DE102016107871B4

DE102016107871B4 - Elektrisch-leitfähiges Element und elektrophotographischer Apparat

Info

Publication number: DE102016107871B4
Application number: DE102016107871.9A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Yoshida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2036-04-29
Also published as: US10025233B2; JP2016212413A; US20160320726A1; JP6708473B2; DE102016107871A1

Abstract

Elektrisch-leitfähiges Element, das eine Harzschicht umfasst, die enthält:ein thermoplastisches Harz;einen leitenden Füllstoff; undeine Diaryletherverbindung, wobei die Diaryletherverbindung durch die folgende Formel (2) dargestellt ist:wobei in der Formel (2) R1 und R2 jeweils ein Atom oder eine Gruppe darstellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff, Hydroxy, Alkoxy mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6, und Alkyl mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6 besteht.

Description

HINTERGRUND
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisch-leitfähiges Element und einen elektrophotographischen Apparat.
Beschreibung des Stands der Technik
Elektrophotographische bilderzeugende Apparate (nachfolgend als elektrophotographischer Apparat bezeichnet), wie etwa Kopiermaschinen und Laserstrahldrucker, beinhalten ein halbleitendes-elektrisch-leitfähiges Element, wie etwa ein Ladeband, eine Ladewalze, ein intermediäres Transferband und eine Transferwalze. Als eines aus solchen elektrisch-leitfähigen Elementen wurde ein elektrisch-leitfähiges Element erdacht, das eine elektrisch-leitfähige Harzschicht enthält, die aus einem thermoplastischen Harz gemacht ist, das einen leitenden Füllstoff, wie etwa Kohlenstoffschwarz, beinhaltet.
offenbart ein intermediäres Transferelement, das aus einer Harzzusammensetzung gemacht ist, die ein leitendes Mittel mit einem pH von 5,0 oder weniger in der Form von Aggregaten mit Korngrößen von 5 µm oder mehr mit einer Dichte in der Anzahl von 5 oder weniger pro Einheitsfläche (0,1 mm²) enthält. Gemäß dieser Offenbarung ist das leitende Mittel in einem hoch dispergierten Zustand in dem intermediären Transferelement vorhanden und dementsprechend weist das intermediäre Transferelement einen Bandwiderstand, der nicht mittels Transferspannung abgenommen hat, und einen verbesserten gleichmäßigen elektrischen Widerstand auf, der unabhängig von dem elektrischen Feld ist und abhängig von der Umgebung nicht viel variiert.
US 2003 / 0 175 045 A1 offenbart ein elektrisch leitendes Element enthaltend eine elektrisch leitende Harzzusammensetzung. Die elektrisch leitende Harzzusammensetzung enthält ein epoxidiertes Dienblockcopolymer; ein anderes thermoplastisches Elastomer als das epoxidierte Dienblockcopolymer, ein leitfähiges Mittel und eines aus einem thermoplastischen Harz und einer Verbindung mit einer Aminogruppe.
JP 2003 215 875 A offenbart ein Halbleiterband bestehend aus einem leitenden Mittel zur Verleihung der Elektronenleitfähigkeit, einer Verbindung mit einer basischen Gruppe, einem thermoplastischen Harz und/oder einem Gummimaterial.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf das Bereitstellen eines elektrisch-leitfähigen Elements mit einem elektrischen Widerstand gerichtet, bei dem es unwahrscheinlich ist, das dieser viel bzw. stark abnehmen wird, sogar bei Verwendung über einen langen Zeitraum. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist auf das Bereitstellen eines elektrophotographischen Apparats gerichtet, der stabil Hochqualitätsbilder bilden bzw. erzeugen kann.
Gemäß eines Aspekts der vorliegenden Offenbarung wird ein elektrisch-leitfähiges Element, wie in Anspruch 1 definiert, bereitgestellt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 definiert.
Gemäß des weiteren Aspekts der vorliegenden Offenbarung, wie in Anspruch 8 definiert, wird ein elektrophotographischer Apparat bereitgestellt, der ein elektrophotographisches photoempfindliches Element, ein intermediäres Transferelement, auf welches ein auf dem elektrophotographischen photoempfindlichen Element gebildetes unfixiertes Tonerbild primär zu transferieren ist, und eine Sekundärtransfervorrichtung beinhaltet, die konfiguriert ist, um das transferierte Tonerbild auf dem intermediären Transferelement sekundär auf ein Aufzeichnungsmedium zu transferieren. Das intermediäre Transferelement wird durch das elektrisch-leitfähige Element definiert.
Weitere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen offensichtlich werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines elektrisch-leitfähigen Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine schematische Schnittansicht eines elektrophotographischen Apparats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die oben zitierte offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines intermediären Transferelements, mit dem sich die vorliegende Offenbarung befasst. In diesem Verfahren wird der Arbeitsvorgang des Dispergierens des leitenden Mittels in die Harzzusammensetzung zweifach durchgeführt.
Allerdings erhöht dieser zweifach durchgeführte Arbeitsvorgang die Herstellungskosten des intermediären Transferelements.
Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass, abgesehen von der Lösung oder dem Verfahren des hochgradigen Dispergierens eines Füllstoffs, die in dem oben zitierten Patentdokument offenbart sind, eine weitere Lösung zum Reduzieren der Verringerung im elektrischen Widerstand des elektrisch-leitfähigen Elements benötigt wird, die aus dessen Verwendung über einen langen Zeitraum resultiert.
Dementsprechend haben die vorliegenden Erfinder dieses Problem studiert und haben herausgefunden, dass der elektrische Widerstand eines elektrisch-leitfähigen Elements, das eine Harzschicht beinhaltet, die einen leitenden Füllstoff und eine Diaryletherverbindung mit einer spezifischen Struktur enthält, unabhängig von dem Grad der Dispersion des leitenden Füllstoffs ist und bei dem es unwahrscheinlich ist, dass dieser stark abnehmen wird, sogar bei Verwendung über einen langen Zeitraum.
Des Weiteren haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass ein elektrisch-leitfähiges Element, das eine Harzschicht beinhaltet, die ein thermoplastisches Harz, einen leitenden Füllstoff und eine wie in Anspruch 1 definierte Diaryletherverbindung enthält, das obige Problem lösen kann.
