JP2013182266A - ロール部材、帯電装置、画像形成装置、およびプロセスカートリッジ - Google Patents

ロール部材、帯電装置、画像形成装置、およびプロセスカートリッジ Download PDF

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Abstract

【課題】耐オゾン性に優れたロール部材の提供。
【解決手段】芯体と、前記芯体上に、下記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層と、を有するロール部材。
一般式(1) −(S−C(=O)−N(−H))−
【選択図】なし

Description

本発明は、ロール部材、帯電装置、画像形成装置、およびプロセスカートリッジに関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を帯電させる帯電部材として、芯体上にゴム組成物からなる弾性層と形成した導電性ロールを適用した部材が用いられている。
ここで、特許文献1には、導電性粒子を分散させた樹脂組成物と熱可塑性樹脂をブレンドし、熱可塑性樹脂マトリクス中に樹脂組成物が分散された海島構造を形成してなり、前記樹脂組成物として主鎖または副鎖に特定の連結基を有する電子写真用半導電性部材が開示されている。
また、特許文献2には、芯体と、前記芯体上に設けられた、(A)「−(COCHOC−S)−」及び「−(CHCH(OH)CH−S)−」(但し、xは1以上5以下の整数)から選択される少なくとも1つの構造単位を有し、且つ末端に「−COCHOC−SH」及び「−CHCH(OH)CH−SH」で表されるチオール基の少なくとも一方を有するポリサルファイドポリマーと、(B)少なくとも化学構造中に二重結合を有する、上記ポリサルファイドポリマー以外の弾性材料と、を含有するゴム組成物の加硫物で構成される弾性層と、を有する環状部材が開示されている。
特開2001−133552号公報 特開2012−8341号公報
本発明の課題は、耐オゾン性に優れたロール部材を提供することにある。
上記課題は、以下の本発明によって解決される。即ち、
請求項1に係る発明は、
芯体と、
前記芯体上に、下記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層と、
を有するロール部材である。
一般式(1) −(S−C(=O)−N(−H))−
請求項2に係る発明は、
前記ゴム組成物が、下記(A)に示すポリサルファイドポリマーと、下記(B)に示す化合物と、を合成して得られたゴム組成物である請求項1に記載のロール部材である。
(A)「−(COCHOC)−」および「−(CHCH(OH)CH)−」から選択される少なくとも1つの構造単位と「−S−」とを含み、且つ末端にチオール基(−SH)を有するポリサルファイドポリマー
(B)少なくとも2つ以上のイソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物
請求項3に係る発明は、
前記(A)に示すポリサルファイドポリマーが、「−(CHCH(OH)CH)−」で示される構造単位を含む請求項2に記載のロール部材である。
請求項4に係る発明は、
請求項1に記載のロール部材を備えた帯電装置である。
請求項5に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する請求項4に記載の帯電装置と、
前記帯電装置によって帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体上の静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置と、
前記現像装置によって前記像保持体上に形成された前記トナー像を被転写体へ転写する転写装置と、
を有する画像形成装置である。
請求項6に係る発明は、
像保持体を帯電する請求項4に記載の帯電装置と、
前記像保持体、前記像保持体上の静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置、および前記トナー像を被転写体に転写した後に前記像保持体表面に残留した残留トナーを清掃し除去する清掃装置、から選択される少なくとも1種と、を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
請求項1に係る発明によれば、前記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を弾性層に含有しない場合に比べて、耐オゾン性に優れたロール部材が提供される。
請求項2に係る発明によれば、ゴム組成物が、前記(A)に示すポリサルファイドポリマーと、前記(B)に示す化合物と、を合成して得られたゴム組成物でない場合に比べて、耐オゾン性に優れたロール部材が提供される。
請求項3に係る発明によれば、前記(A)に示すポリサルファイドポリマーが、「−(CHCH(OH)CH)−」で示される構造単位を有さない場合に比べて、耐オゾン性に優れたロール部材が提供される。
請求項4に係る発明によれば、前記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層を有するロール部材を備えない場合に比べて、画像濃度ムラの発生が抑制された帯電装置が提供される。
請求項5に係る発明によれば、前記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層を有するロール部材を備えない場合に比べて、画像濃度ムラの発生が抑制された画像形成装置が提供される。
請求項6に係る発明によれば、前記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層を有するロール部材を備えない場合に比べて、画像濃度ムラの発生が抑制されたプロセスカートリッジが提供される。
本実施形態の画像形成装置の一例を示す模式図である。 本実施形態のプロセスカートリッジの一例を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
<ロール部材>
