現像剤担持体
【課題】高温高湿下や低温低湿下においても、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つ、トナーのチャージアップを抑制できる現像剤担持体を提供する。
【解決手段】基体と該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体であって、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を少なくとも含有し、該アクリル樹脂は特定の構造の２つのユニットを有する。
【解決手段】基体と該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体であって、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を少なくとも含有し、該アクリル樹脂は特定の構造の２つのユニットを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真装置に用いる現像剤担持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置は、高画質化や低消費量化という点からトナーの小粒径化や球形化が主流になってきている。このように小粒径化・球形化したトナーを用いた場合、現像剤担持体上のトナー層の形成は、使用環境やトナーの物性、現像剤担持体表面の状態に依存し、トナーの摩擦帯電量を制御しにくくなってきている。トナーの摩擦帯電量を制御する方法として、現像剤担持体の表面に荷電制御剤を含有させた樹脂層を設ける方法が知られている。
【０００３】
特許文献１では、ビニル重合性モノマー及び含窒素ビニルモノマーが含まれる共重合体を樹脂層中に含有させた現像剤担持体を提案している。このような構成によると、トナーに対する摩擦帯電付与能を高くできる。
【０００４】
特許文献２では、少なくとも熱硬化性樹脂と、水酸基と第4級アンモニウム塩基を有するアクリル樹脂からなる樹脂層を有する現像剤担持体を提案している。このような構成によると、摩擦帯電付与能が高く、且つ、イオン導電性を有した樹脂層が得られる。
【０００５】
しかし、高画質化のためには、静電潜像に対して忠実に現像する目的で、トナーに対してより迅速に高い摩擦帯電を与え、安定してトナーの摩擦帯電量分布を均一に制御することが必要となる。また、低湿下ではトナーのチャージアップが起こりやすくなるため、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を与える一方、トナーが有する過剰な電荷をより現像剤担持体に拡散させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２６００４号公報
【特許文献２】特開２０１０−８８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高温高湿下や低温低湿下においても、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できる現像剤担持体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る現像剤担持体は、基体と、該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体において、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を含有しており、
該アクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットを有していることを特徴とする：
【０００９】
【化１】
【００１０】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【００１１】
【化２】
【００１２】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高温高湿下や低温低湿下においても、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る現像装置の断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の更に他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明について詳述する。本発明に係る現像剤担持体は、少なくとも基体と、該基体表面に形成された樹脂層を有している。前記樹脂層は所定のユニットを有するアクリル樹脂及び導電性粒子を含んでいる。
【００１６】
〔アクリル樹脂〕
本発明に係るアクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットとを有する。
【００１７】
【化３】
【００１８】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【００１９】
【化４】
【００２０】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【００２１】
上記のアクリル樹脂を含む樹脂層を備えた現像剤担持体が、低湿下においてトナーのチャージアップを有効に抑制できる理由は明らかではない。しかしながら、式（１）中のカルボキシル基の存在により、過剰に帯電したトナーの電荷が現像剤担持体に、より効率的に拡散させられていると本発明者らは推測している。
【００２２】
一方、本発明に係るアクリル樹脂が含む式（２）で示されるユニットは、トナーに対する優れた摩擦帯電付与能を樹脂層に与えている。加えて、式（２）で示されるユニットがイオン導電性を有しているため、樹脂層の導電性が向上し、トナーのチャージアップを抑制できる。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6から選ばれる少なくとも一つの基が炭素数１９以上のアルキル基である場合、アクリル樹脂自身が結晶化しやすくなる。その結果、導電性粒子が樹脂層中で不均一に存在しやすくなり、現像剤担持体としての帯電安定性を相対的に低下させる場合がある。また、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6の全てが炭素数５以下のアルキル基であると、現像剤担持体のトナーに対する摩擦帯電付与能を相対的に低下させる場合がある。
【００２３】
式（２）で示されるユニットとして、次の構造を有するものがより好ましい。
Ｒ4、Ｒ5及びＲ6から選ばれる少なくとも一つの基が、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、またはテトラデシル基から選ばれる何れかの長鎖アルキル基であり、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6のうちで上記の長鎖アルキル基でない残りの基が炭素数１〜５の低級アルキル基。このように、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6の少なくとも１つに長鎖アルキル基が導入されていることにより、式（２）で示されるユニットが現像剤担持体の樹脂層表面に多く存在する傾向がある。その結果、トナーに対する摩擦帯電付与能が向上する効果を奏する。特に、Ｒ4がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基からなる群から選ばれるいずれかであり、且つＲ5及びＲ6が炭素数１〜５のアルキル基であるユニットが好ましい。この範囲内にあることで、トナーに対する摩擦帯電付与能が高く、且つ導電性粒子が樹脂層中でより均一に存在できる。その結果、トナーに対する迅速な摩擦帯電付与とトナーのチャージアップ抑制のバランスがより良化する。
【００２４】
また、Ａ-は、ハロゲン類、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸等の無機酸類、カルボン酸、スルホン酸の如き有機酸類におけるアニオンである。溶媒への均一分散性の観点から、硫黄原子もしくはハロゲン原子を含むアニオンであることが好ましい。
【００２５】
本発明で使用可能なアクリル樹脂は、第４級アンモニウム塩基を有するモノマーを重合して製造できる。第４級アンモニウム塩基を有するモノマーとしては、下記の式（３）に示すモノマーが挙げられる。
【００２６】
【化５】
【００２７】
［式中の、Ｒ2は、水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示し、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基、その他の基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す、A−は、アニオンを示す。］。
【００２８】
式（３）で表されるモノマーとしては、好ましくは、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6の少なくとも一つの基がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基のいずれかであることが好ましい。特に、Ｒ4がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基のいずれかであり、Ｒ5、Ｒ6が炭素数１〜５のアルキル基であることが、より好ましい。Ａ-は、ハロゲン類、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸等の無機酸類、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類におけるアニオンである。溶媒への均一分散性の観点から、硫黄原子もしくはハロゲン原子を含むアニオンであることが好ましい。
【００２９】
本発明で使用可能なアクリル樹脂の製造工程においては、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の重合方法を用いることができる。反応を容易に制御できる点から溶液重合法が好ましい。溶液重合法で使用する溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールである。その他、必要に応じてキシレン、トルエン、酢酸エチル、酢酸イソブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の他溶媒を混合して使用しても構わない。溶媒とモノマー成分の比は、溶媒１００質量部に対してモノマー成分３０質量部以上４００質量部以下で行うのが、モノマーの反応速度の観点から好ましい。
【００３０】
モノマーの重合は、例えば、不活性ガス雰囲気下において、モノマーを重合開始剤の存在下で５０℃以上１００℃以下に加熱して行うことができる。重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、クミルパーピバレート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）。重合開始剤は単独で、または２種以上のモノマーを組み合わせて用いることができる。通常は重合開始剤をモノマー溶液に添加して重合を開始するが、未反応モノマーを低減するために重合開始剤の一部を重合の途中に添加しても良い。また、紫外線や電子線の照射によって重合を促進させる方法も使用することが可能であり、これらの手法を組み合わせても構わない。
