JP2013134369A - 電子写真用導電性部材、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
【解決手段】導電性の軸芯体と、導電層とを有する電子写真用の導電性部材であって、該導電層は、分子内にイオン交換基としてスルホ基または第四級アンモニウム基を有するバインダー樹脂と、該イオン交換基とは逆極性のイオンとを含み、該バインダー樹脂は、化学式(1)−1または化学式(1)−2で示される構造の群から選択される何れかの構造と、化学式(2)−1〜化学式(2)−3で示される構造の群から選択される何れかの構造とを有し、かつ、該バインダー樹脂中にマトリクス・ドメイン構造を生じさせないような分子構造を有する。各化学式中、mは2〜20、nは5〜50、pは1〜25、qは1〜15、rは1〜12の整数を示す。
【選択図】図1
Description
すなわち、導電層が分子内にイオン交換基としてスルホ基または第四級アンモニウム基を有するイオン導電性のバインダー樹脂と、該イオン交換基とは逆極性のイオンとを含み、該バインダー樹脂が、上記式(1)−1〜式(1)−2で示される構造の群から選択される少なくとも一つの構造と、上記式(2)−1〜式(2)−3で示される構造の群から選択される少なくとも一つ構造とを有し、かつ、導電層中にマトリクス・ドメイン構造を生じさせない分子構造を有することで、電気抵抗率の環境変動をより確実に抑制し得ることを見出した。
さらに、本発明者等の検討から、低温低湿環境下における高抵抗化を抑制するためには、本発明に係るバインダー樹脂中に、上記式(2)−1〜式(2)−3で示されるアルキレンオキサイド構造のいずれかが必要であることを見出した。アルキレンオキサイド構造は、水と同様にイオンの解離を促進する作用を有するため、バインダー樹脂中の水分量が少ない低温低湿環境下においても、バインダー樹脂の高抵抗化を抑制できると考えられる。これは、低温低湿環境におけるキャリア密度dが増加することに相当する。
イオン伝導を発現させるためには、バインダー樹脂がイオン導電成分を有する必要がある。例えば、一般には低分子量のイオン導電剤を分散させる手法がある。しかしイオン導電剤を本発明のような疎水性の高いバインダー樹脂に分散させようとした場合、イオン導電剤が相分離した形で導電層中に存在することになり、導電層の電気抵抗値のムラの原因となる。さらに、一般に極性の高いイオン導電剤は、バインダー樹脂に固定されていないと、バインダー樹脂中でイオンが移動し易いため、長期に亘る使用や放置により、アニオンとカチオンに解離し、それぞれが逆極性の方向の界面に偏在しやすい。その結果、イオンの移動が無くなってバインダー樹脂が高抵抗化したり、イオン導電剤が他部材へ滲み出したりするといった問題を生じる。
さらに、本発明に係るバインダー樹脂は導電層中において、マトリクス・ドメイン構造を生じさせないような分子構造を有するものである。一般に、マトリクス・ドメイン構造は、複数種の樹脂成分を混合した場合において、相溶性の低い樹脂が相分離することで生じる。
以下、導電性部材の代表例としてローラ形状の導電性ローラ、帯電ローラまたは現像ローラ等によって、本発明を詳細に説明する。
導電性の軸芯体としては、電子写真用導電性部材の分野で公知なものから適宜選択して使用することができる。例えば炭素鋼合金表面に5μm程度の厚さのニッケルメッキを施した円柱である。
以下に、本発明に係る導電層を構成するフッ素含有構造、アルキレンオキサイド構造、フッ素含有構造とアルキレンオキサイド構造の連結構造、イオン交換基とその逆極性のイオン、本発明に係るバインダー樹脂の製造方法について説明する。
バインダー樹脂の高温高湿環境下における過度な低抵抗化を抑制する手段の一例として、分子主鎖中に化学式(1)−1または化学式(1)−2で示される構造の群から選択される何れかの構造を有することが重要である。化学式(1)−1または化学式(1)−2で示されるようなフッ素原子を有する構造は、疎水性が高くなると考えられる。つまり、高温高湿環境下において水分の吸収を抑制できるため、バインダー樹脂中の水分量を低減し、電気抵抗値の過度な低抵抗化を抑制することができる。これは、高温高湿環境における、数式1中のキャリア密度dおよび移動度μを低減することに相当する。
低温低湿環境下における高抵抗化を抑制するためには、バインダー樹脂の構造中に、アルキレンオキサイド構造が必要である。アルキレンオキサイド構造は、水と同様にイオンの解離を促進する効果があるため、バインダー樹脂中の水分量が少ない条件においても、低温低湿環境下におけるバインダー樹脂の高抵抗化を抑制できると考えられる。これは、低温低湿環境におけるキャリア密度dが増加することに相当する。
本発明に係るバインダー樹脂は、前記化学式(1)−1または化学式(1)−2で示される構造の群から選択される何れかの構造と、前記化学式(2)−1〜化学式(2)−3で示される構造の群から選択される何れかの構造とが、下記化学式(3)−1〜化学式(3)−6で示される構造の群から選択される少なくとも1つの構造を含む連結基で連結されてなる構造を含むことが好ましい。
さらに、本発明に係るバインダー樹脂はマトリクス・ドメイン構造を生じさせないような分子構造を有する。
本発明に係るイオン交換基とは、イオン解離性を有する官能基であり、本発明に係るバインダー樹脂の分子鎖に共有結合を介して結合されている。本発明に係るイオン交換基は、イオン解離性能の高い、スルホ基または四級アンモニウム基のいずれかである。イオン交換基がバインダー樹脂に共有結合されていることによって、イオン導電剤の滲み出しや、長時間の通電耐久性に対して有利になる。
本発明に係る導電層は前記イオン交換基の極性と逆極性のイオン(以下「カウンターイオン」という)を含有する。
本発明に係るイオン導電性のバインダー樹脂は、例えば、以下の原料(1)及び(2)を用い、以下の方法で製造することができる。
