JP2021067757A - 電子写真装置、プロセスカートリッジ、及びカートリッジセット - Google Patents
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Abstract
Description
電子写真装置には、帯電部材として導電性部材が使用されている。導電性部材としては、導電性の支持体と、支持体上に設けられた導電層を有する構成が知られている。導電性部材は、導電性の支持体から導電性部材表面まで電荷を輸送し、当接物体に対して、放電又は摩擦帯電によって電荷を与える役割を担う。
帯電部材としての導電性部材は、電子写真感光体との間に放電を発生させ、電子写真感光体表面を帯電させる部材である。
導電性部材が現像剤(以後、トナーと呼ぶ)により汚染された場合、導電性部材の帯電性能が所望の特性から変化してしまう。特に、プロセスカートリッジを長寿命に設計する場合、性能が顕著に低下する傾向にある。
特許文献1には、体積固有抵抗率1×1012Ω・cm以下の原料ゴムAを主体とするイオン導電性ゴム材料からなるポリマー連続相と、原料ゴムBに導電粒子を配合して導電化した電子導電性ゴム材料からなるポリマー粒子相とを含んでなる海島構造のゴム組成物、及び該ゴム組成物から形成された弾性体層を有する帯電部材が開示されている。
特許文献2には、結晶性ポリエステル樹脂のドメインの大きさが小さいことと、その存在状態とを規定したトナーが開示されている。
具体的には、特許文献1に係る帯電部材を電子写真画像の形成に供したところ、帯電部材へのトナーによる汚染が発生する現象が見られた。これにより、帯電工程に至るまでに被帯電体の表面に形成された微小な電位ムラを十分に均すことができず、当該電位ムラに起因する、細線画像の乱れが形成される場合があった。
特に、近年は、特許文献2に記載されているように、トナーのより一層の低温定着性が進められてきており、このようなトナーが用いられた場合、帯電部材へのトナーの付着はより生じやすい状況にある。
本開示は、低温定着性を満足しつつ、低温低湿環境において高速で長期間使用した場合でも細線のムラが発生しにくい電子写真装置、プロセスカートリッジ、及びカートリッジセットの提供に向けたものである。
電子写真感光体、該電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置、を有する電子写真装置であって、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該現像装置は、該トナーを含み、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす、電子写真装置が提供される。
(1) Dv≧Dms
本開示の他の態様によれば、
電子写真装置の本体に脱着可能であるプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置を有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該現像装置は、該トナーを含み、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層
中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす、プロセスカートリッジが提供される。
(1) Dv≧Dms
また、本開示の他の態様によれば、
電子写真装置の本体に脱着可能である第一のカートリッジ及び第二のカートリッジを有するカートリッジセットであって、
該第一のカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該帯電装置を支持するための第一の枠体を有し、
該第二のカートリッジが、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するためのトナーを収容しているトナー容器を有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす、カートリッジセットが提供される。
(1) Dv≧Dms
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わ
せることができる。
そのため、乱れのない細線を安定して出力するためには、導電性部材へのトナーの付着を抑制することが重要と本発明者らは考えている。
本発明者らは、トナーの、帯電部材としての導電性部材への付着を抑えるために、トナーと導電性部材の間に静電的な反発力を生じさせるべく検討を重ねた。その結果、以下の構成の導電性部材とトナーの組み合わせにより、上記の要求によく応え得ることを見出した。
以下にその理由を説明する。
通常、導電性部材と、電子写真感光体の当接部近傍における微小空隙において、電界の強さと、微小空隙の距離の関係がパッシェンの法則を満たす領域において放電が発生する。
電子写真感光体を回転させながら放電を発生させる電子写真プロセスにおいては、導電性部材表面の一点を経時で追跡した際に、放電の開始地点から終了地点までに、放電が持続的に発生するのではなく、複数回の放電が繰り返し発生することが分かっている。
ここで、本発明者らは、特許文献1に係る帯電部材の放電状態を、オシロスコープで詳細に測定、解析した。その結果、特許文献1に係る帯電部材では、プロセススピードが速くなるにつれて、本来放電が生じなければいけないタイミングで放電されない、いわゆる放電の抜けが生じていることが確認された。放電の抜けが生じる理由としては、導電性部材からの放電で導電層内に蓄積された電荷の大半が消費された後、次の放電のための導電層への電荷の蓄積が間に合わないためであると考えられる。
ここで、本発明者らは、導電層内に多量の電荷を蓄積でき、かつ、1回の放電によっても蓄積された電荷が一度に消費されないようにすれば、放電の抜けを解消し得るものと考察した。このような考察に基づきさらなる検討を重ねた結果、本開示に係る構成を備えた導電性部材は、上記の要求によく応え得ることを見出した。
その結果、導電性部材とトナーの間に静電反発力が生じる。以上の理由より、トナーの導電性部材への汚染を抑制することができる。
以下、導電性部材及びトナーについて説明する。
導電性部材について帯電部材としての形態を主体として説明する。
導電性部材は、導電性の外表面を有する支持体、及び、該支持体の外表面上に設けられた導電層を有する。該導電層は、導電性を有する。ここで、導電性とは体積抵抗率が1.0×108Ω・cm未満であると定義する。
そして、該導電層は、第一のゴムを含むマトリックスと、該マトリックス中に分散された複数のドメインDtとを有し、該ドメインDtは、第二のゴム及び電子導電剤を含む。
支持体を構成する材料としては、電子写真用の導電性部材の分野で公知なものや、導電性部材として利用できる材料から適宜選択して用いることができる。一例として、アルミニウム、ステンレス、導電性を有する合成樹脂、鉄、銅合金などの金属又は合金が挙げられる。
さらに、これらに対して、酸化処理やクロム、ニッケルなどで鍍金処理を施してもよい。鍍金の種類としては電気鍍金、無電解鍍金のいずれも使用することができる。寸法安定性の観点から無電解鍍金が好ましい。ここで使用される無電解鍍金の種類としては、ニッケル鍍金、銅鍍金、金鍍金、その他各種合金鍍金を挙げることができる。
鍍金厚さは、0.05μm以上が好ましく、作業効率と防錆能力のバランスを考慮すると、鍍金厚さは0.10μm〜30.00μmであることが好ましい。支持体の円柱状の形状は、中実の円柱状でも、中空の円柱状(円筒状)でもよい。また、支持体の外径は、3mm〜10mmの範囲が好ましい。
プライマーとしては、導電層形成用のゴム材料及び支持体の材質等に応じて公知のものを選択して用いることができる。プライマーの材料としては、例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が挙げられ、具体的には、フェノール系の樹脂、ウレタン系の樹脂、アクリル系の樹脂、ポリエステル系の樹脂、ポリエーテル系の樹脂、エポキシ系の樹脂のような公知の材料を用いることができる。
導電性部材の支持体と、電子写真感光体との間に帯電バイアスが印加されたときの導電層内においては、電荷は以下のようにして導電層の支持体側から反対側、すなわち、導電性部材の外表面側に移動すると考えられる。すなわち、電荷は、マトリックスとドメインとの界面近傍に蓄積される。
そして、その電荷は、導電性支持体側に位置するドメインから、導電性支持体の側とは反対側に位置するドメインに順次受け渡されていき、導電層の導電性支持体の側とは反対側の表面(以降、「導電層の外表面」ともいう)に到達する。このとき、1回の帯電工程で全てのドメインの電荷が導電層の外表面側に移動すると、次の帯電工程に向けて、導電層中に電荷を蓄積するために時間を要することとなる。そうすると、高速の電子写真画像形成プロセスにおいては安定放電を達成することが困難となる。
従って、帯電バイアスが印加されたときにも、ドメイン間の電荷の授受が同時的に生じないようにすることが好ましい。また、高速の電子写真画像形成プロセスにおいては電荷
の動きが制約されるため、一回の放電で十分な量の電荷を放電させるためには、各々のドメインに十分な量の電荷を蓄積させることが好ましい。
構成要素(i):マトリックスの体積抵抗率R1が1.00×1012Ω・cmよりも大きい。
構成要素(ii):ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さい。
その結果、導電層内には、1回の放電が終了した直後においても、次の放電のための電荷が未だ蓄積されている状態とすることができる。そのため、短いサイクルで安定して放電を生じさせることが可能となる。なお、本開示に係る導電性部材によって達成されるこのような放電を、以降、「微細放電」とも呼ぶ。
マトリックスの体積抵抗率R1を、1.00×1012Ω・cmよりも大きくすることで、電荷がドメインDtを迂回してマトリックス中を移動することを抑制できる。そして、1回の放電で蓄積された電荷の大半が消費されることを抑制できる。また、ドメインDtに蓄積された電荷が、マトリックスに漏洩することによって、あたかも導電層内を連通する導電経路が形成されている状態となることを防止できる。
体積抵抗率R1は、2.00×1012Ω・cm以上であることが好ましい。一方、R1の上限は、特に限定されないが、目安としては、1.00×1017Ω・cm以下であることが好ましく、8.00×1016Ω・cm以下であることがより好ましい。
これにより、放電の起点である導電相としてのドメインDtの表面において、放電に関
与できる電荷の総数を向上させることができ、結果、導電性部材の表面からの放電の出やすさを向上させることができると考えられる。
マトリックスの体積抵抗率は、導電層を薄片化し、微小探針によって計測することができる。薄片化の手段としては、ミクロトームのような非常に薄いサンプルを作製できる手段を用いる。具体的な手順については後述する。
ドメインDtの体積抵抗率R2は、マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さい。これにより、マトリックスで目的としない電荷の移動を抑制しつつ、電荷の輸送経路を複数のドメインDtを介する経路に限定しやすくなる。
また体積抵抗率R1は体積抵抗率R2の1.0×105倍以上であることが好ましい。R1はR2の、1.0×105倍〜1.0×1020倍であることがより好ましく、1.0×106倍〜1.0×1018倍であることがさらに好ましく、1.0×109倍〜1.0×1016倍であることがさらにより好ましい。
また、R2は、1.00×101Ω・cm以上1.00×106Ω・cm以下であることが好ましい。ドメインDtの体積抵抗率を当該範囲にすることで、ドメインDt内で移動する電荷の量を飛躍的に向上できる。R2は、1.00×101Ω・cm以上1.00×104Ω・cm以下であることがより好ましい。上記範囲にすることで、電荷の輸送経路を、よりドメインDt経由に限定することができる。
ドメインDt用のゴム材料としては、マトリックス用としてのゴム成分を含むゴム組成物を用いることができる。マトリックスドメイン構造を形成するためにマトリックスを形成するゴム材料との溶解度パラメータ(SP値)の差を一定の範囲にすることが好ましい。すなわち、第一のゴムのSP値と第二のゴムのSP値との差の絶対値が、好ましくは0.4(J/cm3)0.5以上5.0(J/cm3)0.5以下であり、より好ましくは0.4(J/cm3)0.5以上2.2(J/cm3)0.5以下である。
