説明

現像剤担持体および現像装置

【課題】現像剤への高い電荷付与特性と、現像剤担持体表面の低残留電荷特性とを両立し、高温高湿下でのカブリを改善し、低温低湿下でのゴーストを改善した現像剤担持体、およびこのような現像剤担持体を用いた現像装置を提供する。
【解決手段】軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた弾性層と、該弾性層上に設けられた表面層とを有する現像剤担持体において、該表面層がウレタン樹脂マトリックス中に、ポリエチレンイミン、カーボンブラック、および星型酸化チタン粒子を含有することを特徴とする現像剤担持体、および該現像剤担持体を有することを特徴とする現像装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は複写機、レーザープリンタのような電子写真画像形成装置において用いられる現像剤担持体、および現像剤担持体を用いた現像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を用いた複写機やファクシミリ、プリンターにおいては、感光体が帯電ローラにより均一に帯電され、レーザー等により静電潜像が形成される。次に、現像容器内の現像剤が、現像剤塗布部材により現像剤担持体上に塗布され、現像剤規制部材により所定量に規制される。また、現像剤は、現像剤担持体と現像剤規制部材で摺擦されることにより所定の電荷を与えられ、感光体と現像剤担持体との接触部で現像剤の転写(現像)が行われる。その後感光体上の現像剤は、転写部材により記録媒体に転写された後、熱と圧力により定着されることにより画像が出力される。一方、感光体上に残留した現像剤はクリーニングブレードによって除かれ、一連のプロセスが完了する。
【0003】
これらの電子写真画像形成装置に用いられる現像剤担持体に求められる特性のひとつとして、現像剤への均一で高い電荷の付与特性が挙げられる。このような要求特性に対し、メラミン樹脂、ニグロシン、ポリエチレンイミンのような含窒素化合物を現像剤担持体の表面層中に添加し、現像剤への電荷付与特性の改善を図った現像剤担持体が提案されている(特許文献1から特許文献3)。
【0004】
しかし、上記特許文献1から特許文献3に記載の現像剤担持体を用いて低温低湿環境で画像出力した場合、現像剤担持体表面の低残留電荷特性が不十分であり、所謂ゴースト画像が発生する場合があった。ゴースト画像とは、画像上流側のベタ画像等の高印字画像が、画像下流側のハーフトーン画像等の中間調画像上に現れる現象である。現像剤は現像剤担持体との摩擦帯電により帯電され、現像剤担持体表面に保持されている。この現像剤が感光体上に現像されると同時に、現像剤担持体上の現像領域には、現像剤が有する電荷と逆極性の電荷(カウンターチャージ)が発生する。すなわち、現像剤担持体が現像剤への高い電荷付与性を有している場合、より大きなカウンターチャージが発生する。また、現像剤担持体表面の電荷除去性が不十分な場合、このカウンターチャージが残留している部分とそうでない通常状態部分とが混在した状態で次の現像が行われる。この場合、現像剤担持体表面は見掛け上現像バイアス差がある状態になり、直前の画像に応じた画像濃度ムラ、所謂ゴーストが発生する。このようなゴーストの発生を防止するためには、発生するカウンターチャージを小さくするか、カウンターチャージを速やかに除去することが重要である。発生するカウンターチャージを小さくするということは、現像剤の帯電量が小さいことを意味し、高温高湿環境下で画像出力した場合、画像の白地部に現像剤が現像されてしまう画像不良(以下カブリと称する)が発生しやすくなる。また、カウンターチャージを速やかに除去するためには、現像剤担持体の電気抵抗を下げることが有効であるが、現像剤への電荷の付与性が低下する。また、現像剤担持体の電気抵抗を下げた場合、感光体へのリークによる画像不良が発生しやすくなる。さらに、現像剤規制部材(現像ブレード)にバイアスを印加するプロセスの場合には、現像ブレードに印加したバイアスが現像剤担持体上にリーク(ブレードバイアスリーク)することによる画像不良が発生する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−321863号公報
【特許文献2】特開平10−186836号公報
【特許文献3】特開2007−316284号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、現像剤への高い電荷付与特性と、現像剤担持体表面の低残留電荷特性とを両立し、高温高湿下でのカブリを改善し、低温低湿下でのゴーストを改善した現像剤担持体を提供すること、およびこのような現像剤担持体を用いた現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた弾性層と、該弾性層上に設けられた表面層とを有する現像剤担持体において、該表面層がウレタン樹脂マトリックス中に、ポリエチレンイミン、カーボンブラック、および星型酸化チタン粒子を含有することを特徴とする現像剤担持体に関する。
【0008】
また、本発明は、少なくとも現像剤と、該現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に担持されている現像剤の量を規制する現像ブレードとを有する現像装置において、現像剤担持体が上記現像剤担持体であることを特徴とする現像装置に関する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、現像剤への高い電荷付与性により高温高湿環境下においてカブリが改善され、現像剤担持体表面の低残留電荷特性により低温低湿環境下においてゴーストが改善された現像剤担持体を提供することができる。また、本発明によればこのような現像剤担持体を用いた現像装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の現像剤担持体の一例を示す軸方向の概略断面図である。
