WO2020184312A1 - 現像剤担持体、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents

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WO2020184312A1
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developer carrier
surface layer
toner
conductive
developer
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甲子夫 竹野
和仁 若林
敦史 野口
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キヤノン株式会社
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Definitions

  • the present disclosure is directed to a developer carrier used in an electrophotographic apparatus, a process cartridge having the developer carrier, and an electrophotographic image forming apparatus.
  • an electrophotographic photosensitive member (hereinafter, also referred to as “photoreceptor”) is charged and exposed by a charging roller, and as a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member.
  • the toner in the developing container is applied onto the developer carrier by the toner supply roller and the toner regulating member.
  • the toner is conveyed to the developing region by the developer carrier.
  • the toner conveyed to the developing region develops the electrostatic latent image on the photoconductor at the photoconductor and the developer carrier portion or the proximity portion.
  • the toner on the photoconductor is transferred to the recording paper by the transfer means, fixed by heat and pressure, and the toner remaining on the photoconductor is removed from the photoconductor by the cleaning means.
  • the charge amount of the toner supported on the outer surface of the developer carrier becomes too high due to the contact with the developer carrier, that is, a so-called charge-up phenomenon occurs.
  • the toner adheres to the outer surface of the developer carrier, and the toner newly supplied on the toner becomes less likely to be charged, the charged state of the toner becomes non-uniform, and the image quality is deteriorated. May reduce.
  • Patent Document 1 discloses a developer carrier in which a film containing crystalline graphite is formed on the surface thereof, and the crystalline graphite is exposed on the surface of the film.
  • One aspect of the present disclosure is to provide a developer carrier capable of stably obtaining a high-quality image. Further, another aspect of the present disclosure is aimed at providing a process cartridge that contributes to the formation of a high-quality electrophotographic image. Furthermore, another aspect of the present disclosure is aimed at providing an electrophotographic image forming apparatus capable of stably forming a high-quality electrophotographic image.
  • a developer carrier having a conductive support and a surface layer in this order, the surface layer containing a binder resin and conductive particles, and the surface layer of the surface layer.
  • the content of the conductive particles in the region from the surface opposite to the outer surface on the side facing the conductive support to a depth of 150 nm is 1% or more and 25% or less, and the surface layer of the surface layer.
  • a developer carrier having a volume resistivity of 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm or more and 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm or less.
  • a process cartridge that is detachably configured to be attached to and detachable from the main body of the electrophotographic apparatus, the toner container containing the toner, and the developing agent carrier that conveys the toner.
  • a process cartridge is provided in which at least the developer carrier is the above-mentioned developer carrier.
  • the electrophotographic photosensitive member a charging member in which the electrophotographic photosensitive member is rechargeable, and a developer carrier that supplies toner to the electrophotographic photosensitive member are provided.
  • an electrophotographic apparatus having at least an electrophotographic apparatus in which the developer carrier is the above-mentioned developer carrier.
  • a developer carrier capable of stably giving a high-quality electrophotographic image.
  • a process cartridge that contributes to the formation of a high-quality electrophotographic image.
  • an electrophotographic image forming apparatus capable of stably forming a high-quality electrophotographic image.
  • the developer carrier according to Patent Document 1 in which a film containing crystalline graphite is formed on the surface thereof is a toner-supporting surface of the developer carrier.
  • the toner easily adheres to the "outer surface").
  • Reflective force is a force acting between the toner and the surface of the developer carrier.
  • the reflection power can be expressed by the formula (A). That is, with respect to the toner having a charge ⁇ q located at a distance a from the surface of the developer carrier, a virtual charge q ′ having a charge + q located inside the surface of the developer carrier and located at a distance a from the surface is generated. It is the electric power when it is assumed to exist.
  • a large mirroring force indicates that the adhesion of the toner to the surface of the developer carrier is large, and the smaller the distance a, the greater the reflecting force acting on the toner. This mirror power can be a factor that causes the charge-up mentioned above.
  • the mirroring power can be reduced by reducing the dielectric constant in the vicinity of the outer surface of the developer carrier, which has a great influence on the mirroring power.
  • the relative permittivity of conductive particles is higher than that of resin. Therefore, in order to reduce the mirroring power, it is considered effective to reduce the number of conductive particles existing in the vicinity of the outer surface of the developer carrier.
  • the developer carrier has a function of optimizing the charge of the toner by receiving the charge when the toner is excessively charged.
  • it is effective to contain a certain amount of conductive particles in the vicinity of the outer surface in contact with the tongue of the developer carrier.
  • a conductive support and a surface layer are provided in this order, the surface layer contains a binder resin and conductive particles, and the outer surface of the surface layer on the side facing the conductive support is The content of the conductive particles in the region from the opposite surface to a depth of 150 nm is 1% or more and 25% or less, and the volume resistivity of the surface layer is 1.0 ⁇ 10 -2 ⁇ .
  • a developer carrier having a size of cm or more and 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm or less.
  • the content of conductive particles in the region from the outer surface of the developer carrier to a depth of 150 nm is different between the developer carrier and the toner existing on the outer surface. It was found that it mainly controls the reflection power between them. It was also found that by setting the content of the conductive particles in the region to 1% or more and 25% or less, the reflecting power can be reduced and the sticking of toner can be suppressed.
  • the volume resistivity of the surface layer constituting the outer surface of the developer carrier should be 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm or more and 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm or less. By doing so, it was found that the toner charge-up can also be suppressed.
  • FIGS. 1A to 1C Cross-sectional views of the roller-shaped developer carrier according to one aspect of the present disclosure in a direction orthogonal to the axial direction are shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the developing roller 1 has a surface layer 3 formed on the outer peripheral surface of the cylindrical or hollow cylindrical conductive support 2.
  • the developer carrier As another configuration of the developer carrier 1, as shown in FIG. 1B, a cylindrical or hollow cylindrical conductive support 2 and a surface layer 3 are provided, and the conductive support 2 and the surface layer 3 are provided. An optional elastic layer 4 is further provided between the two. That is, the developer carrier has a conductive support, an optional elastic layer on the conductive support, and a surface layer on the elastic layer. Further, as shown in FIG. 1C, a three-layer structure in which the intermediate layer 5 is arranged between the surface layer 3 and the elastic layer 4 or a multi-layer structure in which a large number of the intermediate layers 5 are arranged may be used. As the intermediate layer, a known intermediate layer for a developer carrier can be used.
  • the conductive support functions as an electrode and a support member of the developer carrier, for example, a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, stainless steel; iron plated with chromium or nickel; conductive. It is composed of a conductive material such as synthetic resin having.
  • the conductive support may be solid or hollow. Further, in order to improve the adhesion between the conductive support and the surface layer, the conductive support may be subjected to surface treatment / surface coating such as alumite treatment and primer coating.
  • the optional elastic layer is elastic to facilitate the formation of nip of a predetermined width when the developer carrier is brought into contact with another member such as a photoconductor or a developer regulation blade. Give to.
  • the material for constructing the elastic layer a material known for the elastic layer or a material that can be used for the elastic layer can be used.
  • the elastic layer is usually preferably formed of a molded rubber material. Examples of the rubber material include the following.
  • Ethylene-propylene-diene copolymer rubber EPDM
  • acrylic nitrile-butadiene rubber NBR
  • chloroprene rubber CR
  • natural rubber NR
  • isoprene rubber IR
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • fluorine rubber Silicone rubber, epichlorohydrin rubber, NBR hydride, urethane rubber.
  • Various additives such as a conductivity-imparting agent, a non-conductive filler, a cross-linking agent, and a catalyst are appropriately blended in the elastic layer 4.
  • a conductivity-imparting agent fine particles of carbon black; conductive metal such as aluminum and copper; and fine particles of conductive metal oxide such as zinc oxide, tin oxide and titanium oxide can be used. At least one of these can be used. Of these, carbon black is particularly preferable because it can be obtained relatively easily and good conductivity can be obtained.
  • carbon black is used as the conductivity-imparting agent, it is preferably blended in an amount of 2 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber material in the material for forming the elastic layer.
  • non-conductive filler examples include silica, quartz powder, titanium oxide, zinc oxide and calcium carbonate. At least one of these can be used.
  • cross-linking agent examples include di-t-butylpaoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylpaoxy) hexane or dicumyl peroxide. At least one of these can be used.
  • the surface layer is a region from the surface opposite to the surface facing the conductive support (hereinafter, also referred to as “second surface”) (hereinafter, also referred to as “first surface”) to a depth of 150 nm.
  • the content of the conductive particles is 1% or more and 25% or less.
  • the first surface constitutes the outer surface of the developer carrier, and is a surface that comes into contact with the toner and forms a layer of the toner in the process of forming the electrophotographic image.
  • the region of the surface layer from the first surface to a depth of 150 nm may be hereinafter simply referred to as a “first region”.
  • the charge applying performance to the toner can be maintained and the adhesion of the toner to the first surface is significantly suppressed. Can be done.
  • the content of the conductive particles in the first region is A1 (%), and the region from the first surface of the surface layer to a depth of 150 nm to 300 nm (hereinafter, also referred to as “second region”).
  • the conductive particle content of (referred to as) is A2 (%), it is preferable that A1 ⁇ A2.
