KR101486453B1 - 대전 부재, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

대전 부재, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

대전 부재는, 기재와, 상기 기재 위에 마련되고, 또한 피대전체에 접촉하며, 가교 플루오로카본실록산 고무 조성물을 함유하는 최외층을 적어도 구비하며, 전압이 인가된 상태에서 상기 피대전체에 접촉함으로써 상기 피대전체를 대전시킨다.

Description

대전 부재, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치{CHARGING MEMBER, PROCESS CARTRIDGE, AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은, 대전 부재, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
전자사진 방식을 사용한 화상 형성 장치에 있어서는, 우선, 무기 또는 유기 재료를 함유하는 광도전성 감광체로 이루어지는 상유지체 표면에 대전 장치를 사용하여 전하를 형성하고, 화상 신호를 변조한 레이저광 등으로 정전 잠상을 형성한 후, 대전한 토너로 상기 정전 잠상을 현상하여 가시화한 토너상이 형성된다. 그리고, 당해 토너상을, 중간 전사체를 거치거나 혹은 직접, 기록지 등의 전사재에 정전적으로 전사하여, 기록재에 정착함으로써 필요로 하는 재생 화상이 얻어진다.
대전 장치는, 상유지체 등의 피대전체를 대전시키는 중요한 작용을 하는 장치이며, 상유지체에 직접 접촉하여 상유지체를 대전시키는 접촉 대전 방식의 대전 장치와, 상유지체와는 접촉하지 않고 상유지체 근방에서 코로나 방전 등에 의해 상유지체를 대전시키는 비접촉 대전 방식의 대전 장치의 2종류의 대전 장치로 크게 구별된다. 근래, 방전에 의한 부차적인 오존이나 질소 산화물 등의 생성이 없는 접촉 대전 방식을 채용하는 대전 장치가 증가하고 있다.
접촉 대전 방식의 대전 장치에는, 상유지체 표면과 직접 접촉하여, 상유지체 표면의 움직임에 맞추어 종동 회전하여 상유지체를 대전시키는 대전 부재가 구비되어 있다.
예를 들면, 일본 특개2008-216887호 공보에는, 롤 최외주에 유기 폴리머를 함유하는 최외층을 구비하고, 최외층의 표면에 F2 가스와 O2 가스를 함유하는 혼합 가스를 접촉시켜, 최외층의 표면이, F : 8 원자% 이상, 또한, O : 25 원자% 이상을 갖고, 최외층의 표면에 있어서의 불소 원자에 대한 산소 원자의 원자비는 1.5∼11.5의 범위 내에 있는 도전성 롤이 기재되어 있다.
일본 특개2007-264254호 공보에는, 도전성 지지 부재와, 당해 도전성 지지 부재 위에 형성된 도전성 탄성체층과, 도전성 탄성체층 위에 형성된 하지층과, 최외층을 적어도 갖는 대전 부재가 기재되어, 당해 최외층이, 아크릴불소계 폴리머 및 아크릴실리콘계 폴리머에서 선택되는 적어도 1종의 폴리머와, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 적어도 함유하는 도공액으로 형성된 막두께 50nm 이상 2㎛ 이하인 표층인 것이 기재되어 있다.
일본 특개평11-167245호 공보에는, 최외층이 적어도 탄소 원자 및 질소 원자를 함유하는 주쇄로 이루어지는 고분자 화합물을 함유하며, 고분자 화합물이 발수성을 갖는 기를 갖고, 발수성을 갖는 기가 실리콘 원자 및 불소 원자의 적어도 한쪽인 대전 부재가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은, 본 발명의 구성을 갖지 않는 경우에 비교하여, 토너나 외첨제의 부착에 의한 오염이 억제되고, 또한 내구성 및 내블리드성이 향상하는 대전 부재를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 이하에 나타내는 본 발명에 이르렀다.
본 발명의 제1 방안에 의하면, 기재와, 상기 기재 위에 마련되고, 또한 피대전체에 접촉하며, 가교 플루오로카본실록산 고무 조성물을 함유하는 최외층을 적어도 구비하며, 전압이 인가된 상태에서 상기 피대전체에 접촉함으로써 상기 피대전체를 대전시키는 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제2 방안에 의하면, 상기 최외층의 겔 분율이 50% 이상인, 제1 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제3 방안에 의하면, 상기 기재와 상기 최외층의 사이에, 합성 고무를 함유하는 탄성층을 갖는, 제1 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제4 방안에 의하면, 상기 기재와 상기 최외층의 사이에, 합성 고무를 함유하는 탄성층을 갖는, 제2 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제5 방안에 의하면, 상기 탄성층에 도전성 입자가 함유되어 있는, 제3 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제6 방안에 의하면, 상기 합성 고무가 폴리우레탄, 실리콘 고무, EPDM, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, NBR, 및 이들의 블렌드 고무에서 선택되는, 제3 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제7 방안에 의하면, 상기 탄성층에 도전성 입자가 함유되어 있는, 제4 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제8 방안에 의하면, 상기 합성 고무가 폴리우레탄, 실리콘 고무, EPDM, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, NBR, 및 이들의 블렌드 고무에서 선택되는, 제4 방안에 기재된 대전 부재가 제공된다.
본 발명의 제9 방안에 의하면, 상유지체와, 상기 상유지체를 대전시키는 대전 수단과, 대전한 상기 상유지체를 노광하여 상기 상유지체 위에 정전 잠상을 형성시키는 노광 수단과, 정전하상 현상용 현상제에 의해 상기 정전 잠상을 현상하여 토너상을 형성시키는 현상 수단과, 상기 토너상을 상기 상유지체로부터 피전사체에 전사하는 전사 수단과, 상기 상유지체의 표면에 잔존한 토너를 제거하기 위한 클리닝 수단으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 포함하고, 상기 대전 수단에 사용하는 대전 부재가, 제1 내지 제3 방안 중 어느 한 항에 기재된 대전 부재인 프로세스 카트리지가 제공된다.
본 발명의 제10 방안에 의하면, 잠상 담지체 위에 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 상기 잠상을 정전하상 현상용 현상제를 사용하여 현상하는 현상 수단과, 현상된 토너 화상을 중간 전사체를 거쳐 또는 거치지 않고 피전사체 위에 전사하는 전사 수단과, 상기 피전사체 위의 토너 화상을 정착하는 정착 수단을 포함하는 화상 형성 장치이며, 상기 잠상 형성 수단에 사용하는 대전 부재가, 제1 내지 제3 방안 중 어느 한 항에 기재된 대전 부재인 화상 형성 장치가 제공된다.
상기 제1 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 내구성이 향상하여, 부착물에 의한 오염이 억제되고, 또한 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제2 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 내오염성이 향상한 대전 부재가 얻어진다.
상기 제3 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제4 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제5 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제6 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제7 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제8 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재가 얻어진다.
상기 제9 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 프로세스 카트리지가, 내구성이 향상하여, 토너나 외첨제의 부착에 의한 오염이 없고, 또한 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재를 가져, 고화질이 얻어진다.
상기 제10 방안에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비해, 화상 형성 장치가, 내구성이 향상하여, 토너나 외첨제의 부착에 의한 오염이 없고, 또한 피대전체에 불균일이 없는 대전을 부여하는 대전 부재를 가져, 고화질이 얻어진다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 대전 부재를 나타내는 개략 사시도.
도 2는 본 실시 형태에 따른 대전 부재의 개략 단면도.
도 3은 본 실시 형태에 따른 대전 장치의 개략 사시도.
도 4는 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 5는 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지를 나타내는 개략 구성도.
