JP2016164654A - 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温高湿下におけるトナーの搬送力の向上とトナーへの優れた帯電付与性とを高いレベルで両立し得る電子写真用部材の提供。【解決手段】基体と、該基体上の導電性弾性層と、該導電性弾性層上の一部の領域に設けられた複数の絶縁性ドメインと、を有する電子写真用部材。該導電性弾性層は、マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ２以上、３．００Ｎ／ｍｍ２以下である。該電子写真用部材の表面は、一辺が３００μｍの正方形の面積当たりの該導電性弾性層の露出率が、５０％以上、９０％以下であり、かつ、該複数の絶縁性ドメインの各々が該導電性弾性層と接触している部分の面積の平均値が、３００μｍ２以上、１０，０００μｍ２以下である。【選択図】図１

Description

本発明は電子写真用部材、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。

複写機や光プリンタの如き電子写真画像形成装置の画像形成方法としては、非磁性一成分のトナーを用いた現像方法が知られている。具体的には、回転可能な静電潜像担持体である感光体を帯電ローラの如き帯電手段により帯電し、帯電した感光体の表面にレーザー光を露光して静電潜像を形成する。次に、画像形成装置の現像装置において、現像剤容器内のトナーが現像剤規制部材によって現像ローラ上に塗布され、感光体と現像ローラとの接触部でトナーによる静電潜像の現像が行われる。その後、感光体上のトナー像は転写部において中間転写体を介して、又は、介さずに記録材上に転写され、定着部において熱と圧力によりトナー像が記録材に定着され、定着画像を有する記録材が画像形成装置外へ排出される。

このような画像形成方法において、現像装置は以下のような電子写真用部材から構成されている。
（１）現像剤容器内に存在し、現像ローラにトナーを供給する現像剤供給ローラ。
（２）現像ローラ上にトナー層を形成し、現像ローラ上のトナーを一定量にする現像剤規制部材。
（３）トナーを収納する現像剤容器の開口を閉塞し、且つ、一部を容器外に露出させ、この露出部分が感光体に対向するように配置され、感光体にトナーを現像する現像ローラ。
現像装置内ではこれらの電子写真用部材が回転、摺擦することで画像形成をおこなっている。

近年、装置の小型化や省エネルギー化が進んでいる。装置の小型化に対しては電子写真用部材の小径化が手段の一つとなる。また、省エネルギー化に対しては電子写真用部材の回転、摺擦時の低トルク化（部材の侵入量減、周速度差減）が手段の一つとなる。ところが、現像ローラ及び現像剤供給ローラの小径化や部材の侵入量減、周速度差減による回転時の低トルク化を行うと、現像ローラに形成されるトナー層の量が不足し均一な画像を得られない場合があった。

特許文献１には、現像部材のトナー搬送力を向上させるために、表面に電気抵抗値が高い誘電部を設け、帯電させた誘電部にトナーを電気的に吸着させてトナーを搬送することができる現像ローラが開示されている。

特開平８−２８６４９７号公報

本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る現像ローラは、表面の誘電部の存在によって優れたトナー搬送力を有するものの、当該現像ローラによるトナーに対する帯電付与性が低下することを見出した。このような現像ローラを電子写真画像の形成に用いた場合、当該電子写真画像に「かぶり」が生じやすくなる。この傾向は、電子写真画像の形成を高温高湿環境下で行う場合に特に顕著であった。

本発明は、高温高湿下におけるトナーの搬送力の向上とトナーへの優れた帯電付与性とを高いレベルで両立し得る電子写真用部材の提供に向けたものである。また、本発明は、多様な環境下において、高品位な電子写真画像を安定して提供し得るプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。

本発明は、基体と、該基体上の導電性弾性層と、該導電性弾性層上の複数の絶縁性ドメインと、を有する電子写真用部材であって、該導電性弾性層は、マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、３．００Ｎ／ｍｍ^２以下であり、該電子写真用部材の表面は、少なくとも、該絶縁性ドメインの表面と、該導電性弾性層の該絶縁性ドメインで被覆されていない露出部分とを含み、該電子写真用部材の表面における一辺が３００μｍの正方形の面積に対する該導電性弾性層の露出部分の面積の割合が５０％以上、９０％以下であり、かつ、該複数の絶縁性ドメインの各々が該導電性弾性層と接触している部分の面積の平均値が、３００μｍ^２以上、１０，０００μｍ^２以下であることを特徴とする電子写真用部材である。