【００３１】
重合開始剤の使用量は、モノマー成分１００質量部に対し０．０５質量部以上３０質量部以下とすることが、未反応モノマーの低減や反応速度の適正化の観点から好ましく、より好ましくは０．１質量部以上１５質量部以下である。重合反応の温度としては、使用する溶媒、重合開始剤、モノマー成分の組成に応じて設定することができるが、温度４０℃以上１５０℃以下で行うのが、反応速度の適正化や溶媒の揮発を防ぐ点で好ましい。
【００３２】
また、式（３）のモノマーは、下式（４）で表されるモノマーを４級化剤で４級化したものを用いることができる。
【００３３】
【化６】
【００３４】
［式中の、Ｒ2は、水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示し、Ｒ4、Ｒ5はアルキル基を示す。］。
【００３５】
４級化剤としては、以下の如き有機酸化合物が挙げられる。ブチルブロマイド、２−エチルヘキシルブロマイド、オクチルブロマイド、ラウリルブロマイド、ステアリルブロマイド、ブチルクロライド、２−エチルヘキシルクロライド、オクチルクロライド、ラウリルクロライド、ステアリルクロライド等のアルキルハライド、ｐ−トルエンスルホン酸メチル、ジメチル硫酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸メチル。４級化剤の使用量は、式（４）で表される単量体１モルに対して、０．８モル以上１．０モル以下が、未反応の４級化剤を無くし、多くのモノマーを４級化できるため好ましい。かかるモノマーの４級化は、例えば、モノマーと４級化剤とを、溶媒中、温度６０℃以上９０℃以下に加熱することにより行うことができる。
【００３６】
また、式（４）のモノマーを重合させた後に、前記４級化剤で４級化させることによって、所望の第４級アンモニウム塩基含有重合体を得ることも可能である。その他に、例えば、式（４）で表される単量体をメチルクロライドの如きアルキルハライドで４級化を行い重合させる。得られた第４級アンモニウム塩基含有重合体を、ｐ−トルエンスルホン酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸の如き酸で処理して対イオン交換を行い、目的のアニオン種とした第４級アンモニウム塩基含有重合体とすることも可能である。
【００３７】
上記アクリル樹脂中の各ユニットのモル比率は、アクリル樹脂中の式（１）ユニットのモル数をａ、式（２）ユニットのモル数をｂとした時、ｂ／（ａ＋ｂ）が０．３以上０．９以下であることが好ましい。ｂ／（ａ＋ｂ）を０．３以上とすることで、アクリル樹脂の摩擦帯電付与能が向上し、また、第４級アンモニウム塩構造によるイオン導電性の効果を高めやすい為、トナーに対する迅速な摩擦帯電付与能が向上する。ｂ／（ａ＋ｂ）を０．９以下とすることで、トナーの電荷が現像担持体へ拡散しやすくなり、トナーのチャージアップを抑制できる。
【００３８】
本発明に用いられるアクリル樹脂は、式（１）及び式（２）で示されるユニット以外に、他のユニットを含有しても良い。他のユニットは、単数でも複数でもよい。アクリル樹脂中に含有する他のユニットの含有率は、アクリル樹脂を構成するユニット総数［モル］の３０モル％以下であることが好ましい。他のユニットの含有率を３０モル％以下とすることで、式（１）及び式（２）で示されるユニットの導入による前記の効果を得やすい。
〔その他の樹脂〕
本発明の現像剤担持体を構成する樹脂層にアクリル樹脂以外の樹脂を含有させてもよく、特に熱硬化性樹脂を含有することで樹脂層の耐久性・環境安定性が向上する。熱硬化性樹脂としては、強靭性・耐久性の面から、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。中でも、樹脂層の耐摩耗性を向上させる点、環境安定性に優れる点、アクリル樹脂との相溶性に優れることからフェノール樹脂がより好ましい。
【００３９】
これらの樹脂にアクリル樹脂を混合させる場合、アクリル樹脂は樹脂溶液として、または、樹脂粒子として、混合させることができる。アクリル樹脂粒子として混合させる場合、樹脂層中での樹脂粒子の存在を均一にするために、樹脂粒子の質量平均粒径（Ｄ４）は５μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
〔導電性粒子〕
本発明では樹脂層の抵抗値を調整するために、下記に挙げる導電性粒子を樹脂層中に含有させる。導電性粒子の材質としては、金属、導電性金属酸化物、導電性カーボンブラック等が挙げられる。上記導電性粒子は２種以上混合して使用してもよい。また、導電性粒子の配合量は、樹脂総量１００質量部に対して２０質量部以上１００質量部以下が好ましい。この範囲とすることで樹脂層の強度を損なうこと無く、抵抗値を所望のレベルとすることが可能となる。本発明における現像剤担持体表面の樹脂層の体積抵抗値の目安としては、１０-1Ω・ｃｍ以上１０4Ω・ｃｍ以下である。
【００４１】
〔凹凸付与粒子〕
本発明においては、樹脂層中に表面粗さを均一にし、且つ適切な表面粗さを維持するために、凹凸付与粒子を添加してもよい。凹凸付与粒子としては、球状のものが好ましい。球状粒子であることで、より少ない添加量で所望の表面粗さが得られるとともに、表面形状の均一な凹凸面が得られる。さらに、樹脂層が摩耗した場合でも樹脂層の表面粗さの変化が少なく、現像剤担持体上のトナー層厚の変化が起きにくい。
【００４２】
凹凸付与粒子として、特に限定するものではないが、具体的には以下のものが挙げられる。ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子；ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の如きエラストマー粒子；ＰＭＭＡ、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂の如き樹脂粒子；アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等の酸化物粒子；炭素化粒子、導電処理を施した樹脂粒子の如き導電性粒子、その他、例えばイミダゾール化合物のような有機化合物の粒子状物。
【００４３】
〔基体〕
本発明に用いられる現像剤担持体の基体としては、円筒状部材、円柱状部材、ベルト状部材の如き部材が挙げられる。このような基体はアルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の非磁性の金属または合金を円筒状あるいは円柱状に成型し、研磨、研削の如き処理を施したものが好適に用いられる。
【００４４】
また、感光体ドラムに直接接触させる現像方法を用いる場合の基体としては、導電性軸体と導電性軸体の周囲に設けられた弾性層を有する円柱状部材が好ましく用いられる。導電性軸体としては、導電性を有するものが用いられ、例えばアルミニウムや鉄、ステンレス（ＳＵＳ）を挙げることができる。弾性層としては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ若しくはウレタンの如きエラストマー、又はその他の樹脂成型体が用いられる。
【００４５】
また、磁性トナーを用いる現像方法においては、トナーを現像剤担持体上に磁気的に吸引かつ保持するために、磁石が内設されているマグネットローラを現像剤担持体内に配置する。その場合、基体を円筒状としその内部にマグネットローラを配置すればよい。
【００４６】
〔樹脂層の形成〕
樹脂層の形成方法は、例えば、樹脂層用の各成分を有機溶剤中に分散混合して塗料化し、基体上に塗工し、乾燥固化あるいは硬化することにより形成可能である。各成分の塗料液中への分散混合には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミルの如きビーズを利用した公知の分散装置が好適に利用可能である。また塗工方法としては、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法の如き公知の方法が適用可能である。
【００４７】
本発明では、現像剤担持体表面の粗さとして、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）が０．４μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。現像剤担持体表面のＲａをこの範囲にすることで、現像剤担持体上のトナーの搬送量を適正に維持でき、安定してトナーに摩擦帯電を付与できる。樹脂層の厚さは、４μｍ以上２０μｍ以下であることが均一な膜厚を得るために好ましいが、特にこの厚さに限定されるものではない。
【００４８】
〔現像装置〕
次に、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置について説明する。図１は、本発明の現像剤担持体を有する一実施形態の現像装置の模式断面図であり、トナー５０４として磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いている。図１において、公知のプロセスにより形成された静電潜像を保持する静電潜像担持体、例えば、電子写真感光体ドラム５０１は、矢印Ｂ方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ５０８は、現像剤を収容している現像剤容器としてのホッパ５０３によって供給された、トナー５０４を担持して矢印Ａ方向に回転する。それによって、現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１とが対向している現像領域Ｄにトナー５０４を搬送する。図１に示すように、現像スリーブ５０８内には、トナー５０４を現像スリーブ５０８上に磁気的に吸引且つ保持するために、磁石が内接されているマグネットローラ５０５が配置されている。
【００４９】
本発明の現像装置で用いられる現像スリーブ５０８は、基体としての金属製円筒管５０６上に被覆された樹脂層５０７を有する。ホッパ５０３中には、トナー５０４を攪拌するための攪拌翼５１０が設けられている。５１３は、現像スリーブ５０８とマゲネットローラ５０５とが非接触状態にあることを示す間隙である。トナー５０４は、現像剤を構成する磁性トナー相互間及び現像スリーブ５０８上の樹脂層５０７との摩擦により、感光体ドラム５０１上の静電潜像を現像することが可能な摩擦帯電電荷を得る。図１の例では、現像領域Ｄに搬送されるトナー５０４の層厚を規制するために、トナー層厚規制部材として強磁性金属製の磁性規制ブレード５０２を使用している。現像スリーブ５０８の表面から約５０〜５００μｍのギャップ幅を持って現像スリーブ５０８に臨むように、ブレード５０２をホッパ５０３から垂下している。マグネットローラ５０５の磁極Ｎ１からの磁力線が磁性規制ブレード５０２に集中することにより、現像スリーブ５０８上にトナー５０４の薄層が形成される。この磁性規制ブレード５０２に代えて非磁性規制ブレードを使用することもできる。
【００５０】
