JP6855715B2 - 円筒状部材、円筒状部材ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
<1>
樹脂と、導電性ポリマーと、酸性カーボンブラックと、を含有し、
22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV1と、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧500Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV2と、の差の絶対値が0.8未満であり、
10℃15%RH環境下に12時間放置した後に、10℃15%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT1と、28℃85%RH環境下に12時間放置した後に、28℃85%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT2と、の差の絶対値が0.6未満である画像形成装置用の円筒状部材である。
前記導電性ポリマーが前記酸性カーボンブラックと複合体を形成している<1>に記載の円筒状部材である。
前記酸性カーボンブラックのpHは5以下である<1>又は<2>に記載の円筒状部材である。
前記導電性ポリマーはポリアニリンである<1>〜<3>の何れか1項に記載の円筒状部材である。
前記樹脂はポリアミドイミド樹脂である<1>〜<4>の何れか1項に記載の円筒状部材である。
<1>〜<5>の何れか1項に記載の円筒状部材と、前記円筒状部材を張力がかかった状態で掛け渡す複数のロールと、を備え、画像形成装置に脱着される円筒状部材ユニットである。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
<6>に記載の円筒状部材ユニットを有し、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記円筒状部材を介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置である。
本実施形態に係る画像形成装置用の円筒状部材は、樹脂と、導電性ポリマーと、酸性カーボンブラックと、を含有し、22℃55%RH環境(以下、「常温常湿環境」とも称する)下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV1と、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧500Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV2と、の差の絶対値(以下、|体積抵抗率RV1−体積抵抗率RV2|とも称する)が0.8未満である。
さらに、10℃15%RH環境下に12時間放置した後に、10℃15%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT1と、28℃85%RH環境下に12時間放置した後に、28℃85%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT2と、の差の絶対値(以下、|体積抵抗率RT1−体積抵抗率RT2|とも称する)が0.6未満である。
また、カーボンブラックを用いた転写部材では、バーコレーション現象(カーボンブラックの濃度がある閾値に達すると導電率σ(S/cm)が上昇する現象)が生じることもある。この現象が生じたときには、上記抵抗のバラツキ(特に印加電圧を変えたときのバラツキ)はより大きくなる。
したがって、半導電性付与剤としてカーボンブラックを用いた転写部材は、電圧依存性が高くなる傾向がある。
したがって、イオン導電剤を用いた転写部材は、抵抗の環境依存性が高くなる傾向がある。
ところで近年、半導電性付与剤として、導電性ポリマーを用いることがある。中でも、ポリアニリンを予めプロトン酸(ドデシルベンゼンスルホン酸等)によって導電化(ドープ)した導電性ポリアニリンが知られている。しかし、得られた転写部材では、抵抗の環境依存性が大きくなりやすい。これは、プロトン酸が空気中の湿気によりイオン化しやすいため、ドープに使用したプロトン酸のイオン化現象によるものと考えられる。
また、導電性ポリアニリンは、有機溶媒に溶解しにくいポリマーでもあるため、ポリアニリンの導電化は、例えば転写部材を作製した後に、例えばプロトン酸(メタンスルホン酸等)を用いて行われることがある。しかし、この方法は工程が煩雑になる上、得られた転写部材では、ドープに使用したプロトン酸のイオン化現象が生じやすいと考えられ、やはり抵抗の環境依存性が高くなりやすい。このように転写部材への導電性ポリマーの適用は、さらなる改善が望まれている。
