JP2007025594A - 現像剤担持体および現像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体と対向して配置され、現像剤を担持して現像領域に搬送し、搬送した現像剤で該像担持体上に担持された静電潜像を現像して可視像化するための現像剤担持体において、前記現像剤担持体が、基体と該基体の外周面上に形成された樹脂被覆層とを有し、該樹脂被覆層が、少なくとも結着樹脂およびカーボンブラックを含有し、かつ、1.0×10-2〜1.0×103MPaのヤング率を有し、該樹脂被覆層に含有される該カーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔が0.3370nm〜0.3450nmであることを特徴とする現像剤担持体。
【選択図】図1
Description
該現像剤担持体が、基体と該基体の外周面上に形成された樹脂被覆層とを有し、該樹脂被覆層が、少なくとも結着樹脂およびカーボンブラックを含有し、かつ、1.0×10-2〜1.0×103MPaのヤング率を有し、該樹脂被覆層に含有される該カーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔が0.3370nm〜0.3450nmであることを特徴とする。
また、上記課題を解決した本発明の現像装置は、現像剤を収容するための現像剤容器、像担持体と対向して配置されて該像担持体との最近接部近傍で現像領域を形成し、該現像剤容器内に収容されている該現像剤を担持して該現像領域に搬送し、該搬送した現像剤で該像担持体に担持された静電潜像を現像して可視化するための現像剤担持体および該現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材を少なくとも有する現像装置であって、前記現像剤担持体が、上記本発明の現像剤担持体であることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、現像剤担持体として本発明の現像剤担持体を用いることにより、耐久使用中の画像濃度の低下や濃度ムラ、スリーブゴースト、カブリ等のない、高品位の画像を得ることができる。
本発明の現像剤担持体は、像担持体と対向して配置されて該像担持体との最近接部近傍で現像領域を形成し、現像剤を担持して該現像領域に搬送し、該搬送した現像剤で該像担持体上に担持された静電潜像を現像して可視像化するための現像剤担持体であって、
前記現像剤担持体が、基体と該基体の外周面上に形成された樹脂被覆層とを有し、該樹脂被覆層が、少なくとも結着樹脂およびカーボンブラックを含有し、かつ、1.0×10-2〜1.0×103MPaのヤング率を有し、該樹脂被覆層に含有される該カーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔が0.3370nm〜0.3450nmであることを特徴とする。
このように、樹脂被覆層中に潤滑性に優れたカーボンブラックが均一に分散されると、樹脂被覆層表面の潤滑性、導電性、表面形状が均一化され、トナーのチャージアップの抑制効果と、現像剤担持体表面や現像剤層厚規制部材表面へのトナーの付着や融着を防止する効果が一層向上する。
本発明に係る現像装置は、現像剤を収容するための現像剤容器、像担持体と対向して配置されて該像担持体との最近接部近傍で現像領域を形成し、該現像剤容器内に収容されている該現像剤を担持して該現像領域に搬送し、該搬送した現像剤で該像担持体に担持された静電潜像を現像して可視化するための現像剤担持体および該現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材を少なくとも有する現像装置であって、前記現像剤担持体が、本発明の現像剤担持体であることを特徴とする。
ニグロシンおよび脂肪酸金属塩等による変性物、トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩およびこれらの類似体であるホスホニウム塩等のオニウム塩およびこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、りんタングステン酸、りんモリブデン酸、りんタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイド等のジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレート等のジオルガノスズボレート類;グアニジン化合物、イミダゾール化合物等である。
(1)X線回折による樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックおよびカーボンブラック単体の黒鉛(002)面の面間隔d(002)の測定
樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔d(002)の測定には、現像剤担持体上に形成された樹脂被覆層を削り取って得られた粉末状のサンプルを用いた。また、カーボンブラック単体の黒鉛(002)面の面間隔d(002)の測定には、粉末状のカーボンブラックそのままをサンプルとして用いた。X線回折スペクトルの測定は、リガク社製の試料水平型強力X線回折装置 RINT/TTR II(商品名)を用いた。先ずサンプルを無反射試料板に充填し、モノ
