JP2004037665A - Developer carrier roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a uniform and high-definition image in a high-speed and high-definition electrophotographic process. <P>SOLUTION: The developer carrier roller has a conductive shaft core, an elastic layer disposed on the periphery of the shaft core, and/or a resin layer. A thin layer of developer is formed on the surface of the roller. The roller forms a visible image on the surface of an image forming body by supplying developer to the surface of the image forming body while being in contact with the image forming body. In the developer carrier roller, with regard to the resistance values of the eight portions of the rotating roller, into which the roller is equally divided in the direction of the axial length of the roller, if the resistance values of the arbitrary adjacent portions are A(Ω) and B(Ω)(B≥A), the relationship expressed by general formula (1) is established. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００８】
の関係が成り立つことを特徴とする現像剤担持ローラーが提供される。
【０００９】
また本発明により、導電性の軸心体と、該軸心体の外周に設けられた弾性層および／または樹脂層とを有するローラーであって、
ローラー表面に現像剤の薄層を形成し、該ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させるための現像剤担持ローラーにおいて、
該ローラーの軸方向にその長さを８等分した各部分の回転時ローラーの抵抗値のうち、最大値をＲｍａｘ（Ω）、最小値をＲｍｉｎ（Ω）としたとき、
【００１０】
【数５】

【００１１】
の関係が成り立つことを特徴とする現像剤担持ローラーが提供される。
【００１２】
上記現像剤担持ローラーは、液状ゴムが硬化した前記弾性層を有し、
該液状ゴムの１００℃における１０％硬化時間、９０％硬化時間をそれぞれＴ_１０（秒）、Ｔ_９０（秒）としたとき、
【００１３】
【数６】

【００１４】
の関係が成り立つことができる。
【００１５】
上記現像剤担持ローラーは、液状シリコーンゴムを硬化させた前記弾性層を有することが好ましい。
【００１６】
液状シリコーンゴムが不飽和アルコールを含むことが好ましい。
【００１７】
上記現像剤担持ローラーは、ウレタン結合を有する前記樹脂層を有することができる。
【００１８】
上記現像剤担持ローラーは、１層以上の前記弾性層と、該弾性層の少なくとも１つの外周に少なくとも１層の前記樹脂層を有することができる。
【００１９】
本発明により、現像剤担持ローラーを有し、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真プロセスカートリッジにおいて、
該現像剤担持ローラーが、上記の現像剤担持ローラーであることを特徴とする電子写真プロセスカートリッジが提供される。
【００２０】
また本発明により、現像剤担持ローラーを有し、該現像剤担持ローラーの表面に現像剤の薄層を形成し、該現像剤担持ローラーを画像形成体に接触させて該画像形成体表面に該現像剤を供給することにより該画像形成体表面に可視画像を形成させる電子写真画像形成装置において、
該現像剤担持ローラーが、上記の現像剤担持ローラーであることを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ローラー抵抗の位置ばらつきのうち、ある限られた狭い範囲内での抵抗ばらつきが画像ムラに悪影響を及ぼすことを突き止め、この局部的な抵抗ムラが以下の関係式（Ｉ）に示す範囲内であれば、ムラのない高精細な画像を得ることが可能であることを発見し本発明に至った。
【００２２】
即ち、ローラーを軸方向に８等分した各部分について測定した抵抗値のうち、任意の隣り合う２測定点の抵抗値をＡ（Ω）、Ｂ（Ω）としたとき（ただし、Ａ≦ＢとなるようにＡ、Ｂを選ぶ）
【００２３】
【数７】

【００２４】
を満足するようなローラー、即ち全ての隣り合う２測定点間の抵抗値差が小さいローラーであれば、画像ムラのない高精細な画像を得ることができることを見出した。
【００２５】
たとえば、隣り合う２測定点間の抵抗がまったく等しかった場合は、
【００２６】
【数８】

【００２７】
である。
【００２８】
また、上記ローラーの局所的抵抗差だけでなく、ローラーを軸方向に８等分した各部分について測定した抵抗値の最大値と最小値をそれぞれＲｍａｘ、Ｒｍｉｎとしたとき、
【００２９】
【数９】

【００３０】
を満たすローラーはムラのない高精細な画像を得ることができることも見出した。
【００３１】
このとき、ローラー軸方向に８分割して測定した抵抗値の最大値と最小値が等しかった場合、上記関係式Ｌｏｇ_１０（Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ）＝０となり、画像ムラに対してもっとも有効な抵抗のローラーとなる。
【００３２】
さらには、以下の関係式（ＩＩ）及び（ＩＩＩ）を満たす硬化特性を有する未硬化液状ゴムを硬化させ、その硬化物を弾性層として用いることで、上記局所的抵抗ばらつきの関係式を満足する現像剤担持ローラーを得ることができるという知見を見いだし、本発明に至った。
【００３３】
【数１０】

