JP2016224131A - 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
【解決手段】表面層103は、特定の式(a)、特定の式(b)、特定の式(c)の重合体からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むバインダーと、バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有する。
【選択図】図1
Description
L1は、M1On/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
nは、金属原子M1の価数がpである場合、1以上p以下の整数を表し、
M1は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
X1は、下記式(1)〜(4)で表されるいずれかの構造を表し、
Y1は、L1中のM1に配位する部位を有する基を表し、
A1は、
(i)X1が式(1)で表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な原子団であって、かつ、芳香環を含み、芳香環を構成する1つの炭素原子はX1の酸素原子に結合しており、
(ii)X1が式(2)〜(4)のいずれかで表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合又は原子団を表す。)
L2は、M2Om/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
M2は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
mは、金属原子M2の価数がqである場合、1以上q以下の整数を表し、
R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はトリメチルシリル基を表し、
シクロペンタジエニル基は、L2中の金属原子M2に配位している。)
M3は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeからなる群より選ばれる金属原子を表し、
nは0以上k以下の整数を表し、
M3がAl、Ga、Inの場合、k=2、
M3がTi、Zr、Hf、Geの場合、k=3、
M3がNb、Ta、Wの場合、k=4、
M3がVの場合、k=2または4であり、
R30は、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
L3は、下記式(d)で表される構造を有する配位子または(e)で表される構造を有する配位子を表し、
*は、前記フェノール性水酸基の酸素原子との結合部位を表す。)
X2は、下記式(5)〜(8)で表されるいずれかの構造を表し、
Y2は、M3に配位する部位を有する基を表し、
A2は、M3、X2、およびY2と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
**はM3に結合または配位する部位を表す。)
図1に本発明の一実施様態に係る、ローラ形状の帯電部材の断面を示す。帯電部材は、支持体101と、導電性の弾性層102と、表面層103とを有している。帯電部材の形状はローラ形状に限定されるものではなく、いずれの形状であってもよい。
支持体101としては導電性を有するものを用いる。具体例としては、以下のものが挙げられる。鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金又はニッケルで形成されている金属製(合金製)の支持体。
弾性層102を構成する材料としては、従来から帯電部材の弾性層として用いられているゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性体を1種又は2種以上用いることができる。
(i)第一の実施形態
帯電部材の表面層103は、下記式(a)で表される化合物(以下に詳述する)を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有する。
L1は、M1On/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
nは、金属原子M1の価数がpである場合、1以上p以下の整数を表し、
M1は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
X1は、下記式(1)〜(4)で表されるいずれかの構造を表し、
Y1は、L1中のM1に配位する部位を有する基を表し、
A1は、
(i)X1が式(1)で表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な原子団であって、かつ、芳香環を含み、芳香環を構成する1つの炭素原子はX1の酸素原子に結合しており、
(ii)X1が式(2)〜(4)のいずれかで表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合又は原子団を表す。)
導電粒子としては公知の粒子を用いることが可能であり、炭素系材料、金属酸化物を用いることが可能である。炭素系材料としては、カーボンブラック、グラファイト、球状炭素粒子が挙げられる。また、金属酸化物としては、導電性酸化スズ、導電性酸化チタン、導電性酸化亜鉛が挙げられる。これらの中でも、表面層を形成する塗工液の塗工性、塗工液中の導電粒子の分散安定性の観点から、比較的比重の小さい、カーボンブラックまたはグラファイトを用いることが好ましい。
〈表面層の形成方法〉