本実施形態のロール部材は、芯体と、前記芯体上に、下記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層と、を有する。
一般式(1) −(S−C(=O)−N(−H))−
従来、画像形成装置に用いられる帯電ロール等の、ゴム組成物からなる弾性層を有するロール部材では、オゾンにより該ゴム組成物の表面が分解溶融することがあり、接触する被接触体(感光体等)を汚染することがあった。感光体が汚染されると、形成される画像において画像濃度ムラを所持させることがあった。
また、高温環境下や高湿環境下などにおいても、ゴム組成物が溶融あるいは加水分解すると、オゾンによるゴム組成物の溶融のごとく、溶融物や分解物が感光体等の被接触体を汚染し、画像濃度ムラを引き起こすことがあり、更に変形による寸法変化や硬度変化によっても画像不良を引き起こすことがあった。
これに対し、本実施形態に係るロール部材は、上記の通り弾性層に上記チオウレタン結合を有するゴム組成物を含有することで耐オゾン性に優れ、オゾンによるゴム組成物の溶融が抑制される。また、耐熱性および耐湿性にも優れ、高温環境下や高湿環境下におけるゴム組成物の溶融や分解が抑制される。
その結果、例えば本実施形態に係るロール部材を画像形成装置の感光体に接触するロール部材(例えば帯電用部材)として用いた場合であっても、画像濃度ムラの発生が抑制される。
以下、本実施形態のロール部材の各層構成について詳細に説明する。
(芯体)
芯体は、ロール部材の電極および支持部材として機能する円柱状の部材であり、例えば、その材質としては鉄(快削鋼等),銅,真鍮,ステンレス,アルミニウム,ニッケル等の金属が挙げられる。また、芯体としては、外側の面にメッキ処理を施した部材(例えば樹脂や、セラミック部材)、導電剤の分散された部材(例えば樹脂や、セラミック部材)等も挙げられる。芯体は、中空状の部材(筒状部材)であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。
(弾性層)
弾性層は、下記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する。
一般式(1) −(S−C(=O)−N(−H))−
尚、上記チオウレタン結合は、チオール基(−SH)を有する化合物と、イソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物と、の合成によって下記に示すごとく形成される。
R−SH + O=C=N−R’ → R−S−C(=O)−N(−H)−R’
・チオール基を有する化合物
チオール基を有する化合物としては、特に限定されるものではないが、ポリサルファイドポリマーが好適に用いられる。
−ポリサルファイドポリマー−
本実施形態におけるポリサルファイドポリマーは、サルファイド結合「−S−」を有するポリマーであり、前記xとしては1以上5以下の整数であることが好ましい。より好適には1以上4以下の整数であり、更に好適には1以上3以下の整数であり、更に好適には1または2であり、更に好適には2である。
また、上記ポリサルファイドポリマーは、下記(A)に示されるものであることが好ましい。
(A)「−(COCHOC)−」および「−(CHCH(OH)CH)−」から選択される少なくとも1つの構造単位と「−S−」とを含み、且つ末端にチオール基(−SH)を有するポリサルファイドポリマー
尚、上記(A)に示されるポリサルファイドポリマーの中でも、「−(CHCH(OH)CH)−」で示される構造単位を有するものが好ましい。OH基を有することで、後述のイソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物とウレタン結合を形成するものと考えられ、イソシアネート基を有する化合物との混練のしやすさや、反応のさせやすさの点でより好ましい。
また、上記(A)に示されるポリサルファイドポリマーのうち、「−(COCHOC)−」で示される構造単位を有するものは、耐熱性により優れるとの観点でより好ましい。
また、末端に存在するチオール基は、更に「−COCHOC−SH」および「−CHCH(OH)CH−SH」で表されるチオール基の少なくとも何れかであることがより好ましい。
ポリサルファイドポリマー中におけるチオール基(−SH)の濃度(ポリサルファイドポリマー100質量部に対する質量%の濃度)としては、1.0質量%以上6.0質量%以下であることが好ましく、更には1.5質量%以上2.5質量%以下であることがより好ましい。
更に、ポリサルファイドポリマーは、−(RO)−〔但し、Rは炭素数2以上4以下のアルキレン基を表し、nは6以上200以下の整数を表す〕で表されるポリエーテル部位を有することが望ましい。このポリエーテル部位を有することで、表面硬度が低下し、該ロール部材が押し当てられる部材の表面に沿って接触される。よって、ロール部材を帯電部材として用いる場合には、被帯電部材への帯電性能が向上する。
前記ポリエーテル部位におけるRは、炭素数2以上4以下のアルキレン基を表し、直鎖状であっても、分岐状であってもよく、直鎖状であることが望ましい。
前記ポリエーテル部位におけるnは、6以上200以下の整数を表し、50以上150以下の整数であることが望ましく、80以上120以下の整数であることがより望ましい。
ポリサルファイドポリマーの数平均分子量は、500以上10000以下であることが望ましく、1000以上8000以下であることがより望ましく、2500以上5000以下であることが更に望ましい。
数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を使用し、THF溶媒を用いて測定し、単分散ポリスチレン標準試料により作製した分子量校正曲線を使用して算出される。
本実施形態におけるポリサルファイドポリマーとしては、市販のものを用いてもよく、例えば、チオコールLP2、LP23、LP3、LP282(以上、東レ・ファインケミカル株式会社製)などが挙げられる。
・イソシアネート基を有する化合物
イソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物としては、(B)少なくとも2つ以上のイソシアネート基を有する化合物が好適に用いられる。
