JP2017049488A - 弾性部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、「ジエン系ゴム、およびエチレン・プロピレンゴムからなる群より選ばれた少なくとも1種のゴム分の架橋物と、パラフィン系オイルとを、スチレン系熱可塑性エラストマとポリプロピレンの混合樹脂中に分散させた熱可塑性エラストマ組成物を筒状に押出成形して製造された導電性ローラ」が開示されている。
支持体と、
支持体上に設けられた弾性層であって、ゴム材料と、数平均分子量Mnが600以上1000以下であり、かつ数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwの比率(Mw/Mn)が2.5以下の軟化剤とを含む弾性層を有する弾性部材。
前記ゴム材料が、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルの共重合体からなる3元系エピクロルヒドリンゴムである請求項1に記載の弾性部材。
前記軟化剤が、温度25℃で液状のパラフィンである請求項1又は請求項2に記載の弾性部材。
前記軟化剤が、酸化流動パラフィンである請求項1又は請求項2に記載の弾性部材。
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として備える帯電装置。
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として有し、前記帯電部材を電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
電子写真感光体と、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として有し、前記帯電部材を前記電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
本実施形態に係る弾性部材は、ゴム材料と、数平均分子量Mnが600以上1000以下であり、かつ数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwの比率(Mw/Mn)が2.5以下の軟化剤とを含む弾性層を有する。
この2つの工程では、低分子成分を多く含む分子量分布を持った軟化剤の低分子量成分が揮発し、得られる弾性層のゴム物性の安定性が低下することがある。特に、得られる弾性層に柔軟性を与える軟化剤の量が変化することから、加硫後の弾性層の引張り強さが低下することがある。
図1は、本実施形態に係る弾性部材の一例を示す概略斜視図である。図2は、図1に示す弾性部材のA−A線概略断面図である。
ここで、弾性部材121を帯電部材(帯電ロール)等に使用する場合、支持体として導電性支持体を適用し、弾性層として、導電剤を含む導電性弾性層が適用される。なお、本明細書において導電性とは、20℃における体積抵抗率が1×1014Ωcm未満であることを意味する。
支持体は、弾性部材の支持部材として機能する部材(シャフト)である。
支持体の材質としては、例えば、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。支持体としては、外側の面にメッキ処理を施した部材(例えば樹脂部材、セラミック部材)、導電剤の分散された部材(例えば樹脂部材、セラミック部材)等も挙げられる。
支持体は、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(柱状部材)であってもよい。
弾性層は、ゴム材料、及び軟化剤を含む。弾性層は、その他、必要に応じて周知の添加剤を含んでもよい。具体的には、弾性層は、未加硫ゴム材料、及び軟化剤と共に、必要に応じて、導電剤、加硫剤、加硫促進剤等の周知の添加剤を含む未加硫ゴム組成物の加硫物で構成されている。
これらの中でも、ゴム材料としては、ポリウレタン、EPDM、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、NBR、及びこれらを混合したゴムが好ましく、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(エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルとの共重合体からなる3元系エピクロルヒドリンゴム)がより好ましい。
なお、これらゴム材料は、1種単独で用いてもよし、2種以上併用してもよい。
軟化剤の数平均分子量Mnは、弾性層の引張り強さ、その他弾性層の特性低下抑制の点から、700以上900以下が好ましい。軟化剤の分子量分布(Mw/Mn)は、弾性層の引張り強さ、その他弾性層の特性低下抑制の点から、2.0以下が好ましい。なお、軟化剤の分子量分布(Mw/Mn)は、製造コスト等の点から、1.5以上が好ましい。
これらの中でも、軟化剤としては、弾性層の引張り強さ、その他弾性層の特性低下抑制の点から、温度25℃で液状のパラフィン(特に、酸化流動パラフィン)が好ましい。
具体的には、例えば、酸化流動パラフィンの場合、流動パラフィンを、温度130℃以上190℃以下、処理時間1時間以上5時間以下の条件で、熱処理により酸化するとき、上記範囲の数平均分子量及び分子量分布を持つ酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)が得られ易い。
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。
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、1種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。
なお、平均粒子径は、弾性層を切り出した試料を用い、電子顕微鏡により観察し、導電剤の100個の直径(最大径)を測定し、それを平均することにより算出する。
即ち、弾性層からシート状の測定試料を採取し、その測定試料に対し、JIS K 6911(1995)に従って、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秒印加した後、その流れる電流値より、下記式を用いて算出する。
体積抵抗率(Ωcm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定試料厚(cm))
即ち、弾性層の軸方向両端20mm位置及び中央部の3か所を片刃ナイフで切り取り、切り取った試料の断面を5から50倍の厚みに応じて適切な倍率で観察して、膜厚を測定して、その平均値とする。測定装置は、キーエンス社製、デジタルマイクロスコープVHX−200を用いる。
接着剤層は、例えば、接着剤(樹脂又はゴム)を含む組成物によって形成される。接着剤層は、接着剤以外に、必要に応じて、導電剤等のその他添加剤を含む組成物によって形成されてもよい。
樹脂としては、RB(ブタジエン樹脂)、ポリスチレン樹脂(例えば、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー等)、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、PE(ポリエチレン樹脂)、PP(ポリプロピレン樹脂)、PVC(ポリ塩化ビニル樹脂)、アクリル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂、エチレン−メタクリル酸(EMAA)共重合体樹脂、およびこれらの樹脂を変性したもの等の樹脂も挙げられる。