Der Absatz [0006] in beschreibt den Fall von intermediären Transferelementen, die aus einer Harzzusammensetzung gemacht sind, in welcher ein leitendes Mittel, wie etwa Kohlenstoffschwarz, ungleichmäßig dispergiert wird. Entsprechend dieser Beschreibung wird die Harzkomponente um den leitfähigen Abschnitt des intermediären Transfers durch elektrische Feldkonzentration verschlechtert, die durch Transferspannung verursacht wird. Diese Verschlechterung reduziert wahrscheinlich die Oberflächenresistivität der ungleichmäßig dispergierten Kohlenstoffschwarzteilchen, und solch ungleichmäßig dispergierte Kohlenstoffschwarzteilchen bilden lokal einen leitfähigen Abschnitt, auf welchem das elektrische Feld konzentriert wird.
Ebenfalls haben die vorliegenden Erfinder durch ihre Untersuchungen herausgefunden, dass ein elektrisch-leitfähiges Element, das eine Harzschicht mit einem dichten Abschnitt, in welchem der leitende Füllstoff mit einer großen Dichte in dem Harz vorhanden ist, und einem kargen (bzw. spärlichen) Abschnitt, in welchem der leitende Füllstoff karg (bzw. spärlich) ist, beinhaltet, verursacht, dass sich eine angewandte Spannung auf dem dichten Abschnitt konzentriert und sich deshalb das Harz um den leitenden Füllstoff verschlechtert oder karbonisiert. Die Erfinder denken deshalb, dass dies verursacht, dass leitfähige Pfade gebildet werden unter Teilchen des leitenden Füllstoffs. Deshalb wird angedacht, dass, in elektrisch-leitfähigen Elementen, die eine Harzschicht mit einem dichten Abschnitt, in dem der leitende Füllstoff in dem Harz mit einer großen Dichte vorhanden ist, und einem kargen Abschnitt, in dem der leitende Füllstoff karg ist, beinhalten, der elektrische Widerstand wahrscheinlich abnehmen wird.
Die Diaryletherverbindung gemäß der vorliegenden Offenbarung weist Arylgruppen mit einem konjugierten π-Elektronensystem auf beiden Seiten des Sauerstoffatoms auf. Deshalb weist das Molekül der Diaryletherverbindung eine polarisierte Struktur auf, in welcher die Dichte der π-Etektronen um das Sauerstoffatom erhöht ist. Die vorliegenden Erfinder haben deshalb angedacht, dass, wenn eine Spannung an das elektrisch-leitfähige Element angebracht wird, ein Teil des Stroms, der in das elektrisch-leitfähige Element fließt, in die Richtung von dem Abschnitt der großen Elektronendichte zu dem Abschnitt der geringen Elektronendichte in dem Molekül der Diaryletherverbindung fließt. Dementsprechend wird die Spannung, die auf dem thermoplastischen Harz lokal konzentriert ist, reduziert. Es wird deshalb erwartet, dass es unwahrscheinlich ist, dass sich die Harzkomponente verschlechtert oder karbonisiert wird, und deshalb ein elektrisch-leitfähiges Element erhalten wird, dessen elektrischer Widerstand nicht stark abnehmen wird. Es wird erwartet, dass es unwahrscheinlich ist, dass der elektrische Widerstand des elektrisch-leitfähigen Elements stark abnehmen wird, sogar falls der leitende Füllstoff ungenügend in der Harzschicht dispergiert wird.
Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung wird ferner im Einzelnen mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben.
Diaryletherverbindung
Die Diaryletherverbindung, wie in Anspruch 1 definiert und die hier verwendet wird, kann durch die folgende Formel (1) dargestellt werden: Ar1—O—Ar2 (1)
In der Formel (1) stellen Ar1 und Ar2 jeweils eine Gruppe in Übereinstimmung mit der Definition der Diaryletherverbindung von Anspruch 1 dar.
Die durch Ar1 und Ar2 dargestellten Gruppen sind Phenylgruppen. Ar1 und Ar2 können gleich oder unterschiedlich sein.
Falls Ar1 oder Ar2 einen Substituenten aufweisen, ist der Substituent eine Elektronen-spendende Gruppe. Die Elektronen-spendende Gruppe ist effektiv im Erhöhen der Elektronendichte des konjugierten π-Eiektronensystems der Arylgruppen, welches dementsprechend das Molekül polarisiert. Die Elektronen-spendende Gruppe (d. h. R1 und/oder R2) kann zumindest eine Gruppe wie in Anspruch 1 definiert sein. Die Kohlenstoffanzahl der Alkoxygruppe und der Alkylgruppe kann bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 3 sein. Die Substituenten von Ar1 und Ar2 können gleich oder unterschiedlich sein.
Die Elektronen-spendende Gruppe ist an der para-Position von jeder Arylgruppe substituiert. Der Substituent oder die Elektronen-spendende Gruppe ist an der para-Position vorhanden, gegenüber dem Sauerstoffatom. Diese Struktur ermöglicht dem konjugierten π-Elektronensystem in dem Molekül als ein Ganzes polarisiert zu werden..
Beispiele der Diaryletherverbindung, die durch die Formel (1) dargestellt ist, beinhalten Diphenylether, 4-Hydroxydiphenylether, 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4-Methoxydiphenylether, 4,4'-Dimethoxydiphenylether, und 4-Methoxy-4'-methyldiphenylether.
Die Diaryletherverbindungen, die durch die folgende Formel (2) dargestellt werden, liegen in dem elektrisch-leitfähigen Element der vorliegenden Erfindung vor:
In der Formel (2) stellen R1 und R2 jeweils ein Atom oder eine Gruppe dar, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff, Hydroxy, Alkoxy mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6, und Alkyl mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6 besteht. Noch genauer sind R1 und R2 wünschenswerterweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Hydroxy, Methoxy, Ethoxy, Methyl, und Ethyl besteht.
Das Verhältnis der enthaltenen Diaryletherverbindung ist wünschenswerterweise in dem Bereich von 0,5 ppm bis 5000 ppm, wie etwa in dem Bereich von 5 ppm bis 1000 ppm, relativ zu der Gesamtmasse des thermoplastischen Harzes, des leitenden Füllstoffs und der Diaryletherverbindung. Wenn das Verhältnis der Diaryletherverbindung in solch einem Bereich ist, wird es unwahrscheinlich, dass der elektrische Widerstand stark abnehmen wird, sogar durch wiederholte Spannungsanwendungen. Der Gehalt der Diaryletherverbindung kann durch Gaschromatographie-Massenspektroskopie-(GC/MS)-Analyse gemessen werden. Die Einzelheiten der GC/MS-Analyse werden in den Beispielen beschrieben werden.
Thermoplastisches Harz
Das thermoplastische Harz ist zumindest ein Harz, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen, Polypropylen, Polyacetal, Polyamid, Polyamidimid, Polycarbonat, Polybutylennaphthalat, Polyvinylidenfluorid, Polyetheretherketon, Polyphenylensulfid und Polyimid besteht.
Vorteilhaft weist das thermoplastische Harz eine oder beide der durch die folgenden Formeln (3) und (4) dargestellten Strukturen in dessen Struktureinheit auf.
