JP2012093727A - 帯電部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明によれば、上記帯電部材と、該帯電部材に当接して配置されている電子写真感光体とを備え、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているプロセスカートリッジが提供される。
基体としては、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、又はニッケルの金属や、これらの合金等の基体を用いることができる。
弾性層を形成する材料としては、従来の帯電部材の弾性層に用いられているゴムや熱可塑性エラストマーを1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。ゴムの具体例を以下に挙げる。ウレタンゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム。スチレン−ブタジエン−スチレンゴム、アクリロニトリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、またはアルキルエーテルゴム等。
上記表面層は、Si−O−Ta結合を有し、かつ、下記構造式(1)で示される構成単位と、下記構造式(2)で示される構成単位とを有する高分子化合物を含む。
式(1)中、R1、R2は各々独立して、構造式(3)〜(6)を示す。
Ta(OR37)(OR38)(OR39)(OR40)(OR41) (12)
上記構造式(11)中、R33は下記構造式(13)〜(16)で示される構造から選ばれる何れかを示す。R34〜R36は各々独立して炭素数1〜4のアルキル基を示す。構造式(12)中、R37〜R41は各々独立して炭素数1〜9のアルキル基を示す。
式(17)中、R68は炭素数1〜21のアルキル基、またはフェニル基を示し、R69〜R71は各々独立して炭素数1〜6のアルキル基を示す。また、R68がフェニル基である加水分解性シラン化合物を含む場合、R68が炭素数1〜21のアルキル基である加水分解性シラン化合物と併用することが、加水分解縮合反応を通して構造が変化しても溶媒との相溶性が良好であることから、好ましい。
(1)工程
モノマーとしての式(11)で示される加水分解性シラン化合物(A)と、式(17)で示される加水分解性シラン化合物(B)と、式(12)で示される加水分解性タンタル化合物(C)とを準備する。
加水分解性シラン化合物(A)と加水分解性シラン化合物(B)を混合し、水(D)、アルコール(E)を添加して、加熱還流により加水分解・縮合を行い、加水分解性シラン化合物の縮合物を得る。
得られた液に、加水分解性タンタル化合物(C)を添加し、混合し、適宜加熱して、加水分解・縮合を行い、加水分解性シラン化合物と加水分解性タンタル化合物の縮合物(シランタンタル縮合物ともいう。)を生成させ、縮合物含有液を得る。
縮合物含有液に光重合開始剤(G)を添加、混合する。
(1)工程
加水分解性シラン化合物(A)の具体例を以下に示す。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
式(20)中、Aは、式(11)で示される加水分解性シラン化合物(A)のモル数を示す。Bは、式(17)で示される加水分解性シラン化合物(B)のモル数を示す。Cは、式(12)で示される加水分解性タンタル化合物(C)のモル数を示す。
(2)工程
添加する水(D)の添加量は、加水分解性シラン化合物(A)及び(B)の合計のモル数(A+B)に対する水のモル数Dとの比、Ror(D/(A+B))が、0.3以上、6.0以下であることが好ましい。Rorは1.2以上3.0以下であることがより好ましい。
光重合開始剤(G)は、シランタンタル縮合物を架橋させるために用いる。光重合開始剤(G)としては、ルイス酸あるいはブレンステッド酸のオニウム塩、カチオン重合触媒を用いることもできる。カチオン重合触媒としては、例えば、ボレート塩、イミド化合物、トリアジン化合物、アゾ化合物、過酸化物等が挙げられる。
低圧水銀ランプを用いる場合、紫外線の積算光量は、ウシオ電機(株)製の紫外線積算光量計UIT−150−AやUVD−S254(いずれも商品名)を用いて測定することができる。また、エキシマUVランプを用いる場合、紫外線の積算光量は、ウシオ電機(株)製の紫外線積算光量計UIT−150−AやVUV−S172(いずれも商品名)を用いて測定することができる。