본 발명의 실시 형태에 있어서의 대전 부재, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 대해, 이하에 설명한다.
본 실시 형태의 대전 부재는, 기재와, 상기 기재 위에 마련되고, 또한 피대전체에 접촉하며, 가교 플루오로카본실록산 고무 조성물을 함유하는 최외층을 적어도 구비하며, 전압이 인가된 상태에서 상기 피대전체에 접촉함으로써 상기 피대전체를 대전시키는 대전 부재이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 대전 부재는, 기재와, 기재 위에 마련된 최외층을 적어도 포함하는 것이면, 그 층 구성은 특히 한정되지 않고, 기재 위에 직접 최외층을 마련해도 되고, 기재와 최외층과의 사이에 도전성의 탄성층 등을 1층 이상 중간층으로서 마련해도 된다.
이하, 본 발명의 일례인 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서, 설명한다.
(대전 부재)
도 1은, 본 실시 형태에 따른 대전 부재를 나타내는 개략 사시도이다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 대전 부재의 개략 단면도이다. 또, 도 2는, 도 1의 A-A단면도이다.
본 실시 형태에 따른 대전 부재(121)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 샤프트(30)(심체(芯體))와, 샤프트(30)의 외주면에 배설된 도전성 탄성층(31)과, 도전성 탄성층(31)의 외주면에 배설된 최외층(32)을 갖는 롤 부재이다.
또, 여기서는, 롤 부재의 형태를 예로 들지만, 대전 부재의 형상으로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 롤상, 브러쉬상, 벨트(튜브)상, 블레이드상 등의 형상을 들 수 있다. 이들 중에서도, 본 실시 형태에 있어서 설명하는 롤상 부재가 바람직하고, 즉, 이른바 대전 롤의 형태를 취하는 것이 바람직하다.
또, 본 명세서에 있어서 도전성이란, 20℃에 있어서의 체적 저항률이 1×10Ωcm 미만인 것을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서 반도전성이란, 20℃에 있어서의 체적 저항률이 1×10Ωcm 이상 1×1010Ωcm 이하인 것을 의미한다.
본 실시 형태에 따른 대전 부재(121)는, 상기 구성에 한하지 않고, 예를 들면, 도전성 탄성층(31)을 갖지 않는 태양, 도전성 탄성층(31)과 샤프트(30)와의 사이에 배설되는 중간층, 도전성 탄성층(31)과 최외층(32)과의 사이에 배설되는 저항 조정층 또는 이행 방지층, 최외층(32)의 외측(최표면)에 배설되는 코팅층(보호층)을 마련한 구성이어도 된다. 또한, 본 실시 형태에 따른 대전 부재(121)는, 샤프트(30)와 최외층(32)으로 구성되는 형태이어도 된다.
본 실시 형태에 있어서의 기재는, 대전 롤의 전극 및 지지 부재로서 기능하는 것이며, 예를 들면, 알루미늄, 구리 합금, 스테인리스강 등의 금속 또는 합금; 크롬, 니켈 등으로 도금 처리를 실시한 철(쾌삭강 등); 도전성의 수지 등의 도전성의 재질로 구성된 것이 사용된다. 본 실시 형태에 있어서는, 샤프트(30)는, 도전성의 봉상 부재이며, 샤프트(30)로서는, 외주면에 도금 처리를 실시한 부재(예를 들면 수지나, 세라믹 부재), 도전제가 분산된 부재(예를 들면 수지나, 세라믹 부재) 등도 들 수 있다. 샤프트(30)는, 중공상의 부재(통상 부재)이어도 되고, 비중공상의 부재이어도 된다.
도전성 탄성층(31)은, 예를 들면, 탄성 재료와, 도전제와, 필요에 따라, 기타 첨가제를 함유하여 구성된다. 그리고, 도전성 탄성층(31)은, 소망에 따라 샤프트(30)의 외주면에 직접 형성되는 층이다.
탄성 재료로서는, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에피클로로히드린 고무, 부틸 고무, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 불소 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무(EPDM), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무(NBR), 천연 고무 등, 및 이들의 블렌드 고무를 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리우레탄, 실리콘 고무, EPDM, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, NBR 및 이들의 블렌드 고무가 바람직하게 사용된다. 이들 탄성 재료는, 발포한 것이어도 무발포의 것이어도 된다.
도전제로서는, 전자 도전제나 이온 도전제를 들 수 있다. 전자 도전제의 예로서는, 켓첸 블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙; 열분해 카본, 그라파이트; 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스강 등의 각종 도전성 금속 또는 합금; 산화주석, 산화인듐, 산화티탄, 산화주석-산화안티몬 고용체, 산화주석-산화인듐 고용체 등의 각종 도전성 금속 산화물; 절연 물질의 표면을 도전화 처리한 것; 등의 분말을 들 수 있다. 여기서, 상기 「전자 도전제」란, 「도전성 입자」를 포함하는 의미이며, 본 실시 형태에서는, 「도전성 입자」로서, 예를 들면, 카본 블랙 또는 산화주석을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 이온 도전제의 예로서는, 테트라에틸암모늄, 라우릴트리메틸암모늄 등의 과염소산염, 염소산염 등; 리튬, 마그네슘 등의 알칼리 금속, 알칼리 토류금속의 과염소산염, 염소산염 등을 들 수 있다.
이들 도전제는, 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
여기서, 카본 블랙으로서 구체적으로는, 데구사사제의 「스페셜블랙350」, 동(同) 「스페셜블랙100」, 동 「스페셜블랙250」, 동 「스페셜블랙5」, 동 「스페셜블랙4」, 동 「스페셜블랙4A」, 동 「스페셜블랙550」, 동 「스페셜블랙6」, 동 「컬러블랙FW200」, 동 「컬러블랙FW2」, 동 「컬러블랙FW2V」, 캐보트사제「MONARCH1000」, 동 「MONARCH1300」, 동 「MONARCH1400」, 동 「MOGUL-L」, 동 「REGAL400R」 등을 들 수 있다.
이들 도전제의 입자경으로서는, 1nm 이상 200nm 이하인 것이 바람직하다. 또, 평균 입자경은, 이하의 방법으로 측정된다.
도전제를 전자 현미경으로 관찰하여, 도전제의 100개의 직경을 측정하고, 그 평균을 취함으로써 평균 입자경으로 했다. 본 명세서에서는, 이 방법에 의해 측정한 값을 사용하여 있다.
또한, 입자경은, 예를 들면, 시스멕스사제 제타사이저나노ZS를 사용하여 측정해도 된다.
도전제의 첨가량은 특히 제한은 없지만, 상기 전자 도전제의 경우는, 탄성 재료 100질량부에 대해, 1질량부 이상 30질량부 이하의 범위인 것이 바람직하고, 15질량부 이상 25질량부 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 이온 도전제의 경우는, 탄성 재료 100질량부에 대해, 0.1질량부 이상 5.0질량부 이하의 범위인 것이 바람직하고, 0.5질량부 이상 3.0질량부 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.
도전성 탄성층(31)에 배합되는 기타 첨가제로서는, 예를 들면, 연화제, 가소제, 경화제, 가황제, 가황 촉진제, 산화 방지제, 계면활성제, 커플링제, 충전제(실리카, 탄산칼슘 등) 등의 통상 탄성층에 첨가될 수 있는 재료를 들 수 있다.
도전성 탄성층(31)의 형성시에는, 이 층을 구성하는 도전제, 탄성 재료, 그 밖의 성분(가황제나 필요에 따라 첨가되는 발포제 등의 각 성분의 혼합 방법이나 혼합 순서는 특히 한정되지 않지만, 일반적인 방법으로서는, 전 성분을 미리 텀블러, V블렌더 등으로 혼합하고, 압출기에 의해 용융 혼합하여, 압출 성형하는 방법을 들 수 있다.