ドメインDtの体積抵抗率は、電子導電剤の種類、及びその添加量を適宜選択することによって調整することができる。ドメインDtの体積抵抗率を1.00×101Ωcm以上1.00×104Ωcm以下に制御するために使用する電子導電剤としては、分散する量によって高抵抗から低抵抗まで体積抵抗率を大きく変化させることができる電子導電剤が好ましい。
以上の様な電子導電剤のうち、ゴムとの親和性が大きく、電子導電剤間の距離の制御が容易な、導電性のカーボンブラックを使用することが好ましい。ドメインに配合されるカーボンブラックの種類については、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。
導電性のカーボンブラック等の電子導電剤の含有量は、ドメインDtに含まれる第二の
ゴム100質量部に対して、20質量部以上150質量部以下が好ましい。より好ましくは、50質量部以上100質量部以下である。
一般的な電子写真用の導電性部材と比較して、導電剤が多量に配合されていることが好ましい。これにより、ドメインの体積抵抗率を1.00×101Ωcm以上1.00×106Ω・cm以下の範囲に容易に制御することができる。
また、必要に応じて、ゴムの配合剤として一般に用いられている充填剤、加工助剤、架橋助剤、架橋促進剤、老化防止剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、軟化剤、分散剤、着色剤等を、本開示に係る効果を阻害しない範囲でドメインDt用のゴム組成物に添加してもよい。
ドメインDtの体積抵抗率R2の測定は、マトリックスの体積抵抗率の測定方法に対して、測定箇所をドメインに相当する場所に変更し、電流値の測定の際の印可電圧を1Vに変更した以外は同様の方法で実施すればよい。具体的な手順は後述する。
ドメインDt同士での電荷の授受を行わせるうえで、導電層の厚み方向の断面観察における、ドメインDtの隣接壁面間距離の算術平均値Dm(以降、単に「ドメイン間距離Dm」ともいう)は、好ましくは2.00μm以下であり、より好ましくは1.00μm以下である。
また、ドメインDt同士を絶縁領域(マトリックス)で電気的に確実に分断し、電荷をドメインDtにより蓄積しやすくなることができるため、ドメイン間距離Dmは、好ましくは0.15μm以上であり、より好ましくは0.20μm以上である。
ドメイン間距離Dmの測定方法は、次のように実施すればよい。
まず、前述のマトリックスの体積抵抗率の測定における方法と同様の方法で切片を作製する。また、マトリックスドメイン構造の観察を好適に実施するために、染色処理、蒸着処理など、導電相と絶縁相とのコントラストが好適に得られる前処理を施してもよい。
破断面の形成、白金蒸着を行った切片を、走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察して、マトリックスドメイン構造の存在を確認する。これらの中でも、ドメインの面積の定量化の正確性から、SEMで、5000倍で観察を行うことが好ましい。具体的な手順は後述する。
ドメイン間距離Dmの分布は均一であることが、より安定的に微細放電を形成できるため好ましい。ドメイン間距離Dmの分布が均一であることで、導電層内で局所的にドメイン間距離が長い箇所が一部できることで、電荷の供給が周囲に比べて滞る箇所が生じた場合などに、放電の出やすさが抑制される現象を低減できる。
電荷が輸送される断面、すなわち、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面において、導電層の外表面から支持体方向への深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所における、50μm四方の観察領域を取得する。このとき、当該観察領域内のドメイン間距離Dm及びドメイン間距離の分布の標準偏差σmを用いて、ドメイン間距離の変動係数σm/Dmが0以上0.40以下であることが好ましく、0.10以上0.30以下であることがより好ましい。
ドメイン間距離の均一性の測定は、ドメイン間距離の測定と同様に、破断面の直接観察で得られる画像を定量化することによって行うことができる。具体的な手順は後述する。
ドメインDtは、導電性部材の外表面に露出している。導電性部材の外表面は、少なくともマトリックスと、導電性部材の外表面に露出しているドメインDtとで構成される。導電性部材の外表面は、好ましくは該ドメインDtの凸部を有する。
導電性部材により発現する微細放電により、トナーに対してマイナス電荷を効果的に付与できる。さらに、当該ドメインDtが、導電性部材の外表面に露出しており、凸部を形成することで、導電性部材表面において、感光ドラムとの当接部に到達したトナーに優先的に接触する。その結果、好適に負の電荷をトナーに注入することができ、導電性部材へのトナーの付着をさらに抑制できる。
導電層から表面を含む薄片を取り出し、微小探針によってドメインDtによる凸形状の確認及び凸形状の計測を実施できる。導電性部材からサンプリングした薄片に対し、SPMで表面プロファイル及び電気抵抗プロファイルを測定する。これにより、凸部がドメイン由来の凸であることを確認できる。同時に、形状プロファイルから、凸部の高さを定量化して評価することが可能である。具体的な手順は後述する。
ドメインDtによる凸形状の形成方法は、特に制限されない。例えば、導電性部材の表面を研削することによって凸形状を得ることができる。また、マトリックスドメイン構造を有する導電層であるからこそ、砥石による研削工程によって好適に形成することができると発明者らは考えている。具体的には、プランジ方式研磨機で、研磨砥石によって研削する方法によって形成することが好ましい。
具体的には、同じ砥石による研削加工を行った場合、ドメインDtは補強性が高いために、マトリックスよりも研削されにくい。そのため、ドメインDtによる凸部が形成されると考えられる。
なお、「砥粒の粒度」とは砥粒の大きさを示し、例えば、#80と表記する。この場合の数字は、砥粒を選別するメッシュの1インチ(25.4mm)あたり幾つの目があるかを意味しており、数字が大きくなるほど砥粒が細かいことを示す。
「砥粒の結合度」とは硬さを示し、アルファベットAからZで表す。この結合度はAに近いほど軟らかく、Zに近いほど硬いことを表す。砥粒中に結合剤を多量に含むほど、結合度の硬い砥石となる。
「砥粒の組織(砥粒率)」とは、砥石の全容積中に占める砥粒の容積比を表し、この組
織の大小により組織の粗密を表す。組織を示す数字が大きいほど、粗であること示す。この組織の数字が大きく、大きな空孔を有する砥石を多孔性砥石と呼び、目詰まり、砥石焼けを防ぐ等の利点を有する。
また、上記結合剤としては、ビトリファイド(V)、レジノイド(B)、レジノイド補強(BF)、ゴム(R)、シリケート(S)、マグネシア(Mg)、シェラック(E)などを用途に応じて適宜、使用することができる。
また、これ以外にも、研磨砥石の外径形状は4次曲線やサイン関数等、様々な数式で表される形状となっていてもよい。研磨砥石の外形形状は外径の変化が滑らかに変化するものが好ましいが、円弧曲線等を直線による多角形状に近似した形状としてもよい。この研磨砥石の軸方向に相当する方向の幅は、導電性部材の軸方向の幅と同等か、それ以上であることが好ましい。
具体的には、磨きを抑えた条件、切れ味が悪い砥粒を用いた条件が好ましく、例えば、粗削りをした後の精密磨き工程の時間を短くする、処理済の砥石(砥粒を配合したゴム部材でドレッシングした砥石の表面を磨くことによって砥粒を摩滅させることができる。ゴム部材で処理した砥石)を用いて研磨するなどの手段をとることができる。
工程(i):カーボンブラック及び第二のゴムを含む、ドメインDt形成用ゴム混合物(以降、「CMB」とも称する)を調製する工程;
工程(ii):第一のゴムを含むマトリックス形成用ゴム混合物(以降、「MRC」とも称する)を調製する工程;
工程(iii):CMBとMRCとを混練して、マトリックスドメイン構造を有するゴム混合物を調製する工程。
工程(iv):工程(iii)で調製したゴム混合物の層を、導電性支持体上に直接又は他の層を介して形成し、該ゴム組成物の層を硬化させて、導電層を形成する工程。
まず、構成要素(i)に関して、マトリックスの体積抵抗率は、MRCの組成によって定まる。
ンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、及びポリノルボルネンゴムからなる群から選択される少なくとも一が好ましい。
第一のゴムが、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、及びエチレンプロピレンジエンゴムからなる群から選択される少なくとも一がより好ましい。
また、マトリックスの体積抵抗率が上記範囲内であれば、MRCには、必要に応じて、充填剤、加工助剤、架橋剤、架橋助剤、架橋促進剤、架橋促進助剤、架橋遅延剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤、着色剤などを添加してもよい。一方、MRCには、マトリックスの体積抵抗率を上記範囲内とするために、カーボンブラックなどの電子導電剤は含有させないことが好ましい。
(a)CMB、及びMRCの各々の界面張力σの差;
(b)CMBの粘度(ηd)、及びMRCの粘度(ηm)の比(ηm/ηd);
(c)工程(iii)における、CMBとMRCとの混練時のせん断速度(γ)、及びせん断時のエネルギー量(EDK)。
(d)工程(iii)における、CMBのMRCに対する体積分率。
一般的に二種の非相溶のゴムを混合した場合、相分離する。これは、異種高分子間の相互作用よりも、同一高分子間の相互作用が強いため、同一高分子同士で凝集し、自由エネルギーを低下させ安定化しようとするためである。
相分離構造の界面は異種高分子と接触するため、同一分子同士の相互作用で安定化されている内部より、自由エネルギーが高くなる。その結果、界面の自由エネルギーを低減させるために、異種高分子と接触する面積を小さくしようとする界面張力が発生する。この界面張力が小さい場合、エントロピーを増大させるために異種高分子でもより均一に混合しようとする方向に向かう。均一に混合した状態とは溶解であり、溶解度の目安となるSP値(溶解度パラメーター)と界面張力は相関する傾向にある。
第二のゴムが、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、及びアク
リロニトリルブタジエンゴム(NBR)からなる群から選択される少なくとも一がより好ましく、スチレンブタジエンゴム(SBR)、及びブチルゴム(IIR)からなる群から選択される少なくとも一がさらに好ましい。
導電層の厚みは、目的とする導電性部材の機能及び効果が得られるものであれば特に限定されない。導電層の厚みは、1.0mm以上4.5mm以下とすることが好ましい。
ドメインDtとマトリクスとの質量比率(ドメインDt:マトリクス)は、好ましくは5:95〜40:60であり、より好ましくは10:90〜30:70であり、さらに好ましくは13:87〜25:75である。
SP値は、SP値が既知の材料を用いて、検量線を作成することで、精度良く算出することが可能である。この既知のSP値は、材料メーカーのカタログ値を用いることもできる。例えば、NBR及びSBRは、分子量に依存せず、アクリロニトリル及びスチレンの含有比率でSP値がほぼ決定される。
従って、マトリックス及びドメインDtを構成するゴムを、熱分解ガスクロマトグラフィー(Py−GC)及び固体NMR等の分析手法を用いて、アクリロニトリル又はスチレンの含有比率を解析する。それにより、SP値が既知の材料から得た検量線から、SP値を算出することができる。
また、イソプレンゴムは、1,2−ポリイソプレン、1,3−ポリイソプレン、3,4−ポリイソプレン、及びcis−1,4−ポリイソプレン、trans−1,4−ポリイソプレンなどの、異性体構造でSP値が決定される。従って、SBR及びNBRと同様にPy−GC及び固体NMR等で異性体含有比率を解析し、SP値が既知の材料から、SP値を算出することができる。
SP値が既知の材料のSP値は、Hansen球法で求めたものである。
CMBとMRCとの粘度比(CMB/MRC)(ηd/ηm)は、1に近い程、ドメイン径を小さくできる。具体的には、粘度比は1.0以上2.0以下であることが好ましい。CMBとMRCの粘度比は、CMB及びMRCに使用する原料ゴムのムーニー粘度の選択や、充填剤の種類や量の配合によって調整が可能である。
