JP5734084B2 - Developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は電子写真画像形成装置に使用される現像ローラ、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に関する。 The present invention relates to a developing roller, an electrophotographic process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus used in an electrophotographic image forming apparatus.
電子写真画像形成装置において現像ローラは、電子写真感光体の静電潜像に対して現像剤を供給する役割を担っている。そのため、現像ローラの表面に担持させる現像剤の量を安定化させるために、現像ローラに粗し粒子を含む表面層を設けることによって表面を粗面化することが行われている(特許文献1、2)。 In the electrophotographic image forming apparatus, the developing roller plays a role of supplying a developer to the electrostatic latent image of the electrophotographic photosensitive member. Therefore, in order to stabilize the amount of developer carried on the surface of the developing roller, the surface of the developing roller is roughened by providing a surface layer containing roughening particles (Patent Document 1). 2).
ところで、現像ローラの表面の現像剤のコート量の安定化のために、現像剤規制ブレードを現像ローラの表面に当接させることが一般的である。このとき、現像ローラに担持される現像剤のコート量は、現像剤規制ブレードを当接させた際に、樹脂粒子を含有する表面層と現像剤規制ブレードが形成する隙間の大小に左右される。樹脂粒子の弾性率が大きいと樹脂粒子は凹み難く、樹脂粒子を内包している表面層の凸部が現像剤規制ブレードを支える。その結果、表面層と現像剤規制ブレードの当接部で隙間が形成され、現像ローラに担持される現像剤のコート量が多くなる。一方、樹脂粒子の弾性率が小さいと樹脂粒子は凹み易く、表面層と現像剤規制ブレードの当接部で隙間が形成されにくくなり、現像ローラに担持される現像剤のコート量が少なくなる。従って、高温環境と比較して相対的に樹脂粒子の弾性率が増加する低温環境においては、現像ローラに担持される現像剤のコート量が高温環境下における場合と比較して多くなり、電子写真画像の濃度が相対的に増加してしまうことがある。 Incidentally, in order to stabilize the coating amount of the developer on the surface of the developing roller, it is common to bring the developer regulating blade into contact with the surface of the developing roller. At this time, the coating amount of the developer carried on the developing roller depends on the size of the gap formed between the surface layer containing the resin particles and the developer regulating blade when the developer regulating blade is brought into contact therewith. . If the elastic modulus of the resin particles is large, the resin particles are difficult to dent, and the convex portions of the surface layer containing the resin particles support the developer regulating blade. As a result, a gap is formed at the contact portion between the surface layer and the developer regulating blade, and the coating amount of the developer carried on the developing roller increases. On the other hand, if the elastic modulus of the resin particles is small, the resin particles are easily dented, and it is difficult to form a gap at the contact portion between the surface layer and the developer regulating blade, and the amount of developer coating carried on the developing roller is reduced. Therefore, in the low temperature environment where the elastic modulus of the resin particles is relatively increased compared to the high temperature environment, the coating amount of the developer carried on the developing roller is larger than that in the high temperature environment. The image density may increase relatively.
従って、本発明の目的は、低温環境において樹脂粒子の弾性率が増加するのを抑制することで、低温環境における現像剤のコート量の増加を抑制し、電子写真画像の環境温度依存性を軽減し得る現像ローラを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to suppress an increase in the elastic modulus of the resin particles in a low temperature environment, thereby suppressing an increase in the developer coating amount in the low temperature environment and reducing the environmental temperature dependency of the electrophotographic image. An object of the present invention is to provide a developing roller that can be used.
また、本発明の他の目的は、電子写真画像の濃度の環境温度依存性の小さい電子写真画像形成装置および電子写真プロセスカートリッジを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electrophotographic image forming apparatus and an electrophotographic process cartridge in which the density of the electrophotographic image is less dependent on the environmental temperature.
本発明によれば、軸芯体、弾性層および表面層を有し、該表面層は、樹脂粒子を粗し粒子として含み、該樹脂粒子はウレタン樹脂を含有し、該ウレタン樹脂は、隣接する2つのウレタン基の間に、下記構造式(1)で示される構造と、下記構造式(2)で示される構造および下記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造とを有するウレタン樹脂を含有する現像ローラが提供される:
また、本発明によれば、静電潜像が形成される感光体と、感光体上の静電潜像を現像する現像部材とを具備し、電子写真画像形成装置の本体に脱着可能に構成されており、かつ、該現像部材が上記本発明の現像ローラである電子写真プロセスカートリッジが提供される。 In addition, according to the present invention, the image forming apparatus includes a photoconductor on which an electrostatic latent image is formed and a developing member that develops the electrostatic latent image on the photoconductor, and is detachable from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. An electrophotographic process cartridge is provided in which the developing member is the developing roller of the present invention.
さらに、本発明によれば、静電潜像が形成される感光体と、感光体上の静電潜像を現像する現像部材とを具備し、該現像部材が上記本発明の現像ローラである電子写真画像形成装置が提供される。 Furthermore, according to the present invention, the image forming apparatus includes a photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed and a developing member that develops the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the developing member is the developing roller of the present invention. An electrophotographic image forming apparatus is provided.
本発明によれば、表面層が含有する粗し粒子としての樹脂粒子を、隣接する2つのウレタン基の間に、前記構造式(1)で示される構造と、前記構造式(2)で示される構造および前記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造を有するポリウレタン粒子とすることで、低温環境における現像剤のコート量の増加を抑制し、温度によらず濃度が安定した画像形成が可能な現像ローラを提供することができる。
その結果、良好な画像形成が可能な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を得ることが可能になる。
According to the present invention, the resin particles as rough particles contained in the surface layer are represented by the structure represented by the structural formula (1) and the structural formula (2) between two adjacent urethane groups. And a polyurethane particle having one or both structures selected from the structure represented by the structural formula (3) suppresses an increase in the coating amount of the developer in a low-temperature environment, and the concentration is independent of the temperature. A developing roller capable of stable image formation can be provided.
As a result, it is possible to obtain an electrophotographic process cartridge and an electrophotographic image forming apparatus capable of forming good images.
本発明者らは、上述のとおり、表面層が含有する粗し粒子としての樹脂粒子を、隣接する2つのウレタン基の間に、前記構造式(1)で示される構造と、前記構造式(2)で示される構造および前記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造を有するポリウレタン粒子とすることで、低温環境における現像剤のコート量の増加を抑制し、温度によらず濃度が安定した画像形成が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。 As described above, the inventors of the present invention provide a resin particle as a rough particle contained in the surface layer between two adjacent urethane groups, the structure represented by the structural formula (1), and the structural formula ( The polyurethane particles having one or both of the structure represented by 2) and the structure represented by the structural formula (3) can suppress the increase in the coating amount of the developer in a low temperature environment, Regardless, the present inventors have found that it is possible to form an image with a stable density, and have completed the present invention.
本発明者らは、その理由を以下のように推察している。
本発明に係る樹脂粒子に含まれるウレタン樹脂において、構造式(2)または(3)で示される構造は、構造式(1)で示される構造に比べて低温域での結晶性が著しく低い。このように低温域での結晶性が低い構造がポリマー鎖内に存在することにより、当該ウレタン樹脂は、低温域での弾性率が増加しにくくなっている。
一方、構造式(2)または(3)で示される構造がメチル基を側鎖に有するため、当該ウレタン樹脂の高温域での分子運動性が抑制され、高温域での弾性率の低下が起こりにくい。すなわち、本発明に係る樹脂粒子は、上記したウレタン樹脂の特性により、低温域で弾性率が増加しにくく、また、高温域で弾性率が低下しにくくなっている。つまり、弾性率の温度依存性が小さくなっている。その結果、かかる樹脂粒子によって粗面化されている表面を有する現像ローラは、環境温度が変化しても、現像剤規制ブレードで押圧されたときの現像剤規制ブレードと現像ローラの表面とのクリアランスが変化しにくい。そのため、本発明に係る現像ローラは、環境温度の変化しても、その表面に担持される現像剤のコート量が変化し難く、環境温度が変化に対する画像濃度の変動を抑制依存性が安定した画像形成を可能としている。
The present inventors infer the reason as follows.
In the urethane resin contained in the resin particles according to the present invention, the structure represented by the structural formula (2) or (3) has remarkably low crystallinity in the low temperature region as compared with the structure represented by the structural formula (1). Thus, the urethane resin is less likely to increase its elastic modulus in the low temperature region due to the presence of a structure having low crystallinity in the low temperature region in the polymer chain.
On the other hand, since the structure represented by the structural formula (2) or (3) has a methyl group in the side chain, the molecular mobility in the high temperature range of the urethane resin is suppressed, and the elastic modulus is lowered in the high temperature range. Hateful. That is, the resin particles according to the present invention are less likely to increase in elasticity at low temperatures and less likely to decrease at high temperatures due to the properties of the urethane resin described above. That is, the temperature dependence of the elastic modulus is reduced. As a result, the developing roller having a surface roughened by the resin particles has a clearance between the developer regulating blade and the surface of the developing roller when pressed by the developer regulating blade even when the environmental temperature changes. Is hard to change. For this reason, the developing roller according to the present invention is less dependent on the coating amount of the developer carried on the surface even when the environmental temperature changes, and the dependency on suppressing the variation in image density with respect to the environmental temperature is stable. Image formation is possible.
