JP5748576B2 - Developing member, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は感光体に接触させて使用される現像部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing member, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus that are used in contact with a photosensitive member.
電子写真画像形成装置に用いられている現像ローラ等の現像部材に対してはトナーに対して適度な摩擦電荷を付与できる能力が求められている。かかる要求に対し、特許文献1では、現像ローラの表面層に、(メタ)アクリル酸エステルモノマー、および、アミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステルモノマーを含む共重合モノマーを共重合して得られた正荷電制御樹脂を含有させる構成を開示している。 A developing member such as a developing roller used in an electrophotographic image forming apparatus is required to have an ability to impart an appropriate triboelectric charge to toner. In response to such a request, Patent Document 1 is obtained by copolymerizing a (meth) acrylate monomer and a copolymer monomer containing an amino group-containing (meth) acrylate monomer on the surface layer of the developing roller. In addition, a configuration including a positive charge control resin is disclosed.
本発明者らの検討によれば、上記特許文献1に係る、荷電制御樹脂を含有してなる表面層を備えた現像ローラは、トナーに対する摩擦電荷付与能に優れていることを確認した。しかしながら、更なる検討の結果、現像バイアスの安定化を図る上で、帯電したトナーにより発生する現像ローラ上の対向電荷を、表面層の電気抵抗を小さくすることによって、より良く逃がすことができるようにすることが必要であるとの認識を得た。
しかしながら、表面層の電気抵抗の低減を図るために、表面層にカーボンブラック等の導電性粒子を添加した場合、表面層の弾性が低下する。その結果、長期間に亘って現像ローラを現像ブレードに当接させた状態で高温高湿(例えば、温度40℃、相対湿度95%)の環境下で放置したときに、現像ローラの現像ブレードとの当接部に、容易に回復しない変形(以降、永久圧縮歪)が生じることがあった。現像ローラの永久圧縮歪が生じた部分では、トナーに対する摩擦電荷付与能やトナーのコート量が異なってくる。そのため、かかる現像部材を用いて電子写真画像を形成した場合、電子写真画像にスジ状の欠陥が生じることがある。
更に、本発明者らは、上記特許文献1に係る現像ローラを用いて、低温低湿(例えば、温度0℃、相対湿度15%)の環境下で電子写真画像の形成を行った。その結果、トナーの微粉が現像ローラに固着し、トナーに対する摩擦電荷付与能が経時的に低下していく場合があった。
そこで、本発明の目的は、多様な環境の下でも安定してトナーに対して適度な摩擦電荷を付与することができ、かつ、その性能が経時的に低下し難い現像部材を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、多様な環境の下でも安定して高品位な電子写真画像を長期に亘って形成することのできる電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することにある。
According to the study by the present inventors, it has been confirmed that the developing roller provided with the surface layer containing the charge control resin according to Patent Document 1 is excellent in the ability to impart triboelectric charge to the toner. However, as a result of further studies, the counter charge on the developing roller generated by the charged toner can be better released by reducing the electrical resistance of the surface layer in order to stabilize the developing bias. It was recognized that it was necessary to.
However, when conductive particles such as carbon black are added to the surface layer in order to reduce the electrical resistance of the surface layer, the elasticity of the surface layer is lowered. As a result, when the developing roller is left in contact with the developing blade for a long period of time in an environment of high temperature and high humidity (for example, a temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 95%), In some cases, deformation (hereinafter referred to as permanent compression strain) that does not easily recover may occur in the contact portion. In the portion where the permanent compression distortion of the developing roller occurs, the triboelectric charge imparting ability to the toner and the toner coating amount differ. Therefore, when an electrophotographic image is formed using such a developing member, streak-like defects may occur in the electrophotographic image.
Further, the inventors formed an electrophotographic image using the developing roller according to Patent Document 1 in an environment of low temperature and low humidity (for example, a temperature of 0 ° C. and a relative humidity of 15%). As a result, the toner fine powder may adhere to the developing roller, and the triboelectric charge imparting ability of the toner may decrease over time.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a developing member that can stably impart an appropriate triboelectric charge to a toner even under various environments and whose performance is unlikely to deteriorate over time. is there.
Another object of the present invention is to provide an electrophotographic image forming apparatus and a process cartridge capable of stably forming high-quality electrophotographic images over a long period of time even under various environments.
本発明の一態様によれば、表面が導電性の軸芯体と、該軸芯体の周面を被覆する導電性の弾性層と、該弾性層の周面を被覆する導電性の表面層とを具備している現像部材であって、該表面層は、ポリウレタンとカーボンブラックと分子内にアミノ基を有するアクリル樹脂とを含有し、該表面層は、ポリウレタンを含有するマトリクス相とポリウレタンを含有するドメイン相とからなる海島型の相分離構造を有し、該アクリル樹脂が該ドメイン相に偏在していることを特徴とする現像部材が提供される。 According to one aspect of the present invention, the surface of the shaft core is conductive, the conductive elastic layer covering the peripheral surface of the shaft core, and the conductive surface layer covering the peripheral surface of the elastic layer The surface layer contains polyurethane, carbon black, and an acrylic resin having an amino group in the molecule, and the surface layer comprises a polyurethane-containing matrix phase and polyurethane. There is provided a developing member having a sea-island type phase separation structure composed of a contained domain phase, wherein the acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase.
本発明によれば、安定してトナーに対して適度な摩擦電荷を付与することができ、かつ、その性能が経時的に低下し難い現像部材を得ることができる。また、本発明によれば、多様な環境の下でも安定して高品位な電子写真画像を長期に亘って形成することのできる電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a developing member that can stably impart an appropriate triboelectric charge to the toner and whose performance is less likely to deteriorate over time. In addition, according to the present invention, an electrophotographic image forming apparatus and a process cartridge capable of stably forming high-quality electrophotographic images over a long period of time even under various environments can be obtained.
図1は、本発明に係る現像部材である現像ローラ1の長手方向に対して垂直な断面図である。現像ローラ1は、円柱状または中空円筒状であり表面が導電性の軸芯体2、該軸芯体の周面を被覆するように形成された少なくとも一層以上からなる導電性の弾性層3、および該弾性層の周面を被覆するように形成された導電性の表面層4を有している。
以下、現像ローラ1について詳細に説明する。
FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the longitudinal direction of a developing roller 1 which is a developing member according to the present invention. The developing roller 1 has a columnar shape or a hollow cylindrical shape, and the surface thereof is a conductive
Hereinafter, the developing roller 1 will be described in detail.
<表面層>
図2に本発明に係る現像部材である現像ローラの長手方向に対して平行な断面図を示す。表面層4は、少なくともポリウレタンと、カーボンブラックと、分子内にアミノ基を有するアクリル樹脂(以下、アミノ基含有アクリル樹脂という)とを含んでいる。また、表面層4は、ポリウレタンを含有するマトリクス相11とポリウレタンを含有するドメイン相12とからなる相分離構造を有し、アミノ基含有アクリル樹脂が前記ドメイン相に偏在している。
<Surface layer>
FIG. 2 is a cross-sectional view parallel to the longitudinal direction of the developing roller which is a developing member according to the present invention. The
表面層は、アミノ基含有アクリル樹脂を含むことにより、トナーに対して高い摩擦帯電付与性を有することとなる。その結果、本発明に係る現像ローラは、電子写真画像へのカブリの発生を抑制する効果を奏するものとなる。
また、アミノ基含有アクリル樹脂が、ドメイン相に偏在されていることで、現像ローラ表面にトナーが融着し難くなっており、現像ローラの経時的な性能変化が抑制される。本発明者らは、特許文献1に係る現像ローラを用いて低温低湿条件下で電子写真画像を形成したときに、現像ローラの表面にトナーが固着する理由について検討した。その結果、当該固着は、以下のようなメカニズムにより生じているものと推測した。すなわち、アミノ基含有アクリル樹脂が均一に分散された表面層を具備する現像ローラは、トナーに対して高い摩擦電荷付与性を有するため、トナーの帯電量が増し、トナーの現像ローラ表面への静電的な付着力も上昇する。ここで、特に小粒径のトナーや、トナーの微粉は、静電的付着力が強く、現像ローラの表面の全面にわたって強く固着する。この場合、現像ローラに接触配置されているトナー供給ローラ等の部材が、現像ローラ表面に形成されたトナー層の下部、すなわち、現像ローラの表面にまで入り込むことが困難となる。その結果、現像ローラ表面に固着したトナーの掻き取りが不十分となり、トナー融着が更に進んでいく。
When the surface layer contains an amino group-containing acrylic resin, the surface layer has a high triboelectric chargeability. As a result, the developing roller according to the present invention has an effect of suppressing fogging on the electrophotographic image.
Further, since the amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase, it is difficult for the toner to be fused to the surface of the developing roller, and a change in performance of the developing roller with time is suppressed. The present inventors have examined the reason why toner adheres to the surface of a developing roller when an electrophotographic image is formed under low temperature and low humidity conditions using the developing roller according to Patent Document 1. As a result, it was speculated that the fixation was caused by the following mechanism. That is, a developing roller having a surface layer in which an amino group-containing acrylic resin is uniformly dispersed has a high triboelectric charge imparting property to the toner, so that the toner charge amount increases and the toner is statically applied to the surface of the developing roller. Electrical adhesion also increases. Here, toner having a small particle diameter or toner fine powder has a strong electrostatic adhesion, and firmly adheres to the entire surface of the developing roller. In this case, it is difficult for a member such as a toner supply roller disposed in contact with the developing roller to enter the lower part of the toner layer formed on the surface of the developing roller, that is, the surface of the developing roller. As a result, scraping of the toner fixed on the surface of the developing roller becomes insufficient, and toner fusion further proceeds.
一方、本発明においては、アミノ基含有アクリル樹脂がドメイン相に偏在させたことにより、トナーの融着の程度がドメイン相の部位とマトリクス相の部位とで異なってくる。そのため、トナーが現像ローラ表面に固着した場合であっても、トナーの固着の程度の異なる部分が、トナー供給ローラ等による掻き取りの起点となり、固着したトナーが掻き取られ易くなっているものと推察される。その結果、本発明に係る現像ローラの表面には、トナーが融着し難くなり、摩擦電荷付与能の経時的な低下が抑えられる。 On the other hand, in the present invention, since the amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase, the degree of fusion of the toner differs between the domain phase portion and the matrix phase portion. Therefore, even when the toner adheres to the surface of the developing roller, the portion where the degree of toner adhering is the starting point of scraping by the toner supply roller or the like, and the adhered toner is easily scraped off. Inferred. As a result, the toner hardly adheres to the surface of the developing roller according to the present invention, and the temporal degradation of the triboelectric charge imparting ability can be suppressed.
また、本発明に係る表面層は、相分離構造を取ることにより、圧縮永久歪の増大に繋がるカーボンブラックの多量添加を行うことなく、表面層の電気抵抗の低減を図ることができる。
アミノ基含有アクリル樹脂を単に分散させた表面層の場合、表面層の電気抵抗が上昇する傾向にある。そのメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。すなわち、アミノ基含有アクリル樹脂は一般に電気抵抗が高いため、当該樹脂を含む表面層の電気抵抗が高くなる。また、当該樹脂が、表面層中のカーボンブラックの分散剤として働き、カーボンブラックのパーコレーションが抑制される。さらに、当該樹脂がカーボンブラックの表面を覆うことで、カーボンブラック自体の見かけの抵抗を上昇させる。その結果、単にアミノ基含有アクリル樹脂を含有させただけの表面層を具備する現像部材は電気抵抗が上昇するものと考えられる。
一方、本発明においては、アミノ基含有アクリル樹脂をドメイン相に偏在させたことで、連続相であるマトリクス相中のアミノ基含有アクリル樹脂の量が相対的に少なくなっている。加えて、マトリクス相中のカーボンブラックのアミノ基含有アクリル樹脂による過分散、および、アミノ基含有アクリル樹脂によるカーボンブラックの被覆が抑制される。これらの理由により、マトリクス相の電気抵抗の上昇が抑制され、表面層自体の電気抵抗の上昇も抑制されているものと考えられる。
さらに、本発明に係る表面層は、相分離構造を有することにより、圧縮永久歪みが生じにくくなっている。その理由は、マトリクス相とドメイン相とが互いにポリウレタンを含み、応力に対する固有振動数が近く、外力に対する高い応答性を有するためであると考えられる。また、マトリクス相とドメイン相が相分離構造からなるため、互いの界面はウレタン結合などを介して密に架橋されているものと考えられる。そのため、外力を受けた際の当該界面における塑性変形が抑制され、優れた弾性が発揮されるものと考えられる。
Moreover, the surface layer according to the present invention can reduce the electric resistance of the surface layer without adding a large amount of carbon black that leads to an increase in compression set by adopting a phase separation structure.
In the case of a surface layer in which an amino group-containing acrylic resin is simply dispersed, the electric resistance of the surface layer tends to increase. The mechanism is not clear, but is presumed as follows. That is, since the amino group-containing acrylic resin generally has high electric resistance, the electric resistance of the surface layer containing the resin becomes high. Further, the resin acts as a dispersant for carbon black in the surface layer, and carbon black percolation is suppressed. Further, the resin covers the surface of the carbon black, thereby increasing the apparent resistance of the carbon black itself. As a result, it is considered that the electric resistance of the developing member having a surface layer simply containing the amino group-containing acrylic resin is increased.
On the other hand, in the present invention, since the amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase, the amount of the amino group-containing acrylic resin in the matrix phase that is a continuous phase is relatively small. In addition, overdispersion of the carbon black in the matrix phase with the amino group-containing acrylic resin and coating of the carbon black with the amino group-containing acrylic resin are suppressed. For these reasons, it is considered that the increase in the electrical resistance of the matrix phase is suppressed and the increase in the electrical resistance of the surface layer itself is also suppressed.
Furthermore, since the surface layer according to the present invention has a phase separation structure, compression set is less likely to occur. The reason is considered to be that the matrix phase and the domain phase contain polyurethane, have natural frequencies close to stress, and have high responsiveness to external force. In addition, since the matrix phase and the domain phase have a phase separation structure, it is considered that the interface between each other is closely cross-linked through a urethane bond or the like. Therefore, it is considered that plastic deformation at the interface when subjected to an external force is suppressed and excellent elasticity is exhibited.
その結果として、本発明に係る現像部材は、多様な環境下でもトナーに対する摩擦帯電付与能低下、表面へのトナーの固着、および長期間に渡る当接部材の当接による容易に回復しない変形を抑制可能となったと考えられる。 As a result, the developing member according to the present invention is not easily recovered from deformation due to a decrease in frictional charge imparting ability to the toner, adhesion of the toner to the surface, and contact of the contact member over a long period of time even under various environments. It is thought that suppression was possible.
