(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体上の絶縁層と、該絶縁層上の複数個の導電性ドメインと、を有する現像剤担持体であって、
該現像剤担持体の表面は、少なくとも、該導電性ドメインで被覆された部分と、該導電性ドメインで被覆されていない該絶縁層の露出部分とを含み、
該導電性ドメインが該絶縁層に対して凸部を形成し、
該絶縁層のマルテンス硬度が０．３Ｎ／ｍｍ２以上、１０．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、  該導電性ドメインのマルテンス硬度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上、５００．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、
該導電性ドメインのマルテンス硬度が該絶縁層のマルテンス硬度より大きいことを特徴とする現像剤担持体。
【請求項２】
前記現像剤担持体の表面をガラス平板に押し当てて、ニップ幅が０．５ｍｍであって、かつ、０．５ｍｍ×５０．０ｍｍの面積を有するニップ領域を画定し、該ニップ領域に一辺が０．３００ｍｍの正方形領域を置いたと仮定したとき、
該正方形領域の面積をＳ０ｍｍ２とし、
該正方形領域内において、前記絶縁層の露出率（面積％）をｒ％、前記導電性ドメインの個数をｃ、該導電性ドメインの１個当たりの底面積の平均値をＳ１ｍｍ２とし、
Ｓ１を式（１）で表した時に、
式（２）及び式（３）の関係を満たす請求項１に記載の現像剤担持体。
Ｓ１＝｛Ｓ０×（１００−ｒ）／１００｝／ｃ  ・・・（１）
０．１×１０−３≦Ｓ１≦１０．５×１０−３  ・・・（２）
１０≦ｒ≦７０                              ・・・（３）
【請求項３】
前記正方形領域内において、前記ガラス平板と前記導電性ドメインの１個当たりの接触面積の平均値をＳ２ｍｍ２としたときに、
式（４）の関係を満たす請求項２に記載の現像剤担持体。
Ｓ２≦０．８×Ｓ１  ・・・（４）
【請求項４】
前記複数の導電性ドメインの各々の前記絶縁層の表面からの高さの平均値ｈが１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下であり、前記絶縁層の膜厚の平均値ｔが１．０μｍ以上、１５．０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかの一項に記載の現像剤担持体。
【請求項５】
前記基体と前記絶縁層との間に導電性弾性層を有する請求項１〜４のいずれかの一項に記載の現像剤担持体。
【請求項６】
前記導電性弾性層のマルテンス硬度が０．０９Ｎ／ｍｍ２以上、１．００Ｎ／ｍｍ２以下である請求項５に記載の現像剤担持体。
【請求項７】
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プロセスカートリッジであって、請求項１〜６のいずれかの一項に記載の現像剤担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持し該像担持体に接触して該静電潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体と、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像剤担持体が請求項１〜６のいずれかの一項に記載の現像剤担持体である電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真用の現像剤担持体、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機や光プリンタの如き電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するために、現像剤を表面に担持して現像領域まで搬送するための現像剤担持体を具備している。特許文献１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絶縁性ドメインを設け、帯電させた絶縁性ドメイン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剤担持体を開示している。また、特許文献２は、絶縁層の上に不連続な導電性ドメインを設けることで、帯電させた絶縁層にトナーを電気的に吸着させてトナーを搬送する現像剤担持体を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８６４９７号公報
【特許文献２】特開２００５−１１５２５９号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、特許文献１に係る現像剤担持体が、凸状の絶縁性ドメインが表面に存在することによって優れたトナー搬送力を有し、また、特許文献２に係る現像剤担持体が、凸状の導電性ドメインが表面に存在することによって優れたトナー搬送力を有することを確認した。しかしながら、本発明者らの更なる検討によれば、特許文献１および特許文献２に係る現像剤担持体においては、形成しようとする電子写真画像の種類に依存してトナー搬送量が変動する場合があることを見出した。
【０００５】
本発明は、より安定したトナー搬送性を有する現像剤担持体の提供に向けたものである。また、本発明は、高品位な電子写真画像の安定的な形成に資す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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は、基体と、該基体上の絶縁層と、該絶縁層上の複数個の導電性ドメインと、を有する現像剤担持体であって、該現像剤担持体の表面は、少なくとも、該導電性ドメインで被覆された部分と、該導電性ドメインで被覆されていない該絶縁層の露出部分とを含み、該導電性ドメインが該絶縁層に対して凸部を形成し、該絶縁層のマルテンス硬度が０．３Ｎ／ｍｍ２以上、１０．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、該導電性ドメインのマルテンス硬度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上、５００．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、該導電性ドメインのマルテンス硬度が該絶縁層のマルテンス硬度より大きいことを特徴とする現像剤担持体である。
【０００７】
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プロセスカートリッジであって、前記現像剤担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。更に本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持し該像担持体に接触して該静電潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体と、を有する電子写真画像形成装置であって、該現像剤担持体が前記現像剤担持体である電子写真画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ベタ白画像形成後とベタ黒画像形成後におけるドラム電位の変化により生じる、ローラ表面電位の変化を抑制し、かつ低温低湿下における良質なトナー搬送性を維持し得る現像剤担持体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る現像剤担持体の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る現像剤担持体の他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る現像剤担持体の一例を示す概略正面図である。