また、構造式(1)より疎水性である構造式(2)または(3)の存在により水との親和性が低下し、ポリウレタン粒子の吸水率を低くすることが可能である。さらに高温域においては、側鎖メチル基の存在により高温域での分子運動性が抑制される。その結果、高温高湿環境下での粘着性上昇が起こりにくいため、タック上昇に起因する現像剤のコート量の増加を抑制することができ、濃度が安定した画像形成が可能となる。 Further, the presence of the structural formula (2) or (3), which is more hydrophobic than the structural formula (1), reduces the affinity for water and can reduce the water absorption rate of the polyurethane particles. Further, in the high temperature range, the molecular mobility in the high temperature range is suppressed by the presence of the side chain methyl group. As a result, an increase in adhesiveness is unlikely to occur in a high-temperature and high-humidity environment, so that an increase in developer coating amount due to an increase in tack can be suppressed, and an image can be formed with a stable density.
さらに、ウレタン樹脂は、構造式(1)および(2)または(3)で示す構造がランダムに共重合されたポリエーテル成分を含有する方が、低温域での結晶性低減、及び高温域での分子運動性抑制効果がより高いため好ましい。 Furthermore, the urethane resin contains a polyether component in which the structure represented by the structural formulas (1) and (2) or (3) is randomly copolymerized, and the crystallinity is reduced in the low temperature range and in the high temperature range. This is preferable because of its higher molecular mobility control effect.
さらに、ウレタン樹脂は、「構造式(1)の構造のモル比」:「構造式(2)または(3)から選ばれる少なくとも一つの構造とのモル比」は80:20以上50:50以下であることが好ましい。各構造式のモル比がこの範囲であると、低温域での結晶性の抑制と高温域での分子運動性の抑制の両面において優れた効果を得られる。さらに、ウレタン樹脂は、構造式(1)の構造と、構造式(2)および(3)から選ばれる少なくとも一つの構造を有するポリエーテルジオール、または該ポリエーテルジオールと芳香族ジイソシアネートを反応させた水酸基末端プレポリマーと、該ポリエーテルジオールと芳香族イソシアネートを反応させたイソシアネート基末端プレポリマーとを熱硬化することにより得られるものであることが好ましい。 Further, the urethane resin has a “molar ratio of the structure of the structural formula (1)”: “a molar ratio of at least one structure selected from the structural formula (2) or (3)” is 80:20 or more and 50:50 or less. It is preferable that When the molar ratio of each structural formula is within this range, excellent effects can be obtained in both the suppression of crystallinity in the low temperature range and the suppression of molecular mobility in the high temperature range. Furthermore, the urethane resin is obtained by reacting the structure of the structural formula (1) with the polyether diol having at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3), or the polyether diol and an aromatic diisocyanate. It is preferable that the polymer be obtained by thermosetting a hydroxyl group-terminated prepolymer and an isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting the polyether diol and aromatic isocyanate.
さらに、本発明においては、表面層がバインダー樹脂としてウレタン樹脂を含むことが好ましい。これは、表面層のバインダー樹脂をポリウレタンとすることで、表面層の強度が高まり、耐磨耗性を向上させることができるものと考えている。また、表面層のバインダー樹脂とポリウレタン樹脂粒子との親和性を強くすることができ、その結果、樹脂粒子を覆っている表面層のバインダー樹脂が破れるのを抑制し、樹脂粒子が脱落するのを抑制できるものと考えている。
なお、バインダー樹脂としてウレタン樹脂を用いる場合において、樹脂粒子中のウレタン樹脂は、該バインダー樹脂としてのウレタン樹脂と比較して、温度を低下させたときの弾性率の増加量を小さくすることが好ましい。本発明者らは、その理由を以下のように推察している。
一般的に、低温環境においては、現像ローラの表面層が含むバインダー樹脂と樹脂粒子の弾性率がともに増加して現像剤にかかる圧力が高くなる傾向にある。そのため、繰り返し画像形成を行った際に現像ローラ表面に現像剤が固着するフィルミングが生じ易くなる。フィルミングが生じた部分では、現像剤同士の凝着力により現像剤のコート量が増加し、濃度上昇を引き起こす。そして、この傾向は、現像剤が高い応力を受ける現像ローラ表面の凸部近傍で生じ易い。像ローラ表面の凸部の弾性率は、粗し粒子としての樹脂粒子の弾性率に支配される。そこで、温度が低下したときの樹脂粒子の弾性率の増加量を、バインダー樹脂の弾性率の増加量よりも小さくすることで、温度が低下した際の時における、凸部で現像剤にかかる応力を抑制し、濃度上昇の原因となるフィルミングを抑制することができる。
Furthermore, in this invention, it is preferable that a surface layer contains a urethane resin as a binder resin. This is considered to be because the strength of the surface layer is increased and the wear resistance can be improved by using polyurethane as the binder resin of the surface layer. In addition, the affinity between the binder resin of the surface layer and the polyurethane resin particles can be strengthened. As a result, the binder resin of the surface layer covering the resin particles is prevented from being broken, and the resin particles are prevented from falling off. I think it can be suppressed.
In the case where a urethane resin is used as the binder resin, it is preferable that the urethane resin in the resin particles has a smaller increase in elastic modulus when the temperature is lowered than the urethane resin as the binder resin. . The present inventors infer the reason as follows.
In general, in a low temperature environment, the elastic modulus of both the binder resin and the resin particles contained in the surface layer of the developing roller tends to increase and the pressure applied to the developer tends to increase. For this reason, filming in which the developer adheres to the surface of the developing roller easily occurs when image formation is repeatedly performed. In the portion where filming has occurred, the coating amount of the developer increases due to the adhesion between the developers, causing an increase in density. This tendency is likely to occur in the vicinity of the convex portion on the surface of the developing roller where the developer is subjected to high stress. The elastic modulus of the convex portion on the surface of the image roller is governed by the elastic modulus of the resin particles as rough particles. Therefore, the amount of increase in the elastic modulus of the resin particles when the temperature is decreased is smaller than the increase in the elastic modulus of the binder resin, so that the stress applied to the developer at the convex portion when the temperature decreases. It is possible to suppress filming that causes an increase in density.
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
<本発明に係わる現像ローラ>
本発明に係わる現像ローラの一例を、図1の模式図に示す。
図中の(a)は現像ローラの長手方向に平行な断面を表したものであり、(b)は長手方向に垂直な断面を表したものである。図1において、現像ローラ10は、円柱状の軸芯体11の周囲に弾性層12、その周囲に粗し粒子としてのポリウレタン粒子を含有する表面層13が形成されている。表面層13は2層以上形成してあっても良い。
<Developing roller according to the present invention>
An example of the developing roller according to the present invention is shown in the schematic view of FIG.
(A) in the drawing represents a cross section parallel to the longitudinal direction of the developing roller, and (b) represents a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In FIG. 1, the developing
以下、図1の現像ローラについて詳細に説明する。 Hereinafter, the developing roller of FIG. 1 will be described in detail.
(軸芯体)
軸芯体11の材料は、導電性であればとくに限定されず、炭素鋼、合金鋼及び鋳鉄、導電性樹脂の中から、適宜選択して用いることが出来る。合金鋼としては、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブテン鋼、クロム鋼、クロムモリブテン鋼、Al、Cr、Mo及びVを添加した窒化用鋼が挙げられる。
(Shaft core)
The material of the shaft core body 11 is not particularly limited as long as it is conductive, and can be appropriately selected from carbon steel, alloy steel, cast iron, and conductive resin. Examples of the alloy steel include stainless steel, nickel chrome steel, nickel chrome molybdenum steel, chromium steel, chromium molybdenum steel, nitriding steel to which Al, Cr, Mo and V are added.
(弾性層)
弾性層12は、使用される装置において要求される弾性を現像ローラに付与するために設けられる。具体的な構成としては、中実体、発泡体のいずれであってもよい。また、弾性層は、単層であっても、複数の層からなっていてもよい。例えば、現像ローラにおいては、感光ドラム、及びトナーと常に圧接しているので、これらの部材間において相互に与えるダメージを低減するため、低硬度、低圧縮歪みの特性を持つ弾性層が設けられる。
(Elastic layer)
The
弾性層の材質としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上組み合わせて使用することができる。 Examples of the material for the elastic layer include natural rubber, isoprene rubber, styrene rubber, butyl rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, urethane rubber, and silicone rubber. These can be used alone or in combination of two or more.