本発明に係るポリウレタンとは、単一の組成を持つポリマーを指す総称ではなく、ウレタン結合を含むポリマーの総称である。ポリウレタンはエステル基やエーテル基のようなソフトセグメントと、ウレタン結合、アロファネート結合、ビュレット結合のようなハードセグメントとから構成される。ポリウレタンは、一般にソフトセグメントを形成する化学結合種によって、エステルポリウレタン、エーテルポリウレタン、カーボネートポリウレタン、アクリルポリウレタン、オレフィンポリウレタンといった分類がなされる。これらのポリウレタンは、ソフトセグメントを形成するポリオールとハードセグメントを形成するイソシアネートとの混合物を硬化させることで得ることができる。 The polyurethane according to the present invention is not a generic term for a polymer having a single composition, but a generic term for polymers containing urethane bonds. Polyurethane is composed of soft segments such as ester groups and ether groups, and hard segments such as urethane bonds, allophanate bonds, and burette bonds. Polyurethanes are generally classified into ester polyurethanes, ether polyurethanes, carbonate polyurethanes, acrylic polyurethanes, and olefin polyurethanes according to the chemical bond species forming the soft segment. These polyurethanes can be obtained by curing a mixture of a polyol that forms a soft segment and an isocyanate that forms a hard segment.
本発明に係る表面層4は、ポリウレタンのマトリクス相11とポリウレタンのドメイン相12とからなる海島型の相分離構造を呈す。このような構成としては、極性(SP値)の異なる2種類のポリオールと、イソシアネートを合成することで得られるものを挙げることができる。SP値は分子の凝集エネルギー密度の平方根であり、分子同士の凝集する力(分子間力)の大小を表す。
The
ポリオールのSP値は、主にポリオールとイソシアネートとからなるプレポリマー型のポリオール(ポリウレタンポリオールプレポリマー)においては、イソシアネートとポリオールとの配合比などを調整することで容易に制御できる。また、ポリオールの持つ化学結合種や分子量によってもSP値は変化する。 The SP value of a polyol can be easily controlled by adjusting the blending ratio of isocyanate and polyol in a prepolymer type polyol (polyurethane polyol prepolymer) mainly composed of polyol and isocyanate. The SP value also changes depending on the chemical bond type and molecular weight of the polyol.
本発明においては、2種類のポリオールのSP値差が、0.1以上2.0以下であることが好ましく、より好ましくは0.3以上1.0以下である。SP値差が0.1以上であると2種類のポリオールが海島型の相分離構造を制御しやすくなり、ドメイン相のサイズの制御が容易となる。また、SP値差が2.0以下であると、生成する表面層の平滑性や機械的特性に優れた表面層となりやすい。SP値差が過度に大きくなると、表面層の平滑性が失われ、トナー供給ローラのトナー掻き取り性が損なわれやすい。さらにはポリオールとイソシアネートとの反応性が低下し、表面層中の未反応物の増加や、マトリクス相とドメイン相との界面の強度低下による圧縮永久歪のような機械的物性の低下が生じやすくなる。 In the present invention, the SP value difference between the two polyols is preferably 0.1 or more and 2.0 or less, more preferably 0.3 or more and 1.0 or less. When the SP value difference is 0.1 or more, the two types of polyols can easily control the sea-island type phase separation structure, and the size of the domain phase can be easily controlled. Further, when the SP value difference is 2.0 or less, a surface layer that is excellent in smoothness and mechanical properties of the surface layer to be produced is likely to be obtained. When the SP value difference becomes excessively large, the smoothness of the surface layer is lost, and the toner scraping property of the toner supply roller tends to be impaired. In addition, the reactivity between polyol and isocyanate is reduced, and unreacted substances in the surface layer increase, and mechanical properties such as compression set are likely to decrease due to a decrease in strength at the interface between the matrix phase and the domain phase. Become.
また、適度に極性の異なる2種類のポリオールは、そのブレンド比によってマトリクス相とドメイン相とからなる海島型の相分離構造を制御することが容易となる。ドメイン相のポリオールに対するマトリクス相のポリオールの重量比(ドメイン相のポリオール重量/マトリクス相のポリオール重量)が、1/10以上1/1以下であることが好ましく、より好ましくは1/5以上1/2以下である。ドメイン相のポリオールに対するマトリクス相のポリオールの重量比が1/10以上であると、摩擦帯電付与性が得られやすく、1/1以下であるとトナー融着に対して効果を得られやすく、表面層の抵抗上昇を抑制しやすい。 In addition, two kinds of polyols having moderately different polarities can easily control a sea-island type phase separation structure composed of a matrix phase and a domain phase depending on the blend ratio. The weight ratio of the matrix phase polyol to the domain phase polyol (domain phase polyol weight / matrix phase polyol weight) is preferably from 1/10 to 1/1, more preferably from 1/5 to 1 /. 2 or less. When the weight ratio of the matrix phase polyol to the domain phase polyol is 1/10 or more, triboelectric chargeability is easily obtained, and when it is 1/1 or less, an effect on toner fusion is easily obtained. It is easy to suppress the increase in resistance of the layer.
ドメイン相の円相当径は、1μm以上30μm以下であることが好ましい。1μm以上であれば、一般的に数μmの平均粒径を持つトナーに対して高い摩擦帯電付与能を得られやすく、30μm以下であればトナー供給ローラによる十分なトナー掻き取り性が得られやすい。ここで円相当径は、現像ローラ表面のドメイン相の面積と同じ面積を持つ円の直径を差す。 The equivalent circle diameter of the domain phase is preferably 1 μm or more and 30 μm or less. If it is 1 μm or more, it is generally easy to obtain a high triboelectric charge imparting ability for a toner having an average particle diameter of several μm, and if it is 30 μm or less, sufficient toner scraping property by the toner supply roller can be easily obtained. . Here, the equivalent circle diameter is the diameter of a circle having the same area as the area of the domain phase on the surface of the developing roller.
尚、本発明において、ドメイン相は、走査型電子顕微鏡(SEM)や走査型透過電子顕微鏡(STEM)のような測定装置によって同定可能である。また、マトリクス相とドメイン相との導電性が異なるものに関しては走査型プローブ顕微鏡(SPM)のマッピングによってもドメイン相を同定することが可能である。 In the present invention, the domain phase can be identified by a measuring device such as a scanning electron microscope (SEM) or a scanning transmission electron microscope (STEM). In addition, with respect to those having different conductivity between the matrix phase and the domain phase, the domain phase can be identified by mapping with a scanning probe microscope (SPM).
さらに、本発明においては当該ポリオールに、ポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとを用いることが好ましい。エステル基はエーテル基に比して高極性であり、これらを含むポリエステルポリオールとポリエーテルポリオールとは極性が適度に異なるため、海島型の相分離構造の形成に適している。さらに、エーテルポリウレタンやエステルポリウレタンは、カーボネートポリウレタンやアクリルポリウレタンに比して、ポリウレタン中のソフトセグメントの結合強度が低く、過度な硬度の上昇が抑制される。そのため、トナーへ与えるダメージが低減するため、現像ローラの表面層へ用いるのに適している。 Furthermore, in the present invention, it is preferable to use a polyester polyol and a polyether polyol as the polyol. The ester group has a higher polarity than the ether group, and the polyester polyol and the polyether polyol containing these ester groups are appropriately different in polarity, so that it is suitable for forming a sea-island type phase separation structure. Furthermore, ether polyurethane and ester polyurethane have a lower bond strength of soft segments in the polyurethane than carbonate polyurethane and acrylic polyurethane, and an excessive increase in hardness is suppressed. For this reason, since damage to the toner is reduced, it is suitable for use on the surface layer of the developing roller.
さらには、マトリクス相に含有されるポリウレタンは分子内にエステル基を含み、ドメイン相に含有されるポリウレタンは分子内にエーテル基を含むことが好ましい。つまり、マトリクス相はエステルポリウレタンを含み、ドメイン相はエーテルポリウレタンを含むことがより好ましい。エステル基は分子間力が強く、耐磨耗性、ヤング率、および破断強度の如き機械的特性に優れると言った特徴を示し、マトリクス相に供することで表面層により低い圧縮永久歪が発現する。また、エーテル基は電子供与性である最高占有分子軌道の電子雲が集中しているため、アミノ基含有アクリル樹脂との相乗効果により、より優れた摩擦帯電付与性を発現する。 Furthermore, the polyurethane contained in the matrix phase preferably contains an ester group in the molecule, and the polyurethane contained in the domain phase preferably contains an ether group in the molecule. That is, it is more preferable that the matrix phase includes ester polyurethane and the domain phase includes ether polyurethane. The ester group has a strong intermolecular force, and is characterized by excellent mechanical properties such as wear resistance, Young's modulus, and breaking strength. By applying it to the matrix phase, the surface layer exhibits a low compression set. . In addition, since an electron cloud of the highest occupied molecular orbital, which is an electron donating property, is concentrated in the ether group, a superior triboelectric charge imparting property is exhibited by a synergistic effect with the amino group-containing acrylic resin.
本発明におけるポリエステルポリオールは、特に限定されるものではないが、直接エステル化反応や、開環重合反応で得られたポリエステルポリオールを好適に用いることができる。または、ポリエステルポリオールとイソシアネートとを鎖延長させたポリウレタンポリオールプレポリマーを好適に用いることができる。直接エステル化反応で合成されるポリエステルポリオールは、原料として多塩基酸と多価アルコールとを脱水縮合することで得られる。 Although the polyester polyol in this invention is not specifically limited, The polyester polyol obtained by direct esterification reaction or ring-opening polymerization reaction can be used conveniently. Alternatively, a polyurethane polyol prepolymer obtained by extending a chain of polyester polyol and isocyanate can be suitably used. The polyester polyol synthesized by direct esterification reaction can be obtained by dehydrating condensation of a polybasic acid and a polyhydric alcohol as raw materials.
多塩基酸としては、アジピン酸、イソフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、ヘット酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水フタル酸、ハソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、コハク酸、セバシン酸、フマル酸、トリメリット酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、1,12−ドデカン二酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、5−ソディオスルホイソフタル酸などを例として挙げることができる。この中でも、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸が容易に入手できることから特に好ましい。 Polybasic acids include adipic acid, isophthalic acid, tetrachlorophthalic anhydride, het acid, tetrabromophthalic anhydride, phthalic anhydride, hasophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, succinic acid, sebacin Acid, fumaric acid, trimellitic acid, dimer acid, maleic anhydride, 1,12-dodecanedioic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 5- Examples include sodiosulfoisophthalic acid. Among these, adipic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and sebacic acid are particularly preferable because they are easily available.
多価アルコールとしては、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスフェノールA、グリセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールなどを例として挙げることができる。 Examples of the polyhydric alcohol include 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6 -Hexanediol, neopentyl glycol, bisphenol A, glycerin, pentaerythritol, trimethylolpropane, trimethylolethane, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 2-butyl 2-ethyl-1,3-propanediol, hydroxypivalylhydroxypivalate, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 2- Methyl-1,3-propanedi Lumpur, e.g., 2,4-diethyl-1,5-pentanediol can be mentioned as examples.
さらに、ε−カプローラクトンの開環重合反応で得られたポリカプローラクトンジオール、もしくはポリカプローラクトンジオールをプレポリマー化して合成されたポリエステルポリオールも好ましい。上記ポリカプローラクトンジオールの中でも、非結晶性もしくは、低融点の性質を示すタイプのものが、イソシアネートとの相溶性、溶媒への溶解性という観点から特に好ましい。 Furthermore, polycaprolactone diol obtained by ring-opening polymerization reaction of ε-caprolactone, or polyester polyol synthesized by prepolymerizing polycaprolactone diol is also preferable. Among the polycaprolactone diols, those that are non-crystalline or have a low melting point are particularly preferred from the viewpoints of compatibility with isocyanates and solubility in solvents.
また、本発明におけるポリエーテルポリオールは、特に限定されるものではないが、ポリエーテルポリオールそのものや、ポリエーテルポリオールを原料としたポリウレタンエーテルポリオールプレポリマーが好適に用いられる。例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、テトラヒドロフラン(THF)とネオペンチルグリコールとの共重合体(例えば、商品名:PTXG、旭化成せんい株式会社製)、THFと3−メチルテトラヒドロフランとの共重合体(例えば、商品名:PTG−L、保土谷化学工業社製)や、これらを原料としたポリウレタンエーテルポリオールプレポリマーが挙げられる。 In addition, the polyether polyol in the present invention is not particularly limited, but a polyether polyol itself or a polyurethane ether polyol prepolymer using a polyether polyol as a raw material is preferably used. For example, polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), polytetramethylene glycol (PTMG), a copolymer of tetrahydrofuran (THF) and neopentyl glycol (for example, trade name: PTXG, manufactured by Asahi Kasei Fibers Corporation), Examples thereof include a copolymer of THF and 3-methyltetrahydrofuran (for example, trade name: PTG-L, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.) and a polyurethane ether polyol prepolymer using these as raw materials.
また、これらポリオールは、硬化剤として用いるイソシアネートの種類や数平均分子量(Mn)およびウレタンプレポリマー化の可否によって、最適なMnが異なるが、500≦Mn≦20000の範囲にあることが好ましい。Mnを500以上とすることで、架橋点密度の上昇を抑制し、低温低湿下における表面層の硬度の上昇を抑制することができる。一方で、Mnを20000以下とすることで、架橋点密度の過度の低下を抑制し、圧縮永久歪の上昇を防ぐことができる。 These polyols are preferably in the range of 500 ≦ Mn ≦ 20000, although the optimum Mn varies depending on the type of isocyanate used as the curing agent, the number average molecular weight (Mn), and the availability of urethane prepolymerization. By setting Mn to 500 or more, it is possible to suppress an increase in the density of crosslinking points and to suppress an increase in the hardness of the surface layer under low temperature and low humidity. On the other hand, when Mn is 20000 or less, an excessive decrease in the density of crosslinking points can be suppressed, and an increase in compression set can be prevented.
さらに本発明においては、前記マトリクス相に含有されるポリウレタンが隣接する2つのウレタン基の間に下記式(c)および(d)から選ばれる少なくとも一つの構造を含み、前記ドメイン相に含有されるポリウレタンが隣接する2つのウレタン基の間に下記式(f)、(g)および(h)から選ばれる少なくとも一つの構造と(e)の構造とを含むことが好ましい。
これは各構造を有するポリオールが、一般的な多価アルコールの融点と比較して、特異的に低い融点を示す。したがって、ポリウレタン中のソフトセグメントにおける結晶化度の制御が容易であるため、機械的物性の制御という観点において、特に低温低湿下における硬度上昇の抑制に寄与する。 This indicates that the polyol having each structure has a specifically low melting point as compared with the melting point of a general polyhydric alcohol. Therefore, since the degree of crystallinity in the soft segment in the polyurethane can be easily controlled, it contributes to the suppression of the increase in hardness, particularly under low temperature and low humidity, from the viewpoint of controlling the mechanical properties.
