JP4342390B2

JP4342390B2 - 電子写真装置用現像部材

Info

Publication number: JP4342390B2
Application number: JP2004196429A
Authority: JP
Inventors: 淳大西
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2004-07-02
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-07-02
Also published as: JP2006018065A

Description

本発明は、電子写真装置用現像部材に関する。

電子写真装置として、感光体を一様に負帯電させ、トナーを付着させたい個所のみレーザー光などにより放電させて静電潜像を描いた後に、現像部材で負帯電させたトナーを付着させ前記静電潜像を顕像化させる手段が広く用いられている。
この静電潜像の顕像化において、トナーは、負帯電しているため同じく負帯電している個所とは反発し、帯電していない個所にのみ付着することとなる。
このとき、トナーの帯電電荷が低いと十分な反発力とならず、トナーが付着すべきではない個所にまで付着するという問題が生じる。
そこで、このような電子写真装置に用いられる現像部材としては、トナーを十分に負帯電させることがもとめられ、従来、ゴム基材の表面にシリコーン樹脂やアクリル樹脂の溶液を塗布して加熱することで表面層を形成したものが用いられている。
しかし、シリコーン樹脂を用いたものでは、ポリジメチルシロキサンなどの低分子量成分が移行して、感光体を汚染するなどといった問題を有している。
一方、アクリル樹脂を用いたものでは、アクリル樹脂が硬いために基材の変形などに追従できず、また、加熱して表面層を形成するときに下地となるゴム基材の膨張、収縮に追従できずに割れるという問題を有している。

これに対して、アクリル樹脂に柔軟なウレタン樹脂などを混合して用いることが考えられ、特許文献１には、相溶化性を高めたアクリル樹脂とポリウレタン導電性塗料とを混合して表面層に用いることが示されている。
このようなアクリル樹脂とアクリル樹脂以外の柔軟樹脂とを混合した樹脂混和物においては、柔軟樹脂の配合量を、例えば、樹脂混和物中２０重量％以上の高充填としなければ割れを防止するのに十分な柔軟性を得ることができないため、表面層におけるアクリル樹脂の濃度が低下し、現像部材としてのトナー帯電付与性能を低下させるという問題を生じる怖れがある。
特許第２８７８８３５号公報

本発明の課題は、上記問題点に鑑み、トナーへの帯電付与性能の低下を抑制しつつ、表面層の割れを防ぎ得る現像部材を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決すべく、ゴム基材と、該ゴム基材の表面側に設けられ、摩擦によりトナーを負帯電させる表面層とを備え、該表面層がエポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む樹脂混和物からなる電子写真装置用現像部材であって、前記表面層は、前記樹脂混和物が溶媒に溶解された溶液を塗布して加熱することにより形成されてなり、前記アクリル樹脂として、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基がグラフトされてなるグラフト化合物が用いられ、前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂であり、且つ前記アクリル樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部配合されてなることを特徴とする電子写真装置用現像部材を提供する。

本発明によれば、現像部材の表面層がエポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む樹脂混和物からなり、前記アクリル樹脂がアミノエチル基をグラフトされてなるグラフト化合物であるため、加熱によりエポキシ基とアミノ基とを反応させ架橋させることができる。

したがって、アクリル樹脂とエポキシ樹脂とを架橋することで高い降伏点応力と降伏点伸びを有するものとでき、表面層の割れを防止できる。しかも、前記架橋による割れ防止の効果は、柔軟樹脂を混合する場合に比べて優れるため、柔軟樹脂を混合する場合に比べて、配合するエポキシ樹脂の量を少なくすることができる。したがって、アクリル樹脂の濃度の低下、すなわち、トナーへの帯電付与性能の低下を抑制し得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について現像ローラを例示して説明する。
図１は、本実施形態の現像ローラを示す斜視図である。
図２に示すように、本実施形態の現像ローラは、トナー８を担持して感光体５に供給し得るように構成され、芯金２と、該芯金２の外周に周設されたゴム基材３と、トナー８等との摩擦によりトナー８を負帯電させ且つ負帯電したトナー８を担持すべく、該ゴム基材３の表面に他の層を介さずに直接周設された表面層４とを備えている。