【００３４】
ここで、Ｔ_１０、Ｔ_９０はそれぞれ、キュラストメーター（日合商事株式会社製、商品名：キュラストメーターＶ型にて１５分測定。ＩＳＯ６５０２−１９９９に準拠。）１００℃における１０％硬化時間と９０％硬化時間を示す。
【００３５】
また、弾性層を形成するために用いる液状未硬化ゴムとしては、液状シリコーンゴムが好適であり、さらに弾性層の外周上に１層以上の樹脂層が設けられる場合には、該樹脂層は摩耗性に優れる、クリープ性が良いなどの観点からウレタン結合を有する樹脂、例えばウレタン樹脂を用いることが好ましい。
【００３６】
このような材料および層構成にて与えられる現像剤担持ローラーは抵抗ムラが少なく、該現像剤担持ローラーを内部に配置した電子写真プロセスカートリッジ、さらには該電子写真プロセスカートリッジを内部に配置した画像形成装置は、濃度ムラのない高精細な画像を得ることが可能であることを見いだし、本発明に至った。
【００３７】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。本発明者らは、現像剤担持ローラーの弾性層に使用する導電性弾性材料として、ある一定の硬化特性を有する液状硬化性材料を硬化させてなる弾性体を使用することにより、部分的な抵抗ムラを少なくすることが可能であることを見いだし、本発明に至った。
【００３８】
〔弾性層形成方法〕
現像剤担持ローラーの弾性層を、軸芯体１の周りに配する方法としては、押し出し成形、射出成形等いくつかの方法が挙げられる。このうち、押し出し成形により加工される弾性体は、そのままでは現像剤担持ローラーに使用するための形状精度を有していないため、円筒研削盤などにより表面を研磨することで、所望の形状に仕上げ加工する必要がある。
【００３９】
それに対し、液状の未硬化材料を円筒型内に注入して、その後加熱加硫することにより弾性層を軸体の周りに配する方法による現像剤担持ローラーの弾性層の形成においては、使用する型の形状をある一定の収縮量のもとに再現するため、研磨することなしに十分満足できる形状精度を有するものを得ることが出来る。しかし、材料の硬化速度が一定値以上早いと円筒型内の材料圧力が上昇し、さらにはその圧力分布により成形品に抵抗ムラが発生する傾向がある。
【００４０】
このような抵抗ムラを回避するためには、使用する液状未硬化ゴムの硬化時間をある一定値以上に長くすることが有効である。しかしながら、この未硬化ゴムの硬化時間が必要以上に長いことは、成形サイクルを短縮する観点からは不利である。以上のようなことから、液状未硬化材料の１０％硬化時間は型内圧を上昇させることがなく、さらに加硫サイクルを長くすることのない範囲にすることが好ましい。さらに１０％硬化時間を一定範囲内にした材料においても、その９０％硬化時間が長い場合、製造条件によっては、加硫により得られる弾性層が加硫が不十分な状態で円筒型から取り出され、その脱型時の応力により形状精度が悪くなる傾向があるという点で不利である。
【００４１】
本発明者らは、以上のような問題を解決できる最適な材料の硬化速度が、前記関係式（ＩＩ）および（ＩＩＩ）を満たすものであることを見いだし、本発明に至った。
【００４２】
〔現像剤担持ローラー〕
次に本発明の現像剤担持ローラーの構成について説明する。本発明の現像剤担持ローラーは、例えば、図１に示すような断面構造を有し、図２にも示すように導電性の軸芯体１と、該軸芯体１の外周上に同心円状に形成された導電性弾性層２と該導電性弾性層２の外周上に形成された樹脂層である表層３を有する。
【００４３】
〔軸芯体〕
本発明で使用する導電性の軸芯体１は、例えば、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。導電性軸芯体１を構成する材料としては他にも、たとえば鉄、アルミニウム、チタン、銅およびニッケル等の合金やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、さらにカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料等の剛直で導電性を示す公知の材料を使用することも出来る。また、形状としては、円柱状のほかに中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
【００４４】
〔弾性層〕
上記導電性軸体の外周上に、導電性弾性層を形成することができる。導電性弾性層を形成するのに好ましい材料は、液状シリコーンゴムに導電性フィラーとしてカーボンブラック等の無機粒子を配合したものが挙げられる。必要とする弾性層外径に対してその内径が適当に選択された円筒型内に、その表面に加硫接着タイプのシリコーンゴム用プライマーを極薄く塗布した上記導電性軸芯体１を両端で押えて配し、その軸体の長さ方向のどちらか一方から、上記液状シリコーンゴムに導電性フィラーとしてカーボンブラックを配合したものを、円筒型の注入口から適当な速度で注入し、加熱・硬化することにより円筒内で軸体とその外周上に導電性弾性層を配したものを得ることができる。その後、円筒型外から冷却し、さらに脱型することにより、弾性層の肉厚が例えば２〜５ｍｍの現像剤担持ローラーの導電性弾性層を得ることができる。
【００４５】
〔液状シリコーンゴム〕
液状シリコーンゴムとしては、加工性に優れている、硬化反応に伴う副生成物の発生がないため寸法安定性が良好である、硬化後の物性が安定している等の理由から、付加反応架橋型液状シリコーンゴムが好ましい。
【００４６】
液状シリコーンゴムは、例えば式１で表されるオルガノポリシロキサン、および式２で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含み、さらに触媒や他の添加物を適宜含む組成物であることができる。
【００４７】
【化１】

【００４８】
オルガノポリシロキサンはシリコーンゴム原料のベースポリマーである。加工特性および得られるシリコーンゴム組成物の特性等の観点から、オルガノポリシロキサンの粘度は、下限値として１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、５０Ｐａ・ｓ以上がより好ましく、上限値としては３００Ｐａ・ｓ以下が好ましく２５０Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。その分子量は特に限定されないが、上記粘度を得るためには、１０万以上１００万以下が好ましく、平均分子量は４０万以上７０万以下が好ましい。
【００４９】
上記オルガノポリシロキサンのアルケニル基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンの活性水素と反応して架橋点を形成する部位であり、その種類は特に限定されないが、活性水素との反応性が高い等の理由から、ビニル基およびアリル基の少なくとも一方であることが好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【００５０】
【化２】