【図４】本発明に係る現像剤担持体の表面にガラス平板に押し当てた状態を示す図である。
【図５】本発明に係る現像剤担持体の表面にガラス平板に押し当てて、各種評価を実施する状態を示す図である。
【図６】図５のニップ領域における評価領域を示す図である。
【図７】図５のニップ領域における導電性ドメインの分布状況を示す図である。
【図８】本発明に係る現像剤担持体の導電性ドメインの高さと絶縁層の厚みの測定方法を示す図である。
【図９】本発明に係る電子写真用プロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係る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１１】現像剤担持体の段付き芯金の一例を示す概略断面図である。
【図１２】導電層上に絶縁性ドメインを設けた構成の現像剤担持体の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る現像剤担持体は、基体と、該基体上の絶縁層と、該絶縁層上の複数個の導電性ドメインと、を有する。該現像剤担持体の表面は、少なくとも、該導電性ドメインで被覆された部分と、該導電性ドメインで被覆されていない該絶縁層の露出部分とを含む。また、該導電性ドメインは、該絶縁層に対して凸部を形成している。さらに、該絶縁層のマルテンス硬度は、０．３Ｎ／ｍｍ２以上、１０．０Ｎ／ｍｍ２以下、該導電性ドメインのマルテンス硬度は、１０．０Ｎ／ｍｍ２以上、５００．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、かつ、該導電性ドメインのマルテンス硬度は、該絶縁層のマルテンス硬度より大きい。
【００１１】
現像剤担持体の表面に絶縁部および導電部が存在すると、絶縁部が帯電することにより絶縁部と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絶縁部にトナーを吸着させることが可能である。絶縁部のサイズや帯電量が多大なほど絶縁部の電位が高くなり、上記の搬送力が大きくなる。絶縁部はトナーとの摺擦や当接する部材との摺擦によって帯電する。また、絶縁部と導電部の境界を多くすることでも搬送力が大きくなる。
【００１２】
一方、電子写真感光体上の静電潜像の現像は、現像剤担持体と電子写真感光体との間の電位差により行われている。絶縁部を有する現像剤担持体の場合、絶縁部の帯電状態は、接触している部材の影響を受ける。そのため、電子写真感光体の如き部材と当該絶縁部とが接触すると、当該絶縁部の帯電状態が電子写真感光体の電位によって変動し、その結果、当該絶縁部が担持し得るトナー量が変動する場合がある。現像剤担持体が担持するトナー量の変動は、電子写真画像の品位に影響を与え得る。このような絶縁部の帯電状態の変動は、例えば、温度１０℃、相対湿度１５％の如き低温低湿環境下で電子写真画像の形成を行った場合に特に現れやすい。
【００１３】
例えば、導電層の表面に絶縁性ドメインが存在すると、上記の理由により絶縁性ドメインの帯電具合が変化する。そのため、ベタ白画像とベタ黒画像で、電子写真感光体の電位が変化すると絶縁部の帯電量が変化し、現像剤担持体の表面の電位も変化する。この影響により、特にベタ白画像後にベタ黒画像を印刷する場合とベタ黒画像後に再度ベタ黒画像を印刷する場合とで現像剤担持体の帯電量が異なり、発生するクーロン力・グラディエント力が変化する為、トナー搬送力が変化し、画像濃度差として現れる。
【００１４】
一方、絶縁層の表面に導電性ドメインが存在すると、導電性ドメインが電子写真感光体と絶縁層との間でスペーサーの役割を果たすことで電子写真感光体と絶縁層との距離が離れるため、絶縁部の帯電量を、電子写真感光体の電位の影響を受けにくくすることが出来る。しかし、印刷を断続的に継続すると、絶縁層に過剰に電荷が蓄積され、現像剤担持体の表面の電位が変化する。そのため、例えばベタ白画像での１枚目と２０枚連続画出し後のローラ電位が変わり、画像濃度差として現れる。
【００１５】
本発明者等の検討により、絶縁層の表面に導電性ドメインを設け、更に絶縁層と導電性ドメインの硬度を本発明の範囲内にすることで、現像剤担持体が他部材と接触した時に図４で示すように導電性ドメインがスペーサーの役割を維持しつつ、絶縁層への過剰な電荷の蓄積を解消できることが判明した。本発明者等は、絶縁層への過剰な電荷の蓄積を解消するメカニズムについては、以下のように考えている。
【００１６】
過剰な電荷の蓄積は、現像剤担持体と電子写真感光体の接触領域（所謂、現像ニップ）のように、主に現像剤担持体が押圧されるときに解消されていると考えている。現像ニップのように現像剤担持体が押圧されると、高硬度な導電性ドメインにより柔軟な絶縁層が押されることで、絶縁層が変形する。絶縁層が変形し部分的に厚みの薄いところが出来ることで、過剰に蓄積された絶縁層上及び内部の電荷が、厚みの薄いところから放出される。この電荷放出効果により、絶縁層の表面に導電性ドメインが存在する構成において課題となっていた、同一画像の連続画出し後の画像濃度差を良化することが可能となる。
【００１７】
なお、本発明の現像剤担持体よりも絶縁層が柔らかいと、電荷放出効果が大きくなりすぎることで十分なトナー搬送性を示さない、絶縁層の変形量が大きくなりすぎることで導電性ドメインがスペーサーの役割を維持できない、などの課題が生じる場合がある。また、本発明の現像剤担持体よりも導電性ドメインが硬いと、電子写真感光体のような現像剤担持体と接触する部材を傷つけ該部材の機能性を低下させる、絶縁層からの電荷放出効果が大きくなりすぎることで十分なトナー搬送性を示さない、などの課題が生じる場合がある。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
＜現像剤担持体＞
本発明の現像剤担持体としては、図１に示すように、円柱状あるいは中空円筒状の基体２、絶縁層４、及び導電性ドメイン５を有する構成のもの、及び図２に示すように、円柱状あるいは中空円筒状の基体２、導電性弾性層３、絶縁層４、及び導電性ドメイン５を有する構成のもの等が挙げられる。図１に示すように絶縁層４の表面上には複数個の互いに孤立した導電性ドメイン５が存在する。即ち、本発明の現像剤担持体の表面は、図３に示すように、複数個の導電性ドメイン５の表面と、導電性ドメイン５で被覆されていない絶縁層４の表面で構成されている。
【００１９】
〔基体〕
本発明の現像剤担持体に用いられる基体は、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等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を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。
【００２０】
〔導電性弾性層〕
本発明の現像剤担持体において、導電性弾性層は、必要に応じて設けることができ、１層構造または２層以上の積層構造とすることができる。
【００２１】
本発明の導電性弾性層は樹脂及びゴム等の弾性材料を含有する材料であれば、公知のものを使用できる。樹脂の具体例としては例えば以下が挙げられる。ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂、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、ポリエステル樹脂。ゴムの具体例としては例えば以下が挙げられる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−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。
【００２２】
これらの中でも、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。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。
【００２３】