本実施形態に係る円筒状部材は、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV1は、8(log(Ω・cm))以上13(log(Ω・cm))以下であることがよい。
特に、円筒状部材を中間転写ベルト(転写部材の一例)として適用する場合には8(log(Ω・cm))以上11(log(Ω・cm))以下であることがよく、円筒状部材を記録媒体搬送転写ベルト(転写部材の一例)として適用する場合には10(log(Ω・cm))以上13(log(Ω・cm))以下であることがよい。
本実施形態に係る円筒状部材は、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV1と、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧500Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV2と、の差の絶対値は、0.8未満であるが、画像濃度均一性の観点から、0.4未満が好ましい。
なお、体積抵抗率RV1及び体積抵抗率RV2の測定方法は、実施例の項に記載する。
本実施形態に係る円筒状部材は、10℃15%RH環境下に12時間放置した後に、10℃15%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT1と、28℃85%RH環境下に12時間放置した後に、28℃85%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT2と、の差の絶対値は、0.6未満であるが、画像濃度制御性の観点から、0.3未満が好ましい。
なお、体積抵抗率RT1及び体積抵抗率RT2の測定方法は、実施例の項に記載する。
本実施形態に係る円筒状部材は、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して5秒後に測定したときの表面抵抗率は、9(log(Ω/□))以上13(log(Ω/□))以下であることがよい。
特に、円筒状部材を中間転写ベルト(転写部材の一例)として適用する場合には9(log(Ω/□))以上12(log(Ω/□))以下であることがよく、円筒状部材を記録媒体搬送転写ベルト(転写部材の一例)として適用する場合には10(log(Ω/□))以上13(log(Ω/□))以下あることがよい。
なお、表面抵抗率の測定方法は、実施例の項に記載する。
ここで、「導電性ポリマーが酸性カーボンブラックと複合体を形成している」とは、導電性ポリマーのイオン性部分(例えば導電性ポリマーがポリアニリンである場合、そのエメラルジン塩の−NH+=の部分)と、酸性カーボンブラックの酸性基(例えばカルボキシ基)とが互いに電気的に引き合わされ、導電性ポリマーのイオン性部分に酸性カーボンブラックの酸性基が配位していることを意味する。言い換えれば、「導電性ポリマーが酸性カーボンブラックで導電化(ドープ)されていること」を意味する。
上記好ましい態様の円筒状部材では、この複合体の形成が、抵抗の電圧依存性の抑制に寄与すると考えられる。酸性カーボンブラック表面に導電性ポリマーが存在するので、カーボンブラック粒子間で生じ得るバーコレーション現象を抑制する事ができる。これにより、円筒状部材への印加電圧を変化させた場合(例えば100V、500V)であっても、抵抗の電圧依存性が抑制される。
さらに、上記好ましい態様の円筒状部材では、導電性ポリマーが酸性カーボンブラックで導電化(ドープ)されているので、ドデシルベンゼンスルホン酸やメタンスルホン酸等の、空気中の湿気によりイオン化されやすいプロトン酸を用いずとも導電性ポリマーの導電化が実現される。つまり、導電剤としてカーボンブラック及び導電性ポリマーを併用しつつも、空気中の湿気でイオン化されやすいプロトン酸の存在を無くすか又は低減し得る。これにより、上述したようなプロトン酸のイオン化現象、つまり、空気中の湿気によりイオン化される現象が生じにくくなるので、環境を変化させた場合(例えば低温低湿、高温高湿)であっても、抵抗の環境依存性が抑制される。
以上のことから、上記好ましい態様の円筒状部材によれば、|体積抵抗率RV1−体積抵抗率RV2|、及び、|体積抵抗率RT1−体積抵抗率RT2|が上記範囲に制御されやすくなり、抵抗の電圧依存性及び環境依存性が共に抑制されやすくなる。