また、相分離構造の形成を妨げない程度に、パラフィンオイルなどの可塑剤を添加することでも可能である。また混練時の温度を調整することで、粘度比の調整を行うことができる。
なおドメイン形成用ゴム混合物やマトリックス形成用ゴム混合物の粘度は、JIS K6300−1:2013に基づきムーニー粘度ML(1+4)を混練時のゴム温度で測定することで得られる。
MRCとCMBとの混練時のせん断速度は速いほど、また、せん断時のエネルギー量は大きいほど、ドメイン間距離Dm及びDmsを小さくすることができる。
せん断速度は、混練機のブレードやスクリューといった撹拌部材の内径を大きくし、撹拌部材の端面から混練機内壁までの間隙を小さくすることや、回転数を大きくすることで上げることができる。またせん断時のエネルギーを上げるには、撹拌部材の回転数を上げることや、CMB中の第一のゴムとMRC中の第二のゴムの粘度を上げることで達成できる。
MRCに対するCMBの体積分率は、マトリックス形成用ゴム混合物に対するドメインDt形成用ゴム混合物の衝突合体確率と相関する。具体的には、マトリックス形成用ゴム混合物に対するドメインDt形成用ゴム混合物の体積分率を低減させると、ドメイン形成
用ゴム混合物とマトリックス形成用ゴム混合物の衝突合体確率が低下する。つまり必要な導電性を得られる範囲において、マトリックス中におけるドメインDtの体積分率を減らすことでドメイン間距離Dm及びDmsを小さくできる。
そして、CMBのMRCに対する体積分率(すなわち、ドメインDtのマトリクスに対する体積分率)は、15%以上40%以下とすることが好ましい。
における、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面を取得する。導電層の厚さ方向の断面の各々について、以下を満たすことが好ましい。
該各々の断面において、導電層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所に15μm四方の観察領域を置いたときに、全9個の該観察領域の各々で観察されるドメインDtのうちの80個数%以上が、下記構成要素(v)及び(vi)を満たすことが好ましい。
構成要素(v)
ドメインDtの断面積のうち該ドメインDtに含まれる電子導電剤の断面積の割合μrが、20%以上であること
構成要素(vi)
ドメインDtの周囲長をA、該ドメインDtの包絡周囲長をBとしたとき、A/Bが、1.00以上1.10以下であること。
本発明者らは、1個のドメインDtに含まれる電子導電剤の量が、当該ドメインDtの外形形状に影響を与えているとの知見を得た。すなわち、1個のドメインDtの電子導電剤の充填量が増えるにつれて、該ドメインDtの外形形状がより球体に近くなるとの知見を得た。球体に近いドメインDtの数が多いほど、ドメインDt間での電子の授受の集中点を少なくすることができる。
その結果、ドメインDt間での電子の授受の集中を有意に緩和し得る外形形状を取り得るため好ましい。具体的には、ドメインDtの断面積に対する該ドメインDtが含む該電子導電剤の断面積の割合μrが、20%以上であることが好ましい。より好ましくは、25%〜30%である。
上記範囲にあることで、高速プロセス下においても、十分な電荷供給量を可能とすることができる。
1.00≦A/B≦1.10 (5)
(A:ドメインDtの周囲長、B:ドメインDtの包絡周囲長)
ドメインDtの周囲長と、ドメインDtの包絡周囲長との比は1が最小値であり、1である状態は、ドメインDtが真円又は楕円等の断面形状に凹部がない形状であることを示す。これらの比が1.1以下であると、ドメインDtに大きな凸凹形状が存在しないことを示し、電界の異方性が発現しにくい。
導電性部材(導電性ローラ)の導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM
FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、切削温度−100℃にて、1μmの厚みの超薄切片を切り出す。ただし、下記のように、導電性部材の長手方向に対して垂直な断面によって、切片を作製し、当該切片の破断面におけるドメインDtの形状を評価する必要がある。この理由を下記に述べる。
図3(a)及び図3(b)に、導電性部材81を、3軸、具体的にはX、Y、Z軸の3次元としてその形状を示した図を示す。図3(a)及び図3(b)においてX軸は導電性部材の長手方向(軸方向)と平行な方向、Y軸、Z軸は導電性部材の軸方向と垂直な方向を示す。
この評価に、該導電層の長手方向の長さをLとしたとき、導電層の長手方向の中央での断面83bと、及び該導電層の両端から中央に向かってL/4の2か所の断面(83a及び83c)の計3か所を選択する。
また、当該断面83a〜83cの観察位置に関しては、導電層の厚さをTとしたとき、各切片のそれぞれ外表面から深さ0.1T以上0.9T以下までの厚み領域の任意の3か所で15μm四方の観察領域を置いたときの、合計9か所の観察領域で測定を行えばよい。
次に、当該解析画像内のドメインDtの形状を定量化するために、画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus;Media Cybernetics社製)を使用して、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。次いで、破断面内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化画像を得る。
ドメインDt内の電子導電剤の断面積割合の測定は、上記5000倍で撮影した観察画像の2値化画像を定量化することによって行なうことができる。
画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus;Media Cybernet
ics社製)によって、8ビットのグレースケール化を行い、256諧調のモノクロ画像を得る。当該観察画像に対して、カーボンブラックの粒子を区別できるように2値化を実施し、2値化画像を得る。得られた画像に対しカウント機能を使用することによって、当該解析画像内のドメインDtの断面積S及び当該ドメイン内に含まれる電子導電剤としてのカーボンブラック粒子の断面積の合計Scを算出する。
そして、ドメインDt内の電子導電材の断面積割合として、上記9か所におけるSc/Sの算術平均値μrを算出する
電子導電剤の断面積割合μrは、ドメインDtの体積抵抗率の均一性に影響する。断面積割合μrの測定と合わせて、ドメインDtの体積抵抗率の均一性は以下のように測定できる。
上記測定方法により、ドメインDtの体積抵抗率の均一性の指標として、μr及びμrの標準偏差σrから、σr/μrを算出する。
画像処理ソフトのカウント機能によって、上記1000倍で撮影した観察画像の2値化画像内に存在するドメイン群に対して下記の項目を算出する。
・周囲長A(μm)
・包絡周囲長B(μm)
これらの値を以下の式(5)に代入し、9か所の評価画像の算術平均値を採用する。
1.00≦A/B≦1.10 (5)
(A:ドメインDtの周囲長、B:ドメインDtの包絡周囲長)
ドメインDtの形状指数は、μr(面積%)が20%以上であり、かつ、ドメインDtの周囲長比A/Bが上記式(5)を満たすドメインDt群の、ドメイン総数に対する個数パーセントを算出すればよい。ドメインDtの形状指数が、80個数%〜100個数%であることが好ましい。
上記2値化画像に対して、画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus;Media Cybernetics社製)のカウント機能を用いて、ドメインDt群の2値化画像内の個数を算出し、さらに、μr≧20及び上記式(5)を満たすドメインDtの個数パーセントを求めればよい。
構成要素(vi)で規定したような、電子導電剤が高密度に充填されたドメインDtを得るために、電子導電剤は、DBP吸油量が40cm3/100g以上80cm3/100g以下であるカーボンブラックを有することが好ましい。
DBP吸油量(cm3/100g)とは、100gのカーボンブラックが吸着し得るジブチルフタレート(DBP)の体積であり、日本工業規格(JIS) K 6217−4:2017(ゴム用カーボンブラック−基本特性−第4部:オイル吸収量の求め方(圧縮試料を含む))に従って測定される。
一般に、カーボンブラックは、平均粒径10nm以上50nm以下の一次粒子がアグリゲートした房状の高次構造を有している。この房状の高次構造はストラクチャーと呼ばれ、その程度はDBP吸油量(cm3/100g)で定量化される。
また、DBP吸油量が、上記した範囲内にある導電性カーボンブラックは、凝集体を形成し難いため、要件(vii)に係るドメインDtを形成しやすくなる。
導電層の断面から観察されるドメインDtの円相当径D(以降、単に「ドメイン径D」ともいう)の算術平均値は、0.10μm以上5.00μm以下であることが好ましい。この範囲であれば、最表面のドメインDtがトナーと同様以下のサイズとなるため、細かい放電が可能となり、均一放電を達成することが容易となる。
ドメイン径Dの平均値を、0.10μm以上にすることで、導電層において、電荷の移動する経路を目的とする経路により効果的に限定することができる。より好ましくは0.15μm以上であり、さらに好ましくは0.20μm以上である。
また、ドメイン径Dの平均値を5.00μm以下にすることで、ドメインの全体積に対する表面積の割合、すなわち、ドメインDtの比表面積を指数関数的に大きくすることができ、ドメインDtからの電荷の放出効率を飛躍的に向上させ得る。ドメイン径Dの平均値は、上記の理由から、2.00μm以下がより好ましく、1.00μm以下がさらに好ましい。
ドメイン径Dの平均値を2.00μm以下にすることで、ドメインDtそのものの電気抵抗を低減できるため、単発の放電の量を必要十分量として、より効率的に微細放電が可能となる。
CMBのドメイン径Dを小さくすることでCMBの比表面積が増大し、マトリックスとの界面が増加するため、CMBのドメインの界面には張力を小さくしようとする張力が作用する。その結果、CMBのドメインは、その外形形状が、より球体に近づく。
・Taylorの式
D=[C・σ/ηm・γ]・f(ηm/ηd) (6)
・Wuの経験式
γ・D・ηm/σ=4(ηd/ηm)0.84・ηd/ηm>1 (7)
γ・D・ηm/σ=4(ηd/ηm)−0.84・ηd/ηm<1 (8)
・Tokitaの式
D=12・P・σ・φ/(π・η・γ)・(1+4・P・φ・EDK/(π・η・γ))
(9)
は、界面張力、ηmは、マトリックスの粘度、ηdは、ドメインの粘度、γは、せん断速度、ηは、混合系の粘度、Pは、衝突合体確率、φは、ドメイン相体積、EDKは、ドメイン相切断エネルギーを表す。
構成要素(iii)に関連して、ドメイン間距離の均一化を図るためには、式(6)〜(9)に従って、ドメイン径を小さくすることが有効である。さらに、MRCとCMBとを混錬する工程において、ドメインの原料ゴムが分裂し、徐々にその粒径が小さくなっていく過程において、混錬工程をどこで止めたかによってもドメイン間距離は変化する。
したがって、そのドメイン間距離の均一性は、混錬工程における混錬時間及びその混錬の強度の指数となる混錬回転数によって制御可能であり、混錬時間が長いほど、混錬回転数が大きいほどドメイン間距離の均一性を向上させることができる。
ドメイン径Dは均一であること、つまり、粒度分布が狭い方が好ましい。導電層内の電荷が通るドメイン径Dの分布を均一とすることで、マトリックスドメイン構造内での電荷の集中を抑制し、導電性部材の全面にわたって放電の出やすさを効果的に増大することができる。
電荷が輸送される断面、すなわち、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面において、導電層の外表面から支持体方向への深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所における、50μm四方の観察領域を取得した際に、ドメイン径Dの標準偏差σd及びドメイン径の算術平均値Dの比σd/D(変動係数σd/D)が0以上0.40以下であることが好ましく、0.10以上0.30以下であることがより好ましい。