中でも、前記マトリクス相に含有されるポリウレタンが隣接する2つのウレタン基の間に上記式(d)の構造を含み、前記ドメイン相に含有されるポリウレタンが隣接する2つのウレタン基の間に上記式(g)および(h)から選ばれる少なくとも一方の構造と(e)の構造とを含むものがトナー融着に対してより優れた効果を示す。上記式(d)の構造を含むエステルポリウレタンは、エステル基を含むポリウレタンの中でも特に低い融点を示し、トナーへのストレスを低減できる。上記式(g)および(h)から選ばれる少なくとも一方の構造と、(e)の構造とを含むエーテルポリウレタンは、上記式(d)を含むポリウレタンに比して、低温域においてもさらに柔軟となりやすい。ドメイン相がマトリクス相より柔軟となることで、マトリクス相がドメイン相より柔軟な場合に比べ、ドメイン相とトナー供給ローラとのトルクが増大する。従って、トナーとの強い静電的付着力を有するドメイン相のトナー掻き取り性が向上し、トナー融着がさらに抑制されたと推察される。 Among them, the polyurethane contained in the matrix phase includes the structure of the above formula (d) between two adjacent urethane groups, and the polyurethane contained in the domain phase has the above formula between two adjacent urethane groups. A material including at least one structure selected from (g) and (h) and the structure (e) exhibits a more excellent effect on toner fusion. The ester polyurethane containing the structure of the above formula (d) exhibits a particularly low melting point among polyurethanes containing an ester group, and can reduce stress on the toner. The ether polyurethane containing at least one structure selected from the above formulas (g) and (h) and the structure of (e) becomes more flexible in the low temperature range than the polyurethane containing the above formula (d). Cheap. Since the domain phase is more flexible than the matrix phase, the torque between the domain phase and the toner supply roller is increased as compared with the case where the matrix phase is more flexible than the domain phase. Therefore, it is presumed that the toner scraping property of the domain phase having a strong electrostatic adhesive force with the toner is improved and the toner fusion is further suppressed.
イソシアネートとしては、特に限定されるものではないが、以下のものを例として挙げることができる。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)1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性MDI、キシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート(TDI)、ナフチレンジイソシアネート、パラフェニルレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)、これらの共重合物、そのブロック体および混合物。 Although it does not specifically limit as isocyanate, The following can be mentioned as an example. Diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI) 1,5-naphthalene diisocyanate, 3,3′-dimethylbiphenyl-4,4′-diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, carbodiimide-modified MDI, xylylene diisocyanate, Trimethylhexamethylene diisocyanate, toluene diisocyanate (TDI), naphthylene diisocyanate, paraphenyl diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, polymethylene polyphenylene polyisocyanate (polymeric MDI), copolymers thereof, block bodies and mixtures thereof.
上記に例示した中でも、変性部(ソフトセグメント部)にエーテル基とエステル基とを有するプレポリマー型イソシアネートがポリオールとの相溶性および物性調整が容易であることから、特に好ましい。エーテル基およびエステル基を有する変性部を構成する原料として、上記ポリオールに用いたものと同じものを好適に用いることができる。また、上記イソシアネートは、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)、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(ポリメリックMDI)およびトルエンジイソシアネート(TDI)から選ばれる少なくとも一つから製造されたものが好ましい。上記四種類の物質は、ポリオールとの反応性が良好であるだけでなく、キシリレンジイソシアネート(XDI)のようなイソシアネート原料と比較して、強靭性の維持が比較的容易であり、圧縮永久歪の制御という観点で好ましい。 Among those exemplified above, a prepolymer type isocyanate having an ether group and an ester group in a modified part (soft segment part) is particularly preferable because of compatibility with a polyol and easy adjustment of physical properties. As the raw material constituting the modified part having an ether group and an ester group, the same materials as those used for the polyol can be suitably used. The isocyanate is preferably prepared from at least one selected from diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDI), polymethylene polyphenylene polyisocyanate (polymeric MDI), and toluene diisocyanate (TDI). The above four types of materials not only have good reactivity with polyols, but are relatively easy to maintain toughness compared to isocyanate raw materials such as xylylene diisocyanate (XDI), and compression set This is preferable from the viewpoint of controlling the above.
また、本発明におけるイソシアネート化合物において、ウレタンプレポリマー化の可否および反応に用いるポリオール化合物の種類やMnによって、最適なMnが異なるが、2000≦Mn≦12000の範囲にあることが好ましい。Mnが2000以上であることで、架橋点密度の上昇を抑制し、低温低湿下における表面層硬度の上昇を抑制することができる。一方で、Mnが12000以下であることで、架橋点密度の過度の低下を抑制し、圧縮永久歪の上昇を防ぐとともに、過度な柔軟化による初期トナーの固着を抑制することができる。 Further, in the isocyanate compound in the present invention, the optimum Mn differs depending on whether or not urethane prepolymerization is possible and the type of polyol compound used for the reaction and Mn, but it is preferable that the range is 2000 ≦ Mn ≦ 12000. When Mn is 2000 or more, an increase in the density of crosslinking points can be suppressed, and an increase in surface layer hardness under low temperature and low humidity can be suppressed. On the other hand, when Mn is 12000 or less, an excessive decrease in the density of crosslinking points can be suppressed, an increase in compression set can be prevented, and the initial toner can be prevented from sticking due to excessive softening.
イソシアネート化合物は、ポリオール化合物に対して、イソシアネートインデックスが1.0から1.5の範囲であることが特に好ましい。上記範囲にあることによって、未反応物の生成による圧縮永久歪の上昇や、過度な硬度の上昇を抑制することができる。なお、イソシアネートインデックスとは、イソシアネート化合物中のイソシアネート基のモル数とポリオール化合物中の水酸基のモル数との比([NCO]/[OH])を示すものである。 It is particularly preferable that the isocyanate compound has an isocyanate index in the range of 1.0 to 1.5 with respect to the polyol compound. By being in the said range, the raise of the compression set by the production | generation of an unreacted substance and the raise of excessive hardness can be suppressed. The isocyanate index indicates the ratio ([NCO] / [OH]) between the number of moles of isocyanate groups in the isocyanate compound and the number of moles of hydroxyl groups in the polyol compound.
ポリウレタン中の、上記式(c)乃至(h)の如き構造の組成は、赤外分光(IR)法、およびポリウレタンを加水分解した後、熱分解ガスクロマトグラフィー(Pyr−GC)法を用いることで確認することができる。 For the composition of the structures of the above formulas (c) to (h) in the polyurethane, use the infrared spectroscopy (IR) method and the pyrolysis gas chromatography (Pyr-GC) method after hydrolyzing the polyurethane. Can be confirmed.
また、本発明に係る表面層は、前記ドメイン相にアミノ基含有アクリル樹脂が偏在している。アミノ基含有アクリル樹脂は、ドメイン相を形成するポリオールとの親和性を高くすることで、ドメイン相に偏在させることが可能である。アミノ基含有アクリル樹脂のSP値をドメイン相を形成するポリオールと近い値とすることで、アミノ基含有アクリル樹脂はドメイン相との親和性を高めることができる。 In the surface layer according to the present invention, an amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase. The amino group-containing acrylic resin can be unevenly distributed in the domain phase by increasing the affinity with the polyol that forms the domain phase. By setting the SP value of the amino group-containing acrylic resin to a value close to that of the polyol forming the domain phase, the amino group-containing acrylic resin can increase the affinity with the domain phase.
ドメイン相へのアミノ基含有アクリル樹脂の偏在に関して、下記に測定方法を示す、飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)を用いることで測定可能である。本発明においては、アミノ基含有アクリル樹脂の偏在を以下のように定義する。TOF−SIMSで測定した、質量が1.5amu以上1850amu以下であるマトリクス相およびドメイン相の総イオン強度をそれぞれσM,T、σD,Tとし、アミノ基由来のイオン強度をそれぞれσM,A、σD,Aとしたとき、下記式(A)および(B)を満たす。
(A) σM,A/σM,T≦0.0001
(B) (σD,A/σD,T)/(σM,A/σM,T)≧10
(σD,A/σD,T)/(σM,A/σM,T)が10以上となることで、アミノ基含有アクリル樹脂がドメイン相に偏在されていることは示される。さらに、σM,A/σM,Tが0.0001以下の場合、マトリクス相中に含まれるアミノ基含有アクリル樹脂は十分少なく、マトリクス相の帯電付与性が適度に維持されるとともに、現像ローラの電気抵抗の上昇が抑制される。これにより、本発明の効果である低温低湿環境下におけるトナー融着、および現像時における現像ローラ表面へのカウンターチャージに起因する画像弊害が抑制される。
Regarding the uneven distribution of the amino group-containing acrylic resin in the domain phase, it can be measured by using a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) which shows a measurement method below. In the present invention, the uneven distribution of the amino group-containing acrylic resin is defined as follows. The total ionic strength of the matrix phase and the domain phase having a mass of 1.5 amu or more and 1850 amu or less as measured by TOF-SIMS is σ M, T , σ D, T , respectively, and the ionic strength derived from the amino group is σ M, When A 1 , σ D, and A are satisfied, the following expressions (A) and (B) are satisfied.
(A) σ M, A / σ M, T ≦ 0.0001
(B) (σ D, A / σ D, T ) / (σ M, A / σ M, T ) ≧ 10
(Σ D, A / σ D, T ) / (σ M, A / σ M, T ) being 10 or more indicates that the amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase. Furthermore, when σ M, A / σ M, T is 0.0001 or less, the amount of amino group-containing acrylic resin contained in the matrix phase is sufficiently small, the charge imparting property of the matrix phase is maintained moderately, and the developing roller The increase in electrical resistance is suppressed. As a result, image adverse effects caused by toner fusion in a low-temperature and low-humidity environment, which is an effect of the present invention, and counter-charging to the developing roller surface during development are suppressed.
また、アミノ基含有アクリル樹脂の数平均分子量(Mn)は5000≦Mn≦50000であることが好ましい。Mnを5000以上とすると、ブリードアウトを抑制し、特に低温低湿環境下におけるブロッチを抑制することができる。また、Mnを50000以下とすることで、該アミノ基含有アクリル樹脂が前記ドメイン相内に均一に分散しやすくなり、摩擦帯電付与性の適正化を可能とする。 The number average molecular weight (Mn) of the amino group-containing acrylic resin is preferably 5000 ≦ Mn ≦ 50000. When Mn is 5000 or more, bleeding out can be suppressed, and blotch can be suppressed particularly in a low temperature and low humidity environment. Further, by setting Mn to 50000 or less, the amino group-containing acrylic resin can be easily dispersed uniformly in the domain phase, and the triboelectric chargeability can be optimized.
また、アミノ基含有アクリル樹脂の含有量は、表面層のポリウレタン成分100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは1質量部以上5質量部以下である。0.5質量部以上とすることで、トナーへの高い摩擦帯電付与性を供することができる。また、10質量部以下とすることで、ドメイン相の高硬度化にともなうトナーへのストレスを抑制できる。 Moreover, it is preferable that content of an amino group containing acrylic resin is the range of 0.5 mass part or more and 10 mass parts or less with respect to 100 mass parts of polyurethane components of a surface layer. More preferably, it is 1 part by mass or more and 5 parts by mass or less. By setting the amount to 0.5 parts by mass or more, it is possible to provide high triboelectric chargeability to the toner. Further, by setting the amount to 10 parts by mass or less, it is possible to suppress the stress on the toner accompanying the increase in the hardness of the domain phase.
また、アミノ基含有アクリル樹脂は構成単位(モノマー)として、(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよびアミノ基含有モノマーを共重合して生成されたものが好ましい。好ましくは、アミノ基含有モノマーの重合比は10mol%以上70mol%以下である。アミノ基含有アクリル樹脂中の(メタ)アクリル酸エステルモノマーの重合比を10mol%以上にすることで、アミノ基含有アクリル樹脂が現像ローラの表面方向に配向し易く、充分な摩擦帯電付与性が得られる。一方で、70mol%以下にすることで、ドメイン相中に均一に分散し易くなる。 Further, the amino group-containing acrylic resin is preferably produced by copolymerizing a (meth) acrylic acid ester monomer and an amino group-containing monomer as a structural unit (monomer). Preferably, the polymerization ratio of the amino group-containing monomer is 10 mol% or more and 70 mol% or less. By setting the polymerization ratio of the (meth) acrylic acid ester monomer in the amino group-containing acrylic resin to 10 mol% or more, the amino group-containing acrylic resin can be easily oriented in the surface direction of the developing roller, and sufficient triboelectric chargeability can be obtained. It is done. On the other hand, it becomes easy to disperse | distribute uniformly in a domain phase by setting it as 70 mol% or less.
アミノ基含有アクリル樹脂の原料である(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、以下の物質が挙げられる。メタクリル酸メチル、n−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、iso−オクチル(メタ)アクリレート、n−ノニル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−トリデシル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート。これらのモノマーは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the (meth) acrylic acid ester monomer that is a raw material for the amino group-containing acrylic resin include the following substances. Methyl methacrylate, n-butyl (meth) acrylate, tert-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, n-amyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, iso-octyl (meth) acrylate, n-nonyl (meth) acrylate, n-lauryl (meth) acrylate, n-tridecyl (meth) acrylate, n- Stearyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
特に、(メタ)アクリル酸エステルモノマーの中でも、メタクリル酸メチル、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n―ラウリル(メタ)クリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、および2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートがポリウレタンとの相溶性および表面層の硬度調整の観点から好ましい。 In particular, among (meth) acrylic acid ester monomers, methyl methacrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, n-lauryl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, iso-butyl (meth) acrylate, and 2-ethylhexyl (Meth) acrylate is preferred from the viewpoint of compatibility with polyurethane and adjusting the hardness of the surface layer.
また、アミノ基含有モノマーとしては、以下の物質が挙げられる。N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノメチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリレート、p−N−ステアリルアミノベンジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイロキシメチルモルホリン、(メタ)アクリロイロキシエチルモルホリン、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノフェニル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジメチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジエチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジプロピルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N,N−ジブチルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ラウリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミド、p−N−ステアリルアミノベンジル(メタ)アクリルアミドなど。なお、「(メタ)アクリルアミド」とは、メタクリルアミドあるいはアクリルアミドを意味する。これらのモノマーは、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of the amino group-containing monomer include the following substances. N, N-dimethylaminomethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminomethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N- Dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminobutyl (meth) acrylate, pN, N-dimethylaminophenyl (meth) acrylate, pN, N-diethylaminophenyl (meth) acrylate, pN , N-dipropylaminophenyl (meth) acrylate, pN, N-dibutylaminophenyl (meth) acrylate, pN-laurylaminophenyl (meth) acrylate, pN-stearylaminophenyl (meth) acrylate, p-N, N-dimethylaminobenze (Meth) acrylate, pN, N-diethylaminobenzyl (meth) acrylate, pN, N-dipropylaminobenzyl (meth) acrylate, pN, N-dibutylaminobenzyl (meth) acrylate, pN -Laurylaminobenzyl (meth) acrylate, pN-stearylaminobenzyl (meth) acrylate, (meth) acryloyloxymethylmorpholine, (meth) acryloyloxyethylmorpholine, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylamide, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylamide, pN, N-dimethylaminophenyl (meth) acrylamide, p -N, N- Ethylaminophenyl (meth) acrylamide, pN, N-dipropylaminophenyl (meth) acrylamide, pN, N-dibutylaminophenyl (meth) acrylamide, pN-laurylaminophenyl (meth) acrylamide, p -N-stearylaminophenyl (meth) acrylamide, pN, N-dimethylaminobenzyl (meth) acrylamide, pN, N-diethylaminobenzyl (meth) acrylamide, pN, N-dipropylaminobenzyl (meth) ) Acrylamide, pN, N-dibutylaminobenzyl (meth) acrylamide, pN-laurylaminobenzyl (meth) acrylamide, pN-stearylaminobenzyl (meth) acrylamide and the like. “(Meth) acrylamide” means methacrylamide or acrylamide. These monomers can be used alone or in combination of two or more.
