РОЛИК ПРОЯВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КАРТРИДЖ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
DEVELOPER ROLLER AND METHOD OF ITS MANUFACTURE, PROCESS CARTRIDGE AND DEVICE FOR FORMING ELECTROPHOTOGRAPHIC IMAGE

Область техники
Настоящее изобретение относится к ролику проявления и технологическому картриджу для использования в устройстве для формирования электрофотографического изображения, а также к устройству для формирования электрофотографического изображения.
Уровень техники
В выложенной японской патентной заявке №2008-112150 (патентная публикация US №2008/0193172) описан ролик проявления, имеющий поверхностный слой, который сформирован вокруг сердечника и содержит уретановый полимер и частицы уретанового полимера, и имеющий выпуклый участок, полученный из частиц уретанового полимера на поверхности.
В последнее время еще более возросла необходимость в формировании высококачественного электрофотографического изображения. В этой ситуации предметом озабоченности является то, насколько точно проявляется скрытое электростатическое изображение, сформированное на электрофотографическом фоточувствительном элементе. Авторы настоящего изобретения провели множество исследований, относящихся к устройству контактного проявления, в котором используется ролик проявления, описанный в выложенной японской патентной заявке №2008-112150 (патентная публикация US №2008/0193172). В результате они обнаружили, что тонер немного разбрасывается в процессе проявления скрытого электростатического изображения, сформированного на электрофотографическом светочувствительном элементе. Авторы поняли, что такое разбрасывание тонера необходимо преодолеть, чтобы дополнительно повысить качество электрофотографического изображения.
Сущность изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является предложить ролик проявления, выполненный с возможностью препятствовать разбрасыванию тонера в процессе проявления и дополнительно повысить качество получаемого электрофотографического изображения.
Кроме того, другой задачей настоящего изобретения является предложить устройство для формирования электрофотографического изображения, позволяющее получить высококачественное электрофотографическое изображение, а также технологический картридж, используемый в этом устройстве.
Ролик проявления согласно настоящему изобретению содержит вал, упругий слой, предусмотренный по окружности сердечника, и поверхностный слой, предусмотренный по окружности упругого слоя, отличающийся тем, что поверхностный слой содержит уретановый полимер, служащий связующим, и частицы уретанового полимера, распределенные в связующем и предназначенные для формирования выпуклых участков на поверхности поверхностного слоя, поверхность частицы уретанового полимера частично покрыта мелкими неорганическими частицами, содержащими по меньшей мере один химический элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия, и частица уретанового полимера непосредственно контактирует со связующим на поверхности, к которой не прикреплены мелкие неорганические частицы.
Кроме того, картридж согласно настоящему изобретению отличается тем, что он содержит ролик проявления, имеющий указанную выше конструкцию, и электрофотографический фоточувствительный элемент и прикреплен с возможностью снятия к основному корпусу устройства для формирования электрофотографического изображения. Помимо этого устройство для формирования электрофотографического изображения согласно настоящему изобретению содержит электрофотографический фоточувствительный элемент и ролик проявления, установленный в контакте с электрофотографическим фоточувствительным элементом, причем этот ролик представляет собой упомянутый выше ролик проявления.
Согласно настоящему изобретению на этапе проявления можно эффективным образом воспрепятствовать небольшому разбрасыванию тонера поблизости от зоны, в которой электрофотографический фоточувствительный элемент контактирует с роликом проявления. В результате можно дополнительно повысить качество электрофотографического изображения.
Дополнительные отличительные особенности настоящего изобретения станут очевидными из приведенного далее описания примерных вариантов его реализации при их рассмотрении совместно с приложенными чертежами.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - общий вид ролика проявления, предлагаемого настоящим изобретением.
Фиг.2 - сечение ролика проявления, предлагаемого настоящим изобретением.
Фиг.3 иллюстрирует процесс измерения удельного электрического сопротивления ролика проявления.
На Фиг.4 схематично показана конструкция устройства для формирования электрофотографического изображения, предлагаемого настоящим изобретением.
На Фиг.5 схематично показана конструкция технологического картриджа, предлагаемого настоящим изобретением.
Фиг.6А служит для описания идеи настоящего изобретения.
Фиг.6В служит для описания идеи настоящего изобретения.
Предпочтительный вариант реализации изобретения
Авторы настоящего изобретения провели следующие исследования, чтобы найти причину разбрасывания тонера, которое иногда происходит при использовании ролика проявления, описанного в выложенной японской патентной заявке №2008-112150 (патентная публикация US №2008/0193172), при контактном проявлении. Более конкретно был изготовлен ролик проявления, имеющий поверхностный слой, содержащий частицы уретанового полимера и уретановый полимер, служащий связкой, внутри которого распределены частицы уретанового полимера, и имеющий поверхностный участок, полученный из частиц уретанового полимера на поверхности. После чего изучалось состояние поверхности ролика проявления в зоне его контакта с фоточувствительным элементом. В результате было обнаружено следующее.
1. В зоне контакта, возникшей между роликом проявления и фоточувствительным элементом, выпуклый участок на поверхности ролика проявления деформируется из-за трения с фоточувствительным элементом.
2. Деформированный выпуклый участок восстанавливает исходную форму сразу после выхода из зоны контакта.
3. Как следствие, тонер, остающийся на поверхности, разбрасывается при восстановлении исходной формы после деформации и прикрепляется к поверхности электрофотографического фоточувствительного элемента, на которой еще не сформировано скрытое электростатическое изображение.
Более конкретно в устройстве для формирования электрофотографического изображения заряжающий ролик обычно имеет меньший диаметр, чем у электрофотографического фоточувствительного элемента, и вращается с более высокой скоростью, чем этот элемент. Поэтому, как схематично показано на Фиг.6А, в зоне контакта между заряжающим роликом 601 и электрофотографическим фоточувствительным элементом 603 окружные скорости в значительной степени различаются, как показано стрелками А и В. Так как окружные скорости в значительной степени различаются, выпуклый участок 605 на поверхности заряжающего ролика деформируется в направлении, обратном направлению вращения этого ролика, как показано пунктирной линией (605-1). При этом, так как уретановый полимер 606, служащий связующим, имеет сильное сцепление с частицей 607 уретанового полимера за счет химической связи, возникает значительная сила восстановления исходной формы выпуклого участка. Как следствие, сразу после выхода из зоны контакта быстро происходит восстановление исходной формы выпуклого участка. При этом инерция движения приводит к разбрасыванию тонера. Тогда авторы настоящего изобретения изготовили ролик проявления, в котором к поверхности частицы 607 уретанового полимера, служащей для создания выпуклого участка, должным образом прикреплены мелкие неорганические частицы 609, как схематично изображено на Фиг.6В. Когда такой ролик проявления был использован при контактном проявлении, в зоне контакта с фоточувствительным элементом разбрасывание тонера значительно уменьшилось, несмотря на деформацию выпуклого участка поверхности ролика проявления. Это обусловлено тем, что частица 607 уретанового полимера непосредственно контактирует с уретановым полимером 606, служащим связкой, на том участке, где не прикреплены мелкие неорганические частицы 609, и химически связана только на этом участке. По этой причине происходит относительное уменьшение силы восстановления исходной формы деформированного выпуклого участка 605-1. В результате предположительно подавляется разбрасывание тонера.
С другой стороны, когда количество мелких неорганических частиц, прикрепляемых (в виде покрытия) к частице уретанового полимера, увеличивается, и частица уретанового полимера в достаточной степени покрыта неорганическими частицами, уретановый полимер поверхностного слоя не будет контактировать с частицей уретанового полимера ни на каком участке. В этом случае, так как мелкие неорганические частицы находятся между уретановым полимером и частицей уретанового полимера, последние не могут создать химическую связь друг с другом, и сцепления не возникает. В этом случае частица уретанового полимера иногда выпадает из поверхностного слоя во время долгой эксплуатации. Если это имеет место, количество переносимого тонера на ролике проявления изменяется по сравнению с тем, что было в начале, и иногда способность к перемещению тонера становится нестабильной.
Настоящее изобретение было создано на основе указанных выше новых данных, полученных авторами. Если говорить более конкретно, ролик проявления, соответствующий настоящему изобретению, имеет сердечник, упругий слой, сформированный по окружности сердечника, и поверхностный слой, созданный по окружности упругого слоя. Поверхностный слой содержит уретановый полимер, служащий связующим, и частицы уретанового полимера, распределенные в связующем и предназначенные для создания выпуклых участков на поверхности поверхностного слоя. Частица уретанового полимера частично покрыта мелкими неорганическими частицами, содержащими по меньшей мере один химический элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия. За счет этого строения частица уретанового полимера находится в непосредственном контакте со связующим на поверхностном участке, к которому не прикреплены мелкие неорганические частицы. Ролик проявления согласно настоящему изобретению сформирован путем получения упругого слоя и поверхностного слоя по окружности вала.
Фиг.1 и Фиг.2 представляют собой схематично показанные общий вид ролика проявления согласно настоящему изобретению и сечение ролика проявления согласно настоящему изобретению плоскостью, перпендикулярной валу вращения. Как показано на Фиг.1 и Фиг.2, ролик 1 проявления состоит из цилиндрического сплошного или цилиндрического полого электропроводящего сердечника 2, упругого слоя 3, сформированного на окружной поверхности вала, и поверхностного слоя 4, сформированного на окружной поверхности упругого слоя.