また、本発明は、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている、現像ローラを有する電子写真プロセスカートリッジであって、該現像ローラが前記電子写真用部材である電子写真プロセスカートリッジである。更に本発明は、現像ローラを有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが前記電子写真用部材である電子写真画像形成装置である。

本発明の一態様によれば、高温高湿下におけるトナーの搬送力の向上とトナーへの優れた帯電付与性を高いレベルで両立することが出来る電子写真用部材を提供することができる。また、本発明の他の態様によれば、多様な環境下において、画像濃度の均一性を得つつ、かぶりの抑制を行い高品位な画像を提供することの出来るプロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置を提供することができる。

本発明の電子写真用部材の一例を示す概略断面図である。 本発明の電子写真用部材の一例を示す概略正面図である。 本発明の電子写真画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の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。 本発明の電子写真用部材の一例を示す概略正面図である。 本発明の電子写真用部材の一例を示す概略断面図である。

本発明に係る電子写真用部材は、基体、該基体上の導電性弾性層、および、該導電性弾性層上に設けられた複数の絶縁性ドメインを有する。該導電性弾性層は、マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、３．００Ｎ／ｍｍ^２以下である。また、該電子写真用部材の表面は、少なくとも、該絶縁性ドメインの表面と、該導電性弾性層の該絶縁性ドメインで被覆されていない露出部分とを含み、該電子写真用部材の表面における一辺が３００μｍの正方形の面積に対する該導電性弾性層の露出部分の面積の割合が、５０％以上、９０％以下であり、かつ、該複数の絶縁性ドメインの各々が該導電性弾性層と接触している部分の面積の平均値が、３００μｍ^２以上、１０，０００μｍ^２以下である。

表面に誘電部と称される絶縁性ドメインが存在する電子写真用部材では、絶縁性ドメインが帯電することにより導電部との間で電界が生じクーロン力やグラディエント力によってトナーを吸着搬送させている。この搬送力は絶縁性ドメインのサイズや数が多大なほど大きくなる。一方、トナーへの帯電付与は、一般には電子写真用部材とトナーとの間の摩擦により行われていることが知られているが、本発明者等の検討によって、絶縁性ドメインはトナーへの帯電付与にほとんど関与しないことが分かってきた。また、その為、これまでの絶縁性ドメインが存在する電子写真用部材では、大きな搬送力を得ようと絶縁性ドメインのサイズや数を多大にすると、代わりにトナーへの帯電付与能が小さくなるということが分かった。

以下、本発明を詳細に説明する。

＜電子写真用部材＞
本発明の電子写真用部材は、図１に示すように、円柱状あるいは中空円筒状の基体２、及び導電性弾性層３を有している。図１に示すように導電性弾性層３の表面上には複数個の電気的に絶縁性のドメイン４が存在する。即ち、本発明の電子写真用部材の表面は、図２に示すように、複数の絶縁性ドメイン４の表面と、絶縁性ドメインで被覆されていない導電性弾性層３の表面で構成されている。

〔基体〕
基体は、導電性を有し、その上に設けられる導電性弾性層を支持する機能を有する。材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、ニッケルの如き金属；これらの金属を含むステンレス鋼、ジュラルミン、真鍮及び青銅の如き合金を挙げることができる。基体の表面には、耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理を施すことができる。さらに、基体としては、樹脂製の基材の表面を金属で被覆して表面導電性としたものや、導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。

〔導電性弾性層〕
導電性弾性層は、１層構造または２層以上の積層構造である。特に非磁性一成分接触現像系プロセスでは、現像ローラとして２層の導電性弾性層を有する電子写真用部材が好適に用いられる。

導電性弾性層は樹脂及びゴムの如き弾性材料を含有する。樹脂及びゴムとしては、具体的には、例えば以下が挙げられる。ポリウレタン樹脂、ポリアミド、尿素樹脂、ポリイミド、メラミン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ＮＢＲの水素化物、ウレタンゴム。この中でも、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらのシロキサンの共重合体を挙げることができる。これらの樹脂及びゴムは、必要に応じて１種単独で又は２種以上を組合せて用いることができる。これらのうち、ポリウレタン樹脂が、トナーへの摩擦帯電性能に優れ、且つ柔軟性に優れる為にトナーとの接触機会を得られやすく、且つ耐摩耗性有するので好ましい。なお、樹脂及びゴムの材質は、導電性弾性層をフーリエ変換赤外可視分光光度計を用いて測定することにより同定することができる。

ポリウレタン樹脂としてはエーテル系ポリウレタン樹脂、エステル系ポリウレタン樹脂、アクリル系ポリウレタン樹脂、カーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらの中でも、トナーとの摩擦によってトナーに負極性の電荷を付与しやすく、且つ柔軟性が得られやすい、ポリエーテルポリウレタン樹脂が好ましい。