本発明の原料としてのイオン導電剤は、バインダー樹脂と反応する反応性官能基と、第四級アンモニウム基、或いはスルホン酸基のいずれかのイオン交換基を有するイオン導電剤である。カウンターイオンとしては、イオン交換反応により所望のイオンを導入できる。なお、反応性官能基としては、ハロゲン原子(フッ素,塩素,臭素およびヨウ素原子)、カルボキシル基、酸無水物等の酸基、水酸基、アミノ基、メルカプト基、アルコキシル基、ビニル基、グリシジル基、エポキシ基、ニトリル基、カルバモイル基等が挙げられ、原料としてのバインダー樹脂と反応する限りにおいて、いずれを用いてもかまわない。
原料としてのバインダー樹脂は、前述のイオン導電剤に含まれる反応性官能基と反応する限りにおいて特に制限はなく、ポリグリシジル化合物、ポリアミン化合物、ポリカルボキシ化合物、ポリイソシアネート化合物、多価アルコール化合物、ポリイソシアネート化合物、フェノール化合物、ビニル化合物等、反応性官能基を2個以上有する化合物、化合物単独で重合性を有する化合物等が挙げられるが、これらに限られない。
上述の原料としてのイオン導電剤、原料としてのバインダー樹脂とを反応させることで本発明に係るバインダー樹脂を製造可能である。原料としてのバインダー樹脂100質量部に対して、イオン導電剤を0.5質量部以上20質量部以下の割合で配合することが好ましい。配合量が0.5質量部以上の場合には、導電剤添加による導電性の付与効果を容易に得ることができる。20質量部以下の場合には、電気抵抗値の環境依存性を低減させることができる。
本発明に係る導電層は、本発明の効果を損なわない範囲で、樹脂の配合剤として一般的に用いられている充填剤、軟化剤、加工助剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分散剤、発泡剤等を添加することができる。
本発明に係る導電性部材を形成する各層の電気抵抗値の目安としては、それぞれ1×103Ω・cm以上1×109Ω・cm以下である。なかでも、本発明に係る導電層の電気抵抗値は、1×105Ω・cm以上1×108Ω・cm以下にすることが好ましい。
本発明に係る導電層を図1(b)に示すような表面層13として用いた場合、弾性層12を形成するゴム成分としては、特に限定されるものではなく、電子写真用導電性部材の分野において公知のゴムを用いることができる。具体的には、エピクロルヒドリンホモポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル3元共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体の水素添加物、シリコーンゴム、アクリルゴム及びウレタンゴム等が挙げられる。
本発明に係る導電層を図1(b)に示すような弾性層12としてまたは図1(c)に示すような中間層14として用いた場合、表面層13を形成する材料としては、電子写真用導電性部材の分野において公知の樹脂を用いることができる。具体的には、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン及びシリコーン樹脂等が挙げられる。上記表面層を形成する樹脂に対して、必要に応じて、カーボンブラック、グラファイト、及び酸化錫等の導電性を有する酸化物、銅、銀等の金属、酸化物や金属を粒子表面に被覆して導電性を付与した導電性粒子、第四級アンモニウム塩等のイオン交換性能を有するイオン導電剤を用いてもかまわない。
本発明に係る導電性部材は、例えば、感光体ドラム等の被帯電部材に当接して当該被帯電体を帯電させるための帯電部材として好適に用い得る。また、他の一例としては、感光体ドラム等の被帯電部材の静電潜像をトナー像として可視化する際のトナー担持体である現像部材として好適に用い得る。また、別の一例としては、感光体ドラム上のトナー像を転写材に転写する転写部材として好適に用い得る。
下記の表1に示す種類と量の各材料を加圧式ニーダーで混合して「A練りゴム組成物1」を得た。さらに、このA練りゴム組成物166質量部と下記表2に示す種類と量の各材料をオープンロールにて混合し「未加硫ゴム組成物1」を調製した。
炭素鋼合金表面に無電解ニッケルメッキ処理によって5μm程度の厚さのニッケルメッキを施した全長252mm、外径6mmの円柱状の棒を用意した。次に前記円柱状の棒の両端部11mmずつを除く230mmの範囲に全周にわたって、接着剤を塗布した。接着剤は、導電性のホットメルトタイプのものを使用した。また、塗布にはロールコータ―を使用した。本製造例において、前記接着剤を塗布した円柱状の棒を導電性の軸芯体として使用した。
<3−1.イオン導電剤aの調製>
グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド8.56g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。次に、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム16.22g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。これら2種類の水溶液を混合し、2時間攪拌した。混合攪拌後、一晩静置したところ、上層液として、反応副生成物としてのリチウムクロライドが溶解した水層と、下層液として、グリシジルトリメチルアンモニウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニルイミド)からなる油層の2層に分離した。分液漏斗を用い油層を回収した後、回収した油層に対して精製水による洗浄を2回繰り返し、油層に少量残存したリチウムクロライドを除去した。以上のような方法で反応性官能基としてグリシジル基を有する「イオン導電剤a」を作製した。
グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド8.56g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。次に、過塩素酸ナトリウム7.03g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。これらの2種類の水溶液を混合し、2時間攪拌した。混合攪拌後、一晩静置したところ、上層液として、反応副生成物としてのナトリウムクロライドが溶解した水層と、下層液として、グリシジルトリメチルアンモニウムパークロレートからなる油層の2層に分離した。分液漏斗を用いて油層を回収した後、回収した油層に対して精製水による洗浄を2回繰り返し、油層に少量残存したナトリウムクロライドを除去した。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのグリシジルトリメチルアンモニウムパークロレート(イオン導電剤b)を得た。
グリシジルトリメチルアンモニウムクロライドを精製水50mlに溶解した。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのグリシジルトリメチルアンモニウムパークロレート(イオン導電剤c)を得た。
グリシジルトリメチルアンモニウムクロライド8.56g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。次に、ビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミドリチウム33.17g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。これら2種類の水溶液を混合し、2時間攪拌した。混合攪拌後、一晩静置したところ、上層液として、反応副生成物としてのリチウムクロライドが溶解した水層と、下層液として、グリシジルトリメチルアンモニウム・ビス(ノナフルオロブタンスルホニルイミド)からなる油層の2層に分離した。分液漏斗を用いて油層を回収した後、回収した油層に対して精製水による洗浄を2回繰り返し、油層に少量残存したリチウムクロライドを除去した。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのグリシジルトリメチルアンモニウム・ビス(ノナフルオロブタンスルホニルイミド)(イオン導電剤d)を得た。
コリンクロリド7.90g(56.5mmol)をメタノール50mlに溶解した。次に、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム16.22g(56.5mmol)をメタノール50mlに溶解した。上記で得られた2種類の溶液を混合し、2時間攪拌した。混合攪拌後、溶媒を減圧留去させた。残留物を50mlのメチルエチルケトンで抽出し、濾過し濾液の溶媒を減圧留去した。この操作をもう一度繰り返した。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのコリンビス(トリフルオロメタンスルホニルイミド)(イオン導電剤e)を得た。
タウリン7.07g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。次に、水酸化ナトリウム2.26g(56.5mmol)を精製水50mlに溶解した。これら2種類の水溶液を混合し、2時間攪拌した。混合攪拌後、得られた水溶液より水を減圧留去させ、タウリンナトリムを析出させた。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのタウリンナトリム(イオン導電剤f)を得た。
1−ブチル,3−メチルイミダゾリウムクロライド2.45g(14mmol)を無水エタノール50mlに溶解させた。攪拌した溶液に、タウリンナトリウム塩2.05g(14mmol)を加え、一晩攪拌した。攪拌後、溶液を濾過した。得られた濾液より溶媒を減圧留去させた。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのタウリン(1−ブチル,3−メチルイミダゾリウムクロライド)(イオン導電剤g)を得た。
イセチオン酸ナトリウム2.07g(14mmol)を無水エタノール50mlに溶解させた。攪拌した溶液に、タウリンナトリウム塩2.05g(14mmol)を加え、一晩攪拌した。攪拌後、溶液を濾過した。得られた濾液より溶媒を減圧留去させた。以上のようにして反応性官能基を有するイオン導電剤としてのイセチオン酸(1−ブチル,3−メチルイミダゾリウム)(イオン導電剤h)を得た。
<4−1.塗工液1の調製>
下記表3に記載の材料を、メチルエチルケトンに溶解した。そこに硬化促進剤として1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名:キュアゾール1B2MZ、四国化成工業製)を、下記表3に記載の固形分の全量に対し5質量%加えた。さらに、メチルエチルケトンを加えて、下記表3に記載の固形分の濃度が27質量%になるように調整し、「塗工液1」を得た。塗工液1の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.7質量%であった。
塗工液の材料、配合量を表4−1〜表4−4に記載したように変更した以外は、塗工液1と同様にして塗工液2〜33を調製した。なお、表4−1〜表4−4中、「フッ素含有樹脂原料」、「アルキレンオキサイド含有樹脂(EO非含有)原料」、「エチレンオキサイド含有樹脂原料」、「アルキレンオキサイド非含有樹脂原料」の項目に記載の「記号」は、各々下記表5−1〜表5−4に示す材料を表す。
