JP2020024404A - 電子写真用部材、プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
構造式(1)および構造式(2)で示されるイミダゾリウム塩は、イミダゾリウム環中の2つの窒素原子または炭素原子の少なくとも一方に、炭素原子数が9〜20の飽和炭化水素基が結合している。そして、図3に示すように、イミダゾリウム環7と結合している、炭素原子数9〜20の飽和炭化水素基6が、マトリックスポリマーのポリマー鎖5と絡み合うことで、疑似的な架橋点を形成する。このことにより、該導電層の耐摩耗性を向上させることができるものと考えられる。
また、該イミダゾリウムは、マトリックスポリマーとは化学結合を形成していないため、キャリアであるアニオン8の移動度も抑制されにくい。そのため、高い導電性も維持されると考えられる。かかる推定メカニズムは、イミダゾリウム環中の2つの窒素原子または炭素原子に結合させる飽和炭化水素基の炭素原子数が7以下である場合には、耐摩耗性の顕著な向上は見られなかったことからも、正しいものと考えられる。
本開示の一実施形態に係る電子写真用部材は、導電性の基体と、該基体上の導電層と、を有する。なお本開示において、電子写真用部材とは、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、トナー供給ローラなどの導電性ローラ、現像ブレードおよびクリーニングブレードを指す。
電子写真用ローラ1Aにおいて、本開示の一実施形態に係る効果をより効果的に奏するためには、図1(a)〜(c)に示すように、導電層3が電子写真用ローラ1Aの最表層として存在していることが好ましい。また、電子写真用ローラ1Aは、弾性層4を有することが好ましい。最表層の導電層3は、マトリックスポリマーと特定の構造を有するイミダゾリウム塩とを含む。
基体上の導電層3とから構成されている。図2(b)に示す電子写真用ブレード1Bにおいては、基体2と導電層3との間にさらに弾性層4が設けられている。
基体2は、電子写真用部材の支持部材、および場合によっては電極として機能する。基体2は、例えば、アルミニウム、銅などの金属;ステンレス鋼などの合金;クロムまたはニッケルで鍍金処理を施した鉄;導電性を有する合成樹脂などの導電性の材料で構成される。電子写真用部材がブレード形状である場合、基体2は板状であり、電子写真用部材がローラ形状である場合、基体2は、中実円柱状または中空円筒状である。
弾性層4は、特に、電子写真用部材がローラ形状である場合において、該電子写真用部材と当接されている部材との当接部において、所定の幅のニップを形成するために必要な弾性を電子写真用部材に与えるものである。
弾性層4は、ゴム材料の成形体であることが好ましい。ゴム材料として、例えば、以下のものが挙げられる。エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム(EPDM)、アクリルニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴム、NBRの水酸化物、ウレタンゴム。これらは、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。これらの中でも、圧縮永久歪みおよび柔軟性の観点から、シリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、ポリジメチルシロキサン、ポリトリフルオロプロピルシロキサン、ポリメチルビニルシロキサン、ポリフェニルビニルシロキサン、これらポリシロキサンの共重合体が挙げられる。
以下、電子写真用部材の一実施形態における導電層3の構成について、詳細に説明する。
最表層に位置する導電層は、マトリックスポリマーと、イオン導電剤として、下記構造式(1)または構造式(2)で示されるイミダゾリウム塩とを含有する。
構造式(1)または構造式(2)で示されるイミダゾリウム塩は、イミダゾリウムカチオンとアニオンとからなる。
構造式(1)中、R11、R13およびR14は、各々独立に、水素原子または炭素原子数1〜4の飽和炭化水素基を表す。炭素原子数1〜4の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。該飽和炭化水素基は、直鎖状でも分岐状でもよい。
構造式(1)および構造式(2)中、X1-およびX2-で表されるアニオンとしては、以下のものが挙げられる。フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロホウ酸アニオン、ジシアナミドアニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、チオシアネートアニオン、フルオロリン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオン、およびこれらの誘導体。
