のクラウン形状を得る。多層構造の導電層を形成する場合は、前記工程1を経た後に、例えば以下の方法により形成することができる。前記導電性樹脂部を構成する材料を含む塗工液を調製する。該塗工液を、工程1で得られた成形体にディッピングし、乾燥させることで、積層構造を形成する。
本態様に係るプロセスカートリッジは、少なくとも現像手段を具備し、該現像手段が、本態様に係る現像ローラを有することを特徴とする。また、本態様に係る電子写真画像形成装置は、現像手段を具備し、該現像手段が、本態様に係る現像ローラを有することを特徴とする。図2に、本態様に係る電子写真画像形成装置の一例の概略を示す。また、図2の電子写真画像形成装置に装着する本態様に係るプロセスカートリッジの一例の概略を図3に示す。
<1.現像ローラNo.1の製造>
(第1導電層の形成)
下記表1に示す第1導電層形成用の材料を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン社製)を用いて、充填率70vol%、ブレード回転数30rpmで16分間混合して混合物11を得た。
下記表3に示す第2導電層形成用の材料を混合し、混合液の固形分が40質量%となるようにメチルエチルケトン(MEK)を添加した。
第2導電層の表面を、ゴムロール鏡面加工機(商品名:SZC、水口製作所社製)を用いて研磨し、第2導電層の厚みを6μmとした。
下記表4に記載の材料を混合し、第1の領域となる電気絶縁性部形成用の液体を調製した。
軸芯体を回転数500rpmで回転させながら、前記液体を、圧電式のインクジェットヘッドを用いて、第2導電層の研磨面上に吐出させた。該インクジェットヘッドからの液滴量は、15plになるように調整した。
吐出は、第2導電層上に付着した前記液体のドットの、第2導電層の周方向および軸芯体方向各々のピッチ(中心間距離)が、100μmとなるように行った。次いで、メタルハライドランプを用いて、波長254nmの紫外線を、積算光量が1500mJ/cm2となるように、前記液体の各ドットに対して5分間照射して、第2導電層の外表面上に電気絶縁性部を形成した。こうして、第1の領域が凸部を形成している現像ローラNo.1を製造した。
(第1の領域および第2の領域の確認)
現像ローラNo.1の外表面に、第1の領域および第2の領域が存在することは、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡で、現像ローラNo.1の外表面を観察することにより確認した。
以下に、現像ローラNo.1の観察方法を説明する。
まず、現像ローラNo.1の外表面を、光学顕微鏡(商品名:VHX5000、キーエンス社製)を用いて観察し、該外表面に2つ以上の領域が存在することを確認した。次いで、クライオミクロトーム(商品名:UC-6、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、現像ローラNo.1から該現像ローラNo.1の外表面を含む薄片を切り出した。該薄片は、温度-150℃で、該現像ローラNo.1の外表面の大きさ50μm×50μm、導電層外表面を基準とした厚さ1μm、該現像ローラNo.1の外表面上の2つ以上の領域を含むように切り出した。次いで、切り出した薄片における、現像ローラNo.1の外表面であった面を、該光学顕微鏡を用いて観察した。
以下に、現像ローラNo.1の残留電位分布の測定方法を示す。
残留電位分布は、該薄片における、現像ローラNo.1の外表面であった面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その面の残留電位を、該薄片を走査させながら表面電位顕微鏡(商品名:MFP-3D-Origin、オックスフォード・インストゥルメンツ社製)によって測定することによって得た。
まず、該薄片を、該現像ローラNo.1の外表面であった面が上になるように平滑なシリコンウエハ上に載せ、温度23℃、相対湿度50%の環境下に24時間放置した。
続いて、同環境内において該薄片を載せたシリコンウエハを高精度XYステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が8mmのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が2mm、となる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに-5kV、該グリッド電極に-0.5kVの電圧を、外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度XYステージを用い、該薄片がコロナ放電装置直下を通過するように、シリコンウエハ表面と平行に速度20mm/秒で走査させることで、該薄片上の現像ローラ外表面をコロナ帯電させた。
