WO2012172762A1 - 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents

電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012172762A1
WO2012172762A1 PCT/JP2012/003747 JP2012003747W WO2012172762A1 WO 2012172762 A1 WO2012172762 A1 WO 2012172762A1 JP 2012003747 W JP2012003747 W JP 2012003747W WO 2012172762 A1 WO2012172762 A1 WO 2012172762A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roller
electrophotographic
elastic
layer
titanium oxide
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/003747
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石田 和稔
佐藤 秀紀
知也 上杉
Original Assignee
キヤノン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by キヤノン株式会社 filed Critical キヤノン株式会社
Priority to KR1020147000379A priority Critical patent/KR101560104B1/ko
Priority to EP12800588.1A priority patent/EP2722715B1/en
Priority to CN201280028880.2A priority patent/CN103608732B/zh
Priority to US13/615,433 priority patent/US9017239B2/en
Publication of WO2012172762A1 publication Critical patent/WO2012172762A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0208Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus
    • G03G15/0216Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers
    • G03G15/0233Structure, details of the charging member, e.g. chemical composition, surface properties
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0806Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller
    • G03G15/0818Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer on a donor element, e.g. belt, roller characterised by the structure of the donor member, e.g. surface properties

Definitions

  • the present invention relates to an electrophotographic member, a process cartridge, and an electrophotographic apparatus used for a developing member, a charging member, and the like.
  • the developing roller In an electrophotographic apparatus, the developing roller generally has a configuration having an elastic layer in order to stably rotate by securing a sufficient nip width with the photosensitive drum.
  • a surface layer is formed in order to improve the toner transportability of the surface and to prevent the toner from sticking to the surface.
  • the charging roller that is arranged in contact with the photosensitive drum and charges the photosensitive drum to a predetermined potential generally has a configuration having an elastic layer and a surface layer like the developing roller.
  • Patent Document 1 proposes a developing roller having a ceramic coating layer of 5 ⁇ m or less on the surface.
  • Patent Document 2 proposes a developing roller and a developer regulating member whose surface is coated with ceramics having titanium and tungsten atoms.
  • the surface layer made of the ceramic as described above has high hardness although the durability of the surface layer itself is high. Therefore, when a conductive roller having such a surface layer is used as a developing roller, a so-called filming phenomenon may occur in which toner adheres to the surface of the developing roller. When filming occurs, the charging performance and surface properties of the toner change, so the density of the electrophotographic image may change before and after the occurrence of filming. Further, when the conductive roller according to the above-mentioned patent document is used as a charging roller, the toner adheres to the surface and sometimes causes uneven charging on the photosensitive drum.
  • an electrophotographic member having an axial core, an elastic layer and a surface layer,
  • the surface layer is provided with an electrophotographic member comprising a titanium oxide film having a chemical bond represented by the following formulas (1) and (2): Formula (1) O-Ti-O Formula (2) Ti—O—C.
  • a process cartridge comprising the above-described electrophotographic member and configured to be detachable from the main body of the electrophotographic apparatus. Furthermore, according to the present invention, an electrophotographic apparatus provided with the above-described electrophotographic member is provided.
  • an electrophotographic member that contributes to the formation of a stable electrophotographic image, whose performance hardly changes even after long-term use.
  • a process cartridge and an electrophotographic apparatus capable of forming a high-quality electrophotographic image are provided.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a roller-shaped electrophotographic member (electrophotographic conductive roller) according to the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view of a roller-shaped electrophotographic member (electrophotographic conductive roller) according to the present invention.
  • 1 is a schematic view of an example of an electrophotographic apparatus according to the present invention.
  • 1 is a schematic view of an example of a developing device according to the present invention. It is explanatory drawing regarding the CVD apparatus which can be used for formation of the surface layer concerning this invention.
  • the member for electrophotography according to the present invention is used for a developing roller, a charging roller and the like in an electrophotographic apparatus.
  • 1A and 1B are schematic sectional views of an example of the conductive roller of the present invention.
  • 1A and 1B are schematic cross-sectional views when the conductive roller is cut parallel and perpendicular to the axial direction of the shaft core body.
  • This conductive roller has an elastic layer 1b on the outer periphery of the shaft core body 1a, and has a surface layer 1c on the outer periphery of the elastic layer 1b.
  • the shaft core body can be applied to the present invention as long as it functions as an electrode of a conductive member and a supporting member.
  • a metal or alloy such as aluminum, copper, stainless steel, or iron, or a conductive material such as conductive synthetic resin can be used.
  • the elastic layer can be a layer for imparting elasticity to the conductive roller in order to come into contact with the photosensitive drum or the developer regulating member with an appropriate area, and unless deviating from this purpose, The elastic layer can be a single layer or multiple layers.
  • the elastic layer used in the present invention can be produced using a known material in the electroconductive roller for an electrophotographic apparatus.
  • the following rubber and conductive agent can be used as the material.
  • the rubber examples include ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber ( SBR), fluorine rubber, silicone rubber, epichlorohydrin rubber, butadiene rubber (BR), hydride of NBR, polysulfide rubber, urethane rubber and the like. It should be noted that these rubbers can be used alone or in a mixture of several kinds for the elastic layer.
  • EPDM ethylene-propylene-diene copolymer rubber
  • NBR acrylonitrile-butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • NR natural rubber
  • IR isoprene rubber
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • fluorine rubber silicone rubber
  • epichlorohydrin rubber butadiene rubber
  • BR butadiene rubber
  • carbon black can be used, and carbon black can be used without any particular limitation.
  • acetylene black having high conductivity and furnace black include SAF, ISAF, HAF, MAF, FEF, GPF, SRF and the like. Since the resistance of the conductive roller is preferably 1.0 ⁇ 10 2 to 1.0 ⁇ 10 12 , the amount of carbon black added is 1 to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of rubber. The range is preferably 2 parts by mass or more and 70 parts by mass or less.
  • conductive agents can be used in combination with carbon black as required.
  • various conductive metals or alloys such as graphite, aluminum, copper, tin, stainless steel, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, titanium oxide, tin oxide-antimony oxide solid solution, etc.
  • the resistance of the conductive roller is preferably 1.0 ⁇ 10 2 to 1.0 ⁇ 10 12
  • the addition amount of these other conductive agents is 2 masses per 100 parts by mass of rubber. It is preferable to set it as a part or more and 20 mass parts or less, and a more preferable range is 5 mass parts or more and 18 mass parts or less.
  • reinforcing agents such as hydrophilic silica, hydrophobic silica, quartz, calcium carbonate, aluminum oxide, zinc oxide, and titanium oxide, heat transfer improvers, and the like may be added as necessary.
  • a known method can be used for an electrophotographic conductive roller.
  • a method of extruding and molding the shaft core and the material for the elastic layer, or if the elastic layer forming material is liquid, the cylindrical pipe and the shaft core disposed at both ends of the pipe For example, a method of injecting this material into a mold in which a piece for holding the body and a shaft core body are disposed and then heat-curing the material may be used.
  • the elastic layer can be a single layer or a plurality of layers.
  • the second elastic layer for the purpose of providing irregularities on the peripheral surface of the first elastic layer (first elastic layer) formed using the rubber and the conductive agent. ) Can be provided.
  • the second elastic layer forming material can be used to form an electrophotographic roller by a known manufacturing method.
  • well-known resin can be used as a material. Specifically, fluorine resin, polyamide resin, acrylic urethane resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, urethane resin, polyester resin, polyvinyl acetal resin, epoxy resin, polyether resin, amino resin, acrylic resin, urea resin, etc. And mixtures thereof.
  • a resin added with carbon black can be used.
  • carbon black having high conductivity such as EC300J and EC600JD (both trade names, manufactured by Lion Corporation)
  • carbon black for rubber having a moderate conductivity or carbon black for paint
  • carbon black for paint is preferred.
  • the blending amount of carbon black is preferably 3 parts by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the resin component.
  • a coating liquid in which the resin component, carbon black and solvent are mixed and dispersed is applied to the first elastic layer. There is a method to obtain by coating.
  • a solvent used for the coating liquid it can be appropriately used within the condition that the resin used for the resin layer is dissolved.
  • examples thereof include ketones typified by methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, hydrocarbons such as hexane and toluene, alcohols such as methanol and isopropanol, esters, and water.
  • a particularly preferred solvent is methyl ethyl ketone or methyl isobutyl ketone because of the solubility and boiling point of the resin.
  • the surface layer is composed of a titanium oxide film having chemical bonds represented by the following formulas (1) and (2): Formula (1) O-Ti-O, Formula (2) Ti—O—C.
  • each chemical bond of Formula 1 and 2 in a surface layer can be specified by using a scanning photoelectron spectroscopy analyzer.
  • the amount of bonds represented by the above formula (2) is preferably 20% or more and 80% or less with respect to the total number of Ti atoms in the formulas 1 and 2 in terms of the number of Ti atoms. . By being in this range, high durability and sufficient elasticity for suppressing toner filming can be imparted to the surface layer.
  • the conventional conductive roller formed by forming a titanium oxide film consisting only of the bond represented by the formula (1) on the elastic layer as a surface layer has a high hardness of the surface layer and has a smooth surface. Since the toner is low, toner filming may occur.
  • the present invention since carbon atoms are bonded to some of the titanium atoms constituting the titanium oxide film via oxygen atoms, the density of the titanium oxide film is reduced to some extent. Therefore, it is considered to be richer in flexibility than the conventional titanium oxide film, excellent in followability to deformation of the elastic layer, and suppressed from peeling of the surface layer in use from the elastic layer.
  • the titanium oxide film according to the present invention can have a surface resistance of 1.0 ⁇ 10 7 ⁇ / ⁇ or more and 1.0 ⁇ 10 11 ⁇ / ⁇ or less.
  • the surface layer according to the present invention is less susceptible to electrostatic adhesion of toner than the surface layer made of insulating ceramics.
  • the surface layer being conductive means that the surface resistance of the surface layer is 1 ⁇ 10 3 ⁇ / ⁇ or more and 1 ⁇ 10 13 ⁇ / ⁇ or less.
  • the surface layer being insulative means that the surface resistance of the surface layer exceeds 1 ⁇ 10 13 ⁇ / ⁇ .
  • the surface resistance of the titanium oxide film (surface layer) is formed on a polyester film, and the surface resistance of the film is measured using an ultrahigh resistance / microammeter: R8340 (trade name, Advantest). Can be specified.
  • the thickness of the surface layer is preferably 5 nm or more and 1 ⁇ m or less, particularly 10 nm or more and 0.9 ⁇ m or less from the viewpoint of strength and flexibility as the surface layer.