Кроме того, поверхностный слой 4, как показано на Фиг.6В, содержит уретановый полимер 606, служащий связующим, и частицы 607 уретанового полимера, распределенные в связке и предназначенные для создания выпуклых участков на поверхности поверхностного слоя. Поверхность частицы 607 уретанового полимера частично покрыта мелкими неорганическими частицами 609, содержащими по меньшей мере один элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия. За счет этого строения частица уретанового полимера находится в непосредственном контакте со связующим на той поверхности, к которой не прикреплены мелкие неорганические частицы. Это является важным. Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно.
Электропроводящий сердечник 2
Электропроводящий сердечник 2 служит в качестве электрода и опорного элемента для ролика 1 проявления. Примеры материала электропроводящего сердечника включают такие металлы или сплавы, как алюминий, медный сплав и нержавеющую сталь; железо, покрытое хромом и никелем, и т.д.; а также синтетический полимер, обладающий электропроводимостью. Внешний диаметр сердечника обычно находится в диапазоне от 4 до 10 мм.
Упругий слой 3
В качестве полимерной основы упругого слоя 3 могут быть, в частности, упомянуты следующие материалы: полиуретан, натуральный каучук, бутилкаучук, нитриловый каучук, изопреновый каучук, бутадиеновый каучук, силоксановый каучук, бутадиенстирольный каучук, этиленпропиленовый каучук, этиленпропилендиеновый каучук, хлоропреновый каучук и акриловый каучук. Они могут использоваться по отдельности или в комбинации из двух или более типов. Из них силоксановый каучук является предпочтительным, так как он не только имеет подходящую упругость, но также и низкую остаточную деформацию при сжатии. Примеры силоксанового каучука включают полидиметилсилоксан, полиметилтрифторпропилсилоксан, полиметилвинилсилоксан, полифенилвинилсилоксан и сополимеры этих полисилоксанов. Они могут использоваться по отдельности или в комбинации из двух или более типов при необходимости.
В качестве электропроводящего материала, придающего проводимость упругому слою 3, можно использовать либо материал с электронной проводимостью, либо материал с ионной проводимостью. Примеры материала с электронной проводимостью включают электропроводящую углеродную сажу, например, ацетиленовую сажу, металл, например, медь, серебро и германий, а также их оксиды. Примеры материала с ионной проводимостью включают перхлорат натрия, перхлорат лития, перхлорат кальция, хлорид лития, модифицированный алифатический этосульфат диметиламмония и ацетат стеариламмония. Они могут использоваться по отдельности или в комбинации из двух или более типов.
3
13
4
12
Такой электропроводящий материал используется в количестве, необходимом для того, чтобы упругий слой 3 имел требуемое объемное удельное сопротивление. Электропроводящий материал может использоваться, например, в диапазоне от 0,5 до 50 частей по массе на 100 частей по массе полимерной основы и более предпочтительно в диапазоне от 1 до 30 частей по массе. Кроме того, электрическое сопротивление упругого слоя 3 составляет от 1×10 Ом до 1×10 Ом, включая границы, и более предпочтительно от 1×10 Ом до 1×10 Ом, включая границы. Электрическое сопротивление измерялось с использованием прибора для измерения электрического сопротивления, показанного на Фиг.3. К каждому из концов электропроводящего сердечника 2 ролика 1 проявления был приложен вес 4,9 Н. Ролик 1 проявления был прижат к металлическому барабану 53 диаметром 30 мм. Во время вращения ролика со скоростью 1 об/сек от источника 50 питания подавалось постоянное напряжение 50 В. В течение 30 секунд считывались напряжения на резисторе 51 (10 кОм), указываемые вольтметром 52. Было рассчитано их среднее арифметическое, чтобы получить значение тока, протекающего через измерительную цепь. Далее, исходя из полученного таким образом значения тока, в соответствии с законом Ома было получено значение электрического сопротивления для ролика 1 проявления.
Помимо этого твердость по шкале Аскер С упругого слоя 3 предпочтительно составляет от 25° до 70° и особенно предпочтительно от 30° до 60°. Если твердость попадает в этот диапазон, ширина зоны контакта с фоточувствительным элементом может поддерживаться на стабильном уровне. Измерение твердости по шкале Аскер С может выполняться в соответствии со способом измерения твердости каучукового материала, а именно с использованием испытательного образца, отдельно подготавливаемого в соответствии с базовым стандартом типа Аскер С японского общества по промышленным стандартам для каучука (SRIS) 0101, при помощи устройства для измерения твердости каучука по шкале Аскер (изготавливаемого IPROS Corporation).
В качестве способа изготовления упругого слоя 3 можно упомянуть следующие способы. Упругий слой 3 изготавливают по окружности электропроводящего сердечника 2, на который подходящим образом было нанесено вещество, улучшающее сцепление. Существует другой способ изготовления упругого слоя 3, при котором в полость формы, в которую установлен электропроводящий сердечник 2, вводят состав для создания упругого слоя 3, обеспечивают его реагирование/затвердевание или кристаллизацию при воздействии нагрева или излучения с энергией активации и т.д., чтобы объединить его в единое целое с электропроводящим сердечником 2.
В качестве еще одного способа предварительно подготавливают заготовку или болванку с использованием состава для создания упругого слоя 3. Заготовку или болванку нарезают и обрабатывают, чтобы получить трубку, имеющую заданные форму и размер. В трубку при приложении давления помещают электропроводящий сердечник 2. Таким образом, создают упругий слой 3 на электропроводящем сердечнике 2.
Поверхностный слой 4
Поверхностный слой 4 содержит уретановый полимер, служащий связующим, и частицы уретанового полимера, распределенные в связующем и предназначенные для создания выпуклых участков на поверхности поверхностного слоя. Поверхность частицы уретанового полимера частично покрыта мелкими неорганическими частицами, содержащими по меньшей мере один химический элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия. За счет этого строения частица уретанового полимера находится в непосредственном контакте со связкой на участке поверхности, к которому не прикреплены мелкие неорганические частицы.
Поверхностный слой 4 может быть создан путем предварительного покрывания частиц уретанового полимера мелкими неорганическими частицами за счет добавления их с внешней стороны, распределения частиц уретанового полимера в материале поверхностного слоя 4, состоящего из уретанового полимера, и затвердевания пленки из материала покрытия для поверхностного слоя 4. Следует отметить, что в случае, если мелкие неорганические частицы непосредственно содержатся в уретановом полимере поверхностного слоя 4, поверхность мелких неорганических частиц полностью покрыта уретановым полимером. В этом состоянии, даже если в этом слое распределены частицы уретанового полимера, которые не покрыты мелкими неорганическими частицами, эти частицы уретанового полимера на всей своей поверхности образуют химическую связь с уретановым полимером. Поэтому невозможно получить ролик проявления, соответствующий настоящему изобретению.
Исходный материал для уретанового полимера, служащего связующим, состоит из полиола, изоцианата, и при необходимости, удлинителя цепей. Примеры полиола, входящего в состав исходного материала для уретанового полимера, включают: полиол на основе простого эфира, полиол на основе сложного эфира, поликарбонатный полиол, полиолефиновый полиол, акриловый полиол и их смеси. Примеры изоцианата, входящего в состав исходного материала для уретанового полимера, включают: толулендиизоцианат (TDI), дифенилметандиизоцианат (MDI), нафталиндиизоцианат (NDI), толидиндиизоцианат (TODI), гексаметилендиизоцианат (HDI), изофорондиизоцианат (IPDI), фенилендиизоцианат (PPDI), ксилилендиизоцианат (XDI), тетраметилксилилендиизоцианат (TMXDI), циклогександиизоцианат, полимерный дифенилметандиизоцианат и их смеси. Примеры удлинителя цепей, входящего в состав исходного материала для уретанового полимера, включают: этиленгликоль, бифункциональный диол с низким молекулярным весом, такой как 1,4-бутандиол и 3-метилпентандиол; трифункциональный триол с низким молекулярным весом, такой как триметилолпропан, и их смеси.
Поверхность частиц уретанового полимера, распределенных в поверхностном слое 4, которые предназначены для создания выпуклых участков на поверхности ролика проявления, частично покрыта мелкими неорганическими частицами, содержащими по меньшей мере один химический элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия.
Уретановый полимер, из которого состоит частица уретанового полимера, конкретным образом не ограничивается, при условии, что может сцепляться с уретановым полимером поверхностного слоя 4. Например, можно упомянуть уретан на основе простого эфира, уретан на основе сложного эфира, поликарбонат-уретан, акрил-уретан и т.п. В настоящем изобретении могут использоваться только частицы уретанового полимера, созданные из одного материала. В качестве альтернативы, в комбинации могут использоваться частицы уретанового полимера, созданные из двух или более материалов. Средний размер частиц уретанового полимера в предпочтительном случае находится в диапазоне от 2 мкм до 30 мкм. В частности, при создании выпуклого участка поверхностного слоя 4, что позволяет обеспечить способность к перемещению тонера на стабильном уровне, более предпочтителен средний размер частиц в диапазоне от 5 мкм до 18 мкм. Средний размер этих частиц определяется следующим образом. Поверхностный слой 4 ролика 1 проявления разрезают лезвием бритвы перпендикулярно электропроводящему валу 2. Затем произвольно выбирают 1000 частиц на множестве разрезанных поверхностей и измеряют диаметры частиц при помощи оптического микроскопа. В качестве среднего размера этих частиц принимают их среднее арифметическое. Кроме того, когда форма частиц не является сферической, и диаметр частиц нельзя определить однозначно, отдельно измеряют наибольший габарит и наименьший габарит, и в качестве среднего размера этих частиц принимают их среднее арифметическое.