ゴムとしては、例えば、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム)、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、SBR(スチレンブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム等のゴムが挙げられる。
これらの中でも、樹脂又はゴムとして、好ましくは、クロロプレン、エピクロロヒドリンヒドリン、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。
表面層は、弾性層上に樹脂層等を独立して設けた態様であってもよいし、発泡した弾性層の表層部の気泡に樹脂等を含浸させて設けた態様(つまり、気泡に樹脂等が含浸した弾性層の表層部を表面層とした態様)であってもよい。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、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、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂。ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン樹脂、4フッ化エチレン樹脂、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(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等)が挙げられる。また、樹脂は、硬化性樹脂を硬化剤若しくは触媒により硬化又は架橋したものが好ましい。
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種又は複数種を重合単位として含む共重合体である。なお、共重合ナイロンには、6ナイロン、66ナイロン等の他の重合単位を含んでいてもよい。
本実施形態に係る弾性部材の一例について説明する。
第1工程では、未加硫ゴム組成物(以下、単に「ゴム材」とも称する)の層を支持体(以下「芯金」とも称する)上に形成する。具体的には、例えば、図3に示す押出成形機210を用いて、円筒状のゴム材の層(以下「ゴムロール部」とも称する)を芯金の外周面上に成形する。
図3に示す押出成形機210は、押出成形機210は、いわゆるクロスヘッドダイから構成される排出機212と、排出機212の下流側に配置される加圧機214と、加圧機214の下流側に配置される引出機216と、を備えている。
そして、押出成形機210には、装置内の各部を制御するための制御部211を備えている。
具体的には、図示しないが、制御部211は、例えば、コンピュータとして構成され、CPU(Central Processing Unit)、各種メモリ[例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、不揮発性メモリ]、及び入出力インターフェース(I/O)がバスを介して各々接続された構成となっている。そして、I/Oには、例えば、スクリュー228を回転駆動する駆動モータ230、駆動ロール254を回転駆動する駆動モータ(不図示)、圧力計233等の押出成形機210の各部が接続されている。
CPUは、例えば、各種メモリに記憶されているプログラム(例えば、押出成形プログラム等の制御プログラム)実行し、押出成形機210の各部の動作を制御する。なお、CPUが実行するプログラムを記憶するための記憶媒体は、各種メモリに限定されない。例えば、フレキシブルディスクやDVDディスク、光磁気ディスクやUSBメモリ(ユニバーサルシリアルバスメモリ)等(不図示)であってもよいし、通信手段(不図示)に接続された他の装置の記憶装置であってもよい。
第2工程では、ゴム材(未加硫ゴム組成物)の層の加硫を行う。これにより、芯金(支持体)上に、未加硫ゴム組成物の加硫物で構成された弾性層を形成する。
次に、本実施形態に係る帯電装置について説明する。
図4は、本実施形態に係る帯電装置の一例を示す概略図である。
具体的には、本実施形態に係る帯電装置12は、図4に示すように、例えば、帯電部材121と、クリーニング部材122と、が特定の食い込み量で接触して配置されている。そして、帯電部材121の導電性支持体30およびクリーニング部材122の導電性支持体122Aの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け123(導電性ベアリング)で保持されている。導電性軸受け123の一方には電源124が接続されている。
なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材122を備えない形態であってもよい。
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、帯電部材として上記本実施形態に係る弾性部材(具体には、導電性支持体と導電性弾性層とを有する導電性部材)を有し、前記帯電部材を前記電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備えて構成される。
電子写真感光体1a,1b,1c,1dはそれぞれ一方向(紙面上は反時計回り)に回転し、その回転方向に沿って帯電ロール402a,402b,402c,402d、現像装置404a,404b,404c,404d、1次転写ロール410a,410b,410c,410d、クリーニングブレード415a,415b,415c,415dが配置されている。帯電ロール402a,402b,402c,402dは、それぞれ前記した本実施形態に係る帯電ロールであり、接触帯電方式が採用されている。
これにより、電子写真感光体1a,1b,1c,1dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニング(トナー等の異物除去)の各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。そして、中間転写ベルト409上にトナー像が転写された後の電子写真感光体1a,1b,1c,1dは、表面の電荷を除去する工程を経ずに次の画像形成プロセスが行われる。
本実施形態のプロセスカートリッジは、前記本実施形態に係る帯電部材を有し、前記帯電部材を電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段を備え、画像形成装置に着脱される構成を有する。
<ゴムロールの作製>
(未加硫ゴム組成物の調製)
まず、170℃の空気加熱炉内で、流動パラフィン(商品名「DB02」、ダイソー社製)を3時間放置した。この流動パラフィンの加熱処理により、数平均分子量754かつ分子量分布(Mw/Mn)が1.8である酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得た。そして、この酸化流動化パラフィンを軟化剤として使用した。
・未加硫ゴム材料 ・・・・・・・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「CG102、ダイソー社製)