Da diese Strukturen ähnlich zu dem Molekül der Diaryletherverbindung sind, das heißt eine Struktur, in welcher zwei Arylgruppen mit einem Atom dazwischen verbunden sind, ist das thermoplastische Harz mit der Diaryletherverbindung mischbar. Dementsprechend wird erwartet, dass die Diaryletherverbindung ausreichend in dem thermoplastischen Harz dispergiert wird und deshalb die Verringerung in dem elektrischen Widerstand des resultierenden elektrisch-leitfähigen Elements effektiv reduziert wird. Solch thermoplastische Harze beinhalten Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS) und Polyimid (PI).
Vorteilhafterweise wird zumindest entweder PEEK oder PPS verwendet. Diese Harze vereinfachen die Herstellung des elektrisch-leitfähigen Elements.
Verschiedene Typen (bzw. Arten) und Reinheiten (bzw. Reinheitsgrade) von PEEK und PPS sind kommerziell erhältlich. Diese thermoplastischen Harze in verschiedenen Reinheitsgraden können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Das PEEK kann aus der von Victrex hergestellten Victrex PEEK Serie, die PEEK 450G, 381G und 151G beinhaltet, ausgewählt werden.
Das PPS kann aus der von Toray hergestellten TORELINA Serie, die TORELINA A-900, A670X01 und A756MX02 beinhaltet, und aus der Superhart PPS Serie, der glasfaserverstärktes PPS Serie, mineralgefüllten-verstärkten PPS Serie und Legierungen und modifizierten PPS Serie, die jeweils von DIC hergestellt werden, ausgewählt werden.
Leitender Füllstoff
Der leitende Füllstoff kann aus einer Vielzahl von bekannten Materialien ausgewählt werden, die als ein leitender Füllstoff verwendet werden. Beispielhafte Materialien, die als ein leitender Füllstoff verwendet werden, beinhalten leitende Kohlenstoffe, wie etwa Kohlenstoffschwarz, saures Kohlenstoffschwarz, dessen Oberfläche oxidiert worden ist, Kohlenstoffnanoröhren, Kohlenstoffnanofasern und Graphit; Metalloxide, wie etwa Titanoxid, Zinkoxid, Zinnoxid, Magnesiumoxid, Aluminiumoxid, Antimon-dotiertes Zinnoxid und Indium-dotiertes Zinnoxid; Metallsalze, wie etwa Kaliumtitanat, Lithiumperchlorat und Lithiumhexaflourantimonat; und leitfähige Polymere, welche in der Form eines Pulvers sein können, wie etwa Polyanilin, Polypyrrol und Polyacetylen.
Leitfähige Kohlenstoffe werden als der leitende Füllstoff bevorzugt. Kohlenstoffschwarz wird insbesondere bevorzugt. Kohlenstoffschwarz ist günstig (bzw. preiswert) und nützlich zum Kontrollieren der elektrischen Leitfähigkeit, da es unwahrscheinlich ist, dass dieser stark (bzw. viel) ausbluten wird.
Beispiele des Kohlenstoffschwarz beinhalten Ketjenschwarz, Furnaceruß, Acetylenschwarz (bzw. Acetylenruß), thermisches Schwarz und Gasruß. Acetylenschwarz wird mehr bevorzugt. Acetylenschwarz enthält kleine Verunreinigungen und dessen Verwendung ermöglicht die einfache Herstellung des elektrisch-leitfähigen Elements mit einer geeigneten Leitfähigkeit. Kommerziell erhältliche Acetylenschwarze beinhalten die Denka-Schwarz-Serie (hergestellt von Denka), die Mitsubishi leitfähige Kohlenstoffschwarz Serie (Mitsubishi Chemical), die VULCAN Serie, hergestellt von Cabot, die Printex Serie, hergestellt von Degussa, und SRF, hergestellt von Asahi Carbon.
Der Anteil des enthaltenen leitenden Füllstoffs ist wünschenswerterweise in dem Bereich von 5 Massenteilen bis 40 Massenteilen, wie etwa in dem Bereich von 5 Massenteilen bis 30 Massenteilen, relativ zu 100 Massenteilen des thermoplastischen Harzes. Wenn der Anteil des leitenden Füllstoffs in solch einem Bereich ist, weist das resultierende elektrisch-leitfähige Element einen elektrischen Widerstand in einem gewünschten Bereich auf und weist eine ausreichende mechanische Stärke vor.
Elektrisch-leitfähiges Element
1 ist eine schematische Schnittansicht eines elektrisch-leitfähigen Elements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In dem elektrisch-leitfähigen Element 101, das in 1 gezeigt ist, sind der leitende Füllstoff und die durch die Formel (1) dargestellte Diaryletherverbindung in dem thermoplastischen Harz dispergiert. Im Übrigen sollte erkannt werden, dass das elektrisch-leitfähige Element nicht auf die Struktur, die in Tabelle 1 gezeigt ist, limitiert ist.
Das elektrisch-leitfähige Element kann mittels des folgenden Prozess angefertigt werden. Pellets aus dem Rohmaterial, welches ein thermoplastisches Harz, ein leitender Füllstoff und eine Diaryletherverbindung ist, werden zusammengemischt. Die Mischung wird Schmelzkneten in einem Schmelzkneter unterworfen und wird zu Pellets einer elektrisch-leitfähigen Harzzusammensetzung geformt, die als das Rohmaterial verwendet wurde. Die Pellets der elektrisch-leitfähigen Harzzusammensetzung werden in einem Einfachschneckenextruder geschmolzen. Die geschmolzene Zusammensetzung wird durch einen zylindrischen Schlitz extrudiert, der an einem Ende des Extruders angeordnet ist, und dann auf einem zylindrischen Kühldrehstift (bzw. Kühldorn) gekühlt.
Da die Diaryletherverbindung in der Mischung verflüchtigt werden kann, während die Mischung schmelzgeknetet wird, wird der Diaryletherverbindungsgehalt in der Mischung wünschenswerterweise höher eingestellt als der gewünschte Gehalt in dem resultierenden elektrisch-leitfähigen Element. Noch genauer, das Verhältnis der Diaryletherverbindung in der Mischung ist wünschenswerterweise in dem Bereich von 0,001 Massenteilen bis 6,0 Massenteilen relativ zu 100 Massenteilen des thermoplastischen Harzes. Durch Einstellen des Verhältnisses der Diaryletherverbindung zu dem thermoplastischen Harz auf 0,001 Massenteile oder mehr kann das resultierende elektrisch-leitfähige Element einen ausreichenden Diarylethergehalt aufweisen. Ebenfalls ist der Diaryletherverbindungsgehalt in der Mischung wünschenswerterweise 6,0 Massenteile oder weniger. Falls die Mischung eine große Menge an Diaryletherverbindung enthält, wird es wahrscheinlich, dass die Etherverbindung sich unerwünscht während des Schmelzknetens als (bzw. in) Gas verflüchtigt.
Das Schmelzkneten wird typisch bei einer Temperatur höher als oder gleich zu der Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Harzes durchgeführt, bei welcher sich das Harz nicht zersetzt. Beispielsweise kann, falls PEEK als das thermoplastische Harz verwendet wird, die Schmelzknettemperatur in dem Bereich von 310°C bis 410°C sein. Falls PPS als das thermoplastische Harz verwendet wird, kann die Schmelzknettemperatur in dem Bereich von 200°C bis 340°C sein.
Das elektrisch-leitfähige Element kann mittels Blasformen gebildet werden.
