JP2017090825A - 現像部材、その製造方法、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

現像部材、その製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高温高湿環境下におけるブリードを抑制し、かつ低温低湿環境下における現像部材のチャージアップを抑制することが可能な現像部材を提供する。
【解決手段】導電性基体と、該導電性基体上の弾性層とを有する現像部材であって、該弾性層は、バインダー樹脂と、アニオンと、金属酸化物を含む粒子と、を含み、該バインダー樹脂は、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂を含み、該アニオンは、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも1つであり、該金属酸化物は、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物である、ことを特徴とする現像部材。
【選択図】図1

Description

本発明は電子写真画像形成装置に用いられる現像部材、その製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。
非磁性一成分現像方法を使用する電子写真画像形成装置において、現像部材はトナー搬送と同時に帯電付与を行う役割を有している。現像部材として求められる特性として、適切な硬度や電気抵抗などの特性値が挙げられ、その硬度を実現するために弾性体を用いられることが多い。さらに弾性体に導電性を付与するために、4級アンモニウム塩に代表されるようなイオン導電剤が用いられる。イオン導電剤は分子レベルで弾性層中に、均一に存在するため、添加量による変動や分散条件の違いなどによる電気抵抗値に与える影響が電子導電のものと比べ少ない。
現像部材はその役割による配置から、感光体やトナー供給部材など他部材と当接する必要があり、製品として輸送中など現像部材が駆動していない時には、当接する他部材から応力を一定箇所に受けることになる。特に高温高湿環境下においては、他部材からの応力を受け続けることにより、イオン導電剤を有する現像部材は、その箇所においてイオン導電剤が移行し、部材表面に浸み出し、その浸み出しに起因する局所的な電気抵抗ムラを引き起こす要因となる。また、部材表面に浸みだしたイオン導電剤は、現像部材に当接している他部材の表面に付着、移行し、電子写真画像の品位に影響を与えることがある。
これらの課題に対して、特許文献1や特許文献2では、イオン導電剤のカチオン側に樹脂と反応可能な官能基を持たせ、かつアニオンとしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド及び/ またはトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドを採用することで、イオン導電剤の一部を樹脂中に固定化し、ブリード対策を行うと同時に導電性の確保が行われている。
特開2005−120158号公報 特開2007−297438号公報
本発明者らの検討によれば、イオン導電剤のカチオン側に樹脂と反応可能な官能基を持たせ、かつアニオンとして分子量の大きいものを採用した際に、イオン導電剤のカチオン側が樹脂中に固定化され、かつアニオンの分子量が大きいものを選択的に使用することにより、弾性層からのブリードを抑制し、導電性を確保することが可能であることが確認できた。
しかし、ブリードを抑制するために、イオン導電剤のカチオンを樹脂中に固定化し、かつアニオンとして分子量の大きいものを採用した場合、分子運動性が低下する低温低湿(例えば、温度10℃、相対湿度10%)の環境下における検討において、イオン導電剤の移動度が落ちることに起因すると思われる弊害が見られる場合があった。具体的には、現像部材表面のトナー表面の電荷や、他部材との摩擦帯電によって発生する現像部材表面の電荷が十分に緩和されず、摺擦が繰り返されることによって、数ボルト〜10数ボルト程度、現像部材表面がチャージアップする場合があった。かかるチャージアップは、現像コントラスト、すなわち画像の濃淡の違いとして画像に現われることがある。そして、このような画像は、摺擦頻度が多い場合、すなわち高速機においてより現れやすい。
本発明は、多様な環境下においても安定して高品位な電子写真画像を形成することのできる現像部材およびその製造方法の提供に向けたものである。
また、本発明は、高品位な電子写真画像の安定した形成に資する電子写真プロセスカートリッジおよび画像形成装置の提供に向けたものである。
本発明者らは前記の課題を解決すべく検討を重ねた。その結果、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂と、特定のアニオンと、特定の金属酸化物を併用することで、現像部材において、高温高湿環境下におけるブリード抑制と、低温低湿環境下におけるチャージアップ抑制の両立が可能であることを見出し、本発明を為すに至った。
すなわち、本発明の一態様によれば、導電性基体と、該導電性基体上の弾性層とを有する現像部材であって、該弾性層は、バインダー樹脂と、アニオンと、金属酸化物を含む粒子と、を含み、該バインダー樹脂は、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂を含み、該アニオンは、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、ビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも一つであり、該金属酸化物は、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物を含むことを特徴とする現像部材が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、(1)反応性官能基を有するカチオンと、アニオンと、該反応性官能基と反応可能な官能基を有する化合物を含むバインダー樹脂の原料と、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物を含む粒子と、を含む弾性層形成用の塗料の塗膜を導電性基体上に形成する工程、および(2)該塗膜中の該カチオンの反応性官能基と、該化合物の官能基とを反応させると共に、該塗膜中の該バインダー樹脂の原料を反応させて、該カチオンが分子内に導入されたバインダー樹脂を形成して、該バインダー樹脂と該粒子とを含む弾性層を形成する工程、を有し、該アニオンが、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする、前記現像部材の製造方法が提供される。
更に、本発明の他の態様によれば、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、現像装置を備え、該現像装置が、前記現像部材を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
また更に、本発明の他の態様によれば、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電するための帯電装置と、帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、該転写材上に転写したトナー像を定着するための定着装置と、を有する画像形成装置であって、該現像装置が前記現像部材を有す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。
本発明によれば、高温高湿環境下におけるブリードを抑制し、かつ低温低湿環境下でのチャージアップを抑制可能な現像部材を提供することができる。
(a)本発明の現像部材の一例を示す概略図である。(b)本発明の現像部材の他の例を示す概略図である。 本発明で金属イオンの電気陰性度を計算するために使用したポーリングの電気陰性度である 本発明で用いた電子写真装置の概略図である。 本発明で用いた現像ユニットの概略図である。 本発明で用いた電子写真プロセスカートリッジの概略図である。 本発明で用いた塗布装置の概略図である。 本発明で用いた現像部材の変形量を測定するための装置の概略図である。 本発明で用いた現像部材のチャージアップ評価用の装置の概略図である。
本発明に係る現像部材は導電性基体と、該導電性基体上の弾性層とを具備する。該現像部材の一実施形態を図1に示す。現像部材は、図1(a)に示すように、導電性基体11と、その外周に設けられた弾性層12とからなる。また、図1(b)に示すように、弾性層12の表面に表面層13として更なる弾性層を形成してもよい。更に、表面層を2層などの多層構成であってもよく、その際多層のいずれの層においても本発明は適用可能であるが、現像部材の表面の電荷を緩和させるという観点において、最表面の弾性層に用いることが好ましい。
<導電性基体>
導電性基体は、現像部材の電極及び支持部材として機能するものであって、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属又は合金;クロム又はニッケルで鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。導電性基体の形状は、中実であってもよく中空であってもよい。
<弾性層>
本発明に係る弾性層は、バインダー樹脂と、アニオンと、金属酸化物を含む粒子とを含有している。
〔バインダー樹脂〕
該バインダー樹脂は、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂Aを含んでいる。カチオン性有機基としては、以下の有機基が挙げられる。四級アンモニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基の如き非環状の基;イミダゾリウム基、ピリジニウム基、ピロリジニウム基、ピペリジニウム基、ピラゾリウム基、モルホリニウム基、ピラゾリニウム基、ヒドロイミダゾリウム基、トリアゾリウム基、ピリダジニウム基、ピリミジニウム基、ピラジニウム基、チアゾリウム基、オキサゾリウム基、インドリウム基、キノリニウム基、イソキノリニウム基、キノキサリニウム基の如き含窒素複素環基。
カチオン性有機基としては、下記式(1)〜(6)で示される構造から選ばれる少なくとも一つの構造を有することが好ましい。