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、イオン導電剤及びカーボンブラックのような電子導電剤が挙げられる。カーボンブラックが導電性弾性層の導電性を制御するためには好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率は良質な荷電制御性を得るため、通常１０３Ω・ｃｍ以上１０１１Ω・ｃｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００２４】
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としてＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等の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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、老化防止剤等を含有させることができる。
【００２７】
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。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。
【００２８】
〔絶縁層〕
本発明の現像剤担持体において、絶縁層は、１層構造または必要に応じて２層以上の積層構造とすることが出来る。絶縁層の体積抵抗率は、１×１０１３Ω・ｃｍ以上、特には、１×１０１４Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。当該絶縁層を帯電させ易いためである。
【００２９】
本発明の絶縁層は樹脂及びゴム等の弾性材料を含有する材料であれば、公知のものを使用できる。樹脂の具体例としては例えば以下が挙げられる。ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、尿素樹脂、ポリイミド樹脂、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、ポリエステル樹脂。ゴムの具体例としては例えば以下が挙げられる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−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。
【００３０】
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いので好ましい。なお、樹脂及びゴムの材質は、絶縁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。
【００３１】
ポリウレタン樹脂としては具体的には、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、オレフィン系ポリウレタン樹脂、ブタジエン系ポリウレタン樹脂が挙げられる。これらの中でも、ポリブタジエン系ポリウレタン樹脂が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。
【００３２】
ポリブタジエンポリウレタン樹脂は、公知のポリブタジエン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。ポリブタジエンポリオールとしては、分子鎖が長い方が絶縁性の大きいポリウレタン樹脂を得られやすい。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。
【００３３】
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）等の脂肪族ポリイソシアネートとして、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として、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。
【００３４】
現像剤担持体の絶縁層において、導電性ドメインの高さを超えない範囲内で、凹凸を設けることが出来る。凹凸を設ける手段として、絶縁層中に粗さ制御用微粒子を添加する方法が挙げられる。粗さ制御用微粒子の体積平均粒径は１μｍ以上、１５μｍ以下であることが好ましい。また、絶縁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質量部であることが好ましい。粗さ制御用微粒子としては、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等の微粒子であれば、公知のものを使用できる。
【００３５】
〔導電性ドメイン〕
本発明の現像剤担持体の表面上の一部の領域には、複数個の導電性ドメインが存在する。即ち、現像剤担持体の表面は、該複数個の導電性ドメインと、該導電性ドメインで被覆されていない絶縁層の露出部分とで構成されている。
【００３６】
導電性ドメインを構成する材料としては樹脂やゴムなどの導電性を示す材料であれば、公知のものを使用できるが、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、硬度を調整しやすく現像剤担持体の絶縁層と電子写真感光体との間のスペーサーの役割を担いやすいため、好ましい。
【００３７】
アクリル樹脂としては、具体的には、例えば以下の単量体から得られるものが挙げられる。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ジアクリレート等。
【００３８】
導電性ドメインは導電性を得る為に、導電剤を含有することが可能である。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。カーボンブラックが導電性ドメインの導電性を制御するためには好ましい。導電性ドメインの体積抵抗率は良質な荷電制御性を得るため、通常１０３Ω・ｃｍ以上１０１１Ω・ｃｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００３９】
上記カーボンブラックとしては、導電剤弾性層の項で例示したものと同様のものが挙げられ、その使用量も同様である。また、導電剤弾性層の項で例示した、天然グラファイト等の導電剤や、荷電制御剤等の添加剤も同様に使用することができる。
【００４０】
絶縁層上に導電性ドメインを形成する方法としては、各種印刷方法や、絶縁層中に導電性ドメインを含有させて成形する方法、などが挙げられる。中でも、絶縁層の表面上の一部の領域に複数個の導電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。
【００４１】
［マルテンス硬度］
本発明の現像剤担持体の絶縁層は、マルテンス硬度Ｍ１が０．３Ｎ／ｍｍ２以上、１０．０Ｎ／ｍｍ２以下である。本範囲内とすることで絶縁層は適度な柔らかさになり、導電性ドメインが他部材と接触したときに絶縁層が変形し、絶縁層のチャージアップを抑制することが可能である。すなわち、該マルテンス硬度が０．３Ｎ／ｍｍ２以上であることによって、導電性ドメインが他部材と接触したときの絶縁層の変形量が過度に大きくなることを抑えられる。そのため、絶縁層が他部材と接触した場合に、絶縁層と導電性ドメインとの電位差が不十分となることを抑制できる。また、該マルテンス硬度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以下であることによって、導電性ドメインが他部材と接触したときに絶縁層を十分に変形させることができ、絶縁層のチャージアップを有効に抑制し得る。
【００４２】
本発明の現像剤担持体の導電性ドメインは、マルテンス硬度Ｍ２が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上、５００．０Ｎ／ｍｍ２以下であり、且つ導電性ドメインは絶縁層よりも硬い。本範囲内とすることで導電性ドメインは適度な硬さになり、導電性ドメインが他部材と接触したときに絶縁層が変形し、絶縁層中に過剰に電荷が蓄積することを抑制することが可能である。