なお、本実施形態に係る円筒状部材は、複数の層が積層されてなる構造を有していてもよい。つまり、樹脂と、導電性ポリマーと、酸性カーボンブラックと、必要に応じてその他の成分と、を含有する層と、とその他の層と、を積層した積層体であってもよい。
尚、以下の説明においては、本実施形態に係る円筒状部材が単層からなる場合を例にしてその構成を説明する。
本実施形態に係る円筒状部材は、樹脂を含有する。
樹脂としては、特に限定されるものではなく円筒状部材に用いられる一般的な樹脂を用い得る。例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が挙げられる。
樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併合してもよい。
本実施形態に係る円筒状部材では、導電性ポリマーが熱で分解しやすいため、溶剤の除去のみで円筒状部材を成型できる溶剤可溶型のポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂が好ましく、ポリアミドイミド樹脂がより好ましい。
また、導電性ポリマーとしてポリアニリンを用いた場合には、ポリアニリンの分解を抑制する観点から、塗膜を形成するときの温度が比較的低いポリアミドイミド樹脂を用いることが好ましい。
本実施形態に係る円筒状部材は、導電性ポリマーを含有する。
導電性ポリマーとしては、例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセン、ポリパラフェニレン、及びこれらの誘導体が挙げられる。
導電性ポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併合してもよい。
ここで、本実施形態において、導電性ポリマーとしての「ポリアニリン」とは、ポリアニリンのエメラルジン塩(エメラルジン塩基をプロトン化した状態)を意味する。ポリアニリンのエメラルジン塩を下記式(1)に示す。
ポリアニリンの誘導体としては、例えば下記式(1)のエメラルジン塩の芳香環が置換基(例えば炭素数1以上6以下のアルキル基)により置換されているものが挙げられる。なお、式(1)中、nは2以上の整数である。
以下では、「ポリアニリン及び誘導体」を単に「ポリアニリン」と称して説明する。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。重量平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
例えば、導電性ポリマーがポリアニリンであり、酸性カーボンブラックの酸性基がカルボキシ基の場合には、ポリアニリンと酸性カーボンブラックとの配合比は、ポリアニリンの構成単位とカルボキシ基とのモル比(ポリアニリンの構成単位/カルボキシ基)で、1/2が好ましい。すなわち、ポリアニリンの構成単位のモル数(モル量)は、酸性カーボンブラックのカルボキシ基のモル数(モル量)の半分が最適である。
上記モル比(導電性ポリマーの構成単位/酸性カーボンブラックの酸性基)が過度に少ないと、ドープされた導電性ポリマー量が少なくなるため、円筒状部材の抵抗の電圧依存性が高くなりやすい。また、抵抗のバラツキも生じやすくなる。
一方、上記モル比(導電性ポリマーの構成単位/酸性カーボンブラックの酸性基)が多いと、ドープされた導電性ポリマー量が過度に増えるため、円筒状部材が脆くなりやすく、耐曲げ性が低下しやすい。
本実施形態に係る円筒状部材は、導電剤として酸性カーボンブラックを含有する。
酸性カーボンブラックとしては、ガスブラック法で作製したカーボンブラック、オイルファーネス法で作製したカーボンブラックを酸化処理したものを用いることができる。
具体的には、例えば、表面にカルボキシ基、キノン基、ラクトン基、水酸基等を有するカーボンブラックを用いることができる。
すなわち、酸性カーボンブラックの酸性基としては、例えば、カルボキシ基、キノン基、ラクトン基、水酸基が挙げられる。中でも、カルボキシ基が好ましい。
酸性カーボンブラックのpHは、抵抗の電圧依存性を抑制する観点から、5以下であることが好ましく、4.5以下であることがより好ましい。また、酸性カーボンブラックのpHを5以下とすることで、抵抗の電圧依存性も抑制される傾向がある。
なお、本実施形態において、酸性カーボンブラックのpHは、JIS Z8802(2011)規定のpH測定方法によって測定される値である。
なお、酸性カーボンブラックは、導電性ポリマーと複合体を形成する際、酸性基が露出した状態であることが好ましい。これにより、導電性ポリマーのイオン性部分に酸性カーボンブラックの酸性基が配位しやすくなるので、導電性ポリマーの添加量に対し、ドープされない導電性ポリマーの量をより少なくすることができる。この結果、目的とする半導電性が付与されやすくなり、抵抗のバラツキが抑制された円筒状部材が得られやすくなる。