弾性層12の厚さは、現像ローラ10に充分な弾性を与えるために0.5mm乃至10.0mmであることが好ましい。弾性層12の厚さを0.5mm以上にすることで、現像ローラ10に充分な弾性が得られ、感光ドラムの摩耗を抑制することができる。また、弾性層12の厚さを10.0mm以下にすることで、現像ローラ10のコストを抑えることができる。
The thickness of the
弾性層12の硬度は、Asker−C硬度10度乃至80度であることが好ましい。弾性層12の硬度を10度以上にすることで、弾性層の変形に起因する画像弊害の発生を抑制することができる。また、弾性層12の硬度を80度以下にすることで、感光ドラムの摩耗を抑制することができる。
The
弾性層12には、低硬度及び低圧縮歪みの特性を阻害しない範囲内で、充填剤を添加しても良い。充填剤の材料としては、以下のものが挙げられる。石英微粉末、ヒュームドシリカ、湿式シリカ、ケイソウ土、酸化亜鉛、塩基性炭酸マグネシウム、活性炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、二酸化チタン、タルク、雲母粉末、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、有機補強剤、有機充填剤。これらの充填剤の表面は有機珪素化合物、例えば、ポリジオルガノシロキサンで処理して疎水化しても良い。
A filler may be added to the
現像ローラ10は、半導体領域の電気抵抗を有する必要がある。そのため、弾性層12が導電剤を含有し、適宜体積抵抗率を調整したゴム材料から形成されていることが好ましい。
The developing
弾性層12の材料を導電化する手段としては、イオン導電機構、または電子導電機構による導電付与剤を上記材料に添加することにより導電化する手法が挙げられる。
As a means for making the material of the
イオン導電機構による導電付与剤としては、以下のものが挙げられる。LiCF3SO3、NaClO4、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、NaSCN、KSCN、NaClの周期律表第1族金属の塩、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3のアンモニウム塩、Ca(ClO4)2、Ba(ClO4)2の周期律表第2族金属の塩、これらの塩と1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの多価アルコールやそれらの誘導体との錯体、これらの塩とエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテルのモノオールとの錯体、第4級アンモニウム塩の陽イオン性界面活性剤、脂肪族スルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩の陰イオン性界面活性剤、ベタインの両性界面活性剤。 Examples of the conductivity imparting agent based on the ion conduction mechanism include the following. LiCF 3 SO 3 , NaClO 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , NaSCN, KSCN, NaCl Group 1 metal salt, NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 NO 3 ammonium salts, Ca (ClO 4) 2, Ba (ClO 4) 2 of the periodic table group 2 metal salts, these salts and 1,4-butanediol, ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polypropylene glycol Complexes of polyhydric alcohols and their derivatives, complexes of these salts with ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monoethyl ether monool, and quaternary ammonium salt Ionic Surface active agents, fatty acid salts, alkyl sulfates, anionic surfactants alkyl phosphoric acid ester salt, an amphoteric surfactant betaine.
また、電子導電機構による導電付与剤としては、以下のものが挙げられる。カーボンブラック、グラファイトの炭素系物質、アルミニウム、銀、金、錫−鉛合金、銅―ニッケル合金の金属或いは合金、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化銀の金属酸化物、各種フィラーに銅、ニッケル、銀の導電性金属めっきを施した物質。これらイオン導電機構、電子導電機構による導電付与剤は粉末状や繊維状の形態で、単独または2種類以上を混合して使用することが出来る。この中でも、カーボンブラックは導電性の制御が容易であり、また経済的であるといった観点から好適に用いられる。 Moreover, the following are mentioned as a conductive provision agent by an electronic conductive mechanism. Carbon black, carbonaceous material of graphite, aluminum, silver, gold, tin-lead alloy, copper-nickel alloy metal or alloy, zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, tin oxide, antimony oxide, indium oxide, silver oxide Metal oxide, various fillers plated with copper, nickel, silver conductive metal. These conductivity-imparting agents based on the ion conduction mechanism and the electron conduction mechanism can be used alone or in a mixture of two or more in the form of powder or fiber. Among these, carbon black is preferably used from the viewpoint that the conductivity can be easily controlled and is economical.
(表面層)
表面層13として用いられる材料としては、以下のものが挙げられる。ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリプロピレン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂、ポリエステル樹脂、スチロール系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素系樹脂、シリコーン樹脂、水系樹脂。また、これらを2種類以上組み合わせて使用することも可能である。現像ローラにおいては、特に含窒素化合物であるウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂を用いることがトナーの帯電を制御する上で好ましく、中でもイソシアネート化合物とポリオールを反応させて得られるウレタン樹脂からなることがより好ましい。
(Surface layer)
Examples of the material used for the
イソシアネート化合物としては、以下のものが挙げられる。ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、カルボジイミド変性MDI、キシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。 The following are mentioned as an isocyanate compound. Diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 3,3′-dimethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, Carbodiimide-modified MDI, xylylene diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, naphthylene diisocyanate, paraphenylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate. Moreover, these mixtures can also be used and the mixing ratio may be any ratio.
また、ここで用いるポリオールとしては、以下のものが挙げられる。2価のポリオール(ジオール)として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール。3価以上のポリオールとして、1,1,1−トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール。さらに、ジオール、トリオールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを付加した高分子量のポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド‐プロピレンオキサイドブロックグリコール。また、これらの混合物を用いることもでき、その混合割合はいかなる割合でもよい。 Moreover, the following are mentioned as a polyol used here. As a divalent polyol (diol), ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,4-butanediol, hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, Xylene glycol, triethylene glycol. Examples of trivalent or higher polyols include 1,1,1-trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, and sorbitol. Furthermore, high molecular weight polyethylene glycol, polypropylene glycol, and ethylene oxide-propylene oxide block glycol obtained by adding ethylene oxide and propylene oxide to diol and triol. Moreover, these mixtures can also be used and the mixing ratio may be any ratio.
現像ローラ10の表面粗さの目安としては、JIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaが、0.3乃至5.0μmであることが好ましい。Raを0.3μm以上にすることで、より安定した現像剤のコート量を得ることができるため、均一な画像濃度を有する高品質の電子写真画像を形成に寄与する。
As a measure of the surface roughness of the developing
表面層13は、ウレタン樹脂を含む樹脂粒子を粗し粒子として含む。そして、樹脂粒子に含まれるウレタン樹脂は、隣接する2つのウレタン基の間に、前記構造式(1)で示される構造と、前記構造式(2)で示される構造および前記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造とを有する。
The
通常、ポリウレタンの合成は、以下の如き方法が用いられる。
・ポリオール成分とポリイソシアネート成分を混合、反応させるワンショット法、
・一部のポリオールとイソシアネートを反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーと、低分子ジオール、低分子トリオールの如き鎖延長剤とを反応させる方法
Usually, the following methods are used for the synthesis of polyurethane.
・ One shot method in which polyol component and polyisocyanate component are mixed and reacted,
A method of reacting an isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting a part of polyol with isocyanate and a chain extender such as low molecular diol or low molecular triol.
しかし、構造式(1)の構造と、および構造式(2)及び(3)から選ばれる少なくとも一つの構造とを有するポリエーテルジオールは極性の低い材料である。そのため、極性の高いイソシアネートとの相溶性が低く、系内にポリオールの比率の高い部分とイソシアネートの比率が高い部分に微視的に相分離しやすい。ポリオールの比率の高い部分は未反応成分が残存しやすく、残留する未反応ポリオールの染み出しにより表面トナー固着の原因となる場合がある。 However, the polyether diol having the structure of the structural formula (1) and at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3) is a low polarity material. Therefore, the compatibility with a highly polar isocyanate is low, and it is easy to microscopically separate into a portion having a high polyol ratio and a portion having a high isocyanate ratio in the system. Unreacted components are likely to remain in the portion where the ratio of polyol is high, and the remaining unreacted polyol may ooze out and cause surface toner fixation.
未反応ポリオールの残留を低減するため、高極性のイソシアネートを過剰に使用する必要があり、結果ポリウレタンの吸水率は高いものになる場合が多い。また前述のいずれの方法も、イソシアネート同士の反応が高い比率で起こる場合が多く、高極性であるウレア結合、アロファネート結合を生じる。 In order to reduce the residual unreacted polyol, it is necessary to use an excessively high-polar isocyanate, and as a result, the water absorption rate of the polyurethane often becomes high. In any of the above-described methods, the reaction between isocyanates often occurs at a high ratio, resulting in a highly polar urea bond or allophanate bond.
構造式(1)の構造と、構造式(2)および(3)から選ばれる少なくとも一つの構造とを有するポリエーテルジオールまたは該ポリエーテルジオールと芳香族ジイソシアネートを反応させた水酸基末端プレポリマーと、該ポリエーテルジオールと芳香族イソシアネートを反応させたイソシアネート基末端プレポリマーとを熱硬化させることにより、ポリオールとイソシアネートとの極性差を小さくすることができる。そのためポリオールとイソシアネートの相溶性を向上させ、従来より少ないイソシアネート比率で、より極性の低いポリウレタンが得られる。さらに未反応ポリオールの残留を非常に低く抑えることが可能であるため、未反応ポリオールの染み出しによる表面トナー固着を抑制することができる。 A polyether diol having the structure of the structural formula (1) and at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3), or a hydroxyl group-terminated prepolymer obtained by reacting the polyether diol with an aromatic diisocyanate; The polarity difference between the polyol and the isocyanate can be reduced by thermally curing the isocyanate group-terminated prepolymer obtained by reacting the polyether diol with the aromatic isocyanate. Therefore, the compatibility between the polyol and the isocyanate is improved, and a polyurethane having a lower polarity can be obtained with a smaller isocyanate ratio than before. Furthermore, since it is possible to keep the unreacted polyol remaining very low, it is possible to suppress surface toner adhesion due to seepage of the unreacted polyol.
構造式(1)の構造、および構造式(2)または(3)の構造からなるポリエーテルジオールを芳香族ジイソシアネートを反応させた水酸基末端プレポリマーとして使用する場合、プレポリマーの数平均分子量としては10000以上15000以下が好ましい。 When the polyether diol having the structure of the structural formula (1) and the structure of the structural formula (2) or (3) is used as a hydroxyl group-terminated prepolymer reacted with an aromatic diisocyanate, the number average molecular weight of the prepolymer is: 10,000 or more and 15000 or less are preferable.