表面層103は、支持体101上、又は、弾性層102上にコーティング液の塗膜を乾燥させることにより形成することが可能である。
帯電部材の表面層103は、下記式(b)で表される化合物を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有する。
L2は、M2Om/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
M2は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
mは、金属原子M2の価数がqである場合、1以上q以下の整数を表し、
R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はトリメチルシリル基を表し、
シクロペンタジエニル基は、L2中の金属原子M2に配位している。)
帯電部材の表面層103は、フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体であって、該構成単位の少なくとも一部のフェノール性水酸基の水素原子が、下記式(c)で表される基によって置換されている重合体を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有する。
M3は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeからなる群より選ばれる金属原子を表し、
lは0以上k以下の整数を表し、
M3がAl、Ga、Inの場合、k=2、
M3がTi、Zr、Hf、Geの場合、k=3、
M3がNb、Ta、Wの場合、k=4、
M3がVの場合、k=2または4であり、
R30は、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
L3は、下記式(d)で表される構造を有する配位子または(e)で表される構造を有する配位子を表し、
*は、前記フェノール性水酸基の酸素原子との結合部位を表す。)
X2は、下記式(5)〜(8)で表されるいずれかの構造を表し、
Y2は、M3に配位する部位を有する基を表し、
A2は、M3、X2、およびY2と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
**はM3に結合または配位する部位を表す。)
フェノール性水酸基を有する構成単位を有する重合体としては、ポリビニルフェノール(ポリヒドロキシスチレン)の如きビニルフェノールを構成単位として有する重合体、および、ノボラック型フェノール樹脂が挙げられる。
前記式(c)において、lは好ましくは1以上k以下の整数である。lが0である場合、すなわち、フェノール性水酸基の酸素原子が金属アルコキシドだけと結合している場合と比較して、lが1以上である場合の方が、式(c)で表される構造の安定性が高い。lはさらに好ましくは、1または2である。また、lが2以上である場合、L3は異なるものであってもよい。
アルキルチオ基としては、アルコキシ基の酸素原子を硫黄原子に置き換えた基が挙げられる。
アリールチオ基としては、アリールオキシ基の酸素原子を硫黄原子に置き換えた基が挙げられる。
導電粒子は、第一の実施形態に記載したものと同様である。
本実施形態に係る表面層103は、フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と、下記式(f)で表される構造を有する金属アルコキシドとを含むコーティング液の塗膜を乾燥させることにより形成することが可能である。つまり、本実施形態に係る表面層103は、フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体と、下記式(f)で表される構造を有する金属アルコキシドとの反応物を含む。なお、その反応物はアモルファス状である。
L4は、下記式(g)で表される構造を有する配位子または(h)で表される構造を有する配位子を表す。
図2に、本発明の帯電部材を有する電子写真装置の一例を示す。
〔コーティング液E1〕
100mLのガラス製容器に、2−ブタノール15.0g、チタンイソプロポキシド0.74gを秤量し、撹拌し溶解してチタンイソプロポキシド/2−ブタノール溶液を調製した。別の容器に、グアヤコール0.32g、エタノール34.0gを秤量し、撹拌し溶解してグアヤコール/エタノール溶液を調製した。先に調製したチタンイソプロポキシド/2−ブタノール溶液に、グアヤコール/エタノール溶液を加え、撹拌した後に、導電粒子No.1 0.27g(人造黒鉛粒子、平均粒子径;3μm、商品名;ニカビーズMPX−F、メーカー名;日本カーボン)を加え、ペイントシェーカーにて分散処理を行い、コーティング液E1を調製した。
コーティング液の処方を表6に示した処方にしたこと以外は実施例1と同様にして、コーティング液E2〜E15を調製した。尚、コーティング液の調製に使用した導電粒子を下記表7に示す。
100mLのガラス製容器に、2−ブタノール15.0g、チタンイソプロポキシド0.74gを秤量し、撹拌し溶解してチタンイソプロポキシド/2−ブタノール溶液を調製した。別の容器に、グアヤコール0.32g、エタノール34.0gを秤量し、撹拌し溶解してグアヤコール/エタノール溶液を調製した。先に調製したチタンイソプロポキシド/2−ブタノール溶液に、グアヤコール/エタノール溶液を加え、30分撹拌した。次に、予め調製しておいたポリビニルフェノール(シグマアルドリッチジャパン株式会社)のメチルイソブチルケトン1wt%溶液15.0gを加え、30分撹拌した。次に、導電粒子No.1 0.40gを加え、ペイントシェーカーにて分散処理を行い、コーティング液E16を調製した。