上記酸性基を露出した状態にする方法としては、例えば酸性カーボンブラックを含む分散液を公知の分散機(例えば高圧衝突型分散機)などを用いて機械的に分散させて、酸性カーボンブラックの凝集をほぐす方法が挙げられる。
その他の添加剤としては、例えば、酸性カーボンブラック以外の導電剤、樹脂の熱劣化を防止するための酸化防止剤、流動性を向上させるための界面活性剤等、画像形成装置の円筒状部材として用いられる周知の添加剤が挙げられる。
本実施形態に係る円筒状部材は、例えば、導電性ポリマーと、酸性カーボンブラックと、溶媒とを含有する分散液(以下、「複合体分散液」とも称する)を調製する工程(以下、「複合体分散液調製工程」とも称する)と、上記複合体分散液と、樹脂を含有する溶液(以下、「樹脂溶液」とも称する)と、を混合する工程(以下、「混合工程」とも称する)と、混合された複合体分散液と樹脂溶液との混合液(塗布液)を芯材の外周面に塗布して塗膜を形成する工程(以下、「塗膜形成工程」とも称する)と、を有する製造方法によって製造される。
これにより、上述と同様の理由により、|体積抵抗率RV1−体積抵抗率RV2|、及び、|体積抵抗率RT1−体積抵抗率RT2|が上記範囲に制御された円筒状部材が達成されやすくなると考えられる。
塗膜形成工程は、上記混合工程を経て混合された複合体分散液と樹脂溶液との混合液(塗布液)を芯材の外周面に塗布して塗膜を形成する工程である。塗布液の塗布方法としては、例えば浸漬塗布法、遠心成形、ディッピング法など公知の塗布法により行なうことができる。
塗膜の形成後、溶剤を乾燥させ、芯材の外周面に形成された上記塗膜を、芯材から取り外し、適当な幅に切断することで本実施形態の円筒状部材を得ることができる。
図1は、本実施形態に係る円筒状部材ユニットを示す概略斜視図である。
本実施形態に係る円筒状部材ユニット130は、図1に示すように、上記本実施形態に係る円筒状部材10を備えており、例えば、円筒状部材10は対向して配置された駆動ロール131および従動ロール132により張力がかかった状態で掛け渡されている。
ここで、本実施形態に係る円筒状部材ユニット130は、円筒状部材10を中間転写体として適用させる場合、円筒状部材10を支持するロールとして、感光体(像保持体)表面のトナー像を円筒状部材10上に一次転写させるためのロールと、円筒状部材10上に転写されたトナー像をさらに記録媒体に二次転写させるためのロールが配置されていてもよい。
なお、円筒状部材10を支持するロールの数は限定されず、使用態様に応じて配置すればよい。上記構成の円筒状部材ユニット130は、装置に組み込まれて使用され、駆動ロール131、従動ロール132の回転に伴って円筒状部材10も支持した状態で回転する。
本実施形態に係る画像形成装置としては、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、トナーを含む現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、本実施形態に係る前述の円筒状部材ユニットを有し、像保持体の表面に形成されたトナー画像を円筒状部材を介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、を備えるものが挙げられる。
本実施形態に係る画像形成装置100は、図2に示すように、例えば、いわゆるタンデム方式であり、電子写真感光体からなる4つの像保持体101a〜101dの周囲に、その回転方向に沿って順次、帯電装置102a〜102d、露光装置114a〜114d、現像装置103a〜103d、一次転写装置(一次転写ロール)105a〜105d、像保持体クリーニング装置104a〜104dが配置されている。尚、転写後の像保持体101a〜101dの表面に残留している残留電位を除去するために除電器を備えていてもよい。
像保持体101a〜101dとしては、公知の電子写真感光体が広く適用される。電子写真感光体としては、感光層が無機材料で構成される無機感光体や、感光層が有機材料で構成される有機感光体などが用いられる。有機感光体においては、露光により電荷を発生する電荷発生層と、電荷を輸送する電荷輸送層を積層する機能分離型有機感光体や、電荷を発生する機能と電荷を輸送する機能を果たす単層型有機感光体が好適に用いられる。また、無機感光体においては、感光層がアモルファスシリコンにより構成されているものが、好適に用いられる。
