JP6622485B2 - 電子写真用部材、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像を長期に亘って形成することのできる電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することにある。
また、本発明によれば、帯電部材、及び該帯電部材に接触して配置されている電子写真感光体を有し、かつ、電子写真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において、該帯電部材が、上記の電子写真用部材であるプロセスカートリッジが提供される。
また、本発明によれば、帯電部材、及び該帯電部材に接触して配置されている電子写真感光体を有する電子写真画像形成装置において、該帯電部材が、上記の電子写真用部材である電子写真画像形成装置が提供される。
本発明によれば、イオン導電剤のブリード及び通電による導電性低下を抑制可能な電子写真用部材を得ることができる。
また、本発明によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成することができる電子写真画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。
導電性の軸芯体としては、電子写真用部材の分野で公知なものから適宜選択して用いることができる。例えば炭素鋼合金表面に5μm程度の厚さのニッケルメッキを施した円柱である。
<式(2)から(7)で示される構造のいずれか一つ以上を分子内に有する樹脂>
本発明に係る樹脂について説明する。
本発明に係る樹脂が含有する式(2)の構造を以下に示す。
本発明に係る樹脂が含有する式(3)の構造を以下に示す。
本発明に係る樹脂が含有する式(4)の構造を以下に示す。
本発明に係る樹脂が含有する式(6)の構造を以下に示す。
本発明に係る樹脂が含有する式(7)の構造を以下に示す。
原料としてのバインダー樹脂は、イオン導電剤に含まれるアミノ基と反応する化合物から合成される限りにおいて特に制限はなく、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、エピクロロヒドリンゴム、等が挙げられるが、これらに限られない。
以上、上述の原料としてのイオン導電剤、原料としてのバインダー樹脂とを反応させることで本発明に係るバインダー樹脂を製造可能である。
低温低湿環境下における電気抵抗値を低減させるためにバインダー樹脂中にアルキレンオキサイド構造を有することが好ましい。アルキレンオキサイド構造として、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド等が挙げられ、必要に応じて1種または2種以上用いることができる。イオン解離の観点において、上記アルキレンオキサイドの中でも、特に、エチレンオキサイドを用いた場合に低温低湿環境下における低抵抗化が可能となる。
バインダー樹脂としては、抵抗制御、反応性、機械的物性の観点から、ウレタン樹脂とエポキシ樹脂が好ましい。
〔ポリオール化合物〕
ウレタン樹脂原料であるポリオールは電子写真用部材において一般的に用いられる公知のものから選ばれる。具体的には、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等が用いることができる。より好ましくは上述したように低温低湿環境下における電気抵抗値を低減させることができるアルキレンオキサイド構造を有するポリエーテルポリオールである。アルキレンオキサイド構造として、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド等が挙げられ、必要に応じて1種または2種以上用いることができる。導電性の観点において、上記アルキレンオキサイドの中でも、特に、エチレンオキサイドを用いた場合に低温低湿環境下における低抵抗化が可能となる。
ウレタン樹脂原料であるポリイソシアネート化合物は一般的に用いられる公知のものから選ばれる。具体的には、トルエンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、水添MDI、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等が使用可能である。
〔エポキシ化合物〕
エポキシ樹脂原料であるポリエポキシ化合物は一般的に用いられる公知のものから選ばれる。具体的には、グリシジルエーテル系エポキシ化合物、グリシジルエステル系エポキシ化合物、グリシジルアミン系エポキシ化合物、オレフィン酸化系エポキシ樹脂等が用いることができる。好ましくは上述したように低温低湿環境下における電気抵抗値を低減させることができるアルキレンオキサイド構造を有するポリグリシジルエーテルである。アルキレンオキサイド構造として、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド等が挙げられ、必要に応じて1種または2種以上用いることができる。導電性の観点において、上記アルキレンオキサイドの中でも、特に、エチレンオキサイドを用いた場合に低温低湿環境下における低抵抗化が可能となる。
