JP5629986B2 - 導電性弾性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
電子写真方式を利用した画像形成装置では、特に帯電装置や転写装置において、従来の金属ワイヤーに高電圧を印加することで発生するコロナ放電により帯電、転写するコロトロンやスコロトロンが用いられてきており、この場合一般的に印加する電圧が少なく、オゾン発生量が少ない導電性弾性部材が広く用いられている。
また、導電性支持体表面に不活性化処理を施すことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
すなわち、請求項1に係る発明は、導電性支持体上に、シラン化合物及び接着剤を含有する接着層と、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、または、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を含有する弾性層と、をこの順に有していることを特徴とする導電性弾性部材である。
請求項2に係る発明は、前記シラン化合物及び接着剤を含有する接着層が導電性支持体に接していることを特徴とする請求項1に記載の導電性弾性部材である。
請求項4に係る発明は、請求項1または請求項2のいずれかに記載の導電性弾性部材を少なくとも備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に係る発明によれば、高温、高湿下での使用や保管をした場合においても、弾性層に残留する物質による導電性支持体の腐食を防止し、更に弾性層との反応による副生成物の生成を防止することにより、形状や電気特性の変化が少なく、副生成物が発生しない、という効果が顕著になる。
請求項4に係る発明によれば、良好な画像が得られる画像形成装置が提供される。
本実施形態の導電性弾性部材は、導電性支持体上に、シラン化合物及び接着剤を含有する接着層と、弾性層と、をこの順に有していることを特徴とする。
ここで、導電性とは、22℃における体積抵抗率が1×1010Ωcm以下である場合をいい、弾性層とは、ゴム硬度がJIS K6253におけるタイプAデュロメータで90以下の組成物より構成されている層をいう。また、接着剤とは、弾性層の接着面の凹凸と十分接触面積を保てる、樹脂やゴムからなる化合物をいう。尚、本実施形態における接着剤は、シラン化合物を含まないものとする。
なお、各層とも所望の抵抗にするために構成材料に導電剤を配合してもかまわない。
図1は、本実施形態の導電性弾性部材の層構成の一例を示す模式断面図である。図1に示す導電性弾性部材は、導電性支持体31上に、接着層32と、弾性層34と、表面層36とが形成されている。接着層32が特定接着層である。
一般式(1)
R−Si(OR’)3
一般式(1)中、R’は、アルキル基を表し、メチル基、エチル基が好ましい。
一方、上記イオン導電剤の場合は、ゴム又はエラストマー100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲であることが好ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下の範囲であることがより好ましい。
抵抗(log・Ω)=log10(印加電圧/電流) (1)
前記導電剤や各種粒子としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム等の金属酸化物及び複合金属酸化物、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の高分子微粉体を単独または混合して用いられるが、特にこれらに限定されるものではない
図5は、本実施形態の画像形成装置の一例の基本構成を概略的に示す模式断面図である。図5に示す画像形成装置200は、電子写真感光体207と、電子写真感光体207を帯電させる帯電装置208と、帯電装置208に接続された電源209と、帯電装置208により帯電される電子写真感光体207を露光して潜像を形成する露光装置206と、露光装置206により形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置211と、現像装置211により形成されたトナー像を被転写体(画像出力媒体)500に転写する転写装置212と、クリーニング装置213と、除電器214と、定着装置215とを備える。なお、図5は、除電器214が設けられているが、除電器214が設けられていなくてもよい。
露光装置206としては、電子写真感光体表面に、半導体レーザー、LED(light emitting diode)、液晶シャッター等の光源を所望の像様に露光できる光学系装置等を用いることができる。
クリーニング装置213は、転写工程後の電子写真感光体の表面に付着する残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。クリーニング装置としては、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、ロールクリーニング等を用いることができるが、これらの中でもクリーニングブレードを用いることが好ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
図8は本実施形態のプロセスカートリッジの好適な一実施形態を概略的に示す模式断面図である。図8に示すプロセスカートリッジ300は、電子写真感光体207とともに、帯電装置208、現像装置211、クリーニング装置(クリーニング手段)213、露光のための開口部218、及び、除電露光のための開口部217を取り付けレール216を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。また、現像装置211は、トナーを電子写真感光体207に供給するものである。
<実施例1>
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Aを得た。
1層目(導電性支持体側、以下同様)
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製) :100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製) :100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
下記組成の混合物をオープンロールで混練りし、上記導電性支持体A表面にプレス成形機を用いて弾性層を形成、加硫し、直径14mmの導電性弾性ロールAを得た。導電性支持体表面へのゴムの焼付き状態(弾性層成形時不具合)を表1に示す。
・ゴム材(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 Gechron3106:日本ゼオン社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製):15質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製):5質量部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム):1質量部
・加硫剤(硫黄 200メッシュ:鶴見化学工業社製):1質量部
・加硫促進剤(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(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製):0.5質量部
・加硫促進助剤(酸化亜鉛 酸化亜鉛1種:正同化学工業社製):3質量部
・ステアリン酸:1.5質量部
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、MEK(メチルエチルケトン)で希釈し、前記導電性弾性ロールAの表面に浸漬塗布した後、180℃で30分間加熱乾燥し、厚さ7μmの表面層を形成し、導電性弾性ロール(導電性弾性部材)1を得た。
・高分子材料(飽和共重合ポリエステル樹脂溶液 バイロン30SS:東洋紡績社製)
:100質量部
・硬化剤(アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンG−821−60:大日本インキ化学工業社製):26.3質量部
・導電剤(カーボンブラック MONARCH1000:キャボット社製):10質量部
[接着層及び導電性支持体の表面観察]
導電性弾性ロール1を高温高湿(45℃、95%RH)環境下で10日間保管後、表面層を含む弾性層を剥がし、導電性支持体表面の状態を目視観察し、下記基準で評価した。結果を表1に示す。
◎:弾性層形成前の表面状態と変化なし。
○:接着層、導電性支持体の少なくとも何れかにピンホールが見られた。
△:接着層、導電性支持体の少なくとも何れかにひび割れが見られた。
×:接着層、導電性支持体の少なくとも何れかに剥がれが見られた。
××:導電性支持体が腐食し盛り上がり、接着層、導電性支持体の少なくとも何れかに剥がれが見られた。
高温高湿(45℃、95%RH)環境下で10日間保管後の導電性弾性ロール1をカラー複写機DocuCentre Color a450:富士ゼロックス社製のドラムカートリッジに帯電ロールとして装着し、DocuCentre Color a450で10℃、15%RH環境下と28℃、85%RH環境下で50%ハーフトーン画像を印刷し、下記基準で評価した。その結果を表1に示す。
◎:濃度ムラ、白点、色点が未発生。
○:軽微な濃度ムラ、白点、色点が部分的に発生。
△:軽微な濃度ムラ、白点、色点が発生。
×:濃度ムラ、白点、色点が発生。
《接着層の形成》
シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに代えた以外、実施例1同様にして導電性支持体Bを得た。
導電性支持体Aを導電性支持体Bに代えた以外、実施例1同様にして導電性弾性ロールBを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールBに代えた以外、実施例1同様にして導電性弾性ロール2を得た。
導電性弾性ロール2を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
《接着層の形成》
シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を3−メルカプトプロピルトリメトキシシランに代えた以外、実施例1と同様にして導電性支持体Cを得た。
導電性支持体Aを導電性支持体Cに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールCを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールCに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール3を得た。
導電性弾性ロール3を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