Falls das elektrisch-leitfähige Element als ein intermediäres Transferelement verwendet wird, ist die Volumenresistivität des elektrisch-leitfähigen Elements wünschenswerterweise in dem Bereich von 1,0 × 10³ Ωcm bis 1,0 × 10¹⁴ Ωcm, wie etwa in dem Bereich von 1,0 x 10⁵ Ωcm bis 1,0 × 10¹³ Ωcm. Es ist ebenfalls wünschenswert, dass das Verhältnis der Oberflächenresistivität zu der Volumenresistivität (Oberflächenresistivität/Volumenresistivität) in dem Bereich von 1 bis 1000 ist.
Die Dicke des elektrisch-leitfähigen Elements ist wünschenswerterweise in dem Bereich von 40 µm bis 120 µm.
Die Oberfläche des elektrisch-leitfähigen Elements kann beschichtet sein. Noch genauer kann eine Lösung aus einem UV-härtbaren Harz und einem Leitfähigkeitskontrollmittel in einem organischen Lösungsmittel auf die Oberfläche des elektrisch-leitfähigen Elements durch Schlitzbeschichtung aufgebracht werden. Nachdem das organische Lösungsmittel durch Trocknen entfernt ist, wird die Beschichtung mit UV-Licht bestrahlt, um eine Oberflächenschicht zu bilden. Die Oberfläche des elektrisch-leitfähigen Elements kann beispielsweise mittels Läppens zum Bilden von kleinen Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche mit einem scheuernden Papier, oder mittels Erwärmens des elektrisch-leitfähigen Elements, das in einer zylindrischen Innenform platziert ist, auf eine Temperatur größer als oder gleich zu der Glasübergangstemperatur des Harzes und Pressens des elektrisch-leitfähigen Elements gegen eine zylindrische Außenform, um das Oberflächenprofil zu korrigieren, behandelt werden.
Elektrophotographischer Apparat
Jetzt wird ein elektrophotographischer Apparat gemäß einer Ausführungsform beschrieben werden, in welchem das elektrisch-leitfähige Element von einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung als das intermediäre Transferelement (intermediäre Transferband) verwendet wird.
In dem elektrophotographischen Apparat, wie in 2 gezeigt, der ein intermediäres Transferband 15, ein photoempfindliches Element (elektrophotographisches photoempfindliches Element) 12, das gleichmäßig mittels einer Ladevorrichtung 11 geladen wird, beinhaltet, wird Licht ausgesetzt, wie etwa einem Laserstrahl, das aus einer Belichtungsvorrichtung 18 emittiert wird, und deshalb wird ein elektrostatisches latentes Bild gebildet. Geladene Toner aus vier Farbentwicklungseinheiten 13 (Gelb 13a, Magenta 13b, Cyan 13c und Schwarz 13d) werden auf dem photoempfindlichen Element 12 gehalten und dadurch werden unfixierte Tonerbilder eines nach dem anderen gebildet. Die Tonerbilder, die auf dem photoempfindlichen Element 12 gebildet wurden, empfangen eine Transferspannung zwischen einer primären Transferwalze 14 und dem photoempfindlichen Element 12, die in Kontakt miteinander sind, die dadurch auf das intermediäre Transferband 15 so transferiert werden, um einer über dem anderen (primärer Transfer) überlagert zu werden. Das dadurch auf dem intermediären Transferbild 15 gebildete vierfarbigen Tonerbild wird zu einem Zeitpunkt auf das Transferpapier (Aufzeichnungsmedium) P zwischen einer sekundären Transferwalze (bzw. Sekundärwalze) 16 und einer Gegenwalze 17, die der sekundären Transferwalze gegenüberliegt, die in Kontakt miteinander sind, transferiert, dadurch wird ein Bild (sekundärer Transfer) gebildet.
Im Übrigen sollte angemerkt werden, dass die Struktur des elektrophotographischen Apparats nicht auf die limitiert ist, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein elektrisch-leitfähiges Element bereitgestellt, welches einen elektrischen Widerstand aufweist, bei dem es unwahrscheinlich ist, das dieser stark abnehmen wird, sogar bei Verwendung über einen langen Zeitraum. Entsprechend eines weiteren Aspekts der vorliegenden Offenbarung wird ein elektrophotographischer Apparat bereitgestellt, welcher stabil Hochqualitätsbilder erzeugen kann.
BEISPIELE
Beispiele des elektrisch-leitfähigen Elements gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachfolgend beschrieben werden. Das elektrisch-leitfähige Element der Offenbarung ist nicht auf die folgenden Beispiele limitiert.
BEISPIEL 1
Herstellung des elektrisch-leitfähigen Elements
Mit 100 Massenteilen an PEEK (Victrex PEEK 381G, hergestellt von Victrex) werden 25 Massenteile an Kohlenstoffschwarz (Acetylenschwarz: Denka-Schwarz hergestellt von Denka) und 0,002 Massenteile an Diphenylether (hergestellt von Wako Pure Chemical Industries) gemischt. Die Mischung wurde schmelzgeknetet, um eine elektrisch-leitfähige Harzzusammensetzung zuzubereiten, und zu Pellets unter Verwendung eines kontinuierlichen Doppelschneckenextruders TEX 30α, hergestellt von Japan Steel Works, geformt. Die Schmelzknettemperatur wurde in dem Bereich von 350°C bis 380°C kontrolliert. Anschließend wurden die resultierenden Pellets der elektrisch-leitfähigen Harzzusammensetzung in einen Einzelschneckenextruder eingeführt, der auf 380°C eingestellt war, und die Harzzusammensetzung wurde darin geschmolzen und aus einer zylindrischen Düse davon extrudiert. Die extrudierte Harzzusammensetzung wurde gekühlt und auf einem zylindrischen Kühldrehstift (bzw. Kühldorn) verfestigt, um ein elektrisch-leitfähiges Element zu ergeben.
Evaluierung des elektrisch-leitfähigen Elements
Leitfähigkeit des elektrisch-leitfähigen Elements
Die Oberflächenresistivität und die Volumenresistivität des resultierenden elektrisch-leitfähigen Elements wurden zur Evaluierung der Leitfähigkeit gemessen. Eine Ringsonde (URS Sonde, hergestellt von Mitsubishi Chemical, Innenelektrode-Außendurchmesser: 5,9 mm, Außenelektrode-Innendurchmesser: 11,0 mm, Außenelektrode-Außendurchmesser: 17,8 mm) und ein Messtisch (Resitable UFL, hergestellt von Mitsubishi Chemical) wurden an ein Resistivitätsmeter (Hiresta UP, hergestellt von Mitsubishi Chemical) angeschlossen. Die Oberflächenresistivität und die Volumenresistivität der Probe wurden durch Anwenden einer Spannung von 100 V auf die Probe, die zwischen der Sonde und dem Messtisch angeordnet war, für 10 Sekunden während ein Druck von ungefähr 2 kgf auf die Probe platziert wurde, gemessen.
Gehalt an Diaryletherverbindung
Der Gehalt der Diaryletherverbindung in dem resultierenden elektrisch-leitfähigen Element wurde mittels thermischer Desorption-Gaschromatographie-Massenspektroskopie (GC/MS) gemessen. Eine Probe (20 mg) von mehreren Millimetern auf jeder Seite, die aus dem elektrisch-leitfähigen Element herausgeschnitten wurde, wurde erwärmt, und aus der Probe freigesetztes Gas wurde eingesammelt. Das eingesammelte Gas wurde der Analyse unter den folgenden Bedingungen zum Bestimmen des Gehalts der Diaryletherverbindung in der Probe unterworfen.

