JP5404089B2 - 帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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Description
該ジオルガノポリシロキサン中のフッ素原子含有量が、該ジオルガノポリシロキサン全質量に対して3質量%〜60質量%であることを特徴とする;
(i)重合度3以上の置換または無置換のポリスチレン鎖を有する1価の有機基、
(ii)置換または無置換のアルキレンオキシ基を有する1価の有機基、
(iii)炭素原子数12以上の1価の有機基。)。
該ジオルガノポリシロキサン中のフッ素原子含有量が、該ジオルガノポリシロキサン全質量に対して3質量%〜60質量%であることを特徴とする。表面層は、バインダー樹脂を含有する。また、表面層の体積抵抗率を調整するために導電性微粒子などの導電剤を含有することができる。
(i)重合度3以上の置換または無置換のポリスチレン鎖を有する1価の有機基。
(ii)置換または無置換のアルキレンオキシ基を有する1価の有機基。
(iii)炭素原子数12以上の1価の有機基。
(a)置換または無置換の1価の炭化水素基。
(b)パーフルオロアルキル基を有する1価の有機基。
(c)重合度3以上の置換または無置換のポリスチレン鎖を有する1価の有機基。
(d)置換または無置換のアルキレンオキシ基を有する1価の有機基。
(e)炭素原子数12以上である1価の有機基。
図1〜図3に本発明の帯電部材の一例としての概略断面図を示す。図1はローラ形状の帯電部材(帯電ローラ)を、図2は、平板形状の帯電部材を、図3はベルト形状の帯電部材を示している。
本発明の帯電部材に用いられる導電性支持体は、導電性を有し、その上に設けられる弾性層等を支持する機能を有するものである。材質としては、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属やその合金を挙げることができる。また、これらの表面に耐傷性付与を目的として、導電性を損なわない範囲で、メッキ処理等を施してもよい。さらに、導電性支持体として、樹脂製の基材の表面を金属等で被覆して表面導電性としたものや導電性樹脂組成物から製造されたものも使用可能である。
本発明の帯電部材に用いられる表面層は、前記構造式(1)で示す構造単位α、前記構造式(2)で示す構造単位β、前記構造式(3)で示す構造単位γを有するジオルガノポリシロキサンを含有するものである。前記ジオルガノポリシロキサンをバインダーに混合する際は、バインダー100質量部に対して、0.5質量部以上混合することが好ましい。より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。特に好ましくは、5質量部以上、50質量部以下の範囲である。
弾性層に用いる材料としては、表面層のバインダー成分として前記で例示した、ゴムや樹脂を用いることができる。
弾性層と表面層との間には、1層以上の中間層を設けてもよい。中間層の体積抵抗率は1×102Ω・cm以上1×1016Ω・cm以下であることがより好ましい。中間層の体積抵抗率を調整するために、前記導電剤及び絶縁性粒子等を用いることができる。
導電剤及び絶縁性粒子等の平均粒子径は、以下のようにして算出する。各層のある任意の点を500μmにわたって、20nmずつ集束イオンビーム「FB−2000C」(商品名、株式会社日立製作所製)にて切り出し、その断面画像を撮影する。そして同じ粒子を撮影した画像を、20nm間隔で組み合わせ、立体的な粒子形状を算出する。この作業を、各層の任意の100点で行う。粒子の平均粒径は、上記で得られた立体的粒子形状から、投影面積を算出し、得られた面積の円相当径を計算する。この円相当径から体積平均粒径を求め、それを平均粒径とする。
本発明に従う画像形成装置の概略構成を図6に示す。画像形成装置は、感光体、感光体を帯電する帯電装置、露光を行う潜像形成装置、トナー像に現像する現像装置、転写材に転写する転写装置、感光体上の転写トナーを回収するクリーニング装置、トナー像を定着する定着装置などから構成される。感光体4は、導電性基体上に感光層を有する回転ドラム型である。感光体は矢示の方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。
本発明にかかる帯電部材を備え、感光体、帯電装置、現像装置、及び、クリーニング装置などを一体化し、電子写真装置本体に着脱自在に装着できるように設計されたプロセスカートリッジ(図7)を用いることもできる。
フラスコに、下記繰り返し構造単位α、β、γを有し、その繰り返し単位の平均個数がX1=20、X2=5およびX3=5であるポリシロキサン2.0gと、
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=100、X2=100およびX3=100であるポリシロキサン15.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するポリスチレン6.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを下記繰り返し構造単位α、β、γを有し、その繰り返し単位の平均個数がY1=200、Y2=50およびY3=50であるポリシロキサン20.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=40、Y2=20およびY3=20であるポリシロキサン20.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有する炭化水素2.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=100、Y2=100およびY3=100であるポリシロキサン20.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有する炭化水素2.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=5、X2=2およびX3=2であるポリシロキサン3.