イソシアネート基を有する化合物としては、芳香族ポリイソシアネートや脂肪族ポリイソシアネートが挙げられる。
芳香族ポリイソシアネートは、イソシアネート基を2個以上有する有機ポリイソシアネートである。芳香族ポリイソシアネートとしては、例えばトリレンジイソシアネート(2,4TDIや2,6TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’MDI)、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’MDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)、キシレンジイソシアネート(2,4XDIや2,6XDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、TDIトリマー、XDIトリマー等が挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、1,5−ペンタメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(以下「HDI」と略す)、2,2,4−(または、2,4,4)−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソイシアネート、リジンイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、1,4−ジイソシアネートシクロヘキサン、1,3−ビス(ジイソシアネートメチル)シクロヘキサン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、HDIトリマー、IPDIトリマーおよびそれらを変性して得られる変性ポリイソシアネートが挙げられる。
それらの変性品として活性水素化合物との反応物のウレタン変性品や、カルボジイミド変性、イソシアヌレート変性、ビューレットやアロファネート変性されたものがあり、これらの有機ポリイソシアネートは単独あるいは混合して用いてもよい。
これらのなかでも好ましいのは、トリレンジイソシアネート(2,4TDIや2,6TDI)、キシレンジイソシアネート(2,4XDIや2,6XDI)、TDIトリマー、XDIトリマー、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’MDI)、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’MDI)、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(ポリメリックMDI)、脂肪族イソシアヌレート型ポリイソシアネート、HDIトリマー、IPDIトリマー等が挙げられる。これらの中でも更に、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’MDI)、キシレンジイソシアネート(2,4XDIや2,6XDI)、HDIトリマー、IPDIトリマーが好ましい。
・ポリサルファイドポリマーとイソシアネート基を有する化合物との合成
ポリサルファイドポリマーとイソシアネート基を有する化合物とから前記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を合成するには、例えば下記(例1)や(例2)に示すごとく、ポリサルファイドポリマーとイソシアネート基を有する化合物(ウレタンプレポリマー)と、を触媒と共に混合し、加熱(例えば110℃30分、100℃8時間)することで得られる。
(例1)
〜COCHOC−SH(ポリサルファイドポリマーの末端)
+ O=C=N〜(OCH(−CH)CHO〜(ウレタンプレポリマーの末端)
→ 〜COCHOC−S−C(=O)−N(−H)〜
(例2)
〜CHCH(OH)CH−SH(ポリサルファイドポリマーの末端)
+ O=C=N〜(OCH(−CH)CHO〜(ウレタンプレポリマーの末端)
→ 〜CHCH(OH)CH−S−C(=O)−N(−H)〜
上記合成の際に用いられる触媒としては、例えば、錫系触媒としては、トリメチル錫ラウレート、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫等、アミン系触媒としては、トリエチレンジアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン(DABCO)等が挙げられる。
これら触媒は、ポリサルファイドポリマー100質量部に対して、0.05質量部以上0.5質量部以下の範囲で添加して用いることが望ましい。
尚、弾性層に後述のその他の添加剤を添加する場合には、チオウレタン結合を有するゴム組成物を合成する前に下記添加剤を添加混練しその後前記合成を行ってもよいし、合成した後のチオウレタン結合を有するゴム組成物に対し下記添加剤を添加してもよい。
ポリサルファイドポリマー等のチオール基を有する化合物100質量部に対する、イソシアネート基を有する化合物の配合量は、特に限定されるものではないが、イソシアネート基を有する化合物に含まれるイソシアネート基とポリサルファイドポリマーに含まれるチオール基のモル比(NCO/SH)が0.50以上2.0以下の範囲であることが好ましく、0.9以上1.5以下がより好ましく、1.0以上1.3以下が更に好ましい。NCO/SHが0.5以上2.0以下であることにより、十分なチオウレタン結合が得られ良好な耐オゾン性が得られる。
−その他の添加剤−
前記弾性層には、チオウレタン結合を有するゴム組成物以外に、例えば下記添加剤を含有してもよい。特に、ロール部材を電子写真方式の画像形成装置における帯電装置や転写装置等の電界を形成するための部材として用いる場合には、弾性層には、導電剤が添加される。
この導電剤としては、公知の導電性物質や、有機イオン導電性物質が挙げられる。なお、ここでの導電性とは、体積抵抗率が10Ωcm以下であることを示している。