樹脂Aとしては、例えば、ポリマー鎖が、ポリエーテル、ポリエステル等であって、カチオン性有機基を有する構造の少なくとも一つがポリマー鎖に結合された樹脂が挙げられる。
Figure 2017090825
式(1)中、R1〜R4は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R1〜R4の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
Figure 2017090825
式(2)中、R5〜R7、R9は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R8は炭素数1〜3の炭化水素基であって、ヘテロ原子を含んでも良く、R5〜R7、R9の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
式(2)中、R8は、式(2)中の2個の窒素原子とともに含窒素複素5員環または含窒素複素6員環を形成するに必要な原子群であることが好ましい。その場合の式(2)の具体的な構造を式(2−1)及び式(2−2)に示す。なお、式(2−1)及び式(2−2)中のR5〜R7、R9は、式(2)におけるそれらと同義である。
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
式(3)中、R10、R11、R13は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R12は炭素数3〜5の炭化水素基であって、酸素原子、硫黄原子を含んでも良く、R10、R11、R13の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
式(3)中、R12は、式(3)中1つの窒素原子または1つの窒素原子と1つの酸素原子を含む複素5〜7員環を形成するに必要な原子群であることが好ましい。その場合の式(3)の具体的な構造を式(3−1)及び式(3−2)に示す。なお、式(3−1)及び式(3−2)中のR10、R11、R13は、式(3)におけるそれらと同義である。
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
式(4)中、R14〜R16、R18は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R17は炭素数1〜3の炭化水素基であって、ヘテロ原子を含んでも良く、R14〜R16、R18の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
式(4)中、R17は、式(4)中の2つの窒素原子を含む複素5〜7員環を形成するに必要な原子群であることが好ましい。その場合の式(4)の具体的な構造を式(4−1)に示す。なお、式(4−1)中のR14〜R16、R18は、式(4)におけるそれらと同義である。
Figure 2017090825
Figure 2017090825
式(5)中、R19〜R22は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R19〜R22の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
Figure 2017090825
式(6)中、R23〜R25は各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わす。R23〜R25の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している。
これらの中でも、樹脂Aとして四級アンモニウム基及び含窒素複素環式カチオン基のように、カチオン骨格に窒素原子を有するカチオン性有機基を有する樹脂を用いた弾性層は、カチオン骨格に窒素原子を有しない樹脂を用いた弾性層と比べて、比較的高い導電性が得られる点で好ましい。また、その中でも、四級アンモニウム基またはイミダゾリウム基については、少量でも導電性に優れる弾性層が得られること及び導電性の発現に必要な量が少量で済むことから、弾性層のその他の特性に影響を与えにくく、好適に用いられる。
また、樹脂Aは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介して該カチオン性有機基が前記ポリマー鎖と結合している部分を3つ以上有する樹脂であることが、弾性層の変形回復性の観点から、好ましい。尚、弾性層の変形回復性については、後述する。
バインダー樹脂は、樹脂Aの他に、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有しない樹脂Bを含むことができ、樹脂Bとしては、以下の樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、エステル樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、アミドイミド樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂。
バインダー樹脂中における樹脂A/樹脂Bの質量比は、求める性能に応じて適宜調整可能であるが、樹脂Bについては、本来の目的である導電性を阻害しない程度の配合比率に収める必要がある。
〔アニオン〕
弾性層中に含まれるアニオンとしては、以下のものが挙げられる。フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオン。弾性層はこれらのアニオンの1種以上を含むことができる。これらのアニオンは、比較的分子量が大きいことから、弾性層内での移行性が低く、高温高湿環境下でのブリードに対して、非常に有用である。
フッ化スルホン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、フルオロメタンスルホン酸アニオン、パーフルオロエチルスルホン酸アニオン、パーフルオロプロピルスルホン酸アニオン、パーフルオロブチルスルホン酸アニオン、パーフルオロペンチルスルホン酸アニオン、パーフルオロヘキシルスルホン酸アニオン、パーフルオロオクチルスルホン酸アニオン。
フッ化カルボン酸アニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。トリフルオロ酢酸アニオン、パーフルオロプロピオン酸アニオン、パーフルオロ酪酸アニオン、パーフルオロ吉草酸アニオン、パーフルオロカプロン酸アニオン。
フッ化スルホニルイミドアニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。トリフルオロメタンスルホニルイミドアニオン、パーフルオロエチルスルホニルイミドアニオン、パーフルオロプロピルスルホニルイミドアニオン、パーフルオロブチルスルホニルイミドアニオン、パーフルオロペンチルスルホルイミドアニオン、パーフルオロヘキシルスルホニルイミドアニオン、パーフルオロオクチルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオンの如きアニオン、及びシクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドアニオンの如き環状アニオン。
フッ化スルホニルメチドアニオンとしては、例えば以下のものが挙げられる。トリフルオロメタンスルホニルメチドアニオン、パーフルオロエチルスルホニルメチドアニオン、パーフルオロプロピルスルホニルメチドアニオン、パーフルオロブチルスルホニルメチドアニオン、パーフルオロペンチルスルホニルメチドアニオン、パーフルオロヘキシルスルホニルメチドアニオン、パーフルオロオクチルスルホニルメチドアニオン。
フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオンとしては、トリフルオロメチルトリフルオロホウ酸アニオン、パーフルオロエチルトリフルオロホウ酸アニオンが挙げられる。
フッ化リン酸アニオンとしては、ヘキサフルオロリン酸アニオン、トリス−トリフルオロメチル−トリフルオロリン酸アニオン、トリス−パーフルオロエチル−トリフルオロリン酸アニオン。
フッ化アンチモン酸アニオンとしては、ヘキサフルオロアンチモン酸アニオン、トリフルオロメチル−ペンタフルオロアンチモン酸アニオンが挙げられる。
フッ化ヒ酸アニオンとしては、ヘキサフルオロヒ酸アニオン、トリフルオロメチル−ペンタフルオロヒ酸アニオンが挙げられる。
その他のアニオンとしては、ジシアンアミドアニオン、ビス(オキサラト)ホウ酸アニオンが挙げられる。
これらの中でも、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオンの如き電子求引性のフッ化スルホニル基を有するものが、比較的少量を弾性層中に含有するだけで所望の導電性を得られる点で、好ましい。
〔金属酸化物を含む粒子〕
弾性層中には金属酸化物を含む粒子が存在するが、該金属酸化物は、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物である。本発明者らはこのような金属酸化物を含む粒子を弾性層に併用することで、低温低湿環境下における低電圧領域での導電性が確保されることを見出した。この現象について、本発明者らは以下のように考えている。
まず、金属イオンの電気陰性度について説明する。一般的に各元素についてポーリングの電気陰性度χ0が知られており、これらは電荷の授受のしやすさと相関が高い。各金属酸化物について、以下の数式(1)により求められる値が、金属イオンとしての電気陰性度χiである。
χi=(1+2z)×χ0 (zは電荷を示す) 式(1)
本検討で用いたポーリングの電気陰性度の表を図2に示す。例えば、Alであれば、アルミニウムのポーリングの電気陰性度が1.5、電荷数が3であることから、金属イオンとしての電気陰性度は、上記数式(1)から10.5と計算される。
金属イオンとしての電気陰性度が大きい場合、金属酸化物表面の金属イオンが弾性層中や現像部材の表面近傍に存在する水分との関係において、酸素イオンの電子対を強く引きつけることにより、O−H結合を弱めるため、Hが解離して酸点として作用する。逆にこの電気陰性度が小さい場合には、OH基が解離し、塩基点として作用することが知られている。この場合、解離したOH基が弾性層中に存在することになるが、このOH基は各種イオンの中で、移動度が非常に大きいことが知られている。
本発明の弾性層では上述したように高温高湿環境下でのブリード対策として分子量の大きなアニオンを用いているが、これらのアニオンは、低温低湿環境下かつ、低電圧領域下すなわち電界が小さい場合には、弾性層中において比較的移動し難いものと考えられる。