도전성 탄성층(31)의 두께는, 1mm 이상 10mm 이하 정도로 하는 것이 바람직하고, 2mm 이상 5mm 이하 정도로 하는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 탄성층의 체적 저항률은 103Ωcm 이상 1014Ωcm 이하가 바람직하다.
(최외층)
본 실시 형태에 있어서의 최외층(32)(본 실시 형태의 대전 부재)은, 피대전체에 접촉하며, 가교 플루오로카본실록산 고무 조성물을 함유하는 최외층이다.
[플루오로카본실록산 고무 조성물]
플루오로카본실록산 고무 조성물로서는, (A) 하기 구조식(1)(3)(4)에 나타내는 바와 같은 플루오로카본실록산을 주성분으로 하고, 지방족 불포화기를 갖는 플루오로카본 폴리머, (B) 1분자 중에 2개 이상의 실릴기를 함유하며, 플루오로카본 폴리머 중의 지방족 불포화기량에 대해 상기 실릴기의 함유량이 1∼4배몰량인 오르가노폴리실록산 및/또는 플루오로카본실록산, (C) 충전제, 및 (D) 촉매를 함유하는 것을 들 수 있고, 이것을 경화시킴으로써 최외층을 형성할 수 있다.
우선, (A) 성분에 대해 설명한다. (A) 성분으로서는 하기 구조식(1)에 나타내는 바와 같은 재료(지방족 불포화기 이외의 부분의 구조를 나타낸 재료)를 들 수 있다. 또, 「(A) 성분」을 이하「주쇄」라고도 한다.
Figure 112011016567876-pat00001
여기서, 구조식(1)에 있어서, R10은 미치환 또는 치환의 1가의 탄화수소기를 나타낸다. a, e는 각각 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, b, d는 각각 독립적으로 1∼4의 정수를 나타내고, c는 0∼8의 정수를 나타낸다. 또한, x는 1 이상의 정수를 나타낸다.
또, R10으로 표시되는 미치환 또는 치환의 1가의 탄화수소기는, 바람직하게는 탄소수 1∼8의 1가 탄화수소기이며, 보다 바람직하게는 탄소수 1∼8의 알킬기 또는 탄소수2∼3의 알케닐기이며, 특히 바람직하게는 메틸기이다. 또한, x는 10∼30인 것이 바람직하다. 또, 구조식(1) 중에는 나타나 있지 않지만, 그 말단 부분에는 지방족 불포화기가 마련된다. 또한, 구조식(1)으로 표시되는 재료의 호적(好適)한 구체예로서는, 예를 들면, 이하의 구조식(2)으로 표시되는 재료를 들 수 있다.
Figure 112011016567876-pat00002
또, (A) 성분으로서 함유되는 지방족 불포화기는, 1가의 지방족 불포화 탄화수소기를 적어도 포함한다. 당해 1가의 지방족 불포화 탄화수소기의 탄소수는 2∼3인 것이 바람직하고, 구체적으로는 비닐기, 알릴기, 에티닐기 등의 탄소수2∼3의 알케닐기를 들 수 있고, 특히 비닐기가 바람직하다.
이 지방족 불포화기는 분자쇄의 말단에 있는 것이 바람직하고, 예를 들면 비닐디알킬실릴기, 디비닐알킬실릴기, 트리비닐실릴기를 주쇄에 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 지방족 불포화기의 주쇄에 함유되는 알킬기는, 탄소수 1∼8알킬기가 바람직하고, 특히 메틸기가 바람직하다.
또한, (A) 성분으로서는 하기 구조식(3)이나 하기 구조식(4)으로서 표시되는 재료도 호적하게 이용된다.
CH2=CH-(X)p-Rf'-(X')p-CH=CH2 …(3)
CH2=CH-(X)p-Q-Rf'-Q-(X')p-CH=CH2 …(4)
구조식(3), (4) 중, X는 -CH2-, -CH2O-, -CH2OCH2- 또는 -Y-NR-CO-(단, Y는 -CH2- 또는 하기 구조식(5A)으로 표시되는 기이며, R은 수소 원자, 메틸기, 페닐기 또는 알릴기이다)이며, X'는 -CH2-, -OCH2-, -CH2OCH2- 또는 -CO-NR'-Y'-(단, Y'는 -CH2- 또는 하기 구조식(5B)으로 표시되는 기이며, R은 수소 원자, 메틸기, 페닐기 또는 알릴기이다.
Rf'는 2가의 퍼플루오로폴리에테르 구조이며, (-CdF2dO-)q(단, d는 1∼6의 정수, q는 1∼500의 정수를 의미한다)으로 표시되는 것이 바람직하다. p는 독립적으로 0 또는 1, Q는 탄소수 1∼15의 2가의 탄화수소기이며, 에테르 결합을 포함하고 있어도 되고, 구체적으로는 알킬렌기, 에테르 결합을 포함하고 있어도 되는 알킬렌기이다.
Figure 112011016567876-pat00003
또, 구조식(3)이나 (4)으로서 표시되는 직쇄상 플루오로폴리에테르 화합물로서는, 특히 하기 구조식(6)으로 표시되는 것이 호적하다.
Figure 112011016567876-pat00004
구조식(6) 중, X는 -CH2-, -CH2O-, -CH2OCH2- 또는 -Y-NR-CO-(단, Y는 -CH2- 또는 상기 구조식(5A)으로 표시되는 기이며, R은 수소 원자, 메틸기, 페닐기 또는 알릴기이다)이며, X'는 -CH2-, -OCH2-, -CH2OCH2- 또는 -CO-NR'-Y'-(단, Y'는 -CH2- 또는 상기 구조식(5B)으로 표시되는 기이며, R은 수소 원자, 메틸기, 페닐기 또는 알릴기이다. 또한, p는 독립적으로 0 또는 1, r은 2∼6의 정수, m, n은 각각 0∼200의 정수이다.
또, 구조식(3), (4)으로 표시되는 직쇄상 플루오로폴리에테르 화합물은, 중량평균 분자량이 1,000∼100,000, 특히 3,000∼50,000인 것이 바람직하다.
중량평균 분자량의 측정은, 이하의 조건에서 행한 것이다. GPC는 「HLC-8120GPC, SC-8020(도소(주)사제) 장치」를 사용하고, 칼럼은 「TSKgel, SuperHM-H(도소(주)사제, 6.0mmID×15cm)」를 2개 사용하고, 용리액으로서 THF(테트라히드로푸란)를 사용했다. 실험 조건으로서는, 시료 농도 0.5%, 유속 0.6mL/min, 샘플 주입량 10μl, 측정 온도 40℃, IR 검출기를 사용하여 실험을 행했다. 또한, 검량선은 도소사제「polystylene 표준 시료 TSK standard」 : 「A-500」, 「F-1」, 「F-10」, 「F-80」, 「F-380」, 「A-2500」, 「F-4」, 「F-40」, 「F-128」, 「F-700」의 10샘플로부터 제작했다.
또한, 구조식(6)으로 표시되는 직쇄상 플루오로폴리에테르 화합물의 구체예로서는, 하기 화합물(6A)∼(6G) 등이 예시된다. 또, 하기 화합물(6A)∼(6G) 중, m, n은 구조식(6)에 나타내는 것과 같다.
Figure 112011016567876-pat00005
Figure 112011016567876-pat00006
Figure 112011016567876-pat00007
(B) 성분은, 1분자 중에 2개 이상의 실릴기를 함유하며, 플루오로카본 폴리머 중의 지방족 불포화기량에 대해 상기 실릴기의 함유량이 1∼4배몰량인 오르가노폴리실록산 및/또는 플루오로카본실록산이다.