  • the conductive particles contained in the second region have a large distance from the toner on the first surface, so that the contribution to the mirroring force F is small.
  • the surface layer needs to have a predetermined conductivity so that the electric charge can flow from the first surface to the second surface side in order to suppress the overcharge of the toner, but A2 is larger than A1. By doing so, it is possible to reduce the volume resistivity of the surface layer while suppressing the increase in the reflection force F.
  • the surface layer of the developer carrier is cut with a razor in the direction perpendicular to the conductive support, and is thinned to a thickness of 1.5 ⁇ m using a microtome in an environment of a temperature of ⁇ 120 ° C. using liquid nitrogen.
  • the obtained secondary electron image is binarized by the Otsu method using image processing software (for example, "Image J", open source), and image processing software (trade name: Luzex-AP, manufactured by Nireco).
  • image processing software for example, "Image J", open source
  • image processing software trade name: Luzex-AP, manufactured by Nireco.
  • Calculate the area ratio of the sex particle carbon black In this way, the carbon black area ratio in each region is calculated for each of the six cross-section samples, and the average value thereof is set to the conductive particle content A1% and A2% in the first region and the second region.
  • the volume resistivity of the developer carrier is 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 ⁇ ⁇ cm or more and 1.0 ⁇ 10 2 ⁇ ⁇ cm or less. As a result, the charge-up of the toner supported on the first surface can be effectively suppressed.
  • the method for measuring the volume resistivity of the developer carrier is shown below.
  • the measurement result is analyzed by the impedance analysis software Zview, and the resistance component is calculated.
  • the volume resistivity is calculated from this and the shape of the sample obtained separately.
  • the method for forming the surface layer is not particularly limited, and examples thereof include spraying with a paint, dipping, or roll coating.
  • the dipping coating method in which the paint overflows from the upper end of the dipping tank as described in JP-A-57-5047 is simple and excellent in production stability as a method for forming a surface layer.
  • the surface layer according to this embodiment it is preferable to select a binder resin in the surface layer having an SP (Solubility Parameter) value of 9.0 or more as a raw material thereof.
  • SP Solubility Parameter
  • the coating material When a coating film for forming a surface layer containing a raw material of a binder resin and conductive particles is applied to the outer surface of the conductive support to form a coating film of the coating film, the coating material has an SP value of 9. Since the wettability of the paint to the conductive support is low by containing the raw material of the binder resin of .0 or more, the raw material of the binder resin tends to move away from the conductive support in the coating film. Power works. Then, the raw material of the binder resin in the coating film tends to be biased toward the surface side of the coating film on the side away from the conductive support.
  • the proportion of the conductive particles on the side away from the conductive support is relatively lower than that on the side closer to the conductive support. Then, it is considered that the surface layer according to this embodiment is formed by curing the coating film in such a state.
  • the surface to be coated to which the paint is applied may be one having a poor wettability of the raw material of the binder resin having an SP value of 9.0. Therefore, as long as this condition is satisfied, the surface to be coated does not have to be the outer surface of the conductive support, for example, the outer surface of the elastic layer formed on the conductive support (opposite to the conductive support side). Side surface).
  • the surface layer contains a urethane resin as a binder resin
  • a paint containing polyisocyanate and a polyol as a paint for forming the surface layer and having an SP value of 9.0 or more is used as an outer surface.
  • the developer carrier thus formed has a surface layer formed directly on the surface of the conductive support, and the surface layer contains polyisocyanate, polyol, and conductive particles. It contains a cured product of the surface layer forming paint.
  • SP value measurement method A method of measuring the SP value of the raw material of the binder resin will be described by taking the case where the binder resin is a urethane resin as an example.
  • the raw material of the urethane resin is a mixture of polyisocyanate and polyol. Therefore, a mixture of the polyisocyanate in the coating material for forming the surface layer, the polyisocyanate having the same amount ratio as the amount ratio of the polyol, and the polyol is prepared. 0.5 g of the mixture is placed in a 100 ml beaker, and 10 ml of the following good solvent is added and dissolved using a whole pipette to prepare a titration mixture.
  • the binder resin is not particularly limited, and specific examples thereof include polyurethane resin, acrylic resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, phenol resin, polyamide resin, epoxy resin, and polyester resin. Can be done.
  • polyurethane resin and polyamide resin are preferable from the viewpoint of easiness of synthesizing the resin having the SP value described above. Further, since the dielectric constant is low and good wear resistance can be easily obtained, urethane resin can be particularly preferably used.
  • Urethane resin is obtained by reacting polyisocyanate with polyol. Then, it is preferable to select a highly polar material so that the SP value is 9.0 or more.
  • polyisocyanate a polyisocyanate known for urethane resin synthesis or which can be used for urethane resin synthesis can be used.
  • polyisocyanates include ethylene diisocyanates, aliphatic polyisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanates (IPDI), cyclohexane 1,3-diisocyanates, and alicyclic such as cyclohexane 1,4-diisocyanates.
  • HDI 1,6-hexamethylene diisocyanate
  • IPDI isophorone diisocyanates
  • cyclohexane 1,3-diisocyanates cyclohexane 1,3-diisocyanates
  • alicyclic such as cyclohexane 1,4-diisocyanates.
  • Aromatic isocyanates such as formula polyisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), polypeptide diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, naphthalene diisocyanate and Examples thereof include isocyanate compounds such as these copolymers, isocyanurates, TMP adducts, biurets, and blocks thereof. At least one of these can be used.
  • polystyrene resin As the polyol, a polyol (polycarbonate polyol / polyether polyol / polyester polyol) known for urethane resin synthesis or can be used for urethane resin synthesis can be used.
  • the polyol has a plurality of hydroxyl groups in the molecule, and the hydroxyl groups react with the polyisocyanate.
  • polycarbonate polyol at least one selected from polycarbonate diol and polycarbonate triol can be used. Of these, polycarbonate diols are preferred. Examples of the polycarbonate diol include a polycarbonate diol having hydroxyl groups at both ends of a structure in which an alkylene chain which may have a portion forming a part of a cyclic structure is repeatedly bonded by a carbonate bond.
  • polycarbonate diol examples include the following. Polynonamethylene carbonate diol, poly (2-methyl-octamethylene) carbonate diol, polyhexamethylene carbonate diol, polypentamethylene carbonate diol, poly (3-methylpentamethylene) carbonate diol, polytetramethylene carbonate diol, polytrimethylene Carbonate diols, poly (1,4-cyclohexanedimethylene carbonate) diols, poly (2-ethyl-2-butyl-trimethylene) carbonate diols, and random / block copolymers thereof. At least one of these can be used.
  • polyester-polycarbonate copolymerized polyol examples include the following.
  • the alkanediol for forming this polyester has 4 to 6 carbon atoms such as 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3-methylpentanediol, and neopentyl glycol.
  • Alkanediol can be mentioned. At least one of these can be used.
  • dicarboxylic acid examples include adipic acid, sebacic acid, suberic acid, glutaric acid, and pimelic acid. At least one of these can be used.
  • the polycarbonate polyol can be synthesized by a known method. For example, it is obtained by a dehydrochloration reaction between low molecular weight alcohols having 1 to 8 carbon atoms used in the synthesis of polyester polyol and phosgene, or a transesterification reaction between the low molecular weight alcohols and dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate and the like. be able to.
  • polyester-polycarbonate copolymerized polyol can also be obtained by a method of reacting a polyester oligomer obtained by reacting a diol with a dicarboxylic acid with a carbonate compound for copolymerizing polycarbonate.
  • Examples of the diol used in this method include a diol having an alkylene chain which may have a cyclic structure.
  • Examples of the diol having an alkylene chain having a portion forming a part of the cyclic structure include 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, and 1,4-bis (1,4-bis). Examples thereof include hydroxymethyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxyethyl) cyclohexane, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-benzenedimethanol, and 1,8-octanediol. At least one of these can be used.
  • dicarboxylic acid in the above method examples include adipic acid, sebacic acid, suberic acid, glutaric acid, pimelic acid and the like. At least one of these can be used.
  • a carbonic acid ester of a lower alcohol having 1 to 3 carbon atoms can be used as the carbonic acid compound in the above method.
  • this carbonic acid ester include dimethyl carbonate and diethyl carbonate.
  • polyether polyol examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol.
  • polyester polyol having no carbonate bond a diol component such as 1,4-butanediol, 3-methyl-1,4-pentanediol and neopentylglycol, and a triol component such as trimethylolpropane are used.
  • a diol component such as 1,4-butanediol, 3-methyl-1,4-pentanediol and neopentylglycol
  • triol component such as trimethylolpropane.
  • polyester polyols obtained by a condensation reaction with a dicarboxylic acid with Congressrboxylic acid, phthalic anhydride, terephthalic acid, hexahydroxyphthalic acid and the like.
  • the polyether polyol and the polyester polyol may be prepolymers whose chains are extended with isocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,4 diphenylmethane diisocyanate (MDI), and isophorone diisocyanate (IPDI). ..
  • isocyanates such as 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,4 diphenylmethane diisocyanate (MDI), and isophorone diisocyanate (IPDI). ..