(i) Bedingungen zum Einsammeln des desorbierten Gases Erwärmungstemperatur: 330°C Erwärmungszeit: 15 Min. Erwärmungsatmosphäre: He, 50 ml/Min. Einfangmittel: GC gepackte Säule Packmaterial Tenax-GR, Gitter 20/35 (erhältlich von GL Sciences)
(ii) Bedingungen zur thermischen Desorption Thermischer Desorptionsapparat: JTD-505 II (hergestellt von Japan Analytical Industry) Primäre Desorptionsbedingungen: Desorption bei 260°C, Einfangen bei 60°C für 15 Minuten Sekundäre Desorptionsbedingungen: Einfangen bei 280°C für 180 Sekunden
(iii) GC/MS Messbedingungen GC: HP 6890 (hergestellt von Agilent) MS: JMS-SX 102A (hergestellt von JEOL) Säule: J&W DB-5MS, 30 m × 0,25 mm (ID), Dicke 0,5 µm (hergestellt von Agilent Technology) Säulentemperaturprofil: von 60°C (5 Min.) bis 300°C (25 Min. behalten), Erwärmungsrate 8°C/Min. Ionisierung: Elektronenionisierung (EI) Trägergas: He, 1,5 ml/Min. (Teilungsverhätlnis = 30:1) Ionenquellentemperatur: 250°C TIC Massenbreich: m/z = 29 bis 500