本発明の現像部材では、弾性層中の金属酸化物の表面に解離したOH基が存在するため、低電圧領域でのアニオンの移動度の低下を補い、電荷移動を行うことで現像部材としての導電性を確保できているものと考えられる。また、これらのOH基は金属酸化物の表面の水分によって発現していることから、水分が存在する以上、OH基が供給可能であり、通電劣化に対しても抑制効果があるものと考えられる。
本発明者らは様々な金属酸化物について検討を行い、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属酸化物について上記で推測したような効果が得られることを見出した。上記数式(1)に当てはめると、電気陰性度が11.0より小さいものとして、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化アルミニウム、酸化ネオジム、酸化ジスプロシウム、酸化イットリウム、酸化カドミウム、酸化コバルト、酸化銅などが挙げられる。安全性や入手のしやすさの観点から、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化アルミニウムが好適に用いられる。金属酸化物を含む粒子としては、粒子に不純物が存在する場合は、その不純物が本発明の効果を阻害し、または予期せぬ弊害をもたらす恐れがある。従って、金属酸化物のみからなる粒子が望ましく、粒子として少なくとも金属酸化物を90質量%以上含むものが好ましい。
これらの粒子の含有量は、弾性層の樹脂固形分100質量部に対し、金属酸化物5〜75質量部が好ましい。金属酸化物の含有量が5質量部より少ない場合は、生じるOH基が少ないため、上述したような低温低湿環境下での導電性の発現に乏しく、75質量部より多い場合には、金属酸化物の硬度が弾性層の硬度として反映されてしまい、硬く脆くなるため、現像部材の耐久性の観点から好ましくない。
また、上述したように、金属酸化物の表面が水分によって、OH基を解離することから、用いる金属酸化物は、粒径は小さいものが比表面積が大きくなることから、少量の添加で導電性の効果を出すことができる。好ましい粒径範囲としては体積平均粒径で1.0μm以下である。
〔その他成分〕
弾性層中には、本発明の効果が損なわれない程度に、必要によって配合剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒を添加しても良い。
配合剤としては、樹脂に対して一般的に用いられる充填剤、軟化剤、加工助剤、粘着付与剤、粘着防止剤、発泡剤が挙げられる。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、および炭酸カルシウムが挙げられる。架橋剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラエトキシシラン、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンおよびジクミルパーオキサイドが挙げられる。
また、弾性層を現像部材の表面層として用いて、弾性層の表面に粗度が必要な場合は、弾性層中に粗さ制御のための粒子を別途添加しても良い。粗さ制御のための粒子は、必要な粗度に対して、適宜選択可能であるが、体積平均粒径が3〜20μmの粒子が好適に用いられる。また、その添加量は、弾性層の樹脂固形分100質量部に対し、1〜75質量部であることが、本発明の効果を損なわないため好ましい。粗さ制御用微粒子としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂及びフェノール樹脂の微粒子を用いることができる。
〔バインダー樹脂の製造〕
カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂Aとしては、アニオンと少なくとも1つの反応性官能基を有するカチオンとを有するイオン導電剤a1と、該「イオン導電剤と反応可能な化合物a2」と、を原料として製造される樹脂が挙げられる。
[イオン導電剤]
イオン導電剤のカチオンは、カチオン骨格と、少なくとも1つの反応性官能基を有する置換基を含んでいる。カチオンは、更に反応性官能基を有しない置換基を有していてもよい。反応性官能基を有する置換基と、反応性官能基を有しない置換基は、それぞれカチオン骨格に直接的にまたは連結基を介して結合している。
カチオン骨格としては、以下のカチオンが挙げられる。四級アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ホスホニウムカチオンの如き非環状のカチオン、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、モルホリニウムカチオン、ピラゾリニウムカチオン、ヒドロイミダゾリウムカチオン、トリアゾリウムカチオン、ピリダジニウムカチオン、ピリミジニウムカチオン、ピラジニウムカチオン、チアゾリウムカチオン、オキサゾリウムカチオン、インドリウムカチオン、キノリニウムカチオン、イソキノリニウムカチオン、キノキサリニウムカチオンの如き含窒素複素環。
イオン導電剤のカチオンが有する反応性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基などが挙げられるが、塗料化した際の分散安定性が優れることから水酸基を有するものが好適に用いられる。反応性官能基の数は、2つ以上が好ましく、3つ以上であることがより好ましい。以下にその理由について述べる。
反応性官能基の数が1つの場合、イオン導電剤のカチオンは樹脂中に固定化されることから、ブリードに対しては非常に有用であるが、固定化されたカチオンは架橋点として作用しないことから、添加量を多くした場合に、樹脂自体の硬度を維持しづらい場合がある。反応性官能基数が2つの場合は、カチオン自体が架橋点になりうることから、ブリードの抑制及び硬度の維持が容易となるため、添加量の自由度が増える。さらに反応性官能基数が3つ以上の場合は、カチオン自体が3次元架橋点としての役割を果たすことから、弾性層の変形回復性が、反応性官能基数が2つ以下の場合に比べ、大幅に向上する。
ここで、「変形回復性」とは、弾性層に応力が加わった状態で、高温高湿度環境下に長期間放置した後、該応力を除去して一定時間経過後の、該弾性層の変形が回復する性質を指す。弾性層の変形回復性が高いほど、該弾性層を有する現像部材を高温高湿度環境下に長期間放置した際の、残留変形量が小さくなることから、ブリードによる画像弊害の抑制とともに、変形による画像弊害の抑制も同時に可能となる。
反応性官能基の数が3つ以上の場合に、変形回復性が大幅に向上することついて、本発明者らは以下のように推測している。まず、弾性層に含まれる樹脂がカルボキシ基、ウレタン基、エステル基、水酸基、アミノ基の如き極性官能基を有していると、極性官能基同士が、水素結合などの相互作用により擬似的な架橋点を形成し、変形回復性の向上に寄与すると思われる。しかし、バインダー樹脂としてカチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂Aを用いると、カチオン性有機基と、極性官能基の間に相互作用が生じて、擬似的な架橋点を形成するために極性官能基間の相互作用が減り、変形回復性が低下する場合があると考えられる。
カチオンに反応性官能基を2個有するイオン導電剤と、該イオン導電剤と反応可能な化合物から合成された樹脂において、該樹脂に含まれるカチオン性の構造はポリマー鎖と2箇所で結合している。ポリマー鎖と結合しているため、カチオン性の構造の運動の自由度はある程度制限されるが、ポリマー鎖と結合している箇所は2点のみなので、ある程度の運動性は保たれたままである。この状態で、カチオン性の構造が、樹脂中の極性官能基(カルボキシ基、ウレタン基、エステル基、水酸基、アミノ基)と近づくと、極性官能基の負に分極した部分と、正の電荷をもったカチオン性の構造が引き合う。その結果、極性官能基間の相互作用が減って、擬似的な架橋点の数が減るため、変形回復性を保つことが困難になると考えられる。
これに対して、カチオンに反応性官能基を3つ以上有するイオン導電剤と、該イオン導電剤と反応可能な化合物とから合成された樹脂においては、樹脂に含まれるカチオン性の構造は、ポリマー鎖に対して3箇所以上で結合する。そのため、反応性官能基が2個の場合と比較して、カチオン性の構造の運動の自由度が更に制限され、樹脂中の極性官能基と近づきにくくなる。また、カチオン性の構造が嵩高いことから、該カチオン性の構造が立体障害となり、運動を妨げるため、極性官能基と近づきにくくなる。このため、反応性官能基が2個の場合のように、カチオン性の構造と極性官能基が引き合うことができなくなる。従って、極性官能基間の相互作用(擬似的な架橋点)がほとんど減ることがなく、変形回復性の低下を小さく抑えることができると考えられる。
尚、アニオンの種類も、極性官能基間の相互作用を阻害する原因になると考えられる。ハロゲン化物アニオン、硫酸アニオン、硝酸アニオンのように、プロトンとの親和性が高く、プロトンを還元し易いアニオンは、該アニオンと、極性官能基の有するプロトンとが、相互作用しやすいと考えられる。つまり、極性官能基の有するプロトン(エステル基中のカルボニル基に対してα位に位置するプロトン、及びウレタン基、アミノ基、水酸基の有するプロトン)は分極して正の電荷を帯びているので、極性官能基が負に分極している部分と相互作用すると考えられる。このため、プロトンとの親和性が高いアニオンを用いると、アニオンとプロトンとの相互作用により、極性官能基間の相互作用(擬似的な架橋点)が失われるため、変形回復性の低下を抑えられなくなると考えられる。
これに対して、本発明に係るアニオンは、化学的に非常に安定であり、プロトンとの親和性が低く、プロトンを還元しにくいという特徴をもつ。そのため、アニオンと、極性官能基のプロトンとが相互作用しにくく、極性官能基間の相互作用(擬似的な架橋点)をほとんど失うことがないため、変形回復性を維持できると考えられる。
以上に述べたように、本発明に係る弾性層中に存在するカチオン及びアニオンの両方が、弾性層の樹脂の極性官能基間の相互作用(擬似的な架橋点)を減らすことがないものである。そのため、本発明に係るカチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂Aの原料となるイオン導電剤が、反応性官能基を3つ以上有する場合は、弾性層の変形回復性の低下を大幅に抑えることができると考えられる。