続いて、該薄片上の現像ローラ外表面を含む面が測定面となる向きに、該薄片を該表面電位顕微鏡にセットし、残留電位分布を測定した。測定条件を以下に示す。
薄片がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間:20分
カンチレバー:オリンパス社製、商品名:OMCL-AC250TM
測定面とカンチレバー先端とのギャップ:50nm
測定範囲:50μm×50μm
測定間隔:200nm×200nm(50μm/256)
なお、前記残留電位分布の測定方法は一例であり、電気絶縁性部や導電層のサイズ・間隔・時定数などに応じて、該2つ以上の領域の残留電位の有無の確認に適した装置、条件に変更してもよい。
以下に、現像ローラNo.1の第1の領域および第2の領域の各々の電位減衰時定数の測定方法を示す。
電位減衰時定数は、現像ローラの外表面をコロナ放電装置によってコロナ帯電させ、その外表面を構成する第1の領域および第2の領域の残留電位の時間推移を静電気力顕微鏡(商品名:MODEL 1100TN、トレック・ジャパン社製)によって測定し、下記式(1)にフィッティングすることで求めた。
ここで、第1の領域の電位減衰時定数の測定点は、前記残留電位分布の測定で確認した該第1の領域のうち、残留電位の絶対値が最も大きかった点とした。また、第2の領域の電位減衰時定数の測定点は、前記残留電位の測定で確認した該第2の領域のうち、残留電位が略0Vとなった点とした。
続いて、同環境内において、該薄片を載せたシリコンウエハを該静電気力顕微鏡に組み込んだ高精度XYステージ上に設置した。コロナ放電装置は、ワイヤとグリッド電極間の距離が8mmのものを用いた。該コロナ放電装置を、該グリッド電極と該シリコンウエハ表面との距離が2mm、となる位置に配置した。次いで、該シリコンウエハを接地し、該ワイヤに-5kV、該グリッド電極に-0.5kVの電圧を、外部電源を用いて印加した。印加開始後に、該高精度XYステージを用い、該薄片がコロナ放電装置直下を通過するように、シリコンウエハ表面と平行に速度20mm/秒で走査させることで、該薄片をコロナ帯電させた。
続いて、該高精度XYステージを用いて、第1の領域および第2の領域の測定点を静電気力顕微鏡のカンチレバー直下へ移動させ、残留電位の時間推移を測定した。測定には静電気力顕微鏡を用いた。測定条件を以下に示す。
測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してから測定を開始するまでの時間:15秒
カンチレバー:Model 1100TN用カンチレバー(商品名:Model 1100TNC-N、トレック・ジャパン社製)
測定面とカンチレバー先端とのギャップ:10μm
測定周波数:6.25Hz
測定時間:1000秒
V0=V(t)×exp(-t/τ) …(1)
t:測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからの経過時間(秒)
V0:初期電位(t=0秒のときの電位)(V)
V(t):測定箇所がコロナ放電装置直下を通過してからt秒後の残留電位(V)
τ:電位減衰時定数(秒)
第1の領域の被覆率は、以下のように測定した。
レーザー顕微鏡(商品名:VK-X100、キーエンス社製)に、拡大倍率20倍の対物レンズを設置して、軸芯体に沿う方向で、両端部から10mmの位置2箇所と中央部の1箇所、それらを周方向に120°間隔で3箇所の計9箇所の領域において、現像ローラNo.1の表面を撮影し、一辺が300μmとなるように撮影画像の連結を行った。得られた観察像について、画像解析ソフトウェアImage J ver.1.45(開発元:Wayne Rasband、National Institutes of Health、NIH)を用いて、第1の領域とそれ以外の領域を2値化し、第1の領域の面積を算出した。得られた面積を90000μm2で割ることで、第1の領域の被覆率を算出した。9箇所全ての相加平均値をRE、中央部の周方向3箇所の相加平均値をRE1、片側の端部の周方向3箇所の相加平均値と反対側の端部の周方向3箇所の相加平均値を比較し、相加平均値が大きい側の端部の相加平均値をRE2とした。結果を表10に示す。