導電性物質としては、四級アンモニウム塩(例えばラウリルトリメチルアンモニウム、ステアリルトリメチルアンモニウム、オクタドデシルトリメチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、変性脂肪酸・ジメチルエチルアンモニウニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、エトサルフェート塩、ハロゲン化ベンジル塩(臭化ベンジル塩、塩化ベンジル塩等)等)、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加硫酸エステル塩、高級アルコール燐酸エステル塩、高級アルコールエチレンオキサイド付加燐酸エステル塩、各種ベタイン、高級アルコールエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、多価アルコール脂肪酸エステル、等が挙げられる。
有機イオン導電性物質としては、多価アルコール(1,4ブタンジオール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等)およびその誘導体と金属塩との錯体、モノオール(エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等)と金属塩の錯体も挙げられる。金属塩としては、例えばLiClO、LiCFSO、LiAsF、LiBF、NaClO、NaSCN、KSCN、NaCl等の周期律表第1族の金属塩;NH の塩等の電解質;Ca(ClO、Ba(ClO等の周期律表第2族の金属塩;これらに、少なくとも1個以上の水酸基、カルボキシル基、一級ないし二級アミン基等イソシアネートと反応する活性水素を有する基を持ったもの;等が挙げられる。これらの錯体として具体的には、PEL(LiClO)とポリエチレングリコールとの錯体等が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電剤の添加量は特に制限はないが、上記導電性物質の場合は、チオウレタン結合を有するゴム組成物100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下の範囲が好ましく、更には15質量部以上25質量部以下の範囲がより好ましい。一方、上記有機イオン導電性物質の場合には、チオウレタン結合を有するゴム組成物100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲が好ましく、更には0.5質量部以上3.0質量部以下の範囲がより好ましい。
また、添加剤としては、酸化防止剤、鎖延長剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤(シリカ、炭酸カルシウムなど)、等の通常弾性層に添加される材料が挙げられる。
なお、本実施形態では、ポリサルファイドポリマーを用いるために加工性、成形性に優れるため、軟化剤や可塑剤を添加せずとも弾性層を形成し得るものであり、ブリードの抑制の観点からは、軟化剤および可塑剤を添加しないことが望ましい。
充填剤としては、具体的には、炭酸カルシウム、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。これらの無機充填剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ゴム組成物に対する充填剤の添加量は、特に制限はないが、ゴム組成物100質量部に対して、1質量部以上80質量部以下であることが望ましく、10質量部以上50質量部以下であることがより望ましい。
−弾性層の物性−
弾性層の厚みは、ロール部材を適用する装置によって異なるが、例えば、1mm以上10mm以下とすることが望ましく、2mm以上5mm以下とすることがより望ましい。
また、この弾性層の体積抵抗率は、ロール部材を適用する装置によって異なるが、ロール部材を後述する電子写真方式の画像形成装置の帯電装置に用いる場合には、例えば、10Ωcm以上1010Ωcm以下であることが望ましく、10Ωcm以上10Ωcm以下であることがより望ましい。
なお、体積抵抗率の測定は、シート状の測定サンプルに対し、測定治具(R12702A/Bレジスティビティ・チェンバ:アドバンテスト社製)と高抵抗測定器(R8340Aデジタル高抵抗/微小電流計:アドバンテスト社製)とを用い、電場(印加電圧/組成物シート厚)が1000V/cmになるよう調節した電圧を30秒印加後の電流値より、下記式(2)を用いて算出する。
体積抵抗率(Ω・cm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定サンプルシート厚(cm)) ・・・ 式(2)
また、この弾性層の硬度は、ロール部材を適用する装置によっても異なるが、ロール部材を後述する電子写真方式の画像形成装置の帯電装置に用いる場合には、アスカーC硬度で15°以上90°以下、または15°以上70°以下の範囲が挙げられる。
なお、アスカーC硬度の測定は、3mm厚の測定シート表面にアスカーC型硬度計(高分子計器社製)の測定針を押し当て、1000g荷重の条件で行ったものである。
(表面層)
本実施形態のロール部材では、弾性層上に表面層を形成してもよい。
表面層としては、例えば樹脂を含んで構成される表面層が挙げられ、更に導電剤や、表面層の表面に凹凸(特定の表面粗さ)を付与するための粒子、その他添加剤等を含んで構成されてもよい。
樹脂としては、アクリル樹脂,セルロース樹脂,ポリアミド樹脂,共重合ナイロン,ポリウレタン樹脂,ポリカーボネート樹脂,ポリエステル樹脂,ポリエチレン樹脂,ポリビニル樹脂,ポリアリレート樹脂,スチレンブタジエン樹脂,メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂(例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等)、尿素樹脂等が挙げられる。ここで、共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、の内のいずれか1種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、6ナイロン、66ナイロン等が挙げられる。