またイソシアネート基末端プレポリマーとして使用する際は、プレポリマーのイソシアネート含有量が3.0から4.0質量%の範囲にあることが好ましい。水酸基末端プレポリマーの分子量、イソシアネート基末端プレポリマーのイソシアネート含有量がこの範囲にあると、生成するポリウレタンの低吸水率化と未反応成分の残留抑制のバランスが良く、トナー固着、表面層剥がれにおいてより高いレベルで両立できる。 Moreover, when using as an isocyanate group terminal prepolymer, it is preferable that the isocyanate content of a prepolymer exists in the range of 3.0 to 4.0 mass%. When the molecular weight of the hydroxyl group-terminated prepolymer and the isocyanate content of the isocyanate group-terminated prepolymer are within this range, the balance between the reduction in water absorption of the resulting polyurethane and the suppression of residual unreacted components is good. Can be compatible at a higher level.
またさらに好ましくは、該ポリウレタンが、以下を熱硬化させたものである。
・構造式(1)の構造、および構造式(2)及び(3)から選ばれる少なくとも一つの構造からなる数平均分子量2000以上3000以下のポリエーテルジオールと芳香族ジイソシアネートを反応させた数平均分子量10000以上15000以下の水酸基末端プレポリマー
・構造式(1)の構造、および構造式(2)及び(3)から選ばれる少なくとも一つの構造からなる数平均分子量2000以上3000以下のポリエーテルジオールと芳香族イソシアネートを反応させたイソシアネート基末端プレポリマー
More preferably, the polyurethane is obtained by thermosetting the following.
-Number average molecular weight obtained by reacting aromatic diisocyanate with a polyether diol having a number average molecular weight of 2,000 to 3,000 comprising at least one structure selected from the structure of structural formula (1) and structural formulas (2) and (3) A polyether diol having a number average molecular weight of 2000 or more and 3000 or less and a fragrance comprising a hydroxyl-terminated prepolymer of 10,000 to 15000 and a structure of the structural formula (1) and at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3) Isocyanate group-terminated prepolymer reacted with aromatic isocyanate
数平均分子量2000以上3000以下の該ポリエーテルジオールを、水酸基末端プレポリマーおよびイソシアネート基末端プレポリマーを用いると、生成するポリウレタンの低吸水率化と未反応成分の残留を抑制することができる。さらに表面層の強度と粘着性にも優れるため、耐久性も向上することができる。 When the polyether diol having a number average molecular weight of 2000 or more and 3000 or less is used with a hydroxyl group-terminated prepolymer and an isocyanate group-terminated prepolymer, it is possible to reduce the water absorption rate of the polyurethane to be formed and to prevent residual unreacted components. Furthermore, since the strength and adhesiveness of the surface layer are excellent, the durability can be improved.
2つのウレタン基の間には、構造式(1)の構造と、構造式(2)および(3)から選ばれる少なくとも一つの構造以外に、本発明の効果が損なわれない程度に必要に応じてポリプロピレングリコール、脂肪族ポリエステルを含有してもよい。脂肪族ポリエステルとしては、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1.5−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、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、グルタル酸、セバシン酸等のジカルボン酸との縮合反応により得られる脂肪族ポリエステルポリオールが挙げられる Between the two urethane groups, other than the structure of the structural formula (1) and at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3), as necessary to the extent that the effects of the present invention are not impaired. And polypropylene glycol and aliphatic polyester. Aliphatic polyesters include 1,4-butanediol, 3-methyl-1.5-pentanediol, diol components such as neopentyl glycol, triol components such as trimethylolpropane, adipic acid, glutaric acid, sebacic acid and the like Aliphatic polyester polyols obtained by condensation reaction with dicarboxylic acids
これらのポリオール成分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。 These polyol components may be prepolymers that are chain-extended with an isocyanate such as 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,4 diphenylmethane diisocyanate (MDI), or isophorone diisocyanate (IPDI) as required.
構造式(1)の構造と、構造式(2)および(3)から選ばれる少なくとも一つの構造以外の成分は、本発明の効果発現の観点から、ポリウレタン中、20質量%以下とすることが好ましい。 Components other than the structure of the structural formula (1) and at least one structure selected from the structural formulas (2) and (3) may be 20% by mass or less in the polyurethane from the viewpoint of the effect of the present invention. preferable.
これらのポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物としては、特に限定されるものではないが、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、そのブロック体を用いることができる。
この中でも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。
The isocyanate compound to be reacted with these polyol components is not particularly limited, but aliphatic polyisocyanates such as ethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), cyclohexane 1, 3-diisocyanate, cycloaliphatic polyisocyanate such as cyclohexane 1,4-diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric diphenylmethane Aromatic isocyanates such as diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate, copolymers thereof, isocyanurate bodies, TMP adduct bodies, A biuret body and its block body can be used.
Among these, aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, and polymeric diphenylmethane diisocyanate are more preferably used.
芳香族イソシアネートとウレタン基同士の間に、構造式(1)と、構造式(2)および(3)から選ばれる少なくとも一つの構造を有するポリエーテル成分とを反応させて得られるポリウレタンは、柔軟かつ強度に優れ、高温高湿下で粘着性が低いため好ましい。
ポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物の混合比は、ポリオールの水酸基1.0に対してイソシアネート基の比率が1.2から4.0の範囲であることが好ましい。
A polyurethane obtained by reacting a structural component (1) with a polyether component having at least one structure selected from structural formulas (2) and (3) between an aromatic isocyanate and a urethane group is flexible. In addition, it is excellent in strength and has low adhesiveness under high temperature and high humidity, which is preferable.
The mixing ratio of the isocyanate compound to be reacted with the polyol component is preferably such that the ratio of isocyanate groups is 1.2 to 4.0 with respect to 1.0 hydroxyl groups of the polyol.
本発明で用いるポリウレタン粒子は、懸濁重合や乳化重合といった公知の方法により、上記材料を反応させて作製することが可能である。例えば、特開2008−280373号公報に記載の懸濁重合方法により、所望のポリウレタン粒子を得ることができる。 The polyurethane particles used in the present invention can be prepared by reacting the above materials by a known method such as suspension polymerization or emulsion polymerization. For example, desired polyurethane particles can be obtained by the suspension polymerization method described in JP-A-2008-280373.
ポリウレタン粒子の粒径は、体積平均粒子径が1.0μm乃至30.0μmであることが好ましい。体積平均粒子径を1.0μm以上にすることで、現像ローラ10を所望の表面粗さに制御することが容易となり、充分な画像濃度を得ることができる。また、体積平均粒子径を30.0μm以下にすることで、現像ローラ10を所望の表面粗さに制御することが容易となり、かぶりやガサツキといった画像品質の低下を抑制することができる。
The polyurethane particles preferably have a volume average particle size of 1.0 μm to 30.0 μm. By setting the volume average particle diameter to 1.0 μm or more, it becomes easy to control the developing
ポリウレタン粒子の粒径は、例えば懸濁重合法によって樹脂粒子を作製し、重合条件を適宜変更することにより調整することができる。 The particle size of the polyurethane particles can be adjusted, for example, by preparing resin particles by a suspension polymerization method and appropriately changing the polymerization conditions.
ポリウレタン粒子の弾性率は、500MPa乃至1500MPaが好ましい。ポリウレタン粒子の弾性率を500MPa以上とすることで、現像剤規制ブレードを当接させた際に樹脂粒子が凹みすぎて、現像剤のコート量が不足するのを抑制することができる。また、ポリウレタン粒子の弾性率を1500MPa以下とすることで、現像剤の劣化を抑制することができ、長期に渡って安定した画像形成が可能となる。ポリウレタン粒子の弾性率は、後述するナノインデンテーション測定装置によりISO14577準拠の方法で測定することができる。 The elastic modulus of the polyurethane particles is preferably 500 MPa to 1500 MPa. By setting the elastic modulus of the polyurethane particles to 500 MPa or more, it is possible to prevent the resin particles from being excessively depressed when the developer regulating blade is brought into contact with the polyurethane particles, so that the coating amount of the developer is insufficient. In addition, by setting the elastic modulus of the polyurethane particles to 1500 MPa or less, deterioration of the developer can be suppressed, and stable image formation can be achieved over a long period of time. The elastic modulus of the polyurethane particles can be measured by a method conforming to ISO14577 using a nanoindentation measuring apparatus described later.
本発明においては、現像ローラの温度を低下させた際に、表面層が含有するポリウレタン粒子とバインダー樹脂の弾性率の増加量を制御することが好ましい。 In the present invention, when the temperature of the developing roller is lowered, it is preferable to control the increase in elastic modulus of the polyurethane particles and binder resin contained in the surface layer.
表面層のバインダー樹脂の弾性率は、500MPa乃至1500MPaが好ましい。バインダー樹脂の弾性率を500MPa以上とすることで、当接部材による変形を抑制することができる。また、バインダー樹脂の弾性率を1500MPa以下とすることで、現像剤の劣化を抑制することができ、長期に渡って安定した画像形成が可能となる。バインダー樹脂の弾性率は、後述するナノインデンテーション測定装置によりISO14577準拠の方法で測定することができる。 The elastic modulus of the binder resin in the surface layer is preferably 500 MPa to 1500 MPa. By setting the elastic modulus of the binder resin to 500 MPa or more, deformation due to the contact member can be suppressed. Further, by setting the elastic modulus of the binder resin to 1500 MPa or less, the deterioration of the developer can be suppressed, and stable image formation can be performed over a long period of time. The elastic modulus of the binder resin can be measured by a method conforming to ISO14577 using a nanoindentation measuring apparatus described later.