  • the titanium oxide film according to the present invention is formed by, for example, vacuum deposition, physical vapor deposition (PVD) method of ion plating, chemical vapor deposition (CVD) method such as plasma CVD, thermal CVD, laser CVD, sol-gel method, etc. Etc. can be formed.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • a titanium oxide film containing a titanium atom to which an alkyl group is bonded through an oxygen atom by plasma CVD is manufactured (hereinafter also referred to as “alkoxy-modified titanium oxide film”)
  • the film can be formed by an appropriate apparatus and procedure. That is, as shown in FIG. 4, the vacuum chamber 41, the two flat plate electrodes 42 arranged in parallel to each other, the raw material gas cylinder and the raw material liquid tank 43, the raw material supply means 44, the gas exhaust means 45 in the chamber, the high frequency for supplying high frequency
  • This is a device constituted by a power supply 46 and a motor 47 that rotates an elastic roller 48.
  • Procedure (1) An elastic roller 48 having an elastic layer formed on the shaft core body is installed between the two flat plate electrodes 42, and the motor 47 is driven so that the alkoxy-modified titanium oxide film is uniformly formed. Rotate around an axis.
  • Procedure (2) The inside of the vacuum chamber 41 is depressurized by the exhaust means. Specifically, for example, it is 2 Pa or less, preferably 1 Pa or less.
  • Procedure (3) After introducing the source gas from the source gas introduction port and confirming that the pressure value in the vacuum chamber 41 is constant, the plate electrode 42 is supplied with high frequency power by the high frequency power source 46 to generate plasma, and the plasma is generated. Do the membrane.
  • a conductive roller having an alkoxy-modified titanium oxide film can be manufactured by the above procedure.
  • the elastic roller 48 subjected to plasma CVD processing may be processed at the same time as long as it can be placed in a uniform plasma atmosphere.
  • a gaseous or gasified titanium tetraalkoxide is usually used, and this titanium tetraalkoxide is introduced together with an inert gas such as argon or helium, an oxidizing gas, or the like as necessary. To do.
  • titanium tetraalkoxide examples include those having a structure represented by the following formula (3).
  • R represents a linear or branched alkyl group having 2 to 18 carbon atoms.
  • titanium tetraalkoxides can be used alone or as a mixture of a plurality thereof.
  • the alkoxy-modified titanium oxide film according to the present invention can also be produced by controlled hydrolysis and condensation of titanium tetraalkoxide. That is, the alkoxy-modified titanium oxide film according to the present invention can contain a hydrolysis condensate of titanium tetraalkoxide.
  • a hydrolysis condensate of titanium tetraalkoxide is a sol-gel method.
  • titanium tetraalkoxide is added to a mixed solvent of alcohol and water.
  • the mixing ratio of alcohol and water can be freely set within a range in which titanium tetraalkoxide is dissolved.
  • the alcohol any alcohol that can be dissolved in water, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and tert-butyl alcohol, can be used.
  • the hydrolyzate is applied by heating on the peripheral surface of the roller provided with an elastic layer and heated.
  • a solvent such as methyl ethyl ketone or ethyl acetate for viscosity adjustment or improving coating properties
  • the hydrolyzate is applied by heating on the peripheral surface of the roller provided with an elastic layer and heated.
  • condensation an alkoxy-modified titanium oxide film is obtained.
  • the heating temperature is 160 ° C. or more and 300 ° C. or less, particularly It is preferably 160 ° C or higher and 180 ° C or lower.
  • the heating time is preferably 1 hour or more and 5 hours or less.
  • Vp the surface potential of the conductive roller of the present invention having an alkoxy-modified titanium oxide film on the surface
  • the surface potential of the roller having the elastic layer on the surface after removing the surface layer of the conductive roller is Ve
  • Vp / Ve is preferably 0.10 or more and 10.00 or less (0.10 ⁇ Vp / Ve ⁇ 10.00).
  • Ve can be the surface potential of the elastic layer, and when the elastic layer is composed of two layers, it can be the surface potential of the second elastic layer.
  • Vp / Ve By setting Vp / Ve within the above range, when the electrophotographic member according to the present invention is used as a developing roller, the electric potential in the vicinity of the surface of the developing roller is maintained in an optimum range, so that the triboelectric charge against the toner The ability to grant can be made more stable. Further, toner adhesion and ghosting on the surface of the developing roller due to excessive charging of the toner can be more reliably suppressed.
  • the surface potential of the conductive roller can be measured by the following method. That is, using a postal relaxation analysis system of Quality Engineering Associates semi-insulator device, measure the surface potential of each point divided into 260 parts in the longitudinal direction and 18 parts in the circumferential direction of the conductive roller, and average these values Value.
  • the abundance ratio of oxygen atoms bonded to carbon atoms (O CO ) and the abundance ratio of carbon atoms bonded to carbon atoms (C CC ) ( C CC / O CO ) is preferably 3 or more and 8 or less, and particularly preferably 3 or more and 6 or less.
  • the ratio of the abundance ratio of oxygen atoms bonded to carbon atoms and the abundance ratio of carbon atoms bonded to carbon atoms was determined using a scanning X-ray photoelectron spectrometer. It can be calculated by measuring the amount of the oxygen atom abundance ratio (O 2 CO 3 ) and the carbon atom abundance ratio (C CC ) of the carbon atom-carbon atom bond, and determining the ratio of both.
  • PHI5000 VersaProbe (trade name, ULVAC-PHI Co., Ltd.) can be used.
  • FIG. 2 An example of an electrophotographic apparatus that can use the conductive roller of the present invention is shown in FIG.
  • the conductive roller of the present invention is used as a developing roller.
  • the color electrophotographic apparatus shown in the schematic diagram of FIG. 2 has a developing device (for each color) (10a to 10d) provided for each color toner of yellow Y, magenta M, cyan C, and black BK in a tandem format. Yes.
  • the developing device is provided with a photosensitive drum 2 that rotates in the direction of the arrow.
  • a charging roller 9 for uniformly charging the photosensitive drum 2
  • exposure means for irradiating the uniformly charged photosensitive drum 2 with laser light 21 to form an electrostatic latent image
  • electrostatic A hopper 3 for supplying toner to the photosensitive drum 2 on which the latent image is formed and developing the electrostatic latent image is provided.
  • a bias power source 25 is applied to the toner image on the photosensitive drum 2 from the back surface of a recording medium (transfer material) 24 such as paper supplied by the paper supply roller 22 and conveyed by the conveying belt 23.
  • a transfer member having a transfer roller 26 for transferring to is provided.
  • the conveying belt 23 is suspended from the driving roller 27, the driven roller 28, and the tension roller 29, and is synchronized with the image forming unit so that the toner images formed in the respective image forming units are sequentially superimposed and transferred onto the recording medium 24.
  • the recording medium 24 is controlled to move and transport the recording medium 24.
  • the recording medium 24 is electrostatically attracted to the transport belt 23 and transported by the action of the suction roller 30 provided immediately before reaching the transport belt 23.
  • the photosensitive drum 2 and the developing roller which is the conductive roller 1 of the present invention, are arranged in contact with each other, and they rotate in the same direction at the contact point between the photosensitive drum 2 and the developing roller. is doing.
  • the electrophotographic apparatus includes a fixing device 31 that fixes the toner image superimposed and transferred onto the recording medium 24 by heating, and a transport device (not shown) that discharges the image-formed recording medium to the outside of the apparatus. And are provided.
  • the recording medium 24 is peeled off from the conveying belt 23 by the action of the peeling device 32 and sent to the fixing device 31.
  • the developing device is provided with a cleaning member having a cleaning blade 33 for removing untransferred toner remaining without being transferred onto the photoreceptor 2, and a waste toner container 34 for storing toner scraped off from the photoreceptor. It has been.
  • the cleaned photosensitive drum 2 is ready for image formation and stands by.
  • FIG. 3 shows an example of the developing device.
  • a photosensitive drum 2 as an electrostatic latent image carrier that carries an electrostatic latent image formed by a known process is rotated in the direction of arrow B.
  • a stirring blade 5 for stirring the nonmagnetic one-component toner 4 is provided in the hopper 3 which is a toner container.
  • a toner supply member 6 for supplying the toner 4 to the developing roller which is the conductive roller 1 of the present invention and stripping off the toner 4 existing on the surface of the developing roller after development is in contact with the developing roller.
  • the supply roller which is a toner supply member
  • the surface of the toner supply / peeling roller moves in the counter direction with the surface of the developing roller.
  • a developing bias voltage is applied to the developing roller by a developing bias power source 7 in order to move the one-component nonmagnetic toner 4 having the nonmagnetic toner carried on the developing roller.
  • the toner supply / peeling member 6 is preferably an elastic roller member such as resin, rubber or sponge.
  • the toner that has not been transferred to the photosensitive drum 2 is once peeled off from the surface of the developing roller by the toner supply / peeling member 6, thereby preventing the generation of stationary toner on the developing roller and making the toner charge uniform. To do.
  • a toner regulating member made of a rubber elastic material such as urethane rubber or silicone rubber, or a metal elastic material such as phosphor bronze or stainless copper 8 can be used.
  • a thinner toner layer can be formed on the developing roller.
  • the process cartridge of the present invention includes the electrophotographic member of the present invention as a charging roller, for example, and can be configured to be detachable from the main body of the electrophotographic apparatus.
  • the conductive roller was manufactured so that the shape of the conductive roller became the following core metal diameter and elastic layer thickness according to the application.
  • the elastic layer has a two-layer structure
  • the total of the two layers was set to the following thickness.
  • ⁇ Developing roller: diameter of core metal 6 mm
  • thickness of elastic layer 3.0 mm
  • Charging roller: diameter of cored bar 6 mm
  • thickness of elastic layer 1.25 mm
  • the elastic layer and the surface layer having the described thickness were manufactured regardless of the developing roller and the charging roller.
  • a conductive shaft core made of stainless steel (SUS304) was used as the core metal.
  • a silane coupling primer (trade name: DY35-051, Toray Dow Corning) was applied to the peripheral surface of the shaft core, and then baked at 150 ° C. for 60 minutes.
  • the shaft core body is coaxially arranged inside a cylindrical mold, and the material shown in Table 1 below is dispersed in the gap between the inner peripheral surface of the mold and the peripheral surface of the shaft core body.
  • the liquid material for forming the elastic layer was filled and heated at a temperature of 150 ° C. for 20 minutes. After cooling, the shaft core body was removed from the mold, and the shaft core body was further heated in an oven heated to a temperature of 200 ° C. for 5 hours to provide a first elastic layer around the shaft core body. .
  • a second elastic layer (resin layer) was provided on the peripheral surface of the first elastic layer as follows. That is, methyl ethyl ketone (MEK) was added to the materials shown in Table 2, and a well-mixed mixture was placed in an overflow-type circulation coating apparatus.
  • the shaft core provided with the first elastic layer is immersed in the circulation type coating apparatus, pulled up, air-dried for 30 minutes, and then heated in an oven heated to a temperature of 150 ° C. for 5 hours to obtain a thickness.
  • An elastic roller 1-1 having a 20 ⁇ m second elastic layer and having a shaft core and two elastic layers was manufactured.
  • the elastic roller 1- 1 is the same as the elastic roller 1-1 except that the amount of carbon black is changed to 12 parts by mass, 15 parts by mass, 8 parts by mass, 18 parts by mass, and 13 parts by mass. 2 to 1-6 were produced.