  • the ratio (L / M) of the number of isocyanate groups (L) to the number of hydroxyl groups (M) in the urethane resin is preferably 1.0 to 2.0.
  • the L / M is set to 1.0 or more, the unreacted component of the polyol component can be reduced, and the film forming property of the coating material is not easily impaired.
  • the film thickness of the surface layer is preferably in the range of 5.0 ⁇ m or more and 50.0 ⁇ m or less.
  • the film thickness is 5.0 ⁇ m or more, the surface layer can uniformly cover the entire surface of the conductive support, so that the conductive support is not partially exposed and the developer is uniformly triboelectrically charged. It becomes possible to apply an electric charge.
  • the film thickness is 50.0 ⁇ m or less, it is easy to stably control the surface roughness.
  • a compounding agent, a conductivity-imparting agent, a non-conductive filler, a cross-linking agent, and a catalyst may be added to the surface layer.
  • the compounding agent include fillers, softeners, processing aids, tackifiers, tackifiers, foaming agents and the like that are generally used for resins.
  • Non-conductive fillers include silica, quartz powder, titanium oxide, or calcium carbonate.
  • the cross-linking agent is not particularly limited, but is, for example, tetraethoxysilane, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane or dicumyl. Peroxide can be mentioned.
  • conductive metal particles such as carbon black, aluminum particles and copper, and conductive metal oxide particles such as zinc oxide, tin oxide and titanium oxide can be used. These can be used alone or in admixture of two or more. Among them, carbon black is preferable because it can obtain good electron conductivity. Further, when a urethane resin is used as the binder resin, among the carbon blacks, an acidic carbon black having a pH value of 7.0 or less can be particularly preferably used.
  • the dispersibility in the paint for forming the surface layer containing the polyisocyanate and the polyol which are the raw materials of the urethane resin is good, and therefore, when the paint is applied to the surface to be coated, it is contained in the coating film. This is because it is difficult to prevent the raw material of the binder resin from moving from the side close to the surface to be coated to the side away from the surface to be coated, and the surface layer according to this embodiment is easily formed.
  • carbon black When carbon black is used as the conductivity-imparting agent, it is preferably blended in an amount of 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin material in the coating material for forming the surface layer.
  • fine particles for roughness control may be added to the surface layer.
  • the volume average particle size is 3 ⁇ m to 20 ⁇ m because a developer carrier having an excellent ability to convey toner can be obtained.
  • the amount of fine particles added to the surface layer is preferably 1 part to 50 parts with respect to 100 parts by mass of the resin solid content of the surface layer, because the effects of the present disclosure are not impaired.
  • the roughness control fine particles fine particles of polyurethane resin, polyester resin, polyether resin, polyamide resin, acrylic resin, and phenol resin can be used.
  • the developer carrier according to this embodiment can be any of a non-contact type developing device and a contact type developing device using a magnetic one-component developing agent and a non-magnetic one-component developing agent, a developing device using a two-component developing agent, and the like. Can also be applied.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a process cartridge using the developer carrier according to this embodiment as a developing member.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an electrophotographic image forming apparatus in which the process cartridge is detachably incorporated.
  • the process cartridge shown in FIG. 2 has a toner container 9, a developer carrier 7, a developer regulating member 17, and a developer supply member 8, and has a structure that can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic imaging apparatus.
  • the electrostatic latent image carrier 18, which is an image carrier on which the electrostatic latent image is formed is rotated in the direction of arrow R1.
  • the developer carrier 7 By rotating the developer carrier 7 in the direction of arrow R2, the developer is conveyed to the developing region where the developer carrier 7 and the electrostatic latent image carrier 18 face each other.
  • the developer supply member 8 is in contact with the developer carrier and rotates in the R3 direction to supply the developer to the surface of the developer carrier 7.
  • a charging roller 6 as a charging member, a transfer member (transfer roller) 10, a cleaner container 11, a cleaning blade 12, a fixing device 13, a pickup roller 14, etc. are arranged around the electrostatic latent image carrier 18. Is provided.
  • the electrostatic latent image carrier 18 is charged by the charging roller 6.
  • the laser light is irradiated to the electrostatic latent image carrier 18 by the laser generator 16 to perform exposure, and an electrostatic latent image corresponding to the target image is formed.
  • the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier 18 is developed with a developer in the toner container 9 of the process cartridge as a developer to obtain an image.
  • the development is so-called reverse development in which the developer is developed in the exposed area.
  • the transfer material (paper) P is conveyed from the paper feed unit 15 into the apparatus by a pinch roller 14 or the like, and the image is a transfer member (a transfer member (paper) P that is in contact with the electrostatic latent image carrier 18 via the transfer material (paper) P. It is transferred onto the transfer material (paper) P by the transfer roller (10).
  • the transfer material (paper) P on which the image is placed is carried to the fixing device 13, and the developer is fixed on the transfer material (paper) P. Further, the developer left on the electrostatic latent image carrier 18 is scraped off by the cleaning blade 12 and stored in the cleaner container 11.
  • the developer regulating member 17 abuts on the developer carrier 7 via the developer to regulate the developer layer thickness on the developer carrier.
  • a regulating blade can be preferably used as the developer regulating member that comes into contact with the developer carrier.
  • a rubber elastic body such as silicone rubber, urethane rubber, NBR; a synthetic resin elastic body such as polyethylene terephthalate, a metal elastic body such as a phosphor bronze plate, and a SUS plate can be used, and further, they can be used. It may be a complex of.
  • a structure in which a charge control material such as resin, rubber, metal oxide, or metal is bonded to an elastic support such as rubber, synthetic resin, or metal elastic body You can also.
  • the regulation blade is used so that the portion of the charge control material is the contact portion with the developer carrier.
  • a resin or rubber is bonded to a metal elastic body is particularly preferable.
  • these resins or rubbers those which are easily charged to the positive electrode property such as urethane rubber, urethane resin, polyamide resin, and nylon resin are preferable.
  • -Acrylonitrile butadiene rubber (trade name: N230SV, manufactured by JSR): 60 parts by mass-Epichlorohydrin rubber (trade name: Epion 310, manufactured by Osaka Soda): 40 parts by mass-Zinc stearate: 1 part by mass-Zinc oxide : 5 parts by mass, calcium carbonate (trade name: Nanox # 30, manufactured by Maruo Calcium): 20 parts by mass, carbon black (trade name: Talker Black # 7400, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.): 40 parts by mass
  • a primer (trade name, Metalloc U-20, manufactured by Toyo Kagaku Kenkyusho Co., Ltd.) was applied to a ground aluminum cylindrical tube having an outer diameter of 13 mm and an arithmetic mean roughness Ra of 0.2 ⁇ m, and baked to obtain a substrate.
  • the substrate was placed in the mold and the mixture 2 was injected into the cavity formed in the mold. Subsequently, the mold was heated to heat the NBR / hydrin rubber at a temperature of 160 ° C. for 40 minutes to cure it.
  • a primer (trade name: Hamatite No. 40, manufactured by Yokohama Rubber Co., Ltd.) was applied to a ground aluminum cylindrical tube having an outer diameter of 13 mm and an arithmetic average roughness of Ra 0.2 ⁇ m, and baked to obtain a substrate.
  • This substrate was placed in a mold, and a urethane rubber composition mixed with the following materials was injected into a cavity formed in the mold.
  • a substrate having a cured urethane rubber layer formed on its peripheral surface is removed from the mold to create an elastic roller K-2 having a urethane rubber elastic layer having a thickness of 0.5 mm and a diameter of 14 mm formed on the outer periphery of the substrate. did.
  • the reaction solution was cooled to 100 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the pressure was lowered to 150 mmHg (20.0 kPa) over 1 hour. Subsequently, the pressure was reduced from 150 mmHg to 40 mmHg (5.3 kPa) over 30 minutes to obtain a polyester oligomer.
  • 76.7 g (0.65 mol) of diethyl carbonate (manufactured by Mitsui Kagaku Fine Co., Ltd.) and 1.0 mg of zinc acetate dihydrate (manufactured by Nakaraitesk Co., Ltd.) were added, and the reaction was carried out under reduced pressure. went. After reacting for 2 hours, raw material polyol B-1 was obtained.
  • Polymeric MDI (trade name: Millionate MR, manufactured by Tosoh Corporation) was prepared as a raw material isocyanate C-1 for preparing an isocyanate group-terminated prepolymer described later by reacting with the above raw material polyol.
  • the reaction was carried out at a temperature of 65 ° C. for 2 hours.
  • the obtained reaction mixture was cooled to room temperature to obtain an isocyanate group-terminated prepolymer A-1 having a solid content of 50% and an isocyanate group content of 6.0% by mass.
  • the isocyanate group-terminated prepolymer is the same as the synthesis of the isocyanate group-terminated prepolymer A-1, except that the raw material polyol used for the synthesis, the type and mixing amount of the raw material isocyanate, and the reaction time are changed as shown in Table 2.
  • A-2 to A-3 were obtained as a solution having a solid content of 50%.
  • the concentration of the isocyanate group is a value when the solid content of the isocyanate group-terminated prepolymer is 100% by mass.
  • Bending resins E-1 to E-4 were prepared with the formulations shown in the table below, and their SP values were measured.