フッ素含有樹脂原料としてパーフルオロポリエーテルジオール(商品名:FuluorolinkD10H ソルベイソレクシス社製)(質量平均分子量1000)を16.4g(16.4mmol)と、アルキレンオキサイド含有樹脂原料としてポリテトラメチレングリコール(商品名;PTMG850 三菱化学社製)(質量平均分子量850)を4.25g(5.00mmol)、ポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR−200 日本ポリウレタン社製)を24.71g、反応性官能基を有するイオン導電剤eを0.49g、メチルエチルケトンに溶解し、固形分が35質量%になるよう調整した。
塗工液の材料、配合量を表6に記載したように変更した以外は、塗工液34と同様にして塗工液35〜塗工液39を調製した。なお、表6中、「アルキレンオキサイド含有樹脂(EO非含有)原料」、「エチレンオキサイド含有樹脂原料」、「アルキレンオキサイド非含有樹脂原料」の項目に記載の「記号」は、各々下記表7−1〜7−3に示す材料を表す。また、表6中、「フッ素含有樹脂原料」の項目に記載の「記号」は、前記表5−1における材料を表す。
<1.導電性ローラ1の作製>
前記の弾性ローラ1を、その長手方向を鉛直方向にして、前記の塗工液1中に浸漬してディッピング法で塗工した。浸漬時間は9秒、引き上げ速度は初期速度が20mm/s、最終速度は2mm/s、その間は時間に対して直線的に速度を変化させた。得られた塗工物を23℃で30分間以上風乾し、次いで90℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機にて3時間乾燥させた。このようにして弾性ローラの外周面上に導電層を形成し、中央部直径が8.5mmの「導電性ローラ1」を得た。
次に、この導電性ローラ1を以下の各評価試験に供した。評価結果を表8−1に示す。なお、表8−1中のTFSIはトリフルオロメタンスルホニルイミドを表す。
イオン導電層の電気抵抗率は、四端子法による交流インピーダンス測定を行って算出した。測定は、電圧振幅5mV、周波数1Hzから1MHzで行った。尚、後述する実施例または比較例において、導電性ローラの導電層が多層である場合、本発明に係る導電層よりも外周にある導電層を剥離し、本発明に係る導電層の電気抵抗率を測定した。
次に導電性ローラを長期間使用した場合のブリードの有無を確認するため、以下のようなブリード試験を行った。
A:感光体ドラム当接部の表面にブリード物の付着が観察されない。
B:感光体ドラム当接部の表面の一部に軽微なブリード物の付着が見られる。
C:感光体ドラム当接部の全面に軽微なブリード物の付着が見られる。
D:感光体ドラム当接部の表面にブリード物の付着が見られ、また、クラックの発生が認められる。
導電性ローラを帯電ローラとして以下の各評価試験に供した。評価結果を表8−1に示す。
導電性ローラを高温高湿で使用した場合のピンホールリーク抑制の効果を確認するため、以下のような評価を行った。
A:5枚の画像中にピンホールリークが観察されない。
B:5枚の画像中に1〜3箇所のピンホールリークが発生する。
C:5枚の画像中にピンホールリークが感光体ドラム周期で発生する。
導電性ローラ1を長期間使用した場合の電気抵抗値の変動抑制、並びに、低温低湿環境下における電気抵抗値の低減の効果を確認するため、以下のような評価を行った。
導電性ローラ1に直流電流を通電したときの電気抵抗の変動を観察した。この評価には図4に示す治具を用いた。図4の治具を用いた評価方法を説明する。図4中、被測定対象である導電性ローラ40の導電性の支持体11の両端に荷重(片側500gf)をかけて、直径24mmの円柱形金属42に当接させて通電させ、直流電流の通電による電気抵抗値の変化を測定する。図4(a)において43aと43bは重りに固定された軸受けであり、導電性ローラの鉛直下方向には、導電性ローラと平行に円柱形金属42が位置している。
電子写真装置として、電子写真式レーザープリンタ(商品名:Laserjet CP4525dn HP社製)を、出力枚数をA4、50枚/分の高速用に改造したものを用意した。その際、記録メディアの出力スピードは300mm/sec、画像解像度は1200dpiとした。上記導電性ローラを帯電ローラとして、上記電子写真装置のカートリッジに組み込んで画像評価を行った。画像の評価は全て、L/L環境下で行い、ハーフトーン画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描く画像)を出力しておこなった。得られた画像を目視で観察し、以下の基準で評価した。
A:横スジ状画像が無い。
B:一部に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
C:全面に軽微な横スジ状の白い線が見られる。
D:重度の横スジ状の白い線が見られ、目立つ。
導電性ローラを長期間使用した場合の表面汚れ抑制の効果を確認するため、以下の評価を行った。
A:スジ状画像やポチ状画像がない。
B:スジまたは黒ポチが紙の両端の幅2cmの領域に確認できる。
C:スジまたは黒ポチ像が紙の両端の幅2cmを超え、5cmまでの領域に確認できる。
D:スジまたは黒ポチが紙面の全面に確認できる。
[評価6:画像欠陥の消失に必要な放電電流量の測定]
導電性ローラをAC/DC帯電方式に使用した場合の、高温高湿環境下における放電電流量抑制の効果を確認するため、以下のような評価を行った。
塗工液1の代わりに塗工液2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして導電性ローラ2を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−1に示す。