【図2】本発明の現像剤担持体の電気抵抗測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図3】本発明の現像剤担持体、現像剤担持体を用いた電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図4】ゴースト画像を評価するための画像パターンを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明者等は、現像剤への高い電荷付与性と、現像剤担持体表面の低残留電荷特性との両立を目的として、現像剤担持体表面の構成に関して鋭意検討を行った。その結果、現像剤担持体表面層がウレタン樹脂マトリックス中に、ポリエチレンイミン、カーボンブラック、および星型酸化チタン粒子を含有することにより、上記目的を達成できることを見出した。つまり、現像剤担持体表面層のマトリックス樹脂をウレタン樹脂とし、ポリエチレンイミンを含有することにより、負帯電性現像剤への高い電荷付与性を得ることができる。ここで、ポリエチレンイミンは親水性高分子電解質であり、比較的低い電気抵抗を有する。一方星型酸化チタンも親水性が非常に高く、ポリエチレンイミンとの親和性が非常に高い。ポリエチレンイミンと星型酸化チタンを同時に添加した場合には、星型酸化チタン表面にポリエチレンイミンが選択的に存在し、このような状態の星型酸化チタン粒子は半導電性粒子として作用していると考えられる。また、中心部から放射状に伸びた6つの頂点部を有し、該頂点部と前記中心部を結ぶ部分に稜部を有する星型酸化チタン粒子は、星型という特異な形状から、粒子の頂点部に電界が集中し、導電性フィラーであるカーボンブラック間や星形酸化チタン粒子どうしでの電荷の移動が効率よく行われ、現像剤担持体表面電荷の残留を抑制できると考えられる。
【0012】
ここで、ポリエチレンイミンの代わりにメラミン樹脂等を添加した場合、電気抵抗が高いことから上記のような現像剤担持体表面電荷の残留抑制効果を得られない。
【0013】
一方、星型酸化チタンの代わりに粒状の物質を添加した場合、頂点を有しないことから上記のような電界の集中が起こらず、現像剤担持体表面電荷の残留抑制効果が得られない。また、星型酸化チタンの代わりに針状の物質を添加した場合、表面層材料の混合・分散時に針状物質が折損し、粒状物質に近い形状になってしまうことから、現像剤担持体表面電荷の残留抑制効果が得られない。
【0014】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。本発明は、軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた弾性層と、該弾性層上に設けられた表面層とを有する現像剤担持体において、該表面層がウレタン樹脂マトリックス中に、ポリエチレンイミン、カーボンブラック、および星型酸化チタン粒子を含有する現像剤担持体である。
【0015】
本発明の現像剤担持体は、例えば図1に示されるような軸芯体1の外周に弾性層2を有し、その外周に表面層3を有する多層構成のローラ形状とすることができるが、これに限定されるものではない。
【0016】
本発明において、軸芯体1としては良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得るが、通常はアルミニウムや鉄、ステンレス(SUS)などで外径4〜10mmの金属製円柱体のものが用いられる。
【0017】
次に、前記軸芯体1の外周に形成する弾性層2は、シリコーンゴムやEPDMまたはウレタン等のエラストマー、あるいはその他の樹脂成型体を基材として用い、カーボンブラック、金属、金属酸化物のような電子導電性物質や、過塩素酸ナトリウムのようなイオン導電物質を配合し、電気抵抗を調整したものが用いられる。このとき、弾性層の硬度はASKER−C硬度25〜60°とすることが好ましい。
前記弾性層2の基材として具体的には、ポリウレタン、天然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、及びこれらの混合物を使用できるが、低硬度でかつ高反発弾性という特異な特性を有することからシリコーンゴムが好ましく用いられる。
【0018】
本発明において弾性層2には、電気抵抗調整剤等の各種添加剤を添加することができる。電気抵抗調整剤としては、ケッチェンブラック,アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックのようなカーボンブラック、銅、銀、ゲルマニウムのような金属及び金属酸化物のような導電性粉体が挙げられる。この中で、少量で導電性を制御できることからカーボンブラックが好ましい。これら導電性粉体は、通常基材100質量部に対して0.5〜50質量部、特に1〜30質量部の範囲で好適に用いられる。また、導電性材料として用いられるイオン導電性物質を例示すれば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウムのような無機イオン性導電物質、更に変性脂肪族ジメチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテートの有機イオン性導電物質が用いられる。
【0019】
前記弾性層の外周に形成される表面層3のマトリックス樹脂としては、前述の通り現像剤への電荷付与性からポリウレタン樹脂である必要があり、特に皮膜の硬度を小さくでき、現像剤への電荷付与性が特に高いポリエーテルポリウレタン樹脂が好ましい。
【0020】