電気絶縁性部(第1の領域)の厚みの周方向の算術平均は以下のように測定した。現像ローラNo.1の外表面を、900(μm)×900(μm)のサイズとなるように、マイクロメスを用いてサンプルとして切り出した。サンプルの切り出しは、軸芯体に沿う方向で、両端部から10mmの位置2箇所と中央部の1箇所、それらを周方向に120°間隔で3箇所の計9箇所について行った。得られたサンプルについて、FIB-SEM(商品名:NVision40、カールツァイス社製)を用いて1μm間隔でスライスを行い、サンプルの断面像を100枚撮影した。撮影条件は、加速電圧10kV、倍率1000倍で行った。得られた断面像について、解析ソフトを用いて、第1の領域を構成する電気絶縁性部を3次元構築した。各電気絶縁性部の第1の領域をなす表面から軸芯体方向への最大の厚みを3次元像から測定して、電気絶縁性部の厚みを得た。サンプル9箇所について、同様の測定を繰り返した。9箇所から得られた全ての厚みの算術平均をD、中央部の円周方向3箇所の算術平均をD1、片側の端部の周方向3箇所から得られた厚みの算術平均と反対側の端部の周方向3箇所から得られた厚みの算術平均を比較し、算術平均が大きい側の端部の厚みの算術平均をD2とした。結果を表10に示す。
電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Dを算出するために用いたデータの標準偏差σを算出し、電気絶縁性部(第1の領域)の厚みの変動係数C=σ/Dを算出した。結果を表10に示す。
(画像評価の準備)
まず、現像剤供給ローラの低トルク化を目的として、プロセスカートリッジ(商品名:HP 410X High Yield Magenta Original LaserJet Toner Cartridge (CF413X)、ヒューレット・パッカード社製)から、トナー供給ローラのギアを取り外した。該ギアを取り外すことで、トナー供給ローラは現像ローラに対して低トルクとなり、現像ローラからのトナーの掻き取り量が減少する。次に、該プロセスカートリッジに、作製した現像ローラNo.1を組み込み、該プロセスカートリッジを、レーザービームプリンター(商品名:Color Laser Jet Pro M452dw、HP社製、ISO216におけるAシリーズフォーマットのサイズ4の紙出力機)に装填した。このレーザービームプリンターを2台用意し、それぞれ常温常湿環境下(温度23℃、相対湿度50%)、および、低温低湿環境下(温度15℃、相対湿度10%)に24時間放置した。
上記各環境下に24時間放置したレーザービームプリンターのそれぞれを用いて、同環境下において、ハーフトーン画像を1枚出力した。次いで、白ベタ(濃度0%)画像を30枚出力後、速やかにハーフトーン画像(電子写真感光体の回転方向と垂直方向に延びる幅1ドットの横線が、当該回転方向に1ドットの間隔で描かれた画像)を1枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度を、分光濃度計(商品名:508、Xrite社製)を用いて計測した。
次いで、白ベタ(濃度0%)画像を100枚出力後、速やかにハーフトーン画像を1枚出力した。得られたハーフトーン画像の画像濃度差を同様に計測し、白ベタ100枚出力後の画像濃度差を求めた。
出力された画像の先端、現像ローラ1周分(約2cm程度)の画像領域のうち、画像領域の端部と画像領域の中央部で、それぞれ濃度を3点測定し、画像領域の端部の画像濃度の相加平均値と画像領域の中央部の画像濃度の相加平均値を算出した。端部と中央部の画像濃度の差の絶対値を画像濃度差とし、以下の基準で評価した。なお、画像領域の端部とは、画像端から10mm内側の位置を表す。
ランクA:画像濃度差が0.05未満。
ランクB:画像濃度差が0.05以上0.10未満。
ランクC:画像濃度差が0.10以上0.20未満。
ランクD:画像濃度差が0.20以上。
下記表5に示す導電層形成用の材料を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン社製)を用いて、充填率70vol%、ブレード回転数30rpmで16分間混合して混合物21を得た。
実施例2の導電層形成用の混合物22におけるカーボンブラック(CB)の添加量を表7に記載の通りとし、球状ポリエチレン粒子に相当する粒子の種類と添加量を表7に記載の通りとした。また、導電層のクラウン量を、それぞれ表7に記載の通りに変更した。それら以外は実施例2と同様にして現像ローラNo.3~現像ローラNo.13、現像ローラNo.C1、および現像ローラNo.C2を作製し、実施例1と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表10および表11に示す。
(第1導電層の形成)
実施例1と同様にして、外周面に第1導電層を有する軸芯体を調製した。
実施例1における第2導電層形成用の塗工液中に、さらに、球状ポリエチレン粒子(商品名:ミペロンXM-200、三井化学社製)を30質量部添加して、本実施例における第2導電層形成用の塗工液とした。該球状ポリエチレン粒子は、第2の領域を構成する電気絶縁性部を形成するための電気絶縁性粒子である。次いで、該塗工液を用いた以外は、実施例1と同様にして、厚さが11μmの第2導電層を形成した。なお、該厚さは、電気絶縁性粒子(樹脂粒子)以外の部分(第2の領域)における膜厚であり、下記の研磨量および研磨後の膜厚も同様である。