エポキシ樹脂原料である硬化剤は一般的に用いられる公知のものから選ばれる。具体的には、ポリアミン、ポリアミドアミン、フェノール性水酸基を含有する化合物、ポリチオール、酸無水物、ポリヒドラジド、カチオン重合開始剤等が用いられる。好ましくは上述したように低温低湿環境下における電気抵抗値を低減させることができるアルキレンオキサイド構造を有するポリアミンである。アルキレンオキサイド構造として、具体的には、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α―オレフィンオキサイド等が挙げられ、必要に応じて1種または2種以上用いることができる。導電性の観点において、上記アルキレンオキサイドの中でも、特に、エチレンオキサイドを用いた場合に低温低湿環境下における低抵抗化が可能となる。
本発明の原料としてのイオン導電剤は、バインダー樹脂と反応する1級または2級アミノ基と、四級アンモニウム基を有するイオン導電剤である。他にバインダーに結合可能なイオン導電剤として水酸基を有するイオン導電剤が知られているが、アミノ基に比べ水酸基は反応性が低い場合があり、また結合可能な樹脂が少ないことから1級または2級アミノ基を有するイオン導電剤が良い。このイオン導電剤の代表的な構造を以下に記載するが、本発明は記載されたイオン導電剤を用いて製造された電子写真用部材のみに限定するものではない。
アニオンとして、例えば、フッ素、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン等のハロゲンイオン等、過塩素酸イオン、スルホン酸化合物イオン、リン酸化合物イオン、ホウ酸化合物イオン、パーフルオロスルホニルイミドイオンが挙げられる。
本発明に係る電子写真用部材は、例えば、電子写真感光体等の被帯電ローラに当接して当該被帯電体を帯電させるための帯電ローラとして好適に用い得る。また、像担持体と、当該像担持体に接触し電圧の印加により前記像担持体を帯電する帯電ローラとを有し、電子写真画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されてなるプロセスカートリッジにおいて、当該帯電ローラとして、本発明に係る導電部材を好適に用い得る。
なお、本発明の電子写真用部材は、帯電ローラ等の帯電部材以外に、現像部材、転写部材、除電部材や、給紙ローラ等の搬送部材としても使用可能である。
本発明に係る電子写真用部材を形成する各層の電気抵抗値は本発明の抵抗範囲を阻害しない程度の抵抗を有することが好ましい。
図2は本発明に係る電子写真用プロセスカートリッジの概略断面図である。
プロセスカートリッジは、現像装置と帯電装置のいずれか一つ以上から成るものである。現像装置とは、少なくとも現像ローラ23とトナー容器26を一体化したものであり、必要に応じてトナー供給ローラ24、トナー29、現像ブレード28、攪拌羽210を備えていても良い。帯電装置とは、電子写真感光体21、クリーニングブレード25、帯電ローラ22、を少なくとも一体化したものであり、廃トナー容器27を備えていても良い。帯電ローラ22、現像ローラ23、トナー供給ローラ24、現像ブレード28は、それぞれ電圧が印加されるようになっている。
図3は本発明に係る電子写真画像形成装置の概略構成図である。この電子写真画像形成装置は、例えば、ブラック、マゼンダ、イエロー、シアンの各色トナー毎に、図2に示すプロセスカートリッジが設けられ、このカートリッジが着脱可能に装着されたカラー画像形成装置である。
下記の表1に示す種類と量の各材料を加圧式ニーダーで混合してA練りゴム組成物を得た。さらに、前記A練りゴム組成物166質量部と下記表2に示す種類と量の各材料をオープンロールにて混合し未加硫ゴム組成物を調製した。
本発明に係る導電性の軸芯体と、弾性層とを有する導電性ローラを以下の通りに作製した。
快削鋼の表面に無電解ニッケルメッキ処理を施した全長252mm、外径6mmの丸棒を用意した。次に前記丸棒の両端部11mmずつを除く230mmの範囲に全周にわたって、接着剤を塗布した。接着剤は、導電性のホットメルトタイプのものを使用した。また、塗布にはロールコータ―を用いた。本実施例において、前記接着剤を塗布した丸棒を導電性の軸芯体として使用した。
次に、導電性の軸芯体の供給機構、未加硫ゴムローラの排出機構を有するクロスヘッド押出機を用意し、クロスヘッドには内径12.5mmのダイスを取付け、押出機とクロスヘッドを80℃に、導電性の軸芯体の搬送速度を60mm/secに調整した。この条件で、押出機より前記未加硫ゴム組成物を供給して、クロスヘッド内にて導電性の軸芯体に未加硫ゴム組成物を被覆し、未加硫ゴムローラを得た。次に、170℃の熱風加硫炉中に前記未加硫ゴムローラを投入し、60分間加熱することで、未加硫ゴム組成物を加硫させて、弾性層を有する未研磨導電性ローラを得た。その後、弾性層の端部を切除、除去した。最後に、弾性層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部から両端部側へ各90mmの位置における各直径が8.4mm、中央部直径が8.5mmの導電性ローラを得た。
(イオン導電剤(I)の合成)
(2−アミノエチル)トリメチルアンモニウムクロライド ヒドロクロライド(アルドリッチ社製)をイオン交換水に溶解させ、陰イオン交換樹脂により塩酸を除去した。その後、溶液中のイオン交換水を減圧留去し、イオン導電剤1を得た。合成したイオン導電剤の構造を表4に示す。