コーティング液の処方を表8に示した処方にしたこと以外はコーティング液E16と同様にして、コーティング液E17〜E21を調製した。コーティング液の調製に使用した導電粒子は先に述べたものと同じである。
コーティング液の処方を表8に示した処方にしたこと以外はコーティング液E1と同様にして、コーティング液C1〜C3を調製した。コーティング液の調製に使用した導電粒子は先に述べたものと同じである。
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が16質量%となるように調整した。
〔帯電ローラの作製〕
下記表9に示した材料を、6L加圧ニーダー(使用装置:商品名、TD6−15MDX トーシン社製)にて、充填率70vol%、ブレード回転数30rpmで24分混合して、未加硫ゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物174質量部に対して、加硫促進剤としてのテトラベンジルチウラムジスルフィド[商品名:サンセラーTBZTD、三新化学工業(株)製]4.5部、加硫剤としての硫黄1.2部を加えた。そして、ロール径30.5cm(12インチ)のオープンロールで、前ロール回転数8rpm、後ロール回転数10rpm、ロール間隙2mmで、左右の切り返しを合計20回実施した。その後、ロール間隙を0.5mmとして薄通し10回を行い、弾性層用の混練物Iを得た。
レーザープリンタ(商品名:HPColorLaserJetCP4525、HP社製)用のシアンカートリッジに装着されている帯電ローラを先に作製した帯電部材E1に置き換えた。レーザープリンタ(商品名:HPColorLaserJetCP4525、HP社製)に上記のカートリッジをセットして、A4サイズの用紙にハーフトーン画像を形成した。なお、電子写真画像の形成に際して、前露光は行わず、また、帯電電圧を−1162V、転写電圧を2575Vに設定した。この設定は、異常放電がより発生しやすい環境を作り出すためのものである。また、電子写真画像の出力は、低温低湿環境(温度15℃、湿度10%)の下で行った。
A:異常放電なし
B:異常放電あり
この結果、帯電部材E1では異常放電が観測されなかった。
コーティング液E1をコーティング液E2〜18に変えたこと以外は実施例1と同様にして帯電ローラを作製し、評価を行った。
コーティング液C4を、実施例1と同様に作製した弾性ローラ(表面研磨後の弾性ローラ)の弾性層上にリング塗布(総吐出量:0.100ml、リング部のスピード:85mm/s)した。塗布後の弾性ローラを、常温で30分間以上風乾し、さらに熱風循環乾燥機にて、80℃で1時間、160℃で1時間乾燥して、塗膜を硬化させて、帯電ローラC4を作製した。帯電ローラC4についても実施例1と同様に評価を行った。評価結果を表10に示す。
102 弾性層
103 表面層
21 像担持体(電子写真感光体)
22 帯電部材(帯電ローラ)
Claims (17)
- 支持体と、該支持体上の表面層とを有する帯電部材であって、
該表面層は、下記式(a)で表される化合物を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有することを特徴とする帯電部材。
(式(a)中、
L1は、M1On/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
nは、金属原子M1の価数がpである場合、1以上p以下の整数を表し、
M1は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
X1は、下記式(1)〜(4)で表されるいずれかの構造を表し、
Y1は、L1中のM1に配位する部位を有する基を表し、
A1は、
(i)X1が式(1)で表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な原子団であって、かつ、芳香環を含み、芳香環を構成する1つの炭素原子はX1の酸素原子に結合しており、
(ii)X1が式(2)〜(4)のいずれかで表される構造である場合、
M1、X1、及びY1と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合又は原子団を表す。)
(式(1)〜(4)中、*は、A1との結合部位を表し、**は、L1中のM1との結合部位を表す。) - Y1は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、カルボニル基、アルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、チオカルボニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、置換もしくは未置換のイミノ基、置換もしくは未置換の脂肪族の複素環骨格を有する基、または、置換もしくは未置換の芳香族の複素環骨格を有する基である請求項1に記載の帯電部材。
- X1が式(1)で表される構造である場合のA1は、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環及びイソキノリン環からなる群から選ばれるいずれかの芳香環を含む原子団である請求項1または2に記載の帯電部材。
- X1が式(2)〜(4)のいずれかで表される構造である場合のA1は、
結合、
アルキレン基、
または、
置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環及びイソキノリン環からなる群から選ばれるいずれかの芳香環を含む原子団