クロメ−タ−により単色化したCuKα線を線源とし、X線回折スペクトルを測定し、カーボンブラックの黒鉛(002)面に帰属されるX線回折ピ−クの回折角(2θ)を求め、下記Braggの式(1)により黒鉛(002)面の面間隔d(002)を計算した。CuKα線の波長λは、0.15418nmとした。
d(002) = λ / 2sinθ (1)
なお、主な測定条件は以下の通りである。
光学系:平行ビーム光学系
ゴニオメータ:ローター水平型ゴニオメータ(TTR−2)
管電圧:50kV
管電流:300mA
測定法:連続法
スキャン軸:2θ/θ
開始角度:10°
終了角度:50°
サンプリング間隔:0.02°
スキャン速度:4.00°/min
発散スリット:開放
発散縦スリット:10mm
散乱スリット:開放
受光スリット:1.00mm
測定装置としては、Nano Indenter(商品名、MTS社製)を用い、DCMヘッド、バーコヴィッチ型圧子(CSMモード)で測定した。現像剤担持体の樹脂被覆層が存在する部分を5mm角に切断し試料として用いた。結着樹脂に関しては、結着樹脂を溶媒に溶解して樹脂溶液を調製し、これを50μm厚のアルミシートに塗布し、加熱乾燥して、30μmの膜厚を有する結着樹脂膜を形成し、このシートを5mm角に切断して試料とした。
各サンプルの各々について10個の試料を切り出し各々の試料についてヤング率を測定しその平均値を求め、各々のサンプルのヤング率とした。
現像剤担持体の樹脂被覆層表面の算術平均粗さ(Ra)の測定は、JIS B0601(2001)に基づき、小坂研究所製サーフコーダーSE−3500(商品名)を用い、測定条件としてはカットオフ0.8mm、評価長さ4mm、送り速度0.5mm/sにて、軸方向3箇所について周方向3箇所、合計9箇所において測定し、その平均値を求め算術平均粗さとした。
カーボンブラック等の粒径1μm未満の粒子については電子顕微鏡を用いて粒径を測定した。撮影倍率は6万倍にしたが、難しい場合は低倍率で撮影した後に6万倍となるように写真を拡大プリントし写真上で粒径を測定した。この際、長軸と短軸を測り、平均した値を粒径とした。100個の粒子について測定し、50%値をもって平均粒径とした。
JIS K 6217-1997に準じて次のように行なった。即ち、DBP吸油量測定器(フロンテックス、S−410;商品名)を用い、ローター回転数を125rpm、トルク用リミットスイッチの目盛を5、トルク目盛が10から0になるまでの所要時間が3秒になるようにダンパーバルブを調節し、ジブチルフタレート(DBP)の滴下速度を4ml/minに設定し、アブソープトメーター混合室に乾燥した被験試料20gを入れ、ビュレットカウンターを0点に合わせ滴下を開始した。トルクが5になり滴下が停止した時のビュレットカウンターの目盛り(V)を読み、次式で吸油量を算出した。
OA=V/Wd×100 (2)
(式中、OAはDBP吸油量(ml/100g)を、Vは、終点までに用いたDBPの使用量(ml)を、Wdは、被験試料の質量(g)を示す。)
黒鉛化カーボンブラック等の導電性微粒子のBET比表面積は、JIS K6217−2:2001「ゴム用カーボンブラック―基本特性―第2部:比表面積の求め方―窒素吸着法―単点法」の方法Cの規定に従って測定した。
KEYENCE社製レーザー寸法測定器を使用した。コントローラLS-5500(商品名)およびセンサーヘッドLS-5040T(商品名)を用い、固定冶具および送り機構を取り付けた装置にセンサー部を別途固定し、基体および現像剤担持体の外径を測定した。現像剤担持体の長手方向を30分割し30箇所の各々において外径を測定し、更に現像剤担持体を周方向に90°回転して、周方向に90°回転した各位置30箇所において外径を測定し、計60箇所の測定値の平均値を求め現像剤担持体の外径とした。樹脂被覆層形成前の基体の外径を予め同様の方法で測定しておき、その差分を樹脂被覆層の層厚とした。
コールターカウンターTA−II型、コールターマルチサイザーIIまたはコールターマルチサイザー
III(いずれもべックマン・コールター社製;商品名)を用い測定を行った。電解液として、1級塩化
ナトリウムを用いて調製した約1%NaCl水溶液、または、例えば、ISOTON−II (べックマン・コールター社製;商品名)を使用してもよい。前記電解液100ml〜150mlに、分散剤として、界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を、0.1ml〜5ml加え、さらにトナー試料を2mg〜20mg加えて、超音波分散器で約1分〜3分間分散処理を行い被験試料を調製する。アパーチャーとして100μmアパーチャーまたは30μmアパーチャーを用いて、前記測定装置により上記被験試料中のトナー粒子の体積、個数を測定し、体積分布と個数分布とを算出した。この結果より、体積分布から求めた重量基準の重量平均粒径(D4)(各チャンネルの中央値をチャンネル毎の代表値とする)を求めた。