ポリエーテルポリウレタン樹脂は公知のポリエーテルポリオールとイソシアネート化合物との反応により得ることができる。ポリエーテルポリオールとしては、例えば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、これらのポリオール成分は必要に応じて予め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)のような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。
【0021】
これらのポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物としては特に限定されるものではないが、エチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のような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ような脂環族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)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)のような芳香族ポリイソシアネート、及びこれらの変性物や共重合物、そのブロック体を用いることができる。
【0022】
表面層3中に添加されるポリエチレンイミンとしては特に限定されるものではないが、数平均分子量1000〜10000のものが、環境安定性、マトリックスとしてのウレタン樹脂との相溶性から好ましい。また、その添加量はマトリックスであるウレタン樹脂100質量部に対して1〜5質量部が、現像剤への電荷付与性と環境安定性の観点から好ましい。
【0023】
また、表面層3中に添加されるカーボンブラックとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックのような公知のものを使用でき、特に限定されるものではないが、比較的粒径が小さくマトリックスであるウレタン樹脂中での分散性が良好な酸性ファーネスブラックが好ましい。カーボンブラックの添加量は通常、マトリックスであるウレタン樹脂100質量部に対して1〜50質量部、特に5〜30質量部の範囲で好適に用いられる。
【0024】
表面層3中に添加される星型酸化チタン粒子としては、特開2005−298316号公報に記載の方法で得ることができるが、これに限定されるものではない。星型酸化チタンの添加量としては、マトリックスであるウレタン樹脂100質量部に対して20質量部以上100質量部以下とすることにより、現像剤担持体の表面性を低下させることなく残留電荷を低く抑えることができることから好ましい。また、星型酸化チタン粒子の粒径も特に制限はないが、0.2μm以上0.6μm以下のものを用いることが同様の理由から好ましい。以下に本発明における星型酸化チタンの粒径の測定方法を示す。走査電子顕微鏡S−4800(日立ハイテクノロジー社製)を用いて任意の倍率で星型酸化チタン粒子を観察し、無作為に選択された100個の粒子の最長部の平均値を、星型酸化チタンの粒径とした。ここで、現像剤担持体表面層中の星型酸化チタンの粒径を測定する場合には、表面層を熱分解した後の残渣中の星型酸化チタン粒子を上記の方法で観察し、粒径を測定する。
【0025】
また、表面層3には現像剤担持体表面に適度な粗さを付与するために、表面に凹凸形状を形成するための物質を添加しても良い。具体的には、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、ポリカーボネート樹脂、フェノール樹脂のような樹脂粒子や、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウムのような無機粒子が挙げられるが、凹凸に起因するガサツキ画像の抑制の観点から柔軟な樹脂粒子が好ましい。
【0026】
また、表面層3には上記成分の他に、本発明の機能を阻害しない範囲で必要に応じて、充填剤、増量剤、架橋剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤のような各種添加剤を添加しても良い。
【0027】
本発明において、弾性層2を形成する材料中への前記抵抗調整剤等の添加剤の分散方法としては特に制限されるものではなく、ロール、バンバリーミキサー、加圧ニーダーのような公知の装置を用いて分散することができる。
【0028】
また、表面層3を形成する塗料中への前記抵抗調整剤のような添加剤の分散方法としては特に制限されるものではなく、樹脂材料を適当な有機溶剤に溶解させた樹脂溶液中に各種添加剤を添加し、サンドグラインダー、サンドミル、ボールミルのような公知の装置を用いて分散することができる。
【0029】
本発明の現像剤担持体の電気抵抗としては、50Vの直流電圧印加時において10Ω以上10Ω以下の範囲にあることが好ましい。現像剤担持体の抵抗値が10Ω以上であれば、現像ブレードにバイアスを印加した場合でもブレードバイアスリークの発生を抑制することができ、10Ω以下であれば砂地画像の発生を抑制することができる。ここで、上記電気抵抗値は、図2に示す電気抵抗測定装置を用いて測定した測定値を採用することができる。現像剤担持体6を軸芯体の両端にそれぞれ4.9Nの荷重をかけて直径50mmの金属ドラム4に当接させて設置する。金属ドラム4を表面速度50mm/secで回転させ、現像剤担持体6を従動回転させる。金属ドラム4とグランドとの間に現像剤担持体の電気抵抗に対して2桁以上電気抵抗が低い既知の電気抵抗を有する抵抗器Rを接続する。高圧電源HVから現像剤担持体の軸芯体に+50Vの電圧を印加し、抵抗器Rの両端の電位差をデジタルマルチメーターDMM(例えばFLUKE社製 189TRUE RMS MULTIMETER)を用いて計測する。電位差の計測値と抵抗器Rの電気抵抗から、現像剤担持体を介して金属ドラムに流れた電流を計算により求め、その電流と印加電圧50Vから計算することにより現像剤担持体の電気抵抗値を求める。デジタルマルチメーターでの測定は、電圧印加2秒後から3秒間サンプリングを行い、その平均値から計算される値を現像剤担持体の抵抗値とする。