特に好ましいモノマーの組み合わせは、アミノ基含有モノマーが下記式(a)に示す構造を有し、および(メタ)アクリル酸エステルモノマーが下記式(b)で示される構造を有する組み合わせである。
R1、R5は各々独立に水素原子もしくはメチル基を表す。R2を炭素数2以上のアルキレン基とすることで、隣接するエステルによるアミノ基の電子密度低下を抑制し、高い帯電付与性を得やすくなる。また、R2を炭素数4以下のアルキレン基とすることで、アミノ基の運動性を適度に維持し、アミノ基の持つ帯電付与性を大きく発揮させることができる。R3、R4を炭素数1以上のアルキル基にすることで、アミノ基の電子密度が上昇し、高い帯電付与性を得やすい。さらに、R3、R4を炭素数4以下のアルキル基とすることで、アミノ基に付随するアルキル基の立体障害を過大にすることがなく、アミノ基による高い帯電付与性が発揮されやすくなる。R6を炭素数1乃至8のアルキル基とすることでアミノ基含有モノマーと重合させた際にアミノ基含有アクリル樹脂の極性の制御が容易となる。 R 1 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group. By making R 2 an alkylene group having 2 or more carbon atoms, it is possible to suppress a decrease in the electron density of the amino group due to an adjacent ester and to easily obtain high charge imparting properties. In addition, when R 2 is an alkylene group having 4 or less carbon atoms, the mobility of the amino group can be appropriately maintained, and the charge imparting property of the amino group can be greatly exhibited. By making R 3 and R 4 an alkyl group having 1 or more carbon atoms, the electron density of the amino group is increased, and high chargeability can be easily obtained. Furthermore, by making R 3 and R 4 an alkyl group having 4 or less carbon atoms, the steric hindrance of the alkyl group associated with the amino group is not excessive, and the high charge imparting property due to the amino group is easily exhibited. . By making R 6 an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, the polarity of the amino group-containing acrylic resin can be easily controlled when polymerized with the amino group-containing monomer.
アミノ基含有アクリル樹脂のSP値は、上記組み合わせおよび各々の原料モノマーのモル比の選択を行うことで、制御することが可能である。 The SP value of the amino group-containing acrylic resin can be controlled by selecting the combination and the molar ratio of each raw material monomer.
また、本発明に係る表面層は、カーボンブラックを含む。カーボンブラックは、表面層の機械的特性および導電性の適正化に寄与する。カーボンブラックを含有させることで、ポリウレタンを含む柔軟な表面層の最表面には、硬いカーボンブラックが分散した状態で存在する。これにより、表面層の粘着性を低減させることができ、トナー融着を抑制することができる。また、現像ローラの表面層は導電性を適切に制御することで、帯電したトナーにより発生する現像ローラ上の対向電荷の残留を防ぎ、ゴーストや現像ムラといった画像弊害を抑制することが要求される。カーボンブラックは少量で導電性を制御することが可能であるため、ポリウレタンの圧縮永久歪の上昇を抑制しながら、適切な導電性を得やすい。従って、本発明においてはトナー融着抑制および、低い圧縮永久歪を達成するため、カーボンブラックを必須成分として含有する必要がある。 The surface layer according to the present invention contains carbon black. Carbon black contributes to the optimization of the mechanical properties and conductivity of the surface layer. By containing carbon black, hard carbon black is present in a dispersed state on the outermost surface of the flexible surface layer containing polyurethane. Thereby, the adhesiveness of the surface layer can be reduced, and toner fusion can be suppressed. Further, the surface layer of the developing roller is required to appropriately control the conductivity so as to prevent the residual charge remaining on the developing roller caused by the charged toner and to suppress image adverse effects such as ghost and development unevenness. . Since carbon black can control conductivity in a small amount, it is easy to obtain appropriate conductivity while suppressing an increase in compression set of polyurethane. Therefore, in the present invention, in order to achieve toner fusion suppression and low compression set, it is necessary to contain carbon black as an essential component.
カーボンブラックの表面層中の含有量としては、表面層のポリウレタン成分100質量部に対して、1質量部以上40質量部以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、5質量部以上30質量部以下の範囲である。カーボンブラックの含有量が1質量部以上であることで、適度な導電性が得られるだけでなく、摩擦係数の上昇を抑制できる。一方で、40質量部以下であることで、ポリウレタンを含む表面層の過度な硬度上昇によるトナーへのダメージ増大を抑制するだけでなく、圧縮永久歪の上昇を抑制することができる。 The content of the carbon black in the surface layer is preferably in the range of 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyurethane component of the surface layer. More preferably, it is the range of 5 to 30 mass parts. When the carbon black content is 1 part by mass or more, not only moderate conductivity can be obtained, but also an increase in the friction coefficient can be suppressed. On the other hand, by being 40 parts by mass or less, not only an increase in damage to the toner due to an excessive increase in hardness of the surface layer containing polyurethane can be suppressed, but also an increase in compression set can be suppressed.
上記カーボンブラックの平均一次粒子径は、ポリウレタンを含む表面層へ適切な導電性を付与し、且つ、低い摩擦係数や低い圧縮永久歪のような機械的特性を発現させることを考慮すると、15nm以上150nm以下とすることが好ましい。カーボンブラックのフタル酸ジブチル(DBP)吸油量としては、同様の理由から例えば、20ml/100g以上300ml/100g以下とすることが好ましい。さらには、カーボンブラックのpHとしては、ポリウレタンとの分散を安定にすると言う観点から、2以上7以下とすることが好ましい。このようなカーボンブラックとしては、チャンネル法、ファーネス法、サーマル法のような方法で製造したものを好適に用いることができる。さらに、必要な物性に合わせて2種類以上のカーボンブラックを配合してもよい。 The average primary particle diameter of the carbon black is 15 nm or more in consideration of imparting appropriate conductivity to the surface layer containing polyurethane and expressing mechanical properties such as a low friction coefficient and a low compression set. The thickness is preferably 150 nm or less. The oil absorption of dibutyl phthalate (DBP) of carbon black is preferably 20 ml / 100 g or more and 300 ml / 100 g or less for the same reason. Furthermore, the pH of the carbon black is preferably 2 or more and 7 or less from the viewpoint of stabilizing dispersion with polyurethane. As such carbon black, those produced by a method such as a channel method, a furnace method, or a thermal method can be suitably used. Furthermore, you may mix | blend two or more types of carbon black according to a required physical property.
表面層は、現像ローラの表面に適度な表面粗さを付与するため、表面に凹凸形状を形成する球状微粒子を含有しても良い。表面層が球状微粒子を含有することによって、現像ローラ表面の表面粗さを均一にし、トナーの搬送量を一定にすることができる。球状微粒子としては、体積平均粒径が5μm以上30μm以下であることが好ましい。微粒子の体積粒径の測定には、レーザー回折式粒度分布測定装置(商品名:LS−230型、コールター社製)に、リキッドモジュールを取り付けたものを用いることができる。測定は、水10mlに微量の界面活性剤を添加し、これに微粒子10mgを加え、超音波分散機で10分間分散した後、測定時間90秒間、測定回数1回の条件で測定を行う。上記の測定方法により測定した値を体積平均粒径の値として採用することができる。球状微粒子の含有量としては、表面層のポリウレタン成分100質量部に対して、1質量部以上100質量部以下であることが好ましい。 The surface layer may contain spherical fine particles that form an uneven shape on the surface in order to impart an appropriate surface roughness to the surface of the developing roller. When the surface layer contains spherical fine particles, the surface roughness of the surface of the developing roller can be made uniform, and the toner conveyance amount can be made constant. The spherical fine particles preferably have a volume average particle size of 5 μm or more and 30 μm or less. For the measurement of the volume particle size of the fine particles, a laser diffraction particle size distribution measuring device (trade name: LS-230 type, manufactured by Coulter, Inc.) attached with a liquid module can be used. For the measurement, a small amount of surfactant is added to 10 ml of water, 10 mg of fine particles are added thereto, and the mixture is dispersed for 10 minutes with an ultrasonic disperser, and then measured under the conditions of a measurement time of 90 seconds and a single measurement. The value measured by the above measurement method can be adopted as the value of the volume average particle diameter. The content of the spherical fine particles is preferably 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polyurethane component of the surface layer.
球状微粒子の材質としては、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などを挙げることができる。これらの球状微粒子は、例えば、懸濁重合、または分散重合法により製造することができる。 Examples of the material of the spherical fine particles include urethane resin, polyester resin, polyether resin, acrylic resin, and polycarbonate resin. These spherical fine particles can be produced, for example, by suspension polymerization or dispersion polymerization.
上記表面層には、上記成分のほか、上記成分の機能を阻害しない範囲で、必要に応じて、充填剤、増量剤、加硫剤、加硫助剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤の如き各種添加剤を含有させることができる。 In addition to the above components, the surface layer has a filler, an extender, a vulcanizing agent, a vulcanization aid, an antioxidant, an anti-aging agent, a processing, as necessary, as long as the functions of the above components are not impaired. Various additives such as auxiliaries can be contained.
また、上記表面層の厚さとしては、2μm以上100μm以下が好ましく、より好ましくは4μm以上40μm以下である。表面層の厚さが2μm以上であれば、表面層中のドメイン相が現像ローラの表面から弾性層まで、すなわち、表面層を貫通することによる抵抗上昇を防ぐことができるとともに、現像ブレードの当接による現像ローラの変形を抑制することができる。表面層の厚さが100μm以下であれば、現像ローラが高硬度となるのを抑制し、トナーの融着を抑制することができる。尚、形成された表面層の膜厚は、デジタルマイクロスコープ(商品名:VH−2450、キーエンス社製)を用いて測定した。現像ローラの長手方向に沿って現像ローラの端部より等間隔に3箇所、且つ現像ローラの周方向に沿って等間隔に3箇所の合計9箇所を測定し、得られた値の相加平均値が表面層の膜厚である。 Moreover, as thickness of the said surface layer, 2 micrometers or more and 100 micrometers or less are preferable, More preferably, they are 4 micrometers or more and 40 micrometers or less. If the thickness of the surface layer is 2 μm or more, it is possible to prevent an increase in resistance due to the domain phase in the surface layer penetrating from the surface of the developing roller to the elastic layer, that is, through the surface layer. Deformation of the developing roller due to contact can be suppressed. If the thickness of the surface layer is 100 μm or less, the developing roller can be prevented from having high hardness and toner fusing can be suppressed. In addition, the film thickness of the formed surface layer was measured using a digital microscope (trade name: VH-2450, manufactured by Keyence Corporation). A total of nine locations were measured along the longitudinal direction of the developing roller at three equal intervals from the end of the developing roller and at three equal intervals along the circumferential direction of the developing roller, and an arithmetic average of the obtained values The value is the film thickness of the surface layer.
上記ポリオール、イソシアネート化合物、アミノ基含有アクリル樹脂、カーボンブラックなどを含む表面層形成用の塗料の塗膜を弾性層上に形成する方法としては、スプレー、浸漬、またはロールコートの如き塗工方法を挙げることができる。そして、弾性層上に形成した塗膜を、乾燥した後に硬化させることで、弾性層の周面を被覆する導電性の表面層を形成させることができる。 As a method for forming a coating film of a coating for forming a surface layer containing the above polyol, isocyanate compound, amino group-containing acrylic resin, carbon black, etc. on the elastic layer, a coating method such as spraying, dipping, or roll coating is used. Can be mentioned. And the electroconductive surface layer which coat | covers the surrounding surface of an elastic layer can be formed by hardening the coating film formed on the elastic layer after drying.
<軸芯体>
導電性の軸芯体2の材料は、表面が導電性であればとくに限定されず、炭素鋼、合金鋼、鋳鉄、導電性樹脂の如き材質の中から、適宜選択して用いることができる。
<Shaft core>
The material of the
<弾性層>
軸芯体の周面を被覆する導電性の弾性層3は、使用される装置において要求される弾性を現像ローラに付与するために設けられる。具体的な構成としては、中実体、発泡体のいずれであってもよい。また、弾性層は、単層であっても、複数の層からなっていてもよい。例えば、現像ローラや帯電ローラにおいては、感光体、およびトナーと常に圧接しているので、これらの部材間において相互に与えるダメージを低減するため、低硬度、低圧縮永久歪の特性を持つ弾性層が設けられる。
<Elastic layer>
The conductive
弾性層の材質としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどを挙げることができる。これらは1種または2種以上組み合わせて使用することができる。 Examples of the material for the elastic layer include natural rubber, isoprene rubber, styrene rubber, butyl rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, urethane rubber, and silicone rubber. These can be used alone or in combination of two or more.
上記弾性層には、現像ローラに要求される機能に応じて導電剤、非導電性充填剤や、その他成形に必要な各種添加剤成分として、架橋剤、触媒、分散促進剤などが含有されていてもよい。 The elastic layer contains a cross-linking agent, a catalyst, a dispersion accelerator, etc. as a conductive agent, a non-conductive filler, and various other additive components necessary for molding depending on the function required for the developing roller. May be.
弾性層に含有される導電剤としては、各種導電性金属または合金、導電性金属酸化物、これらで被覆された絶縁性物質の微粉末のような電子導電剤やイオン導電剤を用いることができる。これら導電剤は粉末状や繊維状の形態で、単独または2種類以上を組み合わせて使用することができる。これらのうち、電子導電剤であるカーボンブラックは導電性の制御が容易であり、また経済的であることから好ましい。 As the conductive agent contained in the elastic layer, it is possible to use various conductive metals or alloys, conductive metal oxides, and electronic conductive agents and ionic conductive agents such as fine powders of insulating substances coated with these. . These conductive agents can be used alone or in combination of two or more in the form of powder or fiber. Of these, carbon black, which is an electronic conductive agent, is preferable because it is easy to control conductivity and is economical.
このような導電剤を含有させ、弾性層に、例えば、体積抵抗率として1×104Ω・cm以上1×1010Ω・cm以下を付与することができる。弾性層の体積抵抗率がこの範囲である現像ローラでは、トナーに対して均一な帯電制御性を有する。現像ローラの弾性層における体積抵抗率としてより好ましくは1×104Ω・cm以上1×109Ω・cm以下である。 By containing such a conductive agent, for example, a volume resistivity of 1 × 10 4 Ω · cm or more and 1 × 10 10 Ω · cm or less can be imparted to the elastic layer. A developing roller having a volume resistivity of the elastic layer within this range has uniform charge controllability with respect to the toner. The volume resistivity in the elastic layer of the developing roller is more preferably 1 × 10 4 Ω · cm or more and 1 × 10 9 Ω · cm or less.
弾性層に含有されていてもよい非導電性充填剤としては、例えば、以下のものを例示することができる。珪藻土、石英粉末、乾式シリカ、湿式シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミノケイ酸塩、炭酸カルシウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ酸アルミニウム、タルク、アルミナ、酸化鉄など。 Examples of the non-conductive filler that may be contained in the elastic layer include the following. Diatomaceous earth, quartz powder, dry silica, wet silica, titanium oxide, zinc oxide, aluminosilicate, calcium carbonate, zirconium silicate, aluminum silicate, talc, alumina, iron oxide, etc.