前記ゴム基材は、カーボンブラック及び絶縁性無機微粒子が配合されたゴム組成物から形成されてなり、表面層４の摩擦帯電量を所定範囲に調整すべく、所定の導電性に調整されている。
前記カーボンブラックとしては、ライオン株式会社より市販されている「ケッチェンブラック」、ＣＡＢＯＴ社の「ＶＵＬＣＡＮ」などの他、一般にアセチレンブラックと称される高導電性カーボンブラックが好適である。また、要すれば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラックを用いることもできる。
前記絶縁性無機微粒子としては、水酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、タルク、クレー、シリカなどを挙げることができる。
また、前記ゴム基材を構成するゴムとしては、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリン、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体から選ばれる１種又は２種以上からなるものや熱硬化性ポリウレタンなどを挙げることができる。
また、前記芯金は、導電性の棒状体、具体的には、断面円形で且つ中空又は中実の金属製棒状体である。
本実施形態において、この芯金には、強度、耐久性に優れるステンレス鋼に、さらに導電性とゴム基材との密着性を高めるために無電解ニッケルめっきを施したものを用いているが、本発明においては、芯金を構成する材料として、例えば、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル等の金属及びその合金や、これらに、溶融めっき、電解めっき、無電解めっきなどの手段によるめっきを施して用いることができる。

前記表面層は、トナーとの摩擦によってトナーに負帯電させ得るようにアクリル樹脂とエポキシ樹脂とを含む樹脂混和物により形成されている。
なお、この樹脂混和物には、アクリル樹脂とエポキシ樹脂とが前記アクリル樹脂１００重量部に対して前記エポキシ樹脂が１〜１０重量部配合されている。
また、前記表面層は、前記樹脂混和物が溶媒に溶解された溶液をゴム基材に塗布し、加熱することにより形成されてなる。
前記表面層の厚さは、トナーへの帯電付与性能をより優れたものとし得る点において、好ましくは、４〜２０μｍである。

前記アクリル樹脂としては、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基（−ＣＨ₂ＣＨ₂ＮＨ₂）がグラフトされてなる下記一般式（１）で示される重合単位を含むグラフト化合物が用いられる。
Ｃ₁₁Ｈ₁₉ＮＯ₄ ・・・（１）

具体的には、下記一般式（２）で例示されるように、メタクリル酸−メタクリル酸メチルの共重合体を主鎖とし、メタクリル酸のカルボキシル基の活性水素がアミノエチル基に置換されたグラフト化合物が用いられる。
なお、一般式（２）にて例示されるグラフト化合物の主鎖となる共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれのものであってもよい。また、それらが混在するものであってもよい。
前記グラフト化合物は、通常、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体にエチレンイミンを反応させて得ることができる。
かかるグラフト化合物としては、通常、重量平均分子量（Ｍｗ）が１万〜５０万のものが好ましく、５万〜２０万のものがさらに好ましい。
なお、平均分子量（Ｍｗ）は、ＧＰＣ法により下記条件にて測定される。
標準試薬：ＴＳＫ標準ポリスチレン（Ａ−５００、Ａ−２５００、Ｆ−１、Ｆ−４、
Ｆ−２０、Ｆ−１２８；東ソー社製）
溶媒：ＴＨＦ
カラム：ＧＦ−１Ｇ７Ｂ＋ＧＦ−７ＭＨＱ（昭和電工社製）

前記グラフト化合物は、エポキシ樹脂と十分に架橋し得る点においてアミン水素当量が、１０００〜１５００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ）であるものが好ましい。

なお、アミン水素当量は、反応させるエチレンイミンの量を調整することにより調整され、下記測定により求められる。
＜アミン水素当量の測定＞
グラフト化合物１ｇにフェニルグリシジルエーテル溶液（フェニルグリシジルエーテル５重量％、プロピレングリコールモノメチルエーテル９５重量％）１５ｍｌを加えて溶解させ、更に、純水０．４ｇ、プロピレングリコールモノメチルエーテル４ｇを加えて混合し、１２０℃で１時間還流加熱する。冷却後、塩化水素剤（試薬特級塩酸３．５ｍｌ、ピリジン２５．０ｍｌ、プロピレングリコールモノメチルエーテル７５．０ｍｌを混合したもの）１５ｍｌを加え、１１０℃で４０分間還流加熱し、次いで、冷却後、クレゾールレッド（クレゾールレッド０．１ｇ、エタノール２０ｍｌ、水１００ｍｌの割合で混合したもの）を指示薬として、０．１ｍｏｌ／Ｌ−ＫＯＨアルコール性標準溶液で滴定し、同時に空試験も行い、下記式でアミン水素当量を求める。
アミン水素当量（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ）
＝〔（Ｗ×Ｖ×０．０１）÷｛０．１×Ｆ×（Ａ−Ｂ）｝〕×１０００
Ｗ：グラフト化合物量（ｇ）
Ｖ：固形分（ｗｔ％）
Ｆ：０．１ｍｏｌ／Ｌ−ＫＯＨアルコール性標準溶液の力価
Ａ：グラフト化合物液の標準液滴定量（ｍｌ）
Ｂ：空試験の標準液滴定量（ｍｌ）