  • Elastic rollers 4-2 to 4-3 were produced in the same manner as the elastic roller 4-1, except that the blending amount of carbon black in Table 4 was changed to 8 parts by mass and 1 part by mass.
  • a second elastic layer was provided on the peripheral surface of the elastic roller 2-1 as follows. That is, the materials shown in Table 6 were weighed, methyl isobutyl ketone (MIBK) was added, and the well-stirred mixture was put into an overflow type circulation coating apparatus. After the elastic roller 2 is immersed in the coating device and pulled up, heated at a temperature of 80 ° C. for 1 hour and further heated at a temperature of 160 ° C. for 1 hour to provide a second elastic layer having a thickness of 20 ⁇ m. Manufactured.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • Elastic roller 7 A second elastic layer related to the elastic roller 5 was provided on the peripheral surface of the elastic roller 4-1. This is referred to as an elastic roller 7.
  • Example 1 Preparation of electrophotographic roller 1-1> A surface layer was formed on the peripheral surface of the elastic layer of the elastic roller 1-1 produced above by the following method. That is, the elastic roller 1-1 was set in the CVD apparatus shown in FIG. 4, and the pressure in the chamber was reduced to 2 Pa with a vacuum pump. Next, gasified titanium tetraisopropoxide was introduced into the chamber at a flow rate of 5 cm 3 / sec, and the elastic roller 1-1 was rotated at a rotation speed of 20 rpm, while a frequency of 13.56 MHz, A power of 70 W was supplied to the plate electrodes, and plasma was generated between the electrodes. By maintaining this state for 120 seconds, a surface layer having a thickness of 100 nm was manufactured on the peripheral surface of the elastic roller 1-1. In this way, an electrophotographic roller 1-1 was produced.
  • Electrophotographic Rollers 1-2 to 1-3 were produced in the same manner as the electrophotographic roller 1-1 except that the elastic roller 1-1 was changed to the elastic roller 1-2 or the elastic roller 1-3. .
  • ⁇ Image for evaluating ghost performance Half-tone image with six square solid images with a side of 20mm on the top and a half-tone pattern on the bottom. Two types of image patterns having different densities were used, one for each and a total of two. A halftone having a density of 0.4 and 0.7 measured using a spectral densitometer: X-Rite 504 (trade name, SDG Corporation) was used.
  • the reflection density was measured with a white photometer TC-60DS / A (trade name, Tokyo Denshoku). At that time, the density difference when the non-printed part before and after printing was measured was defined as fog (%), and the evaluation was performed according to the criteria described in Table 9 below.
  • Example 2 ⁇ Preparation of rollers for electrophotography 2-1 to 2-3> Except for using titanium tetra-n-butoxide as a source gas, electrophotographic rollers 2-1 to 2-3 were produced in the same manner as the electrophotographic rollers 1-1 to 1-3 according to Example 1. The evaluations (1) to (6) were used.
  • Example 3 Preparation of electrophotographic rollers 3-1 to 3-3>
  • electrophotographic rollers 3-1 to 3-3 were prepared and used for evaluations (1) to (6).
  • Electrophotographic rollers 4-1 to 4-3 were produced in the same manner as the electrophotographic rollers 1-1 to 1-3 according to Example 1, except that titanium tetra-2-ethylhexoside was used as the source gas. It used for evaluation (1)-(6).
  • Electrophotographic rollers 5-1 to 5-3 were produced and evaluated in the same manner as the electrophotographic rollers 1-1 to 1-3 according to Example 1 except that titanium tetraethoxide was used as the source gas. Used for (1) to (6).
  • Example 6 Preparation of rollers for electrophotography 6-1 to 6-2> Except for using the elastic rollers 1-4 and 1-5, the electrophotographic rollers 6-1 to 6-2 were prepared and evaluated in the same manner as the electrophotographic roller 1-1 according to the example 1 (1 ) To (6).
  • Example 7 ⁇ Preparation of electrophotographic rollers 7-1 and 7-2>
  • electrophotographic rollers 7-1 and 7-2 were prepared and used for evaluations (1) to (6).
  • Electrophotographic rollers 8-1 to 8-2 were produced in the same manner as the electrophotographic rollers 6-1 to 6-2 according to Example 6 except that titanium tetra-2-ethylhexoside was used as the source gas. It used for evaluation (1)-(6).
  • Example 10 ⁇ Electrophotographic rollers 10-1 to 10-3>
  • the electrophotographic rollers 10-1 to 10-3 were prepared in the same manner as the electrophotographic roller 1-1 according to Example 1 except that the elastic rollers 2-1, 4-1 and 3-1 were used.
  • the evaluations (1) to (6) were used.
  • Example 11 Preparation of Electrophotographic Roller 11> An electrophotographic roller 11 was produced in the same manner as the electrophotographic roller 2-1 according to Example 2 except that the elastic roller 3-2 was used, and used for evaluations (1) to (6).
  • Electrophotographic rollers 12-1 to 12-2 were produced and evaluated in the same manner as the electrophotographic roller 3-1 according to Example 3 except that the elastic rollers 4-2 and 2-2 were used. Used for 1) to (6).
  • Example 14 ⁇ Preparation of Electrophotographic Roller 14> An electrophotographic roller 14 was produced in the same manner as the electrophotographic roller 4-1 according to Example 4 except that the elastic roller 3-1 was used, and used for evaluations (1) to (6).
  • Electrophotographic rollers 16-1 to 16-2 were produced and evaluated in the same manner as the electrophotographic roller 4-1 according to Example 4 except that the elastic rollers 2-2 and 4-3 were used. Used for 1) to (6).
  • Example 17 ⁇ Preparation of Electrophotographic Roller 17> Except for using the elastic roller 2-3, the electrophotographic rollers 12-1 to 12-2 were produced in the same manner as the electrophotographic roller 5-1 according to Example 5, and the evaluations (1) to (6) ).
  • Electrophotographic rollers 18-1 to 18-2 were produced and evaluated in the same manner as the electrophotographic roller 3-1 according to Example 3 except that the elastic rollers 3-3 and 4-3 were used. Used for 1) to (6).
  • the surface layer is composed of a titanium oxide film containing both chemical bonds represented by the formulas (1) and (2).
  • the titanium oxide film including the bond represented by Formula (2) has a smaller number of bonds between atoms than the titanium oxide film including only the chemical bond represented by Formula (1), and thus becomes a flexible film. Even when the electrophotographic roller according to each example was used as a developing roller, it was difficult for toner or the like to adhere to the surface, and the occurrence of filming was suppressed.
  • the surface layer was not scraped, and the surface layer was conductive, so that the ghost performance and fogging performance were good. It was.
  • the electrophotographic rollers C-1 to C-4 according to Comparative Examples 1 to 4 are relatively inferior in durability because the surface is a resin or rubber derived from an elastic layer, and when used as a developing roller, The surface was scraped by rubbing against the photosensitive drum and the developer regulating member.
  • the titanium oxide powder peeled off from the surface of the elastic layer during use as a developing roller, and the surface of the elastic layer was As a result, the surface was scraped. Furthermore, since there is no surface smoothness, the toner tends to stay on the surface of the developing roller, which makes it easy for the toner to adhere and filming.
  • roller for electrophotography according to Comparative Example 6 having a surface layer made of a titanium oxide film having no chemical bond represented by the formula (2) as the surface layer has a hard surface layer. Occurred.
  • the surface layer of the electrophotographic roller C-7 according to Comparative Example 7 having a surface layer made of a silica film is insulative, the surface potential is high, and a ghost was observed in the electrophotographic image.
  • the surface layer of the electrophotographic roller according to the present invention is hard to be scraped even when used as a developing roller for a long time. Moreover, since the titanium oxide film according to the present invention has conductivity, ghosts are hardly generated. Further, since it is more flexible than the titanium oxide film consisting only of the chemical bond represented by the formula (1), it is less likely to cause toner deterioration and contributes to the stable formation of high-quality electrophotographic images over a long period of time. Is.
  • Example 19 The same electrophotographic roller as the electrophotographic roller 10-1 according to the tenth embodiment was manufactured and used as the electrophotographic roller 19 according to the present embodiment. Since the results of the evaluations (1) to (4) of the electrophotographic roller 19 were the same as those of the electrophotographic roller 10-1, they were omitted and used for the following evaluation (7).
  • the electrophotographic roller 19 was mounted on a process cartridge for a color laser printer (trade name: LBP7700C modified machine, manufactured by Canon Inc.) as a charging roller. This process cartridge was loaded into the color laser printer. Using this laser printer, 20000 electrophotographic images were output in an environment of a temperature of 15 ° C. and a relative humidity of 10%. The electrophotographic image was an image printed on an A4 size paper so that the letter “E” having a size of 4 points was printed at a printing rate of 1%. Subsequently, two types of halftone images having different densities were output one by one.
  • a color laser printer trade name: LBP7700C modified machine, manufactured by Canon Inc.
  • a halftone image having a density measured by using a spectral densitometer: X-Rite 504 (trade name, SDG Inc.) showing 0.4 and 0.7 was used.
  • the process cartridge was taken out of the electrophotographic apparatus after the halftone image was formed, the electrophotographic roller 19 was taken out of the process cartridge, and 20 spots on the surface were observed with an optical microscope at a magnification of 500 times. And it evaluated by the reference
  • Example 20 An electrophotographic roller was produced and evaluated in the same manner as the electrophotographic roller 9-1 according to Example 9 except that the elastic roller 3-1 was used and titanium tetraethoxide was used as the source gas. It was used for (1) to (4) and evaluation (7).
  • Example 21 The electrophotographic roller is the same as the electrophotographic roller 1-1 according to Example 1, except that the elastic roller 4-1 is used and titanium tetra-n-propoxide is used as the source gas. 21 was prepared and subjected to evaluations (1) to (4) and (7).
  • the electrophotographic roller 22 is the same as the electrophotographic roller 9-1 according to Example 9 except that the elastic roller 5 is used and titanium tetra-n-propoxide is used as the source gas. It was prepared and subjected to evaluations (1) to (4) and (7).
  • Example 23 An electrophotographic roller 23 was produced in the same manner as the electrophotographic roller 19 according to Example 19 except that the elastic roller 6 was used, and used for evaluations (1) to (4) and (7).
  • Example 24 An electrophotographic roller 24 was produced in the same manner as the electrophotographic roller 20 according to Example 20 except that the elastic roller 7 was used, and used for evaluations (1) to (4) and (7).
  • Table 15 shows the evaluation results of Examples 19 to 24 and Comparative Examples 8 to 9.
  • the surface layer is made of an alkoxy-modified titanium oxide film, so that the adhesion of foreign matter to the surface of the charging roller is suppressed. Therefore, the occurrence of uneven charging on the electrophotographic photosensitive member due to the charging roller can be suppressed, and as a result, the occurrence of streaks due to uneven charging on the electrophotographic image can be suppressed.
  • the electrophotographic roller C-8 according to Comparative Example 8 having a surface layer made of a titanium oxide film having no chemical bond represented by the formula (2) as the surface layer has a high elastic modulus, and therefore has a high elasticity.
  • the contact pressure was increased, which facilitated adhesion of toner external additives and the like, and deposits of 50 ⁇ m or more were observed on the surface of the charging roller.
  • the electrophotographic roller C-9 according to Comparative Example 9 having a surface layer made of a silica film had a high surface potential, toner external additives and the like were electrostatically adhered to the surface.
  • the adhesion unevenness and the high surface potential combine to cause surface potential unevenness in the circumferential direction of the charging roller, resulting in charging unevenness in the electrophotographic photosensitive member, and as a result, the electrophotographic image is charged with the charge. Streaks caused by unevenness were generated.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Abstract