【００４３】
該マルテンス硬度が１０．０Ｎ／ｍｍ２以上であることにより、導電性ドメインが、絶縁層と電子写真感光体との間のスペーサーとして機能を、より確実に果たすことができる。また、該マルテンス硬度が、５００．０Ｎ／ｍｍ２以下であることによって、導電性ドメインによる、該導電性ドメインと接触する部材への傷付きを抑制し得る。
【００４４】
本発明に係る現像剤担持体が導電性弾性層を有する場合において、該導電性弾性層のマルテンス硬度Ｍ３は、０．０９Ｎ／ｍｍ２以上、１．００Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。本範囲内とすることで導電性弾性層は適度な柔らかさになり、現像剤担持体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と共に、絶縁層中に過剰に電荷が蓄積するのを防ぐ役割を担うことが可能となる。該マルテンス硬度を、０．０９Ｎ／ｍｍ２以上とすることで、絶縁層を変形させることによる、絶縁層からの電荷の放出をより円滑に行わせることができる。また、該マルテンス硬度を１．００Ｎ／ｍｍ２以下とすることで、トナーに対する電荷の付与をより確実に行うことができる。
【００４５】
［マルテンス硬度の測定方法］
本発明において、マルテンス硬度の測定は、現像剤担持体を用いて以下のように行われる。測定装置は、超微小硬度計（商品名：ピコデンター（ＰＩＣＯＰＤＥＮＴＯＲ）ＨＭ−５００、ヘルムートフィッシャー社製）を用いる。測定圧子としては、四角錘型ダイヤモンドを用いる。現像剤担持体を圧子に対して水平に設置し、現像剤担持体の硬度測定箇所を顕微鏡で観察する。現像剤担持体の各層やドメインは以下の方法によって観察する。導電性弾性層は、現像剤担持体の最表面層（導電性ドメイン及び絶縁層）をカッターなどで切り取り最表面層の無い部分を顕微鏡で観察する。絶縁層は、現像剤担持体の表面であって導電性ドメインで被覆されていない絶縁層の表面を顕微鏡で観察する。導電性ドメインは、現像剤担持体の表面の導電性ドメインを顕微鏡で観察する。以上の方法で観察し特定した各層やドメインに、以下の条件でビッカース圧子を押しこみ測定する。測定条件は、圧子侵入速度１μｍ／秒、最大押し込み荷重１ｍＮ、押し込み時間５秒間、クリープ時間１５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。
【００４６】
［ニップ領域］
本発明の現像剤担持体が絶縁層中の過剰な電荷を放出する効果は、現像ニップのような現像剤担持体が押圧される状況で発現する。そこで、電荷放出効果を簡易的に確認する方法として、以下のようにニップ領域を設定する。即ち、現像剤担持体の表面をガラス平板に押し当てて、ニップ幅が０．５ｍｍであって、かつ、０．５ｍｍ×５０．０ｍｍの面積を有する領域をニップ領域とする。
【００４７】
［ニップ領域の測定方法］
本発明において、ニップ領域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する。現像剤担持体を顕微鏡の対物レンズに対して水平に設置し、ガラス平板を現像剤担持体と対物レンズの間に、両者に対して水平に設置し現像剤担持体に押し当てて、ガラス平板を通して現像剤担持体の表面を観察する。図５は、現像剤担持体にガラス平板を押しあてた状態のイメージ図である。図７は、現像剤担持体にガラス平板を押しあてた状態で、現像剤担持体の長手方向中央の表面を、ガラス平板を通して観察したイメージ図である。現像剤担持体のニップ境界線は、導電性ドメイン５とガラス平板の接触面７の内、現像剤担持体の基体２から最も離れたところにある境界８を結んで出来る２本の直線９のことである。ニップ幅１０は、２本の直線９の、現像剤担持体の長手方向中央での距離である。ニップ領域は、上記のように現像剤担持体の表面をガラス平板に押し当てたときのニップ幅０．５ｍｍ、長手方向の距離５０．０ｍｍに囲まれる領域である。
【００４８】
［絶縁層の露出率］
本発明の現像剤担持体の表面は、現像剤担持体の表面をガラス平板に押し当てて、ニップ幅が０．５ｍｍであって、かつ、０．５ｍｍ×５０．０ｍｍの面積を有するニップ領域を画定し、そのニップ領域に、一辺が０．３００ｍｍの正方形領域を置いたと仮定したとき、正方形領域の面積Ｓ０ｍｍ２に対する絶縁層の露出部分の面積の割合（以下、「露出率ｒ」と表記する。）が、１０％以上、７０％以下であることが好ましい。絶縁層及び導電性ドメインのマルテンス硬度が本発明の範囲内にあり、且つ露出率ｒ（面積％）を本範囲内とすることで、現像剤担持体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、現像剤担持体が他部材によって押された時の絶縁層の変形量が適正な範囲になり、絶縁層からの電荷放出量を十分に得ることが可能となる。また、低温低湿下においても、十分な電荷放出量を得ることが出来る。なお、絶縁層の露出率については、絶縁層と導電性ドメインのマルテンス硬度が本発明の条件を満たして電荷放出効果を発現する状態での絶縁層の露出率が重要であり、電荷放出効果を発現しない状態での絶縁層４の露出率は特に制限しない。
【００４９】
［導電性ドメインの面積］
前記ニップ領域内の一辺が０．３００ｍｍの正方形領域において、前記導電性ドメインの個数をｃ、該導電性ドメインの１個当たりの底面積の平均値をＳ１ｍｍ２とし、Ｓ１を式（１）で表した時に、式（２）の関係を満たすことが好ましい。
Ｓ１＝｛Ｓ０×（１００−ｒ）／１００｝／ｃ  ・・・（１）
０．１×１０−３≦Ｓ１≦１０．５×１０−３  ・・・（２）。
【００５０】
絶縁層及び導電性ドメインのマルテンス硬度が本発明の範囲内にあり、且つ平均底面積Ｓ１を本範囲内とすることで現像剤担持体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、現像剤担持体が押された時の絶縁層の変形量が適正な範囲になり、絶縁層からの電荷放出量を十分に得ることが可能となる。なお、導電性ドメインの面積については、絶縁層と導電性ドメインのマルテンス硬度が本発明の条件を満たして電荷放出効果を発現する状態での導電性ドメインの面積が重要であり、電荷放出効果を発現しない状態での導電性ドメインの面積は特に制限しない。
【００５１】
［導電性ドメインとガラス平板の接触部分の面積］
前記正方形領域内において、前記ガラス平板と前記導電性ドメインの１個当たりの接触面積の平均値（以下、「平均接触面積」という場合がある。）をＳ２ｍｍ２とした時に、式（４）の関係を満たすことが好ましい。
Ｓ２≦０．８×Ｓ１  ・・・（４）
絶縁層及び導電性ドメインのマルテンス硬度が本発明の範囲内にあり、且つ平均接触面積Ｓ２が本範囲内であることで、Ｓ２はＳ１より十分小さくなるため、現像剤担持体が他部材と接触した際の絶縁層の変形量のばらつきを小さくし、絶縁層からの電荷放出のばらつきを小さくすることができる。
【００５２】
［絶縁層の露出率、平均底面積、平均接触面積の測定方法］
本発明において、露出率ｒと平均底面積Ｓ１と平均接触面積Ｓ２は以下のように測定される。ニップ領域の観察方法に沿ってニップ領域を観察し、画像の中央において一辺３００μｍの正方形のエリアＳ０内における絶縁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ニップ領域の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とする。
【００５３】
平均底面積Ｓ１は、前記の露出率ｒと、ニップ領域画像中央の一辺３００μｍの正方形のエリアＳ０、前記正方形のエリアＳ０にある導電性ドメインの数ｃ、から求められる。この測定における測定対象となる導電性ドメインとしては、各導電性ドメインのうちその底面積の半分以上が該正方形のエリア内に含まれているものである。
平均底面積Ｓ１は以下の式で表示される。
Ｓ１＝｛Ｓ０×（１００−ｒ）／１００｝／ｃ  ・・・（１）。