フルオロスルホニルイミドアニオンとしては、具体的には、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンが挙げられる。
フルオロアルキルスルホネートアニオンとしては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、パーフルオロエタンスルホン酸アニオン、パーフルオロブタンスルホン酸アニオンが挙げられる。
マトリックスポリマーとしては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、さらにこれらの共重合物が挙げられる。皮膜の強度およびトナー帯電性の観点から、マトリックスポリマーは、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。
ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂は、柔軟性と反発弾性を併せ持つことからも、マトリックスポリマーとして好適に用いられる。マトリックスポリマーの重量平均分子量(MW)は、イミダゾリウム塩との混和のしやすさから、10000〜200000であることが好ましい。
また、ポリエステルポリオールとしては、以下のものが挙げられる。1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコールの如きジオール成分、または、トリメチロールプロパンの如きトリオール成分と、アジピン酸、無水フタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロキシフタル酸の如きジカルボン酸との縮合反応により得られるポリエステルポリオール。
また、ポリカーボネートポリオールとしては、以下のものが挙げられる。1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールの如きジオール成分と、ホスゲン、ジメチルカーボネートの如きジアルキルカーボネート、または、エチレンカーボネートの如き環状カーボネートとの縮合反応により得られるポリカーボネートポリオール。
これらの中でも、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックジフェニルメタンジイソシアネートの如き芳香族イソシアネートが好ましい。
抽出に使用する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、純水、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。抽出した成分は、GC/MSやLC/MSといった任意の方法で分析することができる。抽出の際は、イミダゾリウム塩が十分に抽出されたことを確認するために、一度抽出操作を行った導電層に対し、必ず2回目の抽出操作を行い、2回目の抽出量が、1回目の抽出量に対して1%以下となる条件で抽出操作を行う。なお、ソックスレー抽出の条件とは、溶媒種、温度および時間を指す。また、溶媒は、前記溶媒のうち最も抽出量が多い溶媒を選択する。1回目の抽出操作によって得られた検出成分量と、2回目の抽出操作によって得られた検出成分量との和を、イミダゾリウム塩の含有量とする。
導電層の原材料がペレット状の場合、導電層の形成は、押出成形、塗布成形、シートの貼り合せ成形、射出成形などによって行うことができる。具体的には、押出成形による場合、必要に応じて接着剤を塗布した支持部材を成形金型に設置し、成形金型に加熱溶融した上記樹脂組成物を注入して支持部材と共に押出し成形する。また、塗布成形による場合、溶剤に分散した上記液状組成物を、スプレーなどの塗布装置を用いて支持部材に塗布し、溶剤を乾燥させて支持部材上に導電層を成形する。また、シートの貼り合せ成形による場合、押出成形等でシート状に成形した上記樹脂組成物を、接着剤を塗布した支持部材に貼り合わせて成形する。また射出成形による場合、金型キャビティ内に上記樹脂組成物を注入し、冷却して成形する。導電層の厚さは、1.0μm以上100.0μm以下であることが好ましい。
本開示の一態様に係るプロセスカートリッジは、電子写真画像形成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、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも1つの手段を有する。該手段のうち少なくとも1つは、本態様に係る電子写真用部材を有する。