 長期間の使用によっても性能が変化し難い電子写真用部材の提供。軸芯体、弾性層および表面層を有する電子写真用部材であって、該表面層は、下記式(1)および式(2)で表わされる化学結合を有する酸化チタン膜を含むことを特徴とする電子写真用部材: 式(1) O-Ti-O 式(2) Ti-O-C。

Description

電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
 本発明は、現像部材や帯電部材等に用いられる電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
 電子写真装置において、現像ローラは感光ドラムとの間で十分なニップ幅を確保することで、安定に回転させるため、弾性層を有する構成が一般的である。そして、表面のトナー搬送性を良好とし、また、表面へのトナーの固着などを抑えるために表面層が形成されている。
 また、感光ドラムと接触配置され、当該感光ドラムを所定の電位に帯電させる帯電ローラも、現像ローラと同様に弾性層と表面層とを有する構成が一般的である。
 ところで、電子写真装置に対する、より一層の耐久性の向上の要求に伴って、現像ローラや帯電ローラ等の電子写真用部材に対しても、長期間の使用による性能の変化をより小さくすることが求められてきている。
 このような要求に対して、導電性ローラの表面近傍の耐久性を向上させるために、特許文献1では、表面に5μm以下のセラミックスコーティング層を設けた現像ローラが提案されている。また、特許文献2では、表面にチタンおよびタングステン原子を有するセラミックスをコーティングした現像ローラや現像剤規制部材が提案されている。
特開平01-257881号公報 特開平01-142749号公報
 しかし、本発明者らの検討によれば、上記のようなセラミックスからなる表面層は、表面層自体の耐久性は高いものの、硬度が高い。そのため、このような表面層を備えた導電性ローラを現像ローラとして用いた場合、現像ローラの表面にトナーが固着していく、いわゆるフィルミング現象が発生する場合があった。
 フィルミングが発生するとトナーへの帯電性能や表面性状が変わるため、フィルミングの発生前後で電子写真画像の濃度等が変化することがある。また、上記特許文献に係る導電性ローラを帯電ローラとして用いた場合にも、表面へのトナーの固着が生じ感光ドラムに帯電ムラを生じさせることがあった。 
 そこで、本発明の目的は、長期間の使用によっても性能が変化し難い、耐久性に優れた電子写真用部材を提供することにある。また、本発明の目的は、高品位な電子写真画像を安定して形成することのできるプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することにある。
 本発明によれば、軸芯体、弾性層および表面層を有する電子写真用部材であって、
該表面層は、下記式(1)および式(2)で表わされる化学結合を有する酸化チタン膜からなる電子写真用部材が提供される:
式(1)
O-Ti-O
式(2)
Ti-O-C。
 また、本発明によれば、上記の電子写真用部材を具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジが提供される。更に、本発明によれば、上記の電子写真用部材を具備している電子写真装置が提供される。
 本発明によれば、長期間の使用によっても性能が変化し難く、安定した電子写真画像の形成に資する電子写真用部材を得ることができる。
 また、本発明によれば、高品位な電子写真画像を形成することのできるプロセスカートリッジおよび電子写真装置が提供される。
本発明に係るローラ形状の電子写真用部材(電子写真用導電性ローラ)の断面概略図である。 本発明に係るローラ形状の電子写真用部材(電子写真用導電性ローラ)の断面概略図である。 本発明に係る電子写真装置の一例の概略図である。 本発明に係る現像装置の一例の概略図である。 本発明に係る表面層の形成に用い得るCVD装置に関する説明図である。
 本発明にかかる電子写真用部材は、電子写真装置において、現像ローラや帯電ローラ等に用いられる。図1A及び1Bに、本発明の導電性ローラの一例の断面概略図を示す。図1A及び1Bはそれぞれ、軸芯体の軸方向に対して平行及び垂直に導電性ローラを切断した際の断面概略図である。この導電性ローラは、軸芯体1aの外周上に、弾性層1bを有しており、弾性層1bの外周上に表面層1cを有している。
(軸芯体)
 軸芯体は、導電性部材の電極および支持する部材として機能するものであれば本発明に適用できる。その材質として、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、鉄等の金属または合金、導電性合成樹脂等の導電性の材質を用いることができる。
(弾性層)
 弾性層は、感光ドラムまたは現像剤規制部材との圧接時に適度に面積を持って接触するために、導電性ローラに弾性を持たせるための層であることができ、この目的を逸脱しない限り、弾性層は、単層または複数層とすることができる。
 また、本発明に用いる弾性層は、電子写真装置用導電性ローラにおいて公知の材料を用いて作製することができ、例えば以下のゴム及び導電剤を材料として用いることができる。
 ゴムとしては、例えば、エチレン-プロピレン-ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ブタジエンゴム(BR)、NBRの水素化物、多硫化ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。なお、これらのゴムを単独あるいは数種類を混ぜた混合物を弾性層に用いることもできる。
 弾性層に配合する導電剤としては、例えば、カーボンブラックを用いることができ、カーボンブラックは、特に制限することなく使用することができる。例えば導電性の高いアセチレンブラックや、ファーネスブラックとしてSAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、GPF、SRF等が挙げられる。なお、導電性ローラの抵抗は1.0×102~1.0×1012であることが好ましいことから、カーボンブラックの添加量は、ゴム100質量部に対して、1質量部以上80質量部以下とすることが好ましく、より好ましい範囲は2質量部以上70質量部以下である。
 さらに、必要に応じて他の導電剤をカーボンブラックと併せて使用することができる。例えば、グラファイト、アルミニウム、銅、錫、ステンレス鋼などの各種導電性金属又は合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化錫-酸化アンチモン固溶体などを各種導電化処理した金属酸化物が挙げられる。なお、導電性ローラの抵抗は1.0×102~1.0×1012であることが好ましいことから、これらの他の導電剤の添加量は、ゴム100質量部に対して、2質量部以上20質量部以下とすることが好ましく、より好ましい範囲は5質量部以上18質量部以下である。
 また、その他各種添加剤として、電子写真装置用導電性ローラにおいて公知のものを使用することができる。例えば親水性シリカ、疎水性シリカ、石英、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の補強剤、伝熱向上剤等を必要に応じて添加してもよい。
 軸芯体上に弾性層を設ける製造方法としては、電子写真用導電性ローラにおいて公知の方法を用いることができる。例えば、軸芯体と、弾性層用の材料とを共に押出して成型する方法や、弾性層形成用材料が液状であれば、円筒状のパイプと、このパイプの両端に配設された軸芯体を保持するための駒と、軸芯体とを配設した金型にこの材料を注入し、加熱硬化する方法等が挙げられる。
 また、弾性層は、上述したように、単層あるいは複数層とすることができる。例えば、上記ゴムと導電剤を用いて形成した1層目の弾性層(第1の弾性層)の周面上に凹凸を設ける等の目的で、2層目の弾性層(第2の弾性層)を設けることができる。
 第2の弾性層として、数μm~数mmの厚さのゴム層を設ける際は、第2の弾性層形成用材料を用いて、電子写真用ローラにおいて公知の製造方法で設けることができる。また、第2の弾性層として、樹脂層を設ける場合は材料として、公知の樹脂を用いることができる。具体的には、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリルウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂等及びこれらの混合物が挙げられる。
 第2の弾性層として樹脂層を設ける際に、樹脂にカーボンブラックを添加したものを用いることができる。例えば、EC300JやEC600JD(いずれも商品名、ライオン社製)の様な高い導電性をもつカーボンブラックや、中程度の導電性をもつゴム用カーボンブラック或いは塗料用のカーボンブラックが挙げられる。分散性と導電性の制御の観点から塗料用カーボンブラックが好ましい。導電性ローラは中抵抗であることが好ましいことから、カーボンブラックの配合量は、樹脂成分100質量部に対して、3質量部以上30質量部以下とすることが好ましい。
 第2の弾性層として、厚さ数μm~数十μmの樹脂層を設ける方法としては、例えば上記樹脂成分とカーボンブラックと溶剤とを混合、分散した塗工液を、第1の弾性層に塗工することによって得る方法がある。
 塗工液に用いる溶剤としては、樹脂層として用いる樹脂が溶解するという条件内で適宜使用することができる。例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンに代表されるケトン類、ヘキサン、トルエン等の炭化水素類、メタノール、イソプロパノール等のアルコール類、エステル類、水等が挙げられる。特に好ましい溶剤は樹脂の溶解性、沸点からメチルエチルケトン、又はメチルイソブチルケトンである。
(表面層)
 表面層は、下記式(1)および式(2)でそれぞれ表わされる化学結合を有する酸化チタン膜からなる:
式(1)
O-Ti-O、
式(2)
Ti-O-C。
 すなわち、本発明に係る酸化チタン膜は、酸化チタン膜を構成している少なくとも一部のチタン原子に対して酸素原子を介して炭素原子が結合している。このような構造の酸化チタン膜とすることによって、酸化チタン膜に対して高い柔軟性と弾性層への高い密着性とを付与することができる。なお、表面層中の式1及び2のそれぞれの化学結合は、走査型光電子分光分析装置を用いることにより特定することができる。
 酸化チタン膜中、上記式(2)で示される結合の量は、Ti原子の原子数に換算して、式1と式2のTi原子の総数に対して20%以上、80%以下が好ましい。この範囲内とすることで、表面層に対して高い耐久性と、トナーのフィルミングの抑制に十分な弾性とを付与し得る。
 従来の、式(1)で表される結合のみからなる酸化チタン膜を表面層として弾性層上に形成してなる導電性ローラは、当該表面層の硬度が高く、また、表面の平滑度が低いため、トナーのフィルミングが生じることがあった。
 一方、本発明においては、酸化チタン膜を構成するチタン原子の一部に酸素原子を介して炭素原子が結合しているため、酸化チタン膜の緻密さがある程度減少している。そのため、従来の酸化チタン膜と比較して柔軟性に富み、また、弾性層の変形に対する追従性に優れ、使用中の表面層の弾性層からの剥離が抑制されるものと考えられる。
 本発明に係る酸化チタン膜は、その表面抵抗を、1.0×107Ω/□以上、1.0×1011Ω/□以下とすることができる。このため、本発明に係る表面層は、絶縁性のセラミックスからなる表面層と比較して、トナーが静電的に付着し難い。なお、表面層が導電性であるとは、表面層の表面抵抗が1×103Ω/□以上、1×1013Ω/□以下であることを意味する。また、表面層が絶縁性であるとは、表面層の表面抵抗が1×1013Ω/□を超えることを意味する。また、酸化チタン膜(表面層)の表面抵抗は、ポリエステルフィルム上に成膜し、超高抵抗/微小電流計:R8340(商品名、アドバンテスト社)を用いてその膜の表面抵抗を測定することで特定することができる。
 表面層の膜厚は、表面層としての強度と柔軟性の観点から、5nm以上1μm以下、特には、10nm以上0.9μm以下が好ましい。
<酸化チタン膜の製造方法>
 本発明に係る酸化チタン膜は、例えば、真空蒸着、イオンプレーティングの物理的気相成長(PVD)法、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVD等の化学的気相成長(CVD)法、ゾルゲル法等によって形成することができる。
 例えば、プラズマCVD法を用いて、アルキル基が酸素原子を介して結合しているチタン原子を含む酸化チタン膜(以降、「アルコキシ変性酸化チタン膜」ともいう)を製造する場合、例えば以下のような装置および手順によって成膜することができる。すなわち、図4に示した、真空チャンバ41、互いに平行に配置された2つの平板電極42、原料ガスボンベ及び原料液体タンク43、原料供給手段44、チャンバ内のガス排気手段45、高周波を供給する高周波供給電源46、並びに、弾性ローラ48を回転するモータ47により構成される装置である。
手順(1)
 2つの平板電極42の間に軸芯体上に弾性層が形成された弾性ローラ48を設置し、アルコキシ変性酸化チタン膜が均一に形成されるように、モータ47を駆動させて軸芯体を軸を中心として回転させる。
手順(2)
 排気手段により、真空チャンバ41内を減圧する。具体的には、例えば、2Pa以下、好ましくは、1Pa以下にする。
手順(3)
 原料ガス導入口より原料ガスを導入し、真空チャンバ41内の圧力の値が一定になるのを確認した後、平板電極42に高周波供給電源46により高周波電力を供給し、プラズマを発生させ、成膜を行う。
手順(4)
 所定時間経過した後、原料ガス及び高周波電力供給を停止し、真空チャンバ41内に空気又は窒素を大気圧まで導入(リーク)し、アルコキシ変性酸化チタン膜が表面に形成された弾性ローラを取り出す。
 以上のような手順によりアルコキシ変性酸化チタン膜を有する導電性ローラを製造することが可能である。なお、プラズマCVD処理される弾性ローラ48は、均一なプラズマ雰囲気下に置けるのであれば多数本を同時に処理してもよい。
 ここで、原料ガスとしては、通常、ガス状の或いはガス状化したチタンテトラアルコキシドを使用し、必要に応じてこのチタンテトラアルコキシドを、アルゴンやヘリウム等の不活性ガス、酸化性ガス等と共に導入する。
 チタンテトラアルコキシドは、例えば、下記式(3)で示される構造を有するものが挙げられる。