【００５４】
また、平均接触面積は同じくニップ領域を観察した画像を用い、画像内におさまっている導電性ドメインとガラス平板の接触面積について測定を行う。前記の露出率と同様にして、ニップ領域の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接触面積Ｓ２とする。この測定における測定対象となる導電性ドメインとしては、各導電性ドメインのうちその接触面積の半分以上が該正方形のエリア内に含まれているものである。
【００５５】
［導電性ドメインの高さ］
複数個の導電性ドメインの各々の、絶縁層の表面からの高さの平均値ｈは、図８の符号３８で示される長さであり、１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下であることが好ましい。導電性ドメインがこの範囲内の高さを有することで、電子写真感光体と絶縁層との間に十分なスペースが生じ、絶縁層が電子写真感光体の電位の影響を受けにくくなる。また、同様の理由により、導電性ドメインは絶縁層に対して凸形状であることが好ましい。絶縁層及び導電性ドメインが本発明の範囲内にあり、且つ導電性ドメインの高さの平均値ｈを１．０μｍ以上とすることで、絶縁層が電子写真感光体の電位の影響を受けにくくベタ白画像後とベタ黒画像後のローラ電位の差が小さくなる。また同様に、導電性ドメイン５の高さの平均値ｈを２０．０μｍ以下とすることで、規制部材による現像剤担持体上のトナーコート量の規制を適切に行うことが出来る。
【００５６】
［絶縁層の膜厚］
絶縁層の膜厚の平均値ｔは、図８の符号３９で示される長さであり、１．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であることが好ましい。絶縁層及び導電性ドメインが本発明の範囲内にあり、且つ絶縁層の膜厚の平均値ｔを１．０μｍ以上とすることで、絶縁層が変形しても絶縁破壊により導電性ドメインと導電性弾性層もしくは芯金とが導通の取れた状態になることはなく、１５．０μｍ以下とすることで、絶縁層中に溜まった電荷が変形によって適度に放出される。
【００５７】
［導電性ドメインの高さ測定］
導電性ドメインの高さは、以下のように観察される。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、現像剤担持体の表面を観察する。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。傾き補正した画像を用い、画像内におさまっている導電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導電性ドメインの最高点Ｈ２と絶縁層の高さＨ１の差分「Ｈ２−Ｈ１」を算出する。現像剤担持体の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「Ｈ２−Ｈ１」の相加平均値を本発明の導電性ドメインの高さの平均値ｈとする。この測定における測定対象となる導電性ドメインとしては、一辺３００μｍの正方形のエリア内に完全に含まれる導電性ドメインであり、完全に含まれない絶縁性ドメインは測定対象としない。
【００５８】
導電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、材料の種類、吐出量等の条件により調節可能である。
【００５９】
［絶縁層の膜厚測定］
絶縁層の膜厚は、以下のように観察される。現像剤担持体を固定し、芯金以外の部分の断面を剃刀を用いて切り出す。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、該現像剤担持体の断面を観察する。この断面画像を用い、芯金または導電性弾性層と導電性ドメインに挟まれた絶縁層の膜厚を測定する。現像剤担持体の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、得られた膜厚の相加平均値を本発明の絶縁層の膜厚の平均値ｔとする。
【００６０】
＜プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置＞
また本発明のプロセスカートリッジは、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プロセスカートリッジであって、前記現像剤担持体を有することを特徴とする。図９は、少なくとも現像剤担持体１、現像剤量規制部材１８、現像装置１６を有し、電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ３５の一例である。このプロセスカートリッジ３５は、図９に示すように、電子写真感光体１４、クリーニング装置２０、帯電装置１９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。
【００６１】
更に本発明の電子写真画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、現像剤を担持し該像担持体に接触して該静電潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有し、該現像剤担持体が前記現像剤担持体であることを特徴とする。図１０は、本発明の電子写真画像形成装置の一例であり、本発明の現像剤担持体を具備したプロセスカートリッジを用いた電子写真画装置の概略構成を示す断面図である。図１０の電子写真装置には、現像剤担持体１、現像剤供給ローラ１７、現像装置１６及び現像剤量規制部材１８からなる現像装置１６が脱着可能に装着されている。また、電子写真感光体１４、クリーニング装置２０、帯電装置１９からなるプロセスカートリッジ３５が脱着可能に装着されている。電子写真感光体１４、クリーニング装置２０、帯電装置１９は電子写真装置本体に配備されていてもよい。この電子写真画像形成装置は以下のように作動する。
【００６２】
電子写真感光体１４は矢印方向に回転し、電子写真感光体を帯電処理するための帯電装置１９によって一様に帯電され、電子写真感光体に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザー光３４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、電子写真感光体に対して接触配置される現像装置１６によってトナー１５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。
【００６３】
現像は露光部にトナー像を形成する所謂反転現像が行われる。可視化された電子写真感光体１４上のトナー像は、転写部材である転写ローラ２５によって記録媒体である紙に転写される。紙は、給紙ローラ３１及び吸着ローラ３２を経て装置内に給紙され、エンドレスベルト状の転写搬送ベルト２８により電子写真感光体１４と転写ローラ２５の間に搬送される。転写搬送ベルト２８は、従動ローラ２９、駆動ローラ２４、テンションローラ２７により稼働する。転写ローラ２５及び吸着ローラ３２には、転写バイアス電源２６及び吸着バイアス電源３３から電圧が印加される。トナー像を転写された紙は、定着装置２３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。
【００６４】
一方、転写されずに電子写真感光体１４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を持つクリーニング装置２０により掻き取られ収納され、クリーニングされた電子写真感光体１４は上述作用を繰り返す。
【００６５】
現像装置１６は、一成分現像剤としてトナー１５を収容したトナー容器と、トナー容器内の長手方向に延在する開口部に位置し電子写真感光体１４と対向設置された現像剤担持体としての現像剤担持体１とを備えている。この現像装置は電子写真感光体上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００６６】