表面層が含有する樹脂粒子の弾性率の増加量は、23℃から10℃に変化させた際の値を20MPa以上40MPa以下とすることが好ましい。ポリウレタン粒子の弾性率の増加量をこの範囲内とすることで、低温環境で印刷画像の濃度が増加するのを抑制することができ、温度によらず濃度が安定した画像形成が可能となる。 The amount of increase in the elastic modulus of the resin particles contained in the surface layer is preferably 20 MPa or more and 40 MPa or less when changed from 23 ° C. to 10 ° C. By setting the amount of increase in the elastic modulus of the polyurethane particles within this range, it is possible to suppress an increase in the density of the printed image in a low temperature environment, and it is possible to form an image with a stable density regardless of the temperature.
表面層が含有するバインダー樹脂の弾性率の増加量は、23℃から10℃に変化させた際の値を20MPa以上170MPa以下とすることが好ましい。バインダー樹脂の弾性率の増加量を170MPa以下とすることで、低温環境で現像剤の劣化を抑制することができ、長期に渡って安定した画像形成が可能となる。 The amount of increase in the elastic modulus of the binder resin contained in the surface layer is preferably 20 MPa or more and 170 MPa or less when changed from 23 ° C. to 10 ° C. By setting the increase in the elastic modulus of the binder resin to 170 MPa or less, it is possible to suppress the deterioration of the developer in a low temperature environment, and it is possible to form a stable image over a long period of time.
表面層13は、現像ローラの電気抵抗を調整するため、導電剤を含有するものであってもよい。含有する導電剤としては、具体的には、上記弾性層に用いる導電剤として例示したものと同様のものを例示することができる。
The
表面層13の形成方法としては特に限定されるものではないが、塗料によるスプレー、浸漬、又はロールコートが挙げられる。浸漬塗工は、特開昭57−5047号公報に記載されているような浸漬槽上端から塗料をオーバーフローさせる方法は、表面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。
Although it does not specifically limit as a formation method of the
表面層を複数層形成する場合には、複数層全てにポリウレタン粒子を含有させても良いし、複数層のうちの少なくとも一層にポリウレタン粒子を含有させても良い。 When a plurality of surface layers are formed, all of the plurality of layers may contain polyurethane particles, or at least one of the plurality of layers may contain polyurethane particles.
表面層13の厚さは、1.0μm乃至500.0μmが好ましい。さらには、1.0μm乃至50.0μmであることがより好ましい。表面層13の厚さを1.0μm以上にすることで、現像ローラに耐久性を与えることができる。また、表面層13の厚さを500.0μm以下、さらに好ましくは50.0μm以下にすることで、現像剤の劣化を抑制することができ、長期に渡って安定した画像形成が可能となる。本発明における表面層13の厚さとは、キーエンス株式会社製のデジタルマイクロスコープVHX−600を用いて表面層の厚み方向の断面を観察し、表面層と弾性層の界面から表面層の表面の平坦部までの距離の任意の5点の相加平均値をいう。
The thickness of the
表面層を形成した現像ローラ10のMD−1硬度は、25.0°乃至40.0°が好ましい。25.0°以上にすることで、当接部材による変形を抑制することができる。また、40.0°以下にすることで、現像剤の劣化を抑制することができ、長期に渡って安定した画像形成が可能となる。ここで、MD−1硬度は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計MD−1型を用いて、温度23℃、湿度50%RHに制御した室内で測定したマイクロゴム硬度の値をいう。
The MD-1 hardness of the developing
<本発明に係わる電子写真画像形成装置>
次に、本発明の現像ローラを搭載する電子写真画像形成装置の一例を、図2で説明する。
<Electrophotographic image forming apparatus according to the present invention>
Next, an example of an electrophotographic image forming apparatus equipped with the developing roller of the present invention will be described with reference to FIG.
図2において、電子写真画像形成装置100には、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が設けられる。各画像形成ユニットには、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101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107、一様に帯電処理した感光体にレーザー光106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105が設けられる。
In FIG. 2, the electrophotographic
一方、給紙ローラ119により供給される紙等の記録材118を搬送する転写搬送ベルト116が駆動ローラ112、従動ローラ117、テンションローラ115に懸架されて設けられる。転写搬送ベルト116には吸着ローラ120を介して吸着バイアス電源121の電荷が印加され、記録材118を表面に静電気的に付着させて搬送するようになっている。
On the other hand, a
各画像形成ユニットの感光体上のトナー像を、転写搬送ベルト116によって搬送される記録材118に転写するための電荷を印加する転写バイアス電源114が設けられる。転写バイアスは転写搬送ベルト116の裏面に配置される転写ローラ113を介して印加される。各画像形成ユニットにおいて形成される各色のトナー像は、画像形成ユニットに同期して可動される転写搬送ベルト116によって搬送される記録材118上に、順次重畳して転写されるようになっている。
A transfer
更に、カラー電子写真画像形成装置には、記録材上に重畳転写したトナー像を加熱などにより定着する定着装置111、画像形成された記録材118を装置外に排出する搬送装置(不図示)が設けられる。
Further, the color electrophotographic image forming apparatus includes a
一方、各画像形成ユニットには各感光体上に転写されずに残存する転写残トナーを除去し表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置108が設けられる。更に、その他感光体から掻き取られたトナーを収納する不図示の廃トナー容器が設けられる。クリーニングされた感光体は画像形成可能状態とされて待機するようになっている。
On the other hand, each image forming unit is provided with a
上記各画像形成ユニットに設けられる現像装置105には、一成分現像剤として非磁性トナーを収容したトナー容器103と、トナー容器の開口を閉塞するように設置され、トナー容器から露出した部分で感光体と対向するように現像ローラ10が設けられる。
The developing
トナー容器内には、現像ローラにトナーを供給すると同時に、現像後現像ローラ上に使用されずに残留するトナーを掻き取るためのトナー供給ローラ102が設けられている。また、現像ローラ上のトナーを薄層状に形成すると共に、摩擦帯電するSUS304製の現像剤規制ブレード104が設けられている。これらはそれぞれ現像ローラ10に当接配置されている。
In the toner container, a
現像剤規制ブレード104には現像剤規制ブレードバイアス電源109が接続され、現像ローラには現像ローラバイアス電源110が接続され、画像形成時において、現像剤規制ブレード104と現像ローラ10にはそれぞれ電圧が印加される。
A developer regulating blade
<本発明に係わる電子写真プロセスカートリッジ>
次に、本発明の現像ローラを搭載する電子写真プロセスカートリッジの一例を、図3で説明する。図3に示す電子写真プロセスカートリッジ200は、現像装置105と、感光体101、クリーニング装置108を有し、これらが一体化されて電子写真画像形成装置本体に脱着可能に設けられる。
<Electrophotographic process cartridge according to the present invention>
Next, an example of an electrophotographic process cartridge equipped with the developing roller of the present invention will be described with reference to FIG. An
現像装置105としては電子写真画像形成装置で説明したものと同様のものを挙げることができる。一成分現像剤として非磁性トナーを収容したトナー容器103と、トナー容器の開口を閉塞するように設置され、トナー容器から露出した部分で感光体と対向するように現像ローラ10が設けられる。
An example of the developing
本発明の電子写真プロセスカートリッジは、上記の他、感光体上のトナー像を記録材に転写する転写部材などを上記の部材と共に一体的に設けたものであってもよい。 In addition to the above, the electrophotographic process cartridge of the present invention may be one in which a transfer member for transferring a toner image on a photosensitive member to a recording material is integrally provided with the above members.
以下、本発明を実施例及び比較例に基づき詳細に説明する。
下記の実施例は、本発明の最良な実施形態の一例であるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples.
The following examples are examples of the best mode of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
[共重合体の分子量測定]
本実施例中における数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)の測定に用いた装置、並びに条件は以下の通りである。
測定機器:HLC−8120GPC(東ソー社製)
カラム:TSKgel SuperHZMM(東ソー社製)×2本
溶媒:THF(20mmol/L トリエチルアミン添加)
温度:40℃
THFの流速:0.6ml/min
なお測定サンプルは0.1質量%のTHF溶液とした。更に検出器としてはRI(屈折率)検出器を用いて測定を行った。
検量線作成用の標準試料として、TSK標準ポリスチレンA−1000、A−2500、A−5000、F−1、F−2、F−4、F−10、F−20、F−40、F−80、F−128(東ソー社製)を用いて検量線の作成を行い、これを基に得られた測定サンプルの保持時間から重量平均分子量を求めた。
[Molecular weight measurement of copolymer]
The apparatus and conditions used for the measurement of the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) in this example are as follows.
Measuring instrument: HLC-8120GPC (manufactured by Tosoh Corporation)
Column: TSKgel SuperHZMM (manufactured by Tosoh Corporation) x 2 Solvent: THF (20 mmol / L triethylamine added)
Temperature: 40 ° C
THF flow rate: 0.6 ml / min
The measurement sample was a 0.1% by mass THF solution. Further, an RI (refractive index) detector was used as a detector for measurement.