このようにして、現像スリーブ５０８上に形成されるトナー５０４の薄層の厚みは、現像領域Ｄにおける現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１との間の最小間隙よりも更に薄いものであることが好ましい。本発明の現像剤担持体は、以上のようなトナーの薄層により静電潜像を現像する方式の現像装置、即ち、非接触型現像装置に組み込むのが特に有効である。現像領域Ｄにおいて、トナー層の厚みが現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１との間の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち、接触型現像装置にも本発明の現像剤担持体を適用することができる。説明の煩雑を避けるため、以下の説明では、上記したような非接触型現像装置を例に採って行う。
【００５１】
上記現像スリーブ５０８に担持されたトナー５０４を飛翔させるため、上記現像スリーブ５０８には、バイアス手段としての現像バイアス電源５０９により現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときに、静電潜像の画像部（トナー５０４が付着して可視化される領域）の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリーブ５０８に印加するのが好ましい。
【００５２】
また、高電位部と低電位部を有する静電潜像の高電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、正規現像の場合には、静電潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用する。高電位部と低電位部を有する静電潜像の低電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、反転現像の場合には、静電潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用する。ここで、高電位、低電位というのは、絶対値による表現である。これらいずれの場合にも、トナー５０４は少なくとも現像スリーブ５０８との摩擦により帯電する。
【００５３】
図２は、トナー５０４として磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いる他の現像装置を示す模式断面図である。図２の現像装置では、トナー層厚規制部材として弾性規制ブレード５１１を使用している。この弾性規制ブレード５１１は、ウレタンゴム、シリコーンゴムの如きゴム弾性を有する材料、或いはリン青銅、ステンレス鋼の如き金属弾性を有する材料からなる。この弾性規制ブレード５１１を現像スリーブ５０８の回転方向と逆方向の向きで圧接させている。これらの現像装置では、現像スリーブ５０８に対して、トナー層を介してトナー層厚規制部材を弾性的に圧接することによって、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成する。
【００５４】
図３は、トナー５０４として非磁性一成分現像剤を用いる場合の現像装置を示す模式断面図である。現像スリーブ内の磁石は存在せず、基体として金属の円筒管が用いられており、非磁性トナーは層厚規制ブレード５１１、或いはスリーブコート層５０７との摩擦により摩擦帯電され、現像スリーブ５０８の表面上に担持され搬送される。更に図３においては剥ぎ取り部材５１２が設置されている。
【００５５】
図２及び３の現像装置における他の基本的構成は、図１に示した現像装置と同じであり、同符号のものは、同一の部材であることを示す。
【００５６】
〔現像剤〕
次に、本発明の現像剤担持体を組み込んだ現像装置に用いられるトナー粒子を有する現像剤について説明する。本発明に係るトナー粒子は、粉砕法、或いは重合法によって製造することができる。粉砕法を用いたトナーでは、種々の方法で球形化処理、表面平滑化処理を施すと、磁性体を内包しやすくなる。その結果、トナーの転写性が向上し、トナーの消費量を抑制することが可能である。球形化度を高めたトナー粒子は、一般的に高帯電量であり使用状況によっては摩擦帯電量が高くなり過ぎてチャージアップを生じる場合がある。特に、本発明で用いられる現像剤担持体は、このような球形化度を高めたトナー粒子に対して適切な摩擦帯電付与能力を維持することができる。よって、このような高球形化度を有するトナーとの組合せでは、本発明の現像剤担持体はさらに好適に用いることができる。
【００５７】
また、本発明に使用できるトナーは、さらに高画質のため、より微小な潜像ドットを忠実に現像するためには、本発明のトナーの質量平均粒径は３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。トナーには離型剤を配合することが好ましい。離型剤としては、以下のものが挙げられる。パラフィンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類。その中でも、定着性の観点から、融点の低いワックスを用いることが好ましい。トナーの結着樹脂としては以下のものが挙げられる。ポリスチレン；ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエ−テル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。さらに、トナーには、環境安定性、摩擦帯電安定性、現像性、流動性、保存性向上及びクリーニング性向上のために、シリカ、酸化チタン、アルミナの如き無機微粉体を外添すること、すなわちトナー表面近傍に存在させていることが好ましい。無機微粉体の添加量は、トナー中に０．１質量％乃至５．０質量％、好ましくは０．５質量％乃至４．０質量％である。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明する。まず、以下に本発明に関わる測定方法について述べる。
【００５９】
＜アクリル樹脂の分析方法＞
アクリル樹脂のポリマーの構造は、熱分解ＧＣ／ＭＳ装置「Ｖｏｙａｇｅｒ」（商品名、サーモエレクトロン社製）で分析して求めた。なお、熱分解温度：６００℃、カラム：ＨＰ−１（１５ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍ）、Ｉｎｌｅｔ：３００℃、Ｓｐｌｉｔ：２０．０、注入量：１．２ｍｌ／ｍｉｎ、昇温：５０℃（４ｍｉｎ）−３００℃（２０℃／ｍｉｎ）の条件で行った。
【００６０】
＜現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａの測定方法＞
現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に基づき、表面粗さ計：「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名、小坂研究所製）を用いて測定した。なお、測定条件としては、カットオフ０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍ、送り速度０．５ｍｍ／ｓとし、軸方向３点（長手方向の中心部、両端部から各５０ｍｍの位置）×周方向３点（１２０度間隔）＝９点について測定し、その平均値を当該試料の現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａとした。
【００６１】
＜樹脂層の膜厚の測定方法＞
樹脂層の膜厚の測定には、レーザー光にて円筒の外径を測定するレーザー寸法測定器（株式会社キーエンス製）を用いた。コントローラ：「ＬＳ−５５００」（商品名）及びセンサーヘッド：「ＬＳ−５０４０Ｔ」（商品名）を用いた。現像剤担持体固定治具及び現像剤担持体送り機構を取り付けた装置にセンサー部を別途固定し、現像剤担持体の外径寸法を測定した。なお、測定は、現像剤担持体長手方向に対し均等に３０分割して３０箇所測定し、更に現像剤担持体を周方向に９０°回転させた後更に３０箇所、計６０箇所について行った。得られた測定値の平均値を当該試料の外径寸法とした。樹脂層形成前に基体の外径を測定しておき、樹脂層形成後に再び外径を測定し、その差分を樹脂層の膜厚とした。
【００６２】
＜樹脂層の体積抵抗値の測定方法＞
１００μｍの厚さのＰＥＴシート上に、７μｍ乃至２０μｍの樹脂層を形成し、抵抗率計：「ロレスタＡＰ」（商品名、三菱化学製）にて４端子プローブを用いて樹脂層の体積抵抗値を測定した。なお、測定環境は、温度２０℃乃至２５℃、湿度５０％ＲＨ乃至６０％ＲＨとした。
【００６３】
＜１．アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例＞
撹拌機、冷却器、温度計、窒素導入管及び滴下ロートを付した４つ口セパラブルフラスコ内で、以下の材料を混合して、均一になるまで攪拌した。
・ジメチルアミノエチルメタクリレート：３６．５質量部、
・ラウリルブロマイド（４級化剤）：６３．５質量部、
・エタノール：５０質量部。
【００６４】
撹拌を続けながら、７０℃まで昇温した後５時間攪拌してジメチルアミノエチルメタクリレートの４級化を行い、４級アンモニウム塩基含有モノマーである、（２−メタクリロイロキシエチル）ラウリルジメチルアンモニウムブロマイドを得た。得られた反応溶液を冷却した後、共重合成分として、メタクリル酸２１．９質量部を上記反応溶液に添加し、均一になるまで撹拌した。一方、エタノール５０質量部、及び重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１．０質量部をエタノール５０質量部に溶解させた溶液を滴下ロートに入れた。撹拌を続けながら、反応系内の温度が７０℃になるまで昇温し、滴下ロート中の重合開始剤溶液を１時間かけて添加した。滴下終了後、窒素導入下で５時間還流して、反応させ、さらにＡＩＢＮを０．２質量部添加した後１時間反応させた。更に、この溶液をエタノールで希釈して固形分４０％のアクリル樹脂溶液Ａ−１を得た。得られたアクリル樹脂の構造を表１に示す。
【００６５】
＜２．アクリル樹脂溶液Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４の製造例＞
使用原料を表１に示す成分としたこと以外は、アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例の場合と同様にして、アクリル樹脂溶液Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４を得た。なお、アクリル樹脂溶液Ａ−１６に関しては、溶液生成後、イオン交換樹脂によりアニオンを臭素イオンからｐ-トルエンスルホン酸イオンへのイオン交換を行った。またアクリル樹脂溶液ａ−１の場合はメタクリル酸を使用しなかった。得られたアクリル樹脂Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４の構造を表１に示す。
【００６６】
＜３．アクリル樹脂粒子Ａ−１７の製造例＞
アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例の場合と同様の条件で重合反応を実施した。反応終了後、乾燥、粉砕工程を経て質量平均粒径（Ｄ４）４．０μｍのアクリル樹脂粒子Ａ−１７を得た。
【００６７】
＜４．アクリル樹脂以外の樹脂＞
以下の樹脂を使用した。
Ｂ−１：レゾール型フェノール樹脂：「Ｊ−３２５」（商品名、大日本インキ化学工業社製、固形分６０％）、
Ｂ−２：ブチル化メラミン樹脂：「Ｌ−１０９−６５」（商品名、大日本インキ化学工業社製、固形分６０％）。
【００６８】