上記弾性層は、現像ローラに要求される弾性を付与し、その硬度としては、例えば、アスカーC硬度が10度以上80度以下であることが好ましい。弾性層12のアスカーC硬度が10度以上であれば、弾性層を構成するゴム材料からのオイル成分の滲出を抑制することができ、感光体の汚染を抑制できる。また、弾性層のアスカーC硬度が80度以下であれば、トナーへのストレスを抑制することができ、出力画像の画質の低下を抑制することができる。
The elastic layer imparts the elasticity required for the developing roller, and as its hardness, for example, the Asker C hardness is preferably 10 degrees or more and 80 degrees or less. If the Asker C hardness of the
ここでアスカーC硬度は、日本ゴム協会標準規格SRIS 0101に従って別途作製した試験片を用いて、アスカーゴム硬度計C型(高分子計器(株)製)により測定した測定値によって規定することができる。 Here, Asker C hardness can be defined by a measured value measured by an Asker rubber hardness meter C type (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) using a test piece separately prepared in accordance with Japan Rubber Association standard SRIS 0101.
弾性層の厚さとしては、例えば、現像ローラの場合、0.5mm以上50mm以下を挙げることができ、より好ましくは1mm以上10mm以下である。 For example, in the case of a developing roller, the thickness of the elastic layer may be 0.5 mm or more and 50 mm or less, and more preferably 1 mm or more and 10 mm or less.
上記弾性層の成形方法としては、例えば、押出成形、プレス成形、射出成形、液状射出成形、注型成形のような各種成形法により、適切な温度および時間で加熱硬化させて軸芯体の周面を被覆するように成形する方法を挙げることができる。軸芯体を設置した円筒形金型内に未硬化の弾性層用材料を注入し、加熱硬化する方法によって、軸芯体周囲に弾性層を精度よく成形することができる。 The elastic layer may be molded by various methods such as extrusion molding, press molding, injection molding, liquid injection molding, and cast molding, and heat-cured at an appropriate temperature and time for the circumference of the shaft core body. The method of shape | molding so that a surface may be mentioned can be mentioned. The elastic layer can be accurately formed around the shaft core body by injecting an uncured elastic layer material into a cylindrical mold having the shaft core body and heating and curing the material.
図3は、本発明に係る電子写真プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。本発明のプロセスカートリッジ17は、少なくとも現像ローラ1、現像ブレード21、およびトナー容器20を有し、現像ローラ1は上記現像ローラであり、電子写真画像形成装置本体に着脱可能に装着することができる。さらに、本発明は、現像ローラ1の表面にトナーの薄層を形成し、その現像ローラ1を感光体18に当接して配置させて感光体表面にトナーを供給することにより、感光体に可視画像を形成させる電子写真画像形成装置である。このプロセスカートリッジは、図3に示すプロセスカートリッジ17のように、感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25、帯電ローラ24とともに一体のオールインワンプロセスカートリッジとすることができる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an electrophotographic process cartridge according to the present invention. The
図4は、本発明に係る、現像ローラを具備したプロセスカートリッジを用い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4の感光体および感光体に当接して配置される現像ローラを有する電子写真画像形成装置には、現像ローラ1、トナー供給ローラ19、トナー容器20、および現像ブレード21からなる現像装置22が着脱可能に装着されている。また、現像ローラ1、現像ブレード21、およびトナー容器20からなるプロセスカートリッジ17が着脱可能に電子写真画像形成装置本体に装着されている。また、感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25、および帯電ローラ24は電子写真画像形成装置本体に配備されていてもよい。感光体18は矢印方向に回転し、感光体18を帯電処理するための帯電ローラ24によって一様に帯電され、感光体18に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光23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、感光体18に対して接触配置される現像装置22によってトナー容器20内のトナー20aを付与されることにより現像され、トナー像として可視化される。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of an electrophotographic image forming apparatus using a process cartridge having a developing roller according to the present invention. The electrophotographic image forming apparatus having the photosensitive member and the developing roller disposed in contact with the photosensitive member in FIG. 4 includes a developing device 22 including a developing roller 1, a toner supply roller 19, a
現像は露光部にトナー像を形成する所謂反転現像を行っている。可視化された感光体18上のトナー像は、転写部材である転写ローラ29によって記録媒体である紙34に転写される。紙34は、給紙ローラ35および吸着ローラ36を経て画像形成装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト32により感光体18と転写ローラ29との間に搬送される。転写搬送ベルトは、従動ローラ33、駆動ローラ28、テンションローラ31により稼働している。転写ローラ29および吸着ローラ36には、バイアス電源30から電圧が印加されている。トナー像を転写された紙34は、定着装置27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。
Development is so-called reversal development in which a toner image is formed on the exposed portion. The visualized toner image on the
一方、転写されずに感光体18上に残存した転写残トナーは、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26により掻き取られ廃トナー収容容器25に収納され、クリーニングされた感光体18は上述動作を繰り返し行う。
On the other hand, the untransferred toner remaining on the
現像装置22は、一成分現像剤としてトナー20aを収容したトナー容器20と、トナー容器20内の長手方向に延在する開口部に位置し感光体18と、対向設置された現像剤担持体としての現像ローラ1とを備える。そして、現像装置22は感光体18上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
The developing device 22 includes a
また、現像ブレード21として、金属製の板金にゴム弾性体を固定した部材や、SUSやリン青銅の薄板のようなバネ性を有する部材、もしくはその表面に樹脂やゴムを積層した部材が用いられる。また、現像ブレード21に、現像ローラ1に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像ローラ上のトナー層を制御することが可能であり、そのためには現像ブレード21はSUSやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。なお、現像ローラ1および現像ブレード21にはバイアス電源30から電圧が印加されているが、現像ブレード21に印加する電圧は、現像ローラ1に印加する電圧に対し、絶対値で100Vから300V大きい電圧とすることが好ましい。
Further, as the developing blade 21, a member in which a rubber elastic body is fixed to a metal sheet metal, a member having a spring property such as a thin plate of SUS or phosphor bronze, or a member in which resin or rubber is laminated on the surface thereof is used. . Further, it is possible to control the toner layer on the developing roller by applying a voltage higher than the voltage applied to the developing roller 1 to the developing blade 21. For this purpose, the developing blade 21 is made of SUS or phosphor bronze. It is preferable to use a thin plate. Note that a voltage is applied from the
現像装置22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トナー供給ローラ19により現像ローラ1上にトナーが塗布される。現像ローラ1上に塗布されたトナーは、現像ローラ1の回転により現像ブレード21と摺擦される。ここで、現像ブレード21に印加されたバイアスにより、現像ローラ上のトナーが現像ローラ上に均一にコートされる。現像ローラ1は感光体18と回転しながら接触し、感光体18上に形成された静電潜像を、現像ローラ1上にコートされたトナーにより現像することで、画像が形成される。
The developing process in the developing device 22 will be described below. Toner is applied onto the developing roller 1 by a toner supply roller 19 that is rotatably supported. The toner applied on the developing roller 1 is rubbed against the developing blade 21 by the rotation of the developing roller 1. Here, the toner applied on the developing roller is uniformly coated on the developing roller by the bias applied to the developing blade 21. The developing roller 1 is in contact with the
トナー供給ローラ19の構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や、トナー供給ローラ19の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、現像ローラ1へのトナー20a供給および現像ローラ1上の未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例では、トナー供給ローラ19の軸芯体の周囲にポリウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いた。 The toner supply roller 19 has a foamed skeleton-like sponge structure or a fur brush structure in which fibers such as rayon and polyamide are planted on the shaft core of the toner supply roller 19. This is preferable in terms of supply and stripping of undeveloped toner on the developing roller 1. In this embodiment, an elastic roller provided with polyurethane foam around the shaft core of the toner supply roller 19 is used.
このトナー供給ローラ19の現像ローラ1に対する当接幅としては、1mm以上8mm以下が好ましく、また、現像ローラ1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。 The contact width of the toner supply roller 19 with respect to the developing roller 1 is preferably 1 mm or more and 8 mm or less, and the developing roller 1 is preferably provided with a relative speed at the contact portion.
以下に、本発明の現像ローラ、プロセスカートリッジ、電子写真画像形成装置を具体的に説明する。まず、本発明の実施例および比較例における弾性層ローラの作製方法を具体的に例示して説明する。 The developing roller, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus of the present invention will be specifically described below. First, a method for producing an elastic layer roller in Examples and Comparative Examples of the present invention will be specifically illustrated and described.
<弾性層ローラの作製方法>
以下のようにして、実施例および比較例に係る現像ローラの製造に用いる弾性層ローラを作製した。軸芯体としてステンレス(SUS304)製の、直径8mmの軸芯体を用意した。この軸芯体の周面に、プライマー(商品名:DY35−051、東レダウコーニング社製)を塗布し、温度150℃で30分間焼き付けた。焼き付け後のプライマーの厚さは1μmであった。
<Method for producing elastic layer roller>
The elastic layer roller used for manufacturing the developing roller according to the example and the comparative example was manufactured as follows. A shaft core body made of stainless steel (SUS304) and having a diameter of 8 mm was prepared as the shaft core body. A primer (trade name: DY35-051, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied to the peripheral surface of the shaft core, and baked at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes. The thickness of the primer after baking was 1 μm.
下記の表1に示す材料を混合してビニル基を有する液状シリコーンゴム材料のベース材料Aを調製した。 A base material A of a liquid silicone rubber material having a vinyl group was prepared by mixing the materials shown in Table 1 below.
下記の表2に示す材料を混合して、SiH基およびビニル基を有する液状シリコーンゴム材料のベース材料Bを調製した。 The materials shown in Table 2 below were mixed to prepare a base material B of a liquid silicone rubber material having SiH groups and vinyl groups.
上記ベース材料Aおよびベース材料Bを質量比1:1で混合して未加硫の液状シリコーンゴム材料を得た。次いで、軸芯体を円筒状の金型の内部に配置し、上記の未加硫のシリコーンゴム材料を金型内(キャビティ)に注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴム材料を温度150℃で15分間加硫硬化した後、冷却して脱型した。その後、温度180℃で1時間加熱し硬化反応を完結させ、シリコーンゴムからなる導電性の弾性層を軸芯体の周囲を被覆するように設け、弾性層ローラA1を作製した。ここで作製した弾性層ローラA1の直径は、12mmであった。 The base material A and the base material B were mixed at a mass ratio of 1: 1 to obtain an unvulcanized liquid silicone rubber material. Next, the shaft core was placed inside a cylindrical mold, and the unvulcanized silicone rubber material was injected into the mold (cavity). Subsequently, the mold was heated to cure and cure the silicone rubber material at a temperature of 150 ° C. for 15 minutes, and then cooled to remove the mold. Thereafter, heating was performed at a temperature of 180 ° C. for 1 hour to complete the curing reaction, and a conductive elastic layer made of silicone rubber was provided so as to cover the periphery of the shaft core body, thereby producing an elastic layer roller A1. The diameter of the elastic layer roller A1 produced here was 12 mm.
次に、本発明の実施例および比較例に用いる表面層形成用塗料の調製に用いる、ポリオールおよびプレポリマー型イソシアネート化合物の合成方法について、具体的に例示して説明する。 Next, the method for synthesizing the polyol and the prepolymer type isocyanate compound used for the preparation of the coating material for forming the surface layer used in Examples and Comparative Examples of the present invention will be specifically illustrated and described.
<ポリオール(PO1、2)の合成方法>
プレポリマー型ポリエーテルポリオール1(PO1)は以下のように合成した。ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG2000、三洋化成工業社製)100質量部に、鎖延長用イソシアネート化合物(商品名:タケネートD140N、三井武田ケミカル社製)21質量部を加えた。さらにエチレングリコール4質量部、1,1,1−トリメチロールプロパン4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。これを窒素雰囲気下で温度80℃にて5時間反応させて、プレポリマー型ポリエーテルポリオール1(PO1)を得た。
<Method for synthesizing polyol (PO1, 2)>
Prepolymer type polyether polyol 1 (PO1) was synthesized as follows. 21 parts by mass of an isocyanate compound for chain extension (trade name: Takenate D140N, manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by mass of polytetramethylene glycol (trade name: PTMG2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries). Furthermore, 4 parts by mass of ethylene glycol and 4 parts by mass of 1,1,1-trimethylolpropane were mixed stepwise in a methyl ethyl ketone (MEK) solvent. This was reacted at a temperature of 80 ° C. for 5 hours under a nitrogen atmosphere to obtain a prepolymer type polyether polyol 1 (PO1).
プレポリマー型ポリエーテルポリオール2(PO2)は以下のように合成した。ポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG1000、三洋化成工業社製)を用い、1,1,1−トリメチロールプロパンを3質量部とした。それ以外はプレポリマー型ポリエーテルポリオール1と同様にしてプレポリマー型ポリエーテルポリオール2(PO2)を得た。 Prepolymer type polyether polyol 2 (PO2) was synthesized as follows. Polytetramethylene glycol (trade name: PTMG1000, manufactured by Sanyo Chemical Industries) was used, and 1,1,1-trimethylolpropane was used in an amount of 3 parts by mass. Other than that was carried out similarly to the prepolymer type polyether polyol 1, and obtained the prepolymer type polyether polyol 2 (PO2).
上記ポリオール(PO1)、(PO2)以外は、下記市販品のポリオール(PO3〜PO10)を用いた。 Except for the polyols (PO1) and (PO2), the following commercially available polyols (PO3 to PO10) were used.
<本実施例、比較例に使用したポリオール(PO3〜PO10)>
・ポリエーテルポリオール3(PO3)(商品名:PTG−L2000、テトラハイドロフランと3−メチルテトラハイドロフランとからなる。保土谷化学工業株式会社製)
・ポリエーテルポリオール4(PO4)(商品名:PTG−L1000、テトラハイドロフランと3−メチルテトラハイドロフランとからなる。保土谷化学工業株式会社製)
・ポリエーテルポリオール5(PO5)(商品名:PTXG−1800、テトラハイドロフランとネオペンチルグリコールとからなる。旭化成せんい株式会社製)
・ポリエステルポリオール6(PO6)(商品名:P−5010、1−メチル−1,5−ペンタンジオールとアジピン酸とからなる。株式会社クラレ製)
・ポリエステルポリオール7(PO7)(商品名:P−3050、3−メチル−1,5−ペンタンジオールとセバシン酸とからなる。株式会社クラレ製)
・ポリエステルポリオール8(PO8)(商品名:P−2050、3−メチル−1,5−ペンタンジオールとセバシン酸とからなる。株式会社クラレ製)
・ポリエステルポリオール9(PO9)(商品名:L−205AL、ダイセル化学工業株式会社製)
・ポリエステルポリオール10(PO10)(商品名:F1212−29、1,6−ヘキサンジオールとアジピン酸とイソフタル酸とからなる。ADEKA製)
<Polyols (PO3 to PO10) used in Examples and Comparative Examples>
Polyether polyol 3 (PO3) (trade name: PTG-L2000, composed of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.)
Polyether polyol 4 (PO4) (trade name: PTG-L1000, composed of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran. Manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.)
Polyether polyol 5 (PO5) (trade name: PTXG-1800, consisting of tetrahydrofuran and neopentyl glycol, manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd.)