本開示の一態様にかかる電子写真画像形成装置は、帯電部材、現像部材およびクリーニング部材からなる群より選択される少なくとも1つとして、本開示に係る電子写真用部材を有する。
また、該電子写真画像形成装置には、電子写真感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25、帯電ローラ24からなるプロセスカートリッジ17が脱着可能に装着されている。なお、電子写真感光体18、クリーニングブレード26、廃トナー収容容器25、帯電ローラ24は、電子写真画像形成装置本体に配備されていてもよい。
現像は、露光部にトナー像を形成する、いわゆる反転現像である。各プロセスカートリッジ17の電子写真感光体18と対向するように、トナー像を担持する第2の像担持体としての、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト32が配置されている。中間転写ベルト32は、複数の張架ローラとしてのテンションローラ38、駆動ローラ39、および二次転写対向ローラ33に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト32は、駆動ローラ39が回転駆動されることで、電子写真感光体18の周速度と同等の周速度(プロセススピード)で図5中の矢印方向に回転(周回移動)する。中間転写ベルト32の内周面側には、各電子写真感光体18に対応して、一次転写手段としての一次転写ローラ29が配置されている。
一次転写ローラ29は、中間転写ベルト32を介して電子写真感光体18に向けて押圧され、電子写真感光体18と中間転写ベルト32とが接触する一次転写部を形成する。上述のように電子写真感光体18上に形成されたトナー像は、一次転写部において、回転している中間転写ベルト32上に転写(一次転写)される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各電子写真感光体18に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト32上に重ね合わせるようにして順次転写される。
イオン導電剤は、メンシュトキン反応の如き求核置換反応を用いて一段階または複数の段階によって前駆体を合成した後、イオン交換反応を行うことにより得ることができる。この際、求核置換反応に用いる求核剤、求電子剤、およびイオン交換反応に用いるアルカリ金属(イオン交換塩)を所望の組み合わせに変更することで、目的のイオン導電剤を合成することができる。
求核置換反応に用いる求核剤は、ケトン化合物とアルデヒド化合物と酢酸アンモニウムとを酸触媒下で反応させることにより得ることができる。
ケトン化合物の合成に用いるアルケン化合物として、下記表1に示す材料を用意した。
ジムロート冷却器を取り付けた、撹拌子を入れたナスフラスコに、酸化オスミウム(VIII)(マイクロカプセル化、関東化学社製)0.01g、純水(関東化学社製)2.0ml、アセトン(関東化学社製)2.0ml、アセトニトリル(関東化学社製)2.0ml、および4−メチルモルホリンN−オキシド(東京化成工業社製)0.42mlを加え、これらの混合物を室温で撹拌した。次に、アルケン化合物No.C−1:0.53gをアセトン1.0mlに溶解させたものを滴下し、室温で12時間撹拌した。
次に、反応液をろ過し、不溶分をメタノールで洗浄し、得られたろ液の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮液に、Nor−AZADO(富士フイルム和光純薬社製)3.52mgとジクロロメタン(富士フイルム和光純薬社製)0.65mlを加え、溶解させた。さらに、アゾジカルボン酸ジイソプロピル(富士フイルム和光純薬社製)0.33ml、酢酸(富士フイルム和光純薬社製)48.6μlを加え、温度45℃で6時間反応させた。次に、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液2.0mlを加え、室温で30分撹拌した。得られた反応液を、ジクロロメタン/水で分液後、有機層を回収した。回収した有機層を、純水で2回洗浄し、溶媒を減圧留去した。続いて、有機層を減圧留去して得られたものを、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン/ジエチルエーテル 4:1(v/v))で精製することにより、ケトン化合物No.B−1を得た。