式(3)
Ti(OR)4
 上記式(3)中、Rは炭素数2~18の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を示す。
 具体例を以下に挙げる。チタンテトラエトキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラ‐n‐ブトキシド、チタンテトラ‐tert‐ブトキシド、チタンテトラ‐2‐エチルヘキソシド等。
 また、これらのチタンテトラアルコキシドを単独または複数混ぜた混合物として用いることができる。
 また、本発明に係るアルコキシ変性酸化チタン膜は、チタンテトラアルコキシドの制御された加水分解および縮合によっても製造することができる。即ち、本発明に係るアルコキシ変性酸化チタン膜は、チタンテトラアルコキシドの加水分解縮合物を含むことができる。かかる製造方法の1つの具体例としてゾルゲル法が挙げられる。
 ゾルゲル法においては、まず、アルコールおよび水の混合溶媒にチタンテトラアルコキシドを添加する。アルコールと水の混合比率はチタンテトラアルコキシドが溶解する範囲内で自由に設定することができる。また、アルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、tert-ブチルアルコール等、水に溶解するアルコールであれば、任意に使用することができる。
 その後、必要に応じて、粘度調整や塗布性向上のため、メチルエチルケトンや酢酸エチル等の溶剤で希釈した後に、弾性層を設けたローラの周面上に塗布し、加熱することにより加水分解物を縮合させてアルコキシ変性酸化チタン膜を得る。ここで、加水分解及び縮合の際の加熱条件としては、加水分解および縮合によってすべてのアルコキシ基が反応してしまうことを抑制するために、加熱温度としては、160℃以上300℃以下、特には160℃以上180℃以下が好ましい。加熱時間としては、1時間以上、5時間以下が好ましい。
 また、表面にアルコキシ変性酸化チタン膜を有する本発明の導電性ローラの表面電位をVp、この導電性ローラの表面層を除去した、表面に弾性層を有するローラの表面電位をVeとしたとき、Vp/Veが0.10以上10.00以下(0.10≦Vp/Ve≦10.00)であることが好ましい。なお、Veは、弾性層の表面電位であることができ、弾性層を2層で構成した場合は、第2の弾性層の表面電位であることができる。
 Vp/Veを上記範囲内とすることにより、本発明に係る電子写真用部材を現像ローラとして使用した場合において、現像ローラの表面近傍の電位が最適な範囲に保たれるため、トナーに対する摩擦電荷の付与能力を、より安定させることができる。また、トナーの過剰な帯電による現像ローラの表面のトナー付着やゴーストの発生をより確実に抑制することができる。
 なお、導電性ローラの表面電位は、以下の方法により測定することができる。即ち、Quality Engineering Associates社製半絶縁体デバイスの郵電緩和分析システムを用いて、導電性ローラの長手方向に260分割、周方向に18分割した各点の表面電位を測定し、それらの値を平均した値とすることができる。
 本発明に係る酸化チタン膜の弾性率の最適化の観点から、炭素原子と結合している酸素原子の存在比(OC-O)と、炭素原子と結合する炭素原子(CC-C)の存在比率(CC-C/OC-O)は、3以上8以下、特には、3以上6以下が好ましい。 
 なお、炭素原子と結合している酸素原子の存在比と炭素原子と結合する炭素原子の存在比の割合(CC-C/OC-O)は、走査型X線光電子分光分析装置を用いて、炭素原子‐酸素原子結合の酸素原子の存在比(OC-O)と炭素原子‐炭素原子結合の炭素原子の存在比(CC-C)の量をそれぞれ測定し、両者の割合を求めることで、算出できる。この分析装置としては、PHI5000VersaProbe(商品名、アルバック・ファイ株式会社)を用いることができる。
(電子写真装置及び現像装置)
 本発明の導電性ローラを用いることができる電子写真装置の一例を図2に示す。なお、この例では、本発明の導電性ローラを現像ローラとして使用している。図2の模式図に示すカラー電子写真装置は、イエローY、マゼンダM、シアンC及びブラックBKの色トナー毎に設けられた現像装置(各色用)(10a~10d)をタンデム形式で有している。 
 現像装置は、仕様は各色トナー特性に応じて少し差異があるものの、基本的構成において同じである。現像装置には、矢印方向に回転する感光体ドラム2が設けられている。その周囲には、感光体ドラム2を一様に帯電するための帯電ローラ9、一様に帯電した感光体ドラム2にレーザー光21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ドラム2にトナーを供給し静電潜像を現像するホッパー3が設けられている。更に、感光体ドラム2上のトナー像を、給紙ローラ22により供給され搬送ベルト23によって搬送される紙等の記録媒体(転写材)24の裏面からバイアス電源25を印加して記録媒体24上に転写する転写ローラ26を有する転写部材が設けられている。
 搬送ベルト23は、駆動ローラ27、従動ローラ28及びテンションローラ29に懸架され、各画像形成部で形成されたトナー像を記録媒体24上に順次重畳して転写するように、画像形成部と同期して移動して記録媒体24を搬送するよう制御されている。なお、記録媒体24は、搬送ベルト23にさしかかる直前に設けられた吸着ローラ30の働きにより、搬送ベルト23に静電的に吸着されて、搬送されるようになっている。
 この電子写真装置では、感光体ドラム2と、本発明の導電性ローラ1である現像ローラとは接触して配置されており、それらは感光体ドラム2と現像ローラの接触箇所において同方向に回転している。更に、この電子写真装置には、記録媒体24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31と、画像形成された記録媒体を装置外に排紙する搬送装置(図示せず)とが設けられている。なお、記録媒体24は剥離装置32の働きにより搬送ベルト23から剥がされて定着装置31に送られるようになっている。一方、現像装置には感光体2上に転写されずに残存する転写残トナーを除去するクリーニングブレード33を有するクリーニング部材と、感光体から掻き取られたトナーを収納する廃トナー容器34とが設けられている。クリーニングされた感光体ドラム2は画像形成可能となって待機するようになっている。
 続いて、図3に現像装置の一例を示す。この現像装置では、公知のプロセスにより形成された静電潜像を担持する静電潜像担持体としての感光体ドラム2は、矢印B方向に回転される。トナー容器であるホッパー3中には非磁性一成分トナー4を撹拌するための撹拌翼5が設けられている。本発明の導電性ローラ1である現像ローラにトナー4を供給し、かつ現像後の現像ローラの表面に存在するトナー4を剥ぎ取るためのトナー供給部材6が現像ローラに当接している。トナー供給部材である供給ローラが現像ローラ(矢印A方向)と同じ方向(矢印C方向)に回転することにより、トナー供給・剥ぎ取りローラの表面は現像ローラの表面とカウンター方向に移動することになる。これにより、ホッパー3から供給された非磁性トナーを有する一成分非磁性トナーが現像ローラに供給される。現像ローラには、これに担持された非磁性トナーを有する一成分非磁性トナー4を移動させるために、現像バイアス電源7により現像バイアス電圧が印加される。
 トナー供給・剥ぎ取り部材6としては、樹脂、ゴム、スポンジ等の弾性ローラ部材が好ましい。感光体ドラム2に現像移行されなかったトナーをトナー供給・剥ぎ取り部材6により、一旦現像ローラ表面から剥ぎ取ることにより、現像ローラ上における不動のトナーの発生を阻止し、トナーの帯電を均一化する。
 現像ローラ上の非磁性一成分トナー4の層厚を規制する部材としては、ウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム弾性を有する材料、あるいはリン青銅、ステンレス銅などの金属弾性を有する材料のトナー規制部材8を使用することができる。トナー規制部材8を現像ローラの回転方向と逆の姿勢で該現像ローラに圧接させることにより、現像ローラ上に更に薄いトナー層を形成することができる。
 本発明のプロセスカートリッジは、本発明の電子写真用部材を例えば帯電ローラとして具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されることができる。
 以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
[導電性ローラの形状]
 各例において、導電性ローラの形状を、用途に応じて、下記の芯金の直径、および弾性層の厚さとなるよう導電性ローラを製造した。なお、弾性層が2層構成の場合は、その2層の合計が以下の厚さになるようにした。
・現像ローラ: 芯金の直径=6mm、弾性層の厚さ=3.0mm
・帯電ローラ: 芯金の直径=6mm、弾性層の厚さ=1.25mm
 また、第2の弾性層(2層目の弾性層)及び表面層については、現像ローラ、帯電ローラに関わらず、記載された厚みの弾性層及び表面層を製造した。
[弾性ローラの製造]
 まず、軸芯体(芯金)と、弾性層とを有する以下の弾性ローラを作製した。
(弾性ローラ1-1の作製)
 ステンレス鋼(SUS304)製の導電性の軸芯体を芯金に用いた。当該軸芯体の周面にシランカップリング系プライマー(商品名:DY35-051、東レ・ダウコーニング社)を塗布し、その後、温度150℃で60分間焼付けた。
 次に、円筒状の金型の内部に、上記の軸芯体を同軸に配置し、該金型の内周面と該軸芯体の周面との間隙を下記表1に示す材料を分散させた弾性層形成用の液状材料で充填し、温度150℃で20分加熱した。冷却後、金型から軸芯体を脱型し、更に、該軸芯体を温度200℃に加熱したオーブン中で5時間加熱して、軸芯体の周りに第1の弾性層を設けた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 次に第1の弾性層の周面上に以下のようにして第2の弾性層(樹脂層)を設けた。すなわち、表2に示す材料を、メチルエチルケトン(MEK)を加えて、よく混合した混合物をオーバーフロー型の循環式塗布装置に入れた。当該循環式塗布装置に、第1の弾性層を設けた軸芯体を浸漬し、引き上げた後に、風乾を30分行い、その後、温度150℃に加熱したオーブン中で5時間加熱し、厚さ20μmの第2の弾性層を設け、軸芯体と2層の弾性層とを有する弾性ローラ1-1を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
(弾性ローラ1-2~1-6の作製)
 表1において、カーボンブラックの量を12質量部、15質量部、8質量部、18質量部、および、13質量部に変更したこと以外は、弾性ローラ1-1と同様にして弾性ローラ1-2~1-6を作製した。
(弾性ローラ2-1の作製)
 ステンレス鋼:SUS304製の軸芯体にシランカップリング系プライマー:DY35-051(商品名、東レ・ダウコーニング社)を塗布後、温度150℃で60分間焼付けした。次に、この軸芯体上に、以下の表3に示す材料をよく混練したゴム混合物をクロスヘッド押出機により設け、温度170℃で20分加熱し、弾性ローラ2-1を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
(弾性ローラ2-2~2-3の作製)
 表3において、カーボンブラックの配合量を15質量部、および50質量部に変更したこと以外は弾性ローラ2-1と同様にして弾性ローラ2-2~2-3を作製した。
(弾性ローラ3-1の作製)
 ステンレス鋼:SUS304製の軸芯体にプライマー:メタロックU-20(商品名、東洋化学研究所社)を塗布し、温度80℃で30分間乾燥後、さらに120℃で60分加熱した。次いで、この軸芯体の上に、以下の表4に示す材料をよく混練したゴム混合物をクロスヘッド押出機により設け、温度150℃で50分加熱し、弾性ローラ3-1を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
(弾性ローラ3-2~3-3の作製)
 上記表4において、カーボンブラックの配合量を、30質量部、および50質量部に変更したこと以外は弾性ローラ3-1と同様にして弾性ローラ3-2~3-3を作製した。
(弾性ローラ4-1の作製)
 ステンレス鋼:SUS304製の軸芯体にプライマー:メタロックU-20(商品名、東洋化学研究所社)を塗布し、温度80℃で30分間乾燥後、さらに120℃で60分加熱した。次いで、この軸芯体の上に、以下の表5に示す材料をよく混練したゴム混合物をクロスヘッド押出機により設け、温度140℃で60分加熱し、弾性ローラ4-1を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
(弾性ローラ4-2~4-3の作製)
 上記表4において、カーボンブラックの配合量を、8質量部、および、1質量部に変更したこと以外は、弾性ローラ4-1と同様にして弾性ローラ4-2~4-3を作製した。
(弾性ローラ5の作製)
 弾性ローラ2-1の周面上に、以下のようにして第2の弾性層を設けた。すなわち、表6に示す材料を秤量し、メチルイソブチルケトン(MIBK)を加え、よくかきまぜた混合物をオーバーフロー型循環式塗布装置に入れた。上記塗布装置に弾性ローラ2を浸漬し、引き上げた後に、温度80℃で1時間加熱後、更に、温度160℃で1時間加熱し厚さ20μmの第2の弾性層を設け、弾性ローラ5を製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
(弾性ローラ6)
 弾性ローラ3-1の周面上に、弾性ローラ5に係る第2の弾性層を設けた。これを、弾性ローラ6と称する。
(弾性ローラ7)
 弾性ローラ4-1の周面上に、弾性ローラ5に係る第2の弾性層を設けた。これを、弾性ローラ7と称する。
(実施例1)
<電子写真用ローラ1-1の作製>
 上記で作製した弾性ローラ1-1の弾性層の周面に以下の方法によって表面層を形成した。すなわち、弾性ローラ1-1を、図4に示すCVD装置にセットし、チャンバ内を真空ポンプで2Paになるまで減圧した。次いで、ガス化したチタンテトライソプロポキシドをチャンバ内に5cm3/secの流量で導入し、かつ、弾性ローラ1-1を、回転数20rpmで回転させながら、高周波電源より、周波数13.56MHz、70Wの電力を平板電極に供給し、電極間にプラズマを発生させた。この状態を120秒間維持することにより、弾性ローラ1-1の周面上に厚さ100nmの表面層を製造した。こうして、電子写真用ローラ1-1を作製した。