Согласно исследованиям, проведенным авторами настоящего изобретения, когда поверхностный слой 4 содержит частицы уретанового полимера, имеющие размер 10 или более и 30 мкм или менее, к которым прикреплены мелкие неорганические частицы, обнаружено, что можно легко обеспечить равновесие между небольшим разбрасыванием тонера и способностью к перемещению тонера. Предполагается, что причина заключается в следующем. В зависимости от способа изготовления распределение размеров частиц в некоторой степени меняется. При этом распределении размеров частицы, имеющие относительно большой размер (10 или более и 30 мкм или менее), обладают отличной способностью к перемещению тонера. Кроме того, частицы, имеющие относительно большой размер, часто оказываются в непосредственном контакте с электрофотографическим фоточувствительным элементом. По этой причине, когда используются обычные частицы уретанового полимера, не имеющие прикрепленных к ним мелких неорганических частиц, вероятность разбрасывания тонера более значительна. В противоположность этому, когда в соответствии со строением, предлагаемым настоящим изобретением, в поверхностном слое 4 присутствуют по меньшей мере частицы, имеющие размер 10 или более и 30 мкм или менее, на этом участке предотвращается небольшое разбрасывание тонера, и в то же время можно обеспечить способность к перемещению тонера на стабильном уровне. Размеры отдельных частиц поверхностного слоя 4 измеряются при помощи того же способа, который описан выше.
Далее материал мелких неорганических частиц, покрывающих частицу уретанового полимера, конкретным образом не ограничивается при условии, что этот материал содержит по меньшей мере один химический элемент, выбираемый из кремния, титана и алюминия. Типичные примеры включают диоксид кремния, оксид титана, оксид алюминия, гидротальцит и т.д. Для этих мелких неорганических частиц, если необходимо, можно применить поверхностную обработку, например, гидрофобную и гидрофильную. В частности, для использования подходит диоксид кремния, так как к нему легко применяется поверхностная обработка, и его сродством к частице уретанового полимера можно легко управлять. Для покрытия частицы уретанового полимера эти мелкие неорганические частицы могут использоваться отдельно или в виде комбинации из нескольких типов. Средний размер основных мелких неорганических частиц предпочтительно составляет от 5 до 200 нм, включая границы, так как при этом можно обеспечить удовлетворительное покрывание частицы уретанового полимера. Кроме того, так как покрывание можно эффективным образом осуществлять при использовании небольшого добавляемого количества, то в более предпочтительном случае средний размер основных частиц составляет от 5 до 50 нм, включая границы.
Упомянутые выше частицы уретанового полимера могут быть получены при помощи известных способов суспензионной полимеризации и эмульсионной полимеризации. К полученной таким образом частице уретанового полимера добавляют с внешней стороны требующееся количество мелких неорганических частиц, чтобы получить частицу уретанового полимера, используемую в настоящем изобретении. Внешнее добавление можно выполнять путем смешивания, используя обычное смешивающее устройство, например, барабанный смеситель двухконусного типа, V-образный смеситель, барабанный смеситель, суперсмеситель, смеситель Henschel, смеситель Nauta и т.д. Кроме того, мелкие неорганические частицы также можно добавлять в середине процесса синтеза.
Чтобы дополнительно усилить эффект препятствования разбрасыванию тонера, обеспечиваемый настоящим изобретением, степень покрывания частицы уретанового полимера мелкими неорганическими частицами в поверхностном слое 4 предпочтительно составляет 30% или более и 80% или менее, и особенно предпочтительно 40% или более и 75% или менее, включая границы. Степенью покрывания частицы уретанового полимера мелкими неорганическими частицами можно управлять путем управления количеством мелких неорганических частиц, добавляемых с внешней стороны, на одну частицу уретанового полимера, и путем управления временем и скоростью перемешивания смеси после добавления мелких неорганических частиц к частице уретанового полимера. Покрывание можно усилить путем увеличения количества мелких неорганических частиц, добавляемых с внешней стороны, на одну частицу уретанового полимера. Кроме того, покрывание также можно усилить путем увеличения скорости и времени перемешивания смеси после внешнего добавления. Степень покрывания частицы уретанового полимера мелкими неорганическими частицами в поверхностном слое 4 здесь измеряется следующим образом.
Подготовка образца для измерения степени покрывания
и его изучение
Поверхностный слой 4 ролика 1 проявления разрезают лезвием бритвы перпендикулярно электропроводящему сердечнику 2, и отрезанный элемент внедряют в акриловый полимер, твердеющий под действием видимого света. Затем полимер разрезают/нарезают при помощи ультрамикротома (торговая марка: EM-ULTRACUT·S, изготавливается Leica Microsystems Co., Ltd.), снабженного алмазным ножом, в криогенной системе (торговая марка: REICHERT-NISSEI-FCS, изготавливается Leica Microsystems Co., Ltd.), чтобы подготовить чрезвычайно тонкие нарезанные элементы. После чего проводится исследование при помощи просвечивающего электронного микроскопа (торговая марка: JEM-2100, изготавливается JEOL Ltd.) при напряжении ускорения 200 кВ. Увеличением управляют таким образом, чтобы получить изображение, в котором краевая линия, возникшая на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера, имела размер 2,0 мкм или более, и делают фотоснимок. На основе изображения определяют степень покрывания. Расчет степени покрывания на основе изображения будет описан позднее. Помимо этого вещество (химический элемент), присутствующее на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера, анализируют при помощи энергодисперсионного рентгеновского анализа (EDAX, Energy Dispersive Analysis of X-rays). При этом определяется, является ли этот химический элемент кремнием, титаном или алюминием.
Расчет степени покрывания на основе изображения
На основе изображения, полученного при помощи просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ), как описано выше, измеряют длину (А) краевой линии, возникшей на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера. Затем измеряют длину краевой линии, на которой уретановый полимер не находится в непосредственном контакте с частицей уретанового полимера из-за наличия мелких неорганических частиц, и получают сумму (В) длин краевых линий. Степень покрывания получают при помощи приведенной ниже Формулы (1).
Степень покрывания (%)=В/А×100 Формула (1)
В соответствии со способом измерений в области изображения ролика 1 проявления произвольно выбирают 100 точек в поверхностном слое 4 и рассчитывают для них степень покрывания. В качестве степени покрывания в настоящем изобретении задают среднее арифметическое для этих значений.
Кроме того, если частица уретанового полимера, содержащаяся в поверхностном слое 4, по типу уретана отличается от уретанового полимера, служащего связующим, в котором распределены частицы уретанового полимера, небольшому разбрасыванию тонера можно препятствовать особенно эффективно. Более конкретно, когда в качестве уретанового полимера поверхностного слоя 4, служащего связкой, используется уретан на основе простого эфира, в частице уретанового полимера вместо такого уретана лучше использовать уретан на основе сложного эфира или уретан на основе карбоната в связи с тем, что снижение разбрасывания тонера значительнее. Причина этого полностью не выявлена, но предполагается следующее. Когда уретановый полимер, служащий связующим, и уретановый полимер, образующий частицу полимера, различаются по типу, они различаются по характеристической частоте. В результате уменьшается резонанс, когда деформированный выпуклый участок на поверхности ролика проявления восстанавливает исходную форму после прохождения через зону контакта этого ролика с электрофотографическим фоточувствительным элементом. Как следствие, предполагается, что разбрасывание тонера подавляется более эффективным образом.
Типы уретана для упомянутых выше уретанового полимера и частицы уретанового полимера могут быть определены при помощи термолитической газовой хроматографии - массовой спектрометрии (GC/MS, Gas Chromatography - Mass Spectrometry), ядерного магнитного резонанса (NMR, Nuclear Magnetic Resonance), инфракрасной спектроскопии (IR, InfraRed) и элементного анализа.
3
13
4
12
В качестве электропроводящего материала, который используется для придания проводимости поверхностному слою 4, можно также применять углеродную сажу и материал с ионной проводимостью, которые могут использоваться в упругом слое 3. Содержание электропроводящего материала, который может использоваться в поверхностном слое 4, находится в диапазоне от 0,5 до 50 частей по массе относительно уретанового полимера (100 частей по массе) поверхностного слоя 4, и более предпочтительно в диапазоне от 1 до 30 частей по массе. Кроме того, электрическое сопротивление ролика 1 проявления, имеющего поверхностный слой 4, созданный на упругом слое 3, в предпочтительном случае составляет от 1×10 Ом до 1×10 Ом, включая границы, и особенно предпочтительно от 1×10 Ом до 1×10 Ом, включая границы.