シスメックス社製フロー式粒子像分析装置FPIA-2100(商品名)を用いて23℃/60%RHの環境下で測定を行なった。円相当径が0.60μm〜400μmの範囲内のトナー粒子について、各トナー粒子の粒子像の投影面積および周囲長を測定し、各トナー粒子の円形度aを下式により求め、更に円相当径3μm以上400μm以下のトナー粒子において、各トナー粒子の円形度aの総和を円相当径3μm以上400μm以下のトナー粒子の総数で除した値を平均円形度とした。
円形度a=L0/L (3)
(式中、L0は粒子像と同じ投影面積を持つ円の周囲長を示し、Lは512×512の画像処理解像度(0.3μm×0.3μmの画素)で画像処理した時の粒子投影像の周囲長を示す。)
本発明における平均円形度はトナー中に存在するトナー粒子の凹凸の度合いの指標であり、含まれるトナー粒子の全てが完全な球形の場合1.00を示し、含まれるトナー粒子の表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。
UH-150(株式会社エス・エム・テー社製;商品名)
OUTPUT レベル:5
コンスタントモード
上記分散液を、フラットで扁平なフローセル(厚み約200μm)の流路(流れ方向に沿って拡がっている)を通過させる。フローセルの厚みに対して交差して通過する光路を形成するように、ストロボとCCDカメラはフローセルに対して相互に反対側に装着されている。1/30秒間隔でストロボ光を照射して流れているトナー粒子をCCDカメラで撮影する。その結果、それぞれのトナー粒子はフローセルに平行な一定範囲を有する二次元画像として撮影される。撮影されたそれぞれのトナー粒子の二次元画像の投影面積から、同一の面積を有する円の直径を算出しこれを円相当径とするとともに、該投影面積を有する円の周囲長L0を算出し、トナー粒子の投影像の周囲長を求め、上記の円形度の算出式(3)を用いて各トナー粒子の円形度aを算出する。円相当径が3μm以上400μm以下の各トナー粒子の円形度aの総和を円相当径が3μm以上400μm以下のトナー粒子の総数で除して平均円形度を求めた。
カーボンブラックを黒鉛化処理し、黒鉛化カーボンブラックA−1〜A−7を得た。ベースになるカーボンブラックとしては、平均一次粒子径が15〜100nmのものを用いた。これらのベースとなるカーボンブラックを黒鉛るつぼに充填し、窒素ガス雰囲気中で2000℃〜3000℃の温度で10時間加熱し黒鉛化処理を行った。このようにして得られた黒鉛化カーボンブラックA-1〜A−7の物性値を表1に記載した。
また、比較例に用いたカーボンブラックa−1〜a−3および黒鉛化カーボンブラックa−4の物性値も表1に示した。なお、カーボンブラックa−1として、東海カーボン株式会社製のカーボンブラック#5500(商品名)を用いた。黒鉛化カーボンブラックA−1、A−2、a−4は、カーボンブラックa−1の黒鉛化処理条件を変えて得た。また、カーボンブラックa−2として、ケッチェンブラック インターナショナル株式会社製のケッチェンブラックEC-300J(商品名)を用いた。カーボンブラックa−3として、電気化学工業株式会社製のデンカブラック(商品名)を用いた。黒鉛化カーボンブラックA−5はカーボンブラックa−3を黒鉛化処理して得た。黒鉛化カーボンブラックA−3、A−6は、それぞれ東海カーボン株式会社製のカーボンブラックであるシーストSY SRF-HS(商品名)、#8500(商品名)、を出発原料として黒鉛化処理して得た。黒鉛化カーボンブラックA−4、A−7は、それぞれデグサ製のFW200(商品名)、LampBlack101(商品名)を出発原料として黒鉛化処理して得た。
60℃に加温したイオン交換水900質量部に、リン酸三カルシウム3.5質量部を添加し、TK式ホモミキサー(特殊機化工業製;商品名)を用いて、10,000rpmにて撹拌し、水系媒体を調製した。
また、下記処方をホモジナイザー(日本精機社製)に投入し、60℃に加温した後、9,000rpmにて攪拌し、溶解、分散した。
・スチレン 150質量部
・n−ブチルアクリレート 50質量部
・C.I.Pigment Red 150 15質量部
・サリチル酸アルミニウム化合物 3質量部
(ボントロンE−88:オリエント化学社製;商品名)
・ポリエステル樹脂 16質量部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールAとイソフタル酸との重縮合物、
Tg=65℃、重量平均分子量(Mw)=10000、数平均分子量(Mn)=6000)
・ステアリン酸ステアリルワックス 30質量部
(示差走査熱量計(DSC)のメインピーク60℃)
・ジビニルベンゼン 0.5質量部
これに重合開始剤2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)4質量部を溶解し、重合性単量体組成物を調製した。
前記水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入し、60℃、窒素雰囲気下において、TK式ホモミキサーを用いて8,000rpmで攪拌し、造粒した。その後、プロペラ式攪拌装置に移して攪拌しつつ、2時間かけて70℃に昇温し、更に4時間後、昇温速度40℃/hで80℃まで昇温し、80℃で5時間反応を行い、重合体粒子を製造した。重合反応終了後、重合体粒子を含むスラリーを冷却し、スラリーの10倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級によって粒子径を調整してマゼンタトナーの母体粒子(重量平均径6.4μm、平均円形度0.973)を得た。