【0030】
本発明の現像装置に用いることのできる負帯電性現像剤としては特に限定されるものではなく、例えば以下のような方法で製造することができるが、それらの方法に限定されるものではない。例えば特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報、特開2006−106198号公報等に記載されている懸濁重合法を用いて直接現像剤粒子を生成する方法;単量体には可溶で水溶性重合開始剤の存在下で直接重合させて現像剤粒子を生成するソープフリー重合法に代表される乳化重合法;マイクロカプセル製法のような界面重合法、in situ重合法による方法;コアセルベーション法による方法;特開昭62−106473号公報や特開昭63−186253号公報等に開示されている少なくとも1種以上の微粒子を凝集させ所望の粒径の現像剤粒子を得る会合重合法による方法;単分散を特徴とする分散重合法による方法;非水溶性有機溶媒に必要な樹脂類を溶解させた後、水中で現像剤粒子を得る乳化分散法による方法;加圧ニーダーやエクストルーダー、又はメディア分散機等を用いて現像剤成分を混練、均一に分散させた後、冷却し、混練物を機械的又はジェット気流下でターゲットに衝突させて所望の現像剤粒径に微粉砕し、更に分級工程を経て粒度分布をシャープにして現像剤粒子を製造する粉砕法;粉砕法で得られた現像剤粒子を溶媒中で加熱等により球形化処理し、現像剤粒子を得る方法。なかでも、懸濁重合法、会合重合法、乳化分散法による現像剤粒子の製造が好ましく、より好ましくは小粒径の現像剤粒子が容易に得られる懸濁重合方法である。
【0031】
図3は、本発明の現像剤担持体を具備した電子写真画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図である。図3の画像形成装置には、現像剤担持体6、現像剤塗布部材7、負帯電性現像剤8及びブレードバイアスを印加できるような機構を有する現像ブレード9からなる現像装置10を有している。また、感光ドラム5、クリーニングブレード14、廃現像剤収容容器13、帯電部材12を有している。感光ドラム5は矢印方向に回転し、感光ドラム5を帯電処理するための帯電部材12によって一様に帯電され、感光ドラム5に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光11により、その表面に静電潜像が形成される。上記静電潜像は、感光ドラム5に対して接触配置される現像装置10によって負帯電性現像剤を付与されることにより現像され、現像剤像として可視化される。
【0032】
現像は露光部に負帯電性現像剤像を形成する所謂反転現像を行っている。可視化された感光ドラム5上の現像剤像は、転写部材である転写ローラ17によって記録媒体である紙22に転写される。現像剤像を転写された紙22は、定着装置15により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作が終了する。
【0033】
一方、転写されずに感光ドラム5上に残存した転写残現像剤は、感光体表面をクリーニングするためのクリーニング部材であるクリーニングブレード14により掻き取られ廃現像剤容器13に収納され、クリーニングされた感光ドラム5は上述作用を繰り返し行う。
【0034】
現像装置10は、負帯電性現像剤8を収容した現像容器と、現像容器内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム5と対向設置された現像剤担持体6とを備え、感光ドラム5上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【0035】
現像装置10における現像プロセスを以下に説明する。回転可能に支持された現像剤塗布部材7により現像剤担持体6上に負帯電性現像剤が塗布される。現像剤担持体6上に塗布された負帯電性現像剤は、現像剤担持体6の回転により現像ブレード9と摺擦される。ここで、現像ブレード9に印加されたバイアスにより現像剤担持体上の負帯電性現像剤は現像剤担持体上に均一にコートされる。現像剤担持体6は感光ドラム5と回転しながら接触し、感光ドラム5上に形成された静電潜像を現像剤担持体6上にコートされた負帯電性現像剤により現像することにより画像が形成される。ここで、現像ブレード9に印加されるバイアスの極性は、現像剤の帯電極性と同極性の負極性であり、その電圧としては現像バイアスよりも絶対値で数十Vから数百V高い電圧が一般的である。このように現像ブレードにバイアスを印加する場合は、現像ブレードは導電性であることが好ましく、リン青銅やステンレスのような金属であることがより好ましい。
【0036】
現像剤塗布部材7の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン、ポリアミドのような繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像剤担持体6への現像剤8の供給および未現像の現像剤の剥ぎ取りの点から好ましい。例えば、軸芯体上にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いることができる。
【0037】
この現像剤塗布部材7の現像剤担持体6に対する当接幅としては、1〜8mmが好ましく、また、現像剤担持体6に対してその当接部において相対速度をもたせることが好ましい。