なお、後述する実施例と比較例で示すように、カチオンとアニオンの一方のみを、本発明と同じ材料としても、現像部材の変形量を小さくする(弾性層の変形回復性を維持する)効果は得られない。
イオン導電剤のカチオンにおいて、反応性官能基とカチオン骨格とは、直接的に、または炭化水素基、アルキレンエーテル基を有する置換基、又は分岐構造を有する置換基等を連結基として結合している。
連結基となる炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、フェニレン基等の炭素数1〜30の炭化水素基が挙げられる。これらの炭化水素基は、ヘテロ原子を有していてもよく、その他の反応性官能基を有さない官能基(例えば、炭素数1〜30の炭化水素基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、アミド基、シアノ基などのヘテロ原子を含む置換基、トリフルオロメチル基等のハロアルキル基等)を有していてもよい。
連結基となるアルキレンエーテル基を有する置換基としては、オリゴ(エチレングリコール)、オリゴ(プロピレングリコール)、オリゴ(テトラメチレングリコール)の、重合度が1〜10のアルキレンエーテルが挙げられる。
連結基となる分岐構造を有する置換基としては、炭素原子又は窒素原子を分岐点として、一つのカチオン骨格に対して、複数の上述の連結基を介して複数の水酸基を結合した置換基であって、1,2−プロパンジオール基、[ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ]エチレン基、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−3−ヒドロキシプロピル基が挙げられる。
イオン導電剤のカチオンは、反応性官能基としての水酸基を有する置換基の他に、水酸基を有さない置換基(例えば、炭素数1〜30の炭化水素基、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素の如きハロゲン基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシル基、アミド基、シアノ基の如きヘテロ原子を含む置換基、トリフルオロメチル基のハロアルキル基)を一つ又は複数有していてもよい。
弾性層内に存在するアニオンとしては、イオン導電剤のアニオンを用いることができる。アニオンとしては、既に記載したアニオンが挙げられる。
弾性層中におけるイオン導電剤の配合量は、弾性層100質量部に対して0.01質量部以上20質量部以下であることが好ましい。0.01質量部以上であると導電性の高い弾性層が得られ、20質量部以下であると変形回復性に特に優れる弾性層が得られる。
[イオン導電剤と反応可能な化合物a2]
カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂Aの原料となる、イオン導電剤と反応可能な化合物a2とは、カチオンが有する反応性官能基と反応する官能基を1分子中に2個以上含む化合物をいう。化合物a2は、イオン導電剤a1が有する反応性官能基だけでなく、後述する化合物a3のポリオール、又はその他の弾性層に含まれる化合物が有する反応性官能基と反応してもよい。化合物a2としては、例えば、イソシアネート化合物、カルボン酸化合物、エポキシド化合物及びメラミン化合物が挙げられる。
イソシアネート化合物としては、例えば以下のものが挙げられる。エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)の如き脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、シクロヘキサン−1,3−ジイソシアネート、シクロヘキサン1,4−ジイソシアネートの如き脂環式ポリイソシアネート;2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネート;及びこれらの共重合物やイソシアヌレート体、TMPアダクト体、ビウレット体、それらのブロック体のイソシアネート化合物。
カルボン酸化合物としては、例えば以下のものが挙げられる。アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂肪族ジカルボン酸、オルソフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸。
エポキシド化合物の例としては、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル等の脂肪族ジエポキシド、ビスフェノールAジグリシジルエーテルの如き芳香族ジエポキシドが挙げられる。メラミン化合物の例としては、例えばメチル化型メラミン、ブチル化型メラミン、イミノ型メラミン、メチルブチル混合型メラミン、メチロール型メラミンが挙げられる。
この中でも、得られる樹脂の変形回復性が優れる点で、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネートが、より好適に用いられる。
[反応性官能基を有する化合物a3]
弾性層に含有される、イオン導電剤a1と、イオン導電剤と反応可能な化合物a2とによって樹脂を合成する際に、弾性層の柔軟性やその他、現像部材に求められる性能をより向上させるために、イオン導電剤以外に、更に「反応性官能基を有する化合物a3」を別途添加して当該樹脂Aを合成してもよい。この際、化合物a3が有する反応性官能基は、イオン導電剤a1が有する反応性官能基と同じであれば、おのおのの官能基の反応性に差が生じにくく、樹脂Aが合成される際に両生成物が偏在しづらく、均一に存在しやすいことから好ましい。
先述したように、イオン導電剤に用いられる反応性官能基としては水酸基が好ましいことから、化合物a3としてはポリオールが好適に用いられる。このポリオールは複数の水酸基を分子内に有しており、水酸基は前記反応性官能基と反応可能な化合物a2と反応する。ポリオールとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールが挙げられる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。またポリエステルポリオールとしては、例えば以下のものが挙げられる。1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールの如きジオール成分や、トリメチロールプロパンの如きトリオール成分と、アジピン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸とのジカルボン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオール。該ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールは必要に応じてあらかじめ2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、1,4ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)の如きイソシアネートにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。
〔現像部材の製造方法〕
本発明に係る現像部材の製造方法は、(1)反応性官能基を有するカチオンと、アニオンと、該反応性官能基と反応可能な官能基を有する化合物を含むバインダー樹脂の原料と、金属酸化物を含む粒子と、を含む弾性層形成用の塗料の塗膜を導電性基体上に形成する工程、および(2)該塗膜中の該カチオンの反応性官能基と、該化合物の官能基とを反応させると共に、該塗膜中の該バインダー樹脂の原料を反応させて、該カチオンが分子内に導入されたバインダー樹脂を形成して、該バインダー樹脂と該粒子とを含む弾性層を形成する工程、を有し、該アニオンが、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも1つであることを特徴としている。
前記反応性官能基を有するカチオンとしては、前述のイオン導電剤のカチオンが挙げられる。該カチオンは、少なくとも3つの反応性官能基を有する四級アンモニウムカチオン、及び、少なくとも3つの反応性官能基を有する含窒素複素環式カチオンから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。また該カチオンは、少なくとも3つの反応性官能基を有するイミダゾリウムカチオンであることが好ましい。また、カチオンが有する反応性官能基としては、カルボキシル基、水酸基、アミノ基などが挙げられるが、塗料化した際の分散安定性が優れることから水酸基が好ましい。
前記反応性官能基と反応可能な官能基を有する化合物としては、前述の化合物a2が挙げられる。該官能基は、イソシアネート基、カルボキシル基、もしくはエポキシ基を有する化合物、及びメラミンから選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
[弾性層の形成方法]
図1(a)及び(b)に示す弾性層12もしくは表面層13としての弾性層の形成方法は特に限定されず、弾性層の膜厚によって適切な形成方法を選択できる。図1(b)に示す表面層13のような薄い膜厚の弾性層を導電性基体上に形成する場合には、塗料によるスプレー、浸漬、およびロールコートが挙げられる。特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽の上端から塗料をオーバーフローさせる浸漬塗工方法は、弾性層を形成する方法として、簡便で生産安定性に優れている。導電性基体上に形成された塗膜は、加熱等することによって硬化し弾性層とされる。
また図1(a)及び(b)に示す弾性層12のように、膜厚の大きい弾性層を形成する場合には、例えば、クロスヘッド型押出機を用いて、導電性基体と溶融可能な弾性層用の材料とを共に押出して成型する方法が挙げられる。また、弾性層用材料が液状であれば、円筒状のパイプと、このパイプの両端に配設された導電性基体を保持するための駒と、導電性基体とを配設した金型内に弾性層用の材料を注入し、加熱硬化する方法が挙げられる。
<プロセスカートリッジ、電子写真装置>
本発明に係るプロセスカートリッジは、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、現像装置を備え、該現像装置が前記現像部材を有するものである。