したがって、そのドメイン径の均一性は、混錬工程における混錬時間及びその混錬の強度の指数となる混錬回転数によって制御可能であり、混錬時間が長いほど、混錬回転数が大きいほどドメイン径の均一性を向上させることができる。
ドメイン径の均一性の測定は、先に説明したドメイン間距離の均一性の測定と同様の方法で得られる、破断面の直接観察で得られる画像を定量化することによって行うことができる。具体的な手段は後述する。
導電層中のマトリックスドメイン構造の存在は、導電層から薄片を作製して、薄片に形成した破断面の詳細観察により確認することができる。具体的な手順は後述する。
プロセスカートリッジは以下の態様を有する。
電子写真装置の本体に脱着可能であるプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置を有し、
該現像装置が、トナーを有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有する。
このプロセスカートリッジに、前述のトナー及び導電性部材を適用できる。
プロセスカートリッジは、帯電装置及び現像装置を支持するための枠体を有していても
よい。
現像装置は、少なくとも現像ローラ93を備え、トナー99を有している。現像装置は、必要に応じてトナー供給ローラ94、トナー容器96、現像ブレード98、攪拌羽910が一体化されていてもよい。
帯電装置は、帯電ローラ92を少なくとも備えていればよく、クリーニングブレード95及び廃トナー容器97を備えていてもよい。導電性部材が電子写真感光体に接触可能に配置されればよいため、電子写真感光体(感光ドラム91)は、プロセスカートリッジの構成要素として、帯電装置と共に一体化されていてもよいし、電子写真装置の構成要素として本体に固定されていてもよい。
帯電ローラ92、現像ローラ93、トナー供給ローラ94、及び現像ブレード98は、それぞれ電圧が印加されるようになっている。
電子写真装置は以下の態様を有する。
電子写真感光体、
該電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び
該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置、を有する電子写真装置であって、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有する。
この電子写真装置に、前述のトナー及び導電性部材を適用できる。
電子写真装置は、
該電子写真感光体の表面に像露光光を照射して該電子写真感光体の表面に静電潜像を形成するための像露光装置、
該電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写するための転写装置、及び
該記録媒体に転写された該トナー像を該記録媒体に定着させるための定着装置、
を有していてもよい。
感光ドラム101は矢印方向に回転し、帯電バイアス電源から電圧が印加された帯電ローラ102によって一様に帯電され、露光光1011により、その表面に静電潜像が形成される。一方、トナー容器106に収納されているトナー109は、攪拌羽1010によりトナー供給ローラ104へと供給され、現像ローラ103上に搬送される。
そして現像ローラ103と接触配置されている現像ブレード108により、現像ローラ103の表面上にトナー109が均一にコーティングされると共に、摩擦帯電によりトナー109へと電荷が与えられる。上記静電潜像は、感光ドラム101に対して接触配置される現像ローラ103によって搬送されるトナー109が付与されて現像され、トナー像として可視化される。
転写材1019は、給紙ローラにより装置内に給紙され、中間転写ベルト1015と二次転写ローラ1016の間に搬送される。二次転写ローラ1016は、二次転写バイアス電源から電圧が印加され、中間転写ベルト1015上のカラー像を、転写材1019に転写する。カラー像が転写された転写材1019は、定着器1018により定着処理され、装置外に廃紙されプリント動作が終了する。
一方、転写されずに感光ドラム上に残存したトナーは、クリーニングブレード105により掻き取られて廃トナー収容容器107に収納され、クリーニングされた感光ドラム101は、上述の工程を繰り返し行う。また転写されずに一次転写ベルト上に残存したトナーもクリーニング装置1017により掻き取られる。
カートリッジセットは以下の態様を有する。
電子写真装置の本体に脱着可能である第一のカートリッジ及び第二のカートリッジを有するカートリッジセットであって、
該第一のカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該帯電装置を支持するための第一の枠体を有し、
該第二のカートリッジが、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するためのトナーを収容しているトナー容器を有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有する。
このカートリッジセットに、前述のトナー及び導電性部材を適用できる。
第一のカートリッジ又は第二のカートリッジは、電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置を備えていてもよい。現像装置は、電子写真装置の本体に固定されていてもよい。
トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有する。
走査透過型電子顕微鏡によるトナーの断面観察において、結晶性材料のドメインDcが存在し、該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が、30nm以上1100nm以下である。上記範囲であると、該ドメインDcの間隔が比較的近いことを示す。
ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値は、80nm以上850nm以下であることが好ましく、100nm以上350nm以下であることがより好ましく、100nm以上200nm以下であることがさらに好ましい。
ここで、結晶性材料とは、示差走査熱量計(DSC)による測定において、明確な吸熱ピーク(融点)を有する材料と定義する。
結晶性材料のドメインDcの隣接壁面間距離は、比較的近い。このため、トナーが電荷を授受した時、トナー粒子表面や内部の結晶性材料の複数のラメラ構造を電荷が移動することにより、一粒のトナーの全体に電荷が分配されるとともに、トナーが多くの電荷を保有しやすい。
(1) Dv≧Dms
上述のように、導電性部材のドメインDtを起点に放電が起こる。ドメインDtの隣接壁面間距離Dmsは、ドメインDtによる放電の起点となる距離を意味する。このため、式(1)は、トナーの大きさが放電の起点となる距離と同等以上であることを示す。
Dv−Dmsは、好ましくは1.00μm以上8.00μm以下であり、より好ましくは2.00μm以上7.00μm以下である。
現像性や定着性のバランスの観点から、トナーの重量平均粒径(Dv)が、4.00μm以上10.00μm以下であることが好ましく、より好ましくは、4.00μm以上9.00μm以下である。
トナー粒子は、着色剤を含有していてもよい。
着色剤としては、以下の有機顔料、有機染料、及び無機顔料が挙げられる。
シアン系着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物、及び、塩基染料レーキ化合物が挙げられる。
マゼンタ系着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アントラキノン化合物、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、及び、ペリレン化合物。
イエロー系着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アントラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、及び、アリルアミド化合物が挙げられる。
黒色着色剤としては、カーボンブラック、及び、上記イエロー系着色剤、マゼンタ系着色剤、シアン系着色剤、及び磁性粉体を用いて黒色に調色されたものが挙げられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、及び、トナー粒子中の分散性の点から選択される。
着色剤の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上10質量部以下である。
着色剤は黒色の着色剤として磁性粒子を用いてもよい。
磁性粒子を用いる場合は、磁性酸化鉄粒子を含むコア粒子と、コア粒子の表面に設けられた被覆層を有することが好ましい。
磁性酸化鉄粒子を含むコア粒子としては、マグネタイト、マグヘマイト、フェライトの如き磁性酸化鉄、及び他の金属酸化物を含む磁性酸化鉄;Fe、Co、Niのような金属
、あるいは、これらの金属とAl、Co、Cu、Pb、Mg、Ni、Sn、Zn、Sb、Be、Bi、Cd、Ca、Mn、Ti、W、Vのような金属との合金、及びこれらの混合物が挙げられる。
被覆層の形成方法は、特に限定されることなく、公知の方法を用いるとよい。例えば、マグネタイトを含むコア粒子を製造した後、硫酸第一鉄水溶液に、ケイ酸ナトリウムや硫酸アルミニウムなどの、ケイ素源やアルミニウム源を添加する。その後、混合液のpH及び温度を調整しつつ空気を吹き込むことで、コア粒子表面に特定の酸化物を含有する被覆層を形成するとよい。また、硫酸第一鉄水溶液、ケイ酸ナトリウム及び硫酸アルミニウムなどの添加量などを調整することで被覆層の厚みを制御することができる。
磁性粒子の形状を制御する方法は従来公知の方法を採用することができる。磁性粒子を八面体形状にする方法としては、例えばコア粒子の製造において湿式酸化反応時のpHを9以上にすることが挙げられる。
磁性粒子の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、25質量部以上100質量部以下が低温定着性の観点で好ましい。より好ましくは30質量部以上90質量部以下である。
結晶性材料は特に制限されず、公知の材料を用いることができる。
結晶性材料のドメインDcによる電荷の輸送が効率的に行えるという観点で、結晶性材料が、エステルワックス及び結晶性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含むことが好ましい。
以下に、好ましいエステルワックスについて説明する。なお、以下で述べる官能数は、1分子中に含まれるエステル基の数を示している。例えば、ベヘン酸ベヘニルであれば1官能のエステルワックスであり、ジペンタエリスリトールヘキサベヘネートであれば6官能のエステルワックス、と呼ぶ。
脂肪族アルコールの例としては、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール、ウンデシルアルコール、ラウリルアルコールが挙げられる。また、脂肪族カルボン酸の例としては、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸が挙げられる。
ジカルボン酸としてアジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が挙げられる。
ジオールとしては、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオールが挙げられる。
ジオールと縮合させるモノカルボン酸としては、脂肪族カルボン酸が好ましい。具体的には、脂肪酸としてラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸等が挙げられる。中でも、ベヘン酸は定着性や現像性の観点で好ましい。
なお、ここでは直鎖脂肪酸、直鎖アルコールを例示したが、分岐構造を有していても構わない。
エステルワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5〜20質量部であり、より好ましくは2〜15質量部である。
さらに、結晶性ポリエステル樹脂は、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオール、並びに脂肪族モノカルボン酸及び/又は脂肪族モノアルコールの縮合物であることが好ましい。より好ましくは、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオール、並びに脂肪族モノカルボン酸の縮合物である。