Haltbarkeitstest
Die Veränderung des elektrischen Widerstands des elektrisch-leitfähigen Elements mit der Zeit wurde gemessen. Das elektrisch-leitfähige Element wurde als ein Transferband in der intermediären Transfereinheit einer Kopiermaschine (IR-ADVANCE C5051, hergestellt von Canon) installiert, und ein Papierzuführlauftest wurde für die Haltbarkeit des elektrisch-leitfähigen Elements durchgeführt. Der Papierzuführlauftest wurde unter den Bedingungen bei einer Temperatur von 15°C und einer Luftfeuchtigkeit von 10% RH mittels Druckens eines Magentavollmusters auf 600 Tausend A4 Blättern (GF-600, hergestellt von Canon, Basisgewicht: 60 g/m²) durchgeführt.
Nach dem Papierzuführlauftest wurde das gleiche Muster zusätzlich auf 20 Blättern zum Kontrollieren der gedruckten Bilder, die unter Verwendung der gesamten Peripherie des intermediären Transferbands gebildet wurden, gedruckt. Die gedruckten Bilder auf den 20 Blättern wurden visuell auf Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte kontrolliert, welches ein Bilddefekt ist. Das Ergebnis wurde gemäß den folgenden Kriterien eingestuft. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Evaluierungen.