また本発明に係る電子写真画像形成装置は、静電潜像を担持するための像担持体(感光体)と、該像担持体を帯電するための帯電装置と、帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、該転写材上に転写したトナー像を定着するための定着装置と、を有する画像形成装置であって、該現像装置が前記現像部材を有するものである。
一例として、図3に、本発明に係る現像部材を具備した電子写真プロセスカートリッジを用いた電子写真画像形成装置の概略構成を示す。図3に示す電子写真画像形成装置は、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置であり、それぞれの色に対応したトナーが詰められた電子写真プロセスカートリッジが設けられている。図4は本発明に係る現像部材(現像ローラ)を具備した現像ユニットを示したものである。また、図5は本発明に係る現像部材(現像ローラ)を具備した電子写真プロセスカートリッジの概略断面図を示したものである。
現像ユニットは、現像部材301、トナー供給部材302、トナー303及びトナー量規制部材304、トナー容器305からなっている。そして、電子写真プロセスカートリッジは、現像ユニットに加え、感光体306、クリーニングブレード307、廃トナー収容容器308及び帯電部材309も含めて形成される。使用する電子写真画像形成装置によっては、現像ユニット以外の部材は電子写真画像形成装置側に備え付けられており、現像ユニットのみを着脱可能とする場合もある。
トナー供給部材302は、スポンジ構造や、軸芯体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造とすることが、現像部材301へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いることができる。
ここで、画像出力までの画像形成プロセスの概略を説明する。感光体306は矢印方向に回転し、感光体306を帯電処理するための帯電部材309によって一様に帯電される。次に感光体306に静電潜像を書き込む露光手段310(例えばレーザーやLED)により、静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体306に対して接触配置される現像ユニットによってトナーが付与され、トナー像として可視化(現像)される。なお、記録紙312は搬送ベルト上に担持され、トナー像の形成に同期して搬送されている。
可視化された感光体306上のトナー像は、感光体306の回転に同期して送られてくる中間転写体に一旦転写されたのち、転写部材311によって記録用紙312に転写される。記録用紙312にトナー像を転写された後、記録用紙312を搬送ベルトから剥離して定着部材(不図示)へ送り、定着部材によりトナーが記録用紙に定着処理して装置外に排紙され、一連の画像形成プロセスは終了する。
一方、記録紙に転写されずに感光体306の表面に残存したトナーは、クリーニングブレード307により掻き取られ、廃トナー収容容器308に収納される。クリーニングされた感光体306は次の画像形成に備える。
以下に、図1(b)に示すように、弾性ローラの表面層13に本発明に係る弾性層を適用した具体的な実施例及び比較例について示すが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。先ず、実施例及び比較例において使用したイオン導電剤及びイオン導電剤の製造例、金属酸化物の特性、化合物a2の製造例について説明する。
<1.イオン導電剤>
[イオン導電剤1−1、1−2、2−1]
イオン導電剤1−1、1−2、2−1として下記表1に示す市販品を用意した。
Figure 2017090825
[イオン導電剤1−3、1−4〜1−13、2−2〜2−4、3−1、4−1、5−1および6−1の調製]
まず、これらのイオン導電剤の調製に用いる求核剤、求電子剤およびアニオン交換塩として、表2〜表4に示す化合物を用意した。
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
[イオン導電剤1−3の合成]
ジメチルビス(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド(製品名AH212、四日市合成株式会社製)60gをジクロロメタン30mlに溶解させた。その後、水30mlに溶解させたアニオン交換塩「A−1」48.2gを加え、24時間室温で攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドであるイオン導電剤1−3を得た。
[イオン導電剤1−4の合成]
求核剤「N−1」33.0gをアセトニトリル50mlに溶解し、室温で求電子剤である「Q−1」47.2gを加えた後、90℃で72時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。洗浄とデカンテーションの操作を3回繰り返し、残留物を得た。得られた残留物は、ヨウ化物イオンを有する化合物である。
ヨウ化物イオンを目的のアニオンに交換するため、得られた残留物をジクロロメタン30mlに溶解させた後、水30mlに溶解させたアニオン交換塩「A−1」76.3gを加え、24時間室温で攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドであるイオン導電剤1−4を得た。
[イオン導電剤4−1の合成]
求核剤である「N−6」16.2gをベンゼン(関東化学株式会社製)200mlに溶解させ、ベンゼン200mlに溶解させた三級化のための求電子剤「Q−3」30.7gを滴下し、42時間85℃で加熱還流した。反応終了後炭酸ナトリウム5質量%水溶液800mlを加えて抽出し、ベンゼン層を水洗、乾燥後、ベンゼンを留去して黄色粘性液体として3級アミン化合物を得た。続いて得られた3級アミン化合物をアセトニトリル300mlに溶解し、室温で四級化のための求電子剤「Q−2」35.0gを加えた後、90℃で72時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返し、残留物を得た。得られた残留物は、臭化物イオンを有する化合物である。
臭化物イオンを目的のアニオンに交換するため、得られた残留物をジクロロメタン20mlに溶解させた後、水20mlに溶解させたアニオン交換塩「A−11」74.0gを加え、24時間室温で攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがシクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドであるイオン導電剤4−1を得た。
[イオン導電剤1−5〜1−13、2−2、2−3、2−4、3−1、5−1、6−1の合成]
求核剤、求電子剤、アニオン交換塩の種類を表2〜表4に示す。それぞれにおいて用いる求核剤、求電子剤、アニオン交換塩の種類および配合量を表5に示すものに変更した以外はイオン導電剤1−4の合成と同様にして、イオン導電剤1−5〜1−13,2−2、2−3、2−4、3−1、5−1、6−1を得た。
[イオン導電剤7−1の合成]
グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド(Sigma Aldoroch社製)30gをジクロロメタン30mlに溶解させた後、水30mlに溶解させたアニオン交換塩「A−1」68.0gを加え、24時間室温で攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドであるイオン導電剤7−1を得た。
Figure 2017090825
上記合成および購入によって得られた本実施例で用いたイオン導電剤に対応する構造式を下記式(7)〜式(12)に示し、構造式中の置換基や反応性官能基およびその数を下記表6に示す。
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
Figure 2017090825
<2.金属酸化物の特性>
また、本検討で用いた金属酸化物の粒径および各金属イオンとしての電気陰性度を下記表7にまとめた。
Figure 2017090825
<3.化合物a2の製造例> イソシアネート基末端プレポリマーの合成
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR200、日本ポリウレタン工業社製)19.7質量部に対し、ポリ(テトラメチレングリコール−3−メチルテトラメチレングリコール)(商品名:PTG-L1000;保土谷化学工業社製)100質量部を反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、イソシアネート基含有量4.2%のイソシアネート基末端プレポリマーを得た。
〔実施例1〕
[1.弾性ローラの作製]
SUS304製の直径6mm、全長270.5mmの導電性基体に、プライマー(商品名、DY35−051;東レダウコーニング社製)を塗布し、温度180℃に加熱したオーブンで20分間加熱処理を行い、導電性基体を得た。該導電性基体を金型に配置し、下記表8に示す材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。尚、シリカ粉体は耐熱性付与剤として用いた。
Figure 2017090825
続いて、金型を150℃で15分間加熱して、シリコーンゴムを加硫して硬化させた。周面に硬化したシリコーンゴム層が形成された導電性基体を金型から脱型した後、さらに温度180℃で1時間加熱して、シリコーンゴム層の硬化反応を完了させた。こうして、導電性基体の外周に直径12mm、長手方向の距離が237mmのシリコーンゴム層が形成された弾性ローラ1を作成した。
[2.弾性層用の塗料の作製]
弾性層用の材料として、下記表9の成分(1)の欄に示す材料を撹拌モーターで1時間混合撹拌し、混合溶液1を用意した。その後、上記混合溶液1の固形分を100質量部として、表9の成分(2)の欄に示す他の材料を添加し混合溶液2を得た。尚、架橋ウレタンビーズは、粗し粒子として用いた。
Figure 2017090825
あらかじめ、上記混合溶液2と同じ比率の混合溶液を別途準備し、アルミカップ上に1.000g秤量し、その後、後述する加熱処理(本実施例では140℃にて2時間)と同条件で加熱処理を行った後、再度アルミカップの秤量を行い、アルミカップ上に残った分量を求め、その割合から混合溶液の固形分を求めた。