アルケン化合物およびその添加量を表2に記載の通りに変更した以外は、ケトン化合物No.B−1と同様にして、ケトン化合物No.B−2〜B−6を合成した。
ケトン化合物No.B−7〜B−10として、下記表3に示す材料を用意した。
求核剤No.A−1〜A−11の合成に用いるアルデヒド化合物として、下記表4に示す材料を用意した。
(求核剤No.A−1の合成)
ジムロート冷却器を取り付けた、撹拌子を入れたナスフラスコに、ケトン化合物No.B−7:4.96g、アルデヒドNo.D−1:0.58g、および酢酸アンモニウム(関東化学社製)2.96gを入れ、エタノール(関東化学社製)45.0mlを加えて溶解させた。さらに、酢酸(東京化成工業社製)を1.0ml滴下した。その後、温度110℃で4時間撹拌した。
次に、得られた反応液のpHが13になるように、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。pHを調整した反応液を、ジクロロメタン/水で分液後、有機層を回収した。回収した有機層を、純水で2回洗浄した後、溶媒を減圧留去し、乾燥することにより、白色粉末として求核剤No.A−1を得た。
ケトン化合物およびアルデヒド化合物を表5に記載の通りに変更した以外は、求核剤No.A−1と同様にして、求核剤No.A−2〜A−11を合成した。求核剤No.A−1〜A−11の化学構造を図8に示す。
求核剤No.A−12〜A−13として、下記表6に示す材料を用意した。
(求電子剤No.E−1〜E−11の用意)
イオン導電剤の合成に用いる求電子剤No.E−1〜E−11として、下記表7に示す材料を用意した。
(イオン交換塩No.F−1〜F−6の用意)
イオン導電剤の合成に用いるイオン交換塩として、下記表8に示す材料を用意した。
(イオン導電剤No.I−1の合成)
ジムロート冷却器を取り付けた、撹拌子を入れたナスフラスコに、50mlのテトラヒドロフラン(THF)(関東化学社製)を加え、THF中に、水素化ナトリウム(関東化学社製)24.5gを分散させ、ナスフラスコを氷浴で冷却した。次いで、求核剤No.A−12:17.0gを、THF100mlに溶解させた溶液を、ナスフラスコに滴下した。その後、氷浴を取り外して、室温(温度23℃)で2時間撹拌した。
次に、求電子剤No.E−1:121.5gを上記ナスフラスコに加えた後、温度70℃で8時間加熱還流して反応させた。反応液をろ過し、不溶分をTHFで洗浄し、得られたろ液の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物を再びジクロロメタンに溶解させ、ろ過し、ろ液を回収後、ジクロロメタンを減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルで洗浄し、減圧乾燥して、イオン導電剤No.I−1の前駆体を得た。
続いて、イオン導電剤No.I−1の前駆体の全量を、メタノール100mlに溶解させた。溶液を撹拌しながら、純水100mlに溶解させたイオン交換塩No.F−1:39.0gを添加し、室温で24時間撹拌した。反応後、メタノールを減圧留去し、ジクロロメタン/水で分液後、有機層を回収した。回収した有機層を純水で2回洗浄し、溶媒を減圧留去し、乾燥することにより、白色粉末としてイオン導電剤No.I−1を得た。
求核剤、求電子剤、イオン交換塩の種類および添加量を、表9に記載の通りに変更した以外は、イオン導電剤No.I−1と同様にして、イオン導電剤No.I−2〜I−10、I−15〜I−18、I−20〜I−23を合成した。
ジムロート冷却器を取り付けたフラスコに、以下の材料を加え、一晩加熱還流させた。
・求核剤No.A−12:6.8g
・求電子剤No.E−3:37.4g
・炭酸カリウム(関東化学社製)27.6g
・アセトン200ml
反応後、反応液をろ過し、ろ液の溶媒を減圧留去した。その後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル)で精製し、求核剤が三級化された化合物を得た。続いて、得られた化合物をジクロロメタン50mlに溶解させ、求電子剤No.E−6:52.8gを加え、40℃で20時間加熱還流した。反応後、溶媒を減圧留去し、ジエチルエーテルで洗浄し、減圧下で乾燥させ、四級化されたイオン導電剤前駆体を得た。続いて、アニオンを目的のアニオンに置換するために、得られたイオン導電剤前駆体の全量を、メタノール100mlに室温で溶解させた。溶液を撹拌しながら、純水50mlに溶解させたイオン交換塩No.F−1:23.4gを添加し、室温で24時間撹拌した。反応後溶液のメタノールを減圧留去し、ジクロロメタン/水で分液後、有機層を回収した。回収液を純水で2回洗浄し、溶媒を減圧留去し、乾燥後、白色粉末としてイオン導電剤No.I−11を得た。