表面層に配合される導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの粉末が挙げられる。また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等;が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで、カーボンブラックの市販品として具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック350」、同「スペシャルブラック100」、同「スペシャルブラック250」、同「スペシャルブラック5」、同「スペシャルブラック4」、同「スペシャルブラック4A」、同「スペシャルブラック550」、同「スペシャルブラック6」、同「カラーブラックFW200」、同「カラーブラックFW2」、同「カラーブラックFW2V」、キャボット社製「MONARCH1000」、キャボット社製「MONARCH1300」、キャボット社製「MONARCH1400」、同「MOGUL−L」、同「REGAL400R」等が挙げられる。
また、表面層の表面に凹凸(特定の表面粗さ)を付与するための粒子としては、導電性粒子、非導電性粒子のいずれでもよいが、非導電性粒子が望ましい。導電性粒子としては、弾性層に配合する上記導電剤として挙げられた材料の粒子が挙げられる。非導電性粒子としては、樹脂粒子(ポリイミド樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等)、無機粒子(クレー粒子,カオリン粒子,タルク粒子,シリカ粒子,アルミナ粒子等)、またはセラミック粒子等が挙げられる。粒子は、樹脂と同種の樹脂で構成した粒子であってもよい。ここで、導電性とは、体積抵抗率が1013Ωcm未満を意味し、非導電性とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上を意味する。なお、他も同様である。
また、表面層におけるその他添加剤としては、例えば、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤等の通常表面層に添加され得る材料が挙げられる。
表面層の厚みは、7μm以上25μm以下が望ましい。そして、表面層の体積抵抗率は10Ωcm以上1014Ωcm以下が望ましい。
表面層は、上記樹脂や導電剤等を溶剤に分散させて塗布液を調製し、先立って作製した弾性層上に、この塗布液を付与する。塗布液の付与方法としては、例えば、ブレード塗布法,マイヤーバー塗布法,スプレー塗布法,浸漬塗布法,ビード塗布法,エアーナイフ塗布法,カーテン塗布法等が挙げられる。
塗布液に用いる溶剤としては、特に限定されず一般的なものが使用され、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;テトラヒドロフラン;ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類などの溶媒を使用してもよい。
(用途)
上記構成のロール部材は、例えば、電子写真方式の画像形成装置における帯電装置や、転写装置等におけるロールの部材として用いられる。
<画像形成装置、プロセスカートリッジ>
以下、本実施形態のロール部材を画像形成装置およびプロセスカートリッジの帯電装置に搭載した場合を説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図2は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図1に示すように、像保持体13を備え、その周囲に、像保持体13を帯電する帯電装置19と、帯電装置19により帯電された像保持体13を露光して潜像を形成する潜像形成装置17と、潜像形成装置17により形成した静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置16と、現像装置16により形成したトナー像を記録媒体Pに転写する転写装置18と、転写後の像保持体13の表面の残留トナーを清掃し除去する清掃装置20と、を備えている。また、転写装置18により記録媒体Pに転写されたトナー像を定着する定着装置22を備えている。
そして、本実施形態における画像形成装置100では、帯電装置19が、本実施形態のロール部材10を備えた構成とされている。このロール部材10は、像保持体13の表面に接触配置され、図示を省略する電力供給装置から電力を供給されることで、像保持体13を帯電させる。
なお、本実施形態の画像形成装置100は、帯電装置19に設けられたロール部材10以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。
像保持体13は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体13は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有する保護層で被覆されているものも好適に適用される。この保護層の架橋成分としてシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、アクリル樹脂を含む感光体も好適に適用される。
潜像形成装置17としては、例えば、レーザー光学系やLEDアレイ等が適用される。
現像装置16は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体13に接触若しくは近接させて、像保持体13の表面の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像装置16の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。
転写装置18としては、例えば、コロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Pを介して導電性の転写ロールを像保持体13に接触させ記録媒体Pにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。