  • Example 1 The following materials were stirred and mixed as the material of the surface layer.
  • -Isocyanate group-terminated compound Isocyanate group-terminated prepolymer A-1: 95.4 parts by mass-Polyurethane compound: D-1: 4.6 parts by mass-Carbon black (trade name: MA-230, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.): 25.0 parts by mass ⁇
  • Urethane resin fine particles (trade name: Artpearl C-400, manufactured by Negami Kogyo Co., Ltd.): 10.0 parts by mass
  • methyl ethyl ketone was added so that the total solid content ratio was 30% by mass, and then mixed by a sand mill. Then, the viscosity was further adjusted to 10 mPa ⁇ s to 13 mPa ⁇ s with MEK to prepare the surface layer forming paint F-1.
  • the developing roller H-1 was subjected to the following evaluation.
  • the obtained secondary electron image is binarized by the Otsu method using image processing software (for example, "Image J", open source), and the image processing software (trade name: Luzex-AP, manufactured by Nireco Co., Ltd.) is used. ),
  • image processing software for example, "Image J", open source
  • the image processing software trade name: Luzex-AP, manufactured by Nireco Co., Ltd.
  • the area ratio of the conductive particle carbon black in each of the rectangular regions was calculated. In this way, the carbon black area ratios in each region were calculated for each of the six cross-section samples, and the average values thereof were set to the conductive particle content A1% and A2% in the first region and the second region.
  • Examples 2 to 13 The surface layer forming paints F-2 to F-9 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the materials shown in Tables 5 and 6 below were used as the material for the surface layer. Then, each paint was coated, dried and heated in the same manner as in Example 1 to produce developing rollers H-2 to H-13 according to Examples 2 to 13. Regarding the developing rollers H-5 to H-6 according to the fifth and sixth embodiments, the elastic rollers K-1 and K-2 prepared above are used in place of the aluminum cylindrical tube of the first embodiment. Made.
  • the surface layer forming paint G-1 according to Comparative Example 1 was prepared in the same manner as the method for preparing the surface layer forming paint according to Example 1.
  • This surface layer forming paint is applied to the surface of an aluminum cylindrical tube-shaped conductive support in the same manner as in Example 1 and dried to form a surface layer, thereby producing the developing roller J-1 of Comparative Example 1. did.
  • the paints G-2 to G-4 for forming the surface layer were prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the materials shown in Table 7 below were used. Then, each paint is applied to a conductive support having an aluminum cylindrical tube shape in the same manner as in Comparative Example 1, dried and heated, and the developing rollers J-2 to J-4 according to Comparative Examples 2 to 4 are applied. Was produced.
  • Tables 8 and 9 show the physical properties and evaluation results of the surface layer of the obtained developer carrier. In the developer carrier of the example, good results were obtained in terms of both image and durability.

Abstract

安定して高品位な電子写真画像を形成可能な現像剤担持体の提供。 導電性支持体と、表面層とをこの順に有し、該表面層は、結着樹脂と導電性粒子とを含み、該表面層の該導電性支持体に対向する側の外表面とは反対側の表面から深さ150nmまでの領域における該導電性粒子の含有率が、1%以上25%以下であり、かつ、該表面層の体積抵抗率が、1.0×10-2Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm以下である現像剤担持体。

Description

現像剤担持体、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
本開示は、電子写真装置に用いられる現像剤担持体、該現像剤担持体を有するプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に向けたものである。
電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体(以降、「感光体」ともいう)が帯電ローラにより帯電され、露光され、その結果、感光体上に静電潜像が形成される。次いで、現像容器内のトナーがトナー供給ローラ及びトナー規制部材により現像剤担持体上に塗布される。次に、現像剤担持体によってトナーが現像領域に搬送される。現像領域に搬送されたトナーによって、感光体と現像剤担持体部または近接部で、感光体上の静電潜像の現像が行われる。その後、感光体上のトナーは、転写手段により記録紙に転写され、熱と圧力により定着され、感光体上に残留したトナーはクリーニング手段によって感光体上から除去される。
ところで、電子写真画像の形成を繰り返していくうちに、現像剤担持体の外表面に担持されたトナーの帯電量が、現像剤担持体との接触により高くなりすぎる、所謂、チャージアップ現象が生じることがある。チャージアップ現象が発生すると、現像剤担持体の外表面上にトナーが固着し、その上に新たに供給されるトナーは、電荷を帯びにくくなり、トナーの帯電状態が不均一となり、画像品位を低下させることがある。
特許文献1には、結晶性グラファイトを含む膜が表面に形成されており、該結晶性グラファイトが該膜の表面に露出してなる現像剤担持体が開示されている。
特開平2-105181号公報
本開示の一態様は、高品位の画像を安定して得ることのできる現像剤担持体の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジの提供に向けたものである。さらに、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
本開示の一態様によれば、導電性支持体と、表面層とをこの順に有する現像剤担持体であって、該表面層は、結着樹脂と導電性粒子とを含み、該表面層の該導電性支持体に対向する側の外表面とは反対側の表面から深さ150nmまでの領域における該導電性粒子の含有率が、1%以上25%以下であり、かつ、該表面層の体積抵抗率が、1.0×10-2Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm以下である現像剤担持体が提供される。
また、本開示の他の態様によれば、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であって、トナーを含むトナー容器と、該トナーを搬送する現像剤担持体と、を少なくとも具備し、該現像剤担持体が、上記の現像剤担持体であるプロセスカートリッジが提供される。
さらに、本開示の他の態様によれば、電子写真感光体、該電子写真感光体を帯電可能に配置された帯電部材、および該電子写真感光体に対してトナーを供給する現像剤担持体を少なくとも有する電子写真装置であって、該現像剤担持体が、上記の現像剤担持体である、電子写真装置が提供される。
本開示の一態様によれば、高品位の電子写真画像を安定的に与え得る現像剤担持体を得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像の形成に資するプロセスカートリッジを得ることができる。さらに、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置を得ることができる。