【0038】
本発明の現像剤担持体を具備した電子写真画像形成装置の概略構成の一例を示す断面図である図3において、符号16は駆動ローラ、符号18はバイアス電源、符号19はテンションローラ、符号20は転写搬送ベルト、符号21は従動ローラ、符号23は給紙ローラ、および符号24は吸着ローラを示す。
【実施例】
【0039】
〔実施例1〕
〔弾性層の形成〕
軸芯体1として、外径6mmの芯金(SUM22製)にニッケルメッキを施し、さらにプライマ−DY35−051(商品名、東レダウコーニングシリコーン社製)を塗布、焼付けしたものを用いた。ついで、軸芯体1を内径11.5mmの円筒状金型に同心となるように配置し、以下の配合の付加型シリコーンゴム組成物を金型内に形成されたキャビティに注入した。
液状シリコーンゴム材料SE6724A/B
(商品名、東レ・ダウコーニングシリコーン社製) 100質量部
カーボンブラック トーカブラック#7360SB
(商品名、東海カーボン社製) 35質量部
シリカ粉体 0.2質量部
白金触媒 0.1質量部
続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを150℃、15分間加硫硬化し、脱型した後、さらに200℃、2時間加熱し硬化反応を完結させ、厚み2.75mmの弾性層2を軸芯体1の外周に設けた。
【0040】
〔ポリオールの合成〕
ポリテトラメチレングリコールPTG1000SN(商品名、保土谷化学社製)100質量部に、イソシアネート化合物ミリオネートMT(商品名、日本ポリウレタン工業社製)20質量部をメチルエチルケトン(MEK)溶媒中で段階的に混合した。混合溶液を、窒素雰囲気下80℃にて7時間反応させて、水酸基価が20[mgKOH/g]のポリエーテルポリオールを作製した。
【0041】
〔イソシアネートの合成〕
窒素雰囲気下、数平均分子量400のポリプロピレングリコール(商品名エクセノール、旭硝子社製)100質量部に対し、粗製MDI(商品名コスモネートM−200、三井化学ポリウレタン社製)57質量部を90℃で2時間加熱反応した。その後、ブチルセロソルブを固形分70%になるように加え、単位固形分当たりに含有されるNCO基の質量比率が5.0質量%のイソシアネート化合物を得た。その後、反応物温度50℃の条件下、MEKオキシムを22質量部滴下し、ブロックポリイソシアネートを得た。
【0042】
〔星型酸化チタン粒子の作製〕
特開2005−298316号公報の実施例1に記載の方法で、反応溶液中のチタン原子濃度を変えることにより、粒径がそれぞれ0.1μm、0.2μm、0.4μm、0.6μm、0.8μmである星型酸化チタン粒子1から5を得た。
【0043】
〔表面層塗料1の作製〕
上記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、上記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)50質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料1を作製した。
【0044】
〔弾性層上への表面層の形成〕
上記のようにして得られた表面層塗料1を、オーバーフロー方式の浸漬塗工装置を用いて前記弾性層上に浸漬塗工し、室温で30分風乾後、140℃の熱風循環オーブンにて2時間加熱処理することで、弾性層表面に表面層を有する現像剤担持体を得た。
【0045】
〔カブリ評価試験〕
キヤノン製プリンターLBP5050のブラックカートリッジから現像剤担持体を抜き出した。このカートリッジに、上記のようにして得られた現像剤担持体を組み込み、評価用カートリッジを得た。このカートリッジを超高温高湿環境である40℃/95%RHの環境下に30日間放置した。その後、高温高湿環境である35℃/90%RHの環境下に24時間放置した後、同環境下においてキヤノン製プリンターLBP5050に組み込み、画像出力試験を行った。画像出力試験には基本的にカラーレーザーコピアペーパーA4(商品名、キヤノン製)を使用し、印字率1%の画像を連続して3000枚の画像出力を行った後、同環境下で72時間放置した。その後、同環境下でベタ白画像をグロス紙(商品名イメージコートグロス158、キヤノン製)に出力し、グロス紙に出力したベタ白画像の、ベタ白画像部の反射濃度を10点測定し、その平均値をDs(%)とした。一方、プリント前のグロス紙の反射濃度を10点測定し、その平均値をDr(%)としたときのDs−Drをかぶり量とし、以下のように評価した。評価結果を表1に示す。
A:カブリ量が0.5%以下
B:カブリ量が0.5%超2.0%以下
C:カブリ量が2.0%超
反射濃度は反射式濃度計(商品名:「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS/A」、TOKYO DENSHOKU CO.LTD社製)を用いて測定した。
【0046】
〔ゴーストおよびガサツキ評価試験〕
キヤノン製プリンターLBP5050のブラックカートリッジから現像剤担持体を抜き出した。このカートリッジに、上記のようにして得られた現像剤担持体を組み込み、評価用カートリッジを得た。キヤノン製プリンターLBP5050に、作製したカートリッジを組み込み、一般的に最もゴーストが発生し易い低温低湿(15℃/10%RH)の環境下において画像出力試験を行った。画像出力試験には基本的にカラーレーザーコピアペーパーA4(商品名、キヤノン製)を使用した。評価パターンとして図4に示すような、画像先端部に15mm角のベタ黒画像を有し、その後ハーフトーン部を有する画像パターンを出力し、15mm角のベタ黒画像に起因するハーフトーン部の濃度ムラを目視で評価し、以下のようにゴーストの評価とした。評価結果を表1に示す。
