JP2019012124A - 電子写真用部材、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
導電性樹脂層を有する電子写真用部材であって、
該導電性樹脂層は、
カチオンと、下記構造式(1)で示されるアニオンとを有するイオン液体、
非晶部を有するマトリックス樹脂、および
HLB値が13未満の界面活性剤、
を含む、ことを特徴とする電子写真用部材が提供される。
本発明の一態様に係る電子写真用部材は、非晶部を有するマトリックス樹脂と、特定の疎水性のアニオンを有するイオン液体と、HLB値が13未満の疎水性の界面活性剤とを含む導電性樹脂層を有する。導電性樹脂層は、これら以外に、添加剤などを含んでいても良い。
上記マトリックス樹脂としては、非晶部を有するものであれば、結晶性樹脂及び非晶性樹脂を問わず、どのような樹脂(例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂)でも使用することが出来る。マトリックス樹脂が、非晶部を有することにより、電子写真用部材において、イオンが運動性を有する非晶部内を移動することで、樹脂層内に電気伝導を起こすことができる。
このマトリックス樹脂としては、具体的には、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソブチレン、ポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアリレート、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、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)、ポリフッ化ビニル、アクリル重合体、ポリエーテルエステル共重合体、ポリエーテルアミド共重合体及びポリウレタン共重合体等が挙げられる。
イオン液体とは、イオンのみからなる液体であって、幅広い温度範囲で液体として存在する塩であり、特に、かかる塩を構成するイオン種に比較的大きな有機イオンを用いることにより、100℃以下の融点を有する塩を指す。
上記イオン液体を構成するアニオン種としては、下記構造式(1)で示されるスルホニルイミドイオンを用いる。
構造式(1)を満たすアニオンの具体例としては、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン、ビス(パーフルオロエタンスルホニル)イミドイオン、ビス(パーフルオロプロパンスルホニル)イミドイオン、ビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミドイオン(ビス(パーフルオロブタンスルホニル)イミドイオン)、トリフルオロメタンスルホニルパーフルオロプロパンスルホニルイミドイオン、トリフルオロメタンスルホニルパーフルオロブタンスルホニルイミドイオン等が挙げられる。
上記イオン液体を構成するカチオン種としては、イオン液体における疎水性を損なうものでなければ特に限定されず、上記構造式(1)で示されるスルホニルイミドイオンと対になり疎水性のイオン液体を構成する陽イオンを用いることができる。
このカチオンの好ましい具体例としては、アンモニウム系イオン(下記構造式(2)参照)、イミダゾリウム系イオン(下記構造式(3)参照)、ピリジニウム系イオン(下記構造式(4)参照)、ピペリジニウム系イオン(下記構造式(5)参照)、ピロリジニウム系イオン(下記構造式(6)参照)、ホスホニウム系イオン(下記構造式(7)参照)等が挙げられる。即ち、上記カチオンは、下記構造式(2)〜(7)で示される構造群から選ばれるカチオンであることが好ましい。なお、これらの構造式中、R1〜R15は、各々独立して、炭素数1〜15の炭化水素基を表す。以下に、各構造式を詳しく説明する。
界面活性剤とは、疎水基と親水基とを有する化合物である。界面活性剤には、イオン性(アニオン性、カチオン性、両性)およびノニオン性があるが、湿度による影響を受けにくいため、ノニオン性の界面活性剤を用いることが好ましい。
本発明における疎水性の界面活性剤とは、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値が13未満の界面活性剤である。HLB値が13未満の界面活性剤であれば、直鎖状構造、分岐状構造及び環状構造のうちのいずれの構造を有していても良い。HLB値の測定方法については、後述する。