上記マゼンタトナー母体粒子100質量部に対して、シリカ(アエロジル社製R812;商品名)1質量部をヘンシェルミキサー(三井三池社製)で混合してマゼンタトナーT1を得た。
スチレン73.5質量部、アクリル酸n−ブチル19質量部、マレイン酸モノブチル7質量部、ジビニルベンゼン0.5質量部、ベンゾイルパーオキサイド1質量部およびジ−t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.5質量部の混合物にポリビニルアルコール部分ケン化物0.8質量部を溶解した水180質量部を加え、激しく攪拌させて懸濁分散液とした。この懸濁分散液を、水40質量部を入れ窒素置換した反応器に装入し、反応温度85℃にて10時間懸濁重合した。反応終了後、ろ過、水洗し、脱水、乾燥工程を経て、ビニル系樹脂を得た。
このビニル系樹脂100質量部、平均粒径が0.2μmの球状磁性体マグネタイト95質量部、アゾ系鉄錯体化合物(負帯電性荷電制御剤、保土谷化学工業社製、商品名:T−77)2質量部および低分子量エチレンープロピレン共重合体(三洋化成社製、商品名:ビスコール550―P)5質量部からなる材料を、ヘンシェルミキサーにて充分に混合した後、二軸式エクストルーダーにて溶融混練分散し混練物を得た。これを冷却後カッターミルで粗粉砕を行い、次に機械式粉砕機ターボミル(ターボ工業社製;回転子および固定子の表面に炭化クロムを含有したクロム合金めっきでコーティング)を用いて微粉砕した後、多分割式の分級装置を用いて分級を行い、重量平均粒径(D4)が6.6μmの微粉体を得た。その微粉体を、表面改質装置で球形化処理および微粉除去を行い、コールターカウンター法で測定される重量平均粒径(D4)6.9μm、平均円形度が0.949であるトナーを得た。このトナー100質量部に疎水性コロイダルシリカ1.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサーにて混合分散させることで、黒トナーT2を得た。
ポリオール(ニッポラン5037(商品名);日本ポリウレタン工業製)と硬化剤(コロネートL(商品名);日本ポリウレタン工業製)を10:1で配合し、固形分が20%となるようにメチルエチルケトン(MEK)で希釈し樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を、アルミシート上に塗布し、150℃で50分間加熱して30μmの膜厚を有する結着樹脂膜を形成した。この結着樹脂膜のヤング率を測定したところ、3.0×10-1MPaであった。
次に、上記樹脂溶液の固形分100質量部に黒鉛化カーボンブラックA−1を40質量部添加し、固形分20%となる様MEKを添加し、市販のホモジナイザーでプレミックスした後、直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミルにて60分間分散を行うことで塗工液を得た。
そして、外径20mmφのアルミニウム製円筒管上に上記塗工液を浸漬塗工することで塗工膜を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、50分間加熱して乾燥し、硬化して導電性の樹脂被覆層を形成して現像剤担持体D−1を作製した。得られた現像剤担持体D−1の構成と物性を表2に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えて黒鉛化カーボンブラックA−2からA−7のいずれかを用いたこと以外は、実施例1と同様にして現像剤担持体D−2〜D−7を作製した。得られた現像剤担持体の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−2〜D−7の各々を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
実施例1の塗工液を用い、外径20mmφのアルミニウム製円筒管上に3度浸漬塗工することで層厚が108μmの樹脂被覆層を形成した以外は実施例1と同様にして現像剤担持体D−8を作製した。得られた現像剤担持体D−8の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−8を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
ポリオールと硬化剤の混合比率を9.5:1.5に変更した以外は実施例1と同様にして樹脂溶液を調製し、結着樹脂膜を形成してヤング率を測定した。結着樹脂膜のヤング率は、8.2×10-3MPaであった。
さらに、黒鉛化カーボンブラックA−1の添加量を40質量部から30質量部に変更した以外は実施例1と同様にして塗工液を調製し、現像剤担持体D−9を作製した。得られた現像剤担持体D−9の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−9を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