(実施例1-2~1-3)
<電子写真用ローラ1-2~1-3の作製>
 弾性ローラ1-1を、弾性ローラ1-2または弾性ローラ1-3に変更したこと以外は、電子写真用ローラ1-1と同様にして電子写真用ローラ1-2~1-3を作製した。
[評価(1):式1、式2で表わされる化学結合の有無の確認]
 実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3の各々の表面層について、走査型X線光電子分光分析装置(商品名:PHI5000
VersaProbe、アルバック・ファイ株式会社)を用いて、分析を行って、O-Ti-O結合、および、Ti-O-C結合の有無を確認した。
[評価(2):酸素、炭素原子比CC-C/OC-Oの評価]
 実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3の各々の表面層について、走査型X線光電子分光分析装置(商品名:PHI5000VersaProbe、アルバック・ファイ株式会社)を用いて、炭素原子と結合している炭素原子の存在比(CC-C)と、炭素原子と結合している酸素原子(OC-O)の存在比の量を測定し、割合CC-C/OC-Oを求めた。 
[評価(3):表面層を構成している酸化チタン膜の表面抵抗]
 ポリエステルフィルム上に、実施例1に係る表面層と同じ方法を用いて酸化チタン膜を成膜し、超高抵抗/微小電流計(商品名:R8340、アドバンテスト社)を用いて印加電圧300Vとしたときの酸化チタン膜の表面抵抗を測定した。
[評価(4):表面電位評価]
 実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3の各々について、長手方向に260分割、周方向に18分割した各点で表面電位を測定した。全測定点における表面電位の値の算術平均値を各電子写真用ローラの表面電位、Vpとした。
 次に、Vpを測定後の各電子写真用ローラの表面を研磨機を用いて、表面から深さ方向に厚さ10μm削った。研磨後の各電子写真用ローラの各々について、先と同様にして表面電位を測定し、算出して、研磨後の電子写真用ローラの各々の表面電位、Veを得た。表面電位VpとVeからVp/Veを求めた。なお、表面電位の測定には、Quality Engineering Associates社製の誘電緩和分析システムを用いた。
[評価(5):現像ローラとして用いたときの評価(その1)]
<評価(5)-1>:ゴースト性能評価
 実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3を現像ローラとして、カラーレーザープリンタ(商品名:LBP7700C改造機、キヤノン社製)用のプロセスカートリッジに装着した。このプロセスカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装填し、温度30℃/相対湿度80%の環境下、および、温度15℃/相対湿度10%の環境下で、電子写真画像を20000枚出力した。電子写真画像は、A4サイズの紙上に、サイズが4ポイントのアルファベット「E」の文字が、印字率が1%となるように印字される画像とした。引き続いて、以下のような画像を出力した。
・ゴースト性能を評価するための画像
 一枚の紙のなかで上部に一辺20mmの正方形状のベタ画像が6つ横に並んでおり、その下に全面ハーフトーンのパターンがある画像で、ハーフトーンの濃度がそれぞれ異なる2種類の画像パターンをそれぞれ1枚ずつ計2枚用いた。なお、ハーフトーンは分光濃度計:X-Rite504(商品名、エス・ディ・ジー社)を用いて測定した値が0.4と0.7を示す濃度のものを用いた。
 得られた画像を目視で観察し、下記表7の基準によって評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
<評価(5)-2>:フィルミング評価
 現像ローラとして使用した電子写真用ローラをプロセスカートリッジから取り出し、光学顕微鏡にて表面を観察し、下記表8に記載の基準によって評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
[評価(6)現像ローラとして用いたときの評価(その2)]
<評価(6)-1>
 実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3を現像ローラとして、カラーレーザープリンタ(商品名:LBP7700C改造機、キヤノン社製)用のプロセスカートリッジに装着した。このプロセスカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装填し、温度30℃/相対湿度80%の環境下で、電子写真画像を20000枚出力した。電子写真画像は、A4サイズの紙上に、サイズが4ポイントのアルファベット「E」の文字が、印字率が1%となるように印字される画像とした。引き続いて、ベタ白画像を出力後、白色光度計TC-60DS/A(商品名、東京電色社)で反射濃度を測定した。その際、印刷前後の非印字部を測定したときの濃度差をかぶり(%)とし、下記表9に記載の基準によって評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
<評価(6)-2>
 上記評価(6)-1の評価に供したベタ白画像の出力後に、現像ローラとして使用した電子写真用ローラをプロセスカートリッジから取り出し、光学顕微鏡にて表面の削れの有無、程度を観察し、下記表10に記載の基準によって評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
(実施例2)
<電子写真用ローラ2-1~2-3の作製>
 原料ガスとしてチタンテトラ-n-ブトキシドを用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3と同様にして電子写真用ローラ2-1~2-3を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例3)
<電子写真用ローラ3-1~3-3の作製>
 原料ガスとしてチタンテトラn-ブトキシド/チタンテトラ2-エチルヘキソシド=1/1混合物(Ti原子のモル比)を用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3と同様にして電子写真用ローラ3-1~3-3を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例4)
 原料ガスとしてチタンテトラ2-エチルヘキソシドを用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3と同様にして電子写真用ローラ4-1~4-3を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例5)
 原料ガスとしてチタンテトラエトキシドを用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1~1-3と同様にして電子写真用ローラ5-1~5-3を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例6)
<電子写真用ローラ6-1~6-2の作製>
 弾性ローラ1-4および1-5を用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1と同様にして電子写真用ローラ6-1~6-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例7)
<電子写真用ローラ7-1~7-2の作製>
 原料ガスとしてチタンテトラn-ブトキシド/チタンテトラ2-エチルヘキソシド=1/1混合物(Ti原子のモル比)を用いたこと以外は、実施例6に係る電子写真用ローラ6-1~6-2と同様にして電子写真用ローラ7-1~7-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例8)
<電子写真用ローラ8-1~8-2の作製>
 原料ガスとしてチタンテトラ2-エチルヘキソシドを用いたこと以外は、実施例6に係る電子写真用ローラ6-1~6-2と同様にして電子写真用ローラ8-1~8-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例10)
<電子写真用ローラ10-1~10-3>
 弾性ローラ2-1、4-1および3-1を用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1と同様にして電子写真用ローラ10-1~10-3を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例11)
<電子写真用ローラ11の作製>
 弾性ローラ3-2を用いたこと以外は、実施例2に係る電子写真用ローラ2-1と同様にして電子写真用ローラ11を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例12)
<電子写真用ローラ12-1~12-2の作製>
 弾性ローラ4-2、および2-2を用いたこと以外は、実施例3に係る電子写真用ローラ3-1と同様にして電子写真用ローラ12-1~12-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例14)
<電子写真用ローラ14の作製>
 弾性ローラ3-1を用いたこと以外は、実施例4に係る電子写真用ローラ4-1と同様にして電子写真用ローラ14を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例16)
<電子写真用ローラ16-1~16-2の作製>
 弾性ローラ2-2、および4-3を用いたこと以外は、実施例4に係る電子写真用ローラ4-1と同様にして電子写真用ローラ16-1~16-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例17)
<電子写真用ローラ17の作製>
 弾性ローラ2-3を用いたこと以外は、実施例5に係る電子写真用ローラ5-1と同様にして電子写真用ローラ12-1~12-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例18)
<電子写真用ローラ18-1~18-2の作製>
 弾性ローラ3-3、および4-3を用いたこと以外は、実施例3に係る電子写真用ローラ3-1と同様にして電子写真用ローラ18-1~18-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例9)
<電子写真用ローラ9-1の作製>
 チタンテトライソプロポキシド/チタンテトラオクタデシロキシド=1/1混合物(Ti原子のモル比)100質量部に対し、イソプロパノール20質量部、水500質量部を加え、150℃で2時間、加熱混合した。冷却後、溶液をディッピング装置に入れ、弾性ローラ1-1を浸漬し、引き上げた後に、風乾を60分行い、その後、温度180℃で5時間加熱し、厚さ100nmの表面層を製造した。こうして電子写真用ローラ9-1を作製し、評価(1)~(6)に供した。
<電子写真用ローラ9-2の作製>
 弾性ローラ1-5を用いたこと以外は電子写真用ローラ9-1と同様にして電子写真用ローラ9-2を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例13)
<電子写真用ローラ13の作製>
 チタンテトライソプロポキシド/チタンテトラオクタデシロキシド=1/1混合物を、チタンテトラn-ブトキシド/チタンテトラ2-エチルヘキソシド=1/1混合物(Ti原子のモル比)に変更したこと以外は、電子写真用ローラ9-1と同様にして電子写真用ローラ13を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(実施例15)
<電子写真用ローラ15の作製>
 弾性ローラ1-6を用いたこと、および、チタンテトライソプロポキシド/チタンテトラオクタデシロキシド=1/1混合物を、チタンテトラ-2-エチルヘキソシドに変更したこと以外は、電子写真用ローラ9-1と同様にして電子写真用ローラ15を作製し、評価(1)~(6)に供した。
(比較例1)
<電子写真用ローラC-1の作製>
 弾性ローラ1-1を比較例1に係る電子写真用ローラC-1として用意し、評価(5)~(6)に供した。
(比較例2)
<電子写真用ローラC-2の作製>
 弾性ローラ2-1を比較例2に係る電子写真用ローラC-2として用意し、評価(5)~(6)に供した。
(比較例3)
<電子写真用ローラC-3の作製>
 弾性ローラ3-1を比較例3に係る電子写真用ローラC-3として用意し、評価(5)~(6)に供した。
(比較例4)
<電子写真用ローラC-4の作製>
 弾性ローラ4-1を比較例4に係る電子写真用ローラC-4として用意し、評価(5)~(6)に供した。
(比較例5)
<電子写真用ローラC-5の作製>
 弾性ローラ1-1を周方向に回転させながら、酸化チタン粉体(商品名:R-820、石原産業株式会社)をふりかけた後、余分な酸化チタン粉体をエアガンにより除去することにより酸化チタン粉体を弾性ローラ表面に担持させてなる電子写真用ローラC-5を作製し、評価(1)、および(5)~(6)に供した。
(比較例6)
<電子写真用ローラC-6の作製>
 弾性ローラ1-1の表面にスパッタリングによって酸化チタン膜からなる表面層を形成して電子写真用ローラC-6を作製し、評価(1)、(5)および(6)に供した。
(比較例7)
<電子写真用ローラC-7の作製>
 弾性ローラ1-1を、図4に示すCVD装置にセットし、チャンバ内を真空ポンプで2Paになるまで減圧した。次いで、チャンバ内に、テトラメチルジシロキサンを20cm3/secの流量で導入すると共に、酸素を100cm3/secの流量で導入し、かつ、弾性ローラ1-1を、回転数20rpmで回転させながら、高周波電源より、周波数13.56MHz、200Wの電力を平板電極に供給し、電極間にプラズマを発生させた。この状態を120秒間維持することにより、弾性ローラ1-1の周面上にシリカ膜からなる表面層を形成した。こうして電子写真用ローラC-7を得た。この電子写真用ローラC-7を評価(1)および(3)~(6)に供した。
 上記実施例1~18について、評価結果を表11-1および表11-2に示す。また、比較例1~7の結果を表12に示す。