ポリエーテルポリウレタン樹脂は公知のポリエーテルポリオールとイソシアネート化合物との反応により得ることができる。ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールが挙げられる。また、これらのポリオール成分は、必要に応じて、予め２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）のようなイソシアネートにより鎖延長したプレポリマーとしてもよい。

これらのポリオール成分と反応させるイソシアネート化合物としては特に限定されないが、例えば以下が挙げられる。エチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）の如き脂肪族ポリイソシアネート；イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、シクロヘキサン１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン１，４−ジイソシアネートの如き脂環族ポリイソシアネート；２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の如き芳香族ポリイソシアネート；及びこれらの変性物や共重合物、そのブロック体。

導電性弾性層は導電性を得る為に、導電剤を含有することが好ましい。導電剤としては、イオン導電剤やカーボンブラックのような電子導電剤が挙げられるが、カーボンブラックが導電性弾性層の導電性と導電性弾性層のトナーに対する帯電性能とを制御することができるため好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率は通常１０^３Ω・ｃｍ以上１０^１１Ω・ｃｍ以下の範囲であることが好ましい。

上記カーボンブラックとしては、具体的には、「ケッチェンブラック」（商品名、ライオン（株）製）、アセチレンブラックの如き導電性カーボンブラック；ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴの如きゴム用カーボンブラックを挙げることができる。その他、酸化処理を施したカラーインク用カーボンブラック、熱分解カーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックの添加量は、樹脂またはゴム１００質量部に対し５質量部以上５０質量部以下であることが好ましい。導電性弾性層中におけるカーボンブラックの含有量は熱重量分析装置（ＴＧＡ）を用いて測定することができる。

上記カーボンブラックの他、使用可能な導電剤としては、以下のものを挙げることができる。天然グラファイト、人造グラファイトの如きグラファイト；銅、ニッケル、鉄、アルミニウムの如き金属粉；酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫の如き金属酸化物粉；ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンの如き導電性高分子。これらは必要に応じて１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

導電性弾性層には、その他、上記樹脂もしくはゴム、及び導電剤の機能を阻害しない範囲で、荷電制御剤、潤滑剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤を含有させることができる。

導電性弾性層の厚さは、１μｍ以上、５ｍｍ以下であることが好ましい。トナーの搬送性能をより安定化させられるためである。導電性弾性層の厚さは、断面を光学顕微鏡で観察・測定することにより求めることができる。

電子写真用部材を現像ローラとして使用する際に表面粗度が必要な場合は、導電性弾性層中に粗さ制御用微粒子を含有させることができる。粗さ制御用微粒子の体積平均粒径は３μｍ以上、２０μｍ以下であることが好ましい。また、導電性弾性層中に含有される該微粒子の量は、樹脂またはゴム１００質量部に対し、１質量部以上、５０質量部以下であることが好ましい。粗さ制御用微粒子の具体例としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂の如き樹脂を含む樹脂粒子を用いることができる。

［マルテンス硬度］
導電性弾性層は、マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、３．００Ｎ／ｍｍ^２以下であり、より好ましくは、０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、１．００Ｎ／ｍｍ^２以下である。マルテンス硬度を上記数値範囲内とすることによって、導電性弾性層が適度な柔らかさを有することとなる。その結果、電子写真用部材を現像ローラとして使用する際に現像ローラとトナーとの接触機会が増加しトナーへの帯電付与を十分に行うことが可能となる。また、絶縁性ドメインとトナーの摺擦も効果的に行える為、絶縁性ドメインの帯電量が大きくなり、トナー搬送力を十分に得ることができる。マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ^２未満であると導電性弾性層が柔らか過ぎて、トナー層の厚みが大きくなりトナーへの帯電付与が十分に行えない。またマルテンス硬度が３．００Ｎ／ｍｍ^２を超えると導電性弾性層が硬く、現像ローラとトナーとの接触機会が減る為、トナーへの帯電付与が不十分になる。

［マルテンス硬度の測定方法］
導電性弾性層のマルテンス硬度の測定は、電子写真用部材を用いて以下のように行われる。測定装置は、Ｆｉｓｃｈｅｒ製ＰＩＣＯＤＥＮＴＯＲ ＨＭ５００を用いる。測定圧子としてビッカース圧子を用いる。電子写真用部材を圧子に対して水平に設置し、電子写真用部材の表面であって絶縁性ドメインで被覆されていない導電性弾性層の表面を顕微鏡で観察する。観察条件は圧子侵入速度１μｍ／秒、最大押し込み荷重０．１ｍＮ、押し込み時間２０秒間とする。マルテンス硬度は「最大押し込み荷重／（２６．４３×（押し込み深さ）^２）」であり、「押しこみ深さ」を検出することにより、計算される。