第2導電層の表面をゴムロール鏡面加工機(商品名:SZC、水口製作所社製)で厚み方向に5μm研磨し、第2導電層の膜厚を6μmとした。また、この研磨工程によって、第2導電層に含まれる球状ポリエチレン粒子の一部が研磨された結果、第2導電層の外表面には、球状ポリエチレン粒子由来の電気絶縁性部が露出した。こうして、本実施例に係る現像ローラNo.14を製造した。現像ローラNo.14について、実施例1と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表10および表11に示す。
なお、現像ローラNo.14は、第2導電層の膜厚によって、電気絶縁性部の厚みの上限を規定することができるため、電気絶縁性部の厚みをほぼ均一にすることができる。現像ローラNo.14の電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均Dの変動係数Cは0.16であった。
実施例14における第2導電層形成用の塗工液中のCBの添加量、電気絶縁性部形成用粒子、電気絶縁性部形成用粒子の添加量、導電層のクラウン量、および研磨後の第2導電層の膜厚の少なくとも1つを表8に記載したように変更した。それら以外は、実施例14と同様にして、実施例15~27に係る現像ローラNo.15~現像ローラNo.27、および比較例3に係る現像ローラNo.C3を製造した。なお、研磨後の第2導電層の膜厚は、第2導電層形成用の塗工液への軸芯体のディッピングの際の塗布引上げ速度を変更し、研磨前の第2導電層の膜厚を調整することで、研磨後の第2導電層の膜厚が、表8に記載した値となるようにした。現像ローラNo.15~現像ローラNo.27、および現像ローラNo.C3について、実施例1と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表10および表11に示す。
なお、現像ローラNo.15~27、および現像ローラNo.C3は、第2導電層の外表面に電気絶縁性粒子由来の電気絶縁性部が露出していた。
第1導電層上に形成した第2導電層の表面研磨を行わなかった以外は、実施例20と同様にして現像ローラNo.C4を作製し、実施例1と同様にして物性測定および画像評価を行った。結果を表10および表11に示す。なお、現像ローラNo.C4は、第2導電層の表面研磨を行わなかったため、第2導電層の外表面には、電気絶縁性部が露出しておらず、第1の領域は存在していなかった。
実施例15において、第2導電層の材料を表8に記載の材料に変更した。また、ディッピング塗布引上げ速度を変更し、表面研磨後に得られる第2導電層の膜厚を表8に記載した値に変更した。それ以外は、実施例15と同様の方法により現像ローラNo.28~現像ローラNo.31を製造した。なお、これらの現像ローラにおいて、第2導電層には、電気絶縁性粒子が含まれており、該電気絶縁性粒子が研磨露出した電気絶縁性部の表面を第1の領域とした。
なお、現像ローラNo.28、および現像ローラNo.29では、電気絶縁性部の厚みを規定する第2導電層の膜厚を変化させた。具体的に、第2導電層の中央部の膜厚を端部の膜厚より小さくすることで、D1をD2より小さくした。また、現像ローラNo.30、および現像ローラNo.31では、現像ローラNo.28に対して、電気絶縁性粒子の粒径を大きくすることで、被覆率RE1をRE2より小さくした。
実施例1において、導電層のクラウン量、第2導電層の添加剤、電気絶縁性部材料、液滴量をそれぞれ表9に記載の通りに変更した。それ以外は実施例1と同様の方法により、現像ローラNo.32~現像ローラNo.41、および現像ローラNo.C5を製造した。
(第1導電層の形成)
実施例1と同様にして、外周面に第1導電層を有する軸芯体を調製した。
下記表6に示す第2導電層形成用の材料を混合し、固形分濃度が40質量%となるようメチルエチルケトン(MEK)を添加して混合液を調製した。
前記第2導電層の外表面を、ゴムロール鏡面加工機(商品名:SZC、水口製作所社製)で厚み方向に5μm研磨し、第2導電層の膜厚を6μmとした。
表9に記載の材料を混合し、固形分が15質量%となるように、メチルエチルケトン(MEK)を添加して、電気絶縁性部形成用の塗工液とした。
当該塗工液中に、周面上に第1導電層および外表面が研磨された第2導電層が積層された軸芯体をディッピングして、第2導電層の外表面に当該塗工液の層を形成した。ディッピング条件は、第2導電層の形成時と同様とした。