＜５．トナーの製造例＞
・スチレン：７６質量部、
・ｎ−ブチルアクリレート：２４質量部、
・ジビニルベンゼン：０．５質量部、
・飽和ポリエステル樹脂（Ｍｎ＝１１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．６、酸価＝１２ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝７２℃）：７質量部、
・サリチル酸アルミニウム化合物（「ボントロンＥ−８８」、商品名、オリエント化学社製）：０．５質量部、
・磁性酸化鉄（平均粒径０．２μｍ、保磁力１１．２ＫＡ／ｍ、残留磁化８．８Ａｍ2／ｋｇ、飽和磁化８０．３Ａｍ2／ｋｇ）：９０質量部。
【００６９】
この混合物を温度１３０℃に加熱した２軸混練押し出し機にて混練した。得られた混練物を冷却した後、ハンマーミルで粗粉砕し得られた粗粉砕物を、機械式粉砕機：「ターボミルＴ２５０」（商品名、ターボ工業社製）を用いて微粉砕を行なった後、熱球形化処理を行なった。熱球形化処理を行った微粉砕粉を、コアンダ効果を利用した多分割分級装置：「エルボジェット分級機」（商品名、日鉄鉱業社製）で、超微粉および粗粉を同時に分級除去して、質量平均粒径（Ｄ４）６．３μｍ、円形度が０．９６６であるトナー粒子を得た。このトナー粒子１００質量部に疎水性コロイダルシリカ１．０質量部を添加し、ヘンシェルミキサー：「ＦＭ−７５」（商品名、三井三池化工機社製）にて混合分散させることで、磁性一成分トナー１を得た。
【００７０】
〔実施例１〕
＜塗料中間体の作製＞
以下の材料を混合し、直径０．８ｍｍのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミル：「スターミル」（商品名、アシザワファインテック社製）にて1時間分散して塗料中間体を得た。
・アクリル樹脂溶液Ａ−１：固形分として１００質量部、
・導電性粒子：「ＴＧＰ−７」（商品名、東海カーボン社製）：５０質量部、
・エタノール：１５０質量部。
【００７１】
＜樹脂層用塗料の作製＞
次に、塗料中間体に凹凸付与粒子：「ニカビーズＩＣＢ−０５２０」（商品名、日本カーボン社製）を５質量部添加し、直径１．５ｍｍのガラスビーズをメディア粒子としたサンドミルにて４０分間分散して樹脂層用塗料を得た。樹脂層用塗料の体積抵抗値は０．４Ω・ｃｍであった。
【００７２】
＜樹脂層の形成＞
次いで、この樹脂層用塗料にエタノールを添加することで固形分濃度を３０％に調整した。外径１０．０ｍｍ、長さ２５５ｍｍのアルミニウム製の円筒管を回転台に立てて回転させ、両端部（駆動側２５ｍｍ、非駆動側９ｍｍ）にマスキングを施し、エアスプレーガンを一定速度４０ｍｍ／秒で下降させながら、樹脂層用塗料を円筒管表面に塗工し樹脂層を形成させた。なお、塗工条件は温度３０℃／湿度３５％ＲＨの環境下にて、樹脂層用塗料は恒温槽で温度２８℃に制御した状態で使用した。続いて熱風乾燥炉により温度１５０℃で３０分間加熱して樹脂層を硬化させ、Ｒａ＝０．９６μｍ、樹脂層の厚さが１０μｍである現像剤担持体Ｄ−１を作製した。表２に現像剤担持体（現像スリーブ）Ｄ−１の樹脂層の処方を挙げた。
【００７３】
＜画像評価＞
現像剤担持体Ｄ−１にマグネットローラを挿入した後、レーザービームプリンタＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎ（商品名；ヒューレット・パッカード社製）のカートリッジに組み込んだ。前記トナーを用い、温度３０℃／湿度８０％ＲＨの環境下（Ｈ／Ｈ）でトナーの摩擦帯電量、温度１５℃／湿度１０％ＲＨの環境下（Ｌ／Ｌ）でトナーの摩擦帯電量とゴーストを評価した。結果は表２に示したように、Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量は高く、Ｌ／Ｌでのトナーの摩擦帯電量はＨ／Ｈに対して微増であり、ゴーストも良好であった。すなわち、本発明の現像剤担持体を用いることで、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
なお、Ｈ／ＨとＬ／Ｌでのトナーの帯電量、Ｌ／Ｌでのゴーストは以下のように評価した。
【００７４】
（１）Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量（μＣ／ｇ）
上記のカートリッジをＨ／Ｈの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填し、ベタ黒画像を１枚出力した。画像出力直後の現像剤担持体表面に付着しているトナーをファラデーケージに採取し、その帯電量をエレクトロメータ：「ＫＥＩＴＨＬＥＹ ６１６」（商品名、東陽テクニカ製）にて測定した。また採取質量から質量当たりのトナーの摩擦帯電量を求めた。
【００７５】
（２）Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量（μＣ／ｇ）
上記のカートリッジをＬ／Ｌの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填してベタ黒画像を１枚出力し、画像出力直後の現像剤担持体表面に付着しているトナーの帯電量を測定した。続いて、ベタ白画像を連続モードで５０枚出力した後、現像剤担持体表面に付着しているトナーの帯電量を測定した。帯電量の測定は、Ｈ／Ｈの場合と同様に実施した。
【００７６】
（３）Ｌ／Ｌでのゴースト評価
上記のカートリッジをＬ／Ｌの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填し、ゴーストの評価を行った。出力画像として、先端の現像剤担持体一周分に相当する領域を白地にベタ黒の象形画像（四角形、丸形など）を等間隔で配置し、それ以外の部分をハーフトーンとしたものを用いた。そして、ハーフトーン上に象形画像のゴーストがどのように出現するかによりランク付けを行った。
Ａ：濃淡差が全く見られない。
Ｂ：見る角度によってわずかな濃淡差が確認できる程度。
Ｃ：ゴーストが目視で明確に確認される。
Ｄ：ゴーストがはっきり濃淡として現れ、現像剤担持体二周分以上の濃淡差が確認される。
【００７７】
尚、ゴーストは、現像工程において消費されずに現像剤担持体上に残っているトナーと、現像剤担持体上に新たに供給されたトナーとの現像能力の差（摩擦帯電量の差）によって生じる現象である。トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つ、トナーのチャージアップを抑制できれば、上記の摩擦帯電量の差を小さくでき、ゴーストを良化できる。
【００７８】
〔実施例２〜実施例１９、比較例１〜比較例６〕
表２に挙げた処方にて実施例１と同様に、現像剤担持体Ｄ−２〜Ｄ−１９及びｄ−１〜ｄ−６を作製し、評価を行った。実施例１５〜実施例１７及び比較例１では、塗料中間体の作製時にアクリル樹脂以外の樹脂（Ｂ−１またはＢ−２）も添加した。樹脂層用塗料の固形分濃度は、適宜調節して作製した。現像剤担持体の物性と各種評価結果を表２に記す。
【００７９】
上記の結果から分かるように、本発明の現像剤担持体を用いることで、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８０】
実施例２〜実施例９を比較すると、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が大きくなるほど、Ｈ／Ｈでのトナーの帯電量が高くなることが分かる。すなわち、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が大きくなるほど、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できることがわかった。一方で、比較例５のようにユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数を大きくしすぎると、Ｌ／Ｌ環境下ではトナーがチャージアップし、ゴーストが悪化した。これは、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数を大きくすることで、アクリル樹脂自体の結晶化が起こりやすくなり、樹脂層中の導電性粒子が均一に存在しなくなったことに起因すると推測している。また、比較例４では、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が小さいために、Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量は低かった。すなわち、比較例４では、トナーに対して迅速な摩擦帯電を付与できなかった。
【００８１】
実施例１と実施例１０〜１４を比較すると、ユニット（１）の比率が高くなるほどトナーチャージアップ抑制に効果があり、ユニット（２）の比率が高くなるほどトナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できることが分かった。
【００８２】
実施例１４では、ユニット（１）としてアクリル酸構造のものを用いたが、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８３】
実施例１５と実施例１６では、アクリル樹脂とアクリル樹脂以外の樹脂を現像剤担持体の樹脂層に用いたが、両者ともにトナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８４】
実施例１７及び実施例１８では、アクリル樹脂のアニオン種を変更したが、臭素を用いたものと同様、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８５】
実施例１９では、アクリル樹脂溶液ではなくアクリル樹脂粒子を添加したが、アクリル樹脂溶液を添加したものと同様、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８６】
比較例１では本発明のアクリル樹脂を使用しなかったために、Ｈ／Ｈではトナーの帯電量が低く、Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量はＨ／Ｈに対して大幅に増加し、ゴーストが悪化した。これは、トナーに対して迅速な摩擦帯電を付与できなかったこと、樹脂層のイオン導電性がなく、トナーがチャージアップしたことに起因している。
【００８７】
比較例２及び比較例３では、ユニット（１）の成分を使用しなかった。そのため、トナーのチャージアップを抑制できず、Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量はＨ／Ｈに対して大幅に増加し、ゴーストが悪化した。
【００８８】
比較例６は導電性粒子を使用しなかったために、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できず、またトナーのチャージアップも抑制できなかった。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【符号の説明】
【００９１】
５０１・・・・像担持体（感光体ドラム）
５０２・・・・トナー層厚規制部材（磁性規制ブレード）
５０３・・・・ホッパ
５０４・・・・トナー
５０５・・・・マグネットローラ
５０６・・・・金属製円筒管（基体）
５０７・・・・樹脂層
５０８・・・・現像剤担持体（現像スリーブ）
５０９・・・・電源