Polyester polyol 6 (PO6) (trade name: P-5010, consisting of 1-methyl-1,5-pentanediol and adipic acid. Manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
Polyester polyol 7 (PO7) (trade name: P-3050, consisting of 3-methyl-1,5-pentanediol and sebacic acid, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
Polyester polyol 8 (PO8) (trade name: P-2050, consisting of 3-methyl-1,5-pentanediol and sebacic acid, manufactured by Kuraray Co., Ltd.)
Polyester polyol 9 (PO9) (trade name: L-205AL, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
Polyester polyol 10 (PO10) (trade name: F1212-29, consisting of 1,6-hexanediol, adipic acid and isophthalic acid, manufactured by ADEKA)
表3に各ポリオールに含有する構造、SP値、およびMnの測定結果を示す。 Table 3 shows the structure, SP value, and measurement results of Mn contained in each polyol.
<プレポリマー型イソシアネート化合物の合成方法>
プレポリマー型イソシアネート化合物1(Pre1)は以下のように合成した。
・ポリプロピレングリコール(商品名:エクセノール720、旭硝子株式会社製):100質量部
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(商品名:ミリオネートMR−200、日本ポリウレタン工業社製):95質量部
窒素雰囲気下において、上記材料を温度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質量%になるように加えた。その後、反応物に、温度50℃の条件下、MEKオキシム28質量部を滴下し、プレポリマー型イソシアネート1(Pre1)を得た。
<Synthesis Method of Prepolymer Type Isocyanate Compound>
Prepolymer type isocyanate compound 1 (Pre1) was synthesized as follows.
Polypropylene glycol (trade name: Exenol 720, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.): 100 parts by mass Polyethylene polyphenylene polyisocyanate (trade name: Millionate MR-200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 95 parts by mass
In a nitrogen atmosphere, the material was heated and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Thereafter, butyl cellosolve was added to a solid content of 70% by mass. Then, 28 mass parts of MEK oxime was dripped at the temperature of 50 degreeC to the reaction material, and prepolymer type isocyanate 1 (Pre1) was obtained.
プレポリマー型イソシアネート化合物2(Pre2)は以下のように合成した。
・PO4(商品名:PTG−L1000、保土谷化学社製):100質量部
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(商品名:ミリオネートMR−200、日本ポリウレタン工業社製):82質量部
窒素雰囲気下において、上記材料を温度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質量%になるように加えた。その後、反応物に、温度50℃の条件下、MEKオキシム43質量部を滴下し、プレポリマー型イソシアネート2(Pre2)を得た。
Prepolymer type isocyanate compound 2 (Pre2) was synthesized as follows.
PO4 (trade name: PTG-L1000, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.): 100 parts by massPolymethylene polyphenylene polyisocyanate (trade name: Millionate MR-200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 82 parts by mass
In a nitrogen atmosphere, the material was heated and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Thereafter, butyl cellosolve was added to a solid content of 70% by mass. Then, 43 mass parts of MEK oxime was dripped at the temperature of 50 degreeC to the reaction material, and prepolymer type isocyanate 2 (Pre2) was obtained.
プレポリマー型イソシアネート化合物3(Pre3)は以下のように合成した。
・PO10(商品名:F1212−29、ADEKA製):100質量部
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(商品名:ミリオネートMR−200、日本ポリウレタン工業社製):77質量部
窒素雰囲気下において、上記材料を温度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質量%になるように加えた。その後、反応物に、温度50℃の条件下、MEKオキシム48質量部を滴下し、プレポリマー型イソシアネート3(Pre3)を得た。
Prepolymer type isocyanate compound 3 (Pre3) was synthesized as follows.
PO10 (trade name: F1212-29, manufactured by ADEKA): 100 parts by massPolymethylene polyphenylene polyisocyanate (trade name: Millionate MR-200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 77 parts by mass
In a nitrogen atmosphere, the material was heated and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Thereafter, butyl cellosolve was added to a solid content of 70% by mass. Then, 48 mass parts of MEK oxime was dripped at the temperature of 50 degreeC to the reaction material, and prepolymer type isocyanate 3 (Pre3) was obtained.
プレポリマー型イソシアネート化合物4(Pre4)は以下のように合成した。
・PO8(商品名:P−2050、株式会社クラレ製):100質量部
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(商品名:ミリオネートMR−200、日本ポリウレタン工業社製):76質量部
窒素雰囲気下において、上記材料を温度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質量%になるように加えた。その後、反応物に、温度50℃の条件下、MEKオキシム35質量部を滴下し、プレポリマー型イソシアネート4(Pre4)を得た。
Prepolymer type isocyanate compound 4 (Pre4) was synthesized as follows.
PO8 (trade name: P-2050, manufactured by Kuraray Co., Ltd.): 100 parts by massPolymethylene polyphenylene polyisocyanate (trade name: Millionate MR-200, manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 76 parts by mass
In a nitrogen atmosphere, the material was heated and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Thereafter, butyl cellosolve was added to a solid content of 70% by mass. Then, 35 mass parts of MEK oxime was dripped at the temperature of 50 degreeC to the reaction material, and prepolymer type isocyanate 4 (Pre4) was obtained.
プレポリマー型イソシアネート化合物5(Pre5)は以下のように合成した。
・PO9(商品名:L−205AL、ダイセル化学工業株式会社製):100質量部
・ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート(商品名:コスモネートM−100、三井化学ポリウレタン社製):155質量部
窒素雰囲気下において、上記材料を温度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質量%になるように加えた。その後、反応物に、温度50℃の条件下、MEKオキシム38質量部を滴下し、プレポリマー型イソシアネート5(Pre5)を得た。
Prepolymer type isocyanate compound 5 (Pre5) was synthesized as follows.
PO9 (trade name: L-205AL, manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.): 100 parts by massPolymethylene polyphenylene polyisocyanate (trade name: Cosmonate M-100, manufactured by Mitsui Chemicals Polyurethanes): 155 parts by mass
In a nitrogen atmosphere, the material was heated and reacted at a temperature of 90 ° C. for 2 hours. Thereafter, butyl cellosolve was added to a solid content of 70% by mass. Then, 38 mass parts of MEK oxime was dripped at the temperature of 50 degreeC to the reaction material, and the prepolymer type isocyanate 5 (Pre5) was obtained.
続いて、以下に本発明の実施例および比較例におけるアミノ基含有アクリル樹脂の合成方法を具体的に例示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Then, although the synthesis method of the amino group containing acrylic resin in the Example and comparative example of this invention is illustrated and demonstrated concretely below, this invention is not limited to these.
<アミノ基含有アクリル樹脂の合成方法>
攪拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を付した4つ口セパラブルフラスコに、以下のものを仕込んだ。
・(メタ)アクリル酸エステルモノマーとして、メタクリル酸メチル:2.5g
・アミノ基含有モノマーとして、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド:55.1g
・溶媒としてメチルエチルケトン:50g
・重合開始材としてジメチル2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート):2.0g
これらを仕込み、攪拌しながら、窒素導入下還流状態で2時間溶液重合し、アミノ基含有アクリル樹脂1(CCR1)の溶液を得た。
<Method for synthesizing amino group-containing acrylic resin>
The following were charged into a four-necked separable flask equipped with a stirrer, a cooler, a thermometer, and a nitrogen inlet tube.
-As a (meth) acrylic acid ester monomer, methyl methacrylate: 2.5 g
・ As amino group-containing monomer, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylamide: 55.1 g
・ Methyl ethyl ketone as solvent: 50g
-
While these were charged and stirred, solution polymerization was carried out for 2 hours under reflux with introduction of nitrogen to obtain a solution of amino group-containing acrylic resin 1 (CCR1).
以下、本実施例および比較例におけるアミノ基含有アクリル樹脂(CCR2〜CCR14)について、上記合成方法を用いて合成するに当たって、以下のものを用いた。 In the following, the amino group-containing acrylic resins (CCR2 to CCR14) in Examples and Comparative Examples were synthesized using the above synthesis method, and the following were used.
(メタ)アクリル酸エステルモノマーの出発原料(モノマー)として、以下の表4に示す物質を用いた。 The materials shown in Table 4 below were used as starting materials (monomers) of the (meth) acrylic acid ester monomer.
アミノ基含有モノマーの出発原料として、以下の表5に示す物質を用いた。 The materials shown in Table 5 below were used as starting materials for amino group-containing monomers.
表6に、合成に用いた各々のモノマーの原材料、モル比、SP値、およびMnの測定結果を示す。また、表6に併記した炭素数は、上記式(a)、(b)のR1〜R5に対応するものである。 Table 6 shows measurement results of raw materials, molar ratios, SP values, and Mn of the respective monomers used for the synthesis. The number of carbon atoms which are also shown in Table 6, the above formula (a), which corresponds to R 1 to R 5 in (b).
続いて、下記に表面層形成用塗料の調製方法を具体的に例示して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Then, although the preparation method of the coating material for surface layer formation is illustrated and demonstrated concretely below, this invention is not limited to these.
<表面層形成用塗料の調製方法>
・ポリオール(A)、PO7:100質量部
・ポリオール(B)、PO3:33質量部
・イソシアネート化合物、Pre2:123質量部
表面層形成用塗料の材料として、上記成分を混合してポリウレタン成分とした。極性が適度に異なる2種のポリオールは、そのブレンド比によってマトリクス相とドメイン相とからなる海島型の相分離構造の制御が可能である。従って、ここではポリオール(A)がマトリクス相、ポリオール(B)がドメイン相のポリウレタンのソフトセグメントを主に形成する。
<Method for preparing surface layer-forming coating material>
-Polyol (A), PO7: 100 parts by mass-Polyol (B), PO3: 33 parts by mass-Isocyanate compound, Pre2: 123 parts by mass As a material for the coating material for forming the surface layer, the above components were mixed to form a polyurethane component . Two kinds of polyols having moderately different polarities can control a sea-island type phase separation structure composed of a matrix phase and a domain phase depending on a blend ratio thereof. Therefore, here, the polyurethane soft segment is mainly formed of the polyol (A) in the matrix phase and the polyol (B) in the domain phase.
続いて、このポリウレタン成分の固形分100質量部に対して、CCR8を3質量部、カーボンブラック(商品名:MA−100、三菱化学株式会社製)20質量部およびMEKを加え、モーターで一時間混合攪拌した。続いて、総固形分比33質量%になるようにMEKをさらに加え、モーターで更に一時間混合攪拌をした。続いて、混合攪拌した混合溶液を、横型分散NVM−03(商品名、アイメックス社製)で周速7m/sec、流量1ml/min、分散液温度15℃の条件下で、3時間均一分散した。なお、この分散の際に、直径φ=1.5mmのガラスビーズ(商品名:DMB503B、ホッターズバロティニーズ社製)を用いた。次に、表面粗さ調整用の樹脂粒子として、ポリウレタン微粒子(商品名:ダイミックビーズUCN−5070N、大日精化工業株式会社社製)を樹脂成分の固形分100質量部に対して35質量部添加し、さらに30分間分散した。次に、この溶液を表面層形成後の膜厚が10μmになるように、MEKを用いて固形分23質量%に希釈し、この溶液を300メッシュの網でろ過したものを表面層形成用塗料A1とした。 Subsequently, 3 parts by mass of CCR8, 20 parts by mass of carbon black (trade name: MA-100, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and MEK are added to 100 parts by mass of the solid content of the polyurethane component, and the motor is used for one hour. The mixture was stirred. Subsequently, MEK was further added so that the total solid content ratio was 33% by mass, and the mixture was further stirred with a motor for one hour. Subsequently, the mixed and stirred solution was uniformly dispersed with a horizontal dispersion NVM-03 (trade name, manufactured by IMEX) under conditions of a peripheral speed of 7 m / sec, a flow rate of 1 ml / min, and a dispersion temperature of 15 ° C. for 3 hours. . In this dispersion, glass beads having a diameter φ = 1.5 mm (trade name: DMB503B, manufactured by Hotters Ballotinis) were used. Next, 35 parts by mass of polyurethane fine particles (trade name: Dymic Beads UCN-5070N, manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) as resin particles for adjusting the surface roughness with respect to 100 parts by mass of the solid content of the resin component. Added and dispersed for an additional 30 minutes. Next, this solution is diluted to a solid content of 23% by mass with MEK so that the film thickness after forming the surface layer becomes 10 μm, and this solution is filtered through a 300 mesh screen to obtain a coating material for forming the surface layer. A1.
同様にして、表7に示す表面層形成用塗料A2〜A32、および、B1〜B6を得た。 Similarly, the surface layer forming paints A2 to A32 and B1 to B6 shown in Table 7 were obtained.
<GPCによるMnの測定>
アミノ基含有アクリル樹脂およびポリウレタンの原料のMnの測定は以下のように行った。
GPCカラム(商品名:TSKgel SuperHM−M、東ソー株式会社製)2本を直列につないだ高速液体クロマトグラフ分析装置(商品名:HLC−8120GPC、東ソー株式会社製)を用いた。溶媒にテトラヒドロフラン(THF)、温度40℃、流速0.6 ml/min、RI(屈折率)検出器の測定条件下において、測定サンプルを0.1質量%のTHF溶液として測定した。検量線作成用の標準試料として数種の単分散標準ポリスチレン(東ソー株式会社製)を用いて検量線の作成を行い、これを基に得られた測定サンプルの保持時間から、数平均分子量(Mn)を求めた。
<Measurement of Mn by GPC>
Measurement of Mn of the amino group-containing acrylic resin and polyurethane raw material was performed as follows.
A high-performance liquid chromatographic analyzer (trade name: HLC-8120GPC, manufactured by Tosoh Corporation) in which two GPC columns (trade name: TSKgel SuperHM-M, manufactured by Tosoh Corporation) were connected in series was used. The measurement sample was measured as a 0.1 mass% THF solution under the measurement conditions of tetrahydrofuran (THF) as a solvent, temperature 40 ° C., flow rate 0.6 ml / min, RI (refractive index) detector. A calibration curve was created using several types of monodisperse standard polystyrene (manufactured by Tosoh Corporation) as a standard sample for creating a calibration curve, and the number average molecular weight (Mn) was determined from the retention time of the measurement sample obtained based on this calibration curve. )
<SP値の測定>
アミノ基含有アクリル樹脂およびポリウレタンの原料のSP値の測定は以下のように行った。
溶剤を完全に揮散させたサンプル0.5gを30mlサンプル管に入れ、良溶媒としてMEKを3.0ml加え、十分に撹拌、溶解した。次に、50mlビュレットを用いて貧溶媒としてノルマルヘキサンを滴下し、溶液が白濁を生じるのに要した滴下量を測定した。SP値(δ)は、各溶媒のSP値および、サンプルの溶解に要したMEKと白濁を生じるのに要したノルマルヘキサンとの体積分率から、以下の式で計算した。
δ=δMEK×φMEK+δHexane×φHexane
φMEK=VMEK/(VMEK+VHexane)
φHexane=VHexane/(VMEK+VHexane)
<Measurement of SP value>
The SP values of the amino group-containing acrylic resin and polyurethane raw material were measured as follows.
0.5 g of the sample from which the solvent was completely volatilized was placed in a 30 ml sample tube, 3.0 ml of MEK was added as a good solvent, and the mixture was sufficiently stirred and dissolved. Next, normal hexane was dropped as a poor solvent using a 50 ml burette, and the dripping amount required for the solution to become cloudy was measured. The SP value (δ) was calculated by the following formula from the SP value of each solvent and the volume fraction of MEK required for dissolution of the sample and normal hexane required for causing cloudiness.