塗工液2を用いて、イオン導電層の膜厚を変更したこと以外は実施例2と同様にして導電性ローラ3または4を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−1に示す。
「練りゴム組成物」の原料としてカーボンブラックの使用量を50質量部に変更したこと以外は実施例2と同様にして導電性ローラ5を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−1に示す。
「練りゴム組成物」の原料としてカーボンブラックの使用量を20質量部に変更したこと以外は実施例2と同様にして導電性ローラ6を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−1に示す。
塗工液1に代えて、塗工液3〜塗工液33を用いたこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ7〜37を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−1〜表8−4に示す。なお、表8−1中のTFSIはトリフルオロメタンスルホニルイミドを表す。
イオン導電層の原料として、塗工液34〜塗工液39を使用したこと以外は、実施例1と同様にして導電性ローラ38〜43を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表8−4〜表8−5に示す。
イオン導電剤hを0.35g使用し、フッ素含有樹脂Cを8.7g(8.67mmol)使用したこと以外は塗工液34と同様にして塗工液40を得た。塗工液40の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は53.35質量%であった。イオン導電層の原料として、塗工液40を使用したこと以外は、実施例1と同様にして導電性ローラ44を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−1に示す。なお、表12−1中のMBIは1−ブチル,3−メチルイミダゾリウムイオンを表す。
イオン導電剤aを0.27gと、フッ素含有樹脂原料としてパーフルオロスベリン酸(ダイキン工業製)(質量平均分子量390)8.35g(21.4mmol)と、アルキレンオキサイド含有樹脂原料として1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル(シグマアルドリッチ社製)(質量平均分子量:202)10.64g(25.68mmol)とをトルエンに溶解した。そこに、硬化促進剤として1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名キュアゾール1B2MZ、四国化成工業製)を、上記固形分全量に対し5質量%加え、更にトルエンを加えて、上記固形分の濃度が27質量%になるように調整した。以上のようにして塗工液41を得た。塗工液41の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は46.5質量%であった。
反応性官能基を有するイオン導電剤としてイオン導電剤aを0.30gと、フッ素含有樹脂原料として1,6−(ビス2’3’−エポキシプロピル)−パーフルオロ−n−ヘキサン(ダイキン工業製)(質量平均分子量414)10.64g(25.68mmol)と、アルキレンオキサイド含有樹脂原料として1,4−ブタンジオールビス3−アミノプロピルエーテル(質量平均分子量:204)4.37g(21.4mmol)と硬化促進剤として1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名キュアゾール1B2MZ、四国化成工業製)をトルエンに溶解し、固形分が27質量%になるようにトルエンを追加し調整した。以上のようにして塗工液42を得た。塗工液42の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は51.5質量%であった。
反応性官能基を有するイオン導電剤としてイオン導電剤aを0.37gと、フッ素含有樹脂原料として1,6−(ビス2’3’−エポキシプロピル)−パーフルオロ−n−ヘキサン(ダイキン工業製)(質量平均分子量:414)10.64g(25.68mmol)と、アルキレンオキサイド含有樹脂原料としてエチレンオキサイドを有するチオール(商品名EGMP−4 SC有機株式会社製)(質量平均分子量372)7.96g(21.4mmol)とをメチルエチルケトンに溶解した。そこに、硬化促進剤1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名キュアゾール1B2MZ、四国化成工業製)を、上記固形分全量に対して5質量%加え、更に、メチるエチルケトンを加えて、上記固形分の濃度が27質量%になるように調整した。以上のようにして塗工液43を得た。塗工液43の固形分中のエチレンオキサイド量は20質量%、CF2の量は40.6質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液43を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ47を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−1に示す。
イオン導電剤bを0.63g使用したこと以外は塗工液2と同様にして塗工液44を作製した。塗工液44の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.5質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液44を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ48を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−1に示す。