５１０・・・・攪拌翼
５１１・・・・トナー層厚規制部材（弾性規制ブレード）
５１２・・・・剥ぎ取り部材
５１３・・・・現像スリーブとマグネットローラの間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真装置に用いる現像剤担持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の画像形成装置は、高画質化や低消費量化という点からトナーの小粒径化や球形化が主流になってきている。このように小粒径化・球形化したトナーを用いた場合、現像剤担持体上のトナー層の形成は、使用環境やトナーの物性、現像剤担持体表面の状態に依存し、トナーの摩擦帯電量を制御しにくくなってきている。トナーの摩擦帯電量を制御する方法として、現像剤担持体の表面に荷電制御剤を含有させた樹脂層を設ける方法が知られている。
【０００３】
特許文献１では、ビニル重合性モノマー及び含窒素ビニルモノマーが含まれる共重合体を樹脂層中に含有させた現像剤担持体を提案している。このような構成によると、トナーに対する摩擦帯電付与能を高くできる。
【０００４】
特許文献２では、少なくとも熱硬化性樹脂と、水酸基と第4級アンモニウム塩基を有するアクリル樹脂からなる樹脂層を有する現像剤担持体を提案している。このような構成によると、摩擦帯電付与能が高く、且つ、イオン導電性を有した樹脂層が得られる。
【０００５】
しかし、高画質化のためには、静電潜像に対して忠実に現像する目的で、トナーに対してより迅速に高い摩擦帯電を与え、安定してトナーの摩擦帯電量分布を均一に制御することが必要となる。また、低湿下ではトナーのチャージアップが起こりやすくなるため、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を与える一方、トナーが有する過剰な電荷をより現像剤担持体に拡散させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２６００４号公報
【特許文献２】特開２０１０−８８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高温高湿下や低温低湿下においても、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できる現像剤担持体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る現像剤担持体は、基体と、該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体において、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を含有しており、
該アクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットを有していることを特徴とする：
【０００９】
【化１】
【００１０】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【００１１】
【化２】
【００１２】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高温高湿下や低温低湿下においても、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る現像装置の断面図である。
【図２】本発明に係る現像装置の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像装置の更に他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明について詳述する。本発明に係る現像剤担持体は、少なくとも基体と、該基体表面に形成された樹脂層を有している。前記樹脂層は所定のユニットを有するアクリル樹脂及び導電性粒子を含んでいる。
【００１６】
〔アクリル樹脂〕
本発明に係るアクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットとを有する。
【００１７】
【化３】
【００１８】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【００１９】
【化４】
【００２０】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【００２１】
上記のアクリル樹脂を含む樹脂層を備えた現像剤担持体が、低湿下においてトナーのチャージアップを有効に抑制できる理由は明らかではない。しかしながら、式（１）中のカルボキシル基の存在により、過剰に帯電したトナーの電荷が現像剤担持体に、より効率的に拡散させられていると本発明者らは推測している。
【００２２】
一方、本発明に係るアクリル樹脂が含む式（２）で示されるユニットは、トナーに対する優れた摩擦帯電付与能を樹脂層に与えている。加えて、式（２）で示されるユニットがイオン導電性を有しているため、樹脂層の導電性が向上し、トナーのチャージアップを抑制できる。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6から選ばれる少なくとも一つの基が炭素数１９以上のアルキル基である場合、アクリル樹脂自身が結晶化しやすくなる。その結果、導電性粒子が樹脂層中で不均一に存在しやすくなり、現像剤担持体としての帯電安定性を相対的に低下させる場合がある。また、Ｒ4、Ｒ5およびＲ6の全てが炭素数５以下のアルキル基であると、現像剤担持体のトナーに対する摩擦帯電付与能を相対的に低下させる場合がある。
【００２３】
式（２）で示されるユニットとして、次の構造を有するものがより好ましい。
Ｒ4、Ｒ5及びＲ6から選ばれる少なくとも一つの基が、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、またはテトラデシル基から選ばれる何れかの長鎖アルキル基であり、Ｒ4、Ｒ5及びＲ6のうちで上記の長鎖アルキル基でない残りの基が炭素数１〜５の低級アルキル基。このように、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6の少なくとも１つに長鎖アルキル基が導入されていることにより、式（２）で示されるユニットが現像剤担持体の樹脂層表面に多く存在する傾向がある。その結果、トナーに対する摩擦帯電付与能が向上する効果を奏する。特に、Ｒ4がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基からなる群から選ばれるいずれかであり、且つＲ5及びＲ6が炭素数１〜５のアルキル基であるユニットが好ましい。この範囲内にあることで、トナーに対する摩擦帯電付与能が高く、且つ導電性粒子が樹脂層中でより均一に存在できる。その結果、トナーに対する迅速な摩擦帯電付与とトナーのチャージアップ抑制のバランスがより良化する。
【００２４】
また、Ａ-は、ハロゲン類、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸等の無機酸類、カルボン酸、スルホン酸の如き有機酸類におけるアニオンである。溶媒への均一分散性の観点から、硫黄原子もしくはハロゲン原子を含むアニオンであることが好ましい。
【００２５】
本発明で使用可能なアクリル樹脂は、第４級アンモニウム塩基を有するモノマーを重合して製造できる。第４級アンモニウム塩基を有するモノマーとしては、下記の式（３）に示すモノマーが挙げられる。
【００２６】
【化５】
【００２７】
［式中の、Ｒ2は、水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示し、Ｒ4、Ｒ5、及びＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基、その他の基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す、A−は、アニオンを示す。］。
【００２８】
式（３）で表されるモノマーとしては、好ましくは、Ｒ4、Ｒ5、Ｒ6の少なくとも一つの基がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基のいずれかであることが好ましい。特に、Ｒ4がオクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基のいずれかであり、Ｒ5、Ｒ6が炭素数１〜５のアルキル基であることが、より好ましい。Ａ-は、ハロゲン類、塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸、硝酸等の無機酸類、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類におけるアニオンである。溶媒への均一分散性の観点から、硫黄原子もしくはハロゲン原子を含むアニオンであることが好ましい。
【００２９】
本発明で使用可能なアクリル樹脂の製造工程においては、塊状重合法、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の重合方法を用いることができる。反応を容易に制御できる点から溶液重合法が好ましい。溶液重合法で使用する溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールである。その他、必要に応じてキシレン、トルエン、酢酸エチル、酢酸イソブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド等の他溶媒を混合して使用しても構わない。溶媒とモノマー成分の比は、溶媒１００質量部に対してモノマー成分３０質量部以上４００質量部以下で行うのが、モノマーの反応速度の観点から好ましい。
【００３０】
モノマーの重合は、例えば、不活性ガス雰囲気下において、モノマーを重合開始剤の存在下で５０℃以上１００℃以下に加熱して行うことができる。重合開始剤としては、以下のものが挙げられる。ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、クミルパーピバレート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）。重合開始剤は単独で、または２種以上のモノマーを組み合わせて用いることができる。通常は重合開始剤をモノマー溶液に添加して重合を開始するが、未反応モノマーを低減するために重合開始剤の一部を重合の途中に添加しても良い。また、紫外線や電子線の照射によって重合を促進させる方法も使用することが可能であり、これらの手法を組み合わせても構わない。
【００３１】
重合開始剤の使用量は、モノマー成分１００質量部に対し０．０５質量部以上３０質量部以下とすることが、未反応モノマーの低減や反応速度の適正化の観点から好ましく、より好ましくは０．１質量部以上１５質量部以下である。重合反応の温度としては、使用する溶媒、重合開始剤、モノマー成分の組成に応じて設定することができるが、温度４０℃以上１５０℃以下で行うのが、反応速度の適正化や溶媒の揮発を防ぐ点で好ましい。
【００３２】
また、式（３）のモノマーは、下式（４）で表されるモノマーを４級化剤で４級化したものを用いることができる。
【００３３】
【化６】
【００３４】
［式中の、Ｒ2は、水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示し、Ｒ4、Ｒ5はアルキル基を示す。］。