下記に示す配合にて樹脂被覆層を形成するために用いる塗工液を調製した。
ポリメチルメタクリレート樹脂 100質量部
(三菱レイヨン社製BR−83(商品名);固形分30%)
黒鉛化カーボンブラック A−1 40質量部
上記ポリメチルメタクリレート樹脂をトルエンで希釈した後、充分に攪拌を行い固形分30%の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして結着樹脂膜のヤング率を測定し、現像剤担持体D−10を作製した。結着樹脂膜のヤング率は、5.5×101MPaであった。また、得られた現像剤担持体D−10の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−10を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
下記に示す配合にて樹脂被覆層を形成するために用いる塗工液を調製した。
ポリエステル樹脂(東洋紡績社製:バイロン200) 100質量部
黒鉛化カーボンブラック A−1 30質量部
上記ポリエステル樹脂をトルエンで希釈した後、充分に攪拌を行い固形分30%の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、結着樹脂膜のヤング率を測定し、さらに、この樹脂溶液を用いたことおよび黒鉛化カーボンブラックA−1の添加量を40質量部から30質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして塗工液を調製し、現像剤担持体D−11を作製した。結着樹脂膜のヤング率は、1.1×102MPaであった。また、得られた現像剤担持体D−11の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−11を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えてカーボンブラックa−1またはa−2を用いた以外は実施例1と同様にして現像剤担持体d−1およびd−2を作製した。得られた現像剤担持体d−1およびd−2の樹脂被覆層を削り取って、樹脂被覆層のX線回折スペクトルを測定したところ、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面に帰属されるはっきりとしたX線回折ピークがみられず、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔を測定することができなかった。得られた現像剤担持体d−1およびd−2の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−1およびd−2を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えて黒鉛化カーボンブラックa−4を用いた以外は実施例1と同様にして現像剤担持体d−3を作製した。得られた現像剤担持体d−3の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−3を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
ポリオールと硬化剤の混合比率を15:1に変更した以外は実施例1と同様にして樹脂溶液を調製し、結着樹脂膜のヤング率を測定した。結着樹脂膜のヤング率は、2.1×10-3MPaであった。
さらに、上記樹脂溶液を用いたことおよび黒鉛化カーボンブラックA−1の添加量を40質量部から15質量部に変更したこと以外は実施例1と同様にして塗工液を調製し、現像剤担持体d−4を作製した。得られた現像剤担持体d−4の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−4を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
下記に示す配合にて樹脂被覆層を形成するために用いる塗工液を調製した。
エポキシ樹脂本剤(スリーボンド社製;2056) 100質量部
硬化剤(スリーボンド社製;2191) 50重量部
カーボンブラック a−1 60質量部
シリコン樹脂粒子 20質量部
(信越化学社製 X−52−1621(商品名);個数平均粒径6.1μm)
上記エポキシ樹脂本剤および硬化剤をトルエンで希釈した後、充分に攪拌を行い固形分30%の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を、アルミシート上に塗布し、150℃で30分間加熱して30μmの膜厚を有する結着樹脂膜を形成した。この結着樹脂膜のヤング率を測定したところ、2.2×103MPaであった。
次に、上記樹脂溶液に上記カーボンブラックa-1を添加し市販のホモジナイザーでプレミックスした後、直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミルにて60分間分散を行なった。更に、トルエン中に分散した上記シリコン樹脂粒子を添加し、更にサンドミル分散を進めて固形分30%の塗工液を得た。