・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)
・軟化剤(酸化流動パラフィン) ・・・・・・・・10質量部
・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
(ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、商品名「BTMAC」ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
・加硫剤(商品名「硫黄200メッシュ」、鶴見化学工業社製) ・・・・1質量部
・加硫促進剤(商品名「ノクセラーDM」、大内新興化学工業社製) ・・2.0質量部
・加硫促進剤(商品名「ノクセラーTT」、大内新興化学工業社製) ・・0.5質量部
直径8mm、長さ330mmで、接着剤層を有するSUS303製の支持体を用意し、シリンダー内径60mm、L/D20の1軸ゴム押出し機を用いてスクリュー回転25rpmで未加硫ゴム組成物を押出すとともに、同時に支持体を連続的にクロスヘッドに通過させることにより、支持体上に未加硫ゴム組成物の層を被覆した。押出機の温度条件は、シリンダー部、スクリュー部、ヘッド部、ダイ部のいずれとも80℃とした。そして、支持体上に未加硫ゴム組成物の層で被覆された未加硫ゴムロールを、空気加熱炉で170℃下、70分間加熱した。
以上の工程を経て、支持体上に弾性層が形成されたゴムロールを得た。
実施例1において、流動パラフィンの加熱処理の時間を1時間に変更し、数平均分子量689かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.2である酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1において、流動パラフィンの加熱処理の時間を5時間に変更し、数平均分子量854かつ分子量分布(Mw/Mn)が1.6である酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1の流動パラフィンを芳香族系軟化剤(商品名「ダイアナプロセルオイルAH−16」、出光興産社製)に変更する以外は、数平均分子量810かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.1である酸化芳香族系軟化剤(芳香族系プロセスオイル(芳香族系軟化剤の酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1において、流動パラフィンの加熱処理の温度を120℃、時間を5時間に変更し、数平均分子量554かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.9である酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1において、流動パラフィンの加熱処理を実施せず、数平均分子量556かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.8である未加熱処理の流動パラフィンを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1の流動パラフィンを流動パラフィン(商品名「ダイアナプロセスオイルPW−150」、出光興産社製)に変更する以外は、数平均分子量350かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.2である酸化流動パラフィン(流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1において、流動パラフィンを流動パラフィン(商品名「ルブフレックス460」、シェルジャパン社製)に変更し、流動パラフィンの加熱処理の時間を12時間に変更し、数平均分子量1120かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.0である酸化流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
実施例1の流動パラフィンを流動パラフィン(商品名「ダイアナプロセスオイルPS−430」、出光興産社製)に変更する以外は、数平均分子量685かつ分子量分布(Mw/Mn)が2.9である酸化流動パラフィン(流動パラフィン(流動パラフィンの酸化物)を得て、これを軟化剤として使用した以外は、実施例1と同様にしてゴムロールを得た。
(重量減少率)
支持体上に未加硫ゴム組成物の層で被覆された未加硫ゴムロールと、支持体上に弾性層が形成された加硫後のゴムロールとの重量を各々測定し、重量減少率を調べ、下記評価基準に基づき評価した。重量減少率は、ゴムロール10本の平均値から算出した。
A(◎): 重量減少率1.0%以下
B(○): 重量減少率1.0超え2.5%以上
C(△): 重量減少率2.5超え5.0以上
D(×): 重量減少率5.0超え
ゴムロールの弾性層から測定試料を採取し、 JIS K6251(2004)に準拠し、ダンベル状3号形の打ち抜き型で打ち抜き、ストログラフVE1D(株式会社東洋精機製作所社製)を用いて引張り強さを測定した。
ゴムロールの表面硬度をマイクロゴム硬度計MD−1タイプ(高分子A型(高分子計器社製)を用いて測定した。硬度を測定した。
そして、実施例のゴムロールは、比較例1のゴムロールに比べ、弾性層の引張り強さが高いことがわかる。また、硬度も高いことがわかる。これにより、実施例のゴムロールの弾性層の特性(ゴム特性)の低下が抑制されていることがわかる。
Claims (7)
- 支持体と、
支持体上に設けられた弾性層であって、ゴム材料と、数平均分子量Mnが600以上1000以下であり、かつ数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwの比率(Mw/Mn)が2.5以下の軟化剤とを含む弾性層を有する弾性部材。 - 前記ゴム材料が、エピクロルヒドリン、エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルの共重合体からなる3元系エピクロルヒドリンゴムである請求項1に記載の弾性部材。
- 前記軟化剤が、温度25℃で液状のパラフィンである請求項1又は請求項2に記載の弾性部材。
- 前記軟化剤が、酸化流動パラフィンである請求項1又は請求項2に記載の弾性部材。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として備える帯電装置。
- 請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として有し、前記帯電部材を電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。 - 電子写真感光体と、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の弾性部材を帯電部材として有し、前記帯電部材を前記電子写真感光体の表面に接触させて前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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