本発明の帯電部材を有するプロセスカートリッジを備えた電子写真装置の一例を図2に示す。円筒状の電子写真感光体1は本発明の帯電部材3(図2においてはローラー形状の帯電部材)に当接して配置されて、軸2を中心に矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。回転駆動される電子写真感光体1の表面は帯電部材3により、正または負の所定電位に均一に帯電される。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光等の露光手段(不図示)から出力される露光光(画像露光光)4を受けることで、電子写真感光体1の表面に、目的の画像に対応した静電潜像が形成される。
[実施例1]
[1]縮合物の調製および評価
表1に示す成分を混合した後、室温で30分攪拌した。
(1)Si−O−Ta結合の有無
縮合物1について、Taの縮合状態を以下のように測定した。測定用試料として、縮合物1の合成の際に用いたイオン交換水を17O−H2O(7〜9.9atm%、CIL社製)に代えた他は、縮合物1と同様にして縮合物1(以降、「評価用縮合物1」とする)を合成した。
(2)Si−O−Ta結合およびTa−O−Ta結合の数に対するTa−O−Ta結合の数の比の算出
上記評価[1](1)にて得た評価用縮合物1の17O−NMRのスペクトルにおける各ピークの積分値より、Si−O−Ta結合およびTa−O−Ta結合の数に対するTa−O−Ta結合の数の比、即ち、(Ta−O−Ta)/{(Si−O−Ta)+(Ta−O−Ta)}を算出した。
縮合物1の25gに、光カチオン重合開始剤としての芳香族スルホニウム塩(商品名:アデカオプトマー SP−150、旭電化工業(株)製)のメチルイソブチルケトン10質量%液の2.00gを添加して、コーティング液1を調製し、以下の評価[2]、[3]を行った。結果を表9に示す。
コーティング液1の安定性を、以下の基準により評価した。結果を表9に示す。
A:1ヶ月放置しても白濁・沈殿が無い状態。
B:2週間程度から白濁気味になる状態。
C:1週間程度から白濁気味になる状態。
D:合成時に白濁・沈殿を生じる状態。
以下の手順によりコーティング液1の硬化膜を形成し、その化学構造を分析し、また、縮合度(DC%)を算出した。即ち、脱脂した厚さ100μmのアルミシート上にコーティング液1を塗布した。乾燥後、低圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング(株)製)を用い254nmの波長の紫外線を積算光量が9000mJ/cm2になるように照射し、コーティング液1を架橋、硬化し硬化膜を得た。得られた硬化膜をガラス板で削り取り、メノウ乳鉢を用いて粉砕し、測定用試料粉末を作成した。この試料を核磁気共鳴装置(JMN−EX400 JEOL社)を用いて29Si−NMRスペクトルを測定した。得られたスペクトルデータを図4に示す。検出されたスペクトルにおいて、−46〜−40ppmのピークをT0成分、−55〜−47ppmのピークをT1成分、−61〜−54ppmのピークをT2成分、−71〜−61ppmのピークをT3成分とする。ここで、T3成分とは、有機基との結合を1つ有するケイ素原子が、酸素原子を介して他のケイ素原子、又は、タンタル原子との結合を3つ有する状態を示す。これらの検出値に基づき式(23)からSiに結合する加水分解官能基の縮合度を測定した。
[表面層形成用塗料1−1〜1−7の調製]
上記コーティング液1を、エタノールと2−ブタノールの混合液(エタノール:2−ブタノール=1:1(質量比))で希釈し、固形分濃度が、1.0質量%、0.1質量%、0.2質量%、0.5質量%、3.5質量%、4.0質量%、および5.0質量%の表面層形成用塗料1−1〜1−7を調製した。
7本の弾性ローラー3の弾性層上に表面層形成用塗料1−1〜1−7の各々を、リング塗布(吐出量:0.120ml/s、リング部の弾性ローラーに対する移動速度:85mm/s、総吐出量:0.130ml)した。次いで、各塗膜に対して、254nmの波長の紫外線を積算光量が9000mJ/cm2になるように照射し、塗膜を硬化させることによって表面層を形成し、帯電ローラー1−1〜1−7を得た。紫外線の照射には低圧水銀ランプ(ハリソン東芝ライティング(株)製)を用いた。得られた各帯電ローラーについて以下の評価[4]〜[6]を行った。結果を表10に示す。
帯電ローラーの表面の外観を目視にて観察し、以下の基準により、その塗工性を評価した。結果を表10に示す。
A:帯電ローラーの表面に全く塗工不良がない。
B:帯電ローラーの表面の一部に塗工不良が生じた。
C:帯電ローラーの表面の全領域に塗工不良が生じた。
帯電ローラーの表面層の層厚を測定した。得られた帯電ローラーの断面を、走査型透過電子顕微鏡(STEM 製品名:HD−2000、(株)日立ハイテクノロジーズ製)を用いて測定した。結果を、表10に示す。