帯電装置102a〜102dとしては、特に制限はなく、例えば、導電性(ここで、帯電装置における「導電性」とは例えば体積抵抗率が107Ω・cm未満を意味する。)または半導電性(ここで、帯電装置における「半導電性」とは例えば体積抵抗率が107乃至1013Ωcmを意味する。)のローラ、ブラシ、フィルム、またはゴムブレード等を用いた接触型帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器など、公知の帯電器が広く適用される。これらの中でも接触型帯電器が望ましい。
露光装置114a〜114dとしては、特に制限はなく、例えば、像保持体101a〜101dの表面に、半導体レーザ光、LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)光、または液晶シャッタ光等の光源、またはこれらの光源からポリゴンミラーを介して定められた像様に露光し得る光学系機器など、公知の露光装置が広く適用される。
現像装置103a〜103dとしては、目的に応じて選択され。例えば、一成分系現像剤または二成分系現像剤をブラシ、またはローラ等を用い接触または非接触で現像する公知の現像器などが挙げられる。
一次転写ロール105a〜105dは単層または多層のいずれでもよい。例えば、単層構造の場合は、発泡または無発泡のシリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。
像保持体クリーニング装置104a〜104dは、一次転写工程後の像保持体101a〜101dの表面に付着する残存トナーを除去するためのものであり、クリーニングブレードの他、ブラシクリーニング、またはロールクリーニング等が用いられる。これらの中でもクリーニングブレードを用いることが望ましい。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、またはシリコーンゴム等が挙げられる。
二次転写ロール109の層構造は、特に限定されるものではないが、例えば、三層構造の場合、コア層と中間層とその表面を被覆する塗布層により構成される。コア層は導電性粒子を分散したシリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等の発泡体で、中間層はこれらの無発泡体で構成される。塗布層の材料としては、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、またはパーフルオロアルコキシ樹脂などが挙げられる。二次転写ロール109の体積抵抗率は107Ωcm以下であることが望ましい。また、中間層を除いた2層構造としてもよい。
対向ロール108は、二次転写ロール109の対向電極を形成する。対向ロール108の層構造は、単層または多層のいずれでもよい。例えば単層構造の場合は、シリコーンゴム、ウレタンゴム、またはEPDM等にカーボンブラック等の導電性粒子が適量配合されたロールで構成される。二層構造の場合は、上記のゴム材料で構成される弾性層の外周面を高抵抗層で被覆したロールから構成される。
定着装置110としては、例えば、熱ローラ定着器、加圧ローラ定着器、またはフラッシュ定着器など公知の定着器が広く適用される。
中間転写ベルトクリーニング装置112および113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、またはロールクリーニング等が用いられる、これらの中でもクリーニングブレードを用いることが望ましい。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、またはシリコーンゴム等が挙げられる。
図3は、本実施形態に係る画像形成装置の他の一例を示す概略構成図である。図3に示す画像形成装置は、上記本実施形態に係る円筒状部材を記録媒体搬送体(用紙搬送ベルト)に適用した画像形成装置である。
以上により用紙上に所望の画像が形成される。
表1に示した比率(量)に従い、エメラルジン塩基状態のポリアニリン(シグマ−アルドリッチ社製)をN−メチルピロリドン(NMP)に溶解させて溶液を作製した。この溶液中に表1に示した比率(量)の酸性カーボンブラックを添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、上記溶液中に酸性カーボンブラック分散させた。これにより、複合体分散液(1)〜(8)を得た。
表2に示した比率(量)に従い、酸性カーボンブラックとN−メチルピロリドン(NMP)とを混合した溶液を、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行い、NMP中に酸性カーボンブラックを分散させた。これにより、分散液(1C)を得た。