続いて、上記混合溶液2を横型分散機(商品名:NVM-03、アイメックス社製)で周速7m/sec、流量1.7cm/s、分散液温度15 ℃の条件下で2時間分散し、分散液を得た。ついで、この分散液にMEKを加え、塗工後の弾性層の膜厚が10μmになるよう、固形分濃度を29質量%に調整した。続いて、この分散液を200メッシュの網でろ過して、弾性層用の塗料を調合した。
[3.弾性層の作製]
本実施例で弾性層の塗布に用いた塗布装置の概略図を図6に示す。塗布装置には、浸漬槽61が設けられている。浸漬槽61は内径16mmで、弾性ローラ全体が十分に浸漬できる深さの円筒形であり、軸方向を垂直方向にして設置される。液送ポンプ62によって、攪拌タンク63から浸漬槽61の底部に送り出された弾性層用の塗料は、浸漬槽61の上端からあふれ出し、液受け部にて回収されて、再び攪拌タンク63に戻るようになっている。この塗布装置には、浸漬槽の上方に昇降板を浸漬槽の軸方向に昇降させる昇降装置64が設けられ、昇降板に懸架される弾性ローラを浸漬槽中に進入、後退可能な構造となっている。
予め紫外線照射による表面処理を行った前記弾性ローラを、浸漬槽61に侵入速度100mm/sで侵入させ、弾性ローラ全体を弾性層用の塗料に浸漬させ、10 秒間停止させた。その後、初速30mm/s、終速20mm/sの条件で20秒間かけて引き上げ、弾性ローラの外周に塗膜を形成し、室温において10分間、乾燥させた。次いで、温度140 ℃にて2時間加熱処理することで、塗膜の硬化を行い、現像ローラ1を得た。
[4.カチオン性有機基の測定]
弾性層中のカチオン性有機基が、樹脂のポリマー鎖中に含まれていることは、例えば熱分解GC/MS、発生ガス分析(EGA−MS)、FT−IRまたはNMRによる分析等により確認することが可能である。
本実施例で得られた弾性層については、熱分解装置(商品名:パイロホイルサンプラーJPS−700、日本分析工業社製)およびGC/MS装置(商品名:Focus GC/ISQ、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用い、熱分解温度を590℃、キャリアガスとしてヘリウムを使用し、分析を行った。その結果、得られたフラグメントピークから、イオン導電剤のカチオンが、樹脂のポリマー鎖中に含まれていることが確認された。
こうして得られた実施例1に係る現像部材に対して、以下の項目について評価を行った。
[5.現像部材の変形量の評価]
本実施例の現像部材を温度23℃、相対湿度55%の環境下に24時間以上放置した。その後、図7に示す原理にて測定を行った。現像部材の導電性基体を把持し、回転させながら、レーザー変位計71(LT−9010M;キーエンス社製)を用いて、レーザー光72が照射された位置の弾性層の変位の値を現像部材の1周に対して1°ピッチで360点測定し、各位相における弾性層の厚みを測定した。その際、現像部材上の一部にテープを張るなどし、測定位相が後に把握できるようにした。この状態で現像部材の長手方向の位置5点(弾性層の両端部から各40mm、各80mmの位置及び中央部の位置)において、弾性層の厚みを把握した。
その後、SUS製の台座上に現像部材を載せ、さらに現像部材の上部に直径6.0mmの金属製の円筒状部材を載せ、その円筒状部材の両端部に各4.9Nの荷重を加えた状態で台座および現像部材、円筒状部材がずれないよう固定し、温度23℃、相対湿度55%の環境下に72時間放置した。その際、上述の位相合わせのテープなどが、台座部や円筒状部材と当接する部分が重ならないようにした。72時間後に現像部材から円筒状部材を取りはずし、12時間同環境下に放置した。
その後、上記と同じ方法にて現像部材の弾性層の厚みの測定を行った。各位相360点の弾性層の厚みのデータについて、直径6.0mmの金属製の円筒状部材と当接していた位相において当接解除後の弾性層の厚みを測定し、当接前後の弾性層の厚みの差の最大値を「変形量」と定義した。この操作を長手方向の位置5点について行い、5点の変形量の平均値をその現像部材の変形量とし、測定結果を以下の基準でA〜Dにランクづけして表示した。その結果を表10に示す。
A:変形量が3μm未満である。
B:変形量が3μm以上、5μm未満である。
C:変形量が5μm以上、8μm未満である。
D:変形量が8μm以上である。
[6.現像部材のブリード評価]
上記現像部材をアルミニウム製シート上に配置し、アルミニウム製シートを挟んで上下から金属平板を用いて、その間隔が11.0mmになるよう現像部材を圧縮した。その状態で金属平板をねじなどで固定し、温度40℃、相対湿度30%の環境下に12時間放置し、その後12時間かけ、相対湿度を90%まで上昇させ、その環境を72時間保持した。
その後、12時間かけて相対湿度を30%まで下げたのちに、金属平板の固定を解除し、現像部材をアルミニウム製シート上から取り外し、現像部材と当接していた部分のアルミニウム製シートの曇り具合を目視で観察した。観察結果を以下の基準でA〜Dにランクづけして表示した。その結果を表10に示す。
A:アルミニウム製シート上に何も見られない。
B:アルミニウム製シートに僅かに曇りが見られる。
C:アルミニウム製シート上に曇りが見られる。
D:アルミニウム製シート上で現像部材の当接部と非当接箇所で明確に境界が見られる。
[7.現像部材のチャージアップ評価]
作製した現像部材について以下の方法でチャージアップの測定評価を行った。評価装置としては、DRA−2000L(商品名、QEA社製)を使用した。この装置の概略を図8に基づいて説明する。装置にはコロナ放電器81と表面電位計のプローブ82が一体化されたヘッド83が備え付けられている。また、ヘッド83内でのコロナ放電器による放電が行われる位置から表面電位計のプローブ中心までの距離が25mmあるため、ヘッドの移動速度に応じて放電終了から測定までの間に遅延時間が生じる。このヘッド83は設置した現像部材84の長手方向に対して平行に移動することが可能である。また、コロナ放電器81から発生した電荷は現像部材84の表面に向けて放射される。
コロナ放電を行いながら、ヘッド83が移動することで、以下の要領で測定を行う。
(1)コロナ放電器81から現像部材84の表面に電荷が放射される。
(2)表面電位計のプローブ82が測定位置に来るまでの遅延時間の間に現像部材84の表面の電荷が導電性基体11を通じてアースへ逃げる。
(3)現像部材84の表面の残留電荷の量を電位として電位計で測定する。
上記測定から、現像部材84の電荷減衰の程度、すなわちチャージアップについて評価することが可能である。
この評価装置および現像部材を低温低湿環境、すなわち、温度10℃、相対湿度10%の環境下に24時間以上放置し、十分にエージングを行った。
DRA−2000L内に現像部材と同外径を有するSUS304製のマスターを設置し、このマスターをアースに短絡した。ついでマスター表面と表面電位計のプローブとの距離を0.76mmに調整し、表面電位計がゼロとなるよう校正した。上記校正後、マスターを取り外し、測定する現像部材をDRA−2000L内に設置した。
測定条件は、コロナ放電器のバイアス設定を8kV、スキャナの移動速度を400mm/sec、サンプリング間隔を0.5mm以下とした。データ収集を行う範囲は、現像部材の弾性層について両端から27.5mmの範囲を除いた中央部とした。これを10°刻みで36回繰り返すことでコロナ放電による残電荷起因の電位データを上記測定範囲にて得ることが可能である。得られる電位データは、縦方向に長手方向の位置で得られた電位の値、横方向に10°刻みの各位相で得られた電位の値を要素とするm行36列の行列で表わされる。mの数値はサンプリング間隔に応じて決まる。
まず、得られた行列における全ての要素、すなわちm×36個の要素の値を相加平均し、得られた値を現像部材の平均電位とした。測定結果を以下の基準でA〜Dにランクづけして表示した。その結果を表10に示す。
A:平均電位が5V未満である。
B:平均電位が5V以上、10V未満である。
C:平均電位が10V以上、15V未満である。
D:平均電位が15V以上である。
[8.画像評価]
上記測定を行った後、同環境にて、HP製レーザープリンター(商品名:HP LaserJet Enterprise Color M553dn)のシアンカートリッジに、本発明の現像部材を組み込み、画像出力試験用カートリッジを作製した。その後、画像上右半分がベタ画像、上左半分がベタ白画像で下半分がハーフトーンの画像を出力し、下半分のハーフトーン内の濃淡差の評価を行った。画像の観察結果を以下の基準でA〜Dにランクづけして表示した。結果を表10に示す。
A:ハーフトーン画像が均一である。
B:ハーフトーン画像で左右に若干濃淡差が見られる。
C:ハーフトーン画像で左右に濃淡差が見られる。
D:ハーフトーン画像で左右に明確に濃淡差が見られる。
[9.現像部材の耐久性評価]
上記測定後、同環境下において印字率2%に調整した画像を連続で印字し、レーザープリンターにカートリッジ交換ランプが点灯するまで印字を行った。カートリッジ交換ランプ点灯後、さらに500枚印字を行った後、カートリッジを取出し、現像部材の表面観察を行った。表面観察は観察倍率500倍で行い、現像部材の表面の割れやクラックに着目し評価を行った。評価結果を以下の基準でA〜Cにランクづけして表示した。結果を表10に示す。
A:現像部材に割れやクラックはない。
B:現像部材の両端画像領域外に割れやクラックが見られる。
C:現像部材の画像領域内にも割れやクラックが見られる。
〔実施例2〜49〕
表10に示すように、添加するイオン導電剤および金属酸化物の種類および添加量を変更した以外は、実施例1と同様の方法にて現像部材2〜49を得た。評価結果を表10に示す。
Figure 2017090825
〔実施例50〕
弾性層用の材料として、以下の表11の成分(1)の欄に示す材料を撹拌モーターで1時間混合撹拌し、混合溶液を用意した。その後、上記混合溶液の固形分を100質量部として、表11の成分(2)の欄に示す他の材料を添加し混合溶液2を得た。尚、架橋ウレタンビーズは、粗し粒子として用いた。そのほかは実施例1と同様にして、現像部材50を得て評価した。評価結果を表10に示す。
Figure 2017090825
〔実施例51〕
テレフタル酸の代わりに、2,4,6−トリス[ビス(メトキシメチル)アミノ]−1,3,5−トリアジンを用いた以外は実施例50と同様にして、現像部材51を得て評価した。評価結果を表10に示す。
〔実施例52〕
テレフタル酸の代わりに、2,2−ビス(4−グリシジルオキシフェニル)プロパンを用いた以外は実施例50と同様にして、現像部材52を得て評価した。評価結果を表10に示す。
〔実施例53、比較例1〜39〕