A:ハーフトーン部に濃度ムラが全く認められない
B:ハーフトーン部に軽微な濃度ムラが認められる
C:ハーフトーン部に濃度ムラが認められる
また、ハーフトーン部のガサツキも、目視で以下の基準で評価した。
A:ハーフトーン部にガサツキが全く認められない
B:ハーフトーン部に軽微なガサツキが認められる
C:ハーフトーン部にガサツキが認められる
【0047】
〔耐ブレードバイアスリーク試験〕
キヤノン製プリンターLBP5050のブラックカートリッジから現像剤担持体を抜き出した。このカートリッジに、上記のようにして得られた現像剤担持体を組み込み、評価用カートリッジを得た。キヤノン製プリンターLBP5050に、作製したカートリッジを組み込み、一般的に最もブレードバイアスリークが発生し易い高温高湿(35℃/90%RH)の環境下において画像出力試験を行った。ここで、評価に用いたLBP5050本体およびカートリッジは、外部から現像ブレードにバイアスを印加できるように改造し、現像バイアスに対して−50V、−100V・・・と絶対値で50V刻みでブレードバイアスを振って画像出力試験を行ない、以下のように評価した。評価結果を表1に示す。
A:現像バイアスに対して−300Vのブレードバイアスを印加してもリークしない
B:現像バイアスに対して−250Vのブレードバイアスを印加してもリークしない
C:現像バイアスに対して−50V〜−200Vのブレードバイアス印加でリークする
【0048】
〔実施例2〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料2を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0049】
〔表面層塗料2の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−012、数平均分子量1200、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子2(粒径0.2μm)75質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料2を作製した。
【0050】
〔実施例3〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料3を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0051】
〔表面層塗料3の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−012、数平均分子量1200、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子4(粒径0.6μm)20質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料3を作製した。
【0052】
〔実施例4〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料4を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0053】
〔表面層塗料4の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−200、数平均分子量10000、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子2(粒径0.2μm)100質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料4を作製した。
【0054】
〔実施例5〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料5を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0055】
〔表面層塗料5の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−012、数平均分子量1200、日本触媒社製)5質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子2(粒径0.2μm)50質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料5を作製した。
【0056】
〔実施例6〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料6を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0057】
〔表面層塗料6の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)5質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子4(粒径0.6μm)75質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料6を作製した。
【0058】
〔実施例7〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料7を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0059】
〔表面層塗料7の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−200、数平均分子量10000、日本触媒社製)1質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子4(粒径0.6μm)50質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料7を作製した。