表2に示した比率(量)に従い、エメラルジン塩基状態のポリアニリン(シグマ−アルドリッチ社製)をN−メチルピロリドン(NMP)に溶解させた溶液を作製した。この溶液中に表1に示した比率(量)のアルカリ性カーボンブラックを添加したものを、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行った。これにより、分散液(2C)を得た。
表2に示した比率(量)に従い、エメラルジン塩基状態のポリアニリン(シグマ−アルドリッチ製)のNMP5%溶液を作製した。これを分散液(3C)とした。
表3に示した複合体分散液種及び比率(量)、樹脂溶液種及び比率(量)に従い、複合体分散液と、樹脂溶液と、を混合後、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行って分散を行い、塗布液を得た。この塗布液をディップコートにてφ253のアルミ製パイプの外周面に塗布し、150℃で30分回転乾燥後250℃のオーブンに1時間入れて塗膜を得た。その後、オーブンから塗膜が形成されたアルミ製パイプを取り出し、塗膜を抜き取ることで、φ253mm幅330mmの各例の円筒状部材を得た。
表3に示した複合体分散液種及び比率(量)、樹脂溶液種及び比率(量)に従い、回転乾燥後に340℃のオーブンに入れたこと以外は実施例1と同様にしてφ253mm幅330mmの円筒状部材を得た。
表4に示した分散液種及び比率(量)、樹脂溶液種及び比率(量)に従い、分散液と、樹脂溶液と、を混合後、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行って分散を行い塗布液を得た。この塗布液をディップコートにてφ253のアルミ製パイプの外周面に塗布し、150℃で30分回転乾燥後250℃のオーブンに1時間入れて塗膜を得た。その後、オーブンから塗膜が形成されたアルミ製パイプを取り出し、塗膜を抜き取ることで、φ253mm幅330mmの各例の円筒状部材を得た。
表4に示す分散液(1C)33質量部と、樹脂溶液100質量部と、さらにエメラルジン塩基状態のポリアニリン(シグマ−アルドリッチ製)9.2質量部と、を混合後、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用いて200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行って分散を行い塗布液を得た。その後は実施例1と同様の方法により円筒状部材を得た。
樹脂溶液100質量部と、エメラルジン塩基状態のポリアニリン(シグマ−アルドリッチ製)9.2質量部と、を混合後、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用いて200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行って分散を行い塗布液を得た。その後は実施例1と同様の方法により円筒状部材を得た。
[比較例6]
表4に示した分散液種及び比率(量)、ドデシルベンゼンスルホン酸の比率(量)に従い、分散液と、ドデシルベンゼンスルホン酸と、を混合した溶液を作製した。この溶液に樹脂溶液を混合後、高圧衝突型分散機(ジーナス社製)を用い200MPaにてφ0.1mmのオリフィスを通過させるとともに2分割したスラリーを衝突させることを5回行って分散を行い塗布液を得た。その後は実施例1と同様の方法により円筒状部材を得た。
上記で得られた円筒状部材について下記の方法にて、表面抵抗率、体積抵抗率RV1、体積抵抗率RV2、体積抵抗率RT1、及び体積抵抗率RT2を測定し、体積抵抗率のバラツキ、体積抵抗率の電圧依存性、及び体積抵抗率の環境依存性を評価した。また、円筒状部材の耐折れ性を評価した。結果をまとめて表3、4に示す。
表面抵抗率は、JIS−K−6911(1995年)に準じて、円形電極(三菱油化(株)製ハイレスターIPのURプローブ:円柱状電極の外径Φ16mm、リング状電極部の内径Φ30mm、外径Φ40mm)を用い、測定対象物(円筒状部材)を絶縁板の上に置き、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して印加後5sec後の外径から内径に流れる電流値をアドバンテスト製、微小電流計 R8340Aを用いて測定し、その電流値より得た表面抵抗値から表面抵抗率を求めた。円筒状部材の表面抵抗率は、周方向8点、軸方向3点測定した平均値とした。
表面抵抗率の測定と同様の装置を用いて下記体積抵抗率RV1を測定した。