실릴기는, 또한 치환기를 갖고 있어도 되고, 실릴기가 갖는 치환기로서는, 알킬기가 바람직하고, 그 중에서도 메틸기가 보다 바람직하다. 여기서, 실릴기를 갖는 오르가노폴리실록산으로서는, 규소 원자에 결합한 수소 원자를 분자 중에 적어도 2개 갖는 오르가노하이드로젠폴리실록산을 들 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용하는 플루오로카본실록산 고무 조성물에 있어서는, (A) 성분의 플루오로카본 폴리머가 지방족 불포화기를 갖는 것이며, 경화제로서 상술한 오르가노하이드로젠폴리실록산이 사용된다.
즉, 이 경우에는, 플루오로카본 폴리머 중의 지방족 불포화기와, 오르가노하이드로젠폴리실록산 중의 규소 원자에 결합한 수소 원자와의 사이에서 생기는 부가 반응에 의해 경화물이 형성되는 것이다. 이와 같은 오르가노하이드로젠폴리실록산으로서는, 부가 경화형의 실리콘계 고무 조성물에 사용되는 여러가지 오르가노하이드로젠폴리실록산이 사용되지만, 본 발명에 있어서는 특히 하기 구조식(7)∼(9)으로 표시되는 오르가노하이드로젠폴리실록산이 호적하게 사용된다.
Figure 112011016567876-pat00008
구조식(7) 및 (8)에 있어서, s 및 t는 0 이상의 정수를 나타내고, u는 2 이상의 정수를 나타낸다. R2는 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 미치환 또는 치환의 1가 탄화수소기를 나타낸다. 또한, 식(7)∼(9)에 있어서, Rf는 함불소 유기기를 나타내고, R4는 규소 원자와 함불소 유기기 Rf와의 사이에 개재하는 2가의 기를 나타낸다.
R2로서는, 탄소수가 1∼12가 바람직하고, 탄소수가 1∼8이 보다 바람직하다. R2의 구체예로서는 메틸기, 에틸기, 이소프로필기, 부틸기 등의 알킬기; 시클로헥실기, 시클로펜틸기 등의 시클로알킬기; 페닐기, 톨릴기, 크실릴기 등의 아릴기; 벤질기, 페닐에틸기 등의 아랄킬기; 클로로메틸기, 클로로프로필기, 클로로시클로헥실기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 할로겐화탄화수소기; 2-시아노에틸기 등의 시아노탄화수소기 등을 들 수 있고, 이 중 메틸기, 에틸기, 페닐기, 3,3,3-트리플루오로프로필기가 바람직하다.
R4는 규소 원자와 함불소 유기기 Rf와의 사이에 개재하는 2가의 기이며, 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 2가의 탄화수소기, 또는, 일반식 -R5-O-R6-(단, R5 및 R6은 지방족 불포화 결합을 갖지 않는 2가의 탄화수소기이다)으로 표시되는 에테르기를 갖는 2가의 탄화수소기를 들 수 있다. R4로서는 탄소수 1∼8이 바람직하고, 구체적으로는 하기에 나타내는 것을 들 수 있다.
Figure 112011016567876-pat00009
또, R4 중에서 특히 호적한 기는, -CH2CH2-, -CH2CH2CH2-, -CH2CH2CH2-O-CH2-이다.
Rf로서는 퍼플루오로알킬기 또는 퍼플루오로알킬에테르기를 들 수 있다. 퍼플루오로알킬기로서는 식 CpF2p+1(단, p는 4∼10의 정수이다)으로 표시되는 것을 들 수 있고, 이 중에서도 C6F13-, C8F17-, C10F21-가 바람직하다. 퍼플루오로알킬에테르기로서는 특히 탄소수가 5∼15의 것이 바람직하고, 구체적으로는 하기의 것이 예시된다.
Figure 112011016567876-pat00010
또한, 본 발명에 사용되는 오르가노하이드로젠폴리실록산으로서 (CH3)2HSiO0.5 단위와 SiO2 단위로 이루어지는 공중합체도 호적하게 사용된다. 당해 공중합체로서는 하기 화합물이 보다 바람직하다.
Figure 112011016567876-pat00011
또, 이들 오르가노하이드로젠폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도는, 통상, 1,000cSt 이하인 것이 바람직하다. 상술한 오르가노하이드로젠폴리실록산은, 일반적으로 그 실릴기의 수가, (A) 성분의 플루오로카본 폴리머 중의 지방족 불포화 탄화수소기 1개에 대해, 적어도 1개, 특히 1∼5개가 되는 비율로 배합하는 것이 호적하다.
(C) 성분으로서 사용하는 충전제로서는, 일반적인 실리콘계 고무 조성물에 사용되고 있는 여러가지 충전제가 사용된다. 예를 들면, 연무질(煙霧質) 실리카, 침강성 실리카, 카본 분말, 이산화티탄, 산화알루미늄, 석영 분말, 탈크, 세리사이트 및 벤토나이트 등의 보강성 충전제, 아스베스토스(asbestos), 유리 섬유, 유기 섬유 등의 섬유질 충전제 등이 예시된다.
이들 충전제는, (A) 성분 100부(질량부, 이하 동일)에 대해 0.1부 이상 300부 이하, 특히 1부 이상 200부 이하의 비율로 배합되는 것이 호적하다. 이 충전제의 배합량이 0.1부 미만의 경우에는, 충분한 보강 효과를 얻을 수 없는 경우가 있고, 또한 300부를 초과하는 비율로 배합된 경우에는, 경화물의 기계적 강도가 저하하는 불량을 일으키는 경우가 있다.
(D) 성분으로서 사용하는 촉매로서는, 부가 반응용 촉매로서 알려져 있는 공지의 촉매인 염화백금산, 알코올 변성 염화백금산, 염화백금산과 올레핀과의 착체, 백금 또는 팔라듐을 알루미나, 실리카, 카본 등의 담체(擔體)에 담지한 것, 로듐과 올레핀과의 착체, 클로로트리스(트리페닐포스핀)로듐(윌킨슨 촉매), 로듐(Ⅲ)아세틸아세토네이트 등과 같은 주기율표 제VⅢ족 원소 또는 그 화합물이 예시되지만, 이들 착체는 알코올계, 에테르계, 탄화수소 등의 용제에 용해하여 사용하는 것이 바람직하다.
이들 백금족 금속계 촉매의 배합량은, 촉매의 유효량이면 좋지만, 통상, (A) 성분 100부에 대해, 백금족 금속 환산으로 1ppm 이상 500ppm 이하, 특히 5ppm 이상 20ppm 이하의 비율로 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서 사용하는 플루오로카본실록산 고무 조성물에 있어서는, 내용제성이 저하되지 않는 범위에 있어서, 여러가지 배합제가 첨가된다. 예를 들면, 디페닐실란디올, 저중합도의 분자쇄 말단 수산기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 헥사메틸디실라잔 등의 분산제, 산화제1철, 산화제2철, 산화세륨, 옥탄산철 등의 내열성 향상제, 안료 등의 착색제 등이 필요에 따라 배합된다.
최외층을 형성하는 재료의 경도의 조정에 대해서는, 공지의 충전제, 혹은 가교 및 가황 상태를 조정함으로써 달성된다.
