JP5656601B2 - 現像剤担持体、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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Description
下記構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第1のポリマーブロックと、
下記構造式(3)および(4)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第2のポリマーブロックと、
下記構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第3のポリマーブロックとを有し、かつ、該第2のポリマーブロックが該第1のポリマーブロックと該第3のポリマーブロックによって挟まれるブロックコポリマーを含有している表面層を具備していることを特徴とする現像剤担持体。
さらに本発明は、潜像を担持する感光体に対向した状態で現像剤を担持する現像剤担持体を備え、該現像剤担持体が前記感光体に現像剤を付与することにより該潜像を現像する電子写真装置において、請求項1乃至4のいずれかに記載の現像剤担持体を具備することを特徴とする電子写真装置に関する。
<軸芯体>
軸芯体2は、現像剤担持体1の電極および支持部材として機能するもので、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(めっき)処理を施した鉄の如き導電性の材質で構成される。
弾性層3には、従来より導電性ゴムローラに用いられている種々のゴム材を用いることができる。ゴム材に使用するゴムとしては、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。この中でも、特にセット性能の観点からシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体が挙げられる。
表面層4は、構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第1のポリマーブロックと、構造式(3)および(4)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第2のポリマーブロックと、構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第3のポリマーブロックとを有し、かつ、該第2のポリマーブロックが該第1のポリマーブロックと該第3のポリマーブロックによって挟まれているブロックコポリマーを含有している。
該ブロックコポリマーは、フッ素含有(メタ)アクリル酸エステルモノマーまたは(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマーから構成される低極性のブロックを両末端に有する。さらに、これらのブロックの間に挟まれる形で3級アミノ基または4級アンモニウム塩基含有(メタ)アクリルエステルモノマーから構成される帯電付与性のブロックを有している。帯電付与性のブロックは高い極性を有するため、帯電付与ブロックは内部に向きやすい傾向にあるが、表面に向かう傾向が強い低極性ブロックが両末端に存在するため、間に挟まれる帯電付与性のブロックは表面に引き上げられる。このため、該ブロックコポリマーは表面に局在し、さらに帯電付与性のブロックは内部に埋もれることなく、表面近傍に存在することができる。このため、該ブロックコポリマーは高い帯電付与性を有する。
また、両末端の低極性ブロックがアンカーとなり、分子の運動性が制限される。このため、耐久使用における帯電付与性のブロックの潜りこみが抑制され、多数枚耐久使用においても帯電付与性が保たれると考えられる。
また、第1のポリマーブロックおよび第3のポリマーブロックとして構造式(5)に示す構造を有し、かつ第2のポリマーブロックが構造式(6)に示す構造を有するとき、各ポリマーブロック間の極性のバランスが優れ、特に好適な帯電付与性を有する。
5/95≦(n+l)/m≦50/50
mに対する(n+l)の比が、5/95≦(n+l)/m ≦50/50 である場合、低極性ブロックによる表面への局在作用と、帯電付与性ブロックによる帯電付与作用のバランスが良好であり、より高い帯電付与性能を有する。
該ブロックコポリマーの含有量は、表面層4に含有されるバインダー樹脂固形分100質量部に対して、0.2質量部以上10質量部以下が好ましい。含有量が0.2質量部以上の場合、帯電付与効果に優れ、10質量部以下である場合、弊害抑制効果に優れる。
また、比較例としてランダムコポリマーとジブロック型のブロックコポリマーの合成例も併せて示す。
(合成例1)メチルメタクリレート/ジメチルメチルアミノエチルメタクリレート/メチルメタクリレート ブロックコポリマー(A1〜A11)の合成;
アルゴン雰囲気下において、メチルメタクリレート6.4gと過酸化ベンゾイル1.0gを80gのメチルエチルケトンに溶解し、80℃で4時間反応させた後、室温に急冷した。続いて、この反応溶液に、ジメチルアミノエチルメタクリレート45.2gを加え、80℃で10時間反応させた後、室温に急冷した。さらにメチルメタクリレート6.4gを加え、80℃で6時間反応させた後、メチルエチルケトンで希釈して、固形分濃度50%のブロックコポリマーA1溶液を得た。こうして得られたブロックコポリマーA1の重量平均分子量は9100であった。
同様の方法を用いて、表1に示すブロックコポリマーA2〜A11を合成した。
アルゴン雰囲気下において、メチルメタクリレート6.4gと過酸化ベンゾイル1.0gを80gのエタノールに溶解し、80℃で4時間反応させた後、室温に急冷した。続いて、この反応溶液に、メタクリル酸ジメチルアミノエチルオクチルブロマイド塩100.5gを加え、80℃で10時間反応させた後、室温に急冷した。さらにメチルメタクリレート6.4gを加え、80℃で6時間反応させた後、エタノールで希釈して、固形分濃度50%のブロックコポリマーA12溶液を得た。こうして得られたブロックコポリマーA12の重量平均分子量は17500であった。
同様の方法を用いて、表1に示すブロックコポリマーA13〜A25を合成した。