δ = δ MEK × φ MEK + δ Hexane × φ Hexane
φ MEK = V MEK / (V MEK + V Hexane )
φ Hexane = V Hexane / (V MEK + V Hexane )
δMEK:MEKのSP値(9.3)
δHexane:ノルマルヘキサンのSP値(7.0)
φMEK:MEKの体積分率
φHexane:ノルマルヘキサンの体積分率
VMEK:サンプルの溶解に要したMEK量(3.0ml)
VHexane:白濁を生じるのに要したノルマルヘキサンの滴下量(測定値)
δ MEK : SP value of MEK (9.3)
δ Hexane : SP value of normal hexane (7.0)
φ MEK : Volume fraction of MEK
φ Hexane : volume fraction of normal hexane
V MEK : MEK amount required for sample dissolution (3.0 ml)
V Hexane : The amount of normal hexane dripping required to produce white turbidity (measured value)
<TOF−SIMSによるイオン強度の測定>
現像ローラ表面のTOF−SIMSによる分析は以下のように行った。
・測定機種 TRIFT IV(商品名:アルバックファイ社製)
・一次イオン種 Au1
・一次イオン電流(DC) 600[pA]
・一次イオンエネルギー 30[kV]
・試料電位 +3.0〜+3.2[kV]
・二次イオン検出モード Positive
・測定真空度 1×10−8[Pa]
・測定領域 100μm×100μm
・測定積算時間 9000秒
・検出質量範囲 1.5〜1850amu
これによりマッピングされた測定領域において、マトリクス相とドメイン相を分離し、それぞれの総イオン強度およびアミノ基由来のイオン強度を算出した。アミノ基由来のイオンは、例えば、アミノ基としてN(CH3)を含む場合、[C2H4N]、[C3H8N]および[C4H10N]の如きイオンとして観測される。
<Measurement of ionic strength by TOF-SIMS>
Analysis of the developing roller surface by TOF-SIMS was performed as follows.
・ Measurement model TRIFT IV (trade name: ULVAC-PHI)
・ Primary ion species Au1
・ Primary ion current (DC) 600 [pA]
・ Primary ion energy 30 [kV]
Sample potential +3.0 to +3.2 [kV]
・ Secondary ion detection mode Positive
・ Measurement degree of vacuum: 1 × 10 −8 [Pa]
・ Measurement area 100μm × 100μm
・ Measurement integration time 9000 seconds ・ Detected mass range 1.5 to 1850 amu
In the measurement region thus mapped, the matrix phase and the domain phase were separated, and the total ionic strength and the ionic strength derived from the amino group were calculated. An ion derived from an amino group is observed as an ion such as [C 2 H 4 N], [C 3 H 8 N], and [C 4 H 10 N] when N (CH 3 ) is included as an amino group, for example. The
<電流値の測定>
電流値測定装置としては、図5に示されるような装置を用いた。現像ローラ1は、現像ローラの軸芯体の両端にそれぞれ4.9Nの荷重をかけて、直径50mmの金属ローラ37に当接させた。金属ローラ37を不図示の駆動手段により表面速度50mm/secで駆動回転することにより、現像ローラ1を従動回転させた。次いで、高圧電源38から現像ローラの軸芯体に+50Vの電圧を印加した。金属ローラ37とグランドとの間に配設した既知の電気抵抗を有する抵抗器39の両端の電位差をディジタル・マルチメータ40(商品名:189TRUE RMS MULTIMETER、FLUKE社製)を用いて、5秒間計測した。計測した電位差の平均値と抵抗器の電気抵抗とから、現像ローラを介して金属ローラに流れた電流値を求めた。
<Measurement of current value>
An apparatus as shown in FIG. 5 was used as the current value measuring apparatus. The developing roller 1 was brought into contact with a metal roller 37 having a diameter of 50 mm by applying a load of 4.9 N to both ends of the shaft core of the developing roller. The developing roller 1 was driven and rotated by driving and rotating the metal roller 37 by a driving means (not shown) at a surface speed of 50 mm / sec. Next, a voltage of +50 V was applied from the high-
(実施例1)
弾性層ローラA1にエキシマUV処理を施すことで、表面処理を行った。弾性層ローラA1の軸芯体を回転軸とし30rpmで回転させながら、波長172nmの紫外線を細管エキシマランプ(商品名:細管エキシマUV照射ユニット、ハリソン東芝ライティング製)で、積算光量150mJ/cm2となるように照射し処理を行った。照射時の弾性層ローラA1の弾性層表面とエキシマランプとの距離は2mmとした。その後、浸漬塗工法を用いて表面層形成用塗料A1を塗工することで、表面層形成用塗料の塗膜を形成した。
Example 1
Surface treatment was performed by performing excimer UV treatment on the elastic layer roller A1. While rotating at 30 rpm with the shaft core of the elastic layer roller A1 as the rotation axis, ultraviolet light with a wavelength of 172 nm is applied with a capillary excimer lamp (trade name: capillary excimer UV irradiation unit, manufactured by Harrison Toshiba Lighting Co., Ltd.) with an integrated light amount of 150 mJ / cm 2 Irradiation was performed as follows. The distance between the elastic layer surface of the elastic layer roller A1 and the excimer lamp at the time of irradiation was 2 mm. Then, the coating film of the coating material for surface layer formation was formed by applying the coating material A1 for surface layer formation using the dip coating method.
表面層の形成にあたっては、内径32mm、長さ300mmのシリンダーの下方から、液温を23℃に保った表面層形成用塗料A1を毎分250cc注入し、該シリンダーの上端からあふれ出た液を再び該シリンダーの下方に循環させた。シリンダー内の表面層形成用塗料A1に浸漬速度100 mm/sで、前記弾性層ローラA1を浸漬させ、10秒間停止させた後に、初速300 mm/s、終速200 mm/sの条件で弾性層ローラA1を引き上げ、60分間、自然乾燥させた。次いで、温度140℃にて2時間加熱処理することで、表面層形成用塗料の塗膜の硬化を行い、実施例1の現像ローラA1を作製した。 In forming the surface layer, 250 cc of the surface layer forming coating material A1 maintained at a liquid temperature of 23 ° C. is poured from below the cylinder having an inner diameter of 32 mm and a length of 300 mm, and the liquid overflowing from the upper end of the cylinder is poured. It was circulated again below the cylinder. The elastic layer roller A1 is immersed in the surface layer forming coating material A1 in the cylinder at a dipping speed of 100 mm / s, stopped for 10 seconds, and then elastic under the conditions of an initial speed of 300 mm / s and a final speed of 200 mm / s. The layer roller A1 was pulled up and naturally dried for 60 minutes. Next, the coating film of the coating material for forming the surface layer was cured by heat treatment at a temperature of 140 ° C. for 2 hours, so that the developing roller A1 of Example 1 was produced.
得られた現像ローラA1のマトリクス相およびドメイン相の同定を行うために、フーリエ変換−赤外吸収(FT−IR)法によるマッピングを行った。マッピングには赤外顕微鏡・イメージングシステム(商品名:Spectrum400(分析装置)およびSpotlight400(走査装置)、PerkinElmer社製)を用いた。測定は、ATRイメージングアクセサリを用い、ピクセルサイズ:1.56μm、分解能:16cm−1、視野:300μm×300μm、およびスキャン速度:1.0cm/sの条件で行った。現像ローラA1から、ミクロトームで表面の薄片を切り出し、トルエンでアミノ基含有アクリル樹脂を抽出させた後、マッピングを行った。結果、視野全域にウレタン基(1710cm−1)に起因するスペクトルが確認された。また、視野のほぼ全域にエステル基(1200cm−1)に起因する強いスペクトルが確認された。さらにその中に、エーテル基(1100cm−1)に起因するスペクトルが強く、且つ、エステル基に起因するスペクトルが極端に少ない領域が確認され、こうした領域は円相当径にして5μm〜10μm程度のサイズで点在していることが確認された。従って、現像ローラA1のマトリクス相はポリオール(A)(PO7)、ドメイン相はポリオール(B)(PO3)に由来するソフトセグメントを有するポリウレタンであることが同定された。 In order to identify the matrix phase and the domain phase of the obtained developing roller A1, mapping was performed by a Fourier transform-infrared absorption (FT-IR) method. For mapping, an infrared microscope / imaging system (trade names: Spectrum 400 (analyzer) and Spotlight 400 (scanner), manufactured by PerkinElmer) was used. The measurement was performed using an ATR imaging accessory under the conditions of pixel size: 1.56 μm, resolution: 16 cm −1 , field of view: 300 μm × 300 μm, and scanning speed: 1.0 cm / s. A thin slice on the surface was cut out from the developing roller A1 with a microtome, and an amino group-containing acrylic resin was extracted with toluene, and then mapping was performed. As a result, a spectrum due to the urethane group (1710 cm −1 ) was confirmed over the entire visual field. Moreover, the strong spectrum resulting from an ester group (1200cm < -1 >) was confirmed in the substantially whole field of view. Furthermore, a region having a strong spectrum due to the ether group (1100 cm −1 ) and an extremely small spectrum due to the ester group was confirmed, and such a region has a circle equivalent diameter of about 5 μm to 10 μm. It was confirmed that they were scattered. Therefore, it was identified that the matrix phase of the developing roller A1 is a polyurethane having a soft segment derived from the polyol (A) (PO7) and the domain phase derived from the polyol (B) (PO3).
また、TOF−SIMSによるイオン強度の測定における現像ローラA1のσM,A/σM,Tは5.4×10−6、(σD,A/σD,T)/(σM,A/σM,T)は4.4×103であった。各々の値は上記式(A)および(B)を満たしており、アミノ基含有アクリル樹脂のドメイン相への偏在が確認された。
また、現像ローラA1の電流値は154μAであった。
さらに、下記に示す画像評価を現像ローラA1に行った。各種評価結果を表8に示す。
In the measurement of ionic strength by TOF-SIMS, σ M, A / σ M, T of the developing roller A1 is 5.4 × 10 −6 , (σ D, A / σ D, T ) / (σ M, A / Σ M, T ) was 4.4 × 10 3 . Each value satisfied the above formulas (A) and (B), and the uneven distribution of the amino group-containing acrylic resin in the domain phase was confirmed.
The current value of the developing roller A1 was 154 μA.
Further, the following image evaluation was performed on the developing roller A1. Various evaluation results are shown in Table 8.
(実施例2〜32)
実施例1の表面層形成用塗料A1をA2〜A32に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラA2〜A32を作製した。
実施例2〜32における現像ローラA2〜A32の各種特性の評価および画像評価を実施例1の現像ローラA1同様に行った。現像ローラA2〜A32の評価結果を表8に示す。
(Examples 2-32)
Developing rollers A2 to A32 were produced in the same manner as in Example 1 except that the surface layer forming coating material A1 of Example 1 was changed to A2 to A32.
Evaluation of various characteristics and image evaluation of the developing rollers A2 to A32 in Examples 2 to 32 were performed in the same manner as the developing roller A1 of Example 1. Table 8 shows the evaluation results of the developing rollers A2 to A32.
(比較例1〜6)
実施例1の表面層形成用塗料A1をB1〜B6に変更した以外は、実施例1と同様にして、現像ローラB1〜B6を作製した。
比較例1〜6における現像ローラB1〜B6の各種特性の評価および画像評価を実施例1の現像ローラA1同様に行った。現像ローラB1〜B6の評価結果を表9に示す。
(Comparative Examples 1-6)
Developing rollers B1 to B6 were produced in the same manner as in Example 1 except that the surface layer forming coating material A1 of Example 1 was changed to B1 to B6.
Evaluation of various characteristics and image evaluation of the developing rollers B1 to B6 in Comparative Examples 1 to 6 were performed in the same manner as the developing roller A1 of Example 1. Table 9 shows the evaluation results of the developing rollers B1 to B6.
続いて、以下に本発明の実施例および比較例における、画像評価の方法を具体的に例示して説明する。 Subsequently, the image evaluation method in the examples and comparative examples of the present invention will be specifically described below.
[レーザープリンタ改造機の概要]
本発明の画像評価に用いたレーザープリンタは、市販のレーザープリンタ(商品名:HP Color LaserJet CP4525dn Printer、ヒューレッドパッカード社製)の記録メディアの出力スピードを55ppmに改造したものである。改造は、高圧電源の設定、モーターのギア、紙搬送を適宜調節して行った。また、現像ブレードの固定位置の変更や、現像ブレードとプロセスカートリッジ容器との間にスペーサを挟むことで、現像ローラ上のトナー担持量が0.50mg/cm2となるように調節した。
[Overview of laser printer remodeling machine]
The laser printer used for the image evaluation of the present invention is one in which the output speed of the recording medium of a commercially available laser printer (trade name: HP Color LaserJet CP4525dn Printer, manufactured by Hured Packard) is modified to 55 ppm. Remodeling was performed by adjusting the settings of the high-voltage power supply, motor gear, and paper transport as appropriate. Further, the toner carrying amount on the developing roller was adjusted to 0.50 mg / cm 2 by changing the fixing position of the developing blade or by inserting a spacer between the developing blade and the process cartridge container.
[高温高湿環境下での長期保管後のカブリの画像評価]
新品の現像ローラを新品のプロセスカートリッジ(商品名:CE260X、色:黒、ヒューレッドパッカード社製)に組み込み、このプロセスカートリッジを温度35℃、湿度85%RHの環境に48時間放置した。放置後、同環境において、プロセスカートリッジを当該レーザープリンタ改造機に組み込み、1%の印字率で連続10000枚の画像出力を行った。その後、同環境において白ベタ画像を出力した。反射濃度計(商品名:TC−6DS/A、東京電色社製)を用い、非印字範囲(基準)および印字範囲(白ベタ画像部)の反射率を測定し、基準に対する白ベタ画像部の反射率の低下量(%)を「カブリ」とした。このカブリを下記基準で評価した。各実施例および比較例で作製した現像ローラにおける結果を表8および表9に示す。
A:カブリが1%未満。
B:カブリが1%以上2%未満。
C:カブリが2%以上3%未満。
D:カブリが3%以上。
[Image evaluation of fog after long-term storage in high temperature and high humidity environment]
A new developing roller was incorporated into a new process cartridge (trade name: CE260X, color: black, manufactured by Hured Packard), and the process cartridge was left in an environment of a temperature of 35 ° C. and a humidity of 85% RH for 48 hours. Then, in the same environment, the process cartridge was installed in the laser printer remodeling machine, and 10,000 images were continuously output at a printing rate of 1%. Thereafter, a white solid image was output in the same environment. Using a reflection densitometer (trade name: TC-6DS / A, manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.), the reflectance of the non-printing range (reference) and the printing range (white solid image portion) is measured, and the white solid image portion relative to the reference The amount of decrease in reflectance (%) was defined as “fogging”. This fog was evaluated according to the following criteria. Tables 8 and 9 show the results of the developing rollers produced in each Example and Comparative Example.
A: The fog is less than 1%.
B: The fog is 1% or more and less than 2%.
C: The fog is 2% or more and less than 3%.
D: The fog is 3% or more.