測定対象物(円筒状部材)を金属板の上に置き、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して印加後30秒後の金属板から内円筒に流れる電流値を測定し、その電流値より得た体積抵抗値から体積抵抗率RV1を求めた。
円筒状部材の体積抵抗率RV1は、周方向8点、軸方向3点測定した平均値とした。
次いで、体積抵抗率RV1率の測定値のうち、体積抵抗率RV1の最大値RMAXと最小値RMINとの差を求め、その差(RMAX−RMIN)を、体積抵抗率のバラツキの評価の指標とした。評価基準を以下に示す。実用上、G2までが許容範囲である。
−評価基準−
G1(◎):0.2未満
G2(○):0.2以上0.3未満
G3(△):0.3以上0.8未満
G4(×):0.8以上
表面抵抗率の測定と同様の装置を用いて下記体積抵抗率RV2を測定した。
測定対象物(円筒状部材)を金属板の上に置き、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧500Vを印加して印加後30秒後の金属板から内円筒に流れる電流値を測定し、その電流値より得た体積抵抗値から体積抵抗率RV2を求めた。
そして、上記で測定した体積抵抗率RV1と体積抵抗率RV2との差の絶対値(|体積抵抗率RV1−体積抵抗率RV2|)を求め、この絶対値を、体積抵抗率の電圧依存性(抵抗の電圧依存性)の評価の指標とした。
なお、円筒状部材の体積抵抗率RV2は、周方向8点、軸方向3点測定した平均値とした。評価基準を以下に示す。実用上、G2までが許容範囲である。
−評価基準−
G1(◎):0.4未満
G2(○):0.4以上0.8未満
G3(△):0.8以上1.2未満
G4(×):1.2以上
表面抵抗率の測定と同様の装置を用いて下記体積抵抗率RT1及び体積抵抗率RT2を測定した。
測定対象物(円筒状部材)を金属板の上に置き、10℃15%RH環境下に12時間放置した後に、10℃15%RH環境下で電圧100Vを印加して印加後30秒後の金属板から内円筒に流れる電流値を測定し、その電流値より得た体積抵抗値から体積抵抗率RT1を求めた。また、同様にして、28℃85%RH環境下に12時間放置した後に、28℃85%RH環境下で電圧100Vを印加して印加後30秒後の金属板から内円筒に流れる電流値を測定し、その電流値より得た体積抵抗値から体積抵抗率RT2を求めた。
そして、上記で測定した体積抵抗率RT1と体積抵抗率RT2との差の絶対値(|体積抵抗率RT1−体積抵抗率RT2|)を求め、この絶対値を、体積抵抗率の環境依存性(抵抗の環境依存性)の評価の指標とした。
なお、円筒状部材の体積抵抗率RT1及び体積抵抗率RT2は、周方向8点、軸方向3点測定した平均値とした。評価基準を以下に示す。実用上、G2までが許容範囲である。
−評価基準−
G1(◎):0.3未満
G2(○):0.3以上0.6未満
G3(△):0.6以上0.9未満
G4(×):0.9以上
上記で得られた円筒状部材から、15mm×150mmの短冊状サンプルを切り出し、荷重は1KgfでMIT試験機装置(上島製作所製)を使用して、円筒状部材に破断が生じるまでの回数を測定した。実用上、G3までが許容範囲である。
−評価基準−
G1(◎):500回以上
G2(○):300回以上499回以下
G3(△):150回以上299回以下
G4(×):149以下
−導電性ポリマー(ポリアニリン)−
・ポリアニリンエメラルジン塩基、分子量5000:シグマ−アルドリッチ社製
・ポリアニリンエメラルジン塩基、分子量20000:シグマ−アルドリッチ社製
−カーボンブラック−
・スペシャルブラック4:オリオンエンジニアドカーボンズ社製
・カラーブラックFW1:オリオンエンジニアドカーボンズ社製
・NIPEX160IQ:オリオンエンジニアドカーボンズ社製
・Monarch880:キャボット社製
−樹脂溶液−
・ポリアミドイミド樹脂の21%NMP溶液:HPC−9000、日立化成社製
・ポリイミド樹脂の18%NMP溶液:UワニスA、宇部興産社製
これは、導電性ポリマーが酸性カーボンブラックで導電化(ドープ)されており、導電性ポリマーと酸性カーボンブラックとで複合体が形成されているからである。
実施例1と実施例7との比較により、ポリアミドイミドを含む樹脂溶液を用いて得られた実施例1の円筒状部材は、ポリイミドを含む樹脂溶液を用いて得られた実施例7の円筒状部材よりも、抵抗の電圧依存性及び抵抗のバラツキが良好であることがわかる。これは、ポリアミドイミド樹脂の方が膜形成時の温度が低いため導電性ポリマーの劣化が少なく、電圧依存性、抵抗バラツキが良化すると考えられる。