Шероховатость поверхности ролика 1 проявления, представленная Rzjis в соответствии с японскими промышленными стандартами (JIS) В0601: 2001, составляет предпочтительно от 2 до 25 мкм, включая границы, и особенно предпочтительно от 5 до 15 мкм, включая границы. Следует отметить, что Rzjis измеряют с использованием устройства измерения шероховатости поверхности контактного типа (торговая марка: surfcorder SE3500, изготавливается Kosaka Laboratory Ltd.). Что касается условий измерения, пренебрегаемую величину задают равной 0,8 мм, длину измерения - равной 2,5 мм, скорость подачи - равной 0,1 мм/с и увеличение - равным 5000Х. Шероховатость поверхности Rz измеряется для 9 произвольных точек на ролике проявления. Полученное таким образом среднее арифметическое от значений измерения задают как Rz ролика 1 проявления. Далее будет описан способ изготовления поверхностного слоя 4. Чтобы получить состав для создания поверхностного слоя, исходные материалы для уретанового полимера, а именно, полиольное соединение и изоцианатное соединение, частицы уретанового полимера и электропроводящий материал предварительно смешивают и перемешивают при помощи шаровой мельницы или тому подобного. Полученный состав для создания поверхностного слоя наносят на поверхность рассмотренного выше упругого слоя 3 путем, например, распыления, погружения и покрывания валиком, чтобы создать пленку покрытия, которую затем термически отверждают. При этом, чтобы завершить реакцию между полиольным соединением и изоцианатным соединением, термическое отверждение в предпочтительном случае выполняют в диапазоне от 130°С до 160°С, включая границы, в течение от одного до четырех часов, включая границы.
Технологический картридж и устройство формирования электрофотографического изображения
Технологический картридж согласно настоящему изобретению имеет ролик 1 проявления согласно настоящему изобретению и электрофотографический фоточувствительный элемент 21, находящийся в контакте с роликом 1 проявления, и с возможностью снятия прикреплен к основному корпусу устройства для формирования электрофотографического изображения. Кроме того, устройство для формирования электрофотографического изображения согласно настоящему изобретению имеет электрофотографический фоточувствительный элемент и ролик проявления, установленный в контакте с электрофотографическим фоточувствительным элементом, и отличается тем, что ролик проявления представляет собой ролик 1 проявления, имеющий рассмотренную выше конструкцию. В качестве примера устройства для формирования электрофотографического изображения можно привести устройство, имеющее следующие блоки:
- электрофотографический фоточувствительный элемент, на котором расположено скрытое электростатическое изображение;
- блок зарядки, предназначенный для первичной зарядки электрофотографического фоточувствительного элемента;
- блок оптического экспонирования, предназначенный для создания скрытого электростатического изображения на электрофотографическом фоточувствительном элементе, который первично заряжен;
- блок проявления, имеющий ролик проявления, предназначенный для формирования изображения из проявителя путем проявления скрытого электростатического изображения с использованием этого проявителя, и блок переноса, предназначенный для переноса изображения, проявленного проявителем, на несущий материал.
На Фиг.4 в сечении схематично показано устройство для формирования электрофотографического изображения, снабженное 4 технологическими картриджами, изображенными на Фиг.5. Электрофотографический фоточувствительный элемент 21 равномерно заряжается при помощи заряжающего элемента 22, соединенного с источником напряжения смещения. При этом потенциал зарядки составляет приблизительно от -400 до -800 В. Затем источником 23 света, предназначенным для формирования скрытого электростатического изображения, на поверхности электрофотографического фоточувствительного элемента 21 формируется скрытое электростатическое изображение. В качестве источника 23 света, предназначенного для формирования скрытого электростатического изображения, используется светодиод, лазер и т.д. Потенциал на поверхности электрофотографического фоточувствительного элемента 21, освещаемого источником света, составляет от приблизительно -100 до -200 В. Далее, на скрытое электростатическое изображение наносится отрицательно заряженный проявитель при помощи ролика 1 проявления, помещенного в технологический картридж, который с возможностью снятия прикреплен к основному корпусу устройства для формирования электрофотографического изображения. Таким образом, скрытое электростатическое изображение превращается в видимое изображение (проявляется). При этом на ролик 1 проявления при помощи источника напряжения смещения (не показан) подается напряжение приблизительно от -300 до -500 В.
Далее, проявленное проявителем изображение, сформированное на электрофотографическом фоточувствительном элементе 21, сначала переносится на ленту 27 промежуточного переноса. Элемент 28 первичного переноса находится в контакте с задней поверхностью ленты 27 промежуточного переноса. Когда к элементу 28 первичного переноса прикладывается напряжение, составляющее приблизительно от +100 до +1500 В, отрицательно заряженное проявленное проявителем изображение сначала переносится с электрофотографического фоточувствительного элемента 21 на ленту 27 промежуточного переноса. Элемент 28 первичного переноса может представлять собой ролик или лезвие. Если устройство для формирования электрофотографического изображения представляет собой устройство для формирования полноцветного изображения, показанное на Фиг.4, упомянутые выше этапы зарядки, оптического экспонирования, проявления и первичного переноса повторяются, например, для каждого цвета: желтого, голубого, пурпурного и черного. Для такой работы в устройстве для формирования электрофотографического изображения, показанном на Фиг.4, к его основному корпусу с возможностью снятия прикреплены четыре картриджа, содержащих проявители разного цвета. Следует отметить, что ролик 1 проявления находится в контакте с электрофотографическим фоточувствительным элементом 21 в зоне шириной 0,5 или более и 3 мм или менее и приводится во вращение с окружной скоростью, отличающейся от скорости этого элемента 21. Что касается отличающейся окружной скорости, ролик 1 проявления вращается с окружной скоростью, находящейся в диапазоне от более чем однократного до менее чем двукратного значения скорости электрофотографического фоточувствительного элемента 21. В блоке проявления с возможностью вращения установлен ролик 25 подачи проявителя, который контактирует с роликом 1 проявления выше по направлению вращения относительно того места, где с роликом 1 проявления контактирует проявляющее лезвие 26, служащее в качестве элемента, регулирующего количество проявителя. Упомянутые выше этапы зарядки, оптического экспонирования, проявления и первичного переноса выполняются последовательно через заданные интервалы времени. Таким образом, на ленту 27 промежуточного переноса накладываются 4 изображения из цветного проявителя для создания полноцветного изображения. Проявленное проявителем изображение на ленте 27 промежуточного переноса перемещается в положение напротив элемента 29 вторичного переноса за счет вращения этой ленты. При этом лист 32 бумаги перемещается в пространство между лентой 27 промежуточного переноса и элементом 29 вторичного переноса с заданной синхронизацией. Когда на элемент вторичного переноса подается вторичное напряжение смещения, изображение из проявителя на ленте 27 промежуточного переноса переносится на лист 32 бумаги. При этом напряжение смещения, прикладываемое к элементу 29 вторичного переноса, составляет от приблизительно +1000 до +4000 В. Лист 32 бумаги, на который элементом 29 вторичного переноса переносится изображение из проявителя, перемещается к закрепляющему элементу 31. Изображение из проявителя на листе 32 бумаги плавится и закрепляется на листе 32 бумаги, который затем выгружается из устройства для создания изображения. На этом операция печати заканчивается.
Следует отметить, что в устройстве для формирования электрофотографического изображения, показанном на Фиг.4 и приведенном в качестве примера устройства для формирования электрофотографического изображения согласно настоящему изобретению, изображение из проявителя сначала переносится на ленту 27 промежуточного переноса, а затем переносится на лист 32 бумаги, однако может быть применена система, в которой изображение из проявителя переносится напрямую на лист 32 бумаги, без посредства ленты 27 промежуточного переноса. Кроме того, ролик проявления согласно настоящему изобретению может быть встроен не в картридж, а непосредственно в устройство для формирования электрофотографического изображения.
ПРИМЕРЫ
Ниже будут описаны конкретные Примеры настоящего изобретения и Сравнительные примеры. В настоящем изобретении гидроксильное число полиольного соединения измерялось в соответствии с JIS К-1557. Кроме того, NCO% (содержание NCO-группы) изоцианата из расчета в твердом состоянии в настоящем изобретении измерялось следующим образом. Образец растворялся в толуоле, и туда добавлялся раствор дибутиламина в монохлорбензоле с концентрацией 0,5 моль/л. Реакция проводилась при нагреве в условиях обратного потока в течение 30 минут, после чего выполнялось охлаждение до комнатной температуры. Затем в качестве дополнительного растворителя был добавлен метанол, и избыточный амин был обратно оттитрован с использованием хлористоводородной кислоты (0,5 моль/л). Полученное таким образом значение было преобразовано в значение в твердом состоянии. Использовалось среднее от измеренных значений (n=3).