〔絶縁性ドメイン〕
電子写真用部材の表面上の一部の領域には、複数個の絶縁性ドメインが存在する。即ち、電子写真用部材の表面は、該複数個の絶縁性ドメインと、該絶縁性ドメインで被覆されていない導電性弾性層の露出部分とで構成されている。絶縁性ドメインの体積抵抗率は、１×１０^１３Ω・ｃｍ以上、１×１０^１８Ω・ｃｍ以下、特には、１×１０^１４Ω・ｃｍ以上、１×１０^１７Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。当該絶縁性ドメインを帯電させ易いためである。

絶縁性ドメインを構成する材料としては樹脂や金属酸化物が挙げられるが、樹脂が好ましい。樹脂としては、具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。中でも、アクリル樹脂は、絶縁性ドメインの体積抵抗率を上記の範囲内に容易に調整し得るため、好ましい。アクリル樹脂としては、具体的には、例えば以下が挙げられる。メチルメタクリレート、４−ｔｅｒｔ−ブチルシクロヘキサノールアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、４−エトキシ化ノニルフェノールアクリレート、イソボルニルアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレートの重合体及び共重合体。

導電性弾性層上に絶縁性ドメインを形成する方法としては、各種印刷方法が挙げられるが、導電性弾性層の表面上の一部の領域に複数個の絶縁性ドメインを存在させるためには、ジェットディスペンサー法及びインクジェット法が好ましい。

［導電性弾性層の露出率］
本発明の電子写真用部材の表面は、一辺が３００μｍの正方形の面積１００％に対する導電性弾性層の露出部分の面積の割合（以下、「露出率Ｒ_Ｅ」という場合がある。）が、５０％以上、９０％以下である。露出率Ｒ_Ｅは、より好ましくは６０％以上、８０％以下である。露出率Ｒ_Ｅを本範囲内とすることで電子写真用部材（現像ローラ）によるトナー搬送力を適正量にすることが可能になるとともに、導電性弾性層とトナーとのあいだで摺擦を十分に行うことが可能となる。その結果として、現像ローラの、トナーに対する摩擦電荷の付与を十分に行うことができる。また、高温高湿下においても、十分なトナー搬送力を得ることができる。

［絶縁性ドメインの面積］
複数個の絶縁性ドメインの各々が導電性弾性層と接触している部分の面積の平均値（以下、「平均底面積Ｓ_Ｄ」という場合がある。）は、３００μｍ^２以上、１０，０００μｍ^２以下である。平均底面積Ｓ_Ｄは、より好ましくは１０００μｍ^２以上、５，１００μｍ^２以下である。平均底面積Ｓ_Ｄを本範囲内とすることで電子写真用部材（現像ローラ）によるトナー搬送力を適正にすることが可能になるとともに、電子写真用部材とトナーとの間で摺擦を十分に行うことが可能となる。またこれによって、現像ローラのトナーの搬送力が向上し、また、トナーに対する摩擦電荷付与性も向上する。

［絶縁性ドメインの高さ］
複数個の絶縁性ドメインの各々の、導電性弾性層との接触部からの高さの平均値Ｈ_Ｄは、１．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であることが好ましい。この高さの平均値Ｈ_Ｄを１．０μｍ以上とすることで、トナー搬送力が得られやすく、１５．０μｍ以下とすることで導電性弾性層とトナーとの摺擦が生じやすくなりトナーへの帯電付与を行いやすくなる。

［露出率、平均底面積の測定方法］
本発明において、平均底面積Ｓ_Ｄと露出率Ｒ_Ｅは以下のように測定される。キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−８７００に、拡大倍率２０倍の対物レンズを設置して、電子写真用部材の表面を観察する。次に、得られた観察像の傾き補正を行う。傾き補正は二次曲面補正モードで行う。補正した画像の中央において一辺３００μｍの正方形のエリア内における導電性弾性層の露出率を測定する。測定はＩｍａｇｅＪ等の画像処理ソフトを用いることにより行う。この露出率の測定を電子写真用部材の１０点（長手方向を１０等分割して得られる１０領域の各領域の１箇所ずつ）について行い、その相加平均値を本発明の露出率Ｒ_Ｅとする。