本開示の現像剤担持体の一例を示す概念図である。 本開示の現像剤担持体の一例を示す概念図である。 本開示の現像剤担持体の一例を示す概念図である。 本開示のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。 本開示の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。
本発明者らの検討によれば、特許文献1に係る、結晶性グラファイトを表面に露出するように含む膜が表面に形成されている現像剤担持体は、現像剤担持体のトナー担持面(以降、「外表面」ともいう)にトナーが貼りつきやすいことが分かった。
これは、結晶性グラファイトを表面に露出するように含む膜が現像剤担持体の外表面を構成していることにより、トナーと該膜との間に働く鏡映力が大きくなったことによるものと考えられる。
トナーと現像剤担持体表面間に働く力として、鏡映力がある。鏡映力は、式(A)のように表すことができる。すなわち、現像剤担持体表面から距離aに位置する電荷-qを有するトナーに対して、現像剤担持体表面の内部であって、表面から距離aに位置する電荷+qを有する仮想電荷q’が存在すると仮定した場合の電気力である。鏡映力が大きいことは現像剤担持体の表面へのトナーの付着力が大きいことを示し、また距離aが小さいほどトナーに働く鏡映力が大きくなる。この鏡映力は先に述べたチャージアップを引き起こす要因となりうる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
上記式(A)から明らかなように、電荷qの絶対値が大きいほど、また、電荷と現像剤担持体の表面との距離aが小さいほど、鏡映力Fは大きくなる。また、現像剤担持体の比誘電率εrが小さいほど、鏡映力Fは小さくなる。そのため、鏡映力に大きな影響を与える現像剤担持体の外表面近傍の誘電率を小さくすることで、鏡映力を小さくすることができる。一般的に導電性粒子の比誘電率は、樹脂よりも大きい。よって、鏡映力を小さくするためには、現像剤担持体の外表面近傍に存在する導電性粒子を少なくすることが有効と考えられる。
一方、現像剤担持体は、トナーが過度に帯電した場合に、その電荷を受け取ることでトナーの電荷を適正化する機能を担っている。その機能をより十分に発現させるためには、現像剤担持体のトナ―と接する外表面近傍には、一定量の導電性粒子を含有させることが有効となる。
このように、鏡映力の低減と、トナーのチャージアップ抑制とでは、現像剤担持体に求められる構成が相反する。
そこで、本発明者らは、鏡映力の低減と、トナーのチャージアップの抑制とを高いレベルで両立させ得る現像剤担持体を得ることを目的として検討を重ねた。その結果、以下の構成を有する現像剤担持体が、上記の目的の達成に資するものであることを見出した。
・導電性支持体と、表面層とをこの順に有し、該表面層は、結着樹脂と導電性粒子とを含み、該表面層の該導電性支持体に対向する側の外表面とは反対側の表面から深さ150nmまでの領域における該導電性粒子の含有率が、1%以上25%以下であり、かつ、該表面層の体積抵抗率が、1.0×10-2Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm以下である現像剤担持体。
すなわち、本発明者らの検討によれば、現像剤担持体の外表面から深さ150nmまでの領域における導電性粒子の含有率が、現像剤担持体と、当該外表面に存在するトナーとの間の鏡映力を主に支配していることを知見した。また、当該領域における導電性粒子の含有率を、1%以上25%以下にすることで、鏡映力を小さくすることができ、トナーの貼り付きを抑制できることを知見した。
そして、上記の要件を満たしたうえで、現像剤担持体の外表面を構成する表面層の体積抵抗率を1.0×10-2Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下にすることで、トナーのチャージアップをも抑制できることを知見した。
本開示の一態様に係るローラ形状の現像剤担持体の軸方向に直交する方向での断面図を図1A~図1Cに示す。現像ローラ1は、図1Aに示すように、円柱状または中空円筒状の導電性支持体2の外周面に表面層3が形成されている。
現像剤担持体1の他の構成として、図1Bに示すように、円柱状または中空円筒状の導電性支持体2と、表面層3とを具備し、導電性支持体2と表面層3との間にオプションとしての弾性層4をさらに具備している。すなわち、この現像剤担持体は、導電性支持体、導電性支持体上のオプションとしての弾性層および弾性層上の表面層を有する。さらに、図1Cに示すように、表面層3と弾性層4の間に、中間層5を配置した三層構造、又は、中間層5を多数配置した多層構成であってもよい。中間層としては、現像剤担持体用の公知の中間層を用いることができる。
<導電性支持体>
導電性支持体は、現像剤担持体の電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼の如き金属または合金;クロム、又はニッケルで鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂の如き導電性の材質で構成される。導電性支持体は、中実であってもよく、中空であってもよい。また、導電性支持体と表面層との密着性を向上させるために、導電性支持体に対し、アルマイト処理、プライマー塗布などの表面処理・表面塗布を行ってもよい。
<弾性層>
オプションとしての弾性層は、現像剤担持体と、感光体や現像剤規制ブレードの如き他部材とを当接させる場合において、所定の幅のニップを形成し易くするために弾性を現像剤担持体に与える。
弾性層の構成用材料としては、弾性層用として公知のあるいは、弾性層用として利用し得る材料を用いることができる。弾性層は、通常ゴム材の成型体により形成されることが好ましい。ゴム材料としては以下のものが挙げられる。
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、NBRの水素化物、ウレタンゴム。
これらは単独であるいは2種以上を混合して用いることができる。
弾性層4中には、導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒の如き各種添加剤が適宜配合される。導電性付与剤としては、カーボンブラック;アルミニウム、銅の如き導電性金属;酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き導電性金属酸化物の微粒子を用いることができる。これらの少なくとも1種を用いることができる。これらのうち、カーボンブラックは比較的容易に入手でき、良好な導電性が得られるので特に好ましい。導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、弾性層形成用の材料中のゴム材料100質量部に対して2質量部以上50質量部以下で配合されることが好ましい。
非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、酸化亜鉛又は炭酸カルシウムが挙げられる。これらの少なくとも1種を用いることができる。架橋剤としては、ジ-t-ブチルパ-オキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパ-オキシ)ヘキサン又はジクミルパーオキサイドが挙げられる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
<表面層>
表面層は、導電性支持体に対向する側の表面(以降、「第2表面」ともいう)とは反対側の表面(以降、「第1表面」ともいう)から深さ150nmまでの領域の導電性粒子の含有率は1%以上25%以下である。該第1表面は、現像剤担持体の外表面を構成し、電子写真画像の形成工程においては、トナーと接し、かつ、トナーの層が形成される面である。なお、表面層の該第1表面から深さ150nmまでの領域を、以降、単に「第1領域」と称する場合がある。
表面層の第1領域における導電性粒子の含有率が、1%以上、25%以下であることにより、トナーに対する電荷付与性能を維持し得ると共に、第1表面へのトナーの付着を有意に抑制し得る。
また、該表面層は、第1領域の導電性粒子の含有率をA1(%)とし、該表面層の第1の表面から深さ150nmから300nmまでの領域(以降、「第2領域」ともいう)の導電性粒子含有率をA2(%)としたとき、A1<A2であることが好ましい。
第1表面上にトナーが担持された場合において、第2領域に含まれる導電性粒子は、第1表面上のトナーとの距離が大きいため、鏡映力Fへの寄与が小さい。
一方、表面層は、トナーの過剰帯電を抑制するために、第1表面から第2表面側に電荷を流すことができるように、所定の導電性が必要であるが、A2をA1よりも大きくすることで、鏡映力Fが増加を抑えつつ、表面層の体積抵抗率の低減を図ることができる。
[導電性粒子含有率の算出]
第1領域、及び第2領域の導電性粒子の含有率の算出方法を以下説明する。
(i)現像剤担持体の表面層を導電性支持体に垂直方向にカミソリにて切断し、液体窒素を用いて、温度-120℃の環境において、ミクロトームを用いて厚さ1.5μmの薄切片の断面試料を作製する。断面試料は、表面層を現像剤担持体の長手方向に4等分する位置の3か所と、さらにそれぞれ180°回転した3か所の合計6か所から採取する。
(ii)該断面試料の各々について、走査型電子顕微鏡(例えば、商品名:Ultra-Plus、カール・ツァイス社製)を用いて、以下の条件にて二次電子像を得る。
観察条件:倍率20000倍、加速電圧1.0kV(断面)、Work D3.5mm。
(iii)得られた二次電子像を、画像処理ソフト(例えば「Image J」、オープンソース)を用いて大津法で2値化し、画像処理ソフト(商品名:Luzex-AP、ニレコ社製)で、断面試料の、表面層の第1表面から深さ方向150nm、横方向5000nmの長方形領域、及び、表面層の第1表面から深さ150nm~300nm、横方向5000nmの長方形領域の各々における導電性粒子カーボンブラックの面積率を算出する。
このようにして6つの断面試料の各々について、各領域におけるカーボンブラック面積率を算出し、それらの平均値を第1領域及び第2領域の導電性粒子含有率A1%及びA2%とする。
また、現像剤担持体の体積抵抗率は1.0×10-2Ω・cm以上1.0×10Ω・cm以下である。これにより、第1表面上に担持されるトナーのチャージアップを有効に抑制し得る。現像剤担持体の体積抵抗率の測定方法を以下に示す。
[体積抵抗率測定方法]
現像剤担持体の表面に幅12mmの導電テープを8mm間隔に3本巻き、3本の導電テープのうち中央に位置する導電テープD2と現像剤担持体の軸芯体を主電極とし、外側2本の導電テープD1及びD3をガード電極として測定に用いる。現像剤担持体を評価環境(温度23℃、相対湿度50%)で12時間放置したあと、上記環境下で行う。測定は交流インピーダンスアナライザ(solartron社製 1260型インピーダンスアナライザ+1296型誘電率測定インターフェイス)を用いて行なわれる。直流電圧0Vに交流電圧100mVを重畳させ、1MHz~1Hzの周波数変化に対して複素インピーダンス特性を測定する。
測定結果をインピーダンス解析ソフトZviewで解析し、抵抗成分を算出する。これと、別途求めたサンプルの形状から、体積抵抗率を算出する。