結晶性ポリエステル樹脂の構成成分として脂肪族モノカルボン酸及び/又は脂肪族モノアルコールを含有させることで、結晶性ポリエステル樹脂の分子量や水酸基価の調整がしやすくなる。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸などが挙げられる。
脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,16−ヘキサデカンジオール、1,18−オクタデカンジオールなどが挙げられる。
脂肪族モノアルコールとしては、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールなどが挙げられる。
このようなモノカルボン酸及びモノアルコールを用いることで、末端に(好ましくは炭素数2以上24以下の)アルキル基を有する結晶性ポリエステル樹脂を得ることができる。
ここで、モノカルボン酸はカルボン酸が一つであるため、モノカルボン酸由来の構造は結晶性ポリエステル樹脂の分子鎖の末端に位置する。
結晶性ポリエステル樹脂の重量平均分子量Mwは、5000以上60000以下であることが好ましい。
結晶性ポリエステル樹脂の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5〜20質量部であり、より好ましくは2〜15質量部である。
結晶性材料の含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜20質量部であり、より好ましくは2〜15質量部である。
炭化水素ワックスは、トナー中で結晶構造を取りやすい。一方、エステルワックスや結晶性ポリエステル樹脂は、結晶構造を取りにくいが、トナー中に分散しやすい特性を有する。これらを併用することにより、炭化水素ワックスが結晶核となり、エステルワックスや結晶性ポリエステル樹脂の結晶化を促進することができる。さらに、トナー中での結晶性材料の分散性を向上しやすい。その結果、結晶性材料のドメインDcによる電荷の輸送が効率的に行えるため、導電性部材へのトナーの付着を大幅に抑制できる。
炭化水素系ワックスは、好ましくは脂肪族炭化水素系ワックスであり、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプッシュワックス、パラフィンワックスなどである。
炭化水素ワックスの含有量は、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.1〜10質量部であり、より好ましくは0.5〜5質量部である。
上限は特に制限されないが、好ましくは2000個以下であり、より好ましくは1500個以下である。
結着樹脂は、特に限定されることなく、下記のようなトナーに用いられる公知の樹脂を用いることができる。
ポリスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体;スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−アクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ジメチルアミノエチル共重合体などのスチレンアクリル系樹脂;ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルブチラール、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂などが挙げられる。
これらは単独で又は複数種を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、現像
特性及び定着性などの観点から、結着樹脂は、スチレン系共重合体、スチレンアクリル系樹脂及びポリエステル樹脂を含有することが好ましく、スチレンアクリル系樹脂を含有することがより好ましい。
電荷制御剤は、トナーを負帯電性に制御するものと、正帯電性に制御するものとが知られており、トナーの種類や用途に応じて種々のものを一種又は二種以上用いることができる。
有機金属錯体(モノアゾ金属錯体;アセチルアセトン金属錯体);芳香族ヒドロキシカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸の金属錯体又は金属塩;芳香族モノ及びポリカルボン酸及びその金属塩や無水物;エステル類やビスフェノールなどのフェノール誘導体。
ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートなどの四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体;ホスホニウム塩のようなオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物など);高級脂肪酸の金属塩。
これらの中でもニグロシン系化合物、四級アンモニウム塩などが好ましい。
電荷制御剤の具体例としては、以下のものが挙げられる。
Spilon Black TRH、T−77、T−95、TN−105(保土谷化学工業株式会社);BONTRON(登録商標)S−34、S−44、E−84、E−88(オリエント化学工業株式会社);TP−302、TP−415(保土谷化学工業株式会社);BONTRON(登録商標)N−01、N−04、N−07、P−51(オリエント化学工業株式会社);コピーブルーPR(クラリアント社)。
シリカ微粒子は、窒素吸着によるBET法による比表面積が30m2/g以上であることが好ましく、50m2/g以上400m2/g以下であることがより好ましい。また、トナー粒子100質量部に対して、シリカ微粒子を0.01質量部以上8.00質量部以下用いることが好ましく、0.10質量部以上5.00質量部以下用いることがより好ましい。
シリカ微粒子は、必要に応じ、摩擦帯電性コントロールの目的で未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シランカップリング剤、官能基を有するシラン化合物又は、その他の有機ケイ素化合
物のような処理剤で、或いは種々の処理剤を併用して処理されていることも好ましい。
滑剤としては、ポリフッ化エチレン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末が挙げられる。研磨剤としては、酸化セリウム粉末、炭化ケイ素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末が挙げられ、中でもチタン酸ストロンチウム粉末が好ましい。
トナーの製造方法は、特に制限されるものではなく、従来公知の製造方法を採用することができる。以下、溶融混練工程及び粉砕工程を経てトナーを製造する方法を具体的に例示するがこれに限定されるものではない。
得られた混合物を二軸混練押出機、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダーのような熱混練機を用いて溶融混練する(溶融混練工程)。
得られた溶融混練物を冷却固化した後、粉砕機を用いて粉砕(粉砕工程)し、分級機を用いて分級(分級工程)を行い、トナー粒子を得る。さらに必要に応じて、トナー粒子と外添剤をヘンシェルミキサのような混合機により混合し、トナーを得る。
ウルトラソニック(晃栄産業社製);レゾナシーブ、ジャイロシフター(徳寿工作所社);バイブラソニックシステム(ダルトン社製);ソニクリーン(新東工業社製);ターボスクリーナー(ターボ工業社製);ミクロシフター(槙野産業社製);円形振動篩い。
アニールは、例えば、40℃〜60℃で、1時間〜30時間の条件が挙げられる。
ΔH1/ΔH2を上述の範囲に制御するためには、例えば、結着樹脂と結晶性材料の親和性を調整したり、トナーの製造においてアニール工程を行ったり、結晶性材料の結晶化を促すなどの手段がある。
トナーの断面の結晶性材料のドメインDcの隣接壁面間距離及び個数は、トナー断面をルテニウム染色してから、走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察した時に得られる画像において、結晶性材料と結着樹脂との間のコントラストの差から計測して求める。
詳細を下記に述べる。
例えば、結晶性ポリエステル樹脂はトナーを構成する他の有機成分よりも、弱く染色される。これは、結晶性ポリエステル樹脂の中への染色材料の染み込みが、密度の差などが有るために、トナーを構成する他の有機成分よりも弱いためと考えられる。
結晶性ポリエステル樹脂の内部に染み込まなかったルテニウムは結晶性ポリエステル樹脂と非晶性樹脂との界面に残りやすく、結晶が針状である場合などは結晶性ポリエステル樹脂が黒く観察される。一方、炭化水素系ワックスはルテニウムの染み込みがより抑制されるため、白く観察されやすい。
まず、カバーガラス(松波硝子社、角カバーグラス;正方形No.1)上にトナーを一層となるように散布し、オスミウム・プラズマコーター(filgen社、OPC80T)を用いて、保護膜としてトナーにOs膜(5nm)及びナフタレン膜(20nm)を施す。
次に、PTFE製のチューブ(内径Φ1.5mm×外径Φ3mm×3mm)に光硬化性樹脂D800(日本電子社)を充填し、チューブの上に前記カバーガラスをトナーが光硬化性樹脂D800に接するような向きで静かに置く。この状態で光を照射して樹脂を硬化させた後、カバーガラスとチューブを取り除くことで、最表面にトナーが包埋された円柱型の樹脂を形成する。
超音波ウルトラミクロトーム(Leica社、UC7)により、切削速度0.6mm/sで、円柱型の樹脂の最表面からトナーの半径(例えば、重量平均粒径(Dv)が8.0μmの場合は4.0μm)の長さだけ切削して、トナー中心部の断面を出す。
次に、膜厚250nmとなるように切削し、トナーの断面の薄片サンプルを作製する。このような手法で切削することで、トナー中心部の断面を得ることができる。
STEMのプローブサイズは1nm、画像サイズ1024×1024pixelにて画像を取得する。また、明視野像のDetector ControlパネルのContr
astを1425、Brightnessを3750、Image Controlパネ
ルのContrastを0.0、Brightnessを0.5、Gammmaを1.00に調整して、画像を取得する。
得られたSTEM画像については、画像処理ソフト「Image−Pro Plus (Media Cybernetics社製)」にて2値化を行う。
トナー粒子の断面のSTEM画像をもとに、結晶性材料のドメインの同定を、以下の手順により行う。
結晶性材料を原材料として入手できる場合、それらの結晶構造を、上述のルテニウム染色及び走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いた観察方法と同様にして、原材料それぞれの結晶のラメラ構造の画像を得る。それらと、トナーの断面におけるドメインのラメラ構造を比較し、ラメラの層間隔が誤差10%以下であった場合、トナーの断面におけるドメインを形成している原材料と同定することができる。
結晶性材料の原材料を入手できない場合、次のように単離作業を行う。まず、トナーに対する貧溶媒であるエタノールにトナーを分散させ、結晶性材料の融点を超える温度まで、昇温する。この時、必要に応じて、加圧してもよい。この時点で、融点を超えた結晶性材料が溶融している。
その後、固液分離することにより、トナーから、結晶性材料の単体や混合物を採取できる。混合物の場合、分子量毎に分取することにより、複数の結晶性材料それぞれの単離が可能である。
結晶性材料のドメインDcの隣接壁面間距離は、上記STEM画像をもとに計測する。
具体的には、100個のトナーの断面を観察する。ドメインDcの壁面とは、上述の手段で観察されるドメインDcの輪郭である。図7を例に、壁面間距離について説明する。トナーの断面11に存在する結晶性材料のドメインDcに対し、あるドメインDcの輪郭12から最も近いドメインDcの輪郭まで距離13を測定する。
この操作をトナーの断面の観察における全ての結晶性材料のドメインに対して行う。このようにして、得られたドメインDcの輪郭同士の距離の算術平均値を、結晶性材料のドメインDcの隣接壁面間距離とする。