【００３５】
４級化剤としては、以下の如き有機酸化合物が挙げられる。ブチルブロマイド、２−エチルヘキシルブロマイド、オクチルブロマイド、ラウリルブロマイド、ステアリルブロマイド、ブチルクロライド、２−エチルヘキシルクロライド、オクチルクロライド、ラウリルクロライド、ステアリルクロライド等のアルキルハライド、ｐ−トルエンスルホン酸メチル、ジメチル硫酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸メチル。４級化剤の使用量は、式（４）で表される単量体１モルに対して、０．８モル以上１．０モル以下が、未反応の４級化剤を無くし、多くのモノマーを４級化できるため好ましい。かかるモノマーの４級化は、例えば、モノマーと４級化剤とを、溶媒中、温度６０℃以上９０℃以下に加熱することにより行うことができる。
【００３６】
また、式（４）のモノマーを重合させた後に、前記４級化剤で４級化させることによって、所望の第４級アンモニウム塩基含有重合体を得ることも可能である。その他に、例えば、式（４）で表される単量体をメチルクロライドの如きアルキルハライドで４級化を行い重合させる。得られた第４級アンモニウム塩基含有重合体を、ｐ−トルエンスルホン酸、ヒドロキシナフタレンスルホン酸の如き酸で処理して対イオン交換を行い、目的のアニオン種とした第４級アンモニウム塩基含有重合体とすることも可能である。
【００３７】
上記アクリル樹脂中の各ユニットのモル比率は、アクリル樹脂中の式（１）ユニットのモル数をａ、式（２）ユニットのモル数をｂとした時、ｂ／（ａ＋ｂ）が０．３以上０．９以下であることが好ましい。ｂ／（ａ＋ｂ）を０．３以上とすることで、アクリル樹脂の摩擦帯電付与能が向上し、また、第４級アンモニウム塩構造によるイオン導電性の効果を高めやすい為、トナーに対する迅速な摩擦帯電付与能が向上する。ｂ／（ａ＋ｂ）を０．９以下とすることで、トナーの電荷が現像担持体へ拡散しやすくなり、トナーのチャージアップを抑制できる。
【００３８】
本発明に用いられるアクリル樹脂は、式（１）及び式（２）で示されるユニット以外に、他のユニットを含有しても良い。他のユニットは、単数でも複数でもよい。アクリル樹脂中に含有する他のユニットの含有率は、アクリル樹脂を構成するユニット総数［モル］の３０モル％以下であることが好ましい。他のユニットの含有率を３０モル％以下とすることで、式（１）及び式（２）で示されるユニットの導入による前記の効果を得やすい。
〔その他の樹脂〕
本発明の現像剤担持体を構成する樹脂層にアクリル樹脂以外の樹脂を含有させてもよく、特に熱硬化性樹脂を含有することで樹脂層の耐久性・環境安定性が向上する。熱硬化性樹脂としては、強靭性・耐久性の面から、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂が好ましい。中でも、樹脂層の耐摩耗性を向上させる点、環境安定性に優れる点、アクリル樹脂との相溶性に優れることからフェノール樹脂がより好ましい。
【００３９】
これらの樹脂にアクリル樹脂を混合させる場合、アクリル樹脂は樹脂溶液として、または、樹脂粒子として、混合させることができる。アクリル樹脂粒子として混合させる場合、樹脂層中での樹脂粒子の存在を均一にするために、樹脂粒子の質量平均粒径（Ｄ４）は５μｍ以下であることが好ましい。
【００４０】
〔導電性粒子〕
本発明では樹脂層の抵抗値を調整するために、下記に挙げる導電性粒子を樹脂層中に含有させる。導電性粒子の材質としては、金属、導電性金属酸化物、導電性カーボンブラック等が挙げられる。上記導電性粒子は２種以上混合して使用してもよい。また、導電性粒子の配合量は、樹脂総量１００質量部に対して２０質量部以上１００質量部以下が好ましい。この範囲とすることで樹脂層の強度を損なうこと無く、抵抗値を所望のレベルとすることが可能となる。本発明における現像剤担持体表面の樹脂層の体積抵抗値の目安としては、１０-1Ω・ｃｍ以上１０4Ω・ｃｍ以下である。
【００４１】
〔凹凸付与粒子〕
本発明においては、樹脂層中に表面粗さを均一にし、且つ適切な表面粗さを維持するために、凹凸付与粒子を添加してもよい。凹凸付与粒子としては、球状のものが好ましい。球状粒子であることで、より少ない添加量で所望の表面粗さが得られるとともに、表面形状の均一な凹凸面が得られる。さらに、樹脂層が摩耗した場合でも樹脂層の表面粗さの変化が少なく、現像剤担持体上のトナー層厚の変化が起きにくい。
【００４２】
凹凸付与粒子として、特に限定するものではないが、具体的には以下のものが挙げられる。ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子；ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の如きエラストマー粒子；ＰＭＭＡ、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂の如き樹脂粒子；アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化錫等の酸化物粒子；炭素化粒子、導電処理を施した樹脂粒子の如き導電性粒子、その他、例えばイミダゾール化合物のような有機化合物の粒子状物。
【００４３】
〔基体〕
本発明に用いられる現像剤担持体の基体としては、円筒状部材、円柱状部材、ベルト状部材の如き部材が挙げられる。このような基体はアルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等の非磁性の金属または合金を円筒状あるいは円柱状に成型し、研磨、研削の如き処理を施したものが好適に用いられる。
【００４４】
また、感光体ドラムに直接接触させる現像方法を用いる場合の基体としては、導電性軸体と導電性軸体の周囲に設けられた弾性層を有する円柱状部材が好ましく用いられる。導電性軸体としては、導電性を有するものが用いられ、例えばアルミニウムや鉄、ステンレス（ＳＵＳ）を挙げることができる。弾性層としては、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ若しくはウレタンの如きエラストマー、又はその他の樹脂成型体が用いられる。
【００４５】
また、磁性トナーを用いる現像方法においては、トナーを現像剤担持体上に磁気的に吸引かつ保持するために、磁石が内設されているマグネットローラを現像剤担持体内に配置する。その場合、基体を円筒状としその内部にマグネットローラを配置すればよい。
【００４６】
〔樹脂層の形成〕
樹脂層の形成方法は、例えば、樹脂層用の各成分を有機溶剤中に分散混合して塗料化し、基体上に塗工し、乾燥固化あるいは硬化することにより形成可能である。各成分の塗料液中への分散混合には、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミルの如きビーズを利用した公知の分散装置が好適に利用可能である。また塗工方法としては、ディッピング法、スプレー法、ロールコート法の如き公知の方法が適用可能である。
【００４７】
本発明では、現像剤担持体表面の粗さとして、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１）が０．４μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。現像剤担持体表面のＲａをこの範囲にすることで、現像剤担持体上のトナーの搬送量を適正に維持でき、安定してトナーに摩擦帯電を付与できる。樹脂層の厚さは、４μｍ以上２０μｍ以下であることが均一な膜厚を得るために好ましいが、特にこの厚さに限定されるものではない。
【００４８】
〔現像装置〕
次に、本発明の現像剤担持体が組み込まれる現像装置について説明する。図１は、本発明の現像剤担持体を有する一実施形態の現像装置の模式断面図であり、トナー５０４として磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いている。図１において、公知のプロセスにより形成された静電潜像を保持する静電潜像担持体、例えば、電子写真感光体ドラム５０１は、矢印Ｂ方向に回転される。現像剤担持体としての現像スリーブ５０８は、現像剤を収容している現像剤容器としてのホッパ５０３によって供給された、トナー５０４を担持して矢印Ａ方向に回転する。それによって、現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１とが対向している現像領域Ｄにトナー５０４を搬送する。図１に示すように、現像スリーブ５０８内には、トナー５０４を現像スリーブ５０８上に磁気的に吸引且つ保持するために、磁石が内接されているマグネットローラ５０５が配置されている。
【００４９】
本発明の現像装置で用いられる現像スリーブ５０８は、基体としての金属製円筒管５０６上に被覆された樹脂層５０７を有する。ホッパ５０３中には、トナー５０４を攪拌するための攪拌翼５１０が設けられている。５１３は、現像スリーブ５０８とマゲネットローラ５０５とが非接触状態にあることを示す間隙である。トナー５０４は、現像剤を構成する磁性トナー相互間及び現像スリーブ５０８上の樹脂層５０７との摩擦により、感光体ドラム５０１上の静電潜像を現像することが可能な摩擦帯電電荷を得る。図１の例では、現像領域Ｄに搬送されるトナー５０４の層厚を規制するために、トナー層厚規制部材として強磁性金属製の磁性規制ブレード５０２を使用している。現像スリーブ５０８の表面から約５０〜５００μｍのギャップ幅を持って現像スリーブ５０８に臨むように、ブレード５０２をホッパ５０３から垂下している。マグネットローラ５０５の磁極Ｎ１からの磁力線が磁性規制ブレード５０２に集中することにより、現像スリーブ５０８上にトナー５０４の薄層が形成される。この磁性規制ブレード５０２に代えて非磁性規制ブレードを使用することもできる。
【００５０】
このようにして、現像スリーブ５０８上に形成されるトナー５０４の薄層の厚みは、現像領域Ｄにおける現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１との間の最小間隙よりも更に薄いものであることが好ましい。本発明の現像剤担持体は、以上のようなトナーの薄層により静電潜像を現像する方式の現像装置、即ち、非接触型現像装置に組み込むのが特に有効である。現像領域Ｄにおいて、トナー層の厚みが現像スリーブ５０８と感光体ドラム５０１との間の最小間隙以上の厚みである現像装置、即ち、接触型現像装置にも本発明の現像剤担持体を適用することができる。説明の煩雑を避けるため、以下の説明では、上記したような非接触型現像装置を例に採って行う。
【００５１】
上記現像スリーブ５０８に担持されたトナー５０４を飛翔させるため、上記現像スリーブ５０８には、バイアス手段としての現像バイアス電源５０９により現像バイアス電圧が印加される。この現像バイアス電圧として直流電圧を使用するときに、静電潜像の画像部（トナー５０４が付着して可視化される領域）の電位と背景部の電位との間の値の電圧を現像スリーブ５０８に印加するのが好ましい。
【００５２】
また、高電位部と低電位部を有する静電潜像の高電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、正規現像の場合には、静電潜像の極性と逆極性に帯電するトナーを使用する。高電位部と低電位部を有する静電潜像の低電位部にトナーを付着させて可視化する、所謂、反転現像の場合には、静電潜像の極性と同極性に帯電するトナーを使用する。ここで、高電位、低電位というのは、絶対値による表現である。これらいずれの場合にも、トナー５０４は少なくとも現像スリーブ５０８との摩擦により帯電する。