イオン導電剤bを0.70g使用したこと以外は塗工液16と同様にして塗工液45を作製した。塗工液44の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%、CF2の量は23.8質量%であった。イオン導電層の原料として塗工液45を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ49を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−1に示す。
イオン導電剤cを0.63g使用したこと以外は塗工液2と同様にして塗工液46を作製した。塗工液46の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.5質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液46を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ50を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−1に示す。
イオン導電剤cを0.70g使用したこと以外は塗工液16と同様にして塗工液47を作製した。塗工液47の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%、CF2の量は23.8質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液47を使用した以外は実施例1と同様にして導電性ローラ51を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤dを0.63g使用したこと以外は塗工液2と同様にして塗工液48を作製した。塗工液48の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.5質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液48を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ52を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。なお、表12−2中のNFSIはノナフルオロブタンスルホニルイミドを表す。
イオン導電剤dを0.70g使用したこと以外は塗工液16と同様にして塗工液49を作製した。塗工液49の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%、CF2の量は23.8質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液49を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ53を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤fを0.63g使用したこと以外は塗工液2と同様にして塗工液50を作製した。塗工液50の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.5質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液50を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ54を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤fを0.70g使用したこと以外は塗工液16と同様にして塗工液51を作製した。塗工液51の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%、CF2の量は23.8質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液51を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ55を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤gを0.63g使用したこと以外は塗工液2と同様にして塗工液52を作製した。塗工液52の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は26.5質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液52を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ56を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤gを0.70g使用した以外は塗工液16と同様にして塗工液53を作製した。塗工液53の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%、CF2の量は23.8質量%であった。イオン導電層の形成に塗工液53を使用したこと以外は実施例1と同様にして導電性ローラ57を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