また、平均底面積は同じく傾き補正した画像を用い、画像内におさまっている絶縁性ドメインについて測定を行う。前記の露出率と同様にして、電子写真用部材の１０点について観察を行い、得られた値の相加平均値を本発明の平均底面積Ｓ_Ｄとする。その際、一辺３００μｍの正方形のエリア内から、この中に完全に含まれる絶縁性ドメインの全部を測定対象とし、完全に含まれない絶縁性ドメインは測定対象としない。

［絶縁性ドメインの高さ測定］
また、絶縁性ドメインの高さは、同じく傾き補正した画像を用い、画像内におさまっている絶縁性ドメインについて測定を行う。得られた３次元観察像を用いて絶縁性ドメインの最高点Ｈ_２と導電性弾性層の高さＨ_１の差分「Ｈ_２−Ｈ_１」を算出する。電子写真用部材の１０点（長手方向を１０等分割して得られる１０領域の各領域の１箇所ずつ）について観察を行い、得られた「Ｈ_２−Ｈ_１」の相加平均値を本発明の絶縁性ドメインの高さの平均値Ｈ_Ｄとする。その際、一辺３００μｍの正方形のエリア内から、この中に完全に含まれる絶縁性ドメインの全部を測定対象とし、完全に含まれない絶縁性ドメインは測定対象としない。

絶縁性ドメインの高さや底面積は、ジェットディスペンサー法及びインクジェット法を用いた場合、材料種、吐出量等の条件により調節可能である。

本発明の絶縁性ドメインのマルテンス硬度は１００〜８００Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。上記の範囲内とすることでトナーの搬送量を十分に得ることができる。

＜電子写真画像形成装置＞
本発明の電子写真画像形成装置は、本発明の電子写真用部材を現像ローラとして有する。本発明の電子写真画像形成装置の一例を図３に示す。図３において、イエロートナー、マゼンダトナー、シアントナー、ブラックトナーの各色トナー毎に設けられる画像形成ユニットａ〜ｄが設けられる。各画像形成ユニットａ〜ｄには、それぞれ矢印方向に回転する静電潜像担持体としての感光体５が設けられる。各感光体５の周囲には、感光体５を一様に帯電するための帯電装置１１、一様に帯電処理した感光体５にレーザー光１０を照射して静電潜像を形成する不図示の露光手段、静電潜像を形成した感光体５にトナーを供給し静電潜像を現像する現像装置９が設けられる。

一方、給紙ローラ２３により供給される紙等の記録材２２を搬送する転写搬送ベルト２０が駆動ローラ１６、従動ローラ２１、テンションローラ１９に懸架されて設けられる。転写搬送ベルト２０には吸着ローラ２４を介して吸着バイアス電源２５の電荷が印加され、記録材２２を表面に静電気的に付着させて搬送するようになっている。

各画像形成ユニットａ〜ｄの感光体５上のトナー像を、転写搬送ベルト２０によって搬送される記録材２２に転写するための電荷を印加する転写バイアス電源１８が設けられる。転写バイアスは転写搬送ベルト２０の裏面に配置される転写ローラ１７を介して印加される。各画像形成ユニットａ〜ｄにおいて形成される各色のトナー像は、各画像形成ユニットａ〜ｄに同期して可動される転写搬送ベルト２０によって搬送される記録材２２上に、順次重畳して転写されるようになっている。

更に、カラー電子写真画像形成装置には、記録材２２上に重畳転写したトナー像を加熱などにより定着する定着装置１５、画像形成された記録材２２を装置外に排出する搬送装置（不図示）が設けられる。

一方、各画像形成ユニットには各感光体５上に転写されずに残存する転写残トナーを除去し表面をクリーニングするクリーニングブレードを有するクリーニング装置１２が設けられる。クリーニングされた感光体５は画像形成可能状態とされて待機するようになっている。

上記各画像形成ユニットに設けられる現像装置９には、一成分現像剤として非磁性現像剤（トナー）を収容した現像剤容器６と、現像剤容器６の開口を閉塞するように設置され、現像剤容器から露出した部分で感光体と対向するように現像ローラ１が設けられる。

現像剤容器６内には、現像ローラ１にトナーを供給すると同時に、使用されずに現像ローラ１上に残留するトナーを、現像後に掻き取るための現像剤供給ローラ７と、現像ローラ１上のトナーを薄膜状に形成すると共に、摩擦帯電する現像剤規制部材８とが設けられている。これらはそれぞれ現像ローラ１に当接配置されており、現像ローラ１と現像剤供給ローラ７は順方向に回転している。なお、１３はブレードバイアス電源、１４は、現像ローラバイアス電源である。