四級化剤であるN−(4−ブロモブチル)フタルイミド2.82g(10mmol)をアセトン10mlに溶解し、室温で三級アミンとしてトリメチルアミン28質量%水溶液3.17g(15mmol)を加えた後、72時間加熱還流した。その後、溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解し、ヒドラジン一水和物(79%)0.95g(15mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌した後、室温まで冷却し濾過した。濾液中の溶媒を減圧留去した。得られた残留物のアニオンは、臭化物イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン(TFSI)であるイオン導電剤2を得た。合成したイオン導電剤の構造を表4に示す。
四級化剤、三級アミン及びアニオン交換塩を表3のものに変更し、イオン導電剤2と同様に合成した。なおイオン導電剤4はアニオン交換を行わなかった。合成したイオン導電剤の構造を表4に示す。
CHFSI K:シクロヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミドカリウム塩
四級化剤である1,4−ジブロブタン3.24g(15mmol)をアセトニトリル10mlに溶解し、室温で三級アミンとしてトリブチルアミン1.85g(10mmol)を加えた後、72時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解し、メチルアミン40wt%水溶液2.33g(30mmol)を加えた後、72時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した。得られた残留物のアニオンは、臭化物イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがTFSIであるイオン導電剤11を得た。合成したイオン導電剤の構造を表4に示す。
四級化剤を末端ブロモ化変性ポリエチレングリコール(分子量約560)に、トリメチルアミンをN,N−ジメチルステアリルアミンに変更した以外はイオン導電剤10と同様に合成した。合成したイオン導電剤の構造を表4に示す。
〈イオン導電剤13〉
2,2’−ジアミノ−N−メチルジエチルアミン1.17g(10mmol)とピリジンをジエチルエーテル10mlに溶解させ、ジエチルエーテル5mlに溶解させたクロロ蟻酸フェニル3.13g(20mmol)を滴下し室温にて反応させた。水酸化ナトリウム水溶液を反応溶液に加え塩基性にした後、分液し得られた有機層の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をアセトニトリル10mlに溶解させた後、ヨードメタン1.42g(10mmol)を添加し室温にて24時間撹拌した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解して、パラジウム/炭素を添加し、水素ガス雰囲気下室温にて撹拌した。反応溶液を濾過後、溶媒を減圧留去した。得られた残留物のアニオンは、ヨウ素イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン(TFSI)であるイオン導電剤13を得た。合成したイオン導電剤の構造を表5に示す。
アミンとしてジブチルアミン1.29g(10mmol)をアセトン10mlに溶解した後、炭酸カリウムを加えた。その後四級化剤としてN−(16−ブロモヘキサデカン)フタルイミド9.00g(20mmol)を加え24時間加熱還流した。室温まで冷却した反応溶液にジクロロメタンを加え、分液し得られた有機層の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解し、ヒドラジン一水和物(79%)0.95g(15mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌し、室温まで冷却後濾過した。その濾液中の溶媒を減圧留去した。得られた残留物のアニオンは、臭化物イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン(TFSI)であるイオン導電剤14を得た。合成したイオン導電剤の構造を表5に示す。
アミンをモルホリンに、四級化剤をN−(4−ブロモブチル)フタルイミドに変更した以外は、イオン導電剤14と同様にして合成しイオン導電剤15を得た。合成したイオン導電剤の構造を表5に示す。
〈イオン導電剤16〉
2,2’−ジアミノ−N−メチルジエチルアミンをトリス(3−アミノプロピル)アミンに変更し、クロロ蟻酸フェニルを4.70g(30mmol)にした以外はイオン導電剤13と同様に合成した。合成したイオン導電剤の構造を表6に示す。
フタルイミドカリウム5.55g(30mmol)をジメチルホルムアミド20mlに溶解させた後、1,2−ビス(2−クロロエトキシ)エタン5.61g(30mmol)を加え、加熱還流した。室温まで冷却した溶液にイオン交換水と酢酸エチルを加え分液した。得られた有機層中の溶媒を減圧留去し、四級化剤を得た。この四級化剤をアセトン20mlに溶解した後、n−ブチルアミン0.73g(10mmol)と炭酸カリウムを加え24時間加熱還流した。得られた反応溶液を濾過し、濾液中の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した。得られた残留物のアニオンは、塩化物イオンである。