【００５１】
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、硬化工程における付加反応の架橋剤の働きをするもので、一分子中のケイ素原子結合水素原子の数は２コ以上であり、硬化反応を最適に行わせるために、３個以上のポリマーが好ましい。ポリオルガノハイドロジェンシロキサンの分子量に特に制限は無く、例えば１０００から１００００まで含まれるが、硬化反応を適切に行わせるために、比較的低分子量（１０００以上５０００以下）が好ましい。
【００５２】
〔液状シリコーンゴムに含まれる各種添加物〕
液状シリコーンゴムは、ポリオルガノハイドロジェンシロキサンの架橋触媒として、例えば、塩化白金酸六水和物を含むことができる。また架橋触媒として、ヒドロシリル化反応において触媒作用を示す遷移金属化合物も使用できる。その具体例としては、Ｆｅ（ＣＯ）_５、Ｃｏ（ＣＯ）_８、ＲｕＣｌ_３、ＩｒＣｌ_３、〔（オレフィン）ＰｔＣｌ_２〕_２、ビニル基含有ポリシロキサン−Ｐｔ錯体、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６・６Ｈ_２Ｏ、Ｌ_２Ｎｉ（オレフィン）、Ｌ_４Ｐｄ、Ｌ_４Ｐｔ、Ｌ_２ＮｉＣｌ_２（但し、Ｌ＝ＰＰｈ_３若しくはＰＲ’_３、ここでＰはリン、Ｐｈはフェニル基、Ｒ’はアルキル基を示す）を挙げることができる。その中でも、好ましくは白金、パラジウム、ロジウム系遷移金属化合物触媒である。
【００５３】
上記触媒の配合量は、白金系金属化合物触媒の場合、液状シリコーンゴム（各種配合物を含む）中、白金として１質量ｐｐｍ以上１００質量ｐｐｍ以下が好ましいが、この範囲に限定されることはなく、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状等により適宜選択される。
【００５４】
また液状シリコーンゴムは、硬化反応遅延剤として１−エチニル−シクロヘキサノール、フェニルブチノール等の不飽和アルコールを含むことができる。硬化反応遅延剤の配合量としては、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して例えば０．０５〜０．５質量部の範囲で、目標とする可使時間、硬化時間、製品形状により適宜選択できる。
【００５５】
液状ゴムのＴ_１０、Ｔ_９０を調整するために、上記触媒および硬化反応遅延剤の種類と量を調整することが有効である。
【００５６】
硬化物の低硬度及び低圧縮永久歪の特徴を阻害しない範囲内で、液状シリコーンゴムに通常使用される各種の配合剤を添加することができる。
【００５７】
例えば、配合剤として用いることのできるゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、（メタ）アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリレートゴム、エピクロルヒドリンゴム等である。
【００５８】
液状シリコーンゴムに含ませることのできる補強充填剤及び増量剤としては、例えば、導電性のカーボンブラック、導電性のフィラー、導電性可塑剤、ＫＳＣＮ、ＬｉＣｌＯ_４、ＮａＣｌＯ_４、４級アンモニウム塩等のイオン伝導物質、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、石英微粉末、ケイソウ土、カーボンブラック、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤を挙げることができる。これらの充填剤の表面を有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサン等で処理して疎水化してもよい。
【００５９】
液状シリコーンゴムに含ませることのできる可塑剤としては、例えば、ポリジメチルシロキサンオイル、ジフェニルシランジオール、トリメチルシラノール、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、軟化剤としては、例えば、潤滑油、プロセスオイル、コールタール、ヒマシ油、老化防止剤としては、例えば、フェニレンジアミン類、フォスフェート類、キノリン類、クレゾール類、フェノール類、ジチオカルバメート金属塩類、耐熱剤としては、例えば、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化カリウム、ナフテン酸鉄、ナフテン酸カリウム、そのほか加工助剤、着色剤、紫外線吸収剤、難燃剤、耐油性向上剤、発泡剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、滑剤等を添加できる。
【００６０】
液状シリコーンゴムに含ませることのできる導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維；酸化チタン、酸化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物；硫化銅、硫化亜鉛等の金属化合物粉；又は適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデンや、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボンブラック、ピッチ系カーボンブラック等のカーボン粉が挙げられる。
【００６１】
導電剤としては、少量の添加で電気抵抗率を低下させることができ、ゴム組成物の硬度を大きくすることなく導電性を付与することができるので、特にカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックの商品名としては、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ともに「ケッチェンブラックインターナショナル」製）等が好ましい。
【００６２】
液状シリコーンゴムに含ませることのできる硬化反応抑制剤としては、アセチレンアルコール類、環状メチルビニルシロキサン、シロキサン変性アセチレンアルコール類等を例示することが出来る。
【００６３】
〔液状シリコーンゴムの物性〕
必要な充填剤等が配合されたシリコーンゴム原料の粘度は特に制限はないが、材料の流動性をある程度抑制して材料漏れを防止する観点から１０Ｐａ・ｓ以上が好ましく、注入ゲート間にウェルドが発生する等の成形加工性の問題を回避するための観点から、３００Ｐａ・ｓ以下が好ましい。
【００６４】
〔表層〕
本発明では以上のようにして形成された導電性弾性体基層の表面に更に表層として樹脂層を形成することもできる。表層を形成する材料としては、各種のポリアミド、フッ素樹脂、水素添加スチレン−ブチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂、オレフィン樹脂等が挙げられる。
【００６５】
これらの表層を構成する材料は、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を使用して分散させる。得られた表層形成用の分散体は、スプレー塗工法、ディッピング法等により導電性基体の表面に塗工される。本発明においては、現像剤担持ローラーの表面が均一に粗面となることが好ましいので、特にスプレー塗工が好ましく用いられる。
【００６６】
表層の厚みとしては、低分子量成分がしみ出してきて感光体を汚染することを防止する観点から５μｍ以上が好ましく、現像剤担持ローラーが硬くなり、融着が発生することを防止する観点から５００μｍ以下が好ましい。より好ましくは１０〜３０μｍである。
【００６７】
上記の如くして形成する表層中に質量平均粒径が１〜２０μｍの微粒子を分散させることにより、現像剤担持ローラー表面のトナー等の現像剤の搬送を容易にすることができ、充分な量の現像剤を現像領域に搬送することができ、好ましい。このような目的に使用する微粒子としては、例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル微粒子、シリコーンゴム微粒子、ポリウレタン微粒子、ポリスチレン微粒子、アミノ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子等のプラスチックピグメントが挙げられるが、特にポリメチルメタクリル酸メチル微粒子及びシリコーンゴム微粒子が好ましい、これらの微粒子は前記表層の約２０〜２００質量％（この微粒子を除く表層構成成分の総質量に対して）の範囲で添加することが好ましい。
【００６８】
〔電子写真プロセスカートリッジ〕
次に前記本発明の現像剤担持ローラーを有する接触現像方式の電子写真画像形成装置の概略図の一例を図３に示す。
【００６９】
まず本発明の現像剤担持ローラーを有する電子写真プロセスカートリッジを説明する。電子写真プロセスカートリッジには、画像形成体である感光体ドラム１２と、現像剤担持ローラー２２と、一次帯電ローラー１１と、現像剤供給ローラー２３と、現像剤層厚規制部材であるトナー層厚規制部材２６と、撹拌羽３１と、現像剤であるトナー２５とが一つのカートリッジにまとめられ、電子写真装置の中で一体的に交換可能となっている。撹拌羽で現像剤供給ローラーに送られたトナーは、トナー層厚規制部材によって現像剤担持ローラー表面に均一にコートされ、感光体ドラム１２表面へと運ばれ、現像される。紙等の記録メディア２０にトナーが転写された後、感光体表面は一次帯電ローラーで再び均一に帯電される。
【００７０】
図３に従って接触現像方式の電子写真画像形成装置を見て行くと、本発明の現像剤担持ローラー２２は、その表面にトナー２５を保持して矢印の方向に回転しながら感光体１２上にレーザー光２９によって形成された潜像を現像し、現像に使用されずに現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを表面に坦持したまま現像容器２４に戻す。
【００７１】
現像容器の内部では現像剤供給ローラー２３が現像剤担持ローラー表面に残ったトナーを現像剤担持ローラー表面から取り除くとともに、新しいトナーを現像剤担持ローラーの表面に供給する。現像剤担持ローラー表面に供給された新しいトナーは、トナー層厚規制部材２６にてコート厚さを均一に整えられ、現像領域に搬送されていく。この繰り返しによって現像剤担持ローラーは常に新しいトナーを均一にコートして静電潜像を現像する。
【００７２】
現像されたトナー像は感光体の回転によって転写領域に運ばれ、転写ローラー１９で記録メディア２０に転写される。その後未定着のトナー像は定着ローラー１５と加圧ローラー１７の間を通り、圧力と熱で記録メディアに定着される。　転写工程で転写されずに感光体上に残ったトナーは、感光体の回転に伴い清掃用の弾性ブレード１３で感光体から取り除かれる。表面が清掃された感光体表面は一次帯電ローラー１１で帯電され、再び露光、現像される、という工程を繰り返す。
【００７３】
【実施例】
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、これらは本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品用いた。
【００７４】
まず、実施例および比較例にて行った、現像剤担持ローラーの画だし評価について説明する。本評価で使用した電子写真式レーザービームプリンターは、Ａ４版出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードはＡ４縦１６枚／分、画像の解像度は１２００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーにＯＰＣ（有機光導電体）層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。
【００７５】
感光体上で現像されたトナー像は転写ローラーで記録メディアに転写され、定着部で熱定着される。転写ローラーで転写しなかったトナーはクリーニングブレードで感光体から掻き取られる。現像部分はカートリッジ化されており、現像剤担持ローラーにはトナー層厚規制部材である現像ブレードがカウンタ方向に当接し、トナーの層厚を規制する。
【００７６】
現像剤担持ローラーの画だしは、現像剤担持ローラーを電子写真装置に組み込んだ直後に行った。
【００７７】
初期の画だしは感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットもしくは、幅２ドット、間隔３ドットで印字するような画像を出力した。画像濃度が十分に濃く、しかも現像剤担持ローラーの回転に起因する周期性（現像剤担持ローラーピッチ）のあるなしにかかわらず画像濃度ムラがまったく見られない画像を◎、画像濃度のムラがかすかに見られるが実用上はまったく問題がない画像を○、画像濃度ムラが明らかに認められるものを×とした。
【００７８】
次に、本発明で実際に評価を行った現像剤担持ローラーの製造方法について詳細に説明する。まず、軸芯体には鉄表面に化学ニッケルメッキを施したものを使用し、円筒形金型中心部に該軸芯体を配置し、該円筒金型内にその注入口から液状シリコーンゴム原料を注入時間およそ１０秒で注入し、１００℃で５分間、加熱硬化させてシリコーンゴム弾性層を成形した。該液状シリコーンゴムは、オルガノポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに硬化触媒として白金化合物を微量配合したものと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンに充填剤として石英粉末・カーボンブラックを配合し、さらに微量の硬化遅延剤を配合したものとを、重量比１：１で混合したものを使用した。シリコーンゴム弾性層の形成に先立ち、芯金表面にはシリコーンゴムと軸心との接着性を向上させる目的で、プライマー処理を行った。
【００７９】
次に、このシリコーンゴム弾性層の硬化後の物性を安定させる、シリコーンゴム弾性層中の反応残渣及び未反応低分子分を除去する等を目的として、２００℃で４時間の熱処理をした。
【００８０】
その後、得られたシリコーンゴム弾性層の表面上に、ウレタン樹脂および、トナー搬送性を良くする目的で平均粒径１０〜２０μｍのポリメチルメタクリル酸メチル微粒子を１０〜２０％分散させた液を、ディッピングにより積層させた。
【００８１】
そして、塗工・風乾後の該ローラを１４０℃で４時間の熱処理により、表層としておよそ２０μｍの厚さのポリウレタン樹脂層を製膜した。
【００８２】
次にこのようにして得られた、現像剤担持ローラーの抵抗測定の方法について説明する。図４に示すように、現像剤担持ローラーのシリコーンゴム弾性層の長手方向に、その長さ方向に８分割した直径３０ｍｍの金属製電極用ローラーに、片側５００ｇずつ合計１０００ｇの荷重でトナー担持ローラーを押し当てて、電極ローラーを３２ｒｐｍで回転させてトナー担持ローラーを従動回転させた。この状態で直流電流電源より５０Ｖの電圧をトナー担持ローラー軸・電極ローラー間に印加したときの抵抗値をローラー一周分にわたり測定した。
【００８３】
上記の方法、材料にて下記実施例１〜３および比較例１〜３は、Ｔ_１０、Ｔ_９０を種々変更して特性を評価した結果を下記に示す。
【００８４】
（実施例１）
その１０％硬化時間が９０秒で、１０％硬化時間と９０％硬化時間との比Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．７５である導電性液状シリコーンゴムを使用し、上記の方法に従って、直径８ｍｍの鉄製軸上にシリコーンゴム弾性層を形成し、ゴム部分直径１６ｍｍでゴム部分長さ２４０ｍｍの導電性ローラー弾性層を得た。
【００８５】
次に得られたシリコーンゴム弾性層に対し、上記表層塗料にてディッピングし、１４０℃で４時間乾燥することにより厚さおよそ２０μｍの表層を設けた。
【００８６】
得られた現像剤担持ローラーについて、上記方法で回転時の抵抗を測定したところ、測定値は表１に示すような値を示し、このローラーを電子写真装置に組み込んで画像を出力したところ非常に均一で適正な濃度の画像を得た。
【００８７】
（実施例２）
使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０が１１６秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．７７である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００８８】
（実施例３）
使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０が１４５秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．７８である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００８９】
（比較例１）
使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０が７０秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．７０である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００９０】
（比較例２）
使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０が６５秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．６５である以外は、実施例１と同様にして現像剤担持ローラーを作成した。実施例１と同様に測定・評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００９１】
（比較例３）
弾性層に使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０が１６１秒以上の材料を使用した場合、本発明中に記載した弾性ローラーの成形条件では、硬化が完了せず脱型が可能な状態の弾性層を得ることが出来なかった。特にＴ_１０が２２３秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．８４である材料では、弾性層の硬化に、実施例１〜３の場合と比較して倍以上の時間を要する結果になった。
【００９２】
（比較例４）
また、使用するシリコーンゴム材料のＴ_１０／Ｔ_９０が０．５未満の場合、実施例１〜３と同様の弾性層成形条件にて、脱型が可能なレベルまで硬化は進むものの、脱型時に型内面と弾性層との間で生じる応力により、形状精度が悪化するという結果になった。従って、Ｔ_１０が１２４秒で、Ｔ_１０／Ｔ_９０が０．４１である以外は、実施例１と同様にして作成した現像剤担持ローラーは表１に示すような結果になった。
【００９３】
【表１】