そして、外径20mmφのアルミニウム製円筒管上に上記塗工液をスプレー塗工することで塗工膜を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して乾燥し、硬化して導電性の樹脂被覆層を形成して現像剤担持体d−5を作製した。得られた現像剤担持体d−5の樹脂被覆層を削り取って、樹脂被覆層のX線回折スペクトルを測定したところ、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面に帰属されるはっきりとしたX線回折ピークがみられず、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔を測定することができなかった。得られた現像剤担持体d−5の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−5を実施例1と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例1と同様に評価した。得られた評価結果を表3に示す。
ポリオール(ニッポラン5037(商品名);日本ポリウレタン工業製)と硬化剤(コロネートL(商品名);日本ポリウレタン工業製)を10:1で配合し、固形分が20%となるようにMEKで希釈し樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を、アルミシート上に塗布し、150℃で50分間加熱して30μmの膜厚を有する結着樹脂膜を形成した。この結着樹脂膜のヤング率を測定したところ、3.0×10-1MPaであった。
次に、上記樹脂溶液の固形分100質量部に黒鉛化カーボンブラックA−1を55質量部添加し、固形分25%となる様MEKを添加した、市販のホモジナイザーでプレミックスした後、直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミルにて60分間分散を行なった。更に、シリコン樹脂粒子20質量部(信越化学社製 X-52-1621(商品名))を添加し、更にサンドミル分散を進めて塗工液を得た。
そして、外径16mmφのアルミニウム製円筒管上に上記塗工液をスプレー塗工することで塗工膜を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、50分間加熱して乾燥し、硬化して導電性の樹脂被覆層を形成して現像剤担持体D−12を作製した。得られた現像剤担持体D−12の構成と物性を表2に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えて黒鉛化カーボンブラックA−2からA−7のいずれかを用いたこと以外は、実施例12と同様にして現像剤担持体D−13〜D−18を作製した。得られた現像剤担持体の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−13〜D−18を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
下記に示す配合にて樹脂被覆層を形成するために用いる塗工液を調製した。
66ナイロンを主成分とするナイロン共重合体 100質量部
(デュポン ジャパンリミテッド製、エルバマイド 8023(商品名))
黒鉛化カーボンブラック A−1 50質量部
シリコン樹脂粒子 15質量部
(信越化学社製 X−52−1621(商品名);個数平均粒径6.1μm)
上記ナイロン共重合体をメタノールで希釈した後、充分に攪拌を行い固形分30%の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を、アルミシート上に塗布し、150℃で30分間加熱して30μmの膜厚を有する結着樹脂膜を形成した。この結着樹脂膜のヤング率を測定したところ、4.2×102MPaであった。
次に、上記樹脂溶液に上記黒鉛化カーボンブラックA−1を添加し市販のホモジナイザーでプレミックスした後、直径1mmのガラスビーズをメディア粒子として用いたサンドミルにて60分間分散を行なった。更に、メタノール中に分散した上記シリコン樹脂粒子を添加し、更にサンドミル分散を進めて固形分30%の塗工液を得た。
そして、外径16mmφのアルミニウム製円筒管上に上記塗工液をスプレー塗工することで塗工膜を形成し、続いて熱風乾燥炉により150℃、30分間加熱して乾燥し、硬化して導電性の樹脂被覆層を形成して現像剤担持体D−19を作製した。得られた現像剤担持体D−19の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体D−19を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えてカーボンブラックa−1を用いた以外は実施例12と同様にして現像剤担持体d−6を作製した。得られた現像剤担持体d−6の樹脂被覆層を削り取って、樹脂被覆層のX線回折スペクトルを測定したところ、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面に帰属されるはっきりとしたX線回折ピークがみられず、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔を測定することができなかった。得られた現像剤担持体d−6の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−6を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