＜電子写真プロセスカートリッジ＞
本発明の電子写真プロセスカートリッジは、本発明の電子写真用部材を現像ローラとして有し、電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている。本発明の電子写真プロセスカートリッジの一例を図４に示す。図４に示す電子写真プロセスカートリッジは、現像装置９、感光体５、クリーニング装置１２を有し、これらが一体化されて電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に設けられる。現像装置９としては電子写真画像形成装置で説明した画像形成ユニットと同様のものを挙げることができる。本発明の電子写真プロセスカートリッジは、上記の他、感光体５上のトナー像を記録材２２に転写する転写部材などを上記の部材と共に一体的に設けたものであってもよい。

本発明においてトナー電荷量は、２５μＣ／ｇ以上であることが好ましく、３５μＣ／ｇ以上であることがより好ましい。また、現像ローラ上のトナー搬送量は、０．３０ｍｇ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、０．３５ｍｇ／ｃｍ^２以上であることがより好ましい。

以下、製造例及び実施例により、本発明を具体的に説明する。

〔製造例１〕 導電性弾性ローラ１の製造
基体として、外径６ｍｍ、長さ２７０ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製の軸芯体にプライマー（商品名：ＤＹ３５−０５１；東レダウコーニング社製）を塗布、焼付けしたものを用意した。この基体を金型内に配置し、以下の表１に示す材料を混合した付加型シリコーンゴム組成物を、金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーンゴムを温度１５０℃で１５分間加熱して硬化させ、脱型した後、さらに温度１８０℃で１時間加熱して硬化反応を完結させ、基体の外周に厚さ３ｍｍの導電性弾性層を有する導電性弾性ローラ１を製造した。

〔製造例２〕 導電性弾性ローラ２の製造
製造例１と同様にして基体を得た。また、以下の表２に示す材料を混練して未加硫ゴム組成物を調製した。次に、基体の供給機構、未加硫ゴム組成物の排出機構を有するクロスヘッド押出機を用意し、クロスヘッドには内径１２．１ｍｍのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドの温度を３０℃に、基体の搬送速度を６０ｍｍ／ｓｅｃに調整した。この条件で、押出機より未加硫ゴム組成物を供給して、クロスヘッド内にて基体の外周に未加硫ゴム組成物を弾性層として被覆し、未加硫ゴムローラ２を得た。次に、１７０℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、１５分間加熱することでゴムを加硫して基体の外周に厚さ３ｍｍの導電性弾性層を有する導電性弾性ローラ２を製造した。

〔製造例３〕 導電性弾性ローラ３の製造
下記表３の「成分１」の欄に示す２種類の材料を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）２００質量部中に添加して混合した。次いで、窒素雰囲気下、温度８０℃にて４時間反応させて、ポリウレタンポリオールプレポリマーを得た。このポリウレタンポリオールプレポリマー１００質量部と下記表３の「成分２」の欄に示す他の２種類の材料を、表３に示す配合比で、総固形分量が３０質量％になるようにＭＥＫ４００質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。また、製造例１と同様にして、付加型シリコーンゴム組成物と金型を用いて導電性弾性ローラ３’を製造した。

次いで、この分散液を塗工液として、導電性弾性ローラ３’を、その長手方向を鉛直方向にして、基体の上端部を把持して、塗工液中に浸漬してディッピング法で、膜厚１０．０μｍとなるように塗工した。浸漬時間は９秒間、塗工液からの引き上げ速度は、初期速度３０ｍｍ／ｓ、最終速度２０ｍｍ／ｓ、及び、これらの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。得られた塗工物を、温度８０℃のオーブン中で１５分間乾燥後、温度１４０℃のオーブン中で２時間、硬化反応させて、導電性弾性ローラ３を製造した。

〔製造例４〕 導電性弾性ローラ４の製造
下記表４に示す３種類の材料を、総固形分量が２５質量％になるようにＭＥＫ ４６５質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。次いで、塗工時の膜厚が４．０μｍとなるようにしたこと以外は製造例３と同様にして導電性弾性ローラ４を製造した。

〔製造例５〕 導電性弾性ローラ５の製造
下記表５に示す３種類の材料を、総固形分量が３０質量％になるようにＭＥＫ ３９６質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。次いで、製造例３と同様にして導電性弾性ローラ５を製造した。