본 실시 형태에 있어서의 대전 부재(121)는, 최외층(32)의 표면의 10점 평균 표면 거칠기 Rz가, 2㎛ 이상 20㎛ 이하인 것을 요하고, 3㎛ 이상 12㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5㎛ 이상 12㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 7㎛ 이상 12㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 이 범위로 설정함으로써, 불균일이 없는 대전성을 부여할 수 있음과 함께, 최외층(32)에 토너나 외첨제 등의 이물이 부착하기 어려워져, 내오염성이 높아진다는 부차적인 효과를 갖는다. 10점 평균 표면 거칠기 Rz가 2㎛ 미만이면, 토너나 외첨제 등의 이물이 부착하는 경우가 있다. 10점 평균 표면 거칠기 Rz가 20㎛보다도 큰 경우에는, 요철 부분에 토너 및 지분(紙粉) 등이 머물기 쉬워짐과 함께, 국소적으로 이상 방전이 발생하기 쉬워져, 흰줄(white streak) 등의 화상 결함이 일어나는 경우가 있다.
또, 당해 10점 평균 표면 거칠기 Rz란, JIS B0601(1994)에 규정된 표면 거칠기의 것이다. 10점 평균 표면 거칠기 Rz는, 표면 거칠기 측정기 등을 사용하여 측정되는데, 본 발명에 있어서는, 23℃·55RH%의 환경 하에 있어서, 접촉식 표면 거칠기 측정 장치(서프콤570A, 도쿄세이미츠사제)를 사용했다. 표면 거칠기의 측정시에는, 측정 거리를 2.5mm로 하고, 접촉침으로서는 그 선단이 다이아몬드(5㎛R, 90° 원추)의 것을 사용하고, 장소를 바꾸어 3회 반복 측정했을 때의 평균값을 10점 평균 표면 거칠기 Rz로서 구했다.
또한, 최외층(32)에 배합되는 도전제로서는, 상기 도전성 탄성층(31)에 배합되는 도전제를 마찬가지로 들 수 있다.
또한, 기타 첨가제로서는, 예를 들면, 도전제, 연화제, 가소제, 경화제, 가황제, 가황 촉진제, 산화 방지제, 계면활성제, 커플링제 등의 통상 최외층에 첨가될 수 있는 재료를 들 수 있다.
최외층의 형성 방법으로서는, 기재 위에 침지 도포법, 스프레이 도포법 등으로 형성하는 방법의 어느 것을 사용해도 좋지만, 제조 공정의 간이성의 점에서는 침지법이 유리하다.
형성된 최외층용의 도포액층의 건조 조건은, 사용하는 수지나 촉매의 종류, 양에 따라 결정되지만, 건조 온도로서는 40℃ 이상 200℃ 이하인 것이 바람직하고, 50℃ 이상 180℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 건조 시간은, 5분 이상 5시간 이하인 것이 바람직하고, 10분 이상 3시간 이하인 것이 보다 바람직하다.
건조 수단으로서는, 열풍 건조 등을 들 수 있다.
본 실시 형태에 있어서의 겔 분율의 측정은, JIS K6796에 준하여 행해진다.
구체적으로는, 최외층의 재료를 용제에 용해하여 얻어진 최외층 형성용 도포액 조성물을 알루미늄판에 바 코터로 도포하여, 도포액의 두께가 100미크론의 층을 제작한다. 이것을 충분히 건조한 후, 도포액에 함유되는 수지 및 촉매의 종류에 따른 경화 온도 및 경화 시간으로 가열 경화한다. 실온(25℃)까지 냉각 후, 제작한 최외층의 질량을 측정하고, 이것을 용제 추출 전의 재료의 질량으로 했다.
다음으로, 이 최외층을, 도포액을 제조하기 위해서 사용한 용제 중에 24시간 침지한 후, 용제를 여과하여, 잔류한 최외층 수지 필름물을 충분히 여과하여, 질량을 측정한다. 이 질량을 추출 후의 질량으로 한다.
이하의 식에 따라, 가교도를 산출한다.
(식) : 겔 분율=100×(추출 후의 질량)/(용제 추출 전의 질량)
산출한 가교도가 50% 이상으로 되어 있으면 최외층 중의 폴리머의 가교 밀도가 향상하여 있고, 내크랙성이 양호한 막으로 판단된다. 측정 샘플은, 대전 부재로부터 최외층 부분만을 잘라내어 측정해도 된다.
최외층(32)의 막두께는, 대전 부재로서의 마모에 의한 내구성을 고려하면 두꺼운 쪽이 바람직하지만, 너무 두꺼우면 잠상 유지 부재에의 대전 성능이 저하하는 경향이 있고, 이 때문에, 두께는, 0.01㎛ 이상 1000㎛ 이하의 범위에서 선택되고, 구체적으로는, 3㎛ 이상 25㎛ 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 최외층의 체적 저항률은 103Ωcm 이상 1014Ωcm 이하의 범위인 것이 바람직하다.
상기 방법에 의해, 기재 위에, 최외층을 갖는 본 실시 형태의 대전 부재를 얻는다.
본 실시 형태에 따른 대전 부재(121)는, 예를 들면, 샤프트(30)의 외주면에, 예를 들면, 블레이드 도포법, 와이어바 도포법, 스프레이 도포법, 침지 도포법, 비드 도포법, 에어나이프 도포법, 커튼 도포법 등을 이용하여, 샤프트(30)의 외주면에, 탄성층(31) 및 최외층(32)을 순차 형성함으로써 제조된다.
(대전 장치)
이하, 본 실시 형태에 따른 대전 장치에 대해 설명한다. 도 3은, 본 실시 형태에 따른 대전 장치의 개략 사시도이다. 본 실시 형태에 따른 대전 장치는, 대전 부재로서, 상기 본 실시 형태에 따른 대전 부재를 적용한 형태이다.
본 실시 형태에 따른 대전 장치(12)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 대전 부재(121)와, 클리닝 부재(122)가 특정한 식입량(食入量)으로 접촉하여 배치되어 있다. 그리고, 대전 부재(121)의 샤프트(30) 및 클리닝 부재(122)의 샤프트(122A)의 축 방향 양단은, 각 부재가 회전 자재(自在)가 되도록 도전성 축받이(123)(도전성 베어링)로 유지되어 있다. 도전성 축받이(123)의 한쪽에는 전원(124)이 접속되어 있다. 또, 본 실시 형태에 따른 대전 장치는, 상기 구성에 한하지 않고, 예를 들면, 클리닝 부재(122)를 구비하지 않는 형태이어도 된다.
클리닝 부재(122)는, 대전 부재(121)의 표면을 청소하기 위한 청소 부재이며, 예를 들면, 롤상으로 구성되어 있다. 클리닝 부재(122)는, 예를 들면, 샤프트(122A)와, 샤프트(122A)의 외주면에 탄성층(122B)으로 구성된다.
샤프트(122A)는, 도전성의 봉상 부재이며, 그 재질은 예를 들면, 철(쾌삭강 등), 구리, 황동, 스테인리스, 알루미늄, 니켈 등의 금속을 들 수 있다. 또한, 샤프트(122A)로서는, 외주면에 도금 처리를 실시한 부재(예를 들면 수지나, 세라믹 부재), 도전제가 분산된 부재(예를 들면 수지나, 세라믹 부재) 등도 들 수 있다. 샤프트(122A)는, 중공상의 부재(통상 부재)이어도 되고, 비중공상의 부재이어도 된다.
탄성층(122B)은, 다공질의 3차원 구조를 갖는 발포체로 이루어지고, 내부나 표면에 버블(bubble)이나 요철부(이하, 셀이라 한다)가 존재하여, 탄성을 갖고 있는 것이 좋다. 탄성층(122B)은, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리올레핀, 멜라민 수지 또는 폴리프로필렌, NBR(아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무), EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 공중합 고무), 천연 고무, 스티렌부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 실리콘 고무, 니트릴 고무 등의 발포성의 수지 재료 또는 고무 재료를 함유하여 구성된다.