現像剤量規制部材１８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様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、現像剤量規制部材１８に、現像剤担持体に印加する電圧よりも高い電圧を印加することにより、現像剤担持体上のトナー層を制御することが可能であり、そのためには現像剤量規制部材１８はＳＵＳやリン青銅の薄板を用いることが好ましい。なお、現像剤担持体１及び現像剤量規制部材１８にはバイアス電源２２から電圧が印加されるが、現像剤量規制部材１８に印加する電圧は、現像剤担持体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。
【００６７】
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現像剤供給ローラ１７により現像剤担持体上にトナーが塗布される。現像剤担持体上に塗布されたトナーは、現像剤担持体の回転により現像剤量規制部材１８と摺擦される。ここで、現像剤量規制部材に印加されたバイアスにより、現像剤担持体上のトナーが現像剤担持体上に均一にコートされる。現像剤担持体は電子写真感光体と回転しながら接触し、電子写真感光体上に形成された静電潜像を、現像剤担持体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。
【００６８】
現像剤供給ローラの構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や軸芯体上にレーヨン、ポリアミド等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像剤担持体１へのトナー供給および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、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られている。この現像剤供給ローラの現像剤担持体に対する当接幅としては、１ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましく、また、現像剤担持体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。
【実施例】
【００６９】
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。
【００７０】
〔製造例１〜３〕導電性弾性ローラＫ−１〜３の製造
基体として、外径６ｍｍ、長さ２７０ｍｍのＳＵＳ３０４製の基体にプライマー（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、導電性弾性層の材料として表１のＫ−１〜３の欄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それぞれに注入した。続いて、金型を加熱してシリコーン組成部を温度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Ｋ−１〜３を製造した。
【００７１】
〔製造例４〜５〕導電性弾性ローラＫ−４〜５の製造
製造例１と同様にして基体を得た。また、導電性弾性層の材料として表１のＫ−４〜５の欄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被覆して、未加硫ゴムローラ４〜５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未加硫ゴム組成物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Ｋ−４〜５を製造した。
【００７２】
〔製造例６〕段付き芯金Ｋ−６の製造
図１１に示すような、ＳＵＳ３０４製で全長が２７０ｍｍの、中央付近の太さが太い基体（以降、「段付き芯金」と呼ぶ）を用意した。該段付き芯金は、第１の円筒部（外径６ｍｍ、長さ１０ｍｍ）、第２の円筒部（外径８ｍｍ、長さ２４０ｍｍ）、第３の円筒部（外径６ｍｍ、長さ２０ｍｍ）を有する。芯金には、第２の円筒部（外径８ｍｍの部分）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。
【００７３】
【表１】
0006669394.tif 000002
【００７４】
〔製造例７〜１３〕絶縁層の塗工液Ｇ−１〜７の製造
絶縁層の材料として表２のＧ−１〜７の欄に示す１〜４種類の材料を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に加え、固形分が３０質量％になるように調整して、混合液１〜７を得た。内容量４５０ｍＬのガラス瓶内に、前記混合液１〜７を２５０質量部と、平均粒子径０．８ｍｍのガラスビーズを２００質量部入れ、ペイントシェーカー（東洋精機社製）を用いて１０分間分散した。その後、ガラスビーズを除去し、絶縁層形成用の塗工液Ｇ−１〜７を得た。
【００７５】
〔製造例１４〕絶縁層の塗工液Ｇ−８の製造
絶縁性の材料として表２のＧ−８の欄に示す４種類の材料を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に加え、固形分が３０質量％になるように調整して、混合液８を得た。内容量４５０ｍＬのガラス瓶内に、前記混合液８を２５０質量部と、平均粒子径０．８ｍｍのガラスビーズを２００質量部入れ、ペイントシェーカー（東洋精機社製）を用いて１０分間分散した。その後、ガラスビーズを除去し、絶縁層形成用の塗工液Ｇ−８を得た。
【００７６】
【表２】
0006669394.tif 000003
【００７７】
〔製造例１５〕導電層の塗工液Ｇ−９の製造
表３に示す３種類の材料を、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）に加え、固形分が３０質量％になるように調整し、ラボスターＬＭＺ０６（アシザワ・ファインテック株式会社）を用いて２時間撹拌分散し、導電層形成用の塗工液Ｇ−９を得た。
【００７８】
【表３】
0006669394.tif 000004
【００７９】
〔製造例１６〜２１〕導電性ドメインの原材料Ｄ−１〜６の製造
導電性ドメインの材料として表４のＤ−１〜６の欄に示す材料をそれぞれ混合し、導電性ドメインの原材料Ｄ−１〜６を得た。
【００８０】
〔製造例２２〕導電性ドメインの原材料Ｄ−７の製造
１．イオン導電剤Ａの合成
ＭＥＴＨＹＬ  ＴＲＩＳ（ＰＲＯＰ−２−ＥＮ−１−ＹＬ）ＡＺＡＮＩＵＭ  ＣＨＬＯＲＩＤＥ（商品名；３Ｂサイエンティフィックコーポレーション製）５０．０ｇをアセトン１２０．０ｇに溶解させた。その後、イオン交換水２５０．０ｇに溶解させたアニオン交換試薬  リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（商品名、ＥＦ−Ｎ１１５；三菱マテリアル電子化成社製）８１．５ｇを、３０分かけて前記溶液中に滴下し、３０℃で１２時間攪拌した。得られた溶液にクロロホルム３００．０ｇ加えて２層に分離し、有機層をイオン交換水８０．０ｇを用いて３回洗浄操作を行った。続いて減圧下溶剤を留去し、アニオンがビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドアニオンであるイオン化合物ＩＰ−１を得た。これをイオン導電剤Ａとした。
【００８１】
２．導電性ドメインの原材料Ｄ−７の調製
表４のＤ−７に示す材料をそれぞれ混合し、導電性ドメインの原材料Ｄ−７を得た。
【００８２】
【表４】
0006669394.tif 000005
【００８３】
〔製造例２３〕導電性ドメインの原材料Ｄ−８の製造
製造例７で調合した絶縁層の材料Ｇ−１、１００質量部に対して、平均粒径７μｍのＭｏ微粒子（商品名：Ｍｏ−６；日本新金属株式会社）５質量部を溶かし、導電性ドメインの原材料Ｄ−８を得た。
【００８４】
〔製造例２４〕絶縁性ドメインの原材料Ｄ−９の製造
下記の表５に示す材料をそれぞれ混合し、絶縁性ドメインの原材料Ｄ−９を得た。