表面層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、またはロールコートが挙げられる。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浸漬塗工方法は、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。
本態様に係る表面層を作製するうえで、表面層中の結着樹脂として、その原料のSP(Solubility Parameter:溶解パラメータ)値は9.0以上であるものを選択することが好ましい。その理由を本発明者らは以下の様に推測している。
導電性支持体の外表面に、結着樹脂の原料と導電性粒子を含む表面層形成用の塗料を塗工して該塗料の塗膜を形成した際に、該塗料が、SP値が9.0以上である結着樹脂の原料を含むことで、該導電性支持体に対する該塗料の濡れ性が低いため、該塗膜中において、結着樹脂の原料が導電性支持体から遠ざかろうとする力が働く。そうすると、該塗膜中の結着樹脂の原料が、該塗膜の該導電性支持体から離れた側の表面側に偏り易くなる。その結果、該塗膜中においては、該導電性支持体から離れた側の導電性粒子の割合が、該導電性支持体に近い側よりも相対的に低くなる。そして、このような状態にある塗膜を硬化させることで、本態様に係る表面層が形成されると考えられる。
従って、該塗料が塗布される被塗布面は、SP値が9.0である結着樹脂の原料の濡れ性が悪いものであればよい。したがって、この条件を満たす限り、被塗布面は、導電性支持体の外表面である必要はなく、例えば、導電性支持体上に形成された弾性層の外表面(導電性支持体側とは反対側の表面)であってもよい。
たとえば、表面層が、結着樹脂としてウレタン樹脂を含む場合を例に説明すると、表面層形成用の塗料として、ポリイソシアネート、及びポリオールを含み、SP値が9.0以上の塗料を、外表面がアルミニウム、及びアルミナから選択される少なくとも一方を含む導電性支持体上に直接塗布して該塗料の塗膜を形成し、次いで硬化することで、本態様に係る現像剤担持体を得ることができる。このようにして形成される現像剤担持体は、表面層が、該導電性支持体の表面上に直接形成されており、また、該表面層は、ポリイソシアネート、ポリオール、及び導電性粒子を含む表面層形成用塗料の硬化物を含むものとなる。
[SP値測定方法]
結着樹脂の原料のSP値を測定する方法を、結着樹脂がウレタン樹脂である場合を例に説明する。ウレタン樹脂の原料は、ポリイソシアネートとポリオールとの混合物である。従って、表面層形成用の塗料中のポリイソシアネート、及びポリオールの量比と同じ量比のポリイソシアネート、及びポリオールの混合物を調製する。該混合物0.5gを、100mlのビーカーに入れ、ホールピペットを用いて下記良溶媒10mlを加えて溶解して滴定混合物を調製する。
次いで、50mlビュレットを用いて下記貧溶媒を該滴定混合物に滴下していき、濁りが生じた時点における貧溶媒の体積分率φpl、及び、該滴定混合物に脱イオン水を滴下して、濁りが生じた点の脱イオンの体積分率(φph)を記録する。なお、測定は、液温20℃として行う。
・良溶媒: メチルエチルケトン(Hansenの測定によるSP値:δg=9.77)
・貧溶媒: ヘキサン(SP値:δpl=7.24)、脱イオン水(SP値:δph=23.50)
貧溶媒、又は脱イオン水を滴下して生じた濁点における混合様態のSP値(δml)、及びδmhは、それぞれ下記式1及び式2に示すように、貧溶媒と良溶媒のSP値の体積平均であらわすことができる。また、混合物のSP値δpolyは、δmlとδmhとの中間値となるので、式3によって決定できる。
δml=φpl δpl+(1-φpl)δg   (1)
δmh=φph δph+(1-φph)δg   (2)
δpoly=(δml+δmh)/2       (3)。
<結着樹脂>
結着樹脂としては、特に限定されるものではないが、具体的には、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等を挙げることができる。
中でも、上記したSP値を有する樹脂の合成のし易さの観点から、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂が好ましい。更に、誘電率が低く、良好な耐磨耗性が得やすいため、ウレタン樹脂を特に好適に用い得る。
ウレタン樹脂はポリイソシアネートとポリオールとを反応させることで得られる。そして、SP値を9.0以上となるように高極性の材料を選ぶことが好ましい。
<ポリイソシアネート>
ポリイソシアネートとしては、ウレタン樹脂合成用として公知の、あるいはウレタン樹脂合成用として使用し得るポリイソシアネートを用いることができる。ポリイソシアネートの例としては、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、そのブロック体等のイソシアネート化合物が挙げられる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
<ポリオール>
ポリオールとしては、ウレタン樹脂合成用として公知の、あるいはウレタン樹脂合成用として使用し得るポリオール(ポリカーボネートポリオール/ポリエーテルポリオール/ポリエステルポリオール)を用いることができる。ポリオールは複数の水酸基を分子内に有しており、水酸基は前記ポリイソシアネートと反応する。
ポリカーボネートポリオールとしては、ポリカーボネートジオール及びポリカーボネートトリオールから選択した少なくとも1種を用いることができる。これらの中では、ポリカーボネートジオールが好ましい。ポリカーボネートジオールとしては、環状構造の一部を形成する部分を有してもよいアルキレン鎖がカーボネート結合により繰り返し結合した構造の両端が水酸基となっているポリカーボネートジオールを挙げることができる。
ポリカーボネートジオールが有する環状炭化水素構造の一部を形成する部分を有してもよいアルキレン鎖としては、例えば、炭素数3以上8以下の直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基、炭素数4以上6以下の環状炭化水素構造を含む炭素数4以上8以下のアルキレン基を挙げることができる。
ポリカーボネートジオールとしては、例えば以下のものが挙げられる。ポリノナメチレンカーボネートジオール、ポリ(2-メチル-オクタメチレン)カーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリ(3-メチルペンタメチレン)カーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリトリメチレンカーボネートジオール、ポリ(1,4-シクロヘキサンジメチレンカーボネート)ジオール、ポリ(2-エチル-2-ブチル-トリメチレン)カーボネートジオール、及びこれらのランダム/ブロック共重合体。これらの少なくとも1種を用いることができる。
ポリエステルポリカーボネート共重合ポリオールとしては、例えば以下のものが挙げられる。上記ポリカーボネートポリオールに、ε-カプロラクトン等のラクトンを重縮合して得られる共重合体や、上記ポリカーボネートポリオールに、アルカンジオールとジカルボン酸を重縮合して得られるポリエステルとの共重合体。このポリエステルを形成するためのアルカンジオールとしては、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチルペンタンジオール、ネオペンチルグリコール等の炭素数4~6のアルカンジオールを挙げることができる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
また、ジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、グルタル酸、ピメリン酸等を挙げることができる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
ポリカーボネートポリオールは、公知の方法により合成することができる。例えば、ポリエステルポリオールの合成に用いられる炭素数1~8の低分子アルコール類とホスゲンとの脱塩酸反応、或いは前記低分子アルコール類とジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等とのエステル交換反応によって得ることができる。
また、ポリエステルポリカーボネート共重合ポリオールは、ジオールとジカルボン酸を反応させて得られるポリエステルオリゴマーに、ポリカーボネートを共重合させるためのカーボネート化合物を反応させる方法により得ることもできる。
この方法に用いるジオールとしては、環状構造を有してもよいアルキレン鎖を有するジオールを挙げることができる。環状構造の一部を形成する部分を有してもよいアルキレン鎖を有するジオールとしては、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,4-ベンゼンジメタノール、1,8-オクタンジオールなどを挙げることができる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
上記方法におけるジカルボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、グルタル酸、ピメリン酸等を挙げることができる。これらの少なくとも1種を用いることができる。
上記方法におけるカーボネート化合物としては、炭素数1~3の低級アルコールの炭酸エステルを用いることができる。この炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート及びジエチルカーボネート等を挙げることができる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。
また、カーボネート結合を有していないポリエステルポリオールとしては、1,4-ブタンジオール、3-メチル-1,4-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や、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、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸等とのジカルボン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオールが挙げられる。該ポリエーテルポリオールおよびポリエステルポリオール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。
該ウレタン樹脂における、イソシアネート基の数(L)と、水酸基の数(M)の比(L/M)は、1.0~2.0が好ましい。L/Mが小さいほど、SP値は大きくなるため、L/Mは2.0以下が好ましい。一方、L/Mを、1.0以上とすることで、ポリオール成分の未反応分を少なくすることができ、塗料の成膜性を損ないにくい。
表面層の膜厚は、5.0μm以上50.0μm以下の範囲にあることが好ましい。膜厚が5.0μm以上であれば、表面層が導電性支持体表面全体を均一に被覆することができるため部分的に導電性支持体を露出することがなく、現像剤に均一に摩擦帯電電荷を付与することが可能となる。また、膜厚が50.0μm以下であれば、表面粗さの制御を安定して行いやすい。
表面層は、配合剤、導電性付与剤、非導電性充填剤、架橋剤、触媒を添加しても良い。配合剤としては、樹脂に対して一般的に用いられる充填剤、軟化剤、加工助剤、粘着付与剤、粘着防止剤、発泡剤等が挙げられる。非導電性充填剤としては、シリカ、石英粉末、酸化チタン、または炭酸カルシウムが挙げられる。架橋剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラエトキシシラン、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサンまたはジクミルパーオキサイドが挙げられる。