〈イオン導電剤18〉
トリス(3−アミノエチル)アミン1.46g(10mmol)とピリジンをジエチルエーテル20mlに溶解させ、クロロ蟻酸フェニル4.70g(30mmol)を滴下し室温にて反応させた。水酸化ナトリウム水溶液を反応溶液に加え塩基性にした後、分液し得られた有機層の溶媒を減圧留去した。アセトン20mlに得られた濃縮物とN−(12−ブロモドデカン)フタルイミド7.88g(10mmol)を溶解し24時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解し、ヒドラジン一水和物(79%)0.95g(15mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌し、室温まで冷却後濾過した。得られた濾液中の有機溶媒を減圧留去した。得られた残留物をエタノール10mlに溶解して、パラジウム/炭素を添加し、水素ガス雰囲気下室温にて撹拌した。反応溶液を濾過後、溶媒を減圧留去した。得られた残留物のアニオンは、臭素イオンである。
1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン1.48g(10mmol)とピリジンをジエチルエーテル10mlに溶解させ、クロロ蟻酸フェニル1.57g(10mmol)を滴下し室温にて反応させた。水酸化ナトリウム水溶液を反応溶液に加え塩基性にした後、分液し得られた有機層の溶媒を減圧留去し原料アミンを得た。
〈イオン導電剤20〉
エタノール20mlに四級化剤としてN−(2−ブロモエチル)フタルイミド2.54g(10mmol)を溶解し三級アミンとしてトリブチルアミン1.85g(10mmol)を加えて24時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール10mlに溶解し、ヒドラジン一水和物(79%)0.95g(15mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌した後、室温まで冷却し濾過した。濾液中の溶媒を減圧留去し残留物を得た。この残留物と三級化剤であるN−(2−ブロモエチル)フタルイミド5.08g(20mmol)をアセトン30mlに溶解し、炭酸カリウムを加えた後72時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、残留物をエタノール30mlに溶解し、ヒドラジン一水和物(79%)1.90g(30mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌した後、室温まで冷却し濾過した。濾液中の溶媒を減圧留去し残留物を得た。得られた残留物のアニオンは、臭化物イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン(TFSI)であるイオン導電剤20を得た。合成したイオン導電剤の構造を表9に示す。
四級化剤、三級アミン及びアニオン交換塩を表8のものに変更し、イオン導電剤20と同様に合成した。合成したイオン導電剤の構造を表9に示す。
〈イオン導電剤32〉
トリス(3−アミノエチル)アミン1.46g(10mmol)とピリジンをジエチルエーテル20mlに溶解させ、クロロ蟻酸フェニル4.70g(30mmol)を滴下し室温にて反応させた。水酸化ナトリウム水溶液を反応溶液に加え塩基性にした後、分液し得られた有機層の溶媒を減圧留去した。得られた残留物とクロロコリンクロリド1.59g(10mmol)をエタノール20mlに溶解し、24時間加熱還流した。その後溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、得られた残留物をエタノール10mlに溶解して、パラジウム/炭素を添加し、水素ガス雰囲気下室温にて撹拌した。反応溶液を濾過後、溶媒を減圧留去した。得られた残留物のアニオンは、塩化物イオンである。
アニオン交換するために、得られた残留物をジクロロメタン5mlに溶解させた後、アニオン交換塩としてリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド2.87g(10mmol)を溶解させた水溶液を加え、24時間攪拌した。得られた溶液を分液し、有機層を得た。この有機層を水にて2回洗浄分液後、ジクロロメタンを減圧留去し、アニオンがビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドイオン(TFSI)であるイオン導電剤32を得た。合成したイオン導電剤の構造を表11に示す。
四級化剤、三級アミン、添加量を30mmolに変更した三級化剤、添加量を20mmolに変更したアニオン交換塩をそれぞれ表10のものに変更し、イオン導電剤20と同様に合成した。合成したイオン導電剤の構造を表11に示す。
〈イオン導電剤39〉