該電子写真用部材は、導電性樹脂層中に、上述した本態様に係る効果を阻害しない範囲で、その他の成分(添加剤)を含有することができる。添加剤としては、例えば、酸化防止剤(例えば、ヒンダードフェノール系、リン、硫黄系など)、紫外線吸収剤、有機顔料、無機顔料、pH調整剤、架橋剤、相溶化剤、離型剤、カップリング剤、滑剤、導電性フィラー(例えば、カーボンブラック、カーボンファイバー、導電性酸化チタン、導電性酸化錫、導電性マイカ)、無機または低分子量有機塩などを挙げることができる。これらの添加剤は、1種類を単独で用いても良いし、2種類以上を組合せて用いても良い。添加剤の使用量は適宜設定することができ、特に限定されない。
該電子写真用部材における導電性樹脂層は、上述したマトリックス樹脂、イオン液体及び界面活性剤、並びに必要に応じて添加剤を含む樹脂組成物(例えば、各種成分を溶融混練することによって得られる樹脂組成物)を用いて形成することができる。例えば、この導電性樹脂層を有する電子写真用部材を形成する場合は、例えば、以下の方法により、該電子写真用部材を形成することができる。即ち、上記樹脂組成物をペレット化し、連続溶融押出成形法、射出成形法、ストレッチブロー成形法、あるいはインフレーション成形法など公知の成形方法を用いて、例えばシームレスベルトを成形することで電子写真用部材を得ることができる。また、上述したように、該電子写真用部材は、処理剤の塗布、研磨処理等の表面処理を施しても良い。
図1を用いて、該電子写真用部材として、導電性ベルト(以下、中間転写ベルトと称することがある)を具備する本発明の一態様に係る電子写真画像形成装置(電子写真装置)について、以下に詳しく説明する。なお、図1は、電子写真プロセスを利用したフルカラー電子写真装置の一例を示す断面概略図である。
以下に、各例において用いた測定方法及び評価方法について説明する。
界面活性剤におけるHLB値は、W.C.Griffinが提唱した下記式A(J.Soc.Cosmetic Chemists.1巻、311ページ、1949年)より算出した。
HLB値=20×(親水部の式量の総和)/(分子量)。
電子写真用シームレスベルトにおける表面固有抵抗率の測定は、JIS−K6911に準拠する方法で測定した。
測定装置としては、高抵抗計(商品名:ハイレスタUP MCP−HT450型、三菱化学アナリティック(株)製)の主電極の内径が50mm、ガード・リング電極の内径が53.2mm、外径が57.2mmのプローブ(商品名:UR−100、三菱化学アナリティック(株)製)を用いた。電圧250Vを10秒間、測定する電子写真用シームレスベルトに印加し、この電子写真用シームレスベルトの周方向の4箇所の表面固有抵抗率を測定した。
電子写真用シームレスベルトを、温度23℃、相対湿度50%に制御された環境試験室内に12時間放置した。その後、温度23℃、相対湿度50%環境下にて、上述した測定方法により、電子写真用シームレスベルトの4箇所の表面固有抵抗率を測定し、その表面固有抵抗率の平均値(ρs)の10を底とした対数をlogρsとし、電気抵抗の指標とした。
ランクA:参考例と比較して、抵抗低下の効果が見られる(logρsで、0.5桁以上)。
ランクB:参考例と比較して、抵抗低下の効果が見られる(logρsで、0.1桁以上0.5桁未満)。
ランクC:参考例と比較して、抵抗低下の効果が見られない(logρsで、0.1桁未満)。
電子写真用シームレスベルトを、温度15℃、相対湿度10%に制御された環境試験室内に12時間放置した。その後、温度15℃、相対湿度10%環境下にて、上述した測定方法により、電子写真用シームレスベルトの4箇所の表面固有抵抗率を測定し、その表面固有抵抗率の平均値(ρs)の10を底とした対数をlogρs(15℃/10%)とした。
そして、logρs(15℃/10%)とlogρs(30℃/80%)の差(logρs(30℃/80%)−logρs(15℃/10%))を「環境変動の値」として定義し、電気抵抗の環境変動(環境依存性)の指標とした。
ランクA:参考例と比較して、環境変動の値(桁)が大きくならない(同等又は小さくなる)。
ランクB:参考例と比較して、環境変動の値が大きくなる。
各例に用いた樹脂組成物の材料を以下の表1〜表3に示す。また、界面活性剤については、算出したHLB値も併せて示した。また、各例の具体的な材料の配合については、後述の表4−1〜表4−6および表6に示す。
