JP5627402B2 - 電子写真用画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の導電性軸芯体は、その外周面上に形成されるシリコーンゴム弾性層を支持可能な強度を有し、シリコーンゴム弾性層の電極として作用する導電性を有するものである。導電性軸芯体の材質としては、例えば、アルミニウム、銅合金及びステンレス鋼等の金属又は合金;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を挙げることができる。更に、金属製軸芯体にめっき、酸化処理等の防錆処理を行ったものであってもよい。
本発明のシリコーンゴム弾性層を構成する基材としては付加型シリコーンゴムを使用できる。付加型シリコーンゴムとしては下記の(S1)または(S2)で表される化合物を使用できる。
本発明のポリウレタン表面層を構成する基材樹脂としてはエーテル系ポリウレタン樹脂、エステル系ポリウレタン樹脂、アクリル系ポリウレタン樹脂、カーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーとの摩擦によってトナーに負極性の電荷を付与しやすいポリエーテルポリウレタン樹脂が好ましい。
本発明のシリコーンゴム弾性層に含有させる高分子化合物は、式(1)および式(2)で示されるユニットを有する化合物である。この式(1)で示されるユニットは、シロキサンデンドリマー構造を有している。
(A)上記の式(4)においてhが3である。
(B)上記の式(4)においてhが0以上2以下であり、且つ、Xが上記の式(5)で表わされる基であって、式(5)で表わされる基の繰り返しの数が1または2である。
本発明の高分子化合物を得るための重合法としては、ラジカル重合法やイオン重合法が使用される。この中でも、ラジカル重合法がより好ましく、ラジカル重合法の中でも、溶液重合法が更に好ましい。溶液重合は、溶媒中で、式(10)で示す化合物のみ、あるいは、式(10)で示す化合物と式(11)で示す化合物とをラジカル重合開始剤の存在下、50から150℃の温度条件下で反応させることにより行われる。
本発明の現像ローラの製造方法として、導電性軸芯体上に形成したシリコーンゴム弾性層上にポリウレタン表面層を形成する方法を挙げることができる。
本発明の電子写真用画像形成装置の一例を図3に示す。図3において、イエロートナー、マゼンダトナー、シアントナー、ブラックトナーの各色トナー毎に設けられる画像形成ユニットa〜dが設けられる。各画像形成ユニットa〜dには、それぞれ矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体5が設けられる。各感光体の周囲には、感光体を一様に帯電するための帯電装置11、一様に帯電処理した感光体にレーザー光10を照射して静電潜像を形成する露光手段、静電潜像を形成した感光体にトナーを供給し静電潜像を現像する現像装置9が設けられる。
また、本発明においてはトナーが結着樹脂、着色剤及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有するトナーであって、前記トナーの個数平均粒径D1が3.0μm以上8.0μm以下であることが好ましい。また同時に、前記トナーに対する微小圧縮試験において測定されるトナーの粒子径をD(μm)、トナーの1粒子に負荷速度9.8×10-5N/secで、荷重9.8×10-4Nを負荷した時の最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10-4Nを負荷した時の変位量をX20(μm)としたとき、下記の数式(2)、数式(3)および数式(4)を満たし、フロー式粒子像分析装置で測定される前記トナーの円相当径(個数基準)2.0μm以上の粒子における平均円形度が0.970以上0.995以下であることが好ましい。
本発明に用いられるトナー粒子は、どのような手法を用いて製造されても構わないが、懸濁重合法、乳化重合法、懸濁造粒法の如き、水系媒体中で造粒する製造法によって製造されることが好ましい。一般的な粉砕法により製造されるトナー粒子の場合、ワックス成分を多量にトナー粒子に添加することは、技術的難易度が非常に高い。水系媒体中でトナー粒子を造粒する製造法は、ワックス成分を多量にトナー粒子に添加しても、トナー粒子表面にワックス成分を存在させず、内包化することができる。これら製造法の中でも懸濁重合法はワックス成分のトナー粒子中への内包化による長期現像安定性、及び、溶剤を使用しないといった製造コスト面から最も好ましい製造方法の一つである。
<製造例>
製造例1〜12は高分子化合物1〜12の製造例、また製造例13〜17はトナー1〜5の製造例である。