清掃装置20は、例えば、板状部材を像保持体13の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。清掃装置20としては、板状部材以外にブラシ状の部材や、ロール状の部材等を適用してもよい。
定着装置22としては、加熱定着装置が挙げられる。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラまたは加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラまたは加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Pを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
なお、本実施形態の画像形成装置100は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。
一方、本実施形態のプロセスカートリッジは、図2に示すように、上記図1に示す画像形成装置100において、露光のための開口部24A、除電露光のための開口部24Bおよび取り付けレール24Cが備えられた筐体24により、像保持体13と、像保持体13を帯電し上記ロール部材を有する帯電装置19と、潜像形成装置17により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置16と、転写後の像保持体13表面の残留トナーを清掃し除去する清掃装置20と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ102である。そして、プロセスカートリッジ102は、上記図1に示す画像形成装置100に脱着自在に装着されている。
なお、本実施形態のプロセスカートリッジは、帯電装置19として、本実施形態のロール部材を備えたものであれば特に限定されず、例えば、帯電装置19のほかに、像保持体13、現像装置16、および清掃装置20から選択される少なくとも1種を備え、画像形成装置100に脱着自在に装着される態様等が挙げられる。また、図2に示すように、その他、現像装置16、清掃装置20を一体に組み合わせた態様であってもよい。
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
〔実施例1〕
(1)ポリサルファイドポリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・100質量部
(商品名:チオコールLP2、SH基濃度:2.0%、東レ・ファインケミカル社製)(2)イオン導電剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.5質量部
(商品名:BTMAC−100、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、
ライオンアクゾ社製)
(3)ジブチルチンジラウレート・・・・・・・・・・・・・・・・・0.1質量部
(商品名:L−101、ジブチルチンジラウレート、東京ファインケミカル社製)
(4)カーボンブラック・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
(商品名:CB3050B、三菱化学社製)
(5)炭酸カルシウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20.0質量部
(商品名:ホワイトンP−70、白石工業社製)
(6)HDIトリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10.7質量部
(ポリイソシアネート、商品名:N3500、住友バイエルン社製)
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.05である。
上記(1)〜(5)の組成物を真空ミキサーで混合後、さらに(6)を配合して混合し、あらかじめ110℃で予熱したSUS製シャフト(長さ330mm、直径Φ8mm)を中心に配設したモールドに注型した。110℃で30分間硬化後、金型から脱型し100℃で8時間アフターキュアさせ、シャフトに弾性層を形成した導電性ロール1を得た。
〔実施例2〕
実施例1において前記(1)ポリサルファイドポリマーを、「ポリサルファイドポリマー(商品名:チオコールLP23、SH基濃度:2.0%、東レ・ファインケミカル社製)」に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール2を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.05である。
〔実施例3〕
実施例1において前記(1)ポリサルファイドポリマーを、「ポリサルファイドポリマー(商品名:チオコールLP282、SH基濃度:2.1%、東レ・ファインケミカル社製)」に変更し、且つ(6)HDIトリマーの量を11.3質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール3を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.05である。
〔実施例4〕
実施例1において、(6)HDIトリマーの量を9.2質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール4を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は0.90である。
〔実施例5〕
実施例1において、(6)HDIトリマーの量を19.4質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール5を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.90である。
〔実施例6〕