【００８５】
【表５】
0006669394.tif 000006
【００８６】
〔実施例１〕
［１．絶縁層の形成］
導電性弾性ローラＫ−１上に、以下の手順で絶縁層の塗工液Ｇ−１をディッピング法により塗工した。導電性弾性ローラＫ−１の長手方向を鉛直方向にして基体の上端部を把持し、塗工液中に浸漬後、引き上げた。ディッピング塗布浸漬時間は９秒間、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ、最終速度が２ｍｍ／ｓｅｃになるように調整し、２０ｍｍ／ｓｅｃから２ｍｍ／ｓｅｃ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２３℃で３０分間風乾後、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Ｋ−１の外周面上に絶縁層が形成された絶縁性ローラ１を製造した。
【００８７】
［２．現像剤担持体１の作製］
圧電式のインクジェットヘッドを用いて、製造例１６で得られた導電性ドメインの原材料Ｄ−１を液滴量が２５ｐｌになるように調整した後、絶縁性ローラ１の周面上に塗布した。塗布は絶縁性ローラ１を回転させながら行い、各導電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、キセノンランプにより波長２５４ｎｍの積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ２となるよう紫外線を１０分間照射することにより導電性ドメインの原材料を硬化した。このようにして、複数個の略円形の導電性ドメインで被覆された部分と、導電性ドメインで被覆されていない絶縁層の露出部分とを有する現像剤担持体１を製造した。
【００８８】
［３．物性評価１］
得られた現像剤担持体１について、本発明の方法に従って、導電性弾性層、絶縁層及び導電性ドメインのマルテンス硬度、露出率ｒ、平均底面積Ｓ１、平均接触面積Ｓ２、導電性ドメインの高さｈ、絶縁層の膜厚ｔの測定を行った。図７に絶縁性ドメインの正面観察図の一例を示す。測定結果を表７−１に示す。
【００８９】
［４．物性評価２  表面電位］
現像剤担持体の表面電位は、コロナ放電によって帯電させた現像剤担持体表面を、表面電位計としてＤＲＡ−２０００Ｌ（商品名、ＱＥＡ社製）を用いて測定した。この装置にはコロナ放電器と表面電位計のプローブが一体化されたヘッドが備え付けられており、コロナ放電を行いながら、ヘッドが移動し、帯電直後の現像剤担持体の表面電位を測定させることができる。
【００９０】
装置内に現像剤担持体と同外径を有するＳＵＳ３０４製のマスターを設置し、このマスターをアースに短絡した。ついでマスター表面と表面電位計のプローブとの距離を０．７６ｍｍに調整し、表面電位がゼロとなるよう校正した。上記校正後、マスターを取り外し、帯電させる現像剤担持体をＤＲＡ−２０００Ｌ内に設置した。帯電条件を、コロナ放電器のバイアス設定を＋８ｋＶ、スキャナの移動速度を４００ｍｍ／ｓｅｃとして現像剤担持体を帯電させ、表面電位を測定した。結果を表８に示す。
【００９１】
［５．物性評価３  ガラス平板押し付け後の表面電位］
現像剤担持体が他部材に押し付けられた時の電荷放出量を評価する為、下記の方法で、現像剤担持体表面へのガラス押し付けの有無による電荷の放出量を評価した。
【００９２】
［５−１．ガラス平板への押し付けが無い場合］
物性評価２と同様の帯電条件で、ＤＲＡ−２０００Ｌを用いて現像剤担持体の表面を帯電させた。帯電させた現像剤担持体を、絶縁性の平板の上に乗せ、固定させた状態で１分間放置した。その後、トレック・ジャパン株式会社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４を用いて現像剤担持体の表面の電位を測定した。プローブにはＭｏｄｅｌ  ５５５Ｐ−４を用いた。絶縁性の平板の上に現像剤担持体と同外径を有するＳＵＳ３０４製のマスターを設置し、このマスターをアースに短絡した。ついでマスター表面と表面電位計のプローブとの距離を２．０ｍｍに調整し、表面電位がゼロとなるよう校正した。上記校正後、帯電させた後１分間放置した現像剤担持体の表面の電位を測定した。測定は、現像剤担持体の基体の端部から３ｃｍ、７ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、２１ｃｍの５点で行い、その平均値を、ガラス平板への押し付けが無い場合の現像剤担持体表面の電位Ｖ１とした。
【００９３】
［５−２．ガラス平板へ押し付けた場合］
物性評価２と同様の帯電条件で、ＤＲＡ−２０００Ｌを用いて現像剤担持体の表面を帯電させた。帯電させた現像剤担持体は、絶縁性の平板の上に乗せて固定させた状態にし、絶縁性の平板と並行に、現像剤担持体を挟む形でガラス平板を押し付けた。ニップ境界線及びニップ幅を、ニップ領域の測定方法と同様に定め、ニップ幅０．５ｍｍとなるようにガラス平板へ荷重を加えた。現像剤担持体へガラス平板を押し付けた状態で、１０秒間放置し、その後ガラス平板を外した。その後、トレック・ジャパン株式会社製表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４を用いて現像剤担持体表面の電位を測定した。校正は、ガラス平板への押し付けが無い場合と同様に行った。測定は、ガラス平板を押し付けた後、現像剤担持体を帯電させてから１分経過したときに行った。測定は、現像剤担持体の基体の端部から３ｃｍ、７ｃｍ、１２ｃｍ、１６ｃｍ、２１ｃｍの５点で行い、その平均値を、ガラス平板へ押し付けた場合の現像剤担持体表面の電位Ｖ２とした。
【００９４】
［５−３．電荷の放出量］
以下の数式で算出される値を電荷の放出量とした。結果を表８に示す。
電荷の放出量（％）＝（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１×１００  ・・・（５）。
【００９５】
［６．画像評価４  ベタ白後とベタ黒後の画像濃度変化の評価］
現像剤担持体１を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１０に示す構成を有するレーザービームプリンター（商品名：Ｃｏｌｏｒ  ＬａｓｅｒＪｅｔＣＰ２０２５、ヒューレット・パッカード社製）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剤担持体１を装填後、温度１５℃、相対湿度１０％の低温低湿環境下に２４時間以上エージングした。
【００９６】
エージング後、同環境下に於いて、ベタ白（濃度０％）画像を１枚、ベタ黒（濃度１００％）画像を２枚、上記順序でＡ４紙に連続で出力した。得られた２枚のベタ黒画像のうち、１枚目をベタ白１枚後のベタ黒画像、２枚目をベタ黒１枚後のベタ黒画像とする。２枚のベタ黒画像の画像先端の濃度を、分光濃度計（商品名：５０８、Ｘ−ｒｉｔｅ社製）を用いて計測し、ベタ白１枚後のベタ黒画像の画像濃度Ｃｗとベタ黒１枚後のベタ黒画像の画像濃度ＣＢの濃度差「ＣＷ−ＣＢ」を求めた。画像濃度差の評価結果を以下の基準でＡ〜Ｄにランク付けした。
Ａ：画像濃度差は０．０５未満で非常に良好である。
Ｂ：画像濃度差は０．０５以上０．１０未満で良好である。
Ｃ：画像濃度差は０．１０以上０．２０未満で許容範囲である。
Ｄ：画像濃度差は０．２０以上で悪い。
上記画像評価の結果を表８に示す。
【００９７】
［７．画像評価５．連続印刷後の画像濃度変化の評価］
画像評価４の後、同環境下に於いて、ベタ白画像をＡ４で２０枚出力後、速やかにベタ黒画像をＡ４で１枚出力した。得られたベタ黒画像をベタ白２０枚後のベタ黒画像とし、その先端の濃度を、分光濃度計を用いて計測した。画像評価４で得られたベタ白１枚後のベタ黒画像の画像濃度Ｃｗと、ベタ白２０枚後のベタ黒画像の画像濃度ＣＷ２０の濃度差「Ｃｗ−Ｃｗ２０」を求めた。画像濃度差の評価結果を以下の基準でＡ〜Ｄにランク付けした。
Ａ：画像濃度差は０．０５未満で非常に良好である。
Ｂ：画像濃度差は０．０５以上０．１０未満で良好である。
Ｃ：画像濃度差は０．１０以上０．２０未満で許容範囲である。