Rang A: es gab keine Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte in irgendeinem Bild.
Rang B: es gab einige Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte in zumindest einem Bild.

BEISPIELE 2 bis 4 und 6 bis 8, Referenzbeispiel 5, VERGLEICHSBEISPIELE 1 bis 2
Elektrisch-leitfähige Elemente wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 unter Verwendung der Materialien und Verhältnisse, die in Tabelle 1 gezeigt sind, hergestellt. In Beispiel 8, in welchem PPS als das thermoplastische Harz verwendet wurde, wurde Schmelzkneten in dem Temperaturbereich von 290°C bis 330°C durchgeführt.

Das PPS Harz, das in Tabelle 1 gezeigt ist, war TORELINA, das von Toray hergestellt wird. Für die Diaryletherverbindungen, die in Tabelle 1 gezeigt sind, waren Diphenylether und 4,4'-Diaminodiphenylether Produkte von Kishida Chemical; und 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4-Methoxydiphenylether und 3,4-Dichlordiphenylether waren Produkte von Tokyo Chemical Industry. Tabelle 1

	Thermoplastisches Harz		Elektrisch-leitfähiger Kohlenstoff		Diaryletherverbindung
	Material	Verhältnis (Massenteil(e))	Material	Verhältnis (Massenteil(e))	Material	Verhältnis (Massenteil(e))
Beispiel 1	PEEK	100	CB	25	Diphenylether	0,002
Beispiel 2						0,01
Beispiel 3						1,2
Beispiel 4						5,6
Beispiel 5*					4,4'-Diaminodiphenylether	0,06
Beispiel 6					4,4'-Dihydroxydiphenylether	0,06
Beispiel 7					4-Methoxydiphenylether	0,06
Beispiel 8	PPS	100	CB	22	Diphenylether	1,2
Vergleichsbeispiel 1	PEEK	100	CB	22	3,4-Dichlordiphenlyether	0,06
Vergleichsbeispiel 2	PEEK	100	CB	22	-	0
CB: Kohlenstoffschwarz; ^*Referenzbeispiel

Die resultierenden elektrisch-leitfähigen Elemente wurden auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