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド20.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=500、Y2=500およびY3=500であるポリシロキサン21.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド1.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=200、Y2=20およびY3=20であるポリシロキサン24.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有する炭化水素2.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=10、Y2=2およびY3=2であるポリシロキサン20.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有する炭化水素4.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=1000、Y2=100およびY3=100であるポリシロキサン24.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有する炭化水素1.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=20、X2=30およびX3=30であるポリシロキサン4.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド21.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=2、X2=4およびX3=4であるポリシロキサン3.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するポリスチレン20.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=200、X2=200およびX3=200であるポリシロキサン15.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するポリスチレン7.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=500、X2=500およびX3=500であるポリシロキサン20.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するポリスチレン4.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=2000、Y2=300およびY3=300であるポリシロキサン18.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド4.0gに変更した。
製造例3に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がY1=1、Y2=1およびY3=1であるポリシロキサン5.0gに変更した。またアルキレンオキサイドを下記式で示される構造を有する炭化水素15.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=1、X2=1およびX3=1であるポリシロキサン5.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド15.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=1、X2=10およびX3=10であるポリシロキサン5.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するポリスチレン15.0gに変更した。
製造例1に対し、ポリシロキサンを繰り返し単位の平均個数がX1=20、X2=200およびX3=200であるポリシロキサン15.0gに変更した。またポリスチレンを下記式で示される構造を有するアルキレンオキサイド5.0gに変更した。
シリカ粒子(平均粒子径15nm、体積抵抗率1.8×1012Ω・cm)7.0kgに、メチルハイドロジェンポリシロキサン140gを、エッジランナーを稼動させながら添加し、588N/cm(60kg/cm)の線荷重で30分間混合攪拌を行った。この時の攪拌速度は22rpmであった。その中に、カーボンブラック粒子(粒子径20nm、体積抵抗率1.0×102Ω・cm、pH6.0)7.0kgを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加し、更に588N/cm(60kg/cm)の線荷重で60分間混合攪拌を行った。このようにしてメチルハイドロジェンポリシロキサンを被覆シリカ粒子の表面にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて80℃で60分間乾燥を行い、複合導電性微粒子を得た。この時の攪拌速度は22rpmであった。なお、得られた複合導電性微粒子は、平均粒径が15nmであり、体積抵抗率は1.1×102Ω・cmであった。
針状ルチル型酸化チタン粒子(平均粒径15nm、縦:横=3:1、体積抵抗率2.3×1010Ω・cm)1000gに、表面処理剤としてイソブチルトリメトキシシラン110g及び溶媒としてトルエン3000gを配合してスラリーを調製した。
直径6mm、長さ252.5mmのステンレス製棒に、カーボンブラックを4%含有させた熱硬化性接着剤を塗布し、乾燥したものを導電性支持体として使用した。エピクロルヒドリンゴム(EO−EP−AGE三元共重合体、EO/EP/AGE=73mol%/23mol%/4mol%)100質量部に対して、下記成分を加えて、50℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練して、原料コンパウンドを調製した。