As standard samples for preparing calibration curves, TSK standard polystyrene A-1000, A-2500, A-5000, F-1, F-2, F-4, F-10, F-20, F-40, F- A calibration curve was prepared using 80, F-128 (manufactured by Tosoh Corporation), and the weight average molecular weight was determined from the retention time of the measurement sample obtained based on this.
以下に本発明のポリウレタンを得るための合成例を示す。
(ポリエーテルジオール A−1〜A−5の合成)
反応容器中で、乾燥テトラヒドロフラン 72.1g(1モル)、乾燥3−メチルテトラヒドロフラン 258.3g(3モル)(モル混合比25/75)の混合物を、温度10℃に保持した。70%過塩素酸10.1g、及び無水酢酸 120.1gを加え、10時間反応を行った。次に反応混合物を20%水酸化ナトリウム水溶液500g中に注ぎ、精製を行った。さらに減圧下残留する水及び溶媒成分を除去し、液状のポリエーテルジオールA−1 224gを得た。数平均分子量は1350であった。
乾燥テトラヒドロフランと乾燥3−メチルテトラヒドロフランのモル混合比、および反応時間を表1のように変更した以外は同様の条件にして、ポリエーテルジオール A−2〜A−5を得た。
(Synthesis of polyether diols A-1 to A-5)
In a reaction vessel, a mixture of 72.1 g (1 mol) of dry tetrahydrofuran and 258.3 g (3 mol) of dry 3-methyltetrahydrofuran (molar mixing ratio 25/75) was maintained at a temperature of 10 ° C. 70% perchloric acid (10.1 g) and acetic anhydride (120.1 g) were added, and the reaction was carried out for 10 hours. Next, the reaction mixture was poured into 500 g of a 20% aqueous sodium hydroxide solution for purification. Further, water and solvent components remaining under reduced pressure were removed to obtain 224 g of liquid polyether diol A-1. The number average molecular weight was 1350.
Polyether diols A-2 to A-5 were obtained under the same conditions except that the molar mixing ratio of dry tetrahydrofuran and dry 3-methyltetrahydrofuran and the reaction time were changed as shown in Table 1.
<ポリウレタン粒子の作製>
2L攪拌機付きセパラブルフラスコに水1000gを仕込み、この中にヒドロキシプロピルメチルセルロース(商品名:メトローズ90SH−100、信越化学工業株式会社製)40gを溶解して分散媒を調製した。この分散媒を600rpmで攪拌しながら、ポリオールA−1を250g、イソシアネート化合物B−1としてHDIイソシアヌレート(商品名:TPAB80E、旭化成株式会社製)180gの混合物を加え、懸濁液を調製した。次に、この懸濁液を攪拌しながら60℃に昇温して6時間反応させた後、室温まで冷却して懸濁液を得た。この懸濁液を固液分離して水で充分洗浄した後、70℃で24時間乾燥して、体積平均粒子径10μmのポリウレタン粒子C−1を得た。体積平均粒子径は、コールターマルチサイザーII(商品名、コールター社製)により測定された50%D径とした。
<Production of polyurethane particles>
A separable flask equipped with a 2 L stirrer was charged with 1000 g of water, and 40 g of hydroxypropylmethylcellulose (trade name: Metrolose 90SH-100, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was dissolved therein to prepare a dispersion medium. While this dispersion medium was stirred at 600 rpm, 250 g of polyol A-1 and a mixture of 180 g of HDI isocyanurate (trade name: TPAB80E, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) as isocyanate compound B-1 were added to prepare a suspension. Next, this suspension was heated to 60 ° C. with stirring and reacted for 6 hours, and then cooled to room temperature to obtain a suspension. This suspension was separated into solid and liquid, sufficiently washed with water, and then dried at 70 ° C. for 24 hours to obtain polyurethane particles C-1 having a volume average particle diameter of 10 μm. The volume average particle diameter was 50% D diameter measured by Coulter Multisizer II (trade name, manufactured by Coulter).
ポリオールとイソシアネート化合物を表2に示すように変更した以外は、同様の方法を用い、表2に示したポリウレタン粒子C−2からC−8を得た。体積平均粒子径はいずれも10μmであった。ここで、イソシアネート化合物B−2としては、ポリメリックMDI(商品名:PAPI122、ダウケミカル社製)を用いた。 Using the same method except that the polyol and isocyanate compound were changed as shown in Table 2, polyurethane particles C-2 to C-8 shown in Table 2 were obtained. The volume average particle diameter was 10 μm for all. Here, as the isocyanate compound B-2, polymeric MDI (trade name: PAPI122, manufactured by Dow Chemical Company) was used.
次に、反応時間を3時間半に変更した以外は、同様の方法を用い、表2に示したポリウレタン粒子C−9を得た。体積平均粒子径は6μmであった。さらに、反応温度を70℃、反応時間を8時間に変更した以外は、同様の方法を用い、表2に示したポリウレタン粒子C−10を得た。体積平均粒子径は14μmであった。 Next, polyurethane particles C-9 shown in Table 2 were obtained using the same method except that the reaction time was changed to 3.5 hours. The volume average particle diameter was 6 μm. Furthermore, polyurethane particles C-10 shown in Table 2 were obtained using the same method except that the reaction temperature was changed to 70 ° C. and the reaction time was changed to 8 hours. The volume average particle diameter was 14 μm.
なお、表2に示すポリウレタン粒子C−11は、比較例1で使用したポリウレタン粒子である。
〔実施例1〕
<現像ローラの作製>
以下の手順により、円柱状の導電性軸芯体の周囲に、被覆層として、弾性層と表面層としての樹脂層を1層ずつ設けた現像ローラを作製した。
導電性軸芯体として、直径6mm、長さ279mmのSUS304製の芯金を用いた。
弾性層の材料として、以下の方法で液状シリコーンゴムを準備した。まず、次の材料を混合し液状シリコーンゴムのベース材料とした。
<Production of developing roller>
By the following procedure, a developing roller was produced in which an elastic layer and a resin layer as a surface layer were provided one by one as a coating layer around a cylindrical conductive shaft core.
As the conductive shaft core, a SUS304 metal core having a diameter of 6 mm and a length of 279 mm was used.
As a material for the elastic layer, liquid silicone rubber was prepared by the following method. First, the following materials were mixed to form a liquid silicone rubber base material.
このベース材料に、硬化触媒として白金化合物(東レダウコーニング社製、Pt濃度1%)を微量配合したものを準備した。次に、このベース材料に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(東レダウコーニング社製、重量平均分子量500)3質量部を配合したものを準備した。これらを質量比1:1で混合し、液状シリコーンゴムとした。
内径12mmの円筒型金型内の中心部に導電性軸芯体を配置し、円筒型金型内に注入口からこの液状シリコーンゴムを注入し、温度120℃で5分間加熱硬化させ、室温まで冷却後、導電性軸芯体と一体となった弾性層を脱型した。さらに温度150℃で4時間加熱して硬化反応を完了させ、厚さ3mmのシリコーンゴムを主成分とする弾性層を導電性軸芯体の外周面上に設けた。
その後、以下の条件で、弾性層表面のエキシマ処理を行った。
弾性層表面を、導電性軸芯体を回転軸として30rpmで回転させながら、波長172nmの紫外線を照射可能な細管エキシマランプ(商品名、ハリソン東芝ライティング製)により、積算光量が200mJ/cm2となるように照射して処理を行った。照射時の弾性層表面とエキシマランプの距離は2mmとした。
This base material was prepared by blending a trace amount of a platinum compound (manufactured by Toray Dow Corning, Pt concentration 1%) as a curing catalyst. Next, what mix | blended 3 mass parts of organohydrogenpolysiloxane (the Toray Dow Corning company make, weight average molecular weight 500) with this base material was prepared. These were mixed at a mass ratio of 1: 1 to obtain a liquid silicone rubber.
A conductive shaft core is placed in the center of a cylindrical mold having an inner diameter of 12 mm, and this liquid silicone rubber is injected into the cylindrical mold from the injection port, and is heated and cured at a temperature of 120 ° C. for 5 minutes, until it reaches room temperature. After cooling, the elastic layer integrated with the conductive shaft core was removed. Further, the curing reaction was completed by heating at a temperature of 150 ° C. for 4 hours, and an elastic layer mainly composed of silicone rubber having a thickness of 3 mm was provided on the outer peripheral surface of the conductive shaft core.
Then, the excimer process of the elastic layer surface was performed on condition of the following.
A thin tube excimer lamp (trade name, manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) capable of irradiating ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm while rotating the surface of the elastic layer at 30 rpm with the conductive shaft core as the rotation axis, the accumulated light amount becomes 200 mJ / cm 2 . Irradiation was performed as follows. The distance between the elastic layer surface and the excimer lamp at the time of irradiation was 2 mm.
次に、表面層としての樹脂層を以下の方法で被覆した。
樹脂層の材料としては、次のものを用いた。
The following materials were used as the material for the resin layer.
これら材料をメチルエチルケトン溶媒中で段階的に混合して、窒素雰囲気下80℃にて6時間反応させ、2官能のポリウレタンプレポリマーを得た。得られたポリウレタンプレポリマーは、重量平均分子量Mw=10000、水酸基価20.0(mg・KOH/g)、分子量分散度Mw/Mn=2.9、Mz/Mw=2.5であった。 These materials were mixed stepwise in a methyl ethyl ketone solvent and reacted at 80 ° C. for 6 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a bifunctional polyurethane prepolymer. The obtained polyurethane prepolymer had a weight average molecular weight Mw = 10000, a hydroxyl value of 20.0 (mg · KOH / g), a molecular weight dispersity Mw / Mn = 2.9, and Mz / Mw = 2.5.