前記エポキシ樹脂としては、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂が用いられる。かかるタイプのエポキシ樹脂は、エポキシ基が分子の両末端に位置するために、分子内の繰り返し単位ごとにエポキシ基を有するノボラックタイプのエポキシ樹脂に比べ、架橋点が一箇所に集中することを抑制し得る。すなわち、分散された架橋点により樹脂混和物の降伏点伸びを高いものにし得る。また、前記ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤなどを用いることができる。
さらに、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂としてエポキシ等量が２００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ）以下のものにおいては、分子量が低く、しかも、通常状態で液状であるためアクリル樹脂により分散させやすく架橋点を分散させて樹脂混和物の降伏点伸びを高いものにし得る。
なお、前記エポキシ当量は、ＪＩＳＫ７２３６により求められる。

また、前記樹脂混和物には、これらアクリル樹脂、エポキシ樹脂以外の樹脂をその効果が阻害されない範囲において適宜含有させることができる。
また、前記ゴム基材と同じく、導電性を調整するためにカーボンブラックや絶縁性無機微粒子が含有されていてもよい。
前記樹脂混和物に配合されるカーボンブラックの配合量は、通常、樹脂成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部、絶縁性無機微粒子の配合量は、通常、樹脂成分１００重量部に対して１〜３０重量部である。

また、前記樹脂混和物に含まれる前記アクリル樹脂と前記エポキシ樹脂との配合割合は、前記アクリル樹脂１００重量部に対して前記エポキシ樹脂が１〜１０重量部とされる。
前記エポキシ樹脂の配合量が、１重量部未満の場合には、表面層の割れが十分に防止できないものとなる。
また、前記エポキシ樹脂の配合量は、１０重量部を超えて配合してもそれ以上の割れ防止効果が得られないばかりか、現像部材として、トナーへの帯電付与性能が低下したものとなる。

前記溶媒としては、通常、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、トルエンの群から選ばれる一種以上を含むものが用いられる。前記溶媒としては、好ましくは、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン／メチルエチルケトン混合溶媒、トルエン／メチルイソブチルケトン混合溶媒が用いられる。
また、これら溶媒と樹脂混和物との溶液における樹脂混和物濃度としては、通常、1〜３０重量％、好ましくは３〜２０重量％である。

本実施形態の電子写真装置用現像ローラは、例えば、芯金に未加硫ゴム組成物を周設した後、加硫することなどによって、芯金に基材が周設された成形体を調整し、次いで、該成形体のゴム基材表面に前記溶液を塗布し、加熱して形成される。

本実施形態の現像ローラは、上記のごとく構成されてなるが、次に、該現像ローラの好ましい使用態様について説明する。
図２に示すように、前記現像ローラは、ドラム状の感光体５とトナー供給ローラ７との間に介装され且つこれらに当接するように配置されて使用される。このように使用されることで、該現像ローラは、トナー供給ローラ７から供給されたトナー８を摩擦によって負帯電させるとともに、負帯電したトナー８を表面層４で担持し、感光体５に供給し得るものとなる。
なお、現像ローラに担持されるトナー８の層は、現像ローラ近傍に配された現像ブレード６によって均一な薄層とされる。

本実施形態の現像部材は、上記のごとく構成され、上記のごとく使用されたが、本発明の現像部材は、上記構成に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、ゴム基材３に表面層４が直接周設されたが、他の層を介して周設されているものであっても本発明の意図する範囲内である。
また、本発明の現像部材は、現像ローラに限定されたものではなく、摩擦によりトナー８を負帯電させる上述と同様の表面層４を備えた現像ブレード（図２、符号６参照）であっても本発明の意図する範囲内である。