アミンとしてイオン導電剤13 4.12g(10mmol)をエタノール30mlに溶解させ、ハロゲン化物としてN−(2−ブロモエチル)フタルイミド10.16g(40mmol)と炭酸カリウムを加え24時間加熱還流した。濾過後、濾液にヒドラジン一水和物(79%)2.53g(40mmol)を加え40℃にて4時間加熱撹拌した後、室温まで冷却し濾過した。濾液中の溶媒を減圧留去した。得られた濃縮物をジエチルエーテルにて洗浄し、上澄み液をデカンテーションにて除去した。この操作を3回繰り返した後、減圧乾燥した。得られた残留物のアニオンは、TFSIイオンである。合成したイオン導電剤の構造を表13に示す。
(イソシアネート基末端プレポリマー1の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR200 日本ポリウレタン工業社製)27質量部に対し、グリセリンにプロピレンオキサイドが付加した分子量3000のポリプロピレングリコール(商品名:エクセノール2040 旭硝子株式会社製)100質量部を反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。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、イソシアネート基含有量3.31%のイソシアネート基末端プレポリマー1を得た。
イソシアネート基末端プレポリマー1 60.4質量部に対して、分子量3000のポリプロピレングリコールにエチレンオキサイドを付加重合したポリエーテルジオール(商品名:アデカポリエーテルPR−3007)39.6質量部、及びイオン導電剤1 2質量部を撹拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度12cpsに調整して塗工液1を調製した。
先に作製した導電性ローラを、塗工液1に浸漬して、導電性ローラの弾性層の表面に当該塗工液の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに温度140℃に加熱したオーブンで1時間加熱処理する事で弾性層外周に約15μmの表面層を設け、実施例1に係る電子写真用部材を作製した。なおIR、NMR、TOF−SIMSより、表面層が本発明に係る部分構造を含むことを確認した。
導電層の電気抵抗率(膜抵抗)は、四端子法による交流インピーダンス測定を行って算出した。測定は、電圧振幅5mV、周波数1Hzから1MHzで行った。作製した導電性ローラが複数の導電層を有する場合は、本発明の要件を満たす樹脂層よりも外周にある導電層(樹脂層以外の導電層)を剥離し、本発明の要件を満たす導電層の電気抵抗率を測定した。なお、電気抵抗率の測定は5回行い、5回の平均値を本発明の電気抵抗率とした。電気抵抗率の測定は、温度25℃/湿度50%R.H.環境下(以下N/Nと表記する場合がある)で測定したなお本実施例においては、評価前に電子写真用部材をN/N環境下に48時間以上放置した。評価結果を表14−1に示す。
次に下記に示すように滲み出し試験を行った。
滲み出し試験は、電子写真式レーザープリンタ(商品名:HP Color Laserjet Enterprise CP4515dn HP社製)用のプロセスカートリッジを使用して行った。プロセスカートリッジを分解し、作製した電子写真用部材を帯電ローラとして組み込み、温度40℃/湿度95%R.H.環境下にて、感光体に当接させた状態で1カ月放置した。その後、感光体表面を光学顕微鏡(10倍)で観察し、導電性ローラからの滲み出し物の付着の有無および感光体表面のクラックの有無を観察し、下記の基準に基づいて評価した。評価結果を表14−1に示す。
A:感光体当接部表面に滲み出し物の付着が観察されない。
B:当接部の一部に軽微な滲み出し物の付着が見られるもの。
C:当接部の全面に軽微な滲み出し物の付着が見られるもの。
D:当接部に滲み出し物及びクラックが見られるもの。
図4に本発明に係るローラ抵抗値変動評価冶具の概略構成図を示す。図4の様に、片側500gfの荷重で、直径24mmの円柱形金属42に当接させて通電させ通電劣化を行う。図4(a)において43aと43bは重りに固定された軸受けであり、導電性ローラ40の導電性の軸芯体11の両端に鉛直下方向に押す応力を印加する。導電性ローラ40の鉛直下方向には、導電性ローラ40と平行に円柱形金属42が位置している。そして、図示しない駆動装置により円柱形金属42を使用状態の感光体と同様の回転速度で回転させながら、図4(b)の様に導電性ローラ40を軸受け43aと43bとへ押し当てる。そして30rpmで円柱形金属42を回転させると同時に、電源44によって直流電流450μAを印加する。電流を印加して2秒後に、電源24から印加される電圧の時間平均を電圧計Aで測定し始め、5秒間測定した結果の時間平均の電圧より導電性ローラの初期ローラ抵抗を算出した。初期ローラ抵抗値測定後、450μAの電流を10分間印加し続けた後、電源53から印加される電圧の時間平均を電圧計Aで測定し始め、5秒間測定した結果の時間平均の電圧より導電性ローラの通電後のローラ抵抗値を算出した。そして初期ローラ抵抗値で電流を印加した10分後のローラ抵抗値を除し(10分後のローラ抵抗値/初期ローラ抵抗値)、通電による導電性変化として評価した。評価結果を表14−1に示す。
帯電ローラの通電による導電性変化(電気抵抗が上昇)により、ハーフトーン画像に細かいスジ状の濃度ムラ(横スジ)が発生することがある。これを横スジ画像と呼ぶ。この横スジ画像は導電性が変化すればするほど悪化する傾向にあり、長期利用に伴い目立つ傾向がある。本発明の電子写真用部材を帯電ローラとして組込み以下の評価を行った。