である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の帯電部材。 - 前記導電粒子がカーボンブラックまたはグラファイトである請求項1乃至4のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記導電粒子の平均粒径が0.3μm以上5μm以下である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 支持体と、該支持体上の表面層とを有する帯電部材であって、
該表面層は、下記式(b)で表される化合物を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有することを特徴とする帯電部材。
(式(b)中、
L2は、M2Om/2で表される構造単位を有するポリメタロキサンを表し、
M2は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、In及びGeからなる群より選ばれる少なくとも一つの金属原子を表し、
mは、金属原子M2の価数がqである場合、1以上q以下の整数を表し、
R21〜R25は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はトリメチルシリル基を表し、
シクロペンタジエニル基は、L2中の金属原子M2に配位している。) - 前記導電粒子がカーボンブラックまたはグラファイトである請求項7に記載の帯電部材。
- 前記導電粒子の平均粒径が0.3μm以上5μm以下である請求項7または8に記載の帯電部材。
- 支持体上に表面層を有する帯電部材であって、
該表面層は、
フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体であって、該構成単位の少なくとも一部のフェノール性水酸基の水素原子が、下記式(c)で表される基によって置換されている重合体を含むバインダーと、該バインダーに分散されてなる導電粒子とを含有することを特徴とする帯電部材。
(式(c)中、
M3は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Al、Ga、InおよびGeからなる群より選ばれる金属原子を表し、
lは0以上k以下の整数を表し、
M3がAl、Ga、Inの場合、k=2、
M3がTi、Zr、Hf、Geの場合、k=3、
M3がNb、Ta、Wの場合、k=4、
M3がVの場合、k=2または4であり、
R30は、炭素数1〜10の炭化水素基を表し、
L3は、下記式(d)で表される構造を有する配位子または(e)で表される構造を有する配位子を表し、
*は、前記フェノール性水酸基の酸素原子との結合部位を表す。)
(式(d)中、
X2は、下記式(5)〜(8)で表されるいずれかの構造を表し、
Y2は、M3に配位する部位を有する基を表し、
A2は、M3、X2、およびY2と共に4〜8員環を形成するのに必要な結合または原子団を表し、
**はM3に結合または配位する部位を表す。)
(式(5)〜(8)中、**はM3との結合部位を表し、***はA2との結合部位を表す。)
(式(e)中、R31〜R35は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはトリメチルシリル基を表し、****はM3との配位部位を表す。) - A2は、結合、アルキレン基、アルケニレン基、または、置換もしくは未置換の、ベンゼン環、ナフタレン環、ピロール環、チオフェン環、フラン環、ピリジン環、インドール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾフラン環、キノリン環およびイソキノリン環からなる群より選ばれるいずれかの環を含む原子団である請求項10に記載の帯電部材。
- Y2は、ヒドロキシ基、アルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、カルボニル基、アルキルチオ基、置換もしくは未置換のアリールチオ基、チオカルボニル基、置換もしくは未置換のアミノ基、置換もしくは未置換のイミノ基、置換もしくは未置換の脂肪族の複素環骨格を有する基、または、置換もしくは未置換の芳香族の複素環骨格を有する基である請求項10または11に記載の帯電部材。
- 前記フェノール性水酸基を含む構成単位を有する重合体が、ビニルフェノールを構成単位として有する重合体またはノボラック型フェノール樹脂である請求項10乃至12のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記導電粒子がカーボンブラックまたはグラファイトである請求項10乃至13のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記導電粒子の平均粒径が0.3μm以上5μm以下である請求項10乃至14のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材とを一体に支持し、電子写真装置本体に着脱可能であるプロセスカートリッジであって、該帯電部材が請求項1乃至15のいずれか一項に記載の帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 電子写真感光体と、該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材とを有する電子写真装置であって、該帯電部材が請求項1乃至15のいずれか一項に記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置。
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