이들 발포성의 수지 재료 또는 고무 재료 중에서도, 클리닝 부재(122)와 대전 부재(121)와의 종동 접찰(摺擦)에 의해 토너나 외첨제 등의 이물을 효율적으로 클리닝함과 동시에, 대전 부재(121)의 표면에 클리닝 부재(122)의 문지름에 의한 흠집을 내기 어렵게 하기 위해서, 또한, 장기간에 걸쳐 찢어짐이나 파손이 생기기 어렵게 하기 위해서, 인열, 인장 강도 등에 강한 폴리우레탄이 특히 호적하게 적용된다.
폴리우레탄으로서는, 특히 한정하는 것은 아니고, 예를 들면, 폴리올(예를 들면 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리에스테르, 아크릴폴리올 등)과, 이소시아네이트(2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트나 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨리딘디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 등)의 반응물을 들 수 있고, 이들 쇄연장제(예를 들면 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판 등)에 의한 반응물이어도 된다. 또, 폴리우레탄은, 발포제(물이나 아조 화합물(아조디카본아미드, 아조비스이소부티로니트릴 등))를 사용하여 발포시키는 것이 일반적이다.
탄성층(122B)의 셀수(25mm 길이 중에 포함되어 있는 셀의 수)로서는, 20/25mm 이상 80/25mm 이하인 것이 바람직하고, 30/25mm 이상 80/25mm 이하인 것이 더욱 바람직하고, 30/25mm 이상 50/25mm 이하인 것이 특히 바람직하다.
탄성층(122B)의 경도로서는, 100N 이상 500N 이하가 바람직하고, 100N 이상 400N 이하가 더욱 바람직하고, 150N 이상 400N 이하가 특히 바람직하다.
도전성 축받이(123)는, 대전 부재(121)와 클리닝 부재(122)를 일체로 회전 자재(自在)로 유지함과 함께, 당해 부재끼리의 축간 거리를 유지하는 부재이다. 도전성 축받이(123)는, 도전성을 갖는 재료로 제조되어 있으면 어떠한 재료 및 형태이어도 되고, 예를 들면, 도전성의 베어링이나 도전성의 미끄럼 축받이 등이 적용된다.
전원(124)은, 도전성 축받이(123)에 전압을 인가함으로써 그 도전성 축받이(123)를 통해 대전 부재(121)와 클리닝 부재(122)를 동극성으로 대전시키는 장치이며, 통상의 고압 전원 장치가 사용된다.
본 실시 형태에 따른 대전 장치(12)에서는, 전원(124)으로부터 도전성 축받이(123)에 전압이 인가됨으로써, 대전 부재(121)와 클리닝 부재(122)가 동극성으로 대전한다. 이것에 의해, 상유지체 표면의 이물(예를 들면 토너나 외첨제)을 클리닝 부재(122) 및 대전 부재(121) 표면에 축적시키는 것이 억제되어, 상유지체에 이행할 수 있어, 상유지체의 클리닝 장치로 이물이 회수된다. 그 때문에, 장기간에 걸쳐 대전 부재(121)와 클리닝 부재(122)에 오염이 축적하는 것이 억제되어, 대전 성능이 유지된다.
(화상 형성 장치, 프로세스 카트리지)
본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치는, 상유지체와, 상기 상유지체를 대전하는 대전 수단과, 대전한 상기 상유지체의 표면에 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과, 상기 상유지체의 표면에 형성된 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 수단과, 상기 상유지체의 표면에 형성된 토너상을 기록 매체에 전사하는 전사 수단을 구비한다. 그리고, 대전 수단(대전 장치)으로서, 상기 본 실시 형태에 따른 대전 장치를 적용한다.
한편, 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지는, 예를 들면 상기 구성의 화상 형성 장치에 탈착되어, 상유지체와, 상유지체를 대전하는 대전 수단을 구비한다. 그리고, 대전 수단으로서, 상기 본 실시 형태에 따른 대전 장치를 적용한다. 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지는, 필요에 따라, 상유지체의 표면에 형성된 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 수단, 상유지체의 표면에 형성된 토너상을 기록 매체에 전사하는 전사 수단 및 전사 후의 상유지체 표면의 잔류 토너를 제거하는 클리닝 수단으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종을 구비하고 있어도 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치, 및 프로세스 카트리지에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4는, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 5는, 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지를 나타내는 개략 구성도이다.
본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상유지체(10)를 구비하고, 그 주위에, 상유지체를 대전하는 대전 장치(12)와, 대전 장치(12)에 의해 대전된 상유지체(10)를 노광하여 잠상을 형성하는 노광 장치(14)와, 노광 장치(14)에 의해 형성한 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 장치(16)와, 현상 장치(16)에 의해 형성한 토너상을 기록 매체(P)에 전사하는 전사 장치(18)와, 전사 후의 상유지체(10) 표면의 잔류 토너를 제거하는 클리닝 장치(20)를 구비한다. 또한, 전사 장치(18)에 의해 기록 매체(P)에 전사된 토너상을 정착하는 정착 장치(22)를 구비한다.
그리고, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)는, 대전 장치(12)로서, 예를 들면, 대전 부재(121)와, 대전 부재(121)에 접촉 배치된 클리닝 부재(122)와, 대전 부재(121) 및 클리닝 부재(122)의 축 방향 양단을 각 부재가 회전 자재가 되도록 유지하는 도전성 축받이(123)(도전성 베어링)와, 도전성 축받이(123)의 한쪽에 접속된 전원(124)이 배설된, 상기 본 실시 형태에 따른 대전 장치가 적용되고 있다.
한편, 본 실시 형태의 화상 형성 장치(101)는, 대전 장치(12)(대전 부재(121)) 이외의 구성에 대해서는, 통상의 전자사진 방식의 화상 형성 장치의 각 구성으로서 공지의 구성이 적용된다. 이하, 각 구성의 일례에 대해 설명한다.
상유지체(10)는, 특히 제한없이, 공지의 감광체가 적용되지만, 전하 발생층과 전하 수송층을 분리한, 이른바 기능 분리형이라 불리는 구조의 유기 감광체가 호적하게 적용된다. 또한, 상유지체(10)는, 그 최외층이 전하 수송성을 가지며 가교 구조를 갖는 보호층으로 피복되어 있는 것도 호적하게 적용된다. 이 보호층의 가교 성분으로서 실록산계 수지, 페놀계 수지, 멜라민 수지, 구아나민 수지, 아크릴 수지로 구성된 감광체도 호적하게 적용된다.
노광 장치(14)로서는, 예를 들면, 레이저광학계나 LED 어레이 등이 적용된다.
현상 장치(16)는, 예를 들면, 현상제층을 표면에 형성시킨 현상제 유지체를 상유지체(10)에 접촉 혹은 근접시키고, 상유지체(10)의 표면의 잠상에 토너를 부착시켜 토너상을 형성하는 현상 장치이다. 현상 장치(16)의 현상 방식은, 통상의 방식으로서 2성분 현상제에 의한 현상 방식이 호적하게 적용된다. 이 2성분 현상제에 의한 현상 방식에는, 예를 들면, 캐스케이드 방식, 자기 브러쉬 방식 등이 있다.
전사 장치(18)로서는, 예를 들면, 코로트론 등의 비접촉 전사 방식, 기록 매체(P)를 거쳐 도전성의 전사 롤을 상유지체(10)에 접촉시켜 기록 매체(P)에 토너상을 전사하는 접촉 전사 방식의 어느 것을 적응해도 된다.