上記STEM画像をもとに、トナーの断面1つに含まれる結晶性材料のドメインの個数を計測する。これを100個のトナーの断面について行い、その算術平均値を、結晶性材料のドメインDcの個数とする。
示差走査熱量計(DSC)の測定は、TAインストルメント社製Q1000を用いることができる。
以下、TAインストルメント社製Q1000を用いた手順を示す。
トナー3mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。初期温度を30℃、昇温速度を10℃/分としたときに180℃まで加熱し、得られた吸熱カーブのベースラインからの積分値から、吸熱量ΔH1を得ることができる。
次に、トナーを、ESPEC社製高温高湿器(型式;PR−1J)を用いて、50℃湿度25%の環境に24時間置く。24時間放置したトナーを用いて、上記と同様に吸熱量を測定しΔH2を得る。
トナーの重量平均粒径(Dv)は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。
専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに前記電解水溶液約30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2mL添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナーを分散した前記(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行なう。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(Dv)を算出する。なお、専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(Dv)である。
[1−1.ドメイン形成用ゴム混合物(CMB)の調製]
表1に示す各材料を、表1に示す配合量で、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6−15MDX、トーシン社製)を用いて混合してCMBを得た。混合条件は、充填率70体積%、ブレード回転数30rpm、30分間とした。
表2に示す各材料を、表2に示す配合量で、6リットル加圧ニーダー((商品名:TD6−15MDX、トーシン社製)を用いて混合してMRCを得た。混合条件は、充填率70体積%、ブレード回転数30rpm、16分間とした。
上記で得たCMB及びMRCを、表3に示す配合量で、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6−15MDX、トーシン社製)を用いて混合した。混合条件は、充填率70体積%、ブレード回転数30rpm、20分間とした。
混合条件は、前ロール回転数10rpm、後ロール回転数8rpmで、ロール間隙2mmとして合計20回左右の切り返しを行った後、ロール間隙を0.5mmとして10回薄通しを行った。
[2−1.導電性の外表面を有する支持体の用意]
導電性の外表面を有する支持体として、ステンレス鋼(SUS)の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長252mm、外径6mmの丸棒を用意した。
支持体の供給機構、及び未加硫ゴムローラの排出機構を有するクロスヘッド押出機の先端に、内径12.5mmのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドの温度を80℃に、支持体の搬送速度を60mm/secに調整した。この条件で、押出機から、導電層形成用ゴム混合物を供給して、クロスヘッド内にて支持体の外周部を、該導電層形成用ゴム混合物で被覆し、未加硫ゴムローラを得た。
次に、160℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、60分間加熱することで導電層形成用ゴム混合物を加硫し、支持体の外周部に導電層が形成されたローラを得た。その後、導電層の両端部を各10mm切除して、導電層部の長手方向の長さを231mmとした。
次に、導電層の表面を下記研磨条件1に記載の研磨条件にて研磨することにより、長手方向の中央部の直径が8.50mm、両端の直径が8.44mmである、クラウン量が100μmのクラウン形状を有し、かつ、外周面にドメインの一部が露出し、かつ、凸部を生じさせている帯電部材101を得た。
砥石として、直径305mm、長さ235mmの円筒形状の砥石(テイケン社製)を用意した。砥粒の種類、粒度、結合度、結合剤、及び、組織(砥粒率)砥粒の材質は、以下の通りである。
・砥粒材質:GC(緑色炭化ケイ素質)、(JIS R6111−2002)
・砥粒の粒度:#80(平均粒径177μm JIS B4130)
・砥粒の結合度:HH (JIS R6210)
・結合剤:V4PO(ビトリファイド)
・砥粒の組織(砥粒率):23 (砥粒の含有率16% JIS R6242)
上記砥石を用いて、以下の研磨条件で導電層の表面を研磨した。
まず、砥石の回転数を2100rpm、導電性部材の回転数を250rpmとし、粗削り工程として導電性部材への砥石の侵入スピード20mm/秒で導電性部材の外周面に接触してから0.24mm侵入させる。
精密磨き工程として侵入スピードを1.0mm/秒に変更し、0.01mm侵入させた後、砥石を導電性部材から離して研磨を完了する。
研磨方式としては、砥石と導電性部材の回転方向を同一方向とするアッパーカット方式を採用する。
帯電部材101は、上記研磨条件1によって完成させた。
[マトリックスドメイン構造の確認]
導電性部材の導電層におけるマトリックスドメイン構造の形成の有無について以下の方法により確認を行う。
カミソリを用いて導電性部材の導電層の長手方向と垂直な断面が観察できるように切片(厚さ500μm)を切り出す。次いで、白金蒸着を行い、走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて1000倍で撮影し、断面画像を得る。
導電層からの切片において観察されたマトリックスドメイン構造は、断面画像内において、図2のように、複数のドメイン6bがマトリックス6a中に分散されて、ドメインDt同士が接続せずに独立した状態で存在する形態を示す。6cは電子導電剤である。一方で、マトリックスは画像内で連通し、ドメインDtがマトリックスによって分断されている状態である。
当該2値化画像に対してカウント機能によって、50μm四方の領域内に存在し、かつ、2値化画像の枠線に接点を持たないドメインDtの総数に対して、上記のように、ドメインDt同士が接続せずに孤立しているドメインDtの個数パーセントKを算出する。
具体的には、画像処理ソフトのカウント機能において、当該2値化画像の4方向の端部の枠線に接点を有するドメインDtがカウントされないよう設定する。
導電性部材の導電層を長手方向に均等に5等分し、周方向に均等に4等分して得られた領域のそれぞれから任意に1点ずつ、合計20点から当該切片を作製して上記測定を行った際のKの算術平均値(個数%)を算出する。
Kの算術平均値(個数%)が80以上の場合に、マトリックスドメイン構造を「有」すると評価し、Kの算術平均値(個数%)が80を下回る場合に「無」と評価する。
マトリックスの体積抵抗率R1は、例えば、導電層から、マトリクスドメイン構造が含まれている所定の厚さ(例えば、1μm)の薄片を切り出し、当該薄片中のマトリクスに走査型プローブ顕微鏡(SPM)や原子間力顕微鏡(AFM)の微小探針を接触させることによって計測することができる。
弾性層からの薄片の切り出しは、例えば、図3(b)に示したように、導電性部材の長手方向をX軸、導電層の厚み方向をZ軸、周方向をY軸とした場合において、薄片が、導電性部材の軸方向に対して垂直なYZ平面(例えば、83a、83b、83c)に平行な面の少なくとも一部を含むように切り出す。切り出しは、例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、収束イオンビーム法(FIB)を用いて行うことができる。
体積抵抗率の測定は、導電層から切り出した薄片の片面を接地する。次いで、当該薄片の接地面とは反対側の面のマトリクスの部分に走査型プローブ顕微鏡(SPM)や原子間力顕微鏡(AFM)の微小探針を接触させ、50VのDC電圧を5秒間印加し、接地電流値を5秒間測定した値から算術平均値を算出し、その算出した値で印加電圧を除することで電気抵抗値を算出する。最後に薄片の膜厚を用いて、抵抗値を体積抵抗率に変換する。このとき、SPMやAFMは、抵抗値と同時に当該薄片の膜厚も計測できる。
円柱状の帯電部材におけるマトリックスの体積抵抗率R1の値は、例えば、導電層を周方向に4分割、長手方向に5分割した領域のそれぞれから各1つずつ薄片サンプルを切り出し、上記の測定値を得た後に、合計20サンプルの体積抵抗率の算術平均値を算出することによって求める。
本実施例においては、まず、導電性部材の導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ製)を用いて、切削温度−100℃にて、1μmの厚みの薄片を切り出した。薄片は、図3(b)に示したように、導電性部材の長手方向をX軸、導電層の厚み方向をZ軸、周方向をY軸とした場合において、導電性部材の軸方向に対して垂直なYZ平面(例えば、83a、83b、83c)の少なくとも一部が含まれるように切り出した。
温度23℃、湿度50%RH環境において、当該薄片の一方の面(以降、「接地面」ともいう)を金属プレート上に接地させ、当該薄片の接地面とは反対側の面(以降、「測定面」ともいう)のマトリクスに相当し、かつ、測定面と接地面との間にドメインが存在していない箇所に走査型プローブ顕微鏡(SPM)(商品名:Q−Scope250、Quesant Instrument Corporation製)のカンチレバーを接触させた。続いて、5秒間、カンチレバーに50Vの電圧を印加し、電流値を測定して5秒間の算術平均値を算出した。
SPMで測定切片の表面形状を観察し、得られる高さプロファイルから測定箇所の厚さを算出した。さらに、表面形状の観察結果から、カンチレバーの接触部の凹部面積を算出した。当該厚さと当該凹部面積とから体積抵抗率を算出した。
薄片は、導電層を長手方向に5等分し、周方向に4等分して得られたそれぞれの領域内から任意に1点ずつ、合計20点の当該切片を作製して上記測定を行った。その平均値を、マトリックスの体積抵抗率R1とした。
なお、走査型プローブ顕微鏡(SPM)(商品名:Q−Scope250、Quesant Instrument Corporation製)はコンタクトモードで操作した。
上記マトリックスの体積抵抗率R1の測定において、超薄切片のドメインDtに該当する箇所で測定を実施し、測定の電圧を1Vにする以外は、同様の方法で、ドメインDtの体積抵抗率R2を測定する。
本実施例では、上記(マトリックスの体積抵抗率R1の測定)において、測定面のカンチレバーを接触させる箇所を、ドメインに相当し、かつ、測定面と接地面との間にマトリクスが存在しない箇所に変更し、電流値の測定の際の印加電圧を1Vに変更した以外は同様の方法で実施し、R2を算出した。
ドメインDtの円相当径Dは以下のように測定する。
導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所から、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面(83a、83b、83c)が表れている面を有する、厚みが1μmのサンプルを、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて切り出す。
得られた3つのサンプルの各々の、導電層の厚さ方向の断面に白金を蒸着する。次いで、各サンプルの白金蒸着面のうち、導電層の外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域内の任意に選択した3か所を走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて5000倍で撮影する。
得られた9枚の撮影画像の各々を、画像処理ソフト(製品名:ImageProPlus;Media Cybernetics社製)によって、2値化、カウント機能による定量化を行って、各撮影画像に含まれるドメインの面積の算術平均値Sを算出する。