【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による現像剤担持ローラーは、たとえばＡ４縦で毎分１６枚の画像を１２００ｄｐｉで出力するような高速高精細電子写真プロセスカートリッジ及び該電子プロセスカートリッジが組み込まれた写真装置において、該現像剤担持ローラーの長さ方向の抵抗ムラが小さいことにより、濃度ムラのない高精細な画像を供給することが可能になる。また濃度ムラの無い高精細な画像を得ることのできる電子写真プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置が提供された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像剤担持ローラーの一形態の概念的断面図である。
【図２】本発明の現像剤担持ローラーの一形態の概念的斜視図である。
【図３】本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概念図である。
【図４】本発明の現像剤担持ローラーの抵抗測定方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１：軸芯体
２：導電性弾性層
３：表層
１１：一次帯電ローラー
１２：感光体
１３：弾性ブレード
１５：定着ローラー
１７：加圧ローラー
１９：転写ローラー
２０：記録メディア
２２：現像剤担持ローラー
２３：現像剤供給ローラー
２５：現像剤
２６：トナー層厚規制部材
２９：レーザー光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, which forms a visible image on the surface of an image forming body by contacting the image forming body and supplying a developer to the surface of the image forming body. The present invention relates to a developer carrying roller used in a process cartridge and capable of obtaining a high-definition image without density unevenness. The present invention also relates to an electrophotographic process cartridge using the developer carrying roller and an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a contact developing method has been used as a developing method of forming a visible image on the surface of an image forming body by supplying a developer to the image forming body by a developer carrying roller arranged in contact with the image forming body. Are known. In this contact developing method, the developer is adhered to the surface of the developer carrying roller, the layer thickness of the developer is made uniform by a layer thickness regulating member, and the developer is brought into contact with the image forming body. The developer is attached to the surface. Therefore, the developer carrying roller used in the developing method needs to have elasticity for forming an appropriate nip when it comes into contact with the image forming body, and further, to have appropriate conductivity.
[0003]
The structure of the developer-carrying roller required for this purpose has conventionally been such that an elastic rubber such as EPDM, silicone rubber, polyurethane rubber, or its foam is formed on the outer periphery of a shaft made of a good conductor such as metal. A material coated with a conductive agent such as carbon black for imparting properties is used. Further, there has been proposed an elastic layer in which the outer periphery is coated with a coating film containing a conductive agent and resin particles for the purpose of controlling the amount of the developer attached to the surface of the developer carrying roller.
[0004]
However, when a conductive layer made of a polymer material provided with conductivity by blending a conductive filler such as carbon black, a partial variation in the resistance value occurs, and when the resistance variation becomes larger than a certain value. It is known that image unevenness can cause a problem.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developer carrying roller, an electrophotographic process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus capable of forming a high-quality image without unevenness even in a high-speed and high-definition electrophotographic process. I do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, there is provided a roller having a conductive shaft core and an elastic layer and / or a resin layer provided on the outer periphery of the shaft core,
Forming a thin layer of developer on the surface of the roller, contacting the roller with the image forming body and supplying the developer to the surface of the image forming body to form a visible image on the surface of the image forming body; In the agent carrying roller,
Regarding the resistance value of the roller at the time of rotation of each part whose length is divided into eight equal parts in the axial direction of the roller, when the resistance values of arbitrary adjacent parts are A (Ω) and B (Ω) (B ≧ A),
[0007]
(Equation 4)

[0008]
Is provided, and a developer carrying roller is provided.
[0009]
Further, according to the present invention, there is provided a roller having a conductive shaft core and an elastic layer and / or a resin layer provided on the outer periphery of the shaft core,
Forming a thin layer of developer on the surface of the roller, contacting the roller with the image forming body and supplying the developer to the surface of the image forming body to form a visible image on the surface of the image forming body; In the agent carrying roller,
When the maximum value is Rmax (Ω) and the minimum value is Rmin (Ω), among the resistance values of the roller at the time of rotation of each part whose length is divided into eight equal parts in the axial direction of the roller,
[0010]
(Equation 5)