次いで、温度160℃に設定した熱風循環乾燥機内で1時間乾燥させた後、メタルハライドランプを用いて、波長254nmの紫外線を、積算光量が1500mJ/cm2となるように5分間照射することにより、当該層を硬化して、第2導電層の外表面上に電気絶縁部を形成し、現像ローラNo.42を得た。なお、現像ローラNo.42においては、電気絶縁性部は、第2導電層の外表面から凸状に突出していた。得られた現像ローラNo.42について、実施例1と同様の方法で物性測定および画像評価を行った。結果を表10および表11に示す。
一方、比較例1~5に係る現像ローラでは、画像の濃度変化が大きい結果が得られた。
2 第1の領域
3 第2の領域
10 軸芯体
11 導電層
Claims (9)
- 導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する現像ローラであって、
該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、
該中央部の外径と該両端部の外径との差が、25μm以上500μm以下であり、
該現像ローラの外表面は、
電気絶縁性を有する第1の領域と、
該第1の領域よりも高い導電性を有する第2の領域と、を含み、
該第1の領域と該第2の領域とは、互いに隣接して配置されており、
該軸芯体に沿う方向において、該現像ローラの中央部における該第1の領域を構成する電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均D1が、該現像ローラの少なくとも一方の端部における該電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均D2よりも小さい、ことを特徴とする現像ローラ。 - 導電性の軸芯体と、該軸芯体上の導電層と、を有する現像ローラであって、
該導電層は、該軸芯体に沿う方向の中央部の外径が、該軸芯体に沿う方向の両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有し、
該中央部の外径と該両端部の外径との差が、25μm以上500μm以下であり、
該現像ローラの外表面は、
電気絶縁性を有する第1の領域と、
該第1の領域よりも高い導電性を有する第2の領域と、を含み、
該第1の領域と該第2の領域とは、互いに隣接して配置されており、
該軸芯体に沿う方向において、該現像ローラの少なくとも一方の端部における該第1の領域の面積の割合が、該現像ローラの中央部における該第1の領域の面積の割合よりも大きい、ことを特徴とする現像ローラ。 - 前記第1の領域が、前記現像ローラの外表面に凸部を生じさせている、請求項1または2に記載の現像ローラ。
- 前記第1の領域を構成する電気絶縁性部の厚みの周方向の算術平均をD(μm)とするとき、Dの変動係数Cが0.5未満(ただし、C=σ/Dで表され、σは該電気絶縁性部の厚みの分布における標準偏差を示す。)である、請求項1~3のいずれか一項に記載の現像ローラ。
- 前記第1の領域の表面の電位をV0(V)に帯電させたときに、該表面の電位がV0×(1/e)(V)まで減衰するのに要する時間として定義される電位減衰時定数が、60.0秒以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の現像ローラ。
- 前記第2の領域の表面の電位をV0(V)に帯電させたときに、該表面の電位がV0×(1/e)(V)まで減衰するのに要する時間として定義される電位減衰時定数が、6.0秒未満である、請求項1~5のいずれか一項に記載の現像ローラ。
- 前記現像ローラの外表面に、一辺が300μmの正方形の領域を、前記現像ローラの軸方向と一辺とが平行となるように置いたと仮定した場合における、当該正方形の領域の面積に対する前記第1の領域の総面積の割合が、10%以上、60%以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の現像ローラ。
- 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジであって、少なくとも現像手段を具備し、該現像手段が、請求項1~7のいずれか1項に記載の現像ローラを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 現像手段を具備する電子写真画像形成装置であって、該現像手段が請求項1~7のいずれか1項に記載の現像ローラを有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
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