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012

 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013

 
 実施例1~18で作製した電子写真用ローラは、表面層が式(1)および式(2)で表わされる化学結合をいずれも含む酸化チタン膜から構成されている。
 式(2)で表される結合を含む酸化チタン膜は、式(1で表される化学結合のみを含む酸化チタン膜よりも原子間の結合数が少ないため、柔軟な膜となる。そのため、各実施例に係る電子写真用ローラを現像ローラとして使用した場合においても、表面にトナー等が固着し難く、フィルミングの発生が抑制されていた。
 また、各実施例に係る電子写真用ローラを現像ローラとして用いた場合においても、表面層の削れが見られず、また、表面層は導電性であるため、ゴースト性能、かぶり性能が良好であった。
 一方、比較例1~4に係る電子写真用ローラC-1~C-4は、表面が弾性層由来の樹脂もしくはゴムであるため相対的に耐久性に劣り、現像ローラとして使用した場合に、感光ドラムや現像剤規制部材との摺擦により表面に削れが見られた。
 また、表面に酸化チタン粉末を付着させた比較例5に係る電子写真用ローラC-5は、現像ローラとしての使用中に、酸化チタン粉末が弾性層の表面から剥離し、弾性層の表面が露出し、その結果として、表面に削れが見られた。さらに、表面の平滑度が無いため、トナーが現像ローラの表面に滞留しやすくなり、これによってトナーが固着しやすくなり、フィルミングが見られた。
 さらに、表面層として式(2)で表される化学結合を有しない酸化チタン膜からなる表面層を有する比較例6に係る電子写真用ローラは、表面層が硬質であるため、トナーのフィルミングが生じた。
 さらにまた、シリカ膜からなる表面層を有する比較例7に係る電子写真用ローラC-7は、表面層が絶縁性であることから、表面電位が高く、電子写真画像にゴーストが見られた。
 以上より、本発明に係る電子写真用ローラは、現像ローラとして長時間用いても、表面層が削れにくい。また、本発明に係る酸化チタン膜は導電性を有するため、ゴーストが発生しにくい。また、式(1)で表される化学結合のみからなる酸化チタン膜と比較して柔軟であるため、トナーの劣化を引き起こしにくく、高品位な電子写真画像の長期に亘る安定的な形成に資するものである。
(実施例19)
 実施例10に係る電子写真用ローラ10-1と同じ電子写真用ローラを作製し、本実施例に係る電子写真用ローラ19とした。この電子写真用ローラ19の評価(1)~(4)の結果は、電子写真用ローラ10-1と同じであるため省略し、下記の評価(7)に供した。
<評価(7)>
 電子写真用ローラ19を、帯電ローラとしてカラーレーザープリンタ(商品名:LBP7700C改造機、キヤノン社製)用のプロセスカートリッジに装着した。このプロセスカートリッジを上記カラーレーザープリンタに装填した。このレーザープリンタを用いて、温度15℃/相対湿度10%の環境下で、電子写真画像を20000枚出力した。電子写真画像は、A4サイズの紙上に、サイズが4ポイントのアルファベット「E」の文字が、印字率が1%となるように印字される画像とした。引き続いて、、濃度がそれぞれ異なる2種類のハーフトーン画像をそれぞれ1枚ずつ出力した。なお、ハーフトーン画像は分光濃度計:X-Rite504(商品名、エス・ディ・ジー社)を用いて測定した値が0.4と0.7を示す濃度のものを用いた。
 ハーフトーン画像形成後の上記電子写真装置からプロセスカートリッジを取り出し、討当該プロセスカートリッジから電子写真用ローラ19を取り出し、光学顕微鏡にて500倍の倍率で、表面の20か所を観察した。そして、観察される付着物の有無、および、付着物のサイズにより、下記表13に記載の基準によって評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 また、上記で得た2枚のハーフトーン画像について、目視で、帯電ローラの帯電ムラに起因によるスジの有無を観察し、下記表14に記載の基準に基づいて評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
(実施例20)
 弾性ローラ3-1を用いたこと、および、原料ガスとしてチタンテトラエトキシドを用いた以外は、実施例9に係る電子写真用ローラ9-1と同様にして電子写真用ローラを作製し、評価(1)~(4)および評価(7)に供した。
(実施例21)
 弾性ローラ4-1を用いたこと、および、原料ガスとして、チタンテトラ-n-プロポキシドを用いたこと以外は、実施例1に係る電子写真用ローラ1-1と同様にして電子写真用ローラ21を作製し、評価(1)~(4)および(7)に供した。
(実施例22)
 弾性ローラ5を用いたこと、および、原料ガスとして、チタンテトラ-n-プロポキシドを用いたこと以外は、実施例9に係る電子写真用ローラ9-1と同様にして電子写真用ローラ22を作製し、評価(1)~(4)および(7)に供した。
(実施例23)
 弾性ローラ6を用いたこと以外は、実施例19に係る電子写真用ローラ19と同様にして電子写真用ローラ23を作製し、評価(1)~(4)および(7)に供した。
(実施例24)
 弾性ローラ7を用いたこと以外は、実施例20に係る電子写真用ローラ20と同様にして電子写真用ローラ24を作製し、評価(1)~(4)および(7)に供した。
(比較例8)
 弾性ローラ2-1の周面にスパッタリングにて酸化チタン膜からなる表面層を形成して電子写真用ローラC-8を作製し、評価(1)および(7)に供した。
(比較例9)
 弾性ローラ7を用いたこと以外は、比較例7に係る電子写真用ローラC-7と同様にして電子写真用ローラC-9を作製し、評価(1)、(3)、(4)および(7)に供した。
 上記実施例19~24および比較例8~9の評価結果を表15に示す。
 