Ｄ：画像濃度差は０．２０以上で悪い。
上記画像評価の結果を表８に示す。
【００９８】
〔実施例２〜５０〕
導電性弾性層、絶縁層、及び導電性ドメインの原材料の種類及び条件を表６−１に示す条件に変更した以外は、実施例１と同様の方法で現像剤担持体２〜５０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７−１及び表８に示す。尚、実施例３９においては、導電性弾性層を有しない段付き芯金Ｋ−６の外周面上に絶縁層を形成した。
【００９９】
〔比較例１〜９〕
導電性弾性層、絶縁層、及び導電性ドメインの原材料の種類及び条件を表６−１に示す条件に変更した以外は、実施例１と同様の方法で現像剤担持体Ｃ１〜Ｃ９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７−１及び表８に示す。
【０１００】
〔比較例１０〕
図１２に示すように、この比較例１０は導電層上に絶縁性ドメインを設けた構成の現像剤担持体の例である。
【０１０１】
［１．導電層の形成］
絶縁層形成用塗工液Ｇ−１の代わりに、製造例１５で得られた導電層形成用塗工液Ｇ−９を用いた以外は実施例１と同様にして、ディッピング法により導電性弾性ローラＫ−１上に、導電層形成用塗工液Ｇ−９を塗工した。得られた塗工物を、温度２３℃で３０分間風乾後、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Ｋ−１の外周面上に導電層が形成された導電性ローラＣ１０を製造した。
【０１０２】
［２．現像剤担持体Ｃ１０の作製］
導電性ドメインの原材料Ｄ−１の代わりに、製造例２４で得られた絶縁性ドメインの原材料Ｄ−９を用いた以外は実施例１と同様にして、圧電式のインクジェットヘッドを用いて、絶縁性ドメインの原材料Ｄ−９を導電性ローラＣ１０の周面上に塗布し、紫外線により絶縁性ドメインの原材料を硬化した。このようにして、複数個の略円形の絶縁性ドメインで被覆された部分と、絶縁性ドメインで被覆されていない導電層の露出部分とを有する現像剤担持体Ｃ１０を製造した。
【０１０３】
［３．評価］
得られた現像剤担持体Ｃ１０について、実施例１と同様にし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７−２及び表８に示す。
【０１０４】
〔比較例１１〕
比較例１１として、導電性ドメインが金属である現像剤担持体を製造した。先ず、導電性弾性層、絶縁層の種類及び条件を表６−１に示す条件に変更し、実施例１と同様の方法で絶縁性ローラＣ１１を得た。
【０１０５】
更に、この絶縁性ローラ上に以下の手順で、導電性ドメインの原材料Ｄ−８をディッピング法により塗工した。絶縁性ローラＣ１１を、長手方向を鉛直方向にして基体の上端部を把持し、塗工液中に浸漬後、引き上げた。ディッピング塗布浸漬時間は９秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が２０ｍｍ／ｓｅｃ、最終速度が２ｍｍ／ｓｅｃになるように調整し、２０ｍｍ／ｓｅｃから２ｍｍ／ｓｅｃ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２３℃で３０分間風乾後、温度１４０℃のオーブン中で２時間、硬化反応させて、絶縁性ローラＣ１１の外周面上に導電性の被覆層を形成させた。
【０１０６】
その後、低圧水銀ランプにより波長２５４ｎｍの積算光量が１５００ｍＪ／ｃｍ２となるよう紫外線を１０分間照射することにより、導電性の被覆層の一部を除去処理してＭｏ粒子が表面に露出された現像剤担持体Ｃ１１を製造した。得られた現像剤担持体について、実施例１と同様にし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７−２及び表８に示す。
【０１０７】
【表６−１】
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【０１０８】
【表６−２】
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【０１０９】
【表７−１】
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【０１１０】
【表７−２】
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【０１１１】
【表８】
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【０１１２】
実施例１と比較例１１より、絶縁部と導電部を本発明の構成にすることで、ローラ表面電位の変化を抑制し画像濃度差を押さえることが出来ることが分かる。実施例１、３、４、５、１０〜１５、１７〜２６、５０及び比較例１〜１０より、マルテンス硬度を本発明の範囲内とすることで、低温低湿下におけるローラ表面電位の変化の抑制、及び良質なトナー搬送性の両立が出来ることが分かる。比較例１では絶縁層と導電性ドメインの硬度が等しいため、特に電荷の放出が上手くいかず画像にも影響している。比較例１０では特許文献１のような、導電層上に絶縁性ドメインを有する構成である。また、実施例１、２７〜２９より、原材料や粗し粒子の有無によらず、マルテンス硬度を本発明の範囲内とすることで、低温低湿下におけるローラ表面電位の変化の抑制及び良質なトナー搬送性の両立が出来ることが分かる。
【０１１３】
実施例１、１４〜１７、３０〜３３、４４、４８〜５０より、平均底面積Ｓ１を０．１×１０−３ｍｍ２以上１０．０×１０−３ｍｍ２以下、及び絶縁層の露出率ｒを１０％以上７０％以下にすることで、低温低湿下におけるローラ表面電位の変化の抑制、及び良質なトナー搬送性の両立が出来ることが分かる。
【０１１４】
実施例１、１２〜１３、３４、４５〜４７、４８、５０より、平均接触面積Ｓ２を平均底面積Ｓ１の０．８以下にすることで、低温低湿下におけるローラ表面電位の変化の抑制、及び良質なトナー搬送性の両立が出来ることが分かる。
【０１１５】
実施例１、６〜１１、３５〜３８、４２〜５０より、絶縁層の膜厚が１．０μｍ以上１５．０μｍ以下、及び導電性ドメインの高さが１．０μｍ以上２０．０μｍ以下とすることで、低温低湿下におけるローラ表面電位の変化の抑制、及び良質なトナー搬送性の両立が出来ることが分かる。
【０１１６】
実施例１〜５、３９〜４１より導電性弾性層を有する方がローラ表面電位の変化を抑制しやすく、更に導電性弾性層のマルテンス硬度が０．０９Ｎ／ｍｍ２以上、１．００Ｎ／ｍｍ２以下であるとローラ表面電位の変化の抑制が行われやすく、画像濃度変化も小さいことが分かる。
【符号の説明】
【０１１７】
１‥‥現像剤担持体
２‥‥円柱状あるいは中空円筒状の基体
３‥‥導電性弾性層（基層）
４‥‥絶縁層
５‥‥導電性ドメイン
６‥‥ガラス平板
７‥‥導電性ドメインとガラス平板の接触面
８‥‥現像剤担持体の基体から最も離れたところにある境界
９‥‥境界を結んで出来る２本の直線
１０‥‥ニップ幅
１１‥‥段付き基体
１２‥‥ステージ
１３‥‥顕微鏡
１４‥‥電子写真感光体
１５‥‥トナー
１６‥‥現像装置
１７‥‥現像剤供給ローラ
１８‥‥現像剤量規制部材
１９‥‥帯電装置
２０‥‥クリーニング装置
２１‥‥現像剤規制部材電源
２２‥‥現像剤担持体バイアス電源
２３‥‥定着装置
２４‥‥駆動ローラ
２５‥‥転写ローラ
２６‥‥転写バイアス電源
２７‥‥テンションローラ
２８‥‥転写搬送ベルト
２９‥‥従動ローラ
３０‥‥記録材
３１‥‥給紙ローラ
３２‥‥吸着ローラ
３３‥‥吸着バイアス電源
３４‥‥レーザー光
３５‥‥プロセスカートリッジ
３６‥‥平均底面積（Ｓ１）
３７‥‥平均接触面積（Ｓ２）
３８‥‥導電性ドメインの高さ（ｈ）
３９‥‥絶縁層の膜厚（ｔ）
４０‥‥導電層
４１‥‥絶縁性ドメイン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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