攪拌機、冷却器および温度計を備えたガラス製の1リットルフラスコ中に、溶媒としてエタノール300質量部を投入した。攪拌下、温度を80℃に保ち、窒素ガスを通しながら、平均分子式が下記の式(A)で示される化合物50質量部、メチルメタクリレート1質量部、ラジカル重合開始剤(α,α’−アゾビスイソブチロニトリル)0.3質量部の混合物を1時間かけて滴下した。さらに、80℃で6時間重合反応を行った。このエタノール溶液の一部を多量のメタノール中に投入して、攪拌、静置し沈殿物を得た。沈殿物を減圧乾燥し、高分子化合物1を得た。
フラスコ中に滴下する混合物(単量体の種類および量、ラジカル重合開始剤の量)を表1に示す条件とした。それ以外の条件は製造例1と同様にして、高分子化合物2〜12を得て評価した。各単量体の炭素炭素間の二重結合が開裂した構造であるαユニットの含有量、並びに重量平均分子量を表1に示す。
スチレン単量体100質量部に対して、C.I.Pigment Blue15:3を16.5質量部、ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔ボントロンE88(オリエント化学工業社製)〕を3.0質量部用意した。これらを、アトライター(三井鉱山社製)に導入し、半径1.25mmのジルコニアビーズ(140質量部)を用いて200rpmにて25℃で180分間撹拌を行い、マスターバッチ分散液1を調製した。
・マスターバッチ分散液1:40質量部、
・スチレン単量体:28質量部、
・n−ブチルアクリレート単量体:18質量部、
・低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃):20質量部、
・炭化水素系ワックス(フィッシャートロプシュワックス、最大吸熱ピーク=78℃、Mw=750):9質量部、
・ポリエステル樹脂(テレフタル酸:イソフタル酸:プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物):エチレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)=30:30:30:10の重縮合物、酸価11、Tg=74℃、Mw=11,000、Mn=4,000):5質量部。
トナーAのワックスの添加量を16質量部に変更した以外は、トナーAの場合と同様にしてトナーBを得た。トナー物性は、D1:5.2μm、X100/D:0.590、X20/D:0.038、平均円形度:0.978であった。
トナーAの製造例13の重合性単量体組成物の調製において、低分子量ポリスチレン(Mw=3,000、Mn=1,050、Tg=55℃)の添加量を10質量部に、スチレン単量体の添加量を33.5質量部に、n−ブチルアクリレート単量体の添加量を22.5質量部に、重合開始剤溶液の添加量を7.2質量部に変更すること以外は、製造例13と同様にして、トナーCを得た。トナー物性は、D1:5.2μm、X100/D:0.530、X20/D:0.055、平均円形度:0.976であった。
下記の4材料を予め混合物し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を分級した。これを、更に、羽根が回転して機械式に処理を行う形式の表面処理装置を用いて球形化処理を行い、トナー粒子を得た。得られたトナー粒子に対して、製造例13のトナーAと同様にして無機微粉体を外添し、トナーDを得た。
・結着樹脂[スチレン−n−ブチルアクリレート共重合樹脂(Mw=30,000、Tg=62℃)]:100質量部、
・C.I.Pigment Blue15:3 :6質量部、
・ジ−ターシャリーブチルサリチル酸のアルミ化合物〔オリエント化学工業社製:ボントロンE88〕:2質量部、
・エステルワックス(ベヘン酸ベヘニル:最大吸熱ピーク=72℃、Mw=700):5.0質量部。
製造例16と同様の4材料(使用量も同じ)を予め混合物し、二軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を分級してトナー粒子を得た。得られたトナー粒子に対して、製造例13のトナーAと同様にして無機微粉体を外添し、トナーEを得た。
<1.弾性ローラ1の作製>
外径8mm、長さ280mmのSUS304製の導電性軸芯体にプライマー(商品名:「DY35−051」、東レ・ダウコーニング(株)製)を塗布し、内径16mmの円筒状金型内に同心となるように設置した。該円筒状金型内に弾性層材料として液状シリコーンゴム材料(商品名:「SE6724A/B」、東レ・ダウコーニング(株)製)100.0質量部と、製造例1で得られた高分子化合物1:5.0質量部、カーボンブラック(商品名:「トーカブラック#7360SB」、東海カーボン(株)製):35.0質量部と、耐熱性付与剤としてシリカ粉体:0.2質量部と、白金触媒0.1:質量部を混合した付加型シリコーンゴム組成物を金型内に注入した。温度130℃で20分間加熱した後、金型を50℃まで冷却し、導電性軸芯体と一体となった弾性層を金型から取り出した。次にこの弾性層を温度200℃で2時間加熱して硬化反応を完結させ、厚み4mmのシリコーンゴム弾性層を有する弾性ローラ1を作製した。