[0011]
Is satisfied, the developer carrying roller is provided.
[0012]
The developer carrying roller has the elastic layer in which liquid rubber is cured,
The 10% curing time and the 90% curing time at 100 ° C. ₁₀ (Seconds), T ₉₀ (Seconds),
[0013]
(Equation 6)

[0014]
Can be established.
[0015]
It is preferable that the developer carrying roller has the elastic layer obtained by curing liquid silicone rubber.
[0016]
Preferably, the liquid silicone rubber contains an unsaturated alcohol.
[0017]
The developer carrying roller may include the resin layer having a urethane bond.
[0018]
The developer carrying roller may include at least one elastic layer and at least one resin layer on at least one outer periphery of the elastic layer.
[0019]
According to the present invention, a developer carrying roller is provided, a thin layer of the developer is formed on the surface of the developer carrying roller, and the developer carrying roller is brought into contact with the image forming body, and the developing is performed on the surface of the image forming body. An electrophotographic process cartridge for forming a visible image on the surface of the image forming body by supplying an agent,
An electrophotographic process cartridge is provided, wherein the developer carrying roller is the above-described developer carrying roller.
[0020]
Further, according to the present invention, there is provided a developer carrying roller, a thin layer of developer is formed on the surface of the developer carrying roller, and the developer carrying roller is brought into contact with the image forming body to form a thin layer of the developer on the surface of the image forming body. In an electrophotographic image forming apparatus for forming a visible image on the surface of the image forming body by supplying a developer,
An electrophotographic image forming apparatus is provided, wherein the developer carrying roller is the above-described developer carrying roller.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present inventors have conducted intensive studies in order to solve the above-described problems, and found that among the positional variations of the roller resistance, the resistance variation within a limited narrow range adversely affects image unevenness, The present inventors have found that a high-definition image without unevenness can be obtained if the local resistance unevenness is within the range shown by the following relational expression (I), and the present invention has been accomplished.
[0022]
That is, when the resistance values of two adjacent measurement points are A (Ω) and B (Ω) among the resistance values measured for each of the eight equal parts of the roller in the axial direction (where A ≦ B Choose A and B so that
[0023]
(Equation 7)

[0024]
That is, if the roller satisfies the above condition, that is, a roller having a small resistance value difference between all two adjacent measurement points, a high-definition image without image unevenness can be obtained.
[0025]
For example, if the resistance between two adjacent measurement points is exactly the same,
[0026]
(Equation 8)

[0027]
It is.
[0028]
Further, when the maximum value and the minimum value of the resistance value measured not only for the local resistance difference of the roller but also for each portion obtained by equally dividing the roller into eight in the axial direction are Rmax and Rmin, respectively,
[0029]
(Equation 9)

[0030]
It has also been found that a roller satisfying the above condition can obtain a high-definition image without unevenness.
[0031]
At this time, when the maximum value and the minimum value of the resistance values measured by dividing the roller into eight in the roller axis direction are equal, the above-described relational expression Log ₁₀ (Rmax / Rmin) = 0, and the roller has the most effective resistance to image unevenness.
[0032]
Furthermore, by curing an uncured liquid rubber having curing properties satisfying the following relational expressions (II) and (III) and using the cured product as an elastic layer, the above-mentioned relational expression of local resistance variation is satisfied. The present inventors have found that a developer carrying roller can be obtained, and have reached the present invention.
[0033]
(Equation 10)

[0034]
Where T ₁₀ , T ₉₀ Indicates a 10% curing time and a 90% curing time at 100 ° C., respectively, of a curast meter (trade name: Curast meter V type, manufactured by Nichi Shoji Co., Ltd., measured for 15 minutes, conforming to ISO6502-1999).
[0035]
Further, as the liquid uncured rubber used for forming the elastic layer, liquid silicone rubber is preferable, and when one or more resin layers are provided on the outer periphery of the elastic layer, the resin layer may be worn. It is preferable to use a resin having a urethane bond, for example, a urethane resin from the viewpoint of excellent properties and good creep properties.
[0036]
The developer-carrying roller provided with such a material and a layer structure has less resistance unevenness, and an electrophotographic process cartridge in which the developer-carrying roller is disposed, and further, an image forming method in which the electrophotographic process cartridge is disposed. The apparatus has found that it is possible to obtain a high-definition image with no density unevenness, and has reached the present invention.
[0037]
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. The present inventors have developed a method of using a conductive elastic material for the elastic layer of the developer carrying roller by using an elastic body obtained by curing a liquid curable material having a certain curing property, thereby achieving a partial resistance. The inventors have found that unevenness can be reduced, and have reached the present invention.
[0038]
(Elastic layer forming method)
As a method of disposing the elastic layer of the developer carrying roller around the mandrel 1, there are several methods such as extrusion molding and injection molding. Of these, the elastic body processed by extrusion does not have the shape accuracy for use as a developer carrying roller as it is, so the surface is polished with a cylindrical grinder etc. to finish it to the desired shape Need to be processed.
[0039]
On the other hand, in the formation of the elastic layer of the developer carrying roller by a method in which a liquid uncured material is injected into a cylindrical mold and then vulcanized by heating, the elastic layer is arranged around the shaft body. Since the shape of the mold is reproduced under a certain amount of shrinkage, it is possible to obtain a mold having sufficiently satisfactory shape accuracy without polishing. However, when the curing speed of the material is higher than a certain value, the material pressure in the cylindrical mold increases, and furthermore, the pressure distribution tends to cause uneven resistance in the molded product.
[0040]
In order to avoid such resistance unevenness, it is effective to extend the curing time of the liquid uncured rubber used to a certain value or more. However, unnecessarily long curing time of the uncured rubber is disadvantageous from the viewpoint of shortening the molding cycle. From the above, it is preferable that the 10% curing time of the liquid uncured material is in a range that does not increase the internal pressure of the mold and does not further lengthen the vulcanization cycle. Further, even in a material in which the 10% curing time is within a certain range, if the 90% curing time is long, the elastic layer obtained by vulcanization is removed from the cylindrical mold in an insufficiently vulcanized state depending on the production conditions. However, it is disadvantageous in that the shape accuracy tends to be degraded due to the stress when the mold is released.
[0041]
The present inventors have found that the optimum curing rate of a material that can solve the above-mentioned problems satisfies the above-mentioned relational expressions (II) and (III), and has reached the present invention.
[0042]
[Developer carrying roller]
Next, the configuration of the developer carrying roller of the present invention will be described. The developer carrying roller of the present invention has, for example, a cross-sectional structure as shown in FIG. 1, and has a conductive mandrel 1 and a concentric circle on the outer periphery of the mandrel 1 as shown in FIG. 2. And a surface layer 3 which is a resin layer formed on the outer periphery of the conductive elastic layer 2.
[0043]
(Spindle)
The conductive mandrel 1 used in the present invention is, for example, a column in which a surface of a carbon steel alloy is plated with industrial nickel having a thickness of 5 μm. Other materials constituting the conductive mandrel 1 include, for example, alloys such as iron, aluminum, titanium, copper and nickel, alloys such as stainless steel, duralumin, brass and bronze containing these metals, and carbon black and the like. A known material having rigidity and conductivity, such as a composite material obtained by solidifying carbon fibers with plastic, can also be used. Further, the shape may be a cylindrical shape having a hollow center portion in addition to a columnar shape.
[0044]
(Elastic layer)
A conductive elastic layer can be formed on the outer periphery of the conductive shaft. A preferable material for forming the conductive elastic layer is a material in which inorganic particles such as carbon black are blended as a conductive filler in liquid silicone rubber. The above-mentioned conductive shaft core body 1 having a very thin coating of a vulcanized adhesive type silicone rubber primer on the surface thereof in a cylindrical mold whose inner diameter is appropriately selected with respect to the required outer diameter of the elastic layer is attached at both ends. Pressing and arranging, from one of the longitudinal directions of the shaft body, injecting the liquid silicone rubber mixed with carbon black as a conductive filler at an appropriate speed from a cylindrical injection port, heating and heating By curing, it is possible to obtain a shaft in which a conductive elastic layer is arranged on the outer periphery of the shaft in a cylinder. Thereafter, by cooling from outside the cylindrical mold and further removing the mold, a conductive elastic layer of the developer carrying roller having a thickness of the elastic layer of, for example, 2 to 5 mm can be obtained.
[0045]
(Liquid silicone rubber)
Liquid silicone rubber has excellent processability, good dimensional stability due to no generation of by-products due to the curing reaction, and stable physical properties after curing. Mold liquid silicone rubber is preferred.
[0046]
The liquid silicone rubber can be a composition containing, for example, an organopolysiloxane represented by Formula 1 and an organohydrogenpolysiloxane represented by Formula 2, and further containing a catalyst and other additives as appropriate.
[0047]
Embedded image