表10または表12に示すように、添加するイオン導電剤および金属酸化物の種類および添加量を変更した以外は、実施例1と同様にして、現像部材53及び現像部材C1〜C39を得て評価した。評価結果を表10または表12に示す。
Figure 2017090825
実施例1〜6、18〜20、39〜44に対し、比較例1〜3、22〜24を比較すると、イオン導電剤の反応性官能基の有無によって、ブリードとチャージアップの評価が大幅に変化していることが分かる。これはカチオンをバインダー樹脂に固定化することでブリードの抑制には大幅に効果があるが、低温低湿下における高速機の評価では、チャージアップ抑制に必要な導電性の確保が難しいことを示唆している。またこれらの実施例で反応性官能基数を変更しているが、反応性官能基数が増加するに従い、ブリードや変形が良化していることが分かる。
さらに比較例4〜12、25〜30では併用する金属酸化物として、金属イオンとしての電気陰性度が11.0より大きい金属酸化物を使用しているが、これらの金属酸化物ではチャージアップの抑制効果が得られていないことが分かる。さらに比較例39ではイオン導電剤と併用せずに、電気陰性度の小さい金属酸化物を含む粒子のみを使用しているが、チャージアップが改善しないことが分かる。
上記結果から、電気陰性度に着目し、金属酸化物を選択することでチャージアップの抑制が可能であるが、あくまでもこれら金属酸化物から生じるOH基はイオン導電剤のアニオンと併用することで初めて本発明の効果を発現するものであり、それぞれ単独では効果が得られないことを示している。
また、イオン導電剤の構造やアニオン種を変更した実施例21〜38、45〜49と、比較例13〜21、34〜38を比較しても、同じように金属酸化物によるチャージアップの抑制効果が発現していることが分かる。
また、実施例42〜44と比較例31〜33を比較すると、カチオンを固定している場合においても、アニオン種として分子量の小さいものを使用した場合、ブリード抑制効果や変形抑制効果が劣り、本発明の効果が十分に発現していないことが分かる。
実施例6〜9では使用する金属酸化物粒子の粒径を変更しているが、粒径が小さいものほど、チャージアップの抑制効果が大きいことが示唆される。これは粒径が小さいことで金属酸化物粒子の表面積が増加することから、OH基がより多く発現し、導電性を確保しているものと考えられる。
11‥‥導電性基体
12‥‥弾性層
13‥‥表面層
301‥‥現像部材
302‥‥トナー供給部材
303‥‥トナー
304‥‥トナー量規制部材
305‥‥トナー容器
306‥‥感光体
307‥‥クリーニングブレード
308‥‥廃トナー収容容器
309‥‥帯電部材
310‥‥露光手段
311‥‥転写部材
312‥‥記録用紙
61‥‥浸漬槽
62‥‥液送ポンプ
63‥‥攪拌タンク
64‥‥昇降装置
71‥‥レーザー変位計
72‥‥レーザー光
81‥‥コロナ放電器
82‥‥表面電位計のプローブ
83‥‥ヘッド
84‥‥現像部材

Claims (11)

  1. 導電性基体と、該導電性基体上の弾性層と、を有する現像部材であって、
    該弾性層は、バインダー樹脂と、アニオンと、金属酸化物を含む粒子と、を含み、
    該バインダー樹脂は、カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂を含み、
    該アニオンは、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも1つであり、
    該金属酸化物は、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物を含む、ことを特徴とする現像部材。
  2. 前記カチオン性有機基は、下記式(1)〜(6)で示される構造から選ばれる少なくとも一つの構造を有する請求項1に記載の現像部材:
    Figure 2017090825
    [式(1)中、R1〜R4は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R1〜R4の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]、
    Figure 2017090825
    [式(2)中、R5〜R7及びR9は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R8は、炭素数1〜3の炭化水素基であって、ヘテロ原子を含んでも良く、R5〜R7、及びR9の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]、
    Figure 2017090825
    [式(3)中、R10、R11及びR13は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R12は、炭素数3〜5の炭化水素基であって、酸素原子、硫黄原子を含んでも良く、R10、R11、及びR13の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]、
    Figure 2017090825
    [式(4)中、R14〜R16及びR18は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R17は、炭素数1〜3の炭化水素基であって、ヘテロ原子を含んでも良く、R14〜R16、及びR18の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]、
    Figure 2017090825
    [式(5)、R19〜R22は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R19〜R22の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]、
    Figure 2017090825
    [式(6)中、R23〜R25は、各々独立に、水素原子、炭素数1〜30の炭化水素基、または、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造を表わし、R23〜R25の少なくとも一つは、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介してポリマー鎖と結合している部分を含む構造である。]。
  3. 前記カチオン性有機基をポリマー鎖中に有する樹脂が、エーテル結合、エステル結合及びウレタン結合から選ばれる一つの結合を介して該カチオン性有機基が前記ポリマー鎖と結合している部分を3つ以上有する樹脂である、請求項1または2に記載の現像部材。
  4. 前記金属酸化物が、酸化アルミニウム、酸化亜鉛及び酸化マグネシウムから選ばれる少なくとも1つである請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像部材。
  5. 請求項1〜4の何れか一項に記載の現像部材の製造方法であって、
    (1)反応性官能基を有するカチオンと、アニオンと、該反応性官能基と反応可能な官能基を有する化合物を含むバインダー樹脂の原料と、金属イオンとしての電気陰性度が11.0以下の金属の酸化物を含む粒子と、を含む弾性層形成用の塗料の塗膜を導電性基体上に形成する工程、および
    (2)該塗膜中の該カチオンの反応性官能基と、該化合物の官能基とを反応させると共に、該塗膜中の該バインダー樹脂の原料を反応させて、該カチオンが分子内に導入されたバインダー樹脂を形成して、該バインダー樹脂と該粒子とを含む弾性層を形成する工程、を有し、
    該アニオンが、フッ化スルホン酸アニオン、フッ化カルボン酸アニオン、フッ化スルホニルイミドアニオン、フッ化スルホニルメチドアニオン、ジシアンアミドアニオン、フッ化アルキルフルオロホウ酸アニオン、フッ化リン酸アニオン、フッ化アンチモン酸アニオン、フッ化ヒ酸アニオン、及びビス(オキサラト)ホウ酸アニオンから選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする現像部材の製造方法。
  6. 前記反応性官能基が水酸基である請求項5に記載の現像部材の製造方法。
  7. 前記カチオンが、少なくとも3つの反応性官能基を有する四級アンモニウムカチオン、及び、少なくとも3つの反応性官能基を有する含窒素複素環式カチオンから選ばれる少なくとも一方である請求項5または6に記載の現像部材の製造方法。
  8. 前記カチオンが、少なくとも3つの反応性官能基を有するイミダゾリウムカチオンである請求項5または6に記載の現像部材の製造方法。
  9. 前記化合物が、イソシアネート基、カルボキシル基、もしくはエポキシ基を有する化合物、及びメラミンから選ばれる少なくとも1つである請求項5〜8のいずれか一項に記載の現像部材の製造方法。
  10. 電子写真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、
    現像装置を備え、該現像装置が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像部材を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  11. 静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を帯電するための帯電装置と、帯電された該像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置と、該転写材上に転写したトナー像を定着するための定着装置と、を有する画像形成装置であって、
    該現像装置が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像部材を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
JP2015224327A 2015-11-16 2015-11-16 現像部材、その製造方法、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 Active JP6590652B2 (ja)

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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9952531B2 (en) 2016-04-28 2018-04-24 Canon Kabushiki Kaisha Developing member having alumina particles exposed within protrusions