実施例1において、(6)HDIトリマーをXDI(商品名:タケネート500、三井化学社製)に変更し、配合量を6.0質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール6を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とXDIのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.05である。
〔実施例7〕
実施例1において、(6)HDIトリマーを4,4’MDI(商品名:コスモネートPH、三井化学社製)に変更し、配合量を8.0質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール7を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基と4,4’MDIのNCO基のモル比(NCO/SH)は1.05である。
〔実施例8〕
実施例1において、(6)HDIトリマーの量を5.1質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール8を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は0.6である。
〔実施例9〕
実施例1において、(6)HDIトリマーの量を21.4質量部に変更する以外は、実施例1に記載の方法により導電性ロール9を得た。
尚、ポリサルファイドポリマーのチオール基とHDIトリマーのNCO基のモル比(NCO/SH)は2.1である。
〔比較例1〕
(a)ポリプロピレングリコール・・・・・・・・・・・・・・・・・100質量部
(商品名:Diol−3000、37mgKOH/g、三井化学社製)
(b)イオン導電剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.5質量部
(商品名:BTMAC−100、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、
ライオンアクゾ社製)
(c)ジブチルチンジラウレート・・・・・・・・・・・・・・・・・0.1質量部
(商品名:L−101、ジブチルチンジラウレート、東京ファインケミカル社製)
(d)HDIトリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11.8質量部
(ジイソシアネート、商品名:N3500、住友バイエルン社製)
(e)カーボンブラック・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
(商品名:CB3050B、三菱化学社製)
(f)炭酸カルシウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20.0質量部
(商品名:ホワイトンP−70、白石工業社製)
上記(a)の組成物を110℃、3Torr以下で4時間減圧脱水し、さらに(b),(c),(e),(f)を真空ミキサーで混合後、さらに(d)を配合して混合し、あらかじめ110℃で予熱したSUS製シャフト(長さ330mm、直径Φ8mm)を中心に配設したモールドに注型した。110℃で30分間硬化後、金型から脱型し100℃で8時間アフターキュアさせ、シャフトに弾性層を形成した導電性ロールC1を得た。
〔比較例2〕
(ゴム組成物の調製)
下記組成の混合物を、接線式加圧ニーダー((株)モリヤマ製:実容量75L)を用いて混練してゴム組成物を調製した。
−組成−
・弾性材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、
商品名「Gechron3106」、日本ゼオン社製)
・ポリサルファイドポリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15質量部
(商品名「チオコールLP−282」:東レ・ファインケミカル社製)
・酸化亜鉛・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5質量部
(商品名「酸化亜鉛2種」:正同化学工業社製)
・ステアリン酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1質量部
(商品名「ステアリン酸S」:花王社製)
・カーボンブラック・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・15質量部
(商品名「ケッチェンブラックEC」、ライオン社製)
・炭酸カルシウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・20質量部
(商品名「白艶華CCR、白石工業社製」)
・イオン導電剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1質量部
(アルキルトリメチルアンモニウムパークロレート、
商品名「LXN−30」ダイソー社製)
・加硫剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1質量部
(商品名「硫黄200メッシュ」、鶴見化学工業社製)
・加硫促進剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2質量部
(商品名「ノクセラーDM」、大内新興化学工業社製)
・加硫促進剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.5質量部
(商品名「ノクセラーTT」、大内新興化学工業社製)
(弾性層の形成)
芯体として、SUS303製、直径8mm、長さ330mmの円柱状芯体を用意した。この円柱状芯体上に、厚さ3mmとなるように円筒状金型を用いて、前記ゴム組成物を注型し、未加硫のゴム組成物層を形成した。そして、円筒状金型の温度を170℃とし、30分間加熱し、未加硫のゴム組成物層を加硫して、弾性層を形成した。
(表面層の形成)
下記組成の混合物をビーズミルにて分散し、分散液を調製した。得られた分散液をメタノールで希釈して、表面層用塗布液を得た。この表面層用塗布液について粘度が45mPa・sとなるようメタノールおよびブタノールで調整した後、浸漬塗布槽へ注入した。