アルゴン雰囲気下において、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート10.8gと過酸化ベンゾイル1.0gを80gのメチルエチルケトンに溶解し、80℃で4時間反応させた後、室温に急冷した。続いて、この反応溶液に、ジメチルアミノエチルメタクリレート45.2gを加え、80℃で10時間反応させた後、室温に急冷した。さらに2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート10.8gを加え、80℃で6時間反応させた後、メチルエチルケトンで希釈して、固形分濃度50%のブロックコポリマーA26溶液を得た。こうして得られたブロックコポリマーA26の重量平均分子量は10800であった。
同様の方法を用いて、表1に示すブロックコポリマーA27〜A33を合成した。
アルゴン雰囲気下において、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート10.8gと過酸化ベンゾイル1.0gを80gのエタノールに溶解し、80℃で4時間反応させた後、室温に急冷した。続いて、この反応溶液に、メタクリル酸ジメチルアミノエチルオクチルブロマイド塩100.5gを加え、80℃で10時間反応させた後、室温に急冷した。さらに2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレート10.8gを加え、80℃で6時間反応させた後、エタノールで希釈して、固形分濃度50%のブロックコポリマーA34溶液を得た。こうして得られたブロックコポリマーA34の重量平均分子量は19100であった。
同様の方法を用いて、表1に示すブロックコポリマーA35〜A39を合成した。
以上の方法で得られたトリブロック型ブロックコポリマーを表1に示す。
(合成例5)メチルメタクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート ランダムコポリマー(B1〜B4)の合成;
アルゴン雰囲気下において、ドデシルメタクリレート25.6g、ジメチルアミノエチルメタクリレート40.2g、酸化ベンゾイル1.0gを85gのエタノールに溶解し、80℃で4時間反応させた。その後、室温に急冷し、エタノールで希釈して、固形分濃度50%のランダムコポリマーB1溶液を得た。こうして得られたランダムコポリマーB1の重量平均分子量は10200であった。
(合成例6)メチルメタクリレート/ジメチルアミノエチルメタクリレート ジブロックコポリマー(B5〜B8)の合成;
アルゴン雰囲気下において、メチルメタクリレート25.6gと過酸化ベンゾイル1.0gを100gのエタノールに溶解し、80℃で5時間反応させた後、室温に急冷した。続いて、この反応溶液に、ジメチルアミノエチルメタクリレート40.2gを加え、80℃で8時間反応させた後、室温に急冷し、エタノールで希釈して固形分濃度50%のジブロックコポリマーB5溶液を得た。こうして得られたジブロックコポリマーB5の重量平均分子量は10000であった。
(実施例1)
−軸芯体2の調製−
軸芯体2として、SUS304製の直径6mmの芯金にプライマ−(商品名:DY35−051;東レ・ダウコーニング社製)を塗布、焼付けしたものを用意した。
ついで、軸芯体2を金型に配置し、表4に記載の材料を混合した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。
表面層4の材料として、表5に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにトルエンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例1と同様にして実施例2〜4の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表6に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例5と同様にして実施例6〜8の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。表面層4の材料として表7に記載の材料を撹拌混合した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例9と同様にして実施例10〜12の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表8に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例13と同様にして実施例14〜16の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表9に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにトルエンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例17と同様にして実施例18〜20の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として表10に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにトルエンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例21と同様にして実施例22〜24の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表11に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例25と同様にして実施例26〜28の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表12に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにトルエンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
さらに、この表面層形成用塗料を粘度10〜13cpsになるようメチルエチルケトンで希釈後、前記弾性層の上に浸漬塗工した後に乾燥させ、温度150℃にて1時間加熱処理することで弾性層外周に膜厚約20μmの表面層を設け、実施例29の現像剤担持体を得た。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例29と同様にして実施例30〜32の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。 次に表面層4の材料として表13に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメタノールに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA8をブロックコポリマーA17、A30およびA37に変更した以外は実施例33と同様にして実施例34〜36の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。次に表面層4の材料として表14に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA1をブロックコポリマーA2〜A39に変更した以外は実施例37と同様にして実施例38〜75の現像剤担持体を得た。