〔製造例６〕 導電性弾性ローラ６の製造
下記表６に示す２種類の材料を、総固形分量が１５質量％になるようにＭＥＫ ６８０質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。次いで、塗工時の膜厚が３．０μｍとなるようにしたこと以外は製造例３と同様にしてディッピング法で塗工した。得られた塗工物を、温度１００℃のオーブン中で１５分間乾燥し、導電性弾性ローラ６を製造した。

〔製造例７〜１０〕 導電性弾性ローラ７〜１０の製造
使用する材料を、表３の「成分２」の欄に示す条件に変更したこと以外は、製造例３と同様にして、導電性弾性ローラ７〜１０を製造した。

〔製造例１１〕 導電性弾性ローラ１１の製造
下記表７に示す３種類の材料を、総固形分量が３０質量％になるようにＭＥＫ ３３６質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。次いで、製造例３と同様にして導電性弾性ローラ１１を製造した。

〔製造例１２〕 導電性弾性ローラ１２の製造
下記表８に示す３種類の材料を、総固形分量が３０質量％になるようにＭＥＫ３１５質量部中に添加して、ボールミルで攪拌分散し、分散液を得た。次いで、製造例３と同様にして導電性弾性ローラ１２を製造した。

〔製造例２１〕 絶縁性ドメインの原材料１の製造
エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート（商品名：「Ａ−ＢＰＥ−４」、新中村化学社製）１５質量部、イソボルニルアクリレート（商品名：「ＳＲ５０６ＮＳ」、巴工業社製）８５質量部、及び、光開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（商品名：「ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４」、ＢＡＳＦ社製）５質量部を混合し、絶縁性ドメインの原材料１を得た。

〔製造例２２〜２７〕 絶縁性ドメインの原材料２〜７の製造
アクリレート成分の種類及び使用量を表９に示す条件に変更して、絶縁性ドメインの原材料２〜７を得た。

〔実施例１〕
［１．電子写真用部材の製造及び物性評価］
圧電式のインクジェットヘッドを用いて、製造例２２で得られた絶縁性ドメインの原材料２を液滴量が１５ｐｌになるように調整した後、製造例３で得られた導電性弾性ローラ３の周面上に塗布した。塗布は導電性弾性ローラを回転させながら行い、絶縁性ドメインの周方向および長手方向の間隔がそれぞれ７５μｍになるように行った。その後、低圧水銀ランプにより波長２５４ｎｍの積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ^２となるよう紫外線を１０分間照射することにより絶縁性ドメインの原材料を硬化し、電子写真用部材１を製造した。

得られた電子写真用部材１について、本発明の方法に従って、導電性弾性層のマルテンス硬度及び露出率Ｒ_Ｅ、並びに、絶縁性ドメインの平均底面積Ｓ_Ｄ及び高さの平均値Ｈ_Ｄの測定を行った。図５に絶縁性ドメインの正面観察図の一例を示す。図５のように絶縁性ドメインは略円形であり、その直径は６０μｍ、絶縁性ドメインの間隔は７５μｍであった。また、絶縁性ドメインの高さ測定の一例を図６に示す。図６のように絶縁性ドメインの高さは５．１μｍであった。また、測定結果を表１１に示す。

［２．電子写真画像形成装置による評価］
次に、電子写真用部材１を現像ローラとして電子写真画像形成装置に組み込み、性能評価、及び画像出力評価を行った。電子写真画像形成装置として図３に示す構成を有するレーザービームプリンタ（商品名：ＣＬＪ ＣＰ４５２５、ＨＰ社製）を用いた。電子写真画像形成装置のマゼンタカートリッジに現像ローラとして電子写真用部材１を装填後、温度３５℃、相対湿度８５％の高温高湿環境下に２４時間放置した。評価結果を表１２に示す。なお、上記カートリッジは低トルク化の目的で、現像剤供給ローラが現像ローラに対して順方向に回転するようギアを改造した。

［２−１．トナー電荷量およびかぶり評価］
１０枚／分の速度で白ベタ画像を５枚出力した後、白ベタ画像を１枚出力する途中でプリンタの運転を停止した。現像ローラ上に形成されたトナー層から、直径５ｍｍの開口を有する吸引用ノズルを用いてトナーを吸引し、吸引したトナーの電荷量とトナー質量を測定して、トナー電荷量（μＣ／ｇ）を求めた。電荷量はデジタルエレクトロメーター（商品名：８２５２、エーディーシー社製）を用いて測定した。