[高温高湿環境下での長期保管後のスジ/歪み量の画像評価]
新品の現像ローラを新品のプロセスカートリッジ(商品名:CE260X、色:黒、ヒューレッドパッカード社製)に組み込み、この電子写真プロセスカートリッジを温度40℃、湿度95%RHの環境に30日間放置した。その後、さらに温度23℃、湿度50%RHの環境に24時間放置した。放置後、同環境において、プロセスカートリッジを当該レーザープリンタ改造機に組み込み、ハーフトーン画像を10枚出力した。このハーフトーン画像および画像評価直後の現像ローラの歪み量を測定し、下記評価条件で、現像ローラの変形に由来する画層弊害を評価した。尚、現像ローラ表面の歪み量は、レーザー変位センサ(商品名:LT−9500V、キーエンス社製)を用いて測定した。エアブローでトナーを除去した現像ローラの表面に対して、垂直方向にレーザー変位センサを設置し、現像ローラを任意の回転数で回転駆動して現像ローラ表面の周方向の変位を読み取り、歪み量を測定した。歪み量は、現像ローラの長手方向に43mmピッチの5点で測定を行い、5点の平均値とした。各実施例および比較例で作製した現像ローラにおける結果を表8および表9に示す。
A:ハーフトーン画像において、現像ローラの変形に由来するスジ状の画層弊害が全く確認されない。また、現像ローラ表面の歪み量が1μm未満である。
B:ハーフトーン画像において、現像ローラの変形に由来するスジ状の画層弊害が極わずかに確認される。また、スジと対応する位置での現像ローラ表面の歪み量が1μm以上3μm未満である。
C:ハーフトーン画像において、現像ローラの変形に由来するスジ状の画層弊害が確認される。また、スジと対応する位置での現像ローラ表面の歪み量が3μm以上6μm未満である。
D:ハーフトーン画像において、現像ローラの変形に由来する著しいスジ状の画層弊害が確認される。また、スジと対応する位置での現像ローラ表面の歪み量が6μm以上である。
[Image evaluation of streak / distortion after long-term storage in high temperature and high humidity environment]
A new developing roller was incorporated into a new process cartridge (trade name: CE260X, color: black, manufactured by Hured Packard), and the electrophotographic process cartridge was left in an environment of a temperature of 40 ° C. and a humidity of 95% RH for 30 days. Thereafter, it was further left for 24 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH. Then, in the same environment, the process cartridge was incorporated into the laser printer remodeling machine, and 10 halftone images were output. The halftone image and the distortion amount of the developing roller immediately after the image evaluation were measured, and the image layer adverse effect resulting from the deformation of the developing roller was evaluated under the following evaluation conditions. The distortion amount on the developing roller surface was measured using a laser displacement sensor (trade name: LT-9500V, manufactured by Keyence Corporation). A laser displacement sensor is installed in the vertical direction with respect to the surface of the developing roller from which the toner has been removed by air blow, and the developing roller is rotated at an arbitrary number of rotations to read the circumferential displacement of the developing roller surface, and the amount of distortion It was measured. The amount of distortion was measured at five points with a pitch of 43 mm in the longitudinal direction of the developing roller, and the average value of the five points was used. Tables 8 and 9 show the results of the developing rollers produced in each Example and Comparative Example.
A: In a halftone image, no streak-like image layer detrimental effects resulting from deformation of the developing roller are confirmed. Further, the amount of distortion on the surface of the developing roller is less than 1 μm.
B: In the halftone image, a streak-like image layer detrimental effect resulting from the deformation of the developing roller is very slightly confirmed. Further, the amount of distortion on the surface of the developing roller at a position corresponding to the streak is 1 μm or more and less than 3 μm.
C: In a halftone image, streak-like image layer detrimental effects resulting from deformation of the developing roller are confirmed. Further, the amount of distortion on the surface of the developing roller at a position corresponding to the streak is 3 μm or more and less than 6 μm.
D: In a halftone image, significant streak-like image layer detrimental effects resulting from deformation of the developing roller are confirmed. Further, the amount of distortion on the surface of the developing roller at the position corresponding to the streak is 6 μm or more.
[低温低湿環境下でのトナー融着の画像評価]
新品の現像ローラを新品のプロセスカートリッジ(商品名:CE263A、色:マゼンタ、ヒューレッドパッカード社製)に組み込み、このプロセスカートリッジを温度0℃、湿度15%RHの環境に48時間放置した。放置後、同環境において、プロセスカートリッジを当該レーザープリンタ改造機に組み込み、1%の印字率で連続画像出力を行った。現像ローラ表面にトナーが融着すると、トナーに与える摩擦帯電性が低下することによるカブリが画像上に顕在化する。そのため、低温低湿環境におけるトナー融着の評価は、白ベタ画像部分に3%を超えるカブリが観察される出力枚数を計測するとともに、下記評価基準で、画像評価後の現像ローラの外観評価をすることで行った。また、出力1000枚毎に反射濃度計(商品名:TC−6DS/A、東京電色社製)を用い、非印字範囲(基準)および印字範囲(白ベタ画像部)の反射率を測定した。基準に対する白ベタ画像部の反射率の低下量(%)を「カブリ」とした。さらに、連続印字枚数が10000枚を超えた場合、該現像ローラを新品のプロセスカートリッジに組み込み、継続してトナー融着の評価を行った。尚、現像ローラの観察前に、エアブローでトナー融着に寄与しないトナーを除去することで、外観評価を行った。各実施例および比較例で作製した現像ローラにおける結果を表8および表9に示す。
A:3%以上のカブリが、連続印字15000枚でも確認されない。さらに、画像評価後の現像ローラの観察において、トナー融着物が確認されない、もしくは、極わずかに確認される。
B:3%以上のカブリが、連続印字12000枚以上15000枚未満で確認された。さらに、画像評価後の現像ローラの観察において、トナー融着物がわずかに確認される。
C:3%以上のカブリが、連続印字8000枚以上12000枚未満で確認された。さらに、画像評価後の現像ローラの観察において、トナー融着物が確認される。
D:3%以上のカブリが、連続印字8000枚未満で確認された。さらに、画像評価後の現像ローラの観察において、顕著なトナー融着物が確認される。
[Image evaluation of toner fusion in low temperature and low humidity environment]
A new developing roller was incorporated into a new process cartridge (trade name: CE263A, color: magenta, manufactured by Hured Packard), and the process cartridge was left in an environment of temperature 0 ° C. and
A: Fog of 3% or more is not confirmed even with 15000 continuous prints. Further, in the observation of the developing roller after the image evaluation, the toner fused product is not confirmed or is confirmed very slightly.
B: Fog of 3% or more was confirmed on 12,000 or more continuous prints and less than 15,000 sheets. Further, a slight amount of toner fusion product is confirmed in the observation of the developing roller after image evaluation.
C: A fog of 3% or more was confirmed on 8000 to less than 12,000 continuous prints. Furthermore, a toner fused product is confirmed in the observation of the developing roller after the image evaluation.
D: Fog of 3% or more was confirmed on less than 8000 continuous prints. Further, a remarkable toner fusion product is confirmed in observation of the developing roller after image evaluation.
[低温低湿環境下でのゴーストの画像評価]
ゴースト評価は、上記トナー融着の画像評価と同様の環境下で3000枚印刷後に行った。画像端の現像ローラ1周分に相当する領域に、白地にベタ黒のマーク(正方形および円形)を等間隔で配置した画像を出力し、それ以外の領域に、ハーフトーン画像を出力し、ハーフトーン画像上への当該マークのゴーストの出現程度を下記の基準にて評価した。 A:濃淡差が全く見られない。
B:監察する角度によってわずかな濃淡差が確認できる。
C:ゴーストが現像ローラ1周分確認できる。
D:ゴーストが現像ローラ1周分明確に確認できる。
E:現像ローラ2周分以上に渡って確認できる。
[Ghost image evaluation under low temperature and low humidity]
The ghost evaluation was performed after printing 3000 sheets in the same environment as the image evaluation of the toner fusion. An image in which solid black marks (squares and circles) are arranged at equal intervals on a white background is output in an area corresponding to one rotation of the developing roller at the end of the image, and a halftone image is output in other areas. The degree of appearance of the ghost of the mark on the tone image was evaluated according to the following criteria. A: No difference in shading is observed.
B: A slight shading difference can be confirmed depending on the monitoring angle.
C: A ghost can be confirmed for one rotation of the developing roller.
D: A ghost can be clearly confirmed for one rotation of the developing roller.
E: It can be confirmed over two rotations of the developing roller.
表8および表9から明らかなように、本発明の現像ローラでは、高温高湿環境下での長期保管後のカブリおよびスジ/歪み量、および低温低湿環境下での現像ローラ表面へのトナー融着およびゴーストの抑制が同時に達成されている。 As is apparent from Tables 8 and 9, in the developing roller of the present invention, fog and streaks / distortions after long-term storage in a high-temperature and high-humidity environment, and toner fusion on the developing roller surface in a low-temperature and low-humidity environment Wear and ghost suppression are achieved at the same time.
比較例1で作製した現像ローラB1は、カブリが悪化したことが確認された。これは、現像ローラB1がアミノ基含有アクリル樹脂を含有しておらず、本発明の環境下においてトナーへの摩擦帯電量が不十分となったためである。 It was confirmed that fog was deteriorated in the developing roller B1 produced in Comparative Example 1. This is because the developing roller B1 does not contain an amino group-containing acrylic resin, and the amount of triboelectric charge to the toner is insufficient under the environment of the present invention.
比較例2で作製した現像ローラB2は、トナー融着が悪化した。現像ローラB2では、マトリクス相にアミノ基含有アクリル樹脂が偏在しマトリクス相の摩擦帯電付与性が増大している。これにより現像ローラ表面の多くの面積を占めるマトリクス相に、トナーが強く付着したと考えられる。そのため、トナー供給ローラによるトナーの掻き取りが不十分となり、トナーが繰り返し摺擦されることでトナー融着が悪化した。さらに、現像ローラB2ではゴーストが悪化した。これは、表面層において現像ローラの表面から弾性層に到るまで連続的に存在するマトリクス相にアミノ基含有アクリル樹脂が偏在することで、表面層の抵抗が大幅に上昇したためである。 In the developing roller B2 produced in Comparative Example 2, toner fusion was deteriorated. In the developing roller B2, amino group-containing acrylic resin is unevenly distributed in the matrix phase, and the triboelectric chargeability of the matrix phase is increased. As a result, it is considered that the toner strongly adhered to the matrix phase occupying a large area on the surface of the developing roller. As a result, toner scraping by the toner supply roller becomes insufficient, and the toner fusing deteriorates due to repeated rubbing of the toner. Further, the ghost deteriorated in the developing roller B2. This is because the resistance of the surface layer is greatly increased by the amino group-containing acrylic resin being unevenly distributed in the matrix phase that continuously exists from the surface of the developing roller to the elastic layer in the surface layer.
比較例3で作製した現像ローラB3は、ゴーストの悪化が確認された。これは、表面層がカーボンブラックを含有していないため、抵抗が大幅に上昇したためである。さらに、トナー融着も悪化した。これは、カーボンブラックが存在しないために、表面層のタックが上昇し、表面層とトナーとの付着力が増したためである。 The development roller B3 produced in Comparative Example 3 was confirmed to be deteriorated in ghost. This is because the resistance greatly increases because the surface layer does not contain carbon black. In addition, toner fusing deteriorated. This is because the presence of carbon black increases the tackiness of the surface layer and increases the adhesion between the surface layer and the toner.
比較例4で作製した現像ローラB4は、スジ/歪み量が悪化した。現像ローラB4では、アミノ基含有アクリル樹脂自体がドメイン相として表面層中に多数存在している。アミノ基含有アクリル樹脂はポリウレタンとの接着性が非常に悪く、表面層の圧縮永久歪を増大させるため、スジ/歪み量が悪化した。 In the developing roller B4 produced in Comparative Example 4, the stripe / distortion amount deteriorated. In the developing roller B4, many amino group-containing acrylic resins themselves exist in the surface layer as domain phases. The amino group-containing acrylic resin has very poor adhesion to polyurethane and increases the compression set of the surface layer.
比較例5で作製した現像ローラB5は、トナー融着の悪化が確認された。現像ローラB5は、海島型の相分離構造ではないポリウレタンの表面層全体にアミノ基含有アクリル樹脂が含有された構成である。これにより、現像ローラ表面全体にトナーが強く付着し、トナー融着が悪化した。さらに、現像ローラB5はゴーストが悪化した。これは、表面層全体にアミノ基含有アクリル樹脂が含まれるため、現像ローラの抵抗が大幅に上昇したためである。 The developing roller B5 produced in Comparative Example 5 was confirmed to have deteriorated toner fusion. The developing roller B5 has a structure in which an amino group-containing acrylic resin is contained in the entire surface layer of polyurethane which is not a sea-island type phase separation structure. As a result, the toner adhered strongly to the entire surface of the developing roller, and the toner fusing deteriorated. Further, the ghost deteriorated in the developing roller B5. This is because the resistance of the developing roller is greatly increased because the entire surface layer contains the amino group-containing acrylic resin.
比較例6で作製した現像ローラB6は、スジ/歪み量が悪化した。現像ローラB6は、現像ローラの電流値を適正にするため、現像ローラB5に対しカーボンブラックが多く添加されたものである。これにより、ゴーストは良化することが確認された。一方で、ポリウレタンと接着性の悪いカーボンブラックが多量に添加されているために、表面層の圧縮永久歪が増大し、スジ/歪み量が悪化した。 In the developing roller B6 produced in Comparative Example 6, the stripe / distortion amount deteriorated. The developing roller B6 is obtained by adding a large amount of carbon black to the developing roller B5 in order to make the current value of the developing roller appropriate. This confirmed that the ghost was improved. On the other hand, since a large amount of polyurethane and carbon black having poor adhesiveness were added, the compression set of the surface layer increased and the streak / strain amount deteriorated.
上記のことから、本発明に規定した条件を満たすことで、高温高湿環境下での長期保管後のカブリ低減および現像ローラ変形抑制、および低温低湿環境下での現像ローラ表面へのトナー融着防止およびゴースト抑制が両立できたことは明らかである。 From the above, by satisfying the conditions stipulated in the present invention, fog reduction and development roller deformation suppression after long-term storage in a high temperature and high humidity environment, and toner fusion to the developing roller surface in a low temperature and low humidity environment Obviously, both prevention and ghost suppression were compatible.
3 弾性層
4 表面層
11 マトリクス相
12 ドメイン相
3
Claims (6)
該表面層は、ポリウレタンとカーボンブラックと分子内にアミノ基を有するアクリル樹脂とを含有し、
該表面層は、ポリウレタンを含有するマトリクス相とポリウレタンを含有するドメイン相とからなる海島型の相分離構造を有し、
該アクリル樹脂が該ドメイン相に偏在していることを特徴とする現像部材。 A developing member comprising: a shaft core having a conductive surface; a conductive elastic layer covering a peripheral surface of the shaft core; and a conductive surface layer covering a peripheral surface of the elastic layer. There,
The surface layer contains polyurethane, carbon black, and an acrylic resin having an amino group in the molecule,
The surface layer has a sea-island type phase separation structure composed of a matrix phase containing polyurethane and a domain phase containing polyurethane,
A developing member, wherein the acrylic resin is unevenly distributed in the domain phase.
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