実施例1と同様の手順で、軸芯体2を用意し、その外周に弾性層3を設けた。
次に表面層4の材料として、表15に記載の材料を撹拌混合し、総固形分比が30質量%になるようにメチルエチルケトンに溶解、混合した後、サンドミルにて均一に分散した。
ブロックコポリマーA1をブロックコポリマーA2〜A39に変更した以外は実施例76と同様にして実施例77〜114の現像剤担持体を得た。
実施例1の表面層形成用塗料にブロックコポリマーA1を添加せず、それ以外は実施例1と同様にして、比較例1の現像剤担持体を得た。
(比較例2〜9)
ブロックコポリマーA1をランダムコポリマーB1〜B4およびジブロックコポリマーB5〜8に変更した以外は実施例1と同様にして比較例2〜9の現像剤担持体を得た。
本実施例中における数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)の測定に用いた装置、並びに条件は表16に記載のとおりである。
検量線作成用の標準試料として、TSK標準ポリスチレンA−1000、A−2500、A−5000、F−1、F−2、F−4、F−10、F−20、F−40、F−80、F−128(東ソー社製)を用いて検量線の作成を行い、これをもとに得られた測定サンプルの保持時間から重量平均分子量を求めた。
高温高湿環境下におけるかぶりの評価は、図3のような構成を有するレーザープリンター(商品名:LBP5300;キヤノン社製)に本実施例及び比較例の現像剤担持体を装填し、以下の方法で行った。
気温30℃、相対湿度80%RHの環境(以下H/H)下で白ベタ画像出力中にプリンターを停止した。このとき、感光体の上に付着したトナー(現像剤)をテープではがし取り、反射濃度計(商品名:TC−6DS/A;東京電色社製)にて基準に対する反射率の低下量(%)を測定し、これを初期のかぶり値とした。さらに、ブラックトナーで印字率2%にて12000枚連続印刷後、同様の方法で測定した値を耐久後のかぶり値とした。これらのかぶり値に基づき、以下のように評価した。
A:3%未満
B:3%以上5%未満
C:5%以上
気温30℃、相対湿度80%RHの環境(以下H/H)下において、現像剤担持体の上に担持されたトナーを、金属円筒管と円筒フィルターにより吸引捕集し、その際に金属円筒管を通じてコンデンサーに蓄えられた電荷量Q、吸引したトナーの重量Mを測定した。これらの値から、単位面積当たりの電荷量Q/M(μC/g)を算出した。
以上の結果を、以下の表17〜表20に示す。
バインダー樹脂成分として、アクリル系ポリウレタン、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタン、ポリブタジエン系ポリウレタン、イソプレン系ポリウレタン、フェノール樹脂、ポリエステル系メラミン樹脂、イソプレン系メラミン樹脂のいずれかを含有している、実施例9〜114では、帯電付与性と効果の持続性が良好である。
中でも、実施例42〜46、実施例51〜55、実施例64〜68、実施例71〜75、実施例81〜85、実施例90〜94、実施例103〜107、実施例110〜114をそれぞれ比較すると、ポリマーブロックの構成比が5/95≦(n+l)/m ≦50/50の範囲のもので帯電付与性が良好である。
それに対し本発明のブロックコポリマーを含有しない比較例1、ランダムコポリマーを含有する比較例2〜5では初期の帯電量が低く、耐久使用後の帯電量の低下も見られ、かぶりも認められた。ジブロック型のブロックコポリマーを含有する比較例6〜9では耐久使用後の帯電量の低下が見られ、これに伴うかぶりの悪化が認められた。
2:導電性軸芯体
3:弾性層
4:表面層
Claims (7)
- 下記構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第1のポリマーブロックと、
下記構造式(3)および(4)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第2のポリマーブロックと、
下記構造式(1)および(2)で表される構成単位からなる群から選ばれる少なくとも一方の構成単位からなる第3のポリマーブロックとを有し、かつ、
該第2のポリマーブロックが、該第1のポリマーブロックと該第3のポリマーブロックによって挟まれているブロックコポリマーを含有している表面層を具備していることを特徴とする現像剤担持体:
- 前記表面層に、ポリエーテル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリブタジエン、ポリイソプレン、アクリルから選ばれる少なくとも1種からなるポリオール成分を、ポリイソシアネートおよび/またはメラミンで架橋した樹脂、またはフェノール樹脂を含有する、請求項1に記載の現像剤担持体。
- 前記第1のポリマーブロックが前記構成単位のn回の繰り返しで形成されており、
前記第2のポリマーブロックが前記構成単位のm回の繰り返しで形成されており、かつ
前記第3のポリマーブロックが前記構成単位のl回の繰り返しで形成されており、
mに対する(n+l)の比が下記式で示される関係を満たす請求項1または2のいずれかに記載の現像剤担持体:
5/95≦ (n+l)/m ≦50/50 。 - 前記表面層が、ポリエーテルポリウレタン樹脂及び脂肪族ポリエステルポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも一方を含有する請求項1乃至4のいずれか一項に記載の現像剤担持体。
- 電子写真装置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、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の現像剤担持体を有していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の現像剤担持体を有していることを特徴とする電子写真装置。
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