帯電ローラーを、感光体と共に一体に支持するプロセスカートリッジに組み込んだ。このとき帯電ローラーには合計1kgの加重がかかるようにした。その後高温高湿下(温度40℃、湿度95%RH)に30日間放置した。次いで、当該カートリッジを常温常湿下(温度25℃、湿度50%RH)に72時間放置した。このプロセスカートリッジを、A4サイズの紙を縦方向に出力可能なレーザービームプリンター(商品名:Color LaserJet 4700 Printer、HP社製)に装填し、電子写真画像として、黒のソリッド画像を出力した。
[縮合物2〜19の調製]
用いる原料を表5に記載したように変更した以外は縮合物中間体1と同様にして縮合物中間体2〜19を調製した。表5中の原料の略号が示す化合物種を表6に示す。
縮合物2〜19を用いた以外は、コーティング液1と同様にしてコーティング液2〜19を調製し、評価[2]、[3]を行った。結果を表9に示す。
コーティング液2、3を用いて、実施例1と同様にして表面層形成用塗料2−1〜2−5および3−1〜3−5を調製した。固形分濃度は、0.1質量%、0.2質量%、1.0質量%、4.0質量%および5.0質量%の5種類とした。これらの塗料を用いて実施例1と同様にして、帯電ローラー2−1〜2−5及び3−1〜3−5を作製し、評価[4]〜[6]に供した。結果を表10に示す。
コーティング液4〜7を用いて、実施例1と同様にして表面層形成用塗料4−1〜−3〜7−1〜7−3を調製した。固形分濃度は、0.5質量%、1.0質量%および3.5質量%の3種類とした。これらの塗料を用いて実施例1と同様にして、帯電ローラー4−1〜4−3、5−1〜5−3、6−1〜6−3及び7−1〜7−3を作製し、評価[4]〜[6]に供した。結果を表10に示す。
コーティング液8〜19を用いて、実施例1と同様にして表面層形成用塗料8〜19を調製した。固形分濃度は、1.0質量%とした。これらの塗料を用いて実施例1と同様にして、帯電ローラー8〜19を作製し、評価[4]〜[6]に供した。結果を表10に示す。
表8に示す組成とした以外は、実施例1と同様に比較用縮合物20を調製し、評価[1]を行い、比較用縮合物20を用いてコーティング液20を調製し、評価[2]、[3]を行った。結果を表9に示す。更に、コーティング液1に替えてコーティング液20を用いたこと以外は実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、評価[4]〜[6]を行った。結果を表11に示す。
表8に示すように、加水分解性シラン化合物を用いず、加水分解性タンタル化合物、水、エタノールを混合し、室温で3時間攪拌して比較用縮合物21を得て、比較用縮合物について実施例1と同様に、評価[1]を行った。比較用縮合物21を用い、かつ、光カチオン重合開始剤を添加しない以外は、実施例1と同様にコーティング液21を調製し、塗膜の硬化にはUVを用いず、温度250℃で1時間加熱して、評価[2]、[3]を行った。結果を表9に示す。更に、コーティング液1に替えてコーティング液21を用いたこと以外は実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、評価[4]〜[6]を行った。結果を表11に示す。
2 軸
3 帯電部材
4 露光光
5 現像手段
6 転写手段
7 クリーニング手段
8 定着手段
9 プロセスカートリッジ
10 案内手段
P 転写材
101 軸芯体(基体)
102 弾性層
103 表面層
Claims (7)
- 基体、弾性層及び表面層を有している帯電部材であって、
該表面層は、
Si−O−Ta結合を有し、かつ、
下記構造式(1)で示される構成単位および下記構造式(2)で示される構成単位を有している高分子化合物を含有していることを特徴とする帯電部材:
- 前記高分子化合物における、タンタルとケイ素との原子数比(Ta/Si)が0.1以上、5.0以下である請求項1又は2に記載の帯電部材。
- 前記高分子化合物が、下記構造式(11)で示される加水分解性シラン化合物と、下記構造式(12)で示される加水分解性タンタル化合物との加水分解縮合物の架橋物である請求項1から3のいずれか一項に記載の帯電部材:
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の帯電部材と、該帯電部材に当接して配置されている電子写真感光体とを備え、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の帯電部材と、該帯電部材に当接して配置されている電子写真感光体とを備えていることを特徴とする電子写真装置。
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