黒鉛化カーボンブラックA−1に替えてカーボンブラックa−3を用いたこと以外は実施例12と同様にして現像剤担持体d−7を作製した。得られた現像剤担持体d−7の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−7を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
ポリオールと硬化剤の混合比率を15:1に変更し、黒鉛化カーボンブラックの添加量を55質量部から20質量部に変更したこと以外は実施例12と同様にして、樹脂溶液を調製し、結着樹脂膜のヤング率を測定し、塗工液を調製し、現像剤担持体d−8を作製した。結着樹脂膜のヤング率は、2.1×10-3MPaであった。得られた現像剤担持体d−8の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−8を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
下記に示す配合にて樹脂被覆層を形成するために用いる塗工液を調製した。
ポリカーボネート樹脂溶液 100質量部
(三菱ガス化学(株)製;ユーピロンZ−200(商品名))
黒鉛化カーボンブラック a−1 50質量部
シリコン樹脂粒子 15質量部
(信越化学社製 X-52-1621(商品名);個数平均粒径6.1μm)
上記ポリカーボネート樹脂溶液をモノクロルベンゼンで希釈した後、充分に攪拌を行い固形分20%の樹脂溶液を調製した。
この樹脂溶液を用いたこと以外は比較例5と同様にして、この樹脂溶液から結着樹脂膜を形成し、ヤング率を測定した。結着樹脂膜のヤング率は、3.7×103MPaであった。
次に、上記樹脂溶液を用いたことおよび外径20mmφのアルミニウム製円筒管に替えて外径16mmφのアルミニウム製円筒管を用いたこと以外は比較例5と同様にして、塗工液を調製し、現像剤担持体d−9を作製した。
得られた現像剤担持体d−9の樹脂被覆層を削り取って、樹脂被覆層のX線回折スペクトルを測定したところ、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面に帰属されるはっきりとしたX線回折ピークがみられず、樹脂被覆層に含有されるカーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔を測定することができなかった。得られた現像剤担持体d−9の構成と物性を表2に示す。
次に、現像剤担持体d−9を実施例12と同様にして組み込み現像装置を製造し、実施例12と同様に評価した。得られた評価結果を表4に示す。
評価環境としては、15℃/10%RHの低温/低湿環境(L/Lと表すことがある)下、23℃/50%RHの常温/常湿環境(N/Nと表すことがある)下、および30℃/85%RHの高温/高湿環境(H/Hと表すことがある)下で、いずれも2%の印字比率の画像を1万枚までプリントアウトする耐久環境で行い、所定の画像を耐久前にプリントアウトした初期画像と耐久評価終了後にプリントアウトした耐久後画像について、画像濃度、カブリ、ゴースト、ハーフトーン均一性を評価する共に耐久試験後の現像剤担持体の樹脂被覆層の耐汚染性を評価した。
上記評価は以下のような方法で行なった。
画出し試験において初期と耐久評価終了時にベタ画像を出力し、所定の場所10ヶ所の画像濃度を測定しその平均値を画像濃度とした。測定は、反射濃度計RD918(マクベス社製;商品名)を使用した。マゼンタトナー(T1)および黒トナー(T2)を用いた場合とも画像濃度は下記基準に基づいてランク付けを行い評価した。
A:非常に良好(1.40以上)
B:良好(1.35以上、1.40未満)
C:実用上問題なし(1.00以上、1.35未満)
D:実用上問題あり(1.00未満)
REFLECTMETER MODEL TC-6DS(東京電色社製;商品名)により測定した、マゼンタトナー(T1)または黒トナー(T2)を用いてプリントアウトした画像の白地部分の白色度と転写紙の白色度の差から、カブリ濃度(%)を算出し、初期と耐久評価終了時の画像カブリを評価した。フィルターは、マゼンタトナー(T1)の場合にはアンバーライトフィルターを使用した。カブリは下記基準に基づいてランク付けを行い評価した。
A:非常に良好(黒トナーの場合1.0%未満、マゼンタトナーの場合0.5%未満)
B:良好(黒トナーの場合1.0%以上、2.0%未満、マゼンタトナーの場合0.5%以上、1.0%未満)
C:実用上問題なし(黒トナーの場合2.0%以上、3.0%未満、マゼンタトナーの場合1.0%以上、1.5%未満)
D:実用上問題あり(黒トナーの場合3.0%以上、マゼンタトナーの場合1.5%以上)