US10310447B2 (en) 2017-07-12 2019-06-04 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
JP6463534B1 (ja) 2017-09-11 2019-02-06 キヤノン株式会社 現像剤担持体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
JP7057154B2 (ja) 2018-02-26 2022-04-19 キヤノン株式会社 現像部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
WO2020003605A1 (ja) * 2018-06-28 2020-01-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 電極構造体及び非水電解質二次電池
JP7143137B2 (ja) 2018-07-31 2022-09-28 キヤノン株式会社 電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP7158943B2 (ja) 2018-07-31 2022-10-24 キヤノン株式会社 電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP7336289B2 (ja) 2018-07-31 2023-08-31 キヤノン株式会社 電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
JP7433805B2 (ja) 2018-08-30 2024-02-20 キヤノン株式会社 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
JP7199881B2 (ja) 2018-08-31 2023-01-06 キヤノン株式会社 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真用画像形成装置
US10831127B2 (en) 2018-09-21 2020-11-10 Canon Kabushiki Kaisha Developing member, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
US10732538B2 (en) 2018-11-26 2020-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Developing member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
US10705449B2 (en) 2018-11-30 2020-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Developing member, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
US10942471B2 (en) 2019-03-29 2021-03-09 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member having a surface layer with a cross-linked urethane resin-containing matrix, process cartridge, and apparatus
EP4050042A4 (en) 2019-10-23 2023-11-15 Canon Kabushiki Kaisha DEVELOPER APPARATUS, ELECTROPHOTOGRAPHIC PROCESS CARTRIDGE AND ELECTROPHOTOGRAPHIC IMAGE PRODUCING APPARATUS

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002182443A (ja) * 2000-12-19 2002-06-26 Canon Inc プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
JP2002229326A (ja) * 2001-01-31 2002-08-14 Bando Chem Ind Ltd 現像ローラ
JP2011118113A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Shin Etsu Polymer Co Ltd 導電性ローラ及び画像形成装置
JP2011197596A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機器用導電性組成物及びそれを用いた電子写真機器用部材
JP2012212127A (ja) * 2011-03-22 2012-11-01 Canon Inc 電子写真用導電性部材
JP2012215848A (ja) * 2011-03-29 2012-11-08 Canon Inc 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2013148866A (ja) * 2011-12-19 2013-08-01 Canon Inc 電子写真用導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP2014065811A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機器用導電性ゴム組成物およびこれを用いた電子写真機器用導電性部材
WO2014091753A1 (ja) * 2012-12-13 2014-06-19 キヤノン株式会社 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2014134779A (ja) * 2012-12-13 2014-07-24 Canon Inc 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS575047A (en) 1980-06-13 1982-01-11 Ricoh Co Ltd Coating method by dipping
JP2005120158A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Japan Carlit Co Ltd:The 導電性ポリウレタン樹脂及び該樹脂の製造方法並びに該樹脂を用いた電子写真装置用導電性部材
JP2007297438A (ja) 2006-04-28 2007-11-15 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd 半導電性ウレタンエラストマー形成性組成物及び該組成物を用いた半導電性ロール
KR20080076604A (ko) * 2007-02-16 2008-08-20 삼성전자주식회사 우수한 전기특성과 화상품질 및 이들의 높은 안정성을 갖는전자사진 감광체 및 이를 채용한 전자사진 화상형성장치
US20120251171A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 Canon Kabushiki Kaisha Conductive member
JP5312568B2 (ja) * 2011-12-26 2013-10-09 キヤノン株式会社 導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002182443A (ja) * 2000-12-19 2002-06-26 Canon Inc プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
JP2002229326A (ja) * 2001-01-31 2002-08-14 Bando Chem Ind Ltd 現像ローラ
JP2011118113A (ja) * 2009-12-02 2011-06-16 Shin Etsu Polymer Co Ltd 導電性ローラ及び画像形成装置
JP2011197596A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機器用導電性組成物及びそれを用いた電子写真機器用部材
JP2012212127A (ja) * 2011-03-22 2012-11-01 Canon Inc 電子写真用導電性部材
JP2012215848A (ja) * 2011-03-29 2012-11-08 Canon Inc 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2013148866A (ja) * 2011-12-19 2013-08-01 Canon Inc 電子写真用導電性部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP2014065811A (ja) * 2012-09-26 2014-04-17 Tokai Rubber Ind Ltd 電子写真機器用導電性ゴム組成物およびこれを用いた電子写真機器用導電性部材
WO2014091753A1 (ja) * 2012-12-13 2014-06-19 キヤノン株式会社 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2014134784A (ja) * 2012-12-13 2014-07-24 Canon Inc 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
JP2014134779A (ja) * 2012-12-13 2014-07-24 Canon Inc 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置

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