イオン導電剤eを1.11g、フッ素含有樹脂原料として表5−1中のC(質量平均分子量:1000)を48.15g(48.2mmol)、アルキレンオキサイド含有樹脂原料としてポリオキシプロピレンポリグリセリルエーテル(商品名:SC−P750 阪本薬品工業社製)(質量平均分子量:750)を2.9g(21.4mmol)、硬化剤としてピロメリト酸二水物(質量平均分子量:218.12)4.7g(21.4mmol)をメチルエチルケトンに溶解し、固形分が27質量%になるように調整した。以上のようにして塗工液54を得た。塗工液54の固形分中のエチレンオキサイド量は20質量%、CF2の量は46.6質量%であった。
この実施例は、図1(c)で示される、軸芯体の外周に弾性層、中間層(本発明の導電層)及び表面層(保護層)がこの順に設けられた導電性部材に関する。実施例2と同様にして作製した導電性ローラの外周面上に、下記のようにして保護層を作製した。
練りゴム組成物の原料を下記の表10に示す種類と使用量に変更して練りゴム組成物を調製し、この練りゴム組成物177質量部に対して下記の表11に示す種類の各材料をオープンロールで混合し、また、導電層の原料として塗工液2を使用した。これら以外の条件は、実施例1と同様にして導電性ローラ60を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−2に示す。
塗工液2を用いて、イオン導電層の膜厚を変更したこと以外は実施例60と同様にしてそれぞれ導電性ローラ61及び62を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−3に示す。
イオン導電層の原料として塗工液16を使用したこと以外は実施例60と同様にして導電性ローラ63を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−3に示す。
練りゴム組成物の原料として、ヒドリンゴム(商品名:エピクロマー CG−102、ダイソー社製)の代わりにヒドリンゴム(商品名:エピクロマー ON−105、ダイソー社製)を使用したこと以外は実施例60と同様にして導電性ローラ64を作製し、帯電ローラとして評価した。評価結果を表12−3に示す。
この実施例は、図1(a)で示される、軸芯体の外周に本発明の導電層が設けられた導電性部材に関する。
反応性官能基を有するイオン導電剤としてイオン導電剤aを0.29gと、フッ素含有樹脂原料として1,6−(ビス2’3’−エポキシプロピル)−パーフルオロ−n−ヘキサン(ダイキン工業製)(質量平均分子量414)10.64g(25.68mmol)と、1,10−デカンジオール(質量平均分子量:850)3.73g(21.4mmol)とをメチルエチルケトンに溶解した。そこに、硬化促進剤として1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名キュアゾール1B2MZ、四国化成工業製)を上記固形分の総量に対して5質量%加え、更に、そこにメチルエチルケトンを加えて、上記固形分の濃度が27質量%になるように調整した。以上のようにして塗工液56を調製した。塗工液56の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は52.6質量%であった。
イオン導電剤としてテトラエチルアンモニウムクロリドを0.62gと、フッ素含有樹脂原料として2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロー1,10−デカンジオール(シグマアルドリッチ製)(質量平均分子量:462)11.87g(25.68mmol)と、アルキレンオキサイド含有樹脂原料としてウンデカプロピレングリコールジグリシジルエーテル(質量平均分子量:960)20.54g(21.4mmol)とをメチルエチルケトンに溶解した。そこに、硬化促進剤として1−ベンジル−2−メチルイミダゾール(商品名キュアゾール1B2MZ 四国化成工業製)を上記固形分の総量に対して5質量%加え、更に、そこにメチルエチルケトンを加えて、上記固形分の濃度が27質量%になるように調整した。以上のようにして塗工液57を調製した。塗工液57の固形分中のエチレンオキサイド量は0質量%、CF2の量は31.1質量%であった。
反応性官能基を有するイオン導電剤としてイオン導電剤aを0.39gと、フッ素含有樹脂原料としてポリフッ化ビニリデン(商品名:クレハKFポリマー クレハ製)9.89gと、ノナエチレングリコールジグリシジルエーテル(質量平均分子量:482)3.73g(21.4mmol)をジメチルホルムアミドに溶解し、固形分が27質量%になるように調整した。以上のように塗工液58を調製した。塗工液58の固形分中のエチレンオキサイド量は40質量%であった。
<1.現像ローラの作製>
導電性の軸芯体(芯金)としてSUS製の芯金にニッケルを施し、さらに接着剤を塗布、焼き付けしたものを用いた。この芯金を金型に配置し、下記表13に示す種類と量の各材料を、装置内で混合後、120℃に予熱された金型内に形成されたキャビティに注入して、芯金の外周部がゴム組成物で被覆されている未加硫ゴムローラを得た。続いて、金型を120℃で加熱して未加硫ゴムローラを加硫硬化、冷却、脱型し、直径が12mmの「シリコーンゴム製の加硫ゴムローラ」を得た。その後、弾性層の端部を、弾性層の長さが228mmになるように切断、除去して、「弾性ローラ66」を得た。
帯電ローラの特性評価方法と同様にして、導電層と現像ローラの電気抵抗率の測定を行い、滲み出しの評価を行った。評価結果を表14に示す。
下記に示す方法で、本発明に係る現像ローラの画像評価を行った。評価結果を表14に示す。