求電子剤、イオン交換塩の種類および配合量を、表10に記載の通りに変更した以外は、イオン導電剤No.I−11と同様にして、イオン導電剤No.I−12〜I−14、I−19を合成した。
イオン導電剤No.I−24として、Methyl−trioctylammonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(Aldrich社製)を用意した。また、イオン導電剤No.I−25として、1−Hexadecyl−3−methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(関東化学社製)を用意した。
<現像ブレードの作製>
熱可塑性アクリル樹脂(MW=56500、商品名:クラリティLA4285、クラレ社製)100質量部に、イオン導電剤No.I−2:5.0質量部を加え、2軸混練押出機(商品名:TEM−26SX、東芝機械社製)を用いて直径3mmの円柱状に押し出した。さらに、円柱状の押し出し物を、切断機により直径3mm、長さ3mmに切断し、樹脂ペレットを作製した。支持部材には、SUS−304−CSP−1/2H材の短手方向15.2mm、厚さ0.08mmの長尺シートを使用した。
(ブレード抵抗の測定)
ブレード抵抗の測定は、図6に示す抵抗値評価冶具を用いて、次のように行った。図6において、直径40mmの円柱形金属77に、現像ブレード104を当接圧が4.9Nとなるように固定する。高圧電源79によって電圧50Vを印加し、円柱形金属77とグランドとの間に配設した既知の電気抵抗(現像ブレードの電気抵抗に対して2桁以上電気抵抗が低いもの)を有する抵抗器の両端の電位差を計測した。当該電位差の計測には、電圧計80(商品名:189TRUE RMS MULTIMETER、FLUKE社製)を用いた。測定した電位差と抵抗器の電気抵抗から、現像ブレードを介して円柱形金属に流れた電流を計算により求めた。印加電圧50Vを得られた電流で割ることにより、現像ブレードの電気抵抗値を求めた。
ここで、該電位差の計測は、電圧印加2秒後から3秒間サンプリングを行い、その平均値から計算される値をブレード抵抗値とした。なお、現像ブレードは、温度30℃、湿度80%RH(H/H環境)にて6時間以上静置したものを使用して測定を行った。
現像ブレードの作製に使用した樹脂材料15.0gを入れたガラス容器に、m−クレゾール70.0g(東京化成工業社製)を加え、樹脂材料を溶解させた。次に、厚さ0.2mmのアルミニウム製のシート上に、バーコーターを用いて樹脂材料溶液の膜を作製した。その後、温度160℃、圧力6.7kPaで4時間減圧乾燥を行い、アルミニウム製のシート上に30μmの樹脂層を形成した。テーバー摩耗試験は、JIS K7204に基づいた手法で測定した。測定装置としては、ロータリーアブレージョンテスター(東洋精機製作所社製)を用い、摩耗輪はCS−17を使用した。荷重4.9N、回転速度60rpmの条件下で、1000回転後の質量減少量をテーバー摩耗減量として測定した。
H/H環境にて、次のようにかぶり評価を実施した。まず、HP製レーザープリンター(商品名:HP LaserJet Enterprise Color M553dn)を評価機として用意した。該評価機に、実施例1に係る現像ブレードを組み込んだブラックカートリッジを装填した。印字率1%の画像を出力した後、白べた画像を出力した。白べた画像の出力中にプリンターを停止させ、感光体上に付着した現像剤をテープ(商品名:CT18、ニチバン社製)で剥がし取り、反射濃度計(商品名:TC−6DS/A、東京電飾社製)にて反射率を測定した。テープの反射率を基準としたときの反射率の低下量を測定し、これをかぶり値とした。反射率の測定は、感光体中央部から長手端部方向にそれぞれ8.0cmの位置を測定位置とした。
印字率1%の画像を100枚出力した後に測定した端部のかぶり値を初期かぶり値、20000枚出力した後に測定したものを耐久後かぶり値とした。なお、現像剤がなくなった場合は適宜補給し、耐久試験を実施した。
現像ブレードの作製に用いた熱可塑性樹脂およびイオン導電剤を、表14〜15に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜17に係る現像ブレードを作製した。
現像ブレードの作製に用いた熱可塑性樹脂およびイオン導電剤を、表16に記載の通りに変更した以外は実施例1と同様にして、比較例1〜7に係る現像ブレードを作製した。