[0048]
Organopolysiloxane is a base polymer of a silicone rubber raw material. In light of the processing characteristics and the characteristics of the obtained silicone rubber composition, the viscosity of the organopolysiloxane is preferably 10 Pa · s or more as a lower limit, more preferably 50 Pa · s or more, and 300 Pa · s or less as an upper limit. It is more preferably 250 Pa · s or less. The molecular weight is not particularly limited, but is preferably from 100,000 to 1,000,000 in order to obtain the above viscosity, and the average molecular weight is preferably from 400,000 to 700,000.
[0049]
The alkenyl group of the organopolysiloxane is a site that forms a cross-linking point by reacting with the active hydrogen of the organohydrogenpolysiloxane, and the type thereof is not particularly limited, but the reason is that the reactivity with the active hydrogen is high. , A vinyl group and an allyl group are preferred, and a vinyl group is particularly preferred.
[0050]
Embedded image

[0051]
The organohydrogenpolysiloxane acts as a crosslinking agent for the addition reaction in the curing step, and the number of silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule is 2 or more. Three or more polymers are preferred. The molecular weight of the polyorganohydrogensiloxane is not particularly limited, and may be, for example, from 1,000 to 10,000, but is preferably relatively low (1,000 to 5,000) in order to properly carry out the curing reaction.
[0052]
(Various additives contained in liquid silicone rubber)
The liquid silicone rubber can contain, for example, chloroplatinic acid hexahydrate as a crosslinking catalyst for the polyorganohydrogensiloxane. Further, as a crosslinking catalyst, a transition metal compound having a catalytic action in a hydrosilylation reaction can be used. As a specific example, Fe (CO) ₅ , Co (CO) ₈ , RuCl ₃ , IrCl ₃ , [(Olefin) PtCl ₂ ] ₂ , Vinyl group-containing polysiloxane-Pt complex, H ₂ PtCl ₆ ・ 6H ₂ O, L ₂ Ni (olefin), L ₄ Pd, L ₄ Pt, L ₂ NiCl ₂ (However, L = PPh ₃ Or PR ' ₃ Wherein P represents phosphorus, Ph represents a phenyl group, and R ′ represents an alkyl group. Among them, preferred are platinum, palladium and rhodium-based transition metal compound catalysts.
[0053]
In the case of a platinum-based metal compound catalyst, the amount of the above catalyst is preferably 1 to 100 ppm by mass as platinum in liquid silicone rubber (including various compounds), but is not limited to this range. And the target pot life, curing time, product shape and the like.
[0054]
Further, the liquid silicone rubber may contain an unsaturated alcohol such as 1-ethynyl-cyclohexanol and phenylbutynol as a curing reaction retarder. The compounding amount of the curing reaction retarder is, for example, in the range of 0.05 to 0.5 part by mass with respect to 100 parts by mass of the organopolysiloxane, and can be appropriately selected depending on the target pot life, curing time, and product shape.
[0055]
T of liquid rubber ₁₀ , T ₉₀ It is effective to adjust the type and amount of the catalyst and the curing reaction retarder in order to adjust the amount of the catalyst.
[0056]
Various compounding agents commonly used in liquid silicone rubbers can be added as long as the characteristics of low hardness and low compression set of the cured product are not impaired.
[0057]
For example, rubbers that can be used as compounding agents include natural rubber, isoprene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, (meth) acrylonitrile butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene rubber, butyl rubber, halogenated butyl rubber, and silicone rubber. Fluorinated rubber, urethane rubber, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene- (meth) acrylate rubber, epichlorohydrin rubber and the like.
[0058]
Examples of the reinforcing filler and extender that can be included in the liquid silicone rubber include conductive carbon black, conductive filler, conductive plasticizer, KSCN, and LiClO. ₄ , NaClO ₄ Ionic conductive materials such as quaternary ammonium salts, fumed silica, wet silica, fine quartz powder, diatomaceous earth, carbon black, zinc oxide, basic magnesium carbonate, activated calcium carbonate, magnesium silicate, aluminum silicate, titanium dioxide , Talc, mica powder, aluminum sulfate, calcium sulfate, barium sulfate, glass fibers, organic reinforcing agents, and organic fillers. The surface of these fillers may be treated with an organic silicon compound, for example, polydiorganosiloxane or the like to make them hydrophobic.
[0059]
Examples of plasticizers that can be included in the liquid silicone rubber include polydimethylsiloxane oil, diphenylsilanediol, trimethylsilanol, phthalic acid derivatives, adipic acid derivatives, and examples of softening agents include lubricating oils, process oils, and coal oils. Examples of tar, castor oil, anti-aging agent include phenylenediamines, phosphates, quinolines, cresols, phenols, dithiocarbamate metal salts, and heat-resistant agents include, for example, iron oxide, cerium oxide, and hydroxide. Potassium, iron naphthenate, potassium naphthenate, and other processing aids, coloring agents, ultraviolet absorbers, flame retardants, oil resistance improvers, foaming agents, scorch inhibitors, tackifiers, lubricants, and the like can be added.
[0060]
Examples of the conductive agent that can be included in the liquid silicone rubber include metal powders and fibers such as aluminum, palladium, iron, copper, and silver; metal oxides such as titanium oxide, tin oxide, and zinc oxide; Metal compound powders such as copper and zinc sulfide; or suitable particle surfaces such as tin oxide, antimony oxide, indium oxide, molybdenum oxide, zinc, aluminum, gold, silver, copper, chromium, cobalt, iron, lead, platinum, Powder to which rhodium is attached by electrolytic treatment, spray coating, and mixing and shaking; and carbon powder such as acetylene black, Ketjen black, PAN-based carbon black, and pitch-based carbon black.
[0061]
As the conductive agent, carbon black is particularly preferable, since the electrical resistivity can be reduced by adding a small amount, and conductivity can be imparted without increasing the hardness of the rubber composition. As the trade name of carbon black, for example, Ketjen Black EC, Ketjen Black EC600JD (both manufactured by Ketjen Black International) and the like are preferable.
[0062]
Examples of the curing reaction inhibitor that can be included in the liquid silicone rubber include acetylene alcohols, cyclic methyl vinyl siloxane, siloxane-modified acetylene alcohols, and the like.
[0063]
(Physical properties of liquid silicone rubber)
The viscosity of the silicone rubber raw material in which the necessary fillers and the like are blended is not particularly limited, but is preferably 10 Pa · s or more from the viewpoint of suppressing the fluidity of the material to some extent and preventing material leakage, and having a weld between the injection gates. From the viewpoint of avoiding the problem of forming workability such as generation, it is preferably 300 Pa · s or less.
[0064]
(Surface)
In the present invention, a resin layer can be further formed as a surface layer on the surface of the conductive elastic base layer formed as described above. Examples of the material forming the surface layer include various polyamides, fluorine resins, hydrogenated styrene-butylene resins, urethane resins, silicone resins, polyester resins, phenol resins, imide resins, and olefin resins.
[0065]
These materials constituting the surface layer are dispersed by using a conventionally known dispersing device using beads such as a sand mill, a paint shaker, a dyno mill, and a pearl mill. The resulting dispersion for forming a surface layer is applied to the surface of a conductive substrate by a spray coating method, a dipping method, or the like. In the present invention, since the surface of the developer carrying roller is preferably uniformly roughened, spray coating is particularly preferably used.
[0066]
The thickness of the surface layer is preferably 5 μm or more from the viewpoint of preventing the low molecular weight component from seeping out and contaminating the photoreceptor, and 500 μm from the viewpoint of preventing the developer carrying roller from becoming hard and fusing. The following is preferred. More preferably, it is 10 to 30 μm.
[0067]
By dispersing the fine particles having a mass average particle diameter of 1 to 20 μm in the surface layer formed as described above, the transport of the developer such as the toner on the surface of the developer carrying roller can be facilitated, and a sufficient amount can be obtained. Can be transported to the development area, which is preferable. Examples of the fine particles used for such purposes include, for example, plastic pigments such as polymethyl methacrylate fine particles, silicone rubber fine particles, polyurethane fine particles, polystyrene fine particles, amino resin fine particles, and phenol resin fine particles. Methyl acid microparticles and silicone rubber microparticles are preferred, and these microparticles are preferably added in a range of about 20 to 200% by mass of the surface layer (based on the total mass of the surface layer components excluding the microparticles).
[0068]
[Electrophotographic process cartridge]
Next, FIG. 3 shows an example of a schematic view of a contact developing type electrophotographic image forming apparatus having the developer carrying roller of the present invention.
[0069]
First, an electrophotographic process cartridge having the developer carrying roller of the present invention will be described. The electrophotographic process cartridge includes a photosensitive drum 12, which is an image forming body, a developer carrying roller 22, a primary charging roller 11, a developer supply roller 23, and a toner layer thickness regulating member, a developer layer thickness regulating member. The member 26, the stirring blade 31, and the toner 25 as a developer are combined in one cartridge and can be exchanged integrally in the electrophotographic apparatus. The toner sent to the developer supply roller by the stirring blade is uniformly coated on the surface of the developer carrying roller by the toner layer thickness regulating member, carried to the surface of the photosensitive drum 12, and developed. After the toner is transferred to the recording medium 20 such as paper, the surface of the photoreceptor is uniformly charged again by the primary charging roller.