【００５３】
図２は、トナー５０４として磁性トナーを有する一成分系現像剤を用いる他の現像装置を示す模式断面図である。図２の現像装置では、トナー層厚規制部材として弾性規制ブレード５１１を使用している。この弾性規制ブレード５１１は、ウレタンゴム、シリコーンゴムの如きゴム弾性を有する材料、或いはリン青銅、ステンレス鋼の如き金属弾性を有する材料からなる。この弾性規制ブレード５１１を現像スリーブ５０８の回転方向と逆方向の向きで圧接させている。これらの現像装置では、現像スリーブ５０８に対して、トナー層を介してトナー層厚規制部材を弾性的に圧接することによって、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成する。
【００５４】
図３は、トナー５０４として非磁性一成分現像剤を用いる場合の現像装置を示す模式断面図である。現像スリーブ内の磁石は存在せず、基体として金属の円筒管が用いられており、非磁性トナーは層厚規制ブレード５１１、或いはスリーブコート層５０７との摩擦により摩擦帯電され、現像スリーブ５０８の表面上に担持され搬送される。更に図３においては剥ぎ取り部材５１２が設置されている。
【００５５】
図２及び３の現像装置における他の基本的構成は、図１に示した現像装置と同じであり、同符号のものは、同一の部材であることを示す。
【００５６】
〔現像剤〕
次に、本発明の現像剤担持体を組み込んだ現像装置に用いられるトナー粒子を有する現像剤について説明する。本発明に係るトナー粒子は、粉砕法、或いは重合法によって製造することができる。粉砕法を用いたトナーでは、種々の方法で球形化処理、表面平滑化処理を施すと、磁性体を内包しやすくなる。その結果、トナーの転写性が向上し、トナーの消費量を抑制することが可能である。球形化度を高めたトナー粒子は、一般的に高帯電量であり使用状況によっては摩擦帯電量が高くなり過ぎてチャージアップを生じる場合がある。特に、本発明で用いられる現像剤担持体は、このような球形化度を高めたトナー粒子に対して適切な摩擦帯電付与能力を維持することができる。よって、このような高球形化度を有するトナーとの組合せでは、本発明の現像剤担持体はさらに好適に用いることができる。
【００５７】
また、本発明に使用できるトナーは、さらに高画質のため、より微小な潜像ドットを忠実に現像するためには、本発明のトナーの質量平均粒径は３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。トナーには離型剤を配合することが好ましい。離型剤としては、以下のものが挙げられる。パラフィンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス類。その中でも、定着性の観点から、融点の低いワックスを用いることが好ましい。トナーの結着樹脂としては以下のものが挙げられる。ポリスチレン；ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの如きスチレン置換体の単重合体；スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエ−テル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共重合体；ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール、テルペン樹脂、クマロンインデン樹脂、石油系樹脂。さらに、トナーには、環境安定性、摩擦帯電安定性、現像性、流動性、保存性向上及びクリーニング性向上のために、シリカ、酸化チタン、アルミナの如き無機微粉体を外添すること、すなわちトナー表面近傍に存在させていることが好ましい。無機微粉体の添加量は、トナー中に０．１質量％乃至５．０質量％、好ましくは０．５質量％乃至４．０質量％である。また、外添剤としては種々のものを組み合わせて使用してもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明を製造例及び実施例により具体的に説明する。まず、以下に本発明に関わる測定方法について述べる。
【００５９】
＜アクリル樹脂の分析方法＞
アクリル樹脂のポリマーの構造は、熱分解ＧＣ／ＭＳ装置「Ｖｏｙａｇｅｒ」（商品名、サーモエレクトロン社製）で分析して求めた。なお、熱分解温度：６００℃、カラム：ＨＰ−１（１５ｍ×０．２５ｍｍ×０．２５μｍ）、Ｉｎｌｅｔ：３００℃、Ｓｐｌｉｔ：２０．０、注入量：１．２ｍｌ／ｍｉｎ、昇温：５０℃（４ｍｉｎ）−３００℃（２０℃／ｍｉｎ）の条件で行った。
【００６０】
＜現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａの測定方法＞
現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１）に基づき、表面粗さ計：「サーフコーダーＳＥ−３５００」（商品名、小坂研究所製）を用いて測定した。なお、測定条件としては、カットオフ０．８ｍｍ、評価長さ４ｍｍ、送り速度０．５ｍｍ／ｓとし、軸方向３点（長手方向の中心部、両端部から各５０ｍｍの位置）×周方向３点（１２０度間隔）＝９点について測定し、その平均値を当該試料の現像剤担持体表面の算術平均粗さＲａとした。
【００６１】
＜樹脂層の膜厚の測定方法＞
樹脂層の膜厚の測定には、レーザー光にて円筒の外径を測定するレーザー寸法測定器（株式会社キーエンス製）を用いた。コントローラ：「ＬＳ−５５００」（商品名）及びセンサーヘッド：「ＬＳ−５０４０Ｔ」（商品名）を用いた。現像剤担持体固定治具及び現像剤担持体送り機構を取り付けた装置にセンサー部を別途固定し、現像剤担持体の外径寸法を測定した。なお、測定は、現像剤担持体長手方向に対し均等に３０分割して３０箇所測定し、更に現像剤担持体を周方向に９０°回転させた後更に３０箇所、計６０箇所について行った。得られた測定値の平均値を当該試料の外径寸法とした。樹脂層形成前に基体の外径を測定しておき、樹脂層形成後に再び外径を測定し、その差分を樹脂層の膜厚とした。
【００６２】
＜樹脂層の体積抵抗値の測定方法＞
１００μｍの厚さのＰＥＴシート上に、７μｍ乃至２０μｍの樹脂層を形成し、抵抗率計：「ロレスタＡＰ」（商品名、三菱化学製）にて４端子プローブを用いて樹脂層の体積抵抗値を測定した。なお、測定環境は、温度２０℃乃至２５℃、湿度５０％ＲＨ乃至６０％ＲＨとした。
【００６３】
＜１．アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例＞
撹拌機、冷却器、温度計、窒素導入管及び滴下ロートを付した４つ口セパラブルフラスコ内で、以下の材料を混合して、均一になるまで攪拌した。
・ジメチルアミノエチルメタクリレート：３６．５質量部、
・ラウリルブロマイド（４級化剤）：６３．５質量部、
・エタノール：５０質量部。
【００６４】
撹拌を続けながら、７０℃まで昇温した後５時間攪拌してジメチルアミノエチルメタクリレートの４級化を行い、４級アンモニウム塩基含有モノマーである、（２−メタクリロイロキシエチル）ラウリルジメチルアンモニウムブロマイドを得た。得られた反応溶液を冷却した後、共重合成分として、メタクリル酸２１．９質量部を上記反応溶液に添加し、均一になるまで撹拌した。一方、エタノール５０質量部、及び重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１．０質量部をエタノール５０質量部に溶解させた溶液を滴下ロートに入れた。撹拌を続けながら、反応系内の温度が７０℃になるまで昇温し、滴下ロート中の重合開始剤溶液を１時間かけて添加した。滴下終了後、窒素導入下で５時間還流して、反応させ、さらにＡＩＢＮを０．２質量部添加した後１時間反応させた。更に、この溶液をエタノールで希釈して固形分４０％のアクリル樹脂溶液Ａ−１を得た。得られたアクリル樹脂の構造を表１に示す。
【００６５】
＜２．アクリル樹脂溶液Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４の製造例＞
使用原料を表１に示す成分としたこと以外は、アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例の場合と同様にして、アクリル樹脂溶液Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４を得た。なお、アクリル樹脂溶液Ａ−１６に関しては、溶液生成後、イオン交換樹脂によりアニオンを臭素イオンからｐ-トルエンスルホン酸イオンへのイオン交換を行った。またアクリル樹脂溶液ａ−１の場合はメタクリル酸を使用しなかった。得られたアクリル樹脂Ａ−２〜Ａ−１６及びａ−１〜ａ−４の構造を表１に示す。
【００６６】
＜３．アクリル樹脂粒子Ａ−１７の製造例＞
アクリル樹脂溶液Ａ−１の製造例の場合と同様の条件で重合反応を実施した。反応終了後、乾燥、粉砕工程を経て質量平均粒径（Ｄ４）４．０μｍのアクリル樹脂粒子Ａ−１７を得た。
【００６７】
＜４．アクリル樹脂以外の樹脂＞
以下の樹脂を使用した。
Ｂ−１：レゾール型フェノール樹脂：「Ｊ−３２５」（商品名、大日本インキ化学工業社製、固形分６０％）、
Ｂ−２：ブチル化メラミン樹脂：「Ｌ−１０９−６５」（商品名、大日本インキ化学工業社製、固形分６０％）。
【００６８】
＜５．トナーの製造例＞
・スチレン：７６質量部、
・ｎ−ブチルアクリレート：２４質量部、
・ジビニルベンゼン：０．５質量部、
・飽和ポリエステル樹脂（Ｍｎ＝１１０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．６、酸価＝１２ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｔｇ＝７２℃）：７質量部、
・サリチル酸アルミニウム化合物（「ボントロンＥ−８８」、商品名、オリエント化学社製）：０．５質量部、
・磁性酸化鉄（平均粒径０．２μｍ、保磁力１１．２ＫＡ／ｍ、残留磁化８．８Ａｍ2／ｋｇ、飽和磁化８０．３Ａｍ2／ｋｇ）：９０質量部。
【００６９】
この混合物を温度１３０℃に加熱した２軸混練押し出し機にて混練した。得られた混練物を冷却した後、ハンマーミルで粗粉砕し得られた粗粉砕物を、機械式粉砕機：「ターボミルＴ２５０」（商品名、ターボ工業社製）を用いて微粉砕を行なった後、熱球形化処理を行なった。熱球形化処理を行った微粉砕粉を、コアンダ効果を利用した多分割分級装置：「エルボジェット分級機」（商品名、日鉄鉱業社製）で、超微粉および粗粉を同時に分級除去して、質量平均粒径（Ｄ４）６．３μｍ、円形度が０．９６６であるトナー粒子を得た。このトナー粒子１００質量部に疎水性コロイダルシリカ１．０質量部を添加し、ヘンシェルミキサー：「ＦＭ−７５」（商品名、三井三池化工機社製）にて混合分散させることで、磁性一成分トナー１を得た。
【００７０】
〔実施例１〕
＜塗料中間体の作製＞
以下の材料を混合し、直径０．８ｍｍのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミル：「スターミル」（商品名、アシザワファインテック社製）にて1時間分散して塗料中間体を得た。
・アクリル樹脂溶液Ａ−１：固形分として１００質量部、