脂肪族ポリエステル系可塑剤 10質量部
ステアリン酸亜鉛 1質量部
2−メルカプトベンズイミダゾール(MB)(老化防止剤)0.5質量部
酸化亜鉛 2質量部
四級アンモニウム塩 2質量部
カーボンブラック(平均粒径:100nm、体積抵抗率:0.1Ω・cm) 5質量部
これに、加硫剤として硫黄0.8質量部、加硫促進剤としてジベンゾチアジルスルフィド(DM)1質量部及びテトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)0.5質量部を添加した。そして、20℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練して、弾性層用コンパウンドを得た。上記導電性支持体とともに、弾性層用コンパウンドをクロスヘッド付き押出成型機にて押し出し、外径が約9mmのローラ形状になるように成型し、次いで、電気オーブンの中、160℃で1時間、加硫及び接着剤の硬化を行った。ゴムの両端部を突っ切り、ゴム長さを228mmとした後、外径が8.5mmのローラ形状になるように表面の研磨加工を行って、導電性支持体上に弾性層を形成して、弾性層を有するローラを得た。なお、このローラのクラウン量(中央部と中央部から90mm離れた位置の外径の差)は120μmであった。
[表面層用塗布液の調製]
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17質量%となるように調整した。この溶液588.24質量部(アクリルポリオール固形分100質量部)に対して、下記成分を加え、混合溶液を調整した。
表面処理酸化チタン粒子(製造例21で作製) 20質量部
変性ジメチルシリコーンオイル(*1) 0.08質量部
ブロックイソシアネート混合物(*2) 80.14質量部
重合体1 30質量部
このとき、ブロックイソシアネート混合物は、イソシアネート量としては「NCO/OH=1.0」となる量であった。
上記表面層用塗布溶液を用いて、製造例1で作製した弾性ローラに1回ディッピング塗布した。常温で30分間以上風乾した後、熱風循環乾燥機にて80℃で1時間、更に160℃で1時間乾燥して、弾性層上に表面層を形成した帯電ローラを得た。ここで、ディッピング塗布は以下の通りである。浸漬時間9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度20mm/sec、最終速度2mm/sec、その間は時間に対して直線的に速度を変化させて行った。
図4に示す電気抵抗値測定用の機器を用いて、帯電ローラの抵抗を測定した。
図6に示す構成を有する電子写真装置として、キヤノン社製カラーレーザープリンター(LBP5400)を記録メディアの出力スピード200mm/sec(A4縦出力)に改造して用いた。画像の解像度は、600dpi、1次帯電の出力は直流電圧−1100Vである。図7に示す構成を有するプロセスカートリッジとして、上記プリンター用のプロセスカートリッジを用いた(ブラック用)。上記プロセスカートリッジから付属の帯電ローラを取り外し、本発明の帯電ローラをセットした。帯電ローラは、感光体に対し、一端で4.9N、両端で合計9.8Nのバネによる押し圧力で当接させた(図8)。このプロセスカートリッジを40℃、95%RHの環境に1ヶ月間放置(苛酷放置)した。次に、プロセスカートリッジを23℃、50%RHの環境で6時間放置した後に、前記電子写真装置に装着し、同様の環境にて画像を出力した。出力した画像についてCセット画像の評価を行った。評価結果を表1に示す。ここで、評価の基準は以下の通りである。
ランク1;Cセット画像の発生は無し。
ランク2;軽微なスジ状の画像が認められるのみであり、帯電ローラのピッチでは確認できない。
ランク3;一部にスジ状の画像が帯電ローラのピッチで確認できるが、実用上問題の無い画質である。
ランク4;スジ状の画像が目立ち、画質の低下が認められる。
ランク1;感光体の表面と出力画像の両方をみて、両方問題がない。
ランク2;感光体に当接跡が見えるが出力画像には現れない。
ランク3;出力画像に当接跡が現れる。
図6に示す構成を有する電子写真装置として、キヤノン社製カラーレーザープリンター(LBP5400)を用いた。図7に示す構成を有するプロセスカートリッジとして、上記プリンター用のプロセスカートリッジを用いた(ブラック用)。上記プロセルカートリッジから付属の帯電ローラを取り外し、本発明の帯電ローラをセットした。帯電ローラは、感光体に対し、一端で4.9N、両端で合計9.8Nのバネによる押し圧力で当接させた(図8)。プロセスカートリッジを前記電子写真装置に装着し、L/L(低温低湿:15℃/10%RH)、N/N(常温常湿:23℃/50%RH)、H/H(高温高湿:30℃/80%RH)環境下において各々耐久を行った。1枚画像を出力すると電子写真装置の回転を停止させた後、また画像形成動作を再開するという動作を繰り返し(E文字1%印字画像を間欠耐久)、10000枚の画像出力を行った。耐久中はプロセススピードを200mm/secに設定した。耐久の終了したプロセスカートリッジを40℃、95%RHの環境に1ヶ月間放置(苛酷放置)した。次に、プロセスカートリッジを23℃、50%RHの環境で6時間放置した後に、前記電子写真装置に装着し、同様の環境にて画像を出力した。出力は記録メディアの出力スピードを200mm/sec(A4縦出力)に改造して行った。画像の解像度は、600dpi、1次帯電出力は直流電圧−1000Vである。出力した画像についてCセット画像の評価を行った。評価結果を表2に示す。ここで、評価の基準は初期Cセット画像評価に従った。また、感光体の表面と出力した画像の両方をみて染み出しの評価を行った。評価結果を表2に示す。ここで、評価の基準は初期Cセット画像評価に従った。