클리닝 장치(20)는, 예를 들면, 클리닝 블레이드를 상유지체(10)의 표면에 직접 접촉시켜 표면에 부착하여 있는 토너, 지분, 이물질 등을 제거하는 부재이다. 클리닝 장치(20)로서는, 클리닝 블레이드 이외에 클리닝 브러쉬, 클리닝 롤 등을 적용해도 된다.
정착 장치(22)로서는, 히트 롤을 사용하는 가열 정착 장치가 호적하게 적용된다. 가열 정착 장치는, 예를 들면, 원통상 심금(芯金)의 내부에 가열용의 히터 램프를 구비하고, 그 외주면에 내열성 수지 피막층 혹은 내열성 고무 피막층에 의해, 이른바 이형층을 형성한 정착 롤러와, 이 정착 롤러에 대해 특정한 접촉압으로 접촉하여 배치되어, 원통상 심금의 외주면 혹은 벨트상 기재 표면에 내열 탄성체층을 형성한 가압 롤러 또는 가압 벨트로 구성된다. 미정착의 토너상의 정착 프로세스는, 예를 들면, 정착 롤러와 가압 롤러 또는 가압 벨트와의 사이에 미정착의 토너상이 전사된 기록 매체(P)를 삽통(揷通)시켜, 토너 중의 결착 수지, 첨가제 등의 열용융에 의한 정착을 행한다.
또, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)는, 상기 구성에 한하지 않고, 예를 들면, 중간 전사체를 이용한 중간 전사 방식의 화상 형성 장치, 각색의 토너상을 형성하는 화상 형성 유닛을 병렬 배치시킨 소위 탠덤 방식의 화상 형성 장치이어도 된다.
한편, 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 도 4에 나타내는 화상 형성 장치에 있어서, 노광을 위한 개구부(24A), 제전(除電) 노광을 위한 개구부(24B) 및 부착 레일(24C)이 구비된 케이스(24)에 의해, 상유지체(10)와, 상유지체를 대전하는 대전 장치(12)와, 노광 장치(14)에 의해 형성한 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 장치(16)와, 전사 후의 상유지체(10) 표면의 잔류 토너를 제거하는 클리닝 장치(20)를 일체적으로 조합하여 유지하여 구성한 프로세스 카트리지(102)이다. 그리고, 프로세스 카트리지(102)는, 상기 도 4에 나타내는 화상 형성 장치(101)에 탈착 자재로 장착되어 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 또, 특히 명시가 없는 한, 「부」는, 「질량부」를 의미한다.
<감광체1의 제작>
우선, 호닝 처리를 실시한 외경 Φ84mm의 원통상 알루미늄 기재를 준비했다. 다음으로, 지르코늄 화합물(상품명 : 오르가틱스ZC540, 마츠모토세이야쿠사제)을 100질량부, 실란 화합물(상품명 : A1100, 니뽄유니카사제)을 10질량부, 이소프로판올을 400질량부, 및 부탄올을 200질량부를 혼합하여, 하인층(下引層) 형성용 도포액을 얻었다. 이 도포액을 알루미늄 기재 위에 침지 도포하고, 150℃에서 10분간 가열 건조하여, 0.1㎛의 하인층을 형성했다.
다음으로, CuKα 특성 X선 회절 스펙트럼에 있어서의 브래그각(2θ±0.2°)이, 7.5°, 9.9°, 12.5°, 16.3°, 18.6°, 25.1° 및 28.3°에 강한 회절 피크를 갖는 히드록시갈륨프탈로시아닌을 1질량부, 폴리비닐부티랄(에스렉BM-S, 세키스이가가쿠사제)을 1부, 및 아세트산n-부틸을 100질량부를 혼합하고, 또한 유리 비드와 함께 페인트 쉐이커로 1시간 처리하고 분산하여, 전하 발생층 형성용 도포액을 얻었다. 이 도포액을 하인층 위에 침지 도포하고 100℃에서 10분간 가열 건조하여, 막두께 약 0.15㎛의 전하 발생층을 형성했다.
다음으로, 하기식(V-3)으로 표시되는 전하 수송 재료를 2질량부, 하기식(V-4)으로 표시되는 구조 단위를 갖는 고분자 화합물(점도평균 분자량 50,000)을 3질량부, 및 클로로벤젠을 20질량부와 혼합하여, 전하 수송층 형성용 도포액을 얻었다.
Figure 112011016567876-pat00012
얻어진 전하 수송층 형성용 도포액을, 상기 전하 발생층 위에 침지 코팅법으로 도포하고 110℃에서 40분 가열하여, 막두께 20㎛의 전하 수송층을 형성했다. 이와 같이, 호닝 처리가 실시된 알루미늄 기재 위에, 하인층(下引層), 전하 발생층 및 전하 수송층이 형성된 감광체를 「감광체1」로 했다.
<감광체2의 제작>
레졸형 페놀 수지(PL-2211, 군에이가가쿠제)를 7질량부, 및 메틸페닐폴리실록산 0.03질량부를 준비했다. 이것을 이소프로판올 15부 및 메틸에틸케톤 5질량부에 용해시켜, 보호층 형성용 도포액을 얻었다. 이 도포액을 침지 코팅법으로 감광체1 위에 도포하여, 130℃에서 40분 건조시켜, 막두께 3㎛의 보호층을 형성했다. 얻어진 감광체를 「감광체2」로 했다.
<클리닝 부재의 제작>
이노악코포레이션제 폴리우레탄EP70을 20mm×20mm×250mm의 크기로 커트하여, 대전 부재용 클리닝 패드(a)로 했다. 또한, 당해 클리닝 패드(a)에 SUS303에 의해 형성된 외경 φ5mm, 길이 230mm의 심재(芯材)를 삽입하여, 핫멜트 접착제로 심재와 우레탄 폼에 의해 형성된 클리닝 패드(a)를 접착시킨 후, 심재 양단으로부터 각각 5mm 위치까지의 클리닝 패드(a)를 잘라내어, 탄성 롤 소재를 얻었다. 연삭 처리하여, 외경 φ9mm의 대전 부재용 클리닝 롤a를 얻었다.
또한, 사용한 우레탄 폼을 이노악코포레이션제 폴리우레탄RSC로 바꾼 이외, 상기와 같이 하여 대전 부재용 클리닝 롤b를 얻었다.
[대전 부재의 제작]
<대전 롤의 제작>
-도전성 탄성층의 형성-
표 1에 나타낸 재료를 사용하고, 표 2에 나타낸 조성의 혼합물을 오픈 롤로 혼련하여, SUS303에 의해 형성된 직경 8mm의 도전성 지지체 표면에 접착층을 거쳐 프레스 성형기를 사용하여 직경 15mm의 롤을 형성, 그 후 연마에 의해 직경 14mm의 도전성 탄성층을 갖는 대전 롤A를 얻었다. 또, 이하, 배합량은 「질량부」이다.