[2−1.ポリオールの合成]
結着樹脂成分として、ポリテトラメチレングリコールPTG1000SN(商品名、保土谷化学社製)100質量部に、イソシアネート化合物ミリオネートMT(商品名、日本ポリウレタン工業社製)20質量部をMEK溶媒中で段階的に混合し、窒素雰囲気下80℃にて7時間反応させて、水酸基価が20のポリエーテルポリオールを作製した。
窒素雰囲気下、数平均分子量500のポリプロピレングリコール100質量部に対し、粗製MDI57質量部を90℃で2時間加熱反応した後、ブチルセロソルブを固形分70質量%になるように加え、固形分当たりのNCO%が5.0質量%のイソシアネート化合物を得た。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシム22質量部を滴下し、ブロックポリイソシアネートを得た。
このようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合し、結着樹脂固形分100質量部に対し、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製)30質量部を混合し、総固形分比が35質量%になるようにMEKに溶解、混合し、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルにて4時間分散して分散液1を作製した。上記原料混合液にポリウレタン樹脂粒子(商品名:アートパールC400(φ14μm)、根上工業(株)製)を20質量部加え、ボールミルで攪拌分散したものをポリウレタン表面層の原料液とした。
評価には図3に示す電子写真用画像形成装置の構成を有する日本ヒューレット・パッカード社製レーザービームプリンタ「CLJ4700dn」(商品名、プリント速度を30枚/分から40枚/分とした。また、カートリッジ内の現像剤量規制部材を厚さ80μmのSUS304製に変更した。以下、改造機及び、改造カートリッジという。)を用いた。
現像ローラ1及びトナーAを改造カートリッジに装填後、温度40℃湿度95%RHの超高温高湿環境に30日間放置した。その後、環境温度35℃湿度90%RHの高温高湿環境に移動し、24時間放置した。また、現像材料規制部材の押圧は20gf/cmとした。その後、同環境下、改造カートリッジを改造機に装填し、現像ローラにバイアス−300V、SUS304製現像剤規制部材にバイアス−500Vを印加し、40枚/分の速度で印字率0.5%にてLETTERサイズ紙を30000枚連続出力した後、同環境下で72時間放置した。その後、10枚/分の速度で白ベタ画像出力中にプリンターを停止し、かぶり評価を行った。結果を表1に示す。評価方法は以下の通りである。
A:0.5%未満、
B:0.5%以上1.0%未満、
C:1.0%以上2.5%未満、
D:2.5%以上5.0%未満、
E:5%以上。
前記かぶり評価に用いた現像ローラのトナーを清掃の後、1mm間隔で現像ローラの長手方向に11本、周方向に11本切り込みを入れた。その切り込みをすべて覆うように、前記テープ(商品名:「ポリエステルテープNo.550」、ニチバン(株)社製)を貼り付けた。テープを密着させた後、剥離し、切り込みによって形成された100マスのうち表面層が剥離した数でシリコーンゴム弾性層とポリウレタン表面層の密着性を評価した。評価結果を表2に示す。評価基準は以下の通りである。
A:5マス未満、
B:5マス以上10マス未満、
C:10マス以上25マス未満、
D:25マス以上50マス未満、
E:50マス以上。
トナーの種類を表2のものに変更した以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
現像材料規制部材の当接圧を表2の値に変更した以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
現像ローラの弾性ローラ製造時の高分子化合物1の添加量を表2の値に変更した以外は実施例1と同様に現像ローラ10〜14を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
〔実施例15〜26〕
現像ローラの弾性ローラ製造時の高分子化合物の種類と添加量を表2の条件に変更した以外は実施例1と同様に現像ローラ15〜26を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
〔比較例1〕