使用した各々のマトリックス樹脂の非晶部の含有割合は、各々のペレット300mgを下記のX線回折測定により特定した。
装置:X線回折装置(リガク(株)製、商品名:RINT−2200)
出力:30kV−50mA
ターゲット:Cu(CuKα)
光学系:第1ピンホールコリメータ 1.0mmφ(直径)
レシービングスリット(縦幅スリット1゜ 横幅スリット1゜)
測定条件:平行ビーム法
測定速度:10°/min
測角範囲:2θ=5〜40゜
なお、マトリックス樹脂中の非晶部と結晶部の両方の回折ピークが現れる、2θ=5〜40°の回折角度におけるピークの積分強度から、下記式(1)にて非晶部の含有割合を算出した。
非晶部の含有割合[%]=100−(結晶部の積分強度)/(非晶部と結晶部を含む部分[2θ=5〜40°]の積分強度)×100・・・式(1)
測定の結果、各々のマトリックス樹脂の含有割合は、
・(マトリックス樹脂1の非晶部の含有割合)=65%
・(マトリックス樹脂2の非晶部の含有割合)=68%
・(マトリックス樹脂3の非晶部の含有割合)=100%
であった。(非晶部の含有割合)>0であることから、マトリックス樹脂1〜3が、非晶部を有することを確認した。
二軸押出し機(商品名:TEX30α、日本製鋼所(株)製)を用いて、下記表4−1に記載の配合にて、各材料を熱溶融混練して樹脂組成物を調製した。熱溶融混練温度は260℃以上、280℃以下の範囲内となるように調整し、熱溶融混練時間はおよそ3〜5分とした。得られた樹脂組成物をペレット化し、温度140℃で6時間乾燥させた。
次いで、このペレットに対して、シリンダ設定温度を300℃にした射出成形装置(商品名:SE180D、住友重機械工業(株)製)を用いてプリフォームを作製した。このときの射出成形金型温度は30℃とした。温度500℃の加熱装置にプリフォームを入れて軟化させたのち、プリフォームを500℃で加熱した。その後、1次ブロー成形機にプリフォームを投入した。そして、ブロー金型内で延伸棒とエアーの力(ブローエアー注入部分)でプリフォーム温度70℃、エアー圧力0.3MPa、延伸棒速度1000mm/sでブロー成形してブローボトルを得た。
樹脂組成物の配合を下記表4−1〜表4−6に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜18及び参考例1〜14に示す電子写真用シームレスベルトを得た。これらの評価結果を、下記表5に示す。なお、電気抵抗の低下及び環境変動の評価については、実施例2〜5については、参考例1との比較により、実施例6〜18についてはそれぞれ参考例2〜14との比較により評価を行った。
樹脂組成物の配合を下記表4−6に記載した通りに変更し、ブロー成形時にプリフォーム温度を130℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例19及び参考例15に示す電子写真用シームレスベルトを得た。これらの評価結果も下記表5に示す。なお、電気抵抗の低下及び環境変動の評価については、実施例19は、参考例15との比較により評価を行った。
樹脂組成物の配合を下記表4−6に記載した通りに変更して、実施例1と同様の方法でペレットを作製した。このペレットを押出機に投入し、環状ダイスに導き、チューブ状に溶融押出し、切断することで、実施例20及び参考例16に示す電子写真用シームレスベルトを得た。これらの評価結果を下記表5に示す。なお、電気抵抗の低下及び環境変動の評価については、実施例20は、参考例16との比較により評価を行った。
樹脂組成物の配合を下記表6に記載した通りに変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜5及び参考例17の電子写真用シームレスベルトを得た。これらの評価結果を表7に示す。なお、電気抵抗の低下及び環境変動の評価について、比較例1及び2は、参考例3との比較により評価を行い、比較例3及び4は、参考例1との比較により評価を行い、比較例5は参考例17との比較により評価を行った。
Claims (4)
- 前記界面活性剤が、アルコールアルコキシレート構造を含む界面活性剤である、請求項1または2に記載の電子写真用部材。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真用部材を具備する電子写真画像形成装置。
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