電子写真式のレーザープリンタ(商品名:HP Color Laserjet Enterprise CP4515dn HP社製)の帯電ローラとして上記のようにして得られた導電性ローラを装着させた。そして印字濃度4%画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔50ドットの横線を描く画像)を連続画像出力する耐久試験を行った。また、24000枚の画像出力後に画像チェックのためにハーフトーン画像(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。得られた画像を目視にて観察し、細かいスジ状の濃度ムラ(横スジ)を評価した。評価結果を表14−1に示す。
A:横スジが全く発生しないレベル。
B:横スジが画像端部のみに軽微に発生するレベル。
C:横スジが画像端部および中央部に軽微に発生するが、実使用上問題無いレベル。
D:横スジが画像のほぼ半分の領域に発生し、目立つレベル。
塗工液1に加えるイオン導電剤の種類を表14−1に示すように変更した以外は実施例1と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
(ポリオールの合成)
撹拌機つきガラス製フラスコにε−カプロラクトン80.4wt%、トリメチロールプロパン19.6wt%、触媒としてチタンテトラ−n−ブトキシドを添加し、窒素雰囲気下、温度180℃で6時間反応させ、ポリエステルポリオールを得た。水酸基価は74.0mgKOH/gであった。このポリエステルポリオールと多官能性イソシアネート(商品名、デュラネート24A100;旭化成ケミカルズ社製)と2官能性イソシアネート(商品名、:デュラネートD101;旭化成ケミカルズ社製)(配合比 24A100:D101=0.38:0.62)をOH:NCO=2:1となるように配合した。温度100℃で6時間激しく撹拌することにより、水酸基価が34.0mgKOH/gの水酸基末端プレポリマーを得た。
ポリエステルポリオールと多官能性イソシアネート(商品名、デュラネート24A100;旭化成ケミカルズ社製)と2官能性イソシアネート(商品名、:デュラネートD101;旭化成ケミカルズ社製)(配合比 24A100:D101=0.38:0.62)をOH:NCO=1:2となるように配合した。100℃で6時間激しく撹拌することにより、イソシアネート基含有量4.5重量%であるイソシアネート基末端プレポリマー2を得た。
(塗工液2の調製)
イソシアネート基末端プレポリマー2 40.4質量部に対して、水酸基末端プレポリマー59.6質量部とイオン導電剤2 2.0質量部を撹拌混合した。次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度10〜13cpsに調整して表面層形成用の塗工液2を調製した。
先に作製した導電性ローラを、塗工液2に浸漬して、導電性ローラの弾性層の表面に当該塗工液の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに温度140℃に加熱したオーブンで1時間加熱処理する事で弾性層外周に約15μmの表面層を設け、実施例13に係る電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
(塗工液3の調整)
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名、「デナコールEX−841」:ナガセケムッテックス株式会社製)51.8質量部とポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル(商品名、「デナコールEX−931」:ナガセケムッテックス株式会社製)37.1質量部とエチレングリコールビス(アミノエチル)エーテル(シグマアルドリッチ社製)11.1質量部とイオン導電剤2 2質量部を撹拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにイソプロピルアルコール(以下IPA)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、IPAで粘度12cpsに調整して塗工液3を調製した。
先に作製した導電性ローラを、塗工液3に浸漬して、導電性ローラの弾性層の表面に当該塗工液の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに温度140℃に加熱したオーブンで1時間加熱処理する事で弾性層外周に約15μmの表面層を設け、実施例14に係る電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
(塗工液4の調整)
アジポイルクロリド1.83g(10mmol)を酢酸エチル20mlに加え反応系中を0℃にし、トリエチルアミン2.02g(20mmol)を滴下した後、イオン導電剤2 3.39g(10mmol)と1,4−ブタンジオール0.90g(10mmol)を滴下した。水酸化ナトリウム水溶液を加え、系中を塩基性にした後、酢酸エチルを加え分液した。得られた有機層から有機溶媒を減圧留去し、濃縮物を得た。この濃縮物 2質量部とイソシアネート基末端プレポリマー1 60.4質量部に対して、分子量3000のポリプロピレングリコールにエチレンオキサイドを付加重合したポリエーテルジオール(商品名:アデカポリエーテルPR−3007)39.6質量部を撹拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度12cpsに調整して塗工液4を調製した。