	Diphenyletherverbindungsgehalt (ppm)	Volumenresistivität (Ω•cm)		Oberflächenresistivität (Ω/quadrat)		Bilddefekt aufgrund ungleichmäßiger Dichte
	Diphenyletherverbindungsgehalt (ppm)	Vor Haltbarkeitstest	Nach Haltbarkeitstest	Vor Haltbarkeitstest	Nach Haltbarkeitstest	Bilddefekt aufgrund ungleichmäßiger Dichte
Beispiel 1	2	1,30E+10	8,50E+09	1,50E+12	3,10E+11	RankA
Beispiel 2	7	1,50E+10	7,20E+09	1,50E+12	1,90E+11	RankA
Beispiel 3	950	9,80E+09	5,50E+09	9,50E+11	3,50E+11	RankA
Beispiel 4	4650	1,10E+10	6,50E+09	1,00E+12	1,50E+11	RankA
Beispiel 5*	42	1,10E+10	5,30E+09	2,30E+12	9,10E+11	RankA
Beispiel 6	65	9,00E+09	1,80E+09	1,90E+12	2,10E+11	RankA
Beispiel 7	30	1,10E+10	1,50E+09	1,50E+12	5,50E+11	RankA
Beispiel 8	38	1,20E+10	3,49E+09	1,30E+12	3,00E+11	RankA
Vergleichsbeispiel 1	33	8,50E+09	3,00E+07	1,90E+12	5,50E+09	Rank B
Vergleichsbeispiel 2	0	2,20E+10	3,00E+07	1,50E+12	8,00E+07	Rank B
*Referenzbeispiel

Es wurde bestätigt, dass die elektrisch-leitfähigen Elemente der Beispiele 1 bis 4 und 6 bis 8 sowie des Referenzbeispiels 5 keine Bilddefekte oder Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte produzierten und reduzierte Veränderungen im elektrischen Widerstand sogar nach dem Papierzuführlauftest, der auf 600 Tausend Blättern durchgeführt wurde, vorwiesen.
Die elektrisch-leitfähigen Elemente der Vergleichsbeispiele 1 und 2 stellten Bilder mit ungleichmäßiger Dichte her. In Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Diaryletherverbindung verwendet, die mit einer Elektronen-ziehenden funktionellen Gruppe substituiert ist. Diese Diaryletherverbindung wird nicht polarisiert und kann deshalb nicht ausreichend die elektrische Last auf dem thermoplastischen Harz reduzieren. Dies ist möglicherweise der Grund wieso die Veränderung in der Leitfähigkeit bei einer Langzeitverwendung nicht ausreichend reduziert werden kann.
Während die vorliegende Offenbarung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen limitiert ist. Der Umfang der folgenden Ansprüche ist der breitesten Interpretation zugrunde zu legen, sodass alle solche Modifikationen in äquivalenten Strukturen und Funktionen eingeschlossen werden.

Claims

Elektrisch-leitfähiges Element, das eine Harzschicht umfasst, die enthält: ein thermoplastisches Harz; einen leitenden Füllstoff; und eine Diaryletherverbindung, wobei die Diaryletherverbindung durch die folgende Formel (2) dargestellt ist:
wobei in der Formel (2) R1 und R2 jeweils ein Atom oder eine Gruppe darstellen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff, Hydroxy, Alkoxy mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6, und Alkyl mit einer Kohlenstoffanzahl von 1 bis 6 besteht.
Elektrisch-leitfähiges Element nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz zumindest eine aus den durch die folgenden Formeln (3) und (4) dargestellten Strukturen in der Struktureinheit davon aufweist:
Elektrisch-leitfähiges Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei das thermoplastische Harz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyetheretherketon, Polyphenylensulfid und Polyimid besteht.
Elektrisch-leitfähiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verhältnis der Diaryletherverbindung in dem Bereich von 0,5 ppm bis 5000 ppm relativ zu der Gesamtmasse des thermoplastischen Harzes, des leitenden Füllstoffs und der Diaryletherverbindung ist.
Elektrisch-leitfähiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der leitende Füllstoff ein leitender Kohlenstoff ist.
Elektrisch-leitfähiges Element nach Anspruch 5, wobei der leitende Kohlenstoff Acetylenschwarz ist.
Elektrisch-leitfähiges Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verhältnis des leitenden Füllstoffs in dem Bereich von 5 Masseteilen bis 40 Masseteilen relativ zu 100 Masseteilen des thermoplastischen Harzes ist.
Elektrophotographischer Apparat, der umfasst: ein elektrophotographisches photoempfindliches Element; ein intermediäres Transferelement, auf welches ein auf dem elektrophotographischen photoempfindlichen Element gebildetes unfixiertes Tonerbild primär zu transferieren ist; und eine Sekundärtransfervorrichtung, die konfiguriert ist, um das transferierte Tonerbild auf dem intermediären Transferelement sekundär auf ein Aufzeichnungsmedium zu transferieren, wobei das intermediäre Transferelement das elektrisch-leitfähige Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.