また、実施例1〜9では、イミダゾリウム環の1位と3位、または4位と5位に結合している2つの官能基が同一であり、対称性を有するイオン導電剤を用いている。対称性を有することで、結晶性が強くなり、マトリックスポリマーと絡み合ったイオン導電剤同士が、強く相互作用することで、より強く、耐摩耗性の向上に寄与する。そのため、テーバー摩耗減量が2.4mg以下、耐久後端部かぶりも1.2%以下とさらに良好な値を示した。
<現像ローラの作製>
(弾性ローラG−1の作製)
ステンレス鋼(SUS304)製の直径6mmの芯金にプライマー(商品名:DY35−051、東レダウコーニング社製)を塗布し、温度180℃に加熱したオーブンで20分間焼き付け、基体とした。
弾性層形成用の液状材料として、液状シリコーンゴム材料(商品名:SF6905A/B、東レ・ダウコーニング社製)100質量部に、カーボンブラック(商品名:トーカブラック#4500、東海カーボン社製)15質量部を分散させた。基体を金型に配置し、金型内に形成されたキャビティに、該液状シリコーンゴム材料を充填し、温度140℃に加熱したオーブンで20分間加熱して硬化させた。金型を冷却後、シリコーンゴム層が形成された基体を金型から脱型し、温度190℃に加熱したオーブンで3時間加熱し、シリコーンゴムの硬化反応を完了させた。以上のようにして、基体の外周に直径12mmのシリコーンゴム弾性層が形成された弾性ローラG−1を作製した。
反応容器中で、ポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR200、東ソー社製)45.3質量部に対し、ポリプロピレングリコール(商品名:ポリプロピレングリコール2000、富士フイルム和光純薬社製)100質量部を徐々に滴下した。滴下は、窒素雰囲気下で、反応容器内の温度を65℃に保ちつつ行った。滴下終了後、温度65℃で2時間反応させた。得られた反応混合物を室温まで冷却し、メチルエチルケトン(MEK)60質量部で希釈し、イソシアネート基含有量4.2%のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーH−1を202.5g得た。
導電層形成用塗料として、以下の材料を撹拌混合した。
・ポリオール(商品名:PPG2000、富士フイルム和光純薬工業社製):50.5質量部
・イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーH−1:70.6質量部
・イオン導電剤I−2:3.0質量部
・シリカ(商品名:Aerosil 130、日本アエロジル社製):3.0質量部
・粗さ制御用微粒子としてウレタン樹脂微粒子(商品名:アートパールC−800T、根上工業社製):10.0質量部
次に、総固形分比が25質量%となるようにMEKを加えた後、サンドミルにて混合した。次いで、さらにMEKで粘度10〜12cpsに調整して、導電層形成用塗料を調製した。
(ローラ抵抗値の測定)
図7に、ローラ抵抗値の測定用冶具の概略構成図を示す。図7(a)において、導電性の軸受け88を介して導電性の軸芯体82の両端を、各々4.9Nの荷重で押しながら直径30mmの円柱形金属87を回転させ、現像ローラ81を60rpmの速度で従動回転させる。次に、高圧電源89によって電圧50Vを印加し、円柱形金属87とグランドとの間に配設した既知の電気抵抗(導電性ローラの電気抵抗に対して2桁以上電気抵抗が低いもの)を有する抵抗器の両端の電位差を計測した。当該電位差の計測には、電圧計90(商品名:189TRUE RMS MULTIMETER、FLUKE社製)を用いた。測定した電位差と抵抗器の電気抵抗から、現像ローラ81を介して円柱形金属に流れた電流を計算により求めた。印加電圧50Vを、得られた電流で割ることにより導電性ローラの電気抵抗値を求めた。
ここで、該電位差の計測は、電圧印加2秒後から3秒間サンプリングを行い、その平均値から計算される値をローラ抵抗値とした。なお、現像ローラは、H/H環境にて6時間以上静置したものを使用して測定を行った。
厚さ0.2mmのアルミニウム製のシート上に、バーコーターを用いて導電層形成用塗料の塗膜を作製した。その後、室温で30分間乾燥させた後、温度150℃で30分間加熱処理を行い、アルミニウム製のシート上に30μmの樹脂層を形成させた。テーバー摩耗試験は、実施例1と同様にして測定した。
現像ブレードなどの部材と現像ローラが摺擦することによって、現像ローラの導電層が摩耗する場合がある。この現象は、現像ローラの長手端部に発生しやすく、導電層の摩耗が進むと、現像ブレードの規制力が低下し、トナーが現像ブレード上に漏れ出る場合がある。導電層の摩耗がさらに進行した場合、全面にトナー漏れが生じることがある。