塗工液を4に変更した以外は、実施例1と同様に電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
(イソシアネート基末端プレポリマー3の合成)
窒素雰囲気下、反応容器中でポリメリックMDI(商品名:ミリオネートMR200 日本ポリウレタン工業社製)27質量部に対し、分子量1000のポリテトラメチレングリコール(商品名:PTMG1000三菱化学社製)100質量部を反応容器内の温度を65℃に保持しつつ、徐々に滴下した。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、イソシアネート基含有量3.31%のイソシアネート基末端プレポリマー3を得た。
イソシアネート基末端プレポリマー3 60.4質量部に対して、分子量3000のポリプロピレングリコールにエチレンオキサイドを付加重合したポリエーテルジオール(商品名:アデカポリエーテルPR−3007)39.6質量部、及びイオン導電剤2 2質量部を撹拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度12cpsに調整して塗工液5を調製した。
塗工液を5に変更した以外は、実施例1と同様に電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
(塗工液6の調整)
イソシアネート基末端プレポリマー3 60.4質量部に対して、分子量3000のポリプロピレングリコール(商品名:エクセノール240 AGC旭硝子社製)39.6質量部、及びイオン導電剤2 2質量部を撹拌混合した。
次に、総固形分比が30質量%となるようにメチルエチルケトン(以下MEK)を加えた後、サンドミルにて混合した。ついで、更に、MEKで粘度12cpsに調整して塗工液6を調製した。
塗工液を6に変更した以外は、実施例1と同様に電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
塗工液1に加えるイオン導電剤の種類及び添加量を表14に示すように変更した以外は実施例1と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
下記表15に記載の材料をオープンロールにて混合して得た未加硫ゴム組成物から製造した導電性ローラを用いた以外は、実施例2と同様にして、電子写真用部材を作製・評価した。評価結果を表14−1に示す。
セチルトリメチルアンモニウムブロミドをイオン導電剤2に変更した以外は、実施例19と同様にして導電性ローラを製造した。この導電性ローラを電子写真用部材として実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−1に示す。
塗工液1に加えるイオン導電剤の種類及び添加量を表14−2、14−3、14−4、および14−5に示すように変更した以外は実施例1と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−2、14−3、14−4、および14−5に示す。
塗工液2に加えるイオン導電剤を21に変更した以外は実施例13と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液3に加えるイオン導電剤を21に変更した以外は実施例14と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液4のイオン導電剤を21に変更した以外は、実施例15と同様に電子写真用部材を作製し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液5に加えるイオン導電剤を21に変更した以外は実施例16と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液6に加えるイオン導電剤を21に変更した以外は実施例17と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液1に加えるイオン導電剤の種類及び添加量を表14−5に示すように変更した以外は実施例1と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液1に加えるイオン導電剤を21に変更した以外は実施例20と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−5に示す。
塗工液1に加えるイオン導電剤の種類及び添加量を表14−6および14−7に示すように変更した以外は実施例1と同様に電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−6および14−7に示す。
実施例1で製造した電子写真用部材表面に無機膜を作成するため、塗工液7(商品名:フレッセラ パナソニック電工社製)に浸漬して、導電性ローラの弾性層の表面に当該塗工液の塗膜を形成し、乾燥させた。さらに温度140℃に加熱したオーブンで1時間加熱処理する事で有機無機ハイブリット表面層を作製し電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−8に示す。