このポリウレタンプレポリマー100.0質量部にイソシアネート(商品名:コロネート2521、日本ポリウレタン工業株式会社製)35.0質量部を加えて、NCO当量を1.4となるようにした。なお、NCO当量は、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数とポリオール成分中の水酸基のモル数との比([NCO]/[OH])を示すものである。 30.0 parts by mass of isocyanate (trade name: Coronate 2521, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) was added to 100.0 parts by mass of this polyurethane prepolymer so that the NCO equivalent was 1.4. The NCO equivalent represents a ratio ([NCO] / [OH]) between the number of moles of isocyanate groups in the isocyanate compound and the number of moles of hydroxyl groups in the polyol component.
さらに、カーボンブラック(商品名:#1000、pH3.0、三菱化学社製)を20.0質量部添加した。この原料混合液に有機溶剤を加え、13μm前後の膜厚が得られるように固形分20質量%乃至30質量%の範囲で適宜調整した。 Furthermore, 20.0 parts by mass of carbon black (trade name: # 1000, pH 3.0, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added. An organic solvent was added to the raw material mixture, and the solid content was appropriately adjusted in the range of 20% by mass to 30% by mass so that a film thickness of about 13 μm was obtained.
さらに、前述のポリウレタン粒子C−1を60.0質量部加え、均一分散、混合したものを樹脂層の原料液とした。 Further, 60.0 parts by mass of the aforementioned polyurethane particles C-1 were added, uniformly dispersed and mixed to obtain a raw material liquid for the resin layer.
この樹脂層の原料液中に、上記の弾性層を形成した導電性軸芯体を浸漬した後、引上げて自然乾燥させた。次いで、温度140℃にて60分間の加熱処理を行い、樹脂層の原料液を硬化させて、平均13μmの膜厚の樹脂層を得て表面層とした。ここで、この表面層の結着樹脂を表面層のバインダー樹脂D−1とする。 The conductive shaft core body on which the elastic layer was formed was immersed in the resin layer raw material liquid, and then pulled up and allowed to dry naturally. Next, a heat treatment was performed at a temperature of 140 ° C. for 60 minutes to cure the resin layer raw material liquid to obtain a resin layer having an average thickness of 13 μm as a surface layer. Here, this surface layer binder resin is referred to as a surface layer binder resin D-1.
さらに、被覆層の両端部を導電性軸芯体に垂直に切取って除去し、被覆層の長さを235mmに調整した。 Furthermore, both ends of the coating layer were cut off and removed perpendicularly to the conductive shaft core, and the length of the coating layer was adjusted to 235 mm.
このようにして、外径が12mm、被覆層の長さ235mm、JIS B 0601:1994表面粗さの規格における中心線平均粗さRaが2.0μmの現像ローラを作製した。 In this way, a developing roller having an outer diameter of 12 mm, a coating layer length of 235 mm, and a centerline average roughness Ra of 2.0 μm in the standard of JIS B 0601: 1994 surface roughness was produced.
本発明の表面層が構造式(1)で示される構造と、下記構造式(2)で示される構造および下記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造とを有していることは、例えばNMR、熱分解GC/MS、FT−IRによる分析により確認することが可能である。 The surface layer of the present invention has a structure represented by the structural formula (1) and one or both structures selected from the structure represented by the following structural formula (2) and the structure represented by the following structural formula (3). It can be confirmed by analysis by, for example, NMR, pyrolysis GC / MS, and FT-IR.
実施例で得られた各表面層に含まれる樹脂粒子を、FT−NMR AVANCE500(BRUKER社製)を用い、測定核 1H、13C、(25℃、重クロロホルム中、基準物質としてテトラメチルシランを用いる)で分析した。その結果、構造式(1)で示される構造と、構造式(2)で示される構造および構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造とを有していることが確認された。 Using FT-NMR AVANCE500 (manufactured by BRUKER), the resin particles contained in each surface layer obtained in the examples were measured nuclei 1 H, 13 C, (25 ° C. in deuterated chloroform, tetramethylsilane as a reference substance) Was used). As a result, it was confirmed that the structure represented by the structural formula (1) and one or both of the structures represented by the structural formula (2) and the structural formula (3) were selected. It was done.
<弾性率の測定>
得られた現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率は、ナノインデンテーション測定装置(商品名:Triboscope、Hysitron社製)を用いて測定した複合弾性率の値とした。
<Measurement of elastic modulus>
The elastic modulus of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller thus obtained was a value of a composite elastic modulus measured using a nanoindentation measuring apparatus (trade name: Triboscope, manufactured by Hystron).
現像ローラの樹脂層表面を、5mm角、厚さ2mmの大きさに表面層を含んで切り出した後、ミクロトームで切削して表面層の断面を面出ししたサンプルを作製する。次に、上記のナノインデンテーション測定装置を用いて、ISO14577準拠の方法により、サンプル温度を23℃に制御して、樹脂粒子の中心部分及び樹脂粒子が存在しない表面層のバインダー樹脂の部分について、各々3回ずつ測定を行った。測定結果より、表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の23℃における複合弾性率を算出し、それぞれの23℃における弾性率とした。 After the surface of the resin layer of the developing roller is cut out to include a surface layer of 5 mm square and 2 mm in thickness, a sample in which a cross section of the surface layer is formed by cutting with a microtome is prepared. Next, using the nanoindentation measuring apparatus, the sample temperature is controlled to 23 ° C. by a method in accordance with ISO14577, and the resin resin center part and the binder resin part of the surface layer where no resin particles are present, Each measurement was performed three times. From the measurement results, the composite elastic modulus at 23 ° C. of the resin particles of the surface layer and the binder resin was calculated and used as the elastic modulus at 23 ° C. of each.
次に、サンプル温度を10℃に制御して、同様にして、表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の10℃における複合弾性率を算出し、それぞれの10℃における弾性率とした。さらに、表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂それぞれについて、10℃における弾性率の値から23℃における弾性率の値を引いて、現像ローラの温度を低下させた際の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率増加量を求めた。 Next, the sample temperature was controlled at 10 ° C., and the composite elastic modulus at 10 ° C. of the resin particles and the binder resin in the surface layer was calculated in the same manner, and the elastic modulus at 10 ° C. was obtained. Further, for each of the resin particles and the binder resin of the surface layer, the elastic modulus of the resin particles and the binder resin when the temperature of the developing roller is lowered by subtracting the elastic modulus value at 23 ° C. from the elastic modulus value at 10 ° C. The increase was determined.
実施例1で作製した現像ローラについて、23℃における弾性率の測定を行った結果、樹脂粒子C−1及び表面層のバインダー樹脂D−1の弾性率は、それぞれ750MPa、720MPaであった。また、10℃における弾性率の測定を行った結果、樹脂粒子C−1及び表面層のバインダー樹脂D−1の弾性率は、それぞれ780MPa、890MPaであった。さらに、10℃における弾性率の値から23℃における弾性率の値を引いて、現像ローラの温度を低下させた際の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率増加量を求めた結果、それぞれ30MPa、170MPaであった。 As a result of measuring the elastic modulus at 23 ° C. for the developing roller produced in Example 1, the elastic moduli of the resin particles C-1 and the binder resin D-1 of the surface layer were 750 MPa and 720 MPa, respectively. Moreover, as a result of measuring the elastic modulus at 10 ° C., the elastic moduli of the resin particles C-1 and the binder resin D-1 of the surface layer were 780 MPa and 890 MPa, respectively. Further, by subtracting the value of the elastic modulus at 23 ° C. from the value of the elastic modulus at 10 ° C., the amount of increase in the elastic modulus of the resin particles and the binder resin when the temperature of the developing roller was decreased was found to be 30 MPa and 170 MPa, respectively. Met.
<現像ローラの評価>
作製した現像ローラを用い、電子写真画像形成装置で画像評価を行った。電子写真画像形成装置には、Hewlett−Packard社製 Color LaserJet CP3520(商品名)を用いた。電子写真プロセスカートリッジには専用のブラック用のものを用い、この電子写真プロセスカートリッジの現像ローラを上記で作製したものに交換して、2個用意した。
<Evaluation of developing roller>
Image evaluation was performed with an electrophotographic image forming apparatus using the produced developing roller. For the electrophotographic image forming apparatus, Color LaserJet CP3520 (trade name) manufactured by Hewlett-Packard Company was used. The electrophotographic process cartridge used was a dedicated black one, and two developing rollers were prepared by replacing the developing roller of the electrophotographic process cartridge with that prepared above.