導電性ローラ66を、現像ローラとしてカラーレーザープリンタ(商品名:ColorLaserJet CP2025dn、日本HP社製)用のプロセスカートリッジに装着した。トナーは、プロセスカートリッジに搭載されているマゼンタトナーをそのまま使用した。現像ローラを装着したプロセスカートリッジをL/L環境下に48時間放置した後、プロセスカートリッジと同じ環境下に放置してあったカラーレーザープリンタにプロセスカートリッジを組み込んだ。その環境下にて4%印字画像を6000枚画出しした後、グロス紙にベタ白画像を1枚出力した。出力したベタ白画像の反射濃度を16点(グロス紙を均等に縦に4分割、横に4分割してできた16マスの各中心点)測定した平均値をDs(%)、ベタ白画像の出力前のグロス紙の反射濃度を16点測定した平均値をDr(%)とし、Ds−Drをかぶり量とした。なお、反射濃度は反射濃度計(商品名:白色光度計TC−6DS/A、東京電色社製)を用いて測定した。かぶりは以下のように評価した。
A:かぶり量が0.5%未満である。
B:かぶり量が0.5%以上2%未満である。
C:かぶり量が2%以上5%未満である。
D:かぶり量が5%以上である。
リーク試験はカラーレーザープリンタ(商品名:ColorLaserJet CP2025dn、日本HP社製)と、該カラーレーザープリンタ用のプロセスカートリッジを改造したものを使用して行った。プロセスカートリッジは、現像ブレード28をSUS304製の厚さ100μmのものに交換し、トナー29は、プロセスカートリッジに搭載されているマゼンタトナーをそのまま使用した。
A:横スジは確認されない。
B:極軽微な横スジが確認されるが、濃度差は0.05未満である。
C:横スジが確認され、濃度差が0.05以上0.1未満である。
D:横スジが確認され、濃度差も0.1以上である。
塗工液2を用いて、イオン導電層の膜厚を変更したこと以外は実施例66と同様にしてそれぞれ導電性ローラ67及び68を作製し、現像ローラとして評価した。評価結果を表14に示す。
イオン導電層の原料として塗工液16を使用したこと以外は、実施例66と同様にして導電性ローラ69を作製し、現像ローラとして評価した。評価結果を表14に示す。
未加硫ゴムローラの原料としてカーボンブラックの使用量を45質量部に変更したこと以外は実施例66と同様にして導電性ローラ70を作製し、現像ローラとして評価した。評価結果を表14に示す。
イオン導電層の原料として塗工液57を使用したこと以外は、実施例66と同様にして導電性ローラC4を作製し、現像ローラとして評価した。評価結果を表14に示す。
実施例66と全く同様にして導電性ローラ71を作製した。この導電性ローラ71を、1次転写ローラとして電子写真式レーザープリンタ(商品名:HP Color Laserjet Enterprise CP4525dn HP社製)に1次転写ローラとして組み込み、画像出力を行った。
12・・・弾性層
13・・・表面層
14・・・中間層
21・・・感光体ドラム
22・・・帯電ローラ
23・・・現像ローラ
24・・・トナー供給ローラ
25・・・クリーニングブレード
26・・・トナー容器(現像容器)
27・・・廃トナー容器
28・・・現像ブレード
29・・・トナー
210・・・撹拌羽
31・・・感光体ドラム
32・・・帯電ローラ
33・・・現像ローラ
34・・・トナー供給ローラ
35・・・クリーニングブレード
36・・・トナー容器(現像容器)
37・・・廃トナー容器
38・・・現像ブレード
39・・・トナー
310・・・撹拌羽
311・・・露光光
312・・・一次転写ローラ
313・・・テンションローラ
314・・・中間転写ベルト駆動ローラ(二次転写対向ローラ)
315・・・中間転写ベルト
316・・・二次転写ローラ
317・・・中間転写ベルトクリーナ―
318・・・定着装置
319・・・転写材
Y・・・イエロープロセスカートリッジ、またはトナーキット
M・・・マゼンタプロセスカートリッジ、またはトナーキット
C・・・シアンプロセスカートリッジ、またはトナーキット
BK・・・ブラックプロセスカートリッジ、またはトナーキット
Claims (10)
- 導電性の軸芯体と、導電層とを有する電子写真用の導電性部材であって、該導電層は、分子内にイオン交換基としてスルホ基または第四級アンモニウム基を有するバインダー樹脂と、該イオン交換基とは逆極性のイオンとを含み、該バインダー樹脂は、化学式(1)−1または化学式(1)−2で示される構造の群から選択される何れかの構造と、化学式(2)−1〜化学式(2)−3で示される構造の群から選択される何れかの構造とを有し、かつ、該バインダー樹脂は、該導電層中に該バインダー樹脂によるマトリクス・ドメイン構造を該導電層中に生じさせない分子構造を有するものであることを特徴とする導電性部材:
- 前記バインダー樹脂は、少なくとも前記化学式(2)−1で示される構造を有し、バインダー樹脂中における該構造の含有量が30質量%以下である請求項1から請求項4の何れかの一項に記載の導電性部材。
- 前記バインダー樹脂は、少なくとも前記化学式(2)−2または前記化学式(2)−3で示される構造を有する請求項1から請求項5の何れかの一項に記載の導電性部材。
- 前記イオン交換基が第四級アンモニウム基であり、かつ、前記逆極性のイオンがスルホニルイミドイオンである請求項1から請求項6の何れかの一項に記載の導電性部材。
- 前記バインダー樹脂は、前記化学式(1)−1で示される構造と、前記化学式(2)−3で示される構造とが、前記化学式(3)−1〜化学式(3)−4で示される構造の群から選択される何れかの構造の連結基で連結されてなる構造を含む請求項1から請求項7の何れかの一項に記載の導電性部材。
- 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であって、請求項1〜8のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜8のいずれかの一項に記載の導電性部材を具備していることを特徴とする電子写真装置。
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