次いで、各撮影画像について算出したドメインの面積の算術平均値Sから、ドメインの円相当径(=(4S/π)0.5)を計算する。次に、各撮影画像のドメインの円相当径の算出平均値を算出して、被測定対象である導電性部材の導電層断面から観察されるドメインDtの円相当径Dを得る。
ドメインの円相当径Dの均一性を評価するための、ドメインDtの粒度分布の測定は、次のようにして行う。まず、上記ドメインの円相当径Dの測定で得られる、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)による5000倍の観察画像に対して画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus;Media Cybernetics社製)によって、2値化画像を得る。次いで、当該2値化画像内のドメインDt群に対して、画像処理ソフトのカウント機能により平均値Dと標準偏差σdを算出し、次いで粒度分布の指標であるσd/Dを計算する。
ドメイン径のσd/D粒度分布の測定においては、導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所における、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面を取得する。上記の3つの測定位置から得られた3つの切片のそれぞれの、導電層外表面から深
さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所、合計9か所において、50μm四方の領域を解析画像として抽出して測定を実施し、9か所の算術平均値を算出する。
導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所から、図3(b)に示されるような導電層の厚さ方向の断面(83a、83b、83c)が表れている面を有するサンプルを取得する。
得られた3つのサンプルの各々について、導電層の厚さ方向の断面が表れた面における、導電層外表面から深さ0.1T〜0.9Tまでの厚み領域の任意の3か所に50μm四方の解析領域を置く。当該3つの解析領域を、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて倍率5000倍で撮影する。得られた合計9枚の撮影画像の各々を、画像処理ソフト(商品名:LUZEX;ニレコ社製)を使用して2値化する。
2値化の手順は以下のように行う。撮影画像に対し、8ビットのグレースケール化を行い、256階調のモノクロ画像を得る。そして、撮影画像内のドメインが白くなるように、画像の白黒を反転処理し、2値化し、撮影画像の2値化画像を得る。次いで、9枚の2値化画像の各々について、ドメインの壁面間距離を算出し、さらにそれらの算術平均値を算出する。この値をDmとする。なお、壁面間距離とは、最も近接しているドメイン同士の壁面間の距離(最短距離)であり、上記画像処理ソフトにおいて、測定パラメーターを隣接壁面間距離と設定することで求めることができる。
上記ドメイン間距離Dmの測定過程において得たドメインの壁面間距離の分布から、ドメイン間距離の標準偏差σmを算出し、ドメイン間距離の均一性の指標である変動係数σm/Dmを計算する。
導電性部材の導電層から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、切削温度−100℃にて、1μmの厚みを有する薄片を切り出す。この時、薄片は導電性の支持体の軸と垂直な面とする。
導電層からの切り出し位置は、導電層の長手方向の長さをLとして、長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所とする。
このとき、ドメインDt由来の凸形状を確認するためには、導電性部材の表面に対しては、いずれの加工も加えられないよう留意する。次に、上記のようにして得た導電性部材表面を含む切片に対して、走査型プローブ顕微鏡(SPM)(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)を用いて、下記条件で導電性部材の表面を計測することで、電気抵抗値のプロファイル及び形状プロファイルを計測する。
・測定モード:AM−FMモード
・探針:OMCL−AC160TS(商品名;オリンパス社製)
・共振周波数:251.825〜261.08kHz
・バネ定数:23.59〜25.18N/m
・スキャン速度:0.8〜1.5Hz
・スキャンサイズ:10μm、5μm、3μm
・Target Amplitude:3V及び4V
・Set Point:すべて2V
次いで、上記の計測で得られた表面形状のプロファイルにおける凸部が、電気抵抗値のプロファイル中で周囲よりも導電性が高いドメインDt由来であることを確認する。さらに、当該プロファイルから凸形状の高さを、算出する。
算出方法は、ドメインDt由来の形状のプロファイルの算術平均値と、隣接するマトリックスの形状プロファイルの算術平均値との差分を取ることにより、求める。なお当該算術平均値は、上記3か所から切り出した切片のそれぞれにおいて、ランダムに選択した20個の凸部を測定した値から算出する。
導電層の外表面から観察されるドメインの円相当径Dsは以下のように測定する。
導電層の長手方向の長さをLとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所から、ミクロトーム(商品名:Leica EM FCS、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、導電層の外表面が含まれるサンプルを切り出す。サンプルの厚さは1μmとする。
当該サンプルの、導電層の外表面に該当する面に白金を蒸着する。該サンプルの白金蒸着面の任意の3か所を選択し、走査型電子顕微鏡(SEM)(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて5000倍で撮影する。得られた合計9枚の撮影画像の各々を画像処理ソフト(商品名:ImageProPlus;Media Cybernetics社製)を用いて2値化、カウント機能による定量化を行って、撮影画像の各々に含まれるドメインの平面積の算術平均値Ssを算出する。
次いで、各撮影画像について算出したドメインの平面積の算術平均値Ssから、ドメインの円相当径(=(4S/π)0.5を計算する。次いで、各撮影画像のドメインの円相当径の算出平均値を算出して、被測定対象である導電性部材を外表面から観察したときのドメインの円相当径Dsを得る。
導電層の長手方向の長さをL、導電層の厚さをTとしたとき、導電層の長手方向の中央、及び導電層の両端から中央に向かってL/4の3か所から、カミソリを用いて導電性部材の外表面が含まれるようにサンプルを切り出す。サンプルのサイズは、導電性部材の周方向、及び長手方向に各々2mm、厚みは、導電性部材の厚さTとする。
得られた3つのサンプルの各々について、導電性部材の外表面に該当する面の任意の3ヶ所に50μm四方の解析領域を置き、当該3つの解析領域を、走査型電子顕微鏡(商品名:S−4800、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて倍率5000倍で撮影する。得られた合計9枚の撮影画像の各々を、画像処理ソフト(商品名:LUZEX;ニレコ社製)を使用して2値化する。
2値化の手順は、上記したドメイン間距離Dmを求める際の2値化の手順と同様である。次いで、9枚の撮影画像の2値化画像の各々について、ドメインの壁面間距離を求め、さらにそれらの算術平均値を算出する。この値をDmsとする。
原料ゴム、導電剤、加硫剤、加硫促進剤に関して表7A−1〜表7A−2に示す材料、及び条件を用いる以外は、導電性部材101と同様にして導電性部材102〜109を製造した。
なお、表7A−1〜表7A−2中に示した材料の詳細については、ゴム材料は表7B−1、導電剤は7B−2、加硫剤及び加硫促進剤は7B−3に示す。
また、表7A−2中の研磨条件2は、下記の通りである。
精密磨き工程における侵入スピードを0.2mm/秒に変更し、0.01mm侵入させた後、4秒間、研磨を継続する以外は、研磨条件1と同じである。
未加硫ゴム組成物の材料として、表5に示した材料を用い、研磨条件2で研磨した以外
は実施例1と同様に導電性基材C110を製造した。
次いで、以下の方法に従って、さらに導電層基材C110上に導電性樹脂層を設け、導電性部材110を製造し、実施例1と同様の測定を行った。結果を表8に示す。
なお、これは、アクリルポリオール固形分100部に対して、多孔質樹脂粒子40部相当量である。その後、5分間分散し、ガラスビーズを除去して表面層用の塗布液を作製した。
導電層基材C110を、その長手方向を鉛直方向にして、塗布液中に浸漬して、導電性樹脂層をディッピング法で塗工した。浸漬時間は9秒間、引き上げ速度は、初期速度が20mm/s、最終速度は、2mm/s、その間は、時間に対して、直線的に速度を変化させた。得られた塗工物を、23℃で30分間風乾した後、熱風循環乾燥炉にて温度80℃で30分間、更に、温度160℃で1時間乾燥して、塗膜を硬化させて、導電性基材の外
周部に、導電性樹脂層が形成された導電性部材110を得た。
SP値の単位は、(J/cm3)0.5であり、DBPは、DBP吸油量(cm3/100g)を示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌器及び熱電対を装備した反応槽中に、1,9−ノナンジオー
ル185.5部、及びセバシン酸230.3部を投入した。そして、触媒としてオクチル酸スズ(II)をモノマー総量100部に対して1部添加し、窒素雰囲気下で140℃に加熱して常圧下で水を留去しながら8時間反応させた。
次いで、200℃まで10℃/時間で昇温しつつ反応させ、200℃に到達してから2時間反応させた後、反応槽内を5kPa以下に減圧して200℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂1を得た。
得られた結晶性ポリエステル樹脂1の融点(Tm)は74℃であった。物性を表9に示す。
結晶性材料2,3として、表9に記載のものを用いた。
ポリエステルモノマーのモル比を下記とする。
BPA−PO/BPA−EO/TPA/TMA=50/50/70/12
ここで、略称は以下の通り。
BPA−PO:ビスフェノールAプロピレンオキサイド2.2モル付加物、BPA−EO:ビスフェノールAエチレンオキサイド2.2モル付加物、TPA:テレフタル酸、TMA:無水トリメリット酸
上記に示す原料モノマーのうち、TMA以外の原料モノマーと、触媒としてモノマー100部に対しテトラブチルチタネート0.1部を脱水管、撹拌羽根、窒素導入管等を備えたフラスコに入れ、220℃で10時間縮合重合した。さらにTMAを添加し、210℃で所望の酸価に達するまで反応させて、非晶性ポリエステル樹脂1(ガラス転移点Tgが64℃、酸価が17mgKOH/g、ピーク分子量が6300)を得た。
・結着樹脂(非晶性ポリエステル樹脂1): 100部
・結晶性材料1: 12部
・結晶性材料3: 2部
・磁性体1(組成:Fe3O4、形状:球状、平均粒子径0.22μm、795.8kA/mにおける磁気特性;σs=68Am2/kg、σr=3.5Am2/kg): 80部
・T−77(保土谷化学社): 1部
上記材料をFMミキサ(日本コークス工業(株)製)で前混合した後、二軸混練押し出し機(池貝鉄工(株)製PCM−30型))によって、溶融混練した。
得られた混練物を冷却し、ハンマーミルで粗粉砕した後、結晶性ポリエステル樹脂を結晶化させるために50℃で20時間、アニール処理を行った。
その後、機械式粉砕機(ターボ工業(株)製T−250)で粉砕し、得られた微粉砕粉末を、コアンダ効果を利用した多分割分級機を用いて分級し、重量平均粒径(D4)7.0μmの負帯電性のトナー粒子を得た。得られたトナー粒子を50℃湿度25%RHの恒温槽で6時間アニール処理を行った。
以上の工程により得られたトナー粒子100部に対し、疎水性シリカ微粒子[BET比表面積150m2/g、シリカ微粒子100部に対しヘキサメチルジシラザン(HMDS)10部で疎水化処理したもの]1.0部をFMミキサ(日本コークス工業(株)製FM−75型)で外添混合し、目開き150μmのメッシュで篩い、トナー1を得た。物性を表10に示す。
表10に記載のように結晶性材料の種類及び部数、アニール時間を変更し、さらに表10に記載の重量平均粒径Dvになるよう機械式粉砕機の運転条件を変更することにより、