(濃度評価)
上記電子写真プロセスカートリッジの一方を、電子写真画像形成装置本体のブラック用ポジションに搭載し、温度23℃、湿度50%RHの環境に24時間放置した。同環境において、印字率が2%の画像を3000枚連続で出力した後、ベタ黒画像を1枚出力した。これを合計5回繰返した。得られた各々のベタ黒画像の画像濃度を、反射濃度計(商品名:GreatagMacbeth RD918、マクベス社製)を用いて任意の9点測定して平均し、ベタ黒画像の画像濃度を求めた。ここで、5回分の画像濃度の平均値を、温度23℃における画像濃度とした。
次に、もう一方の電子写真プロセスカートリッジを、温度10℃、湿度10%RHの環境で、同様にしてベタ黒画像を出力し、温度10℃における画像濃度とした。
温度10℃における画像濃度の値から、温度23℃における画像濃度の値を引いて、画像濃度差を求めた。画像濃度差について下記基準により評価を行った。
A:画像濃度差は0.03未満である。
B:画像濃度差が0.03以上0.05未満である。
C:画像濃度差が0.05以上0.10未満である。
D:画像濃度差が0.10以上である。
(Concentration evaluation)
One of the electrophotographic process cartridges was mounted in the black position of the main body of the electrophotographic image forming apparatus and left in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH for 24 hours. In the same environment, 3000 sheets of images with a printing rate of 2% were output continuously, and then one solid black image was output. This was repeated a total of 5 times. The image density of each solid black image obtained was measured and averaged at any nine points using a reflection densitometer (trade name: GretagMacbeth RD918, manufactured by Macbeth Co., Ltd.) to obtain the image density of the solid black image. Here, the average value of the image density for five times was defined as the image density at a temperature of 23 ° C.
Next, a solid black image was similarly output from the other electrophotographic process cartridge in an environment of a temperature of 10 ° C. and a humidity of 10% RH to obtain an image density at a temperature of 10 ° C.
The image density difference was determined by subtracting the image density value at a temperature of 23 ° C. from the image density value at a temperature of 10 ° C. The image density difference was evaluated according to the following criteria.
A: The image density difference is less than 0.03.
B: The image density difference is 0.03 or more and less than 0.05.
C: The image density difference is 0.05 or more and less than 0.10.
D: The image density difference is 0.10 or more.
(表面層の樹脂粒子脱落の評価)
次に、上記で作製した新しい現像ローラを、新しいブラック用の電子写真プロセスカートリッジに設置し、温度10℃、湿度10%RHの環境で、印字率が2%の画像を15000枚連続で出力した。これを合計3回繰返した後、電子写真プロセスカートリッジから現像ローラを取り出した。その後、デジタルマイクロスコープ(商品名:VH−2450、キーエンス株式会社製)を用いて現像ローラの表面を観察した。表面層の樹脂粒子脱落の有無、及び脱落箇所の数を評価し、表面層の樹脂粒子脱落について下記基準により評価を行った。
A:粒子脱落は確認されない。
B:粒子脱落が確認されるが、5ヶ所未満である。
C:粒子脱落が確認され、5ヶ所以上30ヶ所未満である。
D:粒子脱落が確認され、30ヶ所以上である。
以上の評価結果を、表5にまとめて示す。
(Evaluation of resin particles falling off the surface layer)
Next, the new developing roller produced as described above was installed in a new black electrophotographic process cartridge, and an image with a printing rate of 2% was output continuously for 15000 sheets in an environment of
A: Particle dropout is not confirmed.
B: Particle dropout is confirmed, but it is less than 5 places.
C: Particle dropout is confirmed, and there are 5 or more and less than 30 places.
D: Particle dropout is confirmed, and there are 30 or more places.
The above evaluation results are summarized in Table 5.
〔比較例1〕
ポリウレタン粒子C−1を、エステル系ポリウレタンから成るポリウレタン粒子(商品名:C600透明、直径10μm、根上工業株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。このポリウレタン粒子をC−11とする。ポリウレタン粒子C−11の弾性率は670MPaであった。
さらに、実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
[Comparative Example 1]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1, except that the polyurethane particles C-1 were changed to polyurethane particles (trade name: C600 transparent,
Further, in the same manner as in Example 1, the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller were measured and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔比較例2〕
ポリウレタン粒子C−1をC−2に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。さらに、実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
[Comparative Example 2]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane particle C-1 was changed to C-2. Further, in the same manner as in Example 1, the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller were measured and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔実施例2〕
ポリウレタン粒子C−1をC−3に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。さらに、実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
[Example 2]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane particle C-1 was changed to C-3. Further, in the same manner as in Example 1, the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller were measured and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔実施例3〜7〕
ポリウレタン粒子C−1を表5に記載されているポリウレタン粒子に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。さらに、各実施例で作成した現像ローラを実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
[Examples 3 to 7]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane particles C-1 were changed to the polyurethane particles described in Table 5. Further, in the same manner as in Example 1, the developing roller prepared in each example was measured for the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller, and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔実施例8〕
樹脂層の材料として用いるポリテトラメチレングリコールを、変性ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTG−L1000、数平均分子量Mn=1000、f=2、保土谷化学株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。この表面層の結着樹脂を表面層のバインダー樹脂D−2とする。表面層のバインダー樹脂D−2の弾性率は780MPaであった。
さらに、実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
Example 8
Implementation was performed except that polytetramethylene glycol used as a material for the resin layer was changed to modified polytetramethylene glycol (trade name: PTG-L1000, number average molecular weight Mn = 1000, f = 2, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) A developing roller was produced in the same manner as in Example 1. This surface layer binder resin is referred to as a surface layer binder resin D-2. The elastic modulus of the binder resin D-2 of the surface layer was 780 MPa.
Further, in the same manner as in Example 1, the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller were measured and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔実施例9〕
樹脂層の材料として用いるポリテトラメチレングリコールを、変性ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTG−L2000、数平均分子量Mn=2000、f=2、保土谷化学株式会社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。この表面層の結着樹脂を表面層のバインダー樹脂D−3とする。表面層のバインダー樹脂D−3の弾性率は740MPaであった。
さらに、実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
Example 9
Implementation was performed except that polytetramethylene glycol used as a material for the resin layer was changed to modified polytetramethylene glycol (trade name: PTG-L2000, number average molecular weight Mn = 2000, f = 2, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) A developing roller was produced in the same manner as in Example 1. This surface layer binder resin is referred to as a surface layer binder resin D-3. The elastic modulus of the binder resin D-3 in the surface layer was 740 MPa.
Further, in the same manner as in Example 1, the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller were measured and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
〔実施例10、11〕
ポリウレタン粒子C−1を表5に記載されているポリウレタン粒子に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラを作製した。さらに、各実施例で作成した現像ローラを実施例1と同様に、現像ローラの表面層の樹脂粒子及びバインダー樹脂の弾性率及び弾性率増加量の測定と現像ローラの評価を行った。評価結果を表5に合わせて示す。
[Examples 10 and 11]
A developing roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the polyurethane particles C-1 were changed to the polyurethane particles described in Table 5. Further, in the same manner as in Example 1, the developing roller prepared in each example was measured for the elastic modulus and the elastic modulus increase amount of the resin particles and the binder resin on the surface layer of the developing roller, and the developing roller was evaluated. The evaluation results are shown in Table 5.
表5の実施例1乃至11の結果より、表面層の樹脂粒子に前述のポリウレタン粒子を用いることで、低温環境で印刷画像の濃度が増加するのを抑制し、温度によらず濃度が安定した画像形成が可能な現像ローラが得られることを見出した。 From the results of Examples 1 to 11 in Table 5, by using the above-mentioned polyurethane particles as the resin particles of the surface layer, the increase in the density of the printed image was suppressed in a low temperature environment, and the density was stabilized regardless of the temperature. It has been found that a developing roller capable of image formation can be obtained.
さらに、現像ローラの温度を低下させた際の弾性率の増加量を、表面層のバインダー樹脂よりも樹脂粒子の方が小さくなるようにすることで、樹脂粒子が脱落するのを抑制できることを見出した。 Furthermore, it has been found that the resin particles can be prevented from falling off by making the resin particles smaller than the binder resin of the surface layer by increasing the elastic modulus when the temperature of the developing roller is lowered. It was.
表5の比較例1及び比較例2の結果より、表面層の樹脂粒子に前述のポリウレタン粒子を用いない場合には、低温環境で印刷画像の濃度が増加することを確認した。さらに、現像ローラの温度を低下させた際の弾性率の増加量を、表面層のバインダー樹脂よりも樹脂粒子の方が大きくなるようにすることで、樹脂粒子の脱落が悪化することを確認した。 From the results of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in Table 5, it was confirmed that when the above-mentioned polyurethane particles were not used as the resin particles in the surface layer, the density of the printed image increased in a low temperature environment. Furthermore, it was confirmed that the drop of the resin particles was worsened by making the increase in the elastic modulus when the temperature of the developing roller was lowered so that the resin particles were larger than the binder resin of the surface layer. .
10‥‥現像ローラ
11‥‥導電性軸芯体
12‥‥弾性層
13‥‥表面層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該表面層は、樹脂粒子を粗し粒子として含み、
該樹脂粒子はウレタン樹脂を含有し、
該ウレタン樹脂は、隣接する2つのウレタン基の間に、下記構造式(1)で示される構造と、下記構造式(2)で示される構造および下記構造式(3)で示される構造から選ばれる一方または両方の構造とを有するウレタン樹脂を含有することを特徴とする現像ローラ:
The surface layer includes resin particles as roughened particles,
The resin particles contain a urethane resin,
The urethane resin is selected from the structure represented by the following structural formula (1), the structure represented by the following structural formula (2), and the structure represented by the following structural formula (3) between two adjacent urethane groups. A developing roller containing a urethane resin having one or both of the following structures:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011107195A JP5734084B2 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Developing roller, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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