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016

 
 本発明に係る電子写真用ローラを帯電ローラとして使用した場合、表面層がアルコキシ変性した酸化チタン膜からなるため、帯電ローラの表面への異物の付着が抑制される。そのため、帯電ローラに起因する電子写真感光体への帯電ムラの発生が抑制でき、その結果として、電子写真画像への帯電ムラ起因のスジの発生を抑制することができた。
 一方、表面層として式(2)で表される化学結合を有しない酸化チタン膜からなる表面層を有する比較例8に係る電子写真用ローラC-8は、弾性率が高いため感光ドラムとの接触圧が高くなり、これによりトナーの外添剤等が付着しやすくなり、帯電ローラ表面に50μm以上の付着物が観察された。
 さらにまた、シリカ膜からなる表面層を有する比較例9に係る電子写真用ローラC-9は、表面電位が高いため、表面に静電的にトナーの外添剤等が付着した。加えて、付着ムラと、高い表面電位とが相俟って、帯電ローラの周方向に表面電位ムラが生じ、電子写真感光体に帯電ムラを生じさせ、その結果として、電子写真画像に当該帯電ムラに起因するスジを生じさせた。
 以上より、本発明に係る電子写真用ローラを帯電ローラとして用いた場合において、帯電ローラ表面への異物の付着と、帯電ムラに起因するスジを抑制することができることがわかった。
1    導電性ローラ
1a   軸芯体
1b   弾性層
1c   表面層
 この出願は2011年6月15日に出願された日本国特許出願第2011-133744からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

Claims (5)

  1.  軸芯体、弾性層および表面層を有する電子写真用部材であって、
    該表面層は、
    下記式(1)および式(2)で表わされる化学結合を有する酸化チタン膜からなることを特徴とする電子写真用部材:
    式(1)
    O-Ti-O
    式(2)
    Ti-O-C。
  2.  前記酸化チタン膜が、下記式(3)で表されるチタンテトラアルコキシドの加水分解縮合物を含む請求項1に記載の電子写真用部材:
    式(3)
    Ti(OR)4
    (式(3)中、Rは炭素数2~18の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基を示す)。
  3.  前記酸化チタン膜中の、炭素原子と結合している酸素原子の存在比(OC-O)と、炭素原子と結合する炭素原子(CC-C)の存在比率(CC-C/OC-O)が、3以上8以下である請求項2に記載の電子写真用部材。
  4.  請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真用部材を具備し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5.  請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電子写真用部材を具備していることを特徴とする電子写真装置。
PCT/JP2012/003747 2011-06-15 2012-06-08 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 WO2012172762A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147000379A KR101560104B1 (ko) 2011-06-15 2012-06-08 전자 사진용 부재, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치
EP12800588.1A EP2722715B1 (en) 2011-06-15 2012-06-08 Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic apparatus
CN201280028880.2A CN103608732B (zh) 2011-06-15 2012-06-08 电子照相用构件、处理盒和电子照相设备
US13/615,433 US9017239B2 (en) 2011-06-15 2012-09-13 Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011133744 2011-06-15
JP2011-133744 2011-06-15

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/615,433 Continuation US9017239B2 (en) 2011-06-15 2012-09-13 Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012172762A1 true WO2012172762A1 (ja) 2012-12-20

Family

ID=47356770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/003747 WO2012172762A1 (ja) 2011-06-15 2012-06-08 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9017239B2 (ja)
EP (1) EP2722715B1 (ja)
JP (1) JP6029336B2 (ja)
KR (1) KR101560104B1 (ja)
CN (1) CN103608732B (ja)
WO (1) WO2012172762A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9395666B2 (en) * 2014-01-27 2016-07-19 Canon Kabushiki Kaisha Member for electrophotography and heat fixing device
US9482986B2 (en) 2015-02-27 2016-11-01 Canon Kabushiki Kaisha Member for electrophotography, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
JP6512971B2 (ja) 2015-07-09 2019-05-15 キヤノン株式会社 電子写真用部材、現像装置及び画像形成装置
US10082741B2 (en) 2015-10-06 2018-09-25 Canon Kabushiki Kaisha Member for electrophotography, developing apparatus, and electrophotographic apparatus
JP6784572B2 (ja) * 2015-12-09 2020-11-11 キヤノン株式会社 電子写真用ローラ、その製造方法および電子写真装置
JP6815889B2 (ja) 2016-02-26 2021-01-20 キヤノン株式会社 現像ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP6891065B2 (ja) 2016-07-29 2021-06-18 キヤノン株式会社 現像装置、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
US10310447B2 (en) 2017-07-12 2019-06-04 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
JP7057154B2 (ja) 2018-02-26 2022-04-19 キヤノン株式会社 現像部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
US10935903B2 (en) 2018-04-19 2021-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Developing roller, process cartridge and image forming apparatus
US10539891B1 (en) 2018-06-28 2020-01-21 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus
JP7158943B2 (ja) 2018-07-31 2022-10-24 キヤノン株式会社 電子写真用部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
US10732538B2 (en) 2018-11-26 2020-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Developing member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
US10705449B2 (en) 2018-11-30 2020-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Developing member, electrophotographic process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
US10942471B2 (en) 2019-03-29 2021-03-09 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic member having a surface layer with a cross-linked urethane resin-containing matrix, process cartridge, and apparatus
CN114631063B (zh) 2019-10-23 2023-12-22 佳能株式会社 显影装置、电子照相处理盒和电子照相图像形成设备

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142749A (ja) 1987-11-30 1989-06-05 Toshiba Corp 現像装置
JPH01257881A (ja) 1988-04-07 1989-10-13 Minolta Camera Co Ltd 静電潜像現像装置のトナー搬送体
JP2003183427A (ja) * 2001-12-21 2003-07-03 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd 基材の表面処理方法および転写定着部材
JP2006293004A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Canon Chemicals Inc 電子写真用帯電ローラ
JP2007078947A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Konica Minolta Business Technologies Inc 中間転写ベルト
JP2010002567A (ja) * 2008-06-19 2010-01-07 Konica Minolta Business Technologies Inc 中間転写体
JP2011059220A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Konica Minolta Business Technologies Inc 転写部材および画像形成装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3368130B2 (ja) * 1996-01-10 2003-01-20 キヤノン株式会社 画像形成装置及び中間転写体の製造方法
JP3359233B2 (ja) * 1996-07-19 2002-12-24 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP2001100510A (ja) * 1999-09-29 2001-04-13 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd 現像剤担持体
JP2001154479A (ja) * 1999-12-01 2001-06-08 Ricoh Co Ltd トナー担持体及びこれを用いる現像方法
JP4738937B2 (ja) * 2005-08-05 2011-08-03 株式会社カネカ 電子写真用弾性ローラ
CN101292200B (zh) * 2005-10-20 2010-12-08 柯尼卡美能达商用科技株式会社 中间转印体、中间转印体的制造方法以及图像形成装置
US7862883B2 (en) * 2005-10-20 2011-01-04 Konica Minolta Business Technologies, Inc. Intermediate transfer member, method of producing intermediate transfer member, and image forming apparatus provided with intermediate transfer member
US7727134B2 (en) 2005-11-10 2010-06-01 Canon Kabushiki Tokyo Developing roller, process for its production, developing assembly and image forming apparatus
JP4775489B2 (ja) * 2007-02-26 2011-09-21 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 中間転写体及び画像形成装置
JP5147510B2 (ja) 2007-04-27 2013-02-20 キヤノン株式会社 電子写真用ローラ部材の製造方法
KR101188052B1 (ko) 2008-02-07 2012-10-04 캐논 가부시끼가이샤 전자 사진용 현상 부재, 그 제조 방법, 전자 사진용 프로세스 카트리지 및 전자 사진용 화상 형성 장치
WO2010106973A1 (ja) * 2009-03-18 2010-09-23 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 中間転写体
JP5090412B2 (ja) * 2009-08-31 2012-12-05 株式会社沖データ 現像剤担持体、現像装置、及び画像形成装置
US8563116B2 (en) * 2010-09-02 2013-10-22 Xerox Corporation Fuser manufacture and apparatus
WO2012090385A1 (ja) 2010-12-28 2012-07-05 キヤノン株式会社 現像ローラ、プロセスカートリッジ及び電子写真装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142749A (ja) 1987-11-30 1989-06-05 Toshiba Corp 現像装置
JPH01257881A (ja) 1988-04-07 1989-10-13 Minolta Camera Co Ltd 静電潜像現像装置のトナー搬送体
JP2003183427A (ja) * 2001-12-21 2003-07-03 Suzuka Fuji Xerox Co Ltd 基材の表面処理方法および転写定着部材
JP2006293004A (ja) * 2005-04-11 2006-10-26 Canon Chemicals Inc 電子写真用帯電ローラ
JP2007078947A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Konica Minolta Business Technologies Inc 中間転写ベルト
JP2010002567A (ja) * 2008-06-19 2010-01-07 Konica Minolta Business Technologies Inc 中間転写体
JP2011059220A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Konica Minolta Business Technologies Inc 転写部材および画像形成装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2722715A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2722715A1 (en) 2014-04-23
EP2722715B1 (en) 2016-04-27
US20130004202A1 (en) 2013-01-03
JP2013020240A (ja) 2013-01-31
CN103608732B (zh) 2016-07-06
CN103608732A (zh) 2014-02-26
EP2722715A4 (en) 2014-11-26
US9017239B2 (en) 2015-04-28
KR20140019469A (ko) 2014-02-14
JP6029336B2 (ja) 2016-11-24
KR101560104B1 (ko) 2015-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6029336B2 (ja) 現像ローラ、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
JP5995638B2 (ja) 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
US7773927B2 (en) Intermediate transfer member, method of manufacturing intermediate transfer member, and image forming apparatus
JP2016164654A (ja) 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
CN101669074A (zh) 用于生产电子照相辊构件的方法
JPWO2010106973A1 (ja) 中間転写体
US20120027473A1 (en) Intermediate transfer member
WO2009145173A1 (ja) 中間転写体
JP5282297B2 (ja) 中間転写体
JP2020034794A (ja) 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真用画像形成装置
JP5755049B2 (ja) 導電性ローラ
JPH10254235A (ja) 現像ロールおよびその製法
JP5328287B2 (ja) 電子写真画像形成装置
JP5575003B2 (ja) 現像ローラ、現像装置および画像形成装置
US20240085817A1 (en) Charging member, charging device, process cartridge, and image forming apparatus
JP5320707B2 (ja) 現像装置
JP4289928B2 (ja) 導電性部材の製造方法
JP5473716B2 (ja) 現像ローラ
JP2009258641A (ja) 帯電部材、並びに、これを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置
JP2020095257A (ja) 現像部材、電子写真プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
JP2010204134A (ja) 現像ローラ、該現像ローラを使用した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
WO2009145174A1 (ja) 中間転写体
JP2012098492A (ja) 現像ローラ
JP2010020167A (ja) 現像装置
JP2009086307A (ja) 現像ローラー、現像ローラーの製造方法、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

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12800588

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012800588

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147000379

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A