現像ローラの弾性ローラ製造時に高分子化合物を添加しなかった以外は実施例1と同様に現像ローラ19を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
〔比較例2〕
現像ローラの弾性ローラ製造時において、高分子化合物1に代えて高分子化合物12を添加する以外は実施例1と同様に現像ローラ20を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表2に示す。
2‥‥導電性軸芯体
3‥‥シリコーンゴム弾性層
4‥‥ポリウレタン表面層
Claims (6)
- 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体に当接しその表面にトナーを供給してトナー像を形成するための現像ローラと、該現像ローラに当接しその表面上にトナー層を形成する現像剤量規制部材とを備えた電子写真用画像形成装置であって、該現像ローラは導電性軸芯体と、該導電性軸芯体の外周面上に形成されたシリコーンゴム弾性層と、該シリコーンゴム弾性層の外周面上に形成されたポリウレタン表面層とを有し、該シリコーンゴム弾性層が下記の式(1)および式(2)で示されるユニットを有する高分子化合物を含有することを特徴とする電子写真用画像形成装置:
R3、R4、R6及びR7は、それぞれ独立に、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、または、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも一方で置換されていてもよいフェニル基である。R5は炭素原子数1以上10以下のアルコキシル基、メチル基およびエチル基から選ばれる少なくとも一方で置換されていてもよいフェノキシ基、または下記の式(9)で示される基である。
Xは、水素原子、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、メチル基及びエチル基から選ばれる少なくとも一方で置換されていてもよいフェニル基、及び下記式(5)で表わされる基からなる群から選ばれる基である。
X2は水素原子、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、メチル基およびエチル基から選ばれる少なくとも一方で置換されていてもよいフェニル基、および上記式(5)で表わされる基からなる群から選ばれる基である。
式(4)においてXが式(5)で表わされる基である場合における式(5)で表わされる基の繰り返しの数は1以上10以下であり、かつ、最末端を構成している式(5)中のX2は、水素原子、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、または、メチル基およびエチル基から選ばれる少なくとも一方で置換されていてもよいフェニル基である。
- 前記高分子化合物が、下記の(A)、または(B)の構造であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用画像形成装置:
(A)前記の式(4)においてhが3である。
(B)前記の式(4)においてhが0以上2以下であり、且つ、Xが上記の式(5)で表わされる基であって、式(5)で表わされる基の繰り返しの数が1または2である。 - 前記シリコーンゴム弾性層100質量部中に前記高分子化合物が0.5〜10質量部含有されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの一項に記載の電子写真用画像形成装置。
- 前記現像ローラと前記現像剤量規制部材の当接圧が15〜30gf/cmであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの一項に記載の電子写真用画像形成装置。
- 前記トナーが、結着樹脂、着色剤及びワックス成分を少なくとも含有するトナー粒子と、無機微粉体とを有するトナーであって、前記トナーの個数平均粒径D1が3.0μm以上8.0μm以下であり、前記トナーに対する微小圧縮試験において測定されるトナーの粒子径をD(μm)、トナーの1粒子に負荷速度9.8×10-5N/secで、荷重9.8×10-4Nを負荷した時の最大変位量をX100(μm)、荷重2.0×10-4Nを負荷した時の変位量をX20(μm)としたとき、下記の数式(2)、数式(3)および数式(4)を満たし、フロー式粒子像分析装置で測定される前記トナーの円相当径(個数基準)2.0μm以上の粒子における平均円形度が0.970以上0.995以下であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの一項に記載の電子写真用画像形成装置:
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