プリンターの出力画像(複写機の場合には画像チャート)において、画像先端のスリーブ1周分に相当する領域を白地にベタ黒の象形画像(■や●など)を等間隔で配置し、それ以外の部分をハーフトーンとしたものを用い、ハーフトーン上に象形画像のゴーストがどのように出現するかによりランク付けを行った。(ポジゴーストとは、ハーフトーンより画像濃度が高いゴーストを示し、ネガゴーストはハーフトーンよりも画像濃度の低いゴーストを示す。)マゼンタトナー(T1)および黒トナー(T2)を用いた場合ともゴーストは下記基準に基づいてランク付けを行い評価した。
A:濃淡差が全く見られない
B:見る角度によってわずかな濃淡差が確認できる程度
C:ゴーストが目視で明確に確認される(実用レベル下限)
D:ゴーストがはっきり濃淡として現れ、反射濃度計で濃度差が測定可能(実用レベル不可)
F:ゴーストがスリーブ2周分或いはそれ以上にわたって現れている
初期および耐久評価終了時にハーフトーンおよびベタ黒画像を出力し、画像進行方向に走る、線状、帯状の濃淡差について、下記基準にて評価した。ゴーストおよびブロッチ要因による画像濃度ムラに関しては除外して評価した。マゼンタトナー(T1)および黒トナー(T2)を用いた場合ともハーフトーン均一性は下記基準に基づいてランク付けを行い評価した。
A:画像にもスリーブ上にも全く確認できない
B:ハーフトーン画像上では軽微な濃度差が確認できるが、ベタ黒画像上では問題ないレベル
C:ベタ黒画像上では軽微な濃度差であるが、ハーフトーン画像上に目視で濃度差のわかる帯が確認される(実用レベル下限)
D:ハーフトーン画像上に反射濃度計で明確に測定できる濃度差が帯状に現れ、ベタ黒画像上でも目視で濃度差が確認できる(実用レベル不可)
E:ベタ黒画像でかなりはっきりと白抜けになって現れるレベル
耐久後の現像剤担持体表面をKEYENCE社製の超深度形状測定顕微鏡を用いて、約400倍で観察し、トナーの融着・付着状態の程度を下記の基準に基づいて評価した。マゼンタトナー(T1)および黒トナー(T2)を用いた場合とも樹脂被覆層の耐汚染性は下記基準に基づいてランク付けを行い評価した。
A:非常に良好(軽微な汚染しか観察されない)
B:良好(やや汚染が観察される)
C:実用上問題なし(部分的に汚染が確認され、その汚染トナーの一部が微小な粒状に融着している)
D:実用上問題あり(全面に汚染が確認され、その汚染トナーの大部分がやや小さな細長い粒状に融着している)
E:劣悪(全面に汚染したトナーが大きく細長い粒状に融着している)
2 弾性規制ブレード(現像剤層厚規制部材)
3 ホッパー(現像剤容器)
4 現像剤
6 金属製円筒管(基体)
7 樹脂被覆層
8 現像スリーブ(現像剤担持体)
9 現像バイアス電源(バイアス手段)
10 撹拌翼
11 現像剤供給部材
A 現像スリーブの回転方向
B 感光ドラムの回転方向
D 現像領域
Claims (9)
- 像担持体と対向して配置されて該像担持体との最近接部近傍で現像領域を形成し、現像剤を担持して該現像領域に搬送し、該搬送した現像剤で該像担持体上に担持された静電潜像を現像して可視像化するための現像剤担持体において、
前記現像剤担持体が、基体と該基体の外周面上に形成された樹脂被覆層とを有し、該樹脂被覆層が、少なくとも結着樹脂およびカーボンブラックを含有し、かつ、1.0×10-2〜1.0×103MPaのヤング率を有し、該樹脂被覆層に含有される該カーボンブラックの黒鉛(002)面の面間隔が0.3370nm〜0.3450nmであることを特徴とする現像剤担持体。 - 前記カーボンブラックが、黒鉛化処理されていることを特徴とする請求項1に記載の現像剤担持体。
- 前記カーボンブラックが、10nm〜100nmの平均一次粒子径を有することを特徴とする請求項1または2に記載の現像剤担持体。
- 前記カーボンブラックが、50ml/100g〜200ml/100gのDBP吸油量を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記カーボンブラックが、50ml/100g〜150ml/100gのDBP吸油量を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記結着樹脂が、5.0×10-3〜5.0×102MPaのヤング率を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記基体が、非磁性金属材料からなる剛体とみなすことのできる基体であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 前記樹脂被覆層が、5〜100μmの層厚を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の現像剤担持体。
- 現像剤を収容するための現像剤容器、像担持体と対向して配置されて該像担持体との最近接部近傍で現像領域を形成し、該現像剤容器内に収容されている該現像剤を担持して該現像領域に搬送し、該搬送した現像剤で該像担持体に担持された静電潜像を現像して可視化するための現像剤担持体および該現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制するための現像剤層厚規制部材を少なくとも有する現像装置であって、前記現像剤担持体が、請求項1乃至8のいずれかに記載の現像剤担持体であることを特徴とする現像装置。
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