【0060】
〔実施例8〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料8を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0061】
〔表面層塗料8の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−200、数平均分子量10000、日本触媒社製)1質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)75質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料8を作製した。
【0062】
〔実施例9〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料9を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0063】
〔表面層塗料9の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−200、数平均分子量10000、日本触媒社製)5質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)20質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料9を作製した。
【0064】
〔実施例10〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料10を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0065】
〔表面層塗料10の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)1質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子4(粒径0.6μm)100質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料10を作製した。
【0066】
〔実施例11〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料11を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0067】
〔表面層塗料11の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−012、数平均分子量1200、日本触媒社製)5質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)100質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料11を作製した。
【0068】
〔実施例12〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料12を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0069】
〔表面層塗料12の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)1質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子2(粒径0.2μm)20質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料12を作製した。
【0070】
〔実施例13〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料13を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0071】
〔表面層塗料13の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子1(粒径0.1μm)5質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料13を作製した。
【0072】
〔実施例14〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料14を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0073】
〔表面層塗料14の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子1(粒径0.8μm)120質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料14を作製した。
【0074】
〔実施例15〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料15を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0075】
〔表面層塗料15の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)0.3質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)75質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料15を作製した。
【0076】
〔実施例16〕
実施例1において、表面層塗料1に代えて以下のようにして作製した表面層塗料16を使用した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0077】
〔表面層塗料16の作製〕
前記のようにして作製したポリオールに対し、ブロックポリイソシアネートをNCO/OH基比が1.4になるように混合した。この混合物の樹脂固形分100質量部に対し、ポリエチレンイミン(商品名:エポミンSP−018、数平均分子量1800、日本触媒社製)8質量部、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)20質量部、前記のようにして作製した星型酸化チタン粒子3(粒径0.4μm)50質量部を混合し、総固形分が35質量%になるようにMEKに溶解、混合した。この混合液を、1.5mmの粒径のガラスビースを用いてサンドミルを用いて4時間分散して表面層塗料16を作製した。
【0078】
〔比較例1〕
実施例1において、星型酸化チタン粒子を含有しなかった以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0079】
〔比較例2〕
実施例1において、星型酸化チタン粒子に代えて粒状酸化チタン粒子(商品名:CR−EL、石原産業社製、粒径0.25μm)を用いた以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0080】
〔比較例3〕
実施例1において、ポリエチレンイミンを含有しなかった以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0081】
〔比較例4〕
実施例1において、ポリエチレンイミンに代えてニグロシンベースのアジン化合物(商品名:BONTRON N−01、オリエント化学社製)を用いた以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0082】
〔比較例5〕
実施例1において、星型酸化チタン粒子に代えて針状酸化チタン粒子(商品名:FTL−100、石原産業社製、長径2.5μm、短径0.2μm)を用いた以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0083】
〔比較例6〕
実施例1において、ポリエチレンイミンに代えてメラミン樹脂(商品名:スーパーベッカミンL−145−60、大日本インキ化学工業社製)を用いた以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0084】
〔比較例7〕
実施例1において、ポリエチレンイミンに代えてグアナミン樹脂(商品名:ニカラックBX−4000、三和ケミカル社製)を用いた以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0085】
〔比較例8〕
実施例1において、星型酸化チタン粒子を含有せず、カーボンブラック(商品名:MA100、三菱化学社製、pH=3.5)の添加量を25質量部に変更した以外は実施例1と同様に現像剤担持体を作成し、各種評価を行った。評価結果を表1に示す。
【0086】
【表1】

【符号の説明】
【0087】
1 軸芯体
2 弾性層
3 表面層
4 金属ドラム
5 感光ドラム
6 現像剤担持体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸芯体と、該軸芯体の周囲に設けられた弾性層と、該弾性層上に設けられた表面層とを有する現像剤担持体において、該表面層がウレタン樹脂マトリックス中に、ポリエチレンイミン、カーボンブラック、および星型酸化チタン粒子を含有することを特徴とする現像剤担持体。
【請求項2】
前記星型酸化チタン粒子が、中心部から放射状に伸びた6つの頂点部を有し、該頂点部と前記中心部を結ぶ部分に稜部を有する星型酸化チタン粒子であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
【請求項3】
前記星型酸化チタン粒子の含有量が、前記ウレタン樹脂100質量部に対して20質量部以上100質量部以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の現像剤担持体。
【請求項4】
前記星型酸化チタン粒子の粒径が、0.2μm以上0.6μm以下であることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の現像剤担持体。
【請求項5】
少なくとも現像剤と、該現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体の表面に担持されている現像剤の量を規制する現像ブレードとを有する現像装置において、該現像剤担持体が請求項1から4の何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現像装置。
【請求項6】
前記現像ブレードにバイアスを印加する手段を有することを特徴とする請求項5に記載の現像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−13900(P2012−13900A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−149559(P2010−149559)
【出願日】平成22年6月30日(2010.6.30)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】