温度10℃、湿度10%RH(L/L環境)にて、次のようにトナー漏れ評価を実施した。まず、HP製レーザープリンター(商品名:HP LaserJet Enterprise Color M553dn)を用意した。該評価機に、実施例20に係る現像ローラを組み込んだシアンカートリッジを装填した。印字率1%の画像を2枚出力した後、10秒間休止させるサイクルを繰り返し行い、30000枚の画像を出力した。
なお、現像剤がなくなった場合は適宜補給し、耐久試験を実施した。画像出力後、現像ブレードを観察し、トナー漏れを以下の基準で評価した。
ランクA:トナー漏れが認められない
ランクB:トナー漏れが端部のみ(端部から1cm程度)に軽微に発生している
ランクC:トナー漏れが目立つ
現像ローラの作製に用いたイオン導電剤を、表20に記載した通りに変更した以外は実施例18と同様にして、実施例19〜26に係る現像ローラを作製した。
現像ローラの作製に用いたイオン導電剤を、表20に記載した通りに変更した以外は実施例18と同様にして、比較例8〜11に係る現像ローラを作製した。
<帯電ローラの作製>
(弾性ローラG−2の作製)
下記材料を加圧式ニーダーで混合し、A練ゴム組成物1を得た。
・NBRゴム材料(商品名:Nipol DN219、日本ゼオン社製):100質量部
・カーボンブラック(商品名:トーカブラック#7360SB、東海カーボン社製):40質量部
・炭酸カルシウム(商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム社製):20質量部
・ステアリン酸(商品名:ステアリン酸S、花王社製):1質量部
・酸化亜鉛:5質量部
・硫黄(商品名:Sulfax 200S、鶴見化学工業社製):1.2質量部
・テトラベンジルチウラムジスルフィド(商品名:TBZTD、三新化学工業社製):4.5質量部
導電層形成用塗料として、以下の材料を撹拌混合した。
・溶剤型ウレタン樹脂(商品名:ダイフェラミンMAU−9022、大日精化工業社製):100質量部
・イオン導電剤I−4:0.3質量部
・シリカ(商品名:Aerosil 130、日本アエロジル社製):0.9質量部
・粗さ制御用微粒子としてウレタン樹脂微粒子(商品名:アートパールC−800T、根上工業社製):3.1質量部
次に、総固形分比が25質量%となるようにMEKを加えた後、サンドミルにて混合した。次いで、さらにMEKで粘度10〜12cpsに調整して、導電層形成用塗料を調製した。
(ローラ抵抗値の測定)
ローラ抵抗値の測定は、実施例20と同様にして測定した。
厚さ0.2mmのアルミニウム製のシート上に、バーコーターを用いて導電層形成用塗料の塗膜を作製した。その後、室温で30分間乾燥させた後、温度120℃で30分間加熱処理を行い、アルミニウム製のシート上に30μmの樹脂層を形成させた。テーバー摩耗試験は、実施例1と同様に行った。
帯電ローラは、感光体と当接し、回転している。帯電ローラの表層には、凹凸形成用の粗さ制御用微粒子が添加されているが、長期間の耐久により表層が摩耗した場合、粗さ制御用微粒子が脱落したり、削れることがある。すると、表面の凹凸が失われ、異常放電が起こりやすくなる。異常放電によって、例えばハーフトーン画像(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)を出力した際に、ランダムに白抜けした画像弊害を生じる場合がある。
ランクA:白抜けが認められない
ランクB:白抜けが極軽微に発生している
ランクC:白抜けが軽微であるが認められる
ランクD:白抜けが認められる
帯電ローラの作製に用いたイオン導電剤を、表22に記載した通りに変更した以外は実施例27と同様にして、実施例28〜34に係る帯電ローラを作製した。
帯電ローラの作製に用いたイオン導電剤を、表22に記載した通りに変更した以外は実施例27と同様にして、比較例12〜15に係る帯電ローラを作製した。
比較例14で用いたイオン導電剤は、イミダゾール環に結合している官能基の炭素原子数が、構造式(2)で示される構造よりも少ない。そのため、比較例12と同様にテーバー摩耗減量が多くなり、耐久後に白抜け画像が発生した。比較例15で用いたイオン導電剤は、構造式(2)で示される構造よりも、イミダゾール環に結合している官能基の炭素原子数が少ない官能基と多い官能基を1つずつ有している。そのため、耐摩耗性向上効果は得られず、テーバー摩耗減量が多くなり、耐久後に白抜け画像が発生した。