Кроме того, средний размер частиц (объемный средний размер частиц) уретанового полимера во время синтеза и максимальный размер частиц в распределении размеров определялся при помощи следующего устройства. В качестве измерительного устройства было использовано устройство для точного измерения распределения размеров частиц (торговая марка: Coulter counter, изготавливается Multisizer Beckman Coulter, Inc.), снабженное трубкой с апертурой 100 мкм, работа которого основана на методе определения электрического сопротивления пор. Условия измерений задавались и данные измерений анализировались в соответствии со специальным программным обеспечением (торговая марка: Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51, разработано Beckman Coulter, Inc.), соединенным с измерительным устройством для точного измерения распределения размеров частиц. Следует отметить, что измерение выполнялось с использованием фактических каналов измерения в количестве 25.000. В качестве используемого для измерения водного электролитического раствора был применен ISOTON II (изготавливается Beckman Coulter, Inc.).
А: Примеры синтеза основного материала частиц уретанового полимера
Пример А-1 синтеза: Синтез основного материала 1 частиц уретанового полимера
Был подготовлен автоклав (объем: 2 литра), который в достаточной степени был продут газообразным азотом и просушен. В автоклав были загружены следующие материалы:
- трифункциональный полипропиленполиол (торговая марка: MN-400, гидроксильное число: 235 мг КОН/г, изготавливается Mitsui Takeda Chemical Polyurethane): 700 частей по массе, и
- гексаметилендиизоцианат (изготавливается Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 1000 частей по массе.
Далее, автоклав был продут газообразным азотом, а затем была обеспечена его воздухонепроницаемость. Реакция проводилась при температуре 120°С в течение 20 часов при одновременном перемешивании. После чего непрореагировавший гексаметилендиизоцианат был удален, и был добавлен толуол, чтобы получить синтетическое вещество (1), содержащее 90% по массе нелетучих компонентов. NCO% синтетического вещества (1) составило 9,1%.
Далее, чтобы получить дисперсную среду, в съемной колбе (объем: 2 литра) при помощи перемешивателя были смешаны следующие материалы:
- вода: 900 частей по массе,
- производное целлюлозы (торговая марка: Metrose 90SH-100, изготавливается Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 32 части по массе.
Чтобы приготовить суспензию, при перемешивании дисперсной среды со скоростью 600 об/мин в нее добавлялся раствор синтетического вещества (1), который был приготовлен путем разбавления синтетического вещества (1) (261 часть по массе) толуолом (112 частей по массе). Суспензия непрерывно перемешивалась, и ее температура была повышена до 60°С, после чего реакция проводилась в течение 1,5 часов. После этого реакционный раствор был охлажден до комнатной температуры. Твердое содержимое было отделено от жидкого содержимого и в достаточной степени промыто водой, просушено при 70°С в течение 20 часов, чтобы получить основной материал 1 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе простого эфира и имеющий средний размер частиц 5,0 мкм и максимальный размер частиц 20,3 мкм.
А-2: Пример синтеза основного материала 2 частиц уретанового полимера
Количество производного целлюлозы из Примера А-1 синтеза было изменено на 30 частей по массе. Основной материал 2 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе простого эфира и имеющий средний размер частиц 10,3 мкм и максимальный размер частиц 27,2 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза, за исключением указанного выше условия.
А-3: Пример синтеза основного материала 3 частиц уретанового полимера
Количество производного целлюлозы из Примера А-1 синтеза было изменено на 26 частей по массе. Основной материал 3 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе простого эфира и имеющий средний размер частиц 18,1 мкм и максимальный размер частиц 52,3 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза, за исключением указанного выше условия.
А-4: Пример синтеза основного материала 4 частиц уретанового полимера
На этапе приготовления синтетического вещества (1) из Примера А-1 синтеза 700 частей по массе трифункционального полипропиленполиола было изменено на 800 частей по массе трифункционального поликапролактонполиола (торговая марка: PLACCEL 312, имеет гидроксильное число 134 мг КОН/г и изготавливается Daicel Chemical Industries, Ltd.). Кроме того, количество гексаметилендиизоцианата было изменено на 650 частей по массе. Синтетическое вещество (2) было приготовлено таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза для получения синтетического вещества (1), за исключением указанных выше условий. NCO% синтетического вещества (2) составило 5,6%. Затем основной материал 4 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе сложного эфира и имеющий средний размер частиц 5,3 мкм и максимальный размер частиц 22,1 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза, за исключением того, что синтетическое вещество (1) из Примера А-1 синтеза было изменено на указанное выше синтетическое вещество (2).
А-5: Пример синтеза основного материала 5 частиц уретанового полимера
Количество производного целлюлозы из Примера А-4 синтеза было изменено на 30 частей по массе. Основной материал 5 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе сложного эфира и имеющий средний размер частиц 10,2 мкм и максимальный размер частиц 29,1 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-4 синтеза, за исключением указанного выше условия.
А-6: Пример синтеза основного материала 6 частиц уретанового полимера
Количество производного целлюлозы из Примера А-4 синтеза было изменено на 26 частей по массе. Основной материал 6 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе сложного эфира и имеющий средний размер частиц 18,3 мкм и максимальный размер частиц 53,1 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-4 синтеза, за исключением указанного выше условия.
А-7: Пример синтеза основного материала 7 частиц уретанового полимера
На этапе приготовления синтетического вещества (1) из Примера А-1 синтеза 700 частей по массе трифункционального полипропиленполиола было изменено на 900 частей по массе бифункционального поликарбонатного полиола (торговая марка: PLACCEL 210CD, имеет гидроксильное число 114 мг КОН/г и изготавливается Daicel Chemical Industries, Ltd.). Кроме того, количество гексаметилендиизоцианата было изменено на 600 частей по массе. Синтетическое вещество (3) с содержанием нелетучих компонентов 90% по массе было получено таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза для получения синтетического вещества (1), за исключением указанных выше условий. NCO% синтетического вещества (3) составило 2,1%. Затем основной материал 7 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе карбоната и имеющий средний размер частиц 5,1 мкм и максимальный размер частиц 21,0 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-1 синтеза, за исключением того, что синтетическое вещество (1) из Примера А-1 синтеза было изменено на указанное выше синтетическое вещество (3).
А-8: Пример синтеза основного материала 8 частиц уретанового полимера
Основной материал 8 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе карбоната и имеющий средний размер частиц 9,9 мкм и максимальный размер частиц 26,6 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-7 синтеза, за исключением того, что количество производного целлюлозы из Примера А-7 синтеза было изменено на 30 частей по массе.
А-9: Пример синтеза основного материала 9 частиц уретанового полимера
Основной материал 9 частиц уретанового полимера, состоящий из уретана на основе карбоната и имеющий средний размер частиц 18,2 мкм и максимальный размер частиц 50,2 мкм, был получен таким же образом, как и в Примере А-7 синтеза, за исключением того, что количество производного целлюлозы из Примера А-7 синтеза было изменено на 26 частей по массе.
В: Изготовление частицы уретанового полимера
Изготовление частиц 1-36 уретанового полимера
Частицы 1-36 уретанового полимера были получены путем добавления с внешней стороны мелких неорганических частиц в количествах, приведенных в Таблице 1, к основным материалам 1-9 частиц уретанового полимера (100 частей по массе), полученных в Примерах синтеза с А-1 по А-9. Внешнее добавление выполнялось путем обработки с использованием смесителя Henschel (изготавливается Mitsui Miike) при скорости 3000 об/мин в течение 15 минут. Кроме того, неорганические частицы №№1-4, указанные в Таблице 1, представляют собой следующее.
№ неорганической частицы
Исходный материал, торговая марка и т.д.
1
Оксид титана: средний размер частиц 0,18 мкм (торговая марка: JA-1, изготавливается Tayca Corp.)
2
Диоксид кремния: средний размер основных частиц 15 нм, удельная поверхность по методу Брюнера-Эммета-Теллера 120 м<sup>2</sup>/г (торговая марка REOLOSIL MT-10, изготавливается Tokuyama Corp.)
3
Диоксид кремния 2: средний размер основных частиц 40 нм, удельная поверхность по методу Брюнера-Эммета-Теллера 50 м<sup>2</sup>/г (торговая марка OX50, изготавливается Nippon Aerosil Co., Ltd.)
4
Оксид алюминия: средний размер основных частиц 13 нм, удельная поверхность по методу Брюнера-Эммета-Теллера 100 м<sup>2</sup>/г (торговая марка AluC805, изготавливается Nippon Aerosil Co., Ltd.)
(BET - Brunauer, Emmett, Teller)
Степень покрывания полученных частиц 1-36 уретанового полимера мелкими неорганическими частицами была определена в соответствии с приведенным далее способом. Эти значения также приведены в Таблице 1.
Способ измерения степени покрывания частиц
1-36 уретанового полимера
Подготовка образцов
Каждая из частиц уретанового полимера была внедрена в акриловый полимер, твердеющий под действием видимого света. Далее, полимер разрезался/нарезался при помощи ультрамикротома (торговая марка: EM-ULTRACUT·S, изготавливается Raika Co., Ltd.), снабженного алмазным ножом, в криогенной системе (торговая марка: REICHERT-NISSEI-FCS, изготавливается Raika Co., Ltd.), чтобы подготовить чрезвычайно тонкие нарезанные элементы. После чего проводилось исследование при помощи просвечивающего электронного микроскопа (торговая марка: JEM-2100, изготавливается JEOL Ltd.) при напряжении ускорения 200 кВ. Увеличением управляли таким образом, чтобы получить изображение, в котором краевая линия, возникшая по окружности сечения частицы уретанового полимера, имела размер 2,0 мкм или более, и делали фотоснимок. На основе изображения была определена степень покрывания. Способ расчета степени покрывания на основе изображения представляет собой следующее.