画像出力後、プロセスカートリッジから帯電ローラを取り外し、Cセット部、及び非Cセット部における帯電ローラの半径をそれぞれ測定した。非Cセット部の半径とCセット部の半径の差がCセット量である。測定は、東京光電子工業(株)の全自動ローラ測定装置を用いた。帯電ローラ長手中央部、及び、その中央部から左右それぞれ90mm位置の3個所について、帯電ローラを1°ずつ回転させ、Cセット部、非Cセット部に対応する位置の測定を行った。次に非Cセット部の半径の最大値とCセット部の半径の最小値の差を算出した。3箇所の中で最も半径の差が大きい値を本発明のCセット量とした。初期Cセット評価後の結果を表1、耐久Cセット評価後の結果を表2に示す。
重合体の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作成した。帯電ローラの電気抵抗は、実施例2が2.7×104Ω、実施例3が2.2×104Ω、実施例4が2.1×104Ω、実施例5が2.4×104Ωであった。また、実施例2〜5に係る帯電ローラについて、Cセット変形量測定、Cセット画像評価及び染み出し評価を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作成した。帯電ローラの電気抵抗は、実施例6が2.7×104Ω、実施例7が3.1×104Ω、実施例8が2.5×104Ω、実施例9が2.3×104Ω、実施例10が2.8×104Ωであった。また、各実施例に係る帯電ローラについて、Cセット変形量測定、Cセット画像評価及び染み出し評価を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作成した。帯電ローラの電気抵抗は、実施例11が2.8×104Ω、実施例12が2.4×104Ω、実施例13が2.6×104Ωであった。また、各実施例に係る帯電ローラについて、Cセット変形量測定、Cセット画像評価及び染み出し評価を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作成した。帯電ローラの電気抵抗は、実施例14が2.6×104Ω、実施例15が2.4×104Ω、実施例16が2.6×104Ω、実施例17が2.1×104Ωであった。
重合体1を添加しない以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作製した。帯電ローラの電気抵抗は5.0×104Ωであった。Cセット画像評価、染み出し評価及びCセット変形量測定を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体をシリコーンオイルに変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラを作製した。帯電ローラの電気抵抗は3.4×104Ωであった。Cセット画像評価、染み出し評価及びCセット変形量測定を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体を製造例1で用いた合成前のポリシロキサン(X1=100、X2=100およびX3=100)に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラを作成した。帯電ローラの電気抵抗は3.1×104Ωであった。Cセット画像評価、染み出し評価及びCセット変形量測定を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
重合体の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作成した。また、帯電ローラの電気抵抗は、比較例4が2.7×104Ω、比較例5が2.3×104Ωであった。Cセット画像評価、染み出し評価及びCセット変形量測定を実施例1と同様の方法で行った。結果を表1及び表2に示す。
2 弾性層
3 表面層
4 電子写真感光体
5 帯電部材(帯電ローラ)
6 現像ローラ
Claims (7)
- 導電性支持体と、導電性の表面層とを具備する接触帯電用の帯電部材であって、該表面層は、バインダー樹脂と、下記構造式(1)で示す構造単位α、下記構造式(2)で示す構造単位βおよび下記構造式(3)で示す構造単位γを有するジオルガノポリシロキサンとを含有し、該ジオルガノポリシロキサン中のフッ素原子含有量が、該ジオルガノポリシロキサン全質量に対して3質量%〜60質量%であることを特徴とする帯電部材;
(i)重合度3以上の置換または無置換のポリスチレン鎖を有する1価の有機基、
(ii)置換または無置換のアルキレンオキシ基を有する1価の有機基、
(iii)炭素原子数12以上の1価の有機基。)。 - 前記R 1 、R 2 、R 3 、R 4 は、それぞれ独立にメチル基またはフェニル基であり、
前記Aは、下記構造式(6)で示される構造を有する1価の基であり
前記Bは、下記の(i)から(iii)の有機基からなる群より選択される1価の基を示す;
(i)下記構造式(7)で示される構造を有する1価の基:
R 11 は、メチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基を示し、
Wは重合度3以上の置換または無置換のポリスチレン鎖を示し、
bは0または1を示す。)、
(ii)下記構造式(8)で示される構造を有する1価の基:
(iii)n−ドデシル基、n−テトラデシル基、n−ヘキサデシル基またはn−オクタデシル基からなる群より選択される1価の基。 - 前記ジオルガノポリシロキサンの重量平均分子量が、1000〜1000000である請求項1または2に記載の帯電部材。
- 前記ジオルガノポリシロキサンの重量平均分子量が、10000〜200000であり、前記ジオルガノポリシロキサン中のフッ素原子含有量が、前記ジオルガノポリシロキサン全質量に対して10質量%〜55質量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の帯電部材と、該帯電部材と一体化して設けられた被帯電体とを備え、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の帯電部材、被帯電体、露光装置および現像装置を有する電子写真装置。
- 前記帯電部材に直流電圧のみを印加して、前記被帯電体を帯電する請求項6に記載の電子写真装置。
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