また、感光体上に付着したトナーを透明テープ（商品名：ポリエステルテープＮｏ．５５０、ニチバン（株）製）で剥がしとり、白色の紙（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ ４２００；ＸＥＲＯＸ社製）に貼り付けて、評価用サンプルを得た。次いで、反射濃度計（ＴＣ−６ＤＳ／Ａ；東京電色社製）にて評価用サンプルの反射濃度Ｒ_１を測定した。その際、フィルターにグリーンフィルターを使用した。一方、該透明テープのみを白色の紙に貼り付けた基準サンプルについて、同様にして反射濃度Ｒ_０を測定した。基準サンプルに対する評価用サンプルの反射率の低下量「Ｒ_０―Ｒ_１」（％）をかぶり値（％）とした。かぶりの評価基準は以下の通りである。
２．５％未満：良好である。
２．５％以上５％未満：許容範囲である。
５％以上：悪い。

［２―２．トナー搬送量および画像濃度差評価］
４０枚／分の速度で黒ベタ画像を１枚出力した後、更に黒ベタ画像出力中の画像後端部分でプリンタの運転を停止した。現像ローラ上に形成されたトナー層から、直径５ｍｍの開口を有する吸引用ノズルを用いてトナーを吸引し、吸引したトナー質量と吸引した領域の面積を測定して、トナー搬送量（ｍｇ／ｃｍ^２）を求めた。

次に４０枚／分の速度で黒ベタ画像を１枚出力し、得られた黒ベタ画像の画像濃度を分光濃度計（商品名：５０８、Ｘｒｉｔｅ社製）を用いて計測し、画像の先端と後端の濃度差を求めた。画像濃度差の評価基準は以下の通りである。
０．０５未満：良好である。
０．０５以上０．２０未満：許容範囲である。
０．２０以上：悪い。

〔実施例２〜１８及び比較例１〜８〕
導電性弾性ローラ及び絶縁性ドメインの原材料の種類を表１０に示す条件に変更した以外は、実施例１と同様の方法で電子写真用部材２〜１８（実施例２〜１８）及び電子写真用部材Ｃ１〜Ｃ８（比較例１〜８）を得て、物性測定及び画像評価を行った。測定結果及び評価結果を表１１及び表１２に示す。

実施例１０、１１、１８および比較例１、２、７、８によりマルテンス硬度を本発明の範囲内とすることで高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。実施例１〜５および比較例３、４により導電性弾性層の露出率を本発明の範囲内とすることで高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。実施例６〜９および比較例５、６により絶縁性ドメインの平均底面積を本発明の範囲内とすることで高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。

実施例３および１２〜１５により絶縁性ドメインの高さの平均値Ｈ_Ｄを１．０μｍ以上、１５．０μｍ以下とすることで高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。実施例３および１６により導電性弾性層を２層以上にすると高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。実施例３および１７により導電性弾性層がウレタン樹脂を含むことで高温高湿下におけるトナーの搬送力とトナーへの帯電付与性を両立することが出来ることが分かる。

１ 電子写真用部材
２ 基体
３ 導電性弾性層
４ 絶縁性ドメイン

Claims (7)

1. 基体と、該基体上の導電性弾性層と、該導電性弾性層上の複数の絶縁性ドメインと、を有する電子写真用部材であって、
   該導電性弾性層は、マルテンス硬度が０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、３．００Ｎ／ｍｍ^２以下であり、
   該電子写真用部材の表面は、少なくとも、該絶縁性ドメインの表面と、該導電性弾性層の該絶縁性ドメインで被覆されていない露出部分とを含み、
   該電子写真用部材の表面における一辺が３００μｍの正方形の面積に対する該導電性弾性層の露出部分の面積の割合が５０％以上、９０％以下であり、かつ、
   該複数の絶縁性ドメインの各々が該導電性弾性層と接触している部分の面積の平均値が、３００μｍ^２以上、１０，０００μｍ^２以下であることを特徴とする電子写真用部材。
2. 前記マルテンス硬度が、０．１０Ｎ／ｍｍ^２以上、１．００Ｎ／ｍｍ^２以下である請求項１に記載の電子写真用部材。
3. 前記複数の絶縁性ドメインの各々の、前記導電性弾性層との接触部からの高さの平均値が、１．０μｍ以上、１５．０μｍ以下である請求項１または２に記載の電子写真用部材。
4. 前記導電性弾性層が、２層以上の積層構造を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
5. 前記導電性弾性層が、ウレタン樹脂を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
6. 電子写真画像形成装置の本体に着脱可能に構成されている、現像ローラを有する写真プロセスカートリッジであって、該現像ローラが前記請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子写真用部材である電子写真プロセスカートリッジ。
7. 現像ローラを有する電子写真画像形成装置であって、該現像ローラが前記請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子写真用部材である電子写真画像形成装置。

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