Расчет степени покрывания на основе изображения
На основе изображения, полученного при помощи просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ), как описано выше, измеряли длину (А) краевой линии по окружности сечения частицы уретанового полимера. Затем была измерена длина краевой линии, на которой мелкие неорганические частицы находятся в непосредственном контакте с частицей уретанового полимера, и была получена сумма (В) длин краевых линий. Степень покрывания была получена при помощи приведенной ниже Формулы (1).
Степень покрывания (%) = В/А×100 Формула (1)
В соответствии с этим методом измерений были произвольно выбраны 100 участков в частицах уретанового полимера, и для них была рассчитана степень покрывания. В качестве степени покрывания частицы уретанового полимера было задано среднее арифметическое для этих значений.
Частицы 37-39 уретанового полимера
Для частиц 37-39 уретанового полимера были использованы основные материалы, указанные в приведенной ниже Таблице 1, к которым не добавлялись мелкие неорганические частицы.
Таблица 1
№ частицы уретанового полимера
№ основного материала частицы уретанового полимера
№ мелкой неорганической частицы
Количество мелких неорганических частиц, добавленных с внешней стороны, частей по массе
Степень покрывания, %
1
1
1
3,12
26,2
2
1
1
3,75
31,0
3
1
2
0,33
68,2
4
1
3
0,42
30,5
5
4
2
0,38
79,9
6
4
3
0,72
52,9
7
4
4
0,36
80,2
8
4
4
0,38
85,1
9
7
2
0,33
67,0
10
7
3
0,72
53,4
11
2
1
1,58
25,8
12
2
1
1,89
31,0
13
2
2
0,17
67,3
14
2
3
0,21
30,5
15
5
2
0,20
80,0
16
5
3
0,36
52,7
17
5
4
0,18
79,3
18
5
4
0,20
86,8
19
8
2
0,17
66,0
20
8
3
0,36
53,6
21
3
1
2,80
26,4
22
3
1
2,98
31,1
23
3
2
0,10
68,0
24
3
3
0,12
30,3
25
6
2
0,12
79,8
26
6
3
0,20
52,4
27
6
4
0,10
78,9
28
6
4
0,11
86,3
29
9
2
0,10
66,2
30
9
3
0,20
52,8
31
1
2
0,80
100,0
32
4
4
0,80
100,0
33
8
2
0,65
100,0
34
5
4
0,65
100,0
35
3
2
0,55
100,0
36
6
4
0,55
100,0
37
1
-
-
0,0
38
5
-
-
0,0
39
9
-
-
0,0
C: Получение исходных материалов для создания поверхностного слоя
Были получены исходные материалы из уретанового полимера для создания поверхностного слоя.
С-1: Пример синтеза полиольного соединения А
Поэтапно были смешаны следующие соединения:
- метилэтилкетон (МЕК): 79,6 частей по массе,
- политетраметиленгликоль (торговая марка: PTG1000SN, изготавливается Hodogaya Chemical Co., Ltd.): 100,0 частей по массе,
- 4,4-дифенилметандиизоцианат (торговая марка: Cosmonate PH, изготавливается Mitsui Chemical Polyurethane): 19,4 частей по массе.
Полученной таким образом смеси дали реагировать в атмосфере азота при температуре 80°С в течение 4,5 часов, чтобы получить раствор в МЕК полиола А на основе сложного полиэфира, используемого для получения полиуретана и имеющего средневесовой молекулярный вес (Mw) 10000, гидроксильное число 22 (мг КОН/г) и число функциональных групп 2,0.
С-2: Пример синтеза полиольного соединения В
Раствор в МЕК полиола В на основе сложного полиэфира, используемого для получения полиуретана и имеющего средневесовой молекулярный вес (Mw) 10000, гидроксильное число 21 (мг КОН/г) и число функциональных групп 2,0, был получен таким же образом, как и в Примере С-1 синтеза, за исключением того, что использовалась смесь следующих материалов:
- метилэтилкетон (МЕК): 79,6 частей по массе,
- полиол на основе сложного полиэфира (торговая марка: P-1010, изготавливается Kuraray Co., Ltd.): 100,0 частей по массе,
- 4,4-дифенилметандиизоцианат (торговая марка Cosmonate PH, изготавливается Mitsui Chemical Polyurethane): 19,4 частей по массе.
С-3: Пример синтеза полиольного соединения С
Раствор в МЕК поликарбонатного полиола С, используемого для получения полиуретана и имеющего средневесовой молекулярный вес (Mw) 10000, гидроксильное число 21 (мг КОН/г) и число функциональных групп 2,0, был получен таким же образом, как и в Примере С-1 синтеза, за исключением того, что использовалась смесь следующих материалов:
- метилэтилкетон (МЕК): 79,6 частей по массе,
- поликарбонатный полиол (торговая марка: PLACCEL CD 210, изготавливается Daicel Chemical Industries, Ltd.): 100,0 частей по массе,
- 4,4-дифенилметандиизоцианат (торговая марка Cosmonate PH, изготавливается Mitsui Chemical Polyurethane): 19,4 частей по массе.
С-4: Пример синтеза изоцианатного соединения D
Была проведена реакция следующих материалов при температуре 80°С в атмосфере азота в течение 2 часов:
- политетраметиленгликоль (торговая марка: PTG1000SN, изготавливается Hodogaya Chemical Co., Ltd.): 100,0 частей по массе,
- полимерный дифенилметандиизоцианат (торговая марка: Milionate MR-200, изготавливается Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 69,6 частей по массе.
К реагентам был добавлен бутилцеллозольв (72,7 частей по массе). Затем температура реагентов была установлена равной 50°С. К реагентам покапельно добавлялось 25,8 частей по массе 2-бутаноноксима (изготавливается Ardrich), чтобы получить раствор в бутилцеллозольве изоцианатного соединения D, имеющего среднее число функциональных групп 3,5.
С-5: Пример синтеза изоцианатного соединения Е
Была проведена реакция следующих материалов при температуре 80°С в атмосфере азота в течение 2 часов:
- полиол на основе сложного полиэфира (торговая марка: P-1010, изготавливается Kuraray Co., Ltd.): 100,0 частей по массе,
- полимерный дифенилметандиизоцианат (торговая марка: Milionate MR-200, изготавливается Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 69,6 частей по массе.
К реагентам был добавлен бутилцеллозольв (72,7 частей по массе). Затем температура реагентов была установлена равной 50°С. К реагентам покапельно добавлялось 5,8 частей по массе 2-бутаноноксима (изготавливается Ardrich), чтобы получить раствор в бутилцеллозольве изоцианатного соединения Е, имеющего среднее число функциональных групп 3,5.
С-6: Пример синтеза изоцианатного соединения F
Была проведена реакция следующих материалов при температуре 80°С в атмосфере азота в течение 2 часов:
- поликарбонатный полиол (торговая марка: PLACCEL CD 210, изготавливается Daicel Chemical Industries, Ltd.): 100,0 частей по массе,
- полимерный дифенилметандиизоцианат (торговая марка: Milionate MR-200, изготавливается Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.): 69,6 частей по массе.
К реагентам был добавлен бутилцеллозольв (72,7 частей по массе). Затем температура реагентов была установлена равной 50°С. К реагентам покапельно добавлялось 5,8 частей по массе 2-бутаноноксима (изготавливается Ardrich), чтобы получить раствор в бутилцеллозольве изоцианатного соединения F, имеющего среднее число функциональных групп 3,5.
D: Изготовление упругого ролика
5
Путем нанесения на металлический стержень из SUS 304, имеющий диаметр 6 мм, грунтовки (торговая марка: DY35-051, изготавливается Dow Corning Toray Co., Ltd.) и обжига ее при температуре 150°С в течение 30 минут был изготовлен электропроводящий сердечник 2. Затем электропроводящий сердечник 2 был размещен в форме, и в пустоту, возникшую в форме, был залит в жидком состоянии электропроводящий силоксановый каучук (имеющий твердость 45° по шкале Аскер С, объемное удельное сопротивление 1×10 Ом·см, который изготавливается Dow Corning Toray Co., Ltd.). Затем форму выдерживали при 150°С в течение 15 минут, чтобы выполнить вулканизацию силоксанового каучука. Изделие было удалено из формы и выдерживалось при 200°С в течение 2 часов, чтобы завершить реакцию затвердевания. Таким образом, был изготовлен упругий ролик, состоящий из упругого слоя 3, имеющего диаметр 12 мм и расположенного по окружности электропроводящего сердечника 2.
Пример 1
Получение покрывающего материала для создания поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для создания поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №1 уретанового полимера: 30 частей по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Ранее изготовленный упругий ролик был погружен в раствор покрытия, предназначенный для создания поверхностного слоя, который приготовлен, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был создан поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 6,0 мкм, что позволило получить ролик проявления по Примеру 1.
Примеры 2-10
Ролики проявления были изготовлены таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающего материала для создания поверхностного слоя из Примера 1 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 2.