[0070]
Looking at the electrophotographic image forming apparatus of the contact developing type according to FIG. 3, the developer carrying roller 22 of the present invention holds the toner 25 on its surface and rotates the laser on the photoreceptor 12 while rotating in the direction of the arrow. The latent image formed by the light 29 is developed, and the toner remaining on the surface of the developer carrying roller not used for the development is returned to the developing container 24 while being carried on the surface.
[0071]
Inside the developing container, the developer supply roller 23 removes the toner remaining on the surface of the developer carrying roller from the surface of the developer carrying roller and supplies new toner to the surface of the developer carrying roller. The new toner supplied to the surface of the developer carrying roller is adjusted to a uniform coat thickness by the toner layer thickness regulating member 26, and is conveyed to the developing area. By this repetition, the developer carrying roller always coats the new toner uniformly and develops the electrostatic latent image.
[0072]
The developed toner image is carried to the transfer area by rotation of the photoconductor, and is transferred to the recording medium 20 by the transfer roller 19. Thereafter, the unfixed toner image passes between the fixing roller 15 and the pressure roller 17 and is fixed on the recording medium by pressure and heat. The toner remaining on the photoconductor without being transferred in the transfer step is removed from the photoconductor by the cleaning elastic blade 13 as the photoconductor rotates. The photoreceptor surface whose surface has been cleaned is charged by the primary charging roller 11, and the process of exposing and developing again is repeated.
[0073]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but these do not limit the present invention in any way. Unless otherwise specified below, commercially available high-purity reagents and the like were used.
[0074]
First, description will be made on the evaluation of developing of a developer carrying roller performed in Examples and Comparative Examples. The electrophotographic laser beam printer used in this evaluation is an A4-size output machine. The output speed of the recording medium is A4 length 16 sheets / min, and the image resolution is 1200 dpi. The photoreceptor is a reversal developing type photosensitive drum in which an OPC (organic photoconductor) layer is coated on an aluminum cylinder, and the outermost layer is a charge transport layer using modified polycarbonate as a binder resin.
[0075]
The toner image developed on the photoconductor is transferred to a recording medium by a transfer roller, and is thermally fixed by a fixing unit. The toner not transferred by the transfer roller is scraped off from the photoreceptor by a cleaning blade. The developing portion is formed as a cartridge, and a developing blade, which is a toner layer thickness regulating member, contacts the developer carrying roller in the counter direction to regulate the toner layer thickness.
[0076]
The developer carrying roller was imaged immediately after the developer carrying roller was incorporated in the electrophotographic apparatus.
[0077]
As an initial image, an image was printed which was printed with a width of 1 dot and an interval of 2 dots or a width of 2 dots and an interval of 3 dots in the direction perpendicular to the rotation direction of the photoconductor. Images with sufficiently high image density and no image density unevenness regardless of the periodicity (developer carrying roller pitch) due to the rotation of the developer carrying roller. ○ indicates an image which is not problematic in practice, and × indicates an image in which image density unevenness is clearly observed.
[0078]
Next, a method of manufacturing the developer carrying roller actually evaluated in the present invention will be described in detail. First, a mandrel having a steel surface coated with chemical nickel plating is used. The mandrel is disposed at the center of the cylindrical mold, and the liquid silicone rubber raw material is introduced into the cylindrical mold from its injection port. Was injected at an injection time of about 10 seconds, and heat-cured at 100 ° C. for 5 minutes to form a silicone rubber elastic layer. The liquid silicone rubber is obtained by mixing quartz powder / carbon black as a filler with an organopolysiloxane and further adding a trace amount of a platinum compound as a curing catalyst, and quartz powder / carbon black as a filler with an organohydrogenpolysiloxane. A mixture obtained by mixing and further mixing a small amount of a curing retarder at a weight ratio of 1: 1 was used. Prior to the formation of the silicone rubber elastic layer, the surface of the core metal was subjected to a primer treatment for the purpose of improving the adhesion between the silicone rubber and the shaft center.
[0079]
Next, heat treatment was performed at 200 ° C. for 4 hours for the purpose of stabilizing the physical properties of the silicone rubber elastic layer after curing, and removing reaction residues and unreacted low molecular components in the silicone rubber elastic layer.
[0080]
Thereafter, on the surface of the obtained silicone rubber elastic layer, a urethane resin and a liquid in which 10 to 20% of fine particles of polymethyl methacrylate having an average particle diameter of 10 to 20 μm are dispersed for the purpose of improving toner transportability are dispersed, The layers were laminated by dipping.
[0081]
Then, the roller after coating and air drying was heat-treated at 140 ° C. for 4 hours to form a polyurethane resin layer having a thickness of about 20 μm as a surface layer.
[0082]
Next, a method for measuring the resistance of the developer carrying roller thus obtained will be described. As shown in FIG. 4, a toner carrying roller having a total load of 1000 g on each side of 500 g was applied to a metal electrode roller having a diameter of 30 mm divided into eight in the longitudinal direction of the silicone rubber elastic layer of the developer carrying roller. , The electrode roller was rotated at 32 rpm, and the toner carrying roller was driven to rotate. In this state, when a voltage of 50 V was applied from the DC current power source to the toner carrying roller shaft and the electrode roller, the resistance value was measured over one rotation of the roller.
[0083]
In the above methods and materials, the following Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 ₁₀ , T ₉₀ Are variously changed, and the results of evaluating the characteristics are shown below.
[0084]
(Example 1)
The 10% curing time is 90 seconds, and the ratio T between the 10% curing time and the 90% curing time is T ₁₀ / T ₉₀ Using a conductive liquid silicone rubber having a rubber part diameter of 0.75, a silicone rubber elastic layer is formed on an iron shaft having a diameter of 8 mm according to the above method, and a conductive roller elastic body having a rubber part diameter of 16 mm and a rubber part length of 240 mm is formed. Layer obtained.
[0085]
Next, the obtained silicone rubber elastic layer was dipped with the above-mentioned surface paint and dried at 140 ° C. for 4 hours to provide a surface layer having a thickness of about 20 μm.
[0086]
When the resistance during rotation of the obtained developer carrying roller was measured by the above-described method, the measured value showed a value as shown in Table 1. When this roller was incorporated in an electrophotographic apparatus to output an image, An image having a uniform and appropriate density was obtained.
[0087]
(Example 2)
T of silicone rubber material used ₁₀ Is 116 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ Was 0.77, and a developer carrying roller was prepared in the same manner as in Example 1. Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 1.
[0088]
(Example 3)
T of silicone rubber material used ₁₀ Is 145 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ Was carried out in the same manner as in Example 1 except that the developer carrying roller was 0.78. Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 1.
[0089]
(Comparative Example 1)
T of silicone rubber material used ₁₀ Is 70 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ The developer carrying roller was prepared in the same manner as in Example 1 except that the value was 0.70. Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 1.
[0090]
(Comparative Example 2)
T of silicone rubber material used ₁₀ Is 65 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ The developer carrying roller was prepared in the same manner as in Example 1 except that the value was 0.65. Measurement and evaluation were performed in the same manner as in Example 1, and the results are summarized in Table 1.
[0091]
(Comparative Example 3)
T of silicone rubber material used for elastic layer ₁₀ When the material used was 161 seconds or longer, curing was not completed and an elastic layer capable of being released from the mold could not be obtained under the molding conditions of the elastic roller described in the present invention. Especially T ₁₀ Is 223 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ Is 0.84, the result is that the hardening of the elastic layer requires twice or more times as compared with the cases of Examples 1 to 3.
[0092]
(Comparative Example 4)
Also, the T of the silicone rubber material used ₁₀ / T ₉₀ Is less than 0.5, under the same elastic layer forming conditions as in Examples 1 to 3, although curing proceeds to a level where demolding is possible, due to stress generated between the inner surface of the mold and the elastic layer during demolding. As a result, the shape accuracy was deteriorated. Therefore, T ₁₀ Is 124 seconds and T ₁₀ / T ₉₀ The results are shown in Table 1 for the developer-carrying roller prepared in the same manner as in Example 1 except that the value is 0.41.
[0093]
[Table 1]