[표 1]
Figure 112011016567876-pat00013
[표 2]
Figure 112011016567876-pat00014
<최외층의 형성>
[(A) 성분]
폴리머1 :
Figure 112011016567876-pat00015
폴리머2 :
Figure 112011016567876-pat00016
폴리머3 :
Figure 112011016567876-pat00017
폴리머4:
Figure 112011016567876-pat00018
[(B) 성분]
오르가노하이드로젠폴리실록산1 :
Figure 112011016567876-pat00019
[(B) 성분]
오르가노하이드로젠폴리실록산2 :
Figure 112011016567876-pat00020
[(C) 성분]
충전제1 : AEROSIL R972(니뽄에어로질사제)
[(C) 성분]
충전제2 : AEROSIL R974(니뽄에어로질사제)
-최외층의 형성-
표 3, 표 4에 나타내는 조성의 혼합물을 벤조트리플루오라이드로 고형분 20%로 희석하고, 비드 밀로 분산하여 얻은 분산액을, 상기 대전 롤A의 표면에 침지 도포한 후, 180℃에서 30분간 가열 건조하여, 두께 10㎛의 최외층을 형성하여, 표 3, 4에 나타내는 실시예, 비교예 및 참고예의 대전 부재(대전 롤)를 얻었다. 이것을, 상기 감광체1 또는 감광체2를 편입한 화상 형성 장치에 편입하여, 화상 형성 장치를 얻었다.
[표 3]
Figure 112011016567876-pat00021
[표 4]
Figure 112011016567876-pat00022
<대전 부재의 평가>
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 대전 롤에 대해, 내열화성, 보관 후의 화질 평가, 내블리드성, 내구성 및 화질을 평가했다.
-내열화성 평가-
상술한 방법으로 제작된 실시예 및 비교예의 대전 롤로서 도 4에 나타내는 DocuCentre Color400CP(후지제롯쿠스사제)의 드럼 카트리지에 장착하고, DocuCentre Color400CP용의 마젠타 토너를 사용하고, A4용지 50,000매 인자(印字) 테스트(10℃, 15%RH 환경 하에서 25,000매 인쇄 후, 28℃, 85%RH 환경 하에서 25,000매 인자)를 행했다. 또, 도중에 큰 문제가 발생한 경우에는, 그 시점에서 인자를 중지했다.
화질 평가는, 초기 및 50,000매 주행 후의 화상에 대해, 눈으로 보아 하프톤 화상 중에서의 농도 불균일의 유무에 의해 이하의 기준으로 판정했다.
A : 농도 불균일 등의 결함없음
B : 극히 경미한 농도 불균일 발생
C : 경미한 농도 불균일 발생
D : 실사용 불가의 농도 불균일 발생
-보관 평가-
표 3, 4에 나타내는 실시예, 비교예 및 참고예의 대전 롤을 DocuCentre Color400CP(후지제롯쿠스사제)의 드럼 카트리지에 셋팅하여, 45℃, 95% 환경 하에 1개월 방치한 후, 상술한 복사기를 사용하여 통상 환경에서 하프톤 화상을 출력하여, 하기의 기준으로 하프톤 화상 중에서의 대전 롤 피치의 줄무늬 결함의 발생 유무를 눈으로 보아 평가했다.
A : 줄무늬 결함없음
B : 극히 경미한 줄무늬 결함 발생
C : 경미한 줄무늬 결함 발생
D : 실사용 불가의 줄무늬 결함 발생
-대전 균일성(내블리드성)-
대전 롤을 DocuCentre Color400CP(후지제롯쿠스사제)의 드럼 카트리지에 장착하고, 28℃, 85%RH 환경 하에서 3일간 방치한 후 A4용지 10매 인자 테스트를 행한 후에, DocuCentre Color400CP로 50% 하프톤 화상을 인쇄하여, 얻어진 화상 중 감광체와 대전 부재와의 접촉 부분의 화상을 눈으로 관찰하여, 대전 부재의 탄성층 유래의 블리드에 의한 화상 결함의 유무를 이하의 기준으로 판정했다.
A : 화상 흐트러짐이 전혀 없음
B : 화상의 흐트러짐은 있지만 극히 경미하여 전혀 문제없음
C : 약간의 화상의 흐트러짐은 있지만 문제없음
D : 화상의 흐트러짐 부분이 있음
-내구성 및 화질 평가-
대전 롤을 DocuCentre Color400CP(후지제롯쿠스사제)의 드럼 카트리지에 장착하고, A4용지 50,000매 인자 테스트(10℃, 15%RH 환경 하에서 50,000매)를 행한 후에, DocuCentre Color400CP로 50% 하프톤 화상을 인쇄하여, 얻어진 화상을 눈으로 관찰하여, 이하의 기준으로 판정했다.
A : 화상 흐트러짐이 전혀 없음
B : 화상의 흐트러짐은 있지만 극히 경미하여 전혀 문제없음
C : 약간의 화상의 흐트러짐은 있지만 문제없음
D : 화상의 흐트러짐 부분이 있음
121…대전 부재
30…샤프트
31…도전성 탄성층
32…최외층
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 활용예로서, 전자사진 방식을 사용한 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치에의 적용이 있다.
이상의 본 발명의 예시적 실시 형태의 기술은, 예시와 설명의 목적에서 제공된 것이다. 망라적인 것이나, 기재된 대로의 형태에 본 발명을 한정하는 것을 기도(企圖)하는 것은 아니다. 말할 것도 없이, 당업자에게는 많은 개변(改變)이나 변형은 명백하다. 상기 예시적 실시 형태는, 본 발명의 원리나 그 실제의 응용을 가장 잘 설명하고, 그것에 의해, 당업자의 타인이 여러가지 실시 형태나 상정되는 특정한 용도에 적합한 여러가지 개변을 포함하여 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해서 선정되어 기재된 것이다. 본 발명의 범위는 하기 특허청구의 범위 및 그 등가물에 의거하여 규정되는 것을 기도하는 것이다.

Claims (10)

  1. 기재와,
    상기 기재 위에 마련되고, 또한 피대전체에 접촉하며, 가교 플루오로카본실록산 고무 조성물을 함유하는 최외층
    을 적어도 구비하며,
    전압이 인가된 상태에서 상기 피대전체에 접촉함으로써 상기 피대전체를 대전시키는 대전 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최외층의 겔 분율이 50% 이상인, 대전 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기재와 상기 최외층의 사이에, 합성 고무를 함유하는 탄성층을 갖는, 대전 부재.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기재와 상기 최외층의 사이에, 합성 고무를 함유하는 탄성층을 갖는, 대전 부재.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탄성층에 도전성 입자가 함유되어 있는, 대전 부재.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 합성 고무가 폴리우레탄, 실리콘 고무, EPDM, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, NBR, 및 이들의 블렌드 고무에서 선택되는, 대전 부재.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 탄성층에 도전성 입자가 함유되어 있는, 대전 부재.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 합성 고무가 폴리우레탄, 실리콘 고무, EPDM, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥사이드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, NBR, 및 이들의 블렌드 고무에서 선택되는, 대전 부재.
  9. 상유지체와,
    상기 상유지체를 대전시키는 대전 수단과,
    대전한 상기 상유지체를 노광하여 상기 상유지체 위에 정전 잠상을 형성시키는 노광 수단과,
    정전하상 현상용 현상제에 의해 상기 정전 잠상을 현상하여 토너상을 형성시키는 현상 수단과,
    상기 토너상을 상기 상유지체로부터 피전사체에 전사하는 전사 수단과,
    상기 상유지체의 표면에 잔존한 토너를 제거하기 위한 클리닝 수단으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종
    을 포함하고,
    상기 대전 수단에 사용하는 대전 부재가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 대전 부재인 프로세스 카트리지.
  10. 잠상 담지체 위에 잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과,
    상기 잠상을 정전하상 현상용 현상제를 사용하여 현상하는 현상 수단과,
    현상된 토너 화상을 중간 전사체를 거쳐 또는 거치지 않고 피전사체 위에 전사하는 전사 수단과,
    상기 피전사체 위의 토너 화상을 정착하는 정착 수단
    을 포함하는 화상 형성 장치이며,
    상기 잠상 형성 수단에 사용하는 대전 부재가, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 대전 부재인 화상 형성 장치.
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