Таблица 2
Полиольное соединение
Изоцианатное соединение
Частица уретанового полимера
Пример 2
А
D
2
Пример 3
А
D
3
Пример 4
В
E
4
Пример 5
А
D
5
Пример 6
В
E
6
Пример 7
В
E
7
Пример 8
В
E
8
Пример 9
А
D
9
Пример 10
С
F
10
Пример 11
Ролик проявления был изготовлен таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что поверхностный слой 4 из Примера 1 был изготовлен следующим образом.
Получение покрывающего материала для создания поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для создания поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №11 уретанового полимера: 22 части по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Ранее изготовленный упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 12,0 мкм, что позволило получить ролик проявления по Примеру 11.
Примеры 12-20
Ролики проявления были получены таким же образом, как и в Примере 11, за исключением того, что состав покрывающего материала для формирования поверхностного слоя из Примера 11 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 3.
Таблица 3
Полиольное соединение
Изоцианатное соединение
Частица уретанового полимера
Пример 12
А
D
12
Пример 13
А
D
13
Пример 14
В
E
14
Пример 15
А
D
15
Пример 16
В
E
16
Пример 17
В
E
17
Пример 18
В
E
18
Пример 19
А
D
19
Пример 20
С
F
20
Пример 21
Ролик проявления был изготовлен таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что поверхностный слой 4 из Примера 1 был получен следующим образом.
Получение покрывающего материала для создания поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для создания поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №21 уретанового полимера: 15 частей по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Затем упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 16,0 мкм, что позволило получить ролик проявления согласно Примеру 21.
Примеры 22-30
Ролики проявления были получены таким же образом, как и в Примере 21, за исключением того, что состав покрывающего материала для создания поверхностного слоя из Примера 11 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 4.
Таблица 4
Полиольное соединение
Изоцианатное соединение
Частица уретанового полимера
Пример 22
А
D
22
Пример 23
А
D
23
Пример 24
В
E
24
Пример 25
А
D
25
Пример 26
В
E
26
Пример 27
В
E
27
Пример 28
В
E
28
Пример 29
А
D
29
Пример 30
С
F
30
Сравнительные примеры 1-3
Ролики проявления, соответствующие Сравнительным примерам 1-3, были изготовлены таким же образом, как и в Примере 1, за исключением того, что состав покрывающего материала для формирования поверхностного слоя из Примера 1 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 5.
Сравнительные примеры 4-6
Ролики проявления, соответствующие Сравнительным примерам 4-6, были изготовлены таким же образом, как и в Примере 11, за исключением того, что состав покрывающего материала для формирования поверхностного слоя из Примера 11 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 5.
Сравнительные примеры 7-9
Ролики проявления, соответствующие Сравнительным примерам 7-9, были изготовлены таким же образом, как и в Примере 21, за исключением того, что состав покрывающего материала для формирования поверхностного слоя из Примера 21 был изменен на составы, указанные в приведенной ниже Таблице 5.
Таблица 5
Полиольное соединение
Изоцианатное соединение
Частица уретанового полимера
Сравнительный пример 1
А
D
31
Сравнительный пример 2
В
Е
32
Сравнительный пример 3
А
D
33
Сравнительный пример 4
А
D
34
Сравнительный пример 5
В
E
35
Сравнительный пример 6
А
D
36
Сравнительный пример 7
А
D
37
Сравнительный пример 8
В
E
38
Сравнительный пример 9
А
D
39
Сравнительный пример 10
Получение покрывающего материала для формирования поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для создания поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №37 уретанового полимера: 30 частей по массе,
- диоксид кремния (торговая марка: REOLOSIL MT-10, изготавливается Tokuyama Corp.): 60 частей по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Изготовленный ранее упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 6,0 мкм, что позволило получить ролик проявления по Сравнительному примеру 10.
Сравнительный пример 11
Получение покрывающего материала для формирования поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для формирования поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №38 уретанового полимера: 22 части по массе,
- оксид титана (торговая марка: JA-1, изготавливается Tayca Corp.): 100 частей по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Изготовленный ранее упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 12,0 мкм, что позволило получить ролик проявления по Сравнительному примеру 11.
Сравнительный пример 12
Получение покрывающего материала для формирования поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в МЕК, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для создания поверхностного слоя.
- Полиольное соединение А: 62 части по массе (при расчете в твердом состоянии),
- изоцианатное соединение D: 38 частей по массе (при расчете в твердом состоянии),
- частицы №39 уретанового полимера: 15 частей по массе,
- оксид алюминия (торговая марка: AluC805, изготавливается Nippon Aerosil Co., Ltd.): 85 частей по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Изготовленный ранее упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 140°С в течение 2 часов. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 16,0 мкм, что позволило получить ролик проявления по Сравнительному примеру 12.
Сравнительный пример 13
Получение покрывающего материала для формирования поверхностного слоя
Указанные далее материалы были смешаны путем перемешивания их при помощи перемешивающего электродвигателя, растворены и смешаны в изопропиловом спирте, чтобы получить общее содержание твердых веществ 30% по массе. После чего смесь была равномерно диспергирована при помощи песочной мельницы, чтобы получить покрывающий материал для формирования поверхностного слоя.
- Фенольный полимер (торговая марка: J-325, изготавливается DIC Corporation): 100 частей по массе,
- частицы №15 уретанового полимера: 22 части по массе,
- углеродная сажа (торговая марка: МА100, изготавливается Mitsubishi Chemical Corporation): 20 частей по массе.
Изготовление ролика проявления
Изготовленный ранее упругий ролик был погружен в раствор покрытия, приготовленный, как указано выше, и покрыт этим раствором. После того как раствор покрытия был просушен, его затвердевание проводили при температуре 150°С в течение 40 минут. После чего по окружности упругого слоя 3 был сформирован поверхностный слой 4 в виде пленки толщиной 12,0 мкм, что позволило получить ролик проявления согласно Сравнительному примеру 13.
Сравнительный пример 14
Ролик проявления был изготовлен таким же образом, как и в Сравнительном примере 13, за исключением того, что частицы уретанового полимера для поверхностного слоя 4 из Сравнительного примера 13 были заменены на частицы (а) акрилового полимера. Следует отметить, что частицы (а) акрилового полимера получали следующим образом. К 100 частям по массе частиц акрилового полимера (торговая марка: ART PEARL GR600, изготавливается Negami Chemical Industrial Co., Ltd.) добавлялось с внешней стороны 0.20 частей по массе диоксида кремния (торговая марка: REOLOSIL MT-10, изготавливается Tokuyama Corp.) с перемешиванием при помощи смесителя Henschel (изготавливается Mitsui Miike) при скорости вращения 3000 об/мин в течение 15 минут. Степень покрывания частиц (а) акрилового полимера составила 75,1%.
Сравнительный пример 15
Ролик проявления был изготовлен таким же образом, как и в Примере 11, за исключением того, что частицы уретанового полимера для поверхностного слоя 4 из Примера 11 были заменены на частицы (а) акрилового полимера из Сравнительного примера 14.
Оценка
(1) Степень покрывания частицы полимера неорганическими частицами в поверхностном слое
Степень покрывания частиц уретанового полимера (частиц акрилового полимера в Сравнительных примерах 14 и 15), распределенных в поверхностном слое, мелкими неорганическими частицами, была определена при помощи следующего метода.
(1-1) Получение образца для определения степени покрывания и его изучение
Поверхностный слой ролика проявления был отрезан лезвием бритвы перпендикулярно электропроводящему валу и внедрен в акриловый полимер, твердеющий под действием видимого света. Затем полимер был разрезан/нарезан при помощи ультрамикротома (торговая марка: EM-ULTRACUT·S, изготавливается Raika Co., Ltd.), снабженного алмазным ножом, в криогенной системе (торговая марка: REICHERT-NISSEI-FCS, изготавливается Raika Co., Ltd.), чтобы подготовить чрезвычайно тонкие нарезанные элементы. После чего проводилось исследование при помощи просвечивающего электронного микроскопа (торговая марка: JEM-2100, изготавливается JEOL Ltd.) при напряжении ускорения 200 кВ. Увеличением управляли таким образом, чтобы получить изображение, в котором краевая линия, возникшая на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера, имела размер 2,0 мкм или более, и делали фотоснимок. На основе изображения определяли степень покрывания. Способ расчета для определения степени покрывания на основе изображения будет описан позднее. Помимо этого вещество, присутствующее на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера, определяли при помощи элементного анализа с использованием EDAX. При этом было определено, является ли химический элемент кремнием, титаном или алюминием.
(1-2) Расчет степени покрывания на основе изображения
На основе изображения, полученного при помощи просвечивающего электронного микроскопа (ТЕМ), как описано выше, была измерена длина (А) краевой линии, возникшей на границе раздела между уретановым полимером и частицей уретанового полимера. Затем была измерена длина краевой линии, на которой уретановый полимер не находится в непосредственном контакте с частицей уретанового полимера из-за наличия мелких неорганических частиц, и получена сумма (В) длин краевых линий. Степень покрывания получают при помощи приведенной ниже Формулы (1).
Степень покрывания (%) = В/А×100 Формула (1)
В соответствии с этим методом измерений в области изображения ролика проявления произвольно были выбраны 100 точек в поверхностном слое, и для них была рассчитана степень покрывания. В качестве степени покрывания было задано среднее арифметическое для этих значений.