[0094]
【The invention's effect】
As described above, the developer carrying roller according to the present invention is a high-speed and high-definition electrophotographic process cartridge capable of outputting, for example, 16 images per minute in A4 length at 1200 dpi, and a photographic apparatus incorporating the electronic process cartridge. In this case, since the resistance unevenness in the length direction of the developer carrying roller is small, it is possible to supply a high-definition image without density unevenness. Further, an electrophotographic process cartridge and an electrophotographic image forming apparatus capable of obtaining a high-definition image without density unevenness have been provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual sectional view of one embodiment of a developer carrying roller of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual perspective view of one embodiment of a developer carrying roller of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of the electrophotographic image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a method for measuring the resistance of the developer carrying roller of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Shaft core
2: Conductive elastic layer
3: Surface layer
11: Primary charging roller
12: Photoconductor
13: Elastic blade
15: Fixing roller
17: Pressure roller
19: Transfer roller
20: Recording media
22: developer carrying roller
23: developer supply roller
25: developer
26: toner layer thickness regulating member
29: Laser light

Claims (9)

A roller having a conductive shaft body and an elastic layer and / or a resin layer provided on the outer periphery of the shaft body,
Forming a thin layer of developer on the surface of the roller, contacting the roller with the image forming body and supplying the developer to the surface of the image forming body to form a visible image on the surface of the image forming body; In the agent carrying roller,
Regarding the resistance value of the roller at the time of rotation of each part whose length is divided into eight equal parts in the axial direction of the roller, when the resistance values of arbitrary adjacent parts are A (Ω) and B (Ω) (B ≧ A),

A developer-carrying roller characterized by the following relationship: A roller having a conductive shaft body and an elastic layer and / or a resin layer provided on the outer periphery of the shaft body,
Forming a thin layer of developer on the surface of the roller, contacting the roller with the image forming body and supplying the developer to the surface of the image forming body to form a visible image on the surface of the image forming body; In the agent carrying roller,
When the maximum value is Rmax (Ω) and the minimum value is Rmin (Ω), among the resistance values of the roller at the time of rotation of each part whose length is divided into eight equal parts in the axial direction of the roller,

A developer-carrying roller characterized by the following relationship: The liquid rubber has the cured elastic layer,
When 10% curing time and 90% curing time at 100 ° C. of the liquid rubber are T ₁₀ (second) and T ₉₀ (second), respectively,

3. The developer carrying roller according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied. The developer-carrying roller according to claim 1, further comprising the elastic layer obtained by curing a liquid silicone rubber. The developer carrying roller according to claim 4, wherein the liquid silicone rubber contains an unsaturated alcohol. The developer carrying roller according to claim 1, further comprising the resin layer having a urethane bond. The developer-carrying roller according to claim 1, further comprising at least one elastic layer and at least one resin layer on at least one outer periphery of the elastic layer. Having a developer carrying roller, forming a thin layer of developer on the surface of the developer carrying roller, supplying the developer to the image forming body surface by bringing the developer carrying roller into contact with the image forming body; An electrophotographic process cartridge for forming a visible image on the surface of the image forming body by
An electrophotographic process cartridge, wherein the developer carrying roller is the developer carrying roller according to any one of claims 1 to 7. Having a developer carrying roller, forming a thin layer of developer on the surface of the developer carrying roller, supplying the developer to the image forming body surface by bringing the developer carrying roller into contact with the image forming body; An electrophotographic image forming apparatus that forms a visible image on the surface of the image forming body by
An electrophotographic image forming apparatus, wherein the developer carrying roller is the developer carrying roller according to any one of claims 1 to 7.

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