トナー2〜13を製造した。物性を表10に示す。
<離型剤の製造例>
原料物質としてパラフィンワックス1000gをガラス製の円筒反応器に入れ、窒素ガスを少量(3L/分)吹き込みながら、140℃まで昇温した。ホウ酸/無水ホウ酸=1.5(モル比)の混合触媒0.30モルを加えた後、空気(21L/分)と窒素(18L/分)を吹き込みながら、170℃で4時間反応を行った。
反応終了後に得られた反応混合物に等量の温水(95℃)を加え、反応混合物を加水分解して離型剤を得た。
100gの離型剤を、撹拌機、還流冷却器及び加熱ヒーターを備えた容器に入れ、溶剤としてエタノール1Lを加え、溶剤の還流温度で撹拌しながら1時間加熱して離型剤を充分に溶解した。
離型剤が溶剤中に溶解したことを確認した後、温度を常温まで下げて離型剤を析出させた。沈降した離型剤をろ過により採取し、溶剤を減圧蒸留により除去して、精製された離型剤を得た。
得られた離型剤の融点(Tm)は77℃であった。
イオン交換水720部に0.1モル/L−Na3PO4水溶液450部を投入して60℃に加温した後、1.0モル/L−CaCl2水溶液67.7部を添加して、分散剤を含む水系媒体を得た。
・スチレン: 79.0部
・n−ブチルアクリレート: 21.0部
・ジビニルベンゼン: 0.6部
・モノアゾ染料の鉄錯体(T−77:保土ヶ谷化学社製): 1.5部
・磁性体1: 90.0部
・飽和ポリエステル樹脂: 3.0部
(ビスフェノールAのエチレンオキサイド2モル付加物とテレフタル酸との縮重合反応により得られる飽和ポリエステル樹脂;数平均分子量=5000、酸価=6mgKOH/g、ガラス転移温度=68℃)
上記処方をアトライター(三井三池化工機(株))を用いて均一に分散混合した。その後、63℃に加温し、そこに結晶性ポリエステル樹脂1を5.0部、セバシン酸ジベヘニル(融点73℃)5.0部、及び、上述の離型剤(融点77℃)8.0部を添加混合し溶解した。その後、さらに、重合開始剤tert−ブチルパーオキシピバレート9.0部を溶解し重合性単量体組成物を得た。
上記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃、窒素雰囲気下においてTK式ホモミキサー(特殊機化工業(株))にて12000rpmで10分間撹拌し、重合性単量体組成物の粒子を形成した。
その後、パドル撹拌翼で撹拌しつつ70℃で4時間重合反応を実施した。反応終了後、得られた樹脂粒子の分散体を100℃まで昇温して、2時間保持した。
その後、冷却工程として、該分散体に氷を投入し、2分間で分散体を100℃から20℃まで冷却した。
その後、冷却された分散体に、塩酸を加えて洗浄した後、濾過及び乾燥してトナー粒子14を得た。ガラス転移温度(Tg)は52℃であった。
100部のトナー粒子14と、BET値が300m2/gであり、一次粒子の個数平均粒径が8nmの疎水性シリカ微粒子0.8部とをFMミキサ(日本コークス工業(株)製)で混合してトナー14を得た。物性を表10に示す。
レーザプリンタ(商品名:HP LaserJet Enterprise M609dn;HP社製)を、プリンターの将来的な更なる高速化を考慮して、プロセススピードを450mm/秒に改造して使用した。これら電子写真装置及びプロセスカートリッジの組み合わせは、図5に示す構成に該当する。トナー1及び導電性部材101の評価を行った結果を、表11に示す。
擦り濃度低下率は、上記評価機の定着器を外部に取り出し、定着器の温度を任意に設定可能にし、プロセススピードを450mm/秒となるように改造した外部定着器を用いた。
上記装置を用い、常温常湿環境下(温度25℃、湿度45%RH)において、単位面積当たりのトナー載り量を1.0mg/cm2に設定した未定着画像を、180℃に設定した上記定着器に通した。評価紙は低温定着性に不利である凹凸のある厚紙であるFOX RIVER BOND紙(110g/m2)を用いた。
得られたベタ定着画像のうち、トナーが抜けて白くみえる箇所をポツ抜け発生箇所と定義して、ポツ抜けの個数を数えた。ポツ抜け個数が少ないほど、定着性が良好であることを示す。
上記装置を用い、常温常湿環境下(温度25℃、湿度45%RH)において、細線の幅を平均180μmに設定したときの、細線の太い部分と細い部分の幅の差(μm)を計測した。A4のカラーレーザーコピー用紙(キヤノン製、坪量80g/m2)を用いた。太さの差が小さいほど、細線の太さの安定性が良好であることを示す。
上記装置を用い、常温常湿環境下(温度25℃、湿度45%RH)において、印字率5%の横線画像20万枚の耐久印字を行った。耐久印字の後に、180μmに設定して細線を20本印字し、その細線の太い部分と細い部分の幅の差(μm)を計測した。A4のカラーレーザーコピー用紙(キヤノン製、坪量80g/m2)を用いた。太さの差が小さいほど、細線の安定性が良好であることを示す。
低温低湿環境下(温度15℃、湿度10%RH)において、同様の試験を行い、耐久前後の細線のムラの評価を行った。
低温低湿環境の方が、トナーと導電性部材との間に静電的付着力が作用しやすいことにより、トナーが導電性部材に付着しやすいため、細線のムラの評価に厳しくなる。太さの差が小さいほど、細線の太さの安定性が良好であることを示す。
表11に記載の組み合わせでトナーと導電性部材を用いて、上述の評価を行った結果を表11に示す。
いずれも細線の太さの差が、耐久の前後において、ともに良好な結果が得られた。
表12に記載の組み合わせでトナーと導電性部材を用いて、上述の評価を行った結果を表12に示す。
いずれも耐久後の細線の評価において、細線の太さの差が大きくなった。
6a マトリックス、6b ドメイン、6c 電子導電剤、
71 ドメイン、
81 導電性部材、82 XZ平面、82a XZ平面82と平行な断面、83 導電性部材の軸方向と垂直なYZ平面、83a 導電層の一端から中央に向かってL/4の箇所の断面、83b 導電層の長手方向の中央での断面、83c 導電層の一端から中央に向かってL/4の箇所の断面、
91 電子写真感光体、92 導電性部材(帯電ローラ)、93 現像ローラ、94 トナー供給ローラ、95 クリーニングブレード、96 トナー容器、97 廃トナー容器、98 現像ブレード、99 トナー、910 攪拌羽、
101 感光ドラム、102 帯電ローラ、103 現像ローラ、104 トナー供給ローラ、105 クリーニングブレード、106 トナー容器、107 廃トナー収容容器、108 現像ブレード、109 トナー、1010 攪拌羽、1011 露光光、1012 一次転写ローラ、1013 テンションローラ、1014 中間転写ベルト駆動ローラ、1015 中間転写ベルト、1016 二次転写ローラ、1017 クリーニング装置、1018 定着器、1019 転写材、
11 トナーの断面、12 結晶性材料のドメインDcの輪郭、13 任意の結晶性材料のドメインDcに最近接するドメインDcの壁面間距離
Claims (12)
- 電子写真感光体、該電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して該電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置、を有する電子写真装置であって、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該現像装置は、該トナーを含み、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす
ことを特徴とする電子写真装置。
(1) Dv≧Dms - 前記Dmsが、0.15μm以上6.00μm以下である請求項1に記載の電子写真装置。
- 前記ドメインDtが、前記導電性部材の外表面に凸部を形成している請求項1又は2に記載の電子写真装置。
- 前記結晶性材料が、エステルワックス及び結晶性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真装置。
- 前記結晶性材料が、エステルワックス及び結晶性ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一、並びに炭化水素系ワックスを含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真装置。
- 前記トナーの断面観察において、前記トナーの断面における前記結晶性材料の前記ドメインDcの個数の算術平均値が20個以上である請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子写真装置。
- 示差走査熱量計DSCにより測定される、前記トナーの第1昇温過程における前記結晶性材料に由来する吸熱ピークの吸熱量ΔH1の、50℃湿度25%RHの環境に24時間置いた後の前記トナーの第1昇温過程における前記結晶性材料に由来する吸熱ピークの吸熱量ΔH2に対する比ΔH1/ΔH2が、0.65以上1.00以下である請求項1〜6
のいずれか一項に記載の電子写真装置。 - 前記マトリックスの体積抵抗率R1が前記ドメインDtの体積抵抗率R2の1.0×105倍以上である請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真装置。
- 前記ドメインDtが、前記導電性部材の外表面に凸部を形成しており、
前記ドメインDtにより形成された該凸部の高さの平均値が、50nm以上250nm以下である請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真装置。 - 前記ドメインDtの円相当径Dの算術平均値が、0.10μm以上5.00μm以下である請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真装置。
- 電子写真装置の本体に脱着可能であるプロセスカートリッジであって、
該プロセスカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該電子写真感光体の表面に形成された静電潜像をトナーにより現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するための現像装置を有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該現像装置は、該トナーを含み、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
(1) Dv≧Dms - 電子写真装置の本体に脱着可能である第一のカートリッジ及び第二のカートリッジを有するカートリッジセットであって、
該第一のカートリッジが、電子写真感光体の表面を帯電させるための帯電装置、及び該帯電装置を支持するための第一の枠体を有し、
該第二のカートリッジが、電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像して電子写真感光体の表面にトナー像を形成するためのトナーを収容しているトナー容器を有し、
該帯電装置が、該電子写真感光体に接触可能に配置された導電性部材を有し、
該導電性部材が、導電性の外表面を有する支持体、及び該支持体の該外表面上に設けられた導電層を有し、
該導電層が、マトリックス及び該マトリックス中に分散された複数のドメインDtを有
し、
該マトリックスが、第一のゴムを含有し、
該ドメインDtが、第二のゴム及び電子導電剤を含有し、
該ドメインDtの少なくとも一部は、該導電性部材の外表面に露出し、
該導電性部材の外表面は、少なくとも、該マトリックスと、該導電性部材の外表面に露出している該ドメインDtとで構成され、
該マトリックスの体積抵抗率R1が、1.00×1012Ω・cmより大きく、
該ドメインDtの体積抵抗率R2が、該マトリックスの体積抵抗率R1よりも小さく、
該トナーは、結着樹脂及び結晶性材料を含有するトナー粒子を有し、
走査透過型電子顕微鏡による該トナーの断面観察において、該結晶性材料のドメインDcが存在し、
該ドメインDcの隣接壁面間距離の算術平均値が30nm以上1100nm以下であり、
該トナーの重量平均粒径をDvとし、該導電性部材の外表面を観察した際の、該導電層中の該ドメインDt間の隣接壁面間距離の算術平均値をDmsとしたとき、下記式(1)を満たす
ことを特徴とするカートリッジセット。
(1) Dv≧Dms
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