・導電性粒子：「ＴＧＰ−７」（商品名、東海カーボン社製）：５０質量部、
・エタノール：１５０質量部。
【００７１】
＜樹脂層用塗料の作製＞
次に、塗料中間体に凹凸付与粒子：「ニカビーズＩＣＢ−０５２０」（商品名、日本カーボン社製）を５質量部添加し、直径１．５ｍｍのガラスビーズをメディア粒子としたサンドミルにて４０分間分散して樹脂層用塗料を得た。樹脂層用塗料の体積抵抗値は０．４Ω・ｃｍであった。
【００７２】
＜樹脂層の形成＞
次いで、この樹脂層用塗料にエタノールを添加することで固形分濃度を３０％に調整した。外径１０．０ｍｍ、長さ２５５ｍｍのアルミニウム製の円筒管を回転台に立てて回転させ、両端部（駆動側２５ｍｍ、非駆動側９ｍｍ）にマスキングを施し、エアスプレーガンを一定速度４０ｍｍ／秒で下降させながら、樹脂層用塗料を円筒管表面に塗工し樹脂層を形成させた。なお、塗工条件は温度３０℃／湿度３５％ＲＨの環境下にて、樹脂層用塗料は恒温槽で温度２８℃に制御した状態で使用した。続いて熱風乾燥炉により温度１５０℃で３０分間加熱して樹脂層を硬化させ、Ｒａ＝０．９６μｍ、樹脂層の厚さが１０μｍである現像剤担持体Ｄ−１を作製した。表２に現像剤担持体（現像スリーブ）Ｄ−１の樹脂層の処方を挙げた。
【００７３】
＜画像評価＞
現像剤担持体Ｄ−１にマグネットローラを挿入した後、レーザービームプリンタＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎ（商品名；ヒューレット・パッカード社製）のカートリッジに組み込んだ。前記トナーを用い、温度３０℃／湿度８０％ＲＨの環境下（Ｈ／Ｈ）でトナーの摩擦帯電量、温度１５℃／湿度１０％ＲＨの環境下（Ｌ／Ｌ）でトナーの摩擦帯電量とゴーストを評価した。結果は表２に示したように、Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量は高く、Ｌ／Ｌでのトナーの摩擦帯電量はＨ／Ｈに対して微増であり、ゴーストも良好であった。すなわち、本発明の現像剤担持体を用いることで、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
なお、Ｈ／ＨとＬ／Ｌでのトナーの帯電量、Ｌ／Ｌでのゴーストは以下のように評価した。
【００７４】
（１）Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量（μＣ／ｇ）
上記のカートリッジをＨ／Ｈの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填し、ベタ黒画像を１枚出力した。画像出力直後の現像剤担持体表面に付着しているトナーをファラデーケージに採取し、その帯電量をエレクトロメータ：「ＫＥＩＴＨＬＥＹ ６１６」（商品名、東陽テクニカ製）にて測定した。また採取質量から質量当たりのトナーの摩擦帯電量を求めた。
【００７５】
（２）Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量（μＣ／ｇ）
上記のカートリッジをＬ／Ｌの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填してベタ黒画像を１枚出力し、画像出力直後の現像剤担持体表面に付着しているトナーの帯電量を測定した。続いて、ベタ白画像を連続モードで５０枚出力した後、現像剤担持体表面に付着しているトナーの帯電量を測定した。帯電量の測定は、Ｈ／Ｈの場合と同様に実施した。
【００７６】
（３）Ｌ／Ｌでのゴースト評価
上記のカートリッジをＬ／Ｌの環境下で一日間放置した。放置後、カートリッジをＬａｓｅｒＪｅｔ１５０５ｎに装填し、ゴーストの評価を行った。出力画像として、先端の現像剤担持体一周分に相当する領域を白地にベタ黒の象形画像（四角形、丸形など）を等間隔で配置し、それ以外の部分をハーフトーンとしたものを用いた。そして、ハーフトーン上に象形画像のゴーストがどのように出現するかによりランク付けを行った。
Ａ：濃淡差が全く見られない。
Ｂ：見る角度によってわずかな濃淡差が確認できる程度。
Ｃ：ゴーストが目視で明確に確認される。
Ｄ：ゴーストがはっきり濃淡として現れ、現像剤担持体二周分以上の濃淡差が確認される。
【００７７】
尚、ゴーストは、現像工程において消費されずに現像剤担持体上に残っているトナーと、現像剤担持体上に新たに供給されたトナーとの現像能力の差（摩擦帯電量の差）によって生じる現象である。トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つ、トナーのチャージアップを抑制できれば、上記の摩擦帯電量の差を小さくでき、ゴーストを良化できる。
【００７８】
〔実施例２〜実施例１９、比較例１〜比較例６〕
表２に挙げた処方にて実施例１と同様に、現像剤担持体Ｄ−２〜Ｄ−１９及びｄ−１〜ｄ−６を作製し、評価を行った。実施例１５〜実施例１７及び比較例１では、塗料中間体の作製時にアクリル樹脂以外の樹脂（Ｂ−１またはＢ−２）も添加した。樹脂層用塗料の固形分濃度は、適宜調節して作製した。現像剤担持体の物性と各種評価結果を表２に記す。
【００７９】
上記の結果から分かるように、本発明の現像剤担持体を用いることで、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８０】
実施例２〜実施例９を比較すると、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が大きくなるほど、Ｈ／Ｈでのトナーの帯電量が高くなることが分かる。すなわち、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が大きくなるほど、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できることがわかった。一方で、比較例５のようにユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数を大きくしすぎると、Ｌ／Ｌ環境下ではトナーがチャージアップし、ゴーストが悪化した。これは、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数を大きくすることで、アクリル樹脂自体の結晶化が起こりやすくなり、樹脂層中の導電性粒子が均一に存在しなくなったことに起因すると推測している。また、比較例４では、ユニット（２）の長鎖アルキル基の炭素数が小さいために、Ｈ／Ｈでのトナーの摩擦帯電量は低かった。すなわち、比較例４では、トナーに対して迅速な摩擦帯電を付与できなかった。
【００８１】
実施例１と実施例１０〜１４を比較すると、ユニット（１）の比率が高くなるほどトナーチャージアップ抑制に効果があり、ユニット（２）の比率が高くなるほどトナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できることが分かった。
【００８２】
実施例１４では、ユニット（１）としてアクリル酸構造のものを用いたが、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８３】
実施例１５と実施例１６では、アクリル樹脂とアクリル樹脂以外の樹脂を現像剤担持体の樹脂層に用いたが、両者ともにトナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８４】
実施例１７及び実施例１８では、アクリル樹脂のアニオン種を変更したが、臭素を用いたものと同様、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８５】
実施例１９では、アクリル樹脂溶液ではなくアクリル樹脂粒子を添加したが、アクリル樹脂溶液を添加したものと同様、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与でき、且つトナーのチャージアップを抑制できた。
【００８６】
比較例１では本発明のアクリル樹脂を使用しなかったために、Ｈ／Ｈではトナーの帯電量が低く、Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量はＨ／Ｈに対して大幅に増加し、ゴーストが悪化した。これは、トナーに対して迅速な摩擦帯電を付与できなかったこと、樹脂層のイオン導電性がなく、トナーがチャージアップしたことに起因している。
【００８７】
比較例２及び比較例３では、ユニット（１）の成分を使用しなかった。そのため、トナーのチャージアップを抑制できず、Ｌ／Ｌでのトナーの帯電量はＨ／Ｈに対して大幅に増加し、ゴーストが悪化した。
【００８８】
比較例６は導電性粒子を使用しなかったために、トナーに対して迅速に高い摩擦帯電を付与できず、またトナーのチャージアップも抑制できなかった。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【符号の説明】
【００９１】
５０１・・・・像担持体（感光体ドラム）
５０２・・・・トナー層厚規制部材（磁性規制ブレード）
５０３・・・・ホッパ
５０４・・・・トナー
５０５・・・・マグネットローラ
５０６・・・・金属製円筒管（基体）
５０７・・・・樹脂層
５０８・・・・現像剤担持体（現像スリーブ）
５０９・・・・電源
５１０・・・・攪拌翼
５１１・・・・トナー層厚規制部材（弾性規制ブレード）
５１２・・・・剥ぎ取り部材
５１３・・・・現像スリーブとマグネットローラの間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体において、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を含有しており、
該アクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットを有していることを特徴とする現像剤担持体：
【化１】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【化２】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【請求項１】
基体と、該基体の表面に形成された樹脂層を有する現像剤担持体において、該樹脂層はアクリル樹脂及び導電性粒子を含有しており、
該アクリル樹脂は下記式（１）で示されるユニット及び下記式（２）で示されるユニットを有していることを特徴とする現像剤担持体：
【化１】
［式（１）中、Ｒ1は水素原子またはメチル基を示す。］、
【化２】
［式（２）中、Ｒ2は水素原子またはメチル基を示し、Ｒ3は炭素数１乃至４のアルキレン基を示す。Ｒ4、Ｒ5およびＲ6のうち少なくとも一つは炭素数６乃至１８のアルキル基を示し、残りの基は炭素数１乃至５のアルキル基を示す。A-はアニオンを示す。］。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２１３１１（Ｐ２０１１−２２１３１１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９０９６６（Ｐ２０１０−９０９６６）
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月９日（２０１０．４．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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