イミダゾリウム環の1位と3位、または4位と5位に結合している飽和炭化水素基の、最も長い炭化水素鎖中の炭素原子数の差が2以下であるイオン導電剤を用いた実施例27〜30、32、33では、テーバー摩耗減量がより少なく、白抜け画像は発生しなかった。さらに、官能基として構造式(3)または構造式(4)で示される直鎖構造を有するイオン導電剤を用いた実施例27〜30、32では、テーバー摩耗減量が2.5mg以下と良好な値を示した。イミダゾリウム環に結合している2つの官能基が同一であるイオン導電剤を用いた実施例27〜29では、テーバー摩耗減量が2.1mg以下とさらに抑制されて、耐摩耗性が向上した。
12 基体
14 導電層
16 現像ローラ
17 プロセスカートリッジ
19 トナー供給ローラ
21 現像ブレード
24 帯電ローラ
Claims (12)
- 導電性の基体と、該基体上の導電層と、を有する電子写真用部材であって、
該導電層は、
マトリックスポリマーと、
下記構造式(1)または構造式(2)で示されるイミダゾリウム塩と、
を含むことを特徴とする電子写真用部材:
- 前記R12で表される飽和炭化水素基の炭素原子数と、前記R15で表される飽和炭化水素基の炭素原子数との差が0以上2以下である、請求項1に記載の電子写真用部材。
- 前記R12で表される飽和炭化水素基および前記R15で表される飽和炭化水素基が、下記構造式(3)で示される構造である、請求項1または2に記載の電子写真用部材:
- 前記R12で表される飽和炭化水素基と、前記R15で表される飽和炭化水素基とが同一である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- 前記R23で表される飽和炭化水素基の炭素原子数と、前記R24で表される飽和炭化水素基の炭素原子数との差が0以上2以下である、請求項1に記載の電子写真用部材。
- 前記R23で表される飽和炭化水素基および前記R24で表される飽和炭化水素基が、下記構造式(4)で示される構造である、請求項1または5に記載の電子写真用部材:
- 前記R23で表される飽和炭化水素基と、前記R24で表される飽和炭化水素基とが同一である、請求項1、5または6に記載の電子写真用部材。
- 前記マトリックスポリマーが、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- 前記アニオンが、フルオロアルキルスルホニルイミドアニオン、フルオロスルホニルイミドアニオン、フルオロアルキルスルホネートアニオン、フルオロアルキルカルボン酸アニオン、フルオロホウ酸アニオン、ジシアナミドアニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、チオシアネートアニオン、フルオロリン酸アニオン、フルオロアルキルメチドアニオンから選択されるいずれかである請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- 前記アニオンが、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ヘプタフルオロプロパンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ドデカフルオロペンタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(パーフルオロヘキサンスルホニルイミド)アニオン、N,N−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホニルイミド、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、パーフルオロエタンスルホン酸アニオン、及び、パーフルオロブタンスルホン酸アニオンから群から選択される少なくとも一つである請求項1〜8のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
- 電子写真画像形成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、帯電部材、現像部材およびクリーニング部材からなる群より選択される少なくとも1つとして請求項1〜10のいずれか一項に記載の電子写真用部材を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 帯電部材、現像部材およびクリーニング部材からなる群より選択される少なくとも1つとして請求項1〜10のいずれか一項に記載の電子写真用部材を有していることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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