イオン導電材を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ビストリフルオロメチルスルホニルイミドに変更した以外は実施例1と同様にして電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−9に示す。
イオン導電材を1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ビストリフルオロメチルスルホニルイミドに変更した以外は実施例20と同様にして電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−9に示す。
イオン導電材をコリン ビストリフルオロメチルスルホニルイミドに変更した以外は実施例14と同様にして電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−9に示す。
塗工液をメトキシメチル化ナイロンに変更した以外は実施例14と同様にして電子写真用部材を製造し、実施例1と同様に評価した。評価結果を表14−9に示す。
導電性の軸芯体としてSUS(ステンレス鋼)製の芯金にニッケルを施し、さらに接着剤を塗布、焼き付けしたものを用いた。この芯金を金型に配置し、下記表16に示す種類と量の各材料を、装置内で混合後、120℃に予熱された金型内に形成されたキャビティに注入した。続いて、金型を120℃で加熱して液状シリコーンゴムを加硫硬化、冷却、脱型し、直径が12mmのシリコーンゴム製導電性弾性ローラを得た。その後、導電層の端部を、芯金の軸方向における導電層の長さが228mmになるように切断、除去した。
次に、製造した電子写真用部材を現像ローラとして以下の評価試験に供した。
実施例1と同様に評価した。評価結果を表17−1に示す。
作製した電子写真用部材を現像ローラとして組み込んだ以外は実施例1と同様に評価した。評価結果を表17−1に示す。
実施例1と同様に評価した。評価結果を表17−1に示す。
<画像濃度耐久(通電劣化)評価>
現像ローラの低温低湿環境下における通電劣化による画像濃度薄を評価するため、作製した導電性ローラを、温度15℃/湿度10%R.H.(L/L)環境下に1か月放置した。次いで、このL/L環境下にて、この導電性ローラを現像ローラとして、カラーレーザープリンタ(商品名:ColorLaserJet CP2025dn、日本HP社製)用のカートリッジに装着し、100%印字率の画像を1枚出力した。トナーは、カートリッジに搭載されているマゼンタトナーをそのまま使用した。その後カートリッジより現像ローラを取り出し、現像ローラ表面上のトナーをエアーで除去した後、図4に示される通電劣化冶具に設置し、30rpmで円柱形金属42を回転させると同時に、直流電圧−200Vを30分印加した。通電劣化を行った現像ローラを再びカートリッジに組み込み、100%印字率の画像を1枚出力した。なお一連の作業はすべてL/L環境下にて行った。
得られた通電劣化前後の画像を反射式濃度計 商品名:TC−6DS/A((有)東京電色製)を用いて、反射濃度を測定した。画像上で測定した10点の算術平均値を画像濃度の値とした。
下記式により通電劣化前、通電劣化後の画像濃度差を求め、下記基準で評価した。
画像濃度差=|通電劣化前濃度−通電劣化後濃度|
評価結果を表17−1に示す。
A :0.05未満、
B :0.05以上0.10未満、
C :0.10以上0.20以下、
D :0.20超。
弾性ローラを実施例60のシリコーンゴム製導電ローラに変更した以外は、比較例1と同様にして電子写真用部材を製造し、実施例60と同様に評価した。評価結果を表17−2に示す。
12・・・弾性層
13・・・表面層
14・・・中間層
Claims (6)
- 導電性の軸芯体と、導電層とを有する電子写真用部材であって、
該導電層は、
分子内に下記式(2)〜(7)で示される部分構造からなる群から選ばれる少なくとも1つの部分構造を有する樹脂と、
アニオンと、
を含んでいることを特徴とする電子写真用部材:
nは1または2を示し、Dはメチレン基または酸素原子を表す。);
- 前記導電層が、アルキレンオキサイド構造を有するバインダー樹脂を含む請求項1または2に記載の電子写真用部材。
- 前記導電層が、前記アニオンとして、パーフルオロスルホニルイミドアニオンを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子写真用部材。
- 帯電部材、及び該帯電部材に接触して配置されている電子写真感光体を有し、かつ、電子写真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、
該帯電部材が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 帯電部材、及び該帯電部材に接触して配置されている電子写真感光体を有する電子写真画像形成装置であって、該帯電部材が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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