<導電性粒子>
導電性粒子としては、カーボンブラック、アルミニウム粒子、銅の如き導電性金属粒子、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンの如き導電性金属酸化物粒子を用い得る。これらは単独又は2種以上を混合して用い得る。中でも、カーボンブラックは、良好な電子導電性が得られるので好ましい。また、結着樹脂として、ウレタン樹脂を用いる場合には、カーボンブラックの中でも、pH値が7.0以下の酸性カーボンブラックを特に好適に用い得る。これは、ウレタン樹脂の原料であるポリイソシアネート、及びポリオールと、を含む表面層形成用の塗料に対する分散性が良好であるため、当該塗料を、被塗布面に塗布したときの該塗膜中における結着樹脂の原料の該被塗布面に近い側から、被塗布面から離れた側への移行を妨げにくく、本態様に係る表面層が形成され易いためである。
導電性付与剤としてカーボンブラックを用いる場合は、表面層形成用の塗料中の結着樹脂材料100質量部に対して1質量部以上50質量部以下で配合されることが好ましい。
現像剤担持体の表面層として表面粗度が必要な場合は、表面層に粗さ制御のための微粒子を添加しても良い。粗さ制御用微粒子としては、体積平均粒径が3μm~20μmであることが、トナーを搬送する能力に優れる現像剤担持体が得られるため好ましい。また、表面層に添加する微粒子添加量は、表面層の樹脂固形分100質量部に対し、1部~50部であることが、本開示の効果を損なわないため好ましい。粗さ制御用微粒子には、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂の微粒子を用いることができる。
本態様に係る現像剤担持体は、磁性一成分現像剤や非磁性一成分現像剤を用いた非接触型の現像装置及び接触型現像装置や、二成分現像剤を用いた現像装置などいずれにも適用することができる。
<プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置>
本開示の一態様に係るプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置について、図を用いて詳細に説明する。図2は、現像部材として本態様に係る現像剤担持体を使用したプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。また、図3は、前記プロセスカートリッジが着脱可能に組み込まれた電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図2に示すプロセスカートリッジは、トナー容器9と、現像剤担持体7と、現像剤規制部材17と、現像剤供給部材8を有し、電子写真画像装置の本体に着脱可能な構成を有する。図3において、静電潜像が形成された像担持体である静電潜像担持体18は、矢印R1方向に回転される。現像剤担持体7は矢印R2方向に回転することによって、現像剤担持体7と静電潜像担持体18とが対向している現像領域に現像剤を搬送する。また、現像剤担持体には現像剤供給部材8が接しており、R3方向に回転し、現像剤担持体7の表面に現像剤を供給している。
静電潜像担持体18の周囲には、帯電可能に配置された帯電部材としての帯電ローラ6、転写部材(転写ローラ)10、クリーナー容器11、クリーニングブレード12、定着器13、ピックアップローラ14等が設けられている。静電潜像担持体18は帯電ローラ6によって帯電される。そして、レーザ発生装置16によりレーザ光を静電潜像担持体18に照射することによって露光が行われ、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。静電潜像担持体18上の静電潜像は現像器としてのプロセスカートリッジが有するトナー容器9内の現像剤で現像されて画像を得る。現像は露光部に現像剤が現像されるいわゆる反転現像を行っている。転写材(紙)Pは、給紙部15からピンチローラ14等により装置内に搬送され、画像は転写材(紙)Pを介して静電潜像担持体18に当接された転写部材(転写ローラ)10により転写材(紙)P上へ転写される。画像を載せた転写材(紙)Pは定着器13へ運ばれ、現像剤が転写材(紙)P上に定着される。また、静電潜像担持体18上に残された現像剤はクリーニングブレード12によりかき落とされ、クリーナー容器11に収納される。
現像剤規制部材17が現像剤を介して現像剤担持体7に当接する事によって現像剤担持体上の現像剤層厚を規制する事が好ましい。現像剤担持体に当接する現像剤規制部材としては、規制ブレードが好適に使用できる。
上記規制ブレードを構成する材料としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、NBRの如きゴム弾性体;ポリエチレンテレフタレートの如き合成樹脂弾性体、リン青銅板、SUS板等の金属弾性体が使用でき、さらに、それらの複合体であっても良い。更に、現像剤の帯電性をコントロールする目的で、ゴム、合成樹脂、金属弾性体の如き弾性支持体に、樹脂、ゴム、金属酸化物、金属の如き帯電コントロール材料を貼り合わせた構造とすることもできる。この場合、規制ブレードは、帯電コントロール材料の部分が現像剤担持体との当接部分となるように使用される。このような規制ブレードとしては、金属弾性体に樹脂またはゴムを貼り合わせたものが特に好ましい。これらの樹脂またはゴムとしては、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ナイロン樹脂の如き正極性に帯電しやすいものが好ましい。
以下に、具体的な実施例及び比較例を示す。
(弾性ローラK-1の作成)
(NBR/ヒドリン弾性層作成用混合物の調製)
下記に示すNBR/ヒドリン弾性層形成用の材料を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6-15MDX、トーシン社製)を用いて、充填率70vol%、ブレード回転数30rpmで16分間混合して混合物1を得た。
・アクリロニトリルブタジエンゴム(商品名:N230SV、JSR社製):60質量部
・エピクロロヒドリンゴム(商品名:エピオン310、大阪ソーダ社製):40質量部
・ステアリン酸亜鉛:1質量部
・酸化亜鉛:5質量部
・炭酸カルシウム(商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム社製):20質量部
・カーボンブラック(商品名:トーカブラック#7400、東海カーボン社製):40質量部
次いで、下記に示す材料を、ロール径12インチ(0.30m)のオープンロールにて、前ロール回転数10rpm、後ロール回転数8rpm、ロール間隙2mmで、左右の切り返しを合計20回実施した。その後、ロール間隙を0.5mmとして薄通しを10回行い、混合物2を得た。
・混合物1:200質量部
・硫黄:1.2質量部
・テトラベンジルチウラムジスルフィド(商品名:ノクセラーTBzTD、大内新興化学社製):4.5質量部
(NBR/ヒドリン弾性層の作成)
外径13mmで算術平均粗さRa0.2μmの研削加工したアルミニウム製円筒管にプライマー(商品名、メタロックU-20、東洋化学研究所社製)を塗布し、焼付けして、基体を得た。この基体を金型内に配置し、混合物2を該金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してNBR/ヒドリンゴムを温度160℃で40分間加熱して硬化させた。周面に硬化したNBR/ヒドリンゴム層が形成された基体を金型から脱型して、基体の外周に膜厚0.5mm、直径14mmのNBR/ヒドリン弾性層が形成された弾性ローラK-1を作成した。
(弾性ローラK-2の作成)
(ウレタン弾性層作成用ジオールの調製)
下記に記載の材料を混合し、175℃にて12時間反応させた後、10mmHg(1.3kPa)減圧下、210℃にて12時間反応させることにより、縮合重合されたウレタン弾性層作成用ジオールを得た。
・原料ジオール;3-メチル-1,5-ペンタンジオール(東京化成工業社製):100質量部
・二塩基酸;アジピン酸(東京化成工業社製):108.3質量部
(ウレタン弾性層の作成)
外径13mmで算術平均粗さRa0.2μmの研削加工したアルミニウム製円筒管にプライマー(商品名:ハマタイト No.40、横浜ゴム社製)を塗布し、焼付けして、基体を得た。この基体を金型内に配置し、下記に示す材料を混合したウレタンゴム組成物を該金型内に形成されたキャビティに注入した。
・イソシアネート(商品名:デュラネートTPA-100、旭化成社製): 7.37質量部
・ウレタン弾性層作成用ジオール 100質量部
・第4級アンモニウム塩
(商品名:テトラブチルアンモニウムブロミド、東京化成工業社製):0.20質量部

続いて、金型を加熱してウレタンゴムを温度120℃で75分間加熱して硬化させた。周面に硬化したウレタンゴム層が形成された基体を金型から脱型して、基体の外周に膜厚0.5mm、直径14mmのウレタンゴム弾性層が形成された弾性ローラK-2を作成した。
(表面層形成用の原料の調製)
(イソシアネート基末端プレポリマーの合成)
表面層のウレタン樹脂を合成するための原料の一つである、イソシアネート基末端プレポリマーの合成例を示す。まず、イソシアネート基末端プレポリマーの合成に用いる原料ポリオールB-1~B-3を下記の方法により合成した。
(原料ポリオールB-1の合成)
攪拌機、温度計を備えた三口フラスコにジカルボン酸としてアジピン酸(東京化成工業社製)100.0g(0.50mol)、ジオールとして1,3-プロパンジオール(東京化成工業社製)87.0g(1.14mol)、オルトチタン酸テトラ-n-ブチル四量体(東京化成工業社製)20.0mgを仕込み、窒素雰囲気下160℃にて4時間反応を行った。
次に、窒素雰囲気下反応液を100℃まで冷却し、1時間かけて圧力を150mmHg(20.0kPa)に下げた。続いて30分かけて150mmHgから40mmHg(5.3kPa)まで減圧し、ポリエステルオリゴマーを得た。次に、ポリカーボネートを共重合させるため、ジエチルカーボネート(三井化学ファイン社製)76.7g(0.65mol)、酢酸亜鉛2水和物(ナカライテスク社製)1.0mgを加え、減圧下反応を行った。2時間反応させた後、原料ポリオールB-1を得た。
(原料ポリオールB-2~B-3の合成)
反応に用いる原料および混合量を下記表1のとおりに変更した以外は、上記原料ポリオールB-1の合成と同様にして、原料ポリオールB-2~B-3を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(原料イソシアネートの準備)
上記原料ポリオールと反応させて、後述するイソシアネート基末端プレポリマーを調製するための原料イソシアネートC-1として、ポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR、東ソー社製)を準備した。
(イソシアネート基末端プレポリマーA-1の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中で原料イソシアネートC-1:30.8質量部を、最終的な固形分が50%になるようメチルエチルケトン(以下MEK)に溶解させた。その後、原料ポリオールB-1 100.0質量部を反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。
滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、固形分50%、イソシアネート基含有量6.0質量%のイソシアネート基末端プレポリマーA-1を得た。
(イソシアネート基末端プレポリマーA-2~A-3の合成)
合成に用いる原料ポリオール、原料イソシアネートの種類と混合量、反応時間を、表2に記載の通りに変更した以外は、イソシアネート基末端プレポリマーA-1の合成と同様にして、イソシアネート基末端プレポリマーA-2~A-3を、固形分50%の溶液として得た。なお、イソシアネート基の濃度は、イソシアネート基末端プレポリマーの固形分を100質量%としたときの値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
(ポリオールの準備)
下記表3に示すポリオール化合物D-1~D-3を準備した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(結着樹脂のSP値の測定)
下記表に示すような配合で結着樹脂E-1~E-4を作成し、そのSP値を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
(実施例1)
表面層の材料として、以下の材料を撹拌混合した。
・イソシアネート基末端化合物:イソシアネート基末端プレポリマーA-1:95.4質量部
・ポリオール化合物:D-1:4.6質量部
・カーボンブラック(商品名:MA-230、三菱ケミカル社製):25.0質量部
・ウレタン樹脂微粒子(商品名:アートパールC-400、根上工業社製):10.0質量部

次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトンを加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度10mPa・s~13mPa・sに調整して表面層形成用塗料F-1を調製した。
この塗料F-1を用いてスプレー法により外径14mmφ、中心線平均粗さRa=0.2μmの研削加工したアルミニウム製円筒管形状の導電性支持体上に樹脂被覆層を形成させ、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して樹脂被覆層を硬化させ、表面に当該塗料の表面層(膜厚10μm)を形成し、実施例1に係る現像ローラNo.H-1を作成した。
現像ローラH-1を、以下の評価に供した。
[導電性粒子含有率の算出]
第1領域、及び第2領域の導電性粒子の含有率を以下のようにして算出した。
(i)現像ローラH-1の表面層を導電性支持体に垂直方向にカミソリにて切断し、液体窒素を用いて、温度-120℃の環境において、ミクロトームを用いて厚さ1.5μmの薄切片の断面試料を作製する。観察試料は、表面層を現像ローラの長手方向に4等分する位置の3か所と、さらにそれぞれ180°回転した3か所の合計6か所から採取した。
(ii)該断面試料の各々について、走査型電子顕微鏡(例えば、商品名:Ultra-Plus、カール・ツァイス社製)を用いて、以下の条件にて二次電子像を得た。
観察条件:倍率20000倍、加速電圧1.0kV(断面)、Work D3.5mm。
(iii)得られた二次電子像を、画像処理ソフト(例えば「Image J」、オ-プンソース)を用いて大津法で2値化し、画像処理ソフト(商品名:Luzex-AP、ニレコ社製)で、断面試料の、表面層の第1表面から深さ方向150nmまで、及び、横方向5000nmの長方形領域、並びに、表面層の第1表面から深さ150nmから300nmまで、及び横方向5000nmの長方形領域の各々における導電性粒子カーボンブラックの面積率を算出した。
このようにして6つの断面試料の各々について、各領域におけるカーボンブラック面積率を算出し、それらの平均値を第1領域及び第2領域の導電性粒子含有率A1%及びA2%とした。
[体積抵抗率測定方法]
現像ローラH-1の表面に幅12mmの導電テープを8mm間隔に3本巻き、3本の導電テープのうち中央に位置する導電テープD2と現像ローラH-1の軸芯体を主電極とし、外側2本の導電テープD1及びD3をガード電極として測定に用いた。現像ローラH-1を評価環境(温度23℃、相対湿度50%)で12時間放置したあと、上記環境下で行った。測定は交流インピーダンスアナライザ(solartron社製 1260型インピーダンスアナライザ+1296型誘電率測定インターフェイス)を用いて行なった。直流電圧0Vに交流電圧100mVを重畳させ、1MHz~1Hzの周波数変化に対して複素インピーダンス特性を測定した。測定結果をインピーダンス解析ソフトZviewで解析し、抵抗成分を算出した。これと、別途求めたサンプルの形状から、体積抵抗率を算出した。
(実施例2~13)
表面層の材料として、下記表5および表6に示す材料を用いた以外は実施例1と同様にして、表面層形成用塗料F-2~F-9を作成した。そして、各塗料に対して、実施例1と同様にして塗布、乾燥および加熱を行って実施例2~13に係る現像ローラH-2~H-13を作製した。実施例5および実施例6に係る現像ローラH-5~H-6に関しては、先に作成した弾性ローラK―1およびK-2を、実施例1のアルミニウム製円筒管に替えて用いることで作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
(比較例1)
表面層の材料として、ポリオールD-1 4.6質量部に対し、イソシアネート基末端プレポリマーA-1 95.4質量部、カーボンブラック(商品名:MA-230、三菱ケミカル社製)75.0質量部、及びウレタン樹脂微粒子(商品名:アートパールC-400、根上工業社製)10.0質量部を撹拌混合した。
以降は、実施例1に係る表面層形成用塗料の調製方法と同様にして比較例1に係る表面層形成用塗料G-1を調製した。この表面層形成用塗料を実施例1と同様にしてアルミニウム製円筒管形状の導電性支持体の表面に塗工、乾燥させて表面層を形成し、比較例1の現像ローラJ-1を作製した。
(比較例2~4)
表面層の材料として、下記表7の材料を用いた以外は比較例1と同様に表面層形成用塗料G-2~G-4を作成した。そして、各塗料をアルミニウム製円筒管形状の導電性支持体に対して、比較例1と同様にして塗布、乾燥および加熱を行って比較例2~4に係る現像ローラJ-2~J-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[評価]
下記に挙げる評価項目について下記のように耐久試験をし、実施例及び比較例の各現像ローラの評価を行った。レーザープリンター用カートリッジ37Y(ヒューレット・パッカード社製)の現像ローラを、実施例1に係る現像ローラH-1を差し替えた。次に、レーザープリンター(商品名、HP LaserJet Enterprise M609dn、ヒューレット・パッカード社製)に当該カートリッジを装填した。ブロッチの画像評価、および、表面層の耐磨耗性について、温度15℃、湿度10%の低温低湿(L/L)環境にて、耐久評価を行った。同様に、現像ローラH-2~H-13、および、現像ローラJ-1~J-4の評価も行った。得られた現像剤担持体の表面層の物性と評価結果を表8および表9に示す。実施例の現像剤担持体では、画像および耐久性共に良好な結果が得られた。
[表面層の耐汚染性の評価]
耐久試験後の現像剤担持体表面を、レーザ顕微鏡(商品名:VKX-100、キーエンス社製)を用いて200倍で観察し、トナー汚染の程度を下記の基準に基づいて評価した。観察画像全体に対し、汚染部分の面積率を算出し、これをN=12枚の画像に対して行い、平均化して評価を行った。
A:汚染部分の面積率が3%未満、軽微な汚染しか観察されない。
B:汚染部分の面積率が3%以上10%未満、やや汚染が観察される。
C:汚染部分の面積率が10%以上、著しい汚染が観察される。
[画像評価(ブロッチ)]
ベタ黒、ハーフトーン、ライン画像等の各種画像の画像形成を行い、形成された画像の波状ムラ、ブロッチ(斑点状ムラ)等の画像及び、画像形成を行った際の現像スリーブ上でのトナーコート不良の目視による観察を参考にして、評価結果を下記の基準に基づいて評価した。
A:画像にもスリーブ上にも全く確認できない。
B:スリーブ上でわずかに確認できるが、画像ではほとんど確認できない。
C:ハーフトーン画像又はベタ黒画像で確認できる。
D:ベタ黒画像全体で確認できる。
[表面層の耐磨耗性の評価]
耐久前にあらかじめ観察していた定点を、耐久後に再度観察し、その前後での表面形状を観察することで、耐久試験前後の現像剤担持体表面層の膜厚の削れ量を測定した。測定にはレーザ顕微鏡(商品名:VKX-100、キーエンス社製)を用いて50倍で観察した。定点としてN=3点を用い、それぞれの変形量を平均化して、削れ量を算出した。
現像ローラH-1~H-13、J-1~J-4の評価結果を表8、及び表9に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2019年3月8日提出の日本国特許出願特願2019-042260及び2020年2月7日提出の日本国特許出願特願2020-019611を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
1 現像剤担持体
2 導電性支持体
3 表面層

Claims (9)

  1. 導電性支持体と、表面層とをこの順に有する現像剤担持体であって、
    該表面層は、結着樹脂と導電性粒子とを含み、該表面層の該導電性支持体に対向する側の外表面とは反対側の表面から深さ150nmまでの領域における該導電性粒子の含有率が、1%以上25%以下であり、かつ、
    該表面層の体積抵抗率が、1.0×10-2Ω・cm以上、1.0×10Ω・cm以下であることを特徴とする現像剤担持体。
  2. 前記表面層が前記導電性支持体上に直接形成されている請求項1に記載の現像剤担持体。
  3. 前記結着樹脂はウレタン樹脂を含む請求項1または2に記載の現像剤担持体。
  4. 前記表面層が、ポリイソシアネート、ポリオール、及び導電性粒子を含む表面層形成用塗料の硬化物を含む請求項3に記載の現像剤担持体。
  5. 前記ポリイソシアネート、及び前記ポリオールを、前記表面層形成用塗料における量比と同じ量比で含む混合物のSP値が9.0以上である請求項4に記載の現像剤担持体。
  6. 前記導電性支持体が、アルミニウム、及びアルミナの少なくとも一方を含む外表面を有する請求項1~5のいずれか一項に記載の現像剤担持体。
  7. 前記導電性粒子はpHが7.0以下のカーボンブラックである請求項1~6のいずれか一項に記載の現像剤担持体。
  8. 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であって、トナーを含むトナー容器と、該トナーを搬送する現像剤担持体と、を少なくとも具備し、該現像剤担持体が、請求項1~7のいずれか一項に記載の現像剤担持体であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 電子写真感光体、該電子写真感光体を帯電可能に配置された帯電部材、および該電子写真感光体に対してトナーを供給する現像剤担持体を少なくとも有する電子写真画像形成装置であって、該現像剤担持体が、請求項1~7のいずれか一項に記載の現像剤担持体であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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