《接着層の形成》
シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を3−グリシドキシプロピルトリエトキシシランに代えた以外、実施例1同様にして導電性支持体Dを得た。
導電性支持体Aを導電性支持体Dに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールDを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールDに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール4を得た。
導電性弾性ロール4を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗り膜厚20μmの接着層を形成し導電性支持体Eを得た。
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 XJ−150:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Eに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールEを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールEに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール5を得た。
導電性弾性ロール5を実施例1と同様に評価した。結果を表1に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りによりそれぞれ膜厚20μmの接着層を形成し導電性支持体Fを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤
(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Fに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールFを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールFに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール6を得た。
導電性弾性ロール6を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Gを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):10質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Gに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールGを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールGに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール7を得た。
導電性弾性ロール7を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Hを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製) 100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Hに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールHを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールHに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール8を得た。
導電性弾性ロール8を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りによりそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成し導電性支持体Iを得た。
1層目
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Iに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールIを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールIに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール9を得た。
導電性弾性ロール9を実施例1と同様に評価した。結果を表2に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Jを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):5質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製) :100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
2層目
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製) 100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Jに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール10を得た。
導電性弾性ロール10を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Kを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):2質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製) :100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
2層目
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製) :100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
下記組成の混合物をオープンロールで混練りし、上記導電性支持体K表面にプレス成形機を用いて弾性層を形成、加硫し、直径14mmの導電性弾性ロールKを得た。導電性支持体表面へのゴムの焼付き状態(弾性層成形時不具合)を表3に示す。
・ゴム材(EPDM EP65:JSR社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製):30質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製):10質量部
・加硫剤(硫黄 200メッシュ:鶴見化学工業社製):1質量部
・加硫促進剤(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(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製):0.5質量部
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールKに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール11を得た。
導電性弾性ロール11を実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体AAを得た。
1層目
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体AAに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロールAAを得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールAAに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール12を得た。
導電性弾性ロール12を実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
《接着層の形成》
5μmの厚さのニッケルメッキ後クロム酸処理を施した直径8mmのSUM23Lから成る導電性支持体表面に、下記混合物をボールミルで1時間それぞれ混合した後、刷毛塗りそれぞれ膜厚10μmの接着層を形成した導電性支持体Lを得た。
1層目
・シラン化合物(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン):0.5質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok204:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
・接着剤(塩素ゴム系接着剤 Chemlok258:ロード・ファー・イースト社製):100質量部
・導電剤(カーボンブラック ケッチェンブラックEC:ライオン社製):1質量部
導電性支持体Aを導電性支持体Lに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール12を得た。
導電性弾性ロールAを導電性弾性ロールLに代えた以外、実施例1と同様にして導電性弾性ロール13を得た。
導電性弾性ロール13を実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
Claims (4)
- 導電性支持体上に、シラン化合物及び接着剤を含有する接着層と、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、または、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を含有する弾性層と、をこの順に有していることを特徴とする導電性弾性部材。
- 前記シラン化合物及び接着剤を含有する接着層が導電性支持体に接していることを特徴とする請求項1に記載の導電性弾性部材。
- 請求項1または請求項2のいずれかに記載の導電性弾性部材を少なくとも備え、画像形成装置に脱着されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1または請求項2のいずれかに記載の導電性弾性部材を少なくとも備えることを特徴とする画像形成装置。
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