その後、前記作製した弾性層付きの芯体を浸漬塗布槽の塗布液に浸漬し、芯体を引き上げた。これを150℃で10分間乾燥して溶剤を除去し、表面層を形成した。これにより、芯体上に弾性層および表面層をこの順に有する導電性ロールC2を得た。
−分散液の組成−
・高分子材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100質量部
(アミド樹脂、商品名「アラミンCM8000」、東レ社製)
・導電剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・14質量部
(カーボンブラック、商品名「Monarch1000」、キャボット社製)
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・500質量部
(メタノール、関東化学社製)
・溶剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・240質量部
(ブタノール、関東化学社製)
<耐久性試験>
−オゾン耐久試験−
上記導電性ロール1〜9、C1、C2を、オゾン濃度5ppm,温度35℃の環境下に200時間放置した後、温度23℃、相対湿度50%の環境下に24時間放置し、下記の画質評価を行った。
−耐熱性試験−
上記導電性ロール1〜9、C1、C2を、90℃の乾燥機中で168時間放置した後、温度23℃、相対湿度50%の環境下に24時間放置し、下記の画質評価を行った。
−耐湿潤性試験−
上記導電性ロール1〜9、C1、C2を、温度45℃,湿度95%の環境下に168時間放置した後、温度23℃、相対湿度50%の環境下に24時間放置し、下記の画質評価を行った。
<画質評価>
上記耐久性試験を経た後の各導電性ロール1〜9,C1、C2を、カラー複写機DocuCentre Color400CP(富士ゼロックス社製)用の感光体と接触させた状態で28℃、85%RH環境下に14日間保管した。
その後、導電性ロール1〜9、C1、C2をカラー複写機DocuCentre Color400CP(富士ゼロックス社製)に感光体帯電用ロールとして装着し、カラー複写機DocuCentre Color400CP用のカラートナー(シアン、マゼンタ、イエロー、黒)を用い、A4用紙50,000枚に印字テスト(10℃,15%RH環境下で25,000枚印字後、28℃,85%RH環境下で25,000枚印字)を行った。尚、途中で大きな問題が発生した場合には、その時点で印字を中止した。
画質評価は、初期および50,000枚走行後の画像について、目視によってハーフトーン画像中での濃度ムラの有無により、以下の基準で判定した。
◎:濃度ムラ等の欠陥無し。
○:極軽微な濃度ムラ発生。
△:軽微な濃度ムラ発生。
×:実使用上問題となる濃度ムラ発生。
表1に示すごとく、実施例においては、チオウレタン結合が形成されたゴム組成物を含有する弾性層を有する導電性ロール1〜9を用いて画質評価を行った結果、耐オゾン性、耐熱性、耐湿潤性の何れの試験においても画像の濃度ムラの発生が抑えられた。
他方、ポリプロピレングリコールを使用しチオウレタン結合が形成されていないゴム組成物を含有する弾性層を有する導電性ロールC1を用いた比較例1では、濃度ムラを引き起こし、チオウレタン結合が形成されていないポリサルファイドポリマーを使用したゴム組成物を含有する弾性層を有する導電性ロールC2を用いた比較例2では、走行後に濃度ムラが発生した。この濃度ムラは、高オゾン環境下、高温環境下、高湿環境下において、ブリードの発生によって感光体が汚染されたことに起因するものと考えられる。
10 ロール部材
13 像保持体
16 現像装置
17 潜像形成装置
18 転写装置
19 帯電装置
20 清掃装置
22 定着装置
24C 取り付けレール
24A 開口部
24B 開口部
24 筐体
100 画像形成装置
102 プロセスカートリッジ
P 記録媒体

Claims (6)

  1. 芯体と、
    前記芯体上に、下記式(1)で示されるチオウレタン結合を有するゴム組成物を含有する弾性層と、
    を有するロール部材。
    一般式(1) −(S−C(=O)−N(−H))−
  2. 前記ゴム組成物が、下記(A)に示すポリサルファイドポリマーと、下記(B)に示す化合物と、を合成して得られたゴム組成物である請求項1に記載のロール部材。
    (A)「−(COCHOC)−」および「−(CHCH(OH)CH)−」から選択される少なくとも1つの構造単位と「−S−」とを含み、且つ末端にチオール基(−SH)を有するポリサルファイドポリマー
    (B)少なくとも2つ以上のイソシアネート基(−N=C=O)を有する化合物
  3. 前記(A)に示すポリサルファイドポリマーが、「−(CHCH(OH)CH)−」で示される構造単位を含む請求項2に記載のロール部材。
  4. 請求項1に記載のロール部材を備えた帯電装置。
  5. 像保持体と、
    前記像保持体を帯電する請求項4に記載の帯電装置と、
    前記帯電装置によって帯電された前記像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
    前記像保持体上の静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置と、
    前記現像装置によって前記像保持体上に形成された前記トナー像を被転写体へ転写する転写装置と、
    を有する画像形成装置。
  6. 像保持体を帯電する請求項4に記載の帯電装置と、
    前記像保持体、前記像保持体上の静電潜像をトナーによってトナー像に現像する現像装置、および前記トナー像を被転写体に転写した後に前記像保持体表面に残留した残留トナーを清掃し除去する清掃装置、から選択される少なくとも1種と、を備え、
    画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
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