(2) Оценка изображения
Ролики проявления, соответствующие Примерам 1-30 и Сравнительным примерам 1-15, оценивались при помощи следующего метода.
(2-1) Оценка разбрасывания тонера, формирующего изображение
Ролик проявления оценивался при помощи цветного лазерного принтера (торговая марка: LBP5300, изготавливается Canon Inc.) с использованием способа контактного проявления. Более конкретно ролик проявления был установлен в черный картридж для цветного лазерного принтера. Перед выводом изображения указанный выше картридж был установлен в указанный выше цветной лазерный принтер, и его оставили в условиях окружающей среды с температурой 30°С и относительной влажностью 80% (RH, Relative Humidity) на 24 часа. После чего в условиях окружающей среды с температурой 30°С и относительной влажностью 80% с интервалом 1 мм была напечатана горизонтальная линия шириной 100 мкм. При этой оценке источник питания принудительно выключался во время проявления, и картридж вынимался из цветного лазерного принтера. Затем оценивалось разбрасывание тонера, нанесенного на электрофотографический фоточувствительный элемент.
При проведении оценки край изображения горизонтальной линии с верхней по ходу подачи стороны проявленного изображения был увеличен в 300 раз при помощи оптического микроскопа, и исследовалось наличие или отсутствие разбрасывания тонера, а также его степень. Следует отметить, что в качестве тонера использовался исходный немагнитный однокомпонентный черный проявитель, уже размещенный в указанном выше картридже. При этом разбрасывание тонера оценивалось в соответствии со следующими критериями:
АА: разбрасывание тонера не наблюдалось,
А: наблюдалось очень небольшое разбрасывание тонера,
В: наблюдалась небольшая степень разбрасывания тонера,
С: наблюдалась значительная степень разбрасывания тонера.
(2-2) Оценка неравномерности концентрации в полутоновом изображении
2
Ролик проявления оценивался при помощи цветного лазерного принтера (торговая марка: LBP5300, изготавливается Canon Inc.) с использованием способа контактного проявления. Более конкретно ролик проявления был установлен в пурпурный картридж для цветного лазерного принтера. Перед выводом изображения указанный выше картридж был установлен в указанный выше цветной лазерный принтер, и его оставили в соответствующих тесту условиях окружающей среды с температурой 30°С/относительной влажностью 80% на 24 часа. После чего в той же окружающей среде было напечатано изображение (2%) на 15000 листах. Затем было выведено полутоновое изображение, и при помощи микроскопа была исследована неравномерность концентрации в микрообласти при увеличении изображения в 300 раз. Оценка проводилась в соответствии с приведенными далее критериями. Следует отметить, что в качестве проявителя использовался исходный немагнитный однокомпонентный пурпурный проявитель, уже размещенный в указанном выше пурпурном картридже. Кроме того, в качестве бумаги использовались листы CLC (Color Laser Copia), изготавливаемые Canon Inc. (размер А4, плотность = 81,4 г/м).
А: в полутоновом изображении не наблюдалась неравномерность концентрации,
В: в полутоновом изображении наблюдалась неравномерность концентрации.
(2-3) Степень изменения плотности изображения после печати на множестве листов
Ролик проявления оценивался при помощи цветного лазерного принтера (торговая марка: LBP5300, изготавливается Canon Inc.) с использованием способа контактного проявления. Более конкретно ролик проявления был установлен в пурпурный картридж для цветного лазерного принтера. Перед выводом изображения указанный выше картридж был установлен в указанный выше цветной лазерный принтер, и его оставили в соответствующих тесту условиях окружающей среды с температурой 30°С/относительной влажностью 80% на 24 часа. После чего в той же окружающей среде было напечатано изображение (2%) на 15000 листах. Затем было выведено сплошное черное изображение, плотность которого была оценена. Следует отметить, что плотность изображения оценивалась на основе относительной концентрации по сравнению с белым участком напечатанного изображения, имеющего исходную концентрацию 0,00, которая была измерена с использованием денситометра Macbeth reflective densitometer (торговая марка, изготавливается Macbeth). Степень изменения была рассчитана относительно первоначальной плотности изображения.
2
Следует отметить, что в качестве проявителя использовался исходный немагнитный однокомпонентный пурпурный проявитель, уже размещенный в указанном выше пурпурном картридже. Кроме того, в качестве бумаги использовались листы CLC (Color Laser Copia), изготавливаемые Canon Inc. (размер А4, плотность = 81,4 г/м).
Результаты оценки для Примеров и Сравнительных примеров по отдельности приведены в Таблице 6 и Таблице 7.
Таблица 6
Предмет оценки
Степень покрывания частицы полимера в поверхностном слое, %
(2-1)
(2-2)
(2-3), %
Пример 1
26,0
B
A
1,31
Пример 2
30,0
A
A
1,93
Пример 3
68,0
A
A
1,52
Пример 4
30,0
AA
A
0,62
Пример 5
80,0
AA
A
0,55
Пример 6
53,0
A
A
1,24
Пример 7
80,0
A
A
1,93
Пример 8
85,0
B
A
2,00
Пример 9
67,0
AA
A
0,90
Пример 10
53,0
A
A
1,79
Пример 11
25,0
B
A
1,52
Пример 12
30,0
A
A
1,66
Пример 13
67,0
A
A
1,17
Пример 14
30,0
AA
A
0,69
Пример 15
80,0
AA
A
0,48
Пример 16
53,0
A
A
1,86
Пример 17
79,0
A
A
1,72
Пример 18
86,0
B
A
1,10
Пример 19
66,0
AA
A
0,76
Пример 20
53,0
A
A
1,45
Пример 21
25,0
B
A
1,59
Пример 22
30,0
A
A
1,86
Пример 23
68,0
A
A
1,24
Пример 24
30,0
AA
A
0,34
Пример 25
80,0
AA
A
0,41
Пример 26
52,0
A
A
1,38
Пример 27
79,0
A
A
1,52
Пример 28
86,0
B
A
1,66
Пример 29
66,0
AA
A
0,76
Пример 30
52,0
A
A
1,72
Таблица 7
Предмет оценки
Степень покрывания частицы полимера в поверхностном слое, %
(2-1)
(2-2)
(2-3), %
Сравнительный пример 1
100,0
B
B
6,62
Сравнительный пример 2
100,0
B
B
6,83
Сравнительный пример 3
0,0
C
A
0,62
Сравнительный пример 4
100,0
B
B
6,76
Сравнительный пример 5
100,0
B
B
6,69
Сравнительный пример 6
0,0
C
A
0,48
Сравнительный пример 7
100,0
B
B
6,62
Сравнительный пример 8
100,0
B
B
6,76
Сравнительный пример 9
0,0
C
A
0,48
Сравнительный пример 10
0,0
C
A
0,34
Сравнительный пример 11
0,0
C
A
0,48
Сравнительный пример 12
0,0
C
A
0,62
Сравнительный пример 13
78,0
B
B
7,38
Сравнительный пример 14
72,0
B
B
7,03
Сравнительный пример 15
73,0
B
B
7,24
Как показано в приведенных выше Таблицах 6 и 7, ролики проявления, соответствующие Примерам 1-30, демонстрируют отличные результаты для всех предметов оценки с (2-1) по (2-3) и, как оказалось, имеют хорошо сбалансированные свойства. В частности, ролики проявления из Примеров 4, 5, 9, 14, 15, 19, 24, 25 и 29, в которых используется уретановый полимер, служащий связующим, и частица уретанового полимера, отличающаяся по типу уретана, продемонстрировали особо выдающиеся качества по предмету оценки (2-1).
С другой стороны, ролики проявления из Сравнительных примеров 1, 2, 4, 5, 7 и 8, имеющие выпуклый участок, полученный из частицы полимера, полностью покрытой (степень покрывания 100%) неорганическими частицами, продемонстрировали относительно хорошие результаты отдельно по разбрасыванию тонера (предмет оценки (2-1)). Однако частицы полимера выпадали из поверхностного слоя во время долгой эксплуатации, и способность к перемещению проявителя значительно изменялась с течением времени. По этой причине, как показано для предмета оценки (2-3) в Таблице 7, степень изменения концентрации электрофотографического изображения была чрезвычайно большой по сравнению с Примерами. Кроме того, для ролика проявления из Сравнительных примеров 3, 6 и 9-12, имеющего выпуклый участок, полученный из частицы полимера, не покрытой (степень покрывания 0%) неорганическими частицами, разбрасывание тонера было из ряда вон выходящим.
Как описано выше, при использовании ролика проявления согласно настоящему изобретению можно воспрепятствовать разбрасыванию тонера в непосредственной близости от зоны контакта этого ролика и электрофотографического фоточувствительного элемента, а также возникновению неравномерности концентрации в полутоновом изображении. Кроме того, при использовании ролика проявления согласно настоящему изобретению мала вероятность изменения способности к перемещению тонера с течением времени, что позволяет обеспечить долгий срок его службы.
По данной заявке испрашивается приоритет японской патентной заявки №2008-294293, поданной 18 ноября 2008, которая, таким образом, включена в текст данного описания во всей ее полноте.