次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１〜５、比較例１〜５
まず、芯金にＪＩＳＡ硬度４０°、表面粗さ（Ｒｚ）６μｍ、５０Ｖにおける電気抵抗値１×１０⁴Ωに設定されたポリエステル系ウレタン樹脂製のゴム基材が周設された成形体をそれぞれ準備した。
次いで、各成形体のゴム基材表面に、下記表１の配合の溶液を塗布し、１１０℃×１２０分間加熱して表面層を形成し、実施例１〜５、比較例１〜５の現像ローラを作成した。

なお、アクリル樹脂Ａとして、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基がグラフトされてなる前記化学式（２）で示される市販のグラフト化合物（Ｔｇ＝１００℃、Ｍｗ＝１０万、アミン水素当量＝１１００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ））を用いた。また、アクリル樹脂Ｂとして、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基がグラフトされてなる前記化学式（２）で示される市販のグラフト化合物（Ｔｇ＝４０℃、Ｍｗ＝１０万、アミン水素当量＝１４００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ））をアクリル樹脂Ｃとして、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体（Ｍｗ＝１０万）を用いた。

また、エポキシ樹脂Ａとして、ビスフェノールＡタイプの市販のエポキシ樹脂（エポキシ当量＝１９０（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ））を用いた。
また、エポキシ樹脂Ｂとして、ビスフェノールＡタイプの市販のエポキシ樹脂（エポキシ当量＝２００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ））を用いた。
また、ウレタン樹脂として、熱可塑性ポリエステル系ウレタン樹脂を用いた。

＜評価方法＞
各実施例、比較例の評価については次のとおり実施した。

＜表面状態＞
現像ローラの表面層を顕微鏡にて１００倍に拡大して観察し、表面層に割れのないものを「○」、微細な割れが観察されたものを「△」、明確に割れが観察されるものを「×」とした。

＜トナー帯電量＞
各現像ローラを、それぞれ市販の電子写真プリンターに組み込み、非印字パターン（ホワイトパターン）を一枚印刷後、該現像ローラを取り出し、表面層上のトナーをファラデーゲージに吸引して、エレクトロメーターにて電荷量を測定した。得られた測定値を、ファラデーゲージに吸引したトナー重量で除してトナー帯電量（μＣ／ｇ）を求めた。

＜非画像かぶり＞
ホワイトパターンで印刷する際の静電潜像現像後の感光体表面（本来トナーが現像されてはいけない状態の感光体表面）に、メンディングテープを貼付して剥離することにより、感光体表面のトナーをはがし取り、そのテープを白色の紙に貼付した後、そのテープ貼付部分の濃度をマクベス濃度計により測定し、濃度が０．１以下となるものを「○」、０．１を超えて０．２以下のものを「△」、０．２を超えるものを「×」として判定した。

表１に示す各評価結果から、表面層に用いるアクリル樹脂とエポキシ樹脂とを、アクリル樹脂として、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基がグラフトされてなるグラフト化合物を用い、エポキシ樹脂として、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂を用い、且つ前記アクリル樹脂１００重量部に対してエポキシ樹脂が１〜１０重量部配合されることで、トナーへの帯電付与性能の低下を抑制しつつ、表面層の割れを防ぎ得る現像ローラとなし得ることがわかる。

一実施形態の電子写真装置用現像部材を示す斜視図。同実施形態の電子写真装置用現像部材の使用形態を示す概略模式図。

符号の説明

３ゴム基材
４表面層
８トナー

Claims

ゴム基材と、該ゴム基材の表面側に設けられ、摩擦によりトナーを負帯電させる表面層とを備え、該表面層がエポキシ樹脂とアクリル樹脂とを含む樹脂混和物からなる電子写真装置用現像部材であって、
前記表面層は、前記樹脂混和物が溶媒に溶解された溶液を塗布して加熱することにより形成されてなり、
前記アクリル樹脂として、メタクリル酸−メタクリル酸メチル共重合体からなる主鎖にアミノエチル基がグラフトされてなるグラフト化合物が用いられ、
前記エポキシ樹脂がビスフェノールタイプのエポキシ樹脂であり、且つ前記アクリル樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部配合されてなることを特徴とする電子写真装置用現像部材。
前記グラフト化合物のアミン水素当量が、１０００〜１５００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ）である請求項１記載の電子写真装置用現像部材。
前記エポキシ樹脂のエポキシ当量が２００（ｇ・ｓｏｌｉｄ／ｅｑ）以下のである請求項１又は２記載の電子写真装置用現像部材。
前記表面層の厚みが４〜２０μｍである請求項１乃至３の何れかに記載の電子写真装置用現像部材。