実施例1と実施例8との比較により、分子量が5,000の導電性ポリマーを含む複合体分散液を用いて得られた実施例1の円筒状部材は、分子量が20,000の導電性ポリマーを含む複合体分散液を用いて得られた実施例8の円筒状部材よりも、抵抗の電圧依存性及び抵抗の環境依存性が良好であることがわかる。また、抵抗のバラツキも良好であることがわかる。これは、導電性ポリマーの分子量が小さくなると、酸性カーボンブラックの表面の酸性基でドープされる量が多くなり、電圧依存性、抵抗バラツキが良化すると考えられる。
比較例3より、アルカリ性のカーボンブラック(pH8.5)を用いた場合には、抵抗の電圧依存性、抵抗バラツキが高いことがわかる。
比較例4より、樹脂と同時に導電性ポリマーを添加した場合には、抵抗の電圧依存性が高いことがわかる。
比較例5より、半導電性付与剤として導電性ポリマーのみを用いた場合には、表面抵抗率及び体積抵抗率が測定されなかったので、抵抗が下がらないことがわかる。
比較例6より、導電性ポリマーとして、プロトン酸(ドデシルベンゼンスルホン酸)によってドープされた導電性ポリマーを用いた場合には、抵抗の環境依存性が高いことがわかる。
100 画像形成装置
101a、101b、101c、101d 像保持体
102a、102b、102c、102d 帯電装置(帯電手段の一例)
103a、103b、103c、103d、204Y、204M、204C、204BK 現像装置(現像手段の一例)
104a、104b、104c、104d 像保持体クリーニング装置
105a、105b、105c、105d 一次転写ロール
106a、106b、106c、106d、106e 支持ロール
107 中間転写ベルト
107b、130、220 円筒状部材ユニット
108 対向ロール
109 二次転写ロール
110、209 定着装置(定着手段の一例)
111 駆動ロール
112、113 中間転写ベルトクリーニング装置
114a、114b、114c、114d 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
115 記録媒体
116 二次転写ベルト
131 駆動ロール
132 従動ロール
201Y、201M、201C、201BK 感光体ドラム(像保持体の一例)
202Y、202M、202C、202BK 帯電器(帯電手段の一例)
203Y、203M、203C、203BK 露光器(静電荷像形成手段の一例)
205Y、205M、205C、205BK 感光体ドラム清掃部材
206 用紙搬送ベルト
207Y、207M、207C、207BK 転写ロール(転写手段の一例)
208 用紙搬送ロール
214 ベルト用清掃部材
216 用紙(記録媒体の一例)
Claims (4)
- 樹脂と、導電性ポリマーと、酸性カーボンブラックと、を含有し、
22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV1と、22℃55%RH環境下に12時間放置した後に、22℃55%RH環境下で電圧500Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RV2と、の差の絶対値が0.8未満であり、
10℃15%RH環境下に12時間放置した後に、10℃15%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT1と、28℃85%RH環境下に12時間放置した後に、28℃85%RH環境下で電圧100Vを印加して30秒後に測定したときの体積抵抗率RT2と、の差の絶対値が0.6未満であって、
前記樹脂はポリアミドイミド樹脂であり、
前記導電性ポリマーはポリアニリンであり、
前記導電性ポリマーが前記酸性カーボンブラックと複合体を形成している
画像形成装置用の円筒状部材。 - 前記酸性カーボンブラックのpHは5以下である請求項1に記載の円筒状部材。
- 請求項1又は請求項2に記載の円筒状部材と、前記円筒状部材を張力がかかった状態で掛け渡す複数のロールと、を備え、画像形成装置に脱着される円筒状部材ユニット。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、
請求項3に記載の円筒状部材ユニットを有し、前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を前記円筒状部材を介して記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
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