JP6049435B2 - 帯電部材、プロセスカートリッジおよび電子写真装置 - Google Patents
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Description
そこで、本発明者らは、上記の課題に対して、弾性層の原料ゴムとして、NBRに加えて、極性基を有しないブタジエンゴム(BR)を添加することを試みた。その結果、NBRおよびBRを原料ゴムとして含むゴムコンパウンドを用いて形成された弾性層において、該弾性層の表面へのトナー等の付着を有効に抑制することができた。
導電性の支持体と、該支持体上に設けられた表面層としての弾性層とを有する電子写真用部材であって、
該弾性層は、アクリロニトリルブタジエンゴムとポリブタジエンとを含むゴム混合物の架橋物からなるゴム層の表面に電子線を照射して形成されてなり、
該ポリブタジエンは、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含み、
該ポリブタジエンは、
シス−1,4結合およびトランス−1,4結合を含むポリブタジエンを含むマトリクスと、
1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含むドメインとを有し、
該ポリブタジエン中における該1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの含有率が3.8質量%以上20質量%以下である、電子写真用部材が提供される。
また、本発明によれば、帯電部材と、該帯電部材によって帯電可能に配置されてなる電子写真感光体とが一体化され、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、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。
更に、本発明によれば、帯電部材と、該帯電部材によって帯電可能に配置されている電子写真感光体とを有する電子写真装置であって、該帯電部材が、上記の電子写真用部材である電子写真装置が提供される。
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可能なプロセスカートリッジおよび電子写真装置を得ることができる。
該弾性層は、アクリロニトリルブタジエンゴムとポリブタジエンとを含むゴム混合物の架橋物からなるゴム層の表面に電子線を照射して形成されてなり、
該ポリブタジエンは、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含み、
該ポリブタジエンは、
シス−1,4結合およびトランス−1,4結合を含むポリブタジエンを含むマトリクスと、
1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含むドメインとを有し、
該ポリブタジエン中における該1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの含有率が3.8質量%以上20質量%以下である、電子写真用部材により上記の目的をよく達成できることを見出した。
ここで、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンは、下記式(1)で示されるユニットを有する。
本発明にかかる電子写真用部材としての帯電ローラの断面図を図1に示す。帯電ローラ1は、導電性支持体11と、該支持体上に形成された表面層としての導電性の弾性層12とを有する。
導電性支持体は、その上に設けられる弾性層を支持し、帯電時に必要となる電流を導通させることが可能な電子写真装置の分野で公知の部材から適宜選択して用いることができる。導電性支持体の材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の金属、これらの金属を含む炭素鋼、ステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金が挙げられる。
弾性層はアクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)を含むマトリクスと、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含むブタジエンゴムを含むドメインとを有するゴム混合物の架橋物からなるゴム層の表面に、電子線が照射されて形成されるものである。ここで、該ブタジエンゴムの1,2−シンジオタクチックポリブタジエンは微結晶構造を有することが好ましい。すなわち、結晶性ブタジエン樹脂である1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの微結晶が分散されたブタジエンゴムであることが好ましい。
本発明に係るブタジエンは、結晶性ブタジエン樹脂として、上記式(1)で示されるユニットを有する1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含むものである。
また、本発明に係るポリブタジエンとして、式(1)で示される構成ユニットを有する1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの結晶からなるドメインが、主に、式(2)で示されるシス−1,4結合および式(3)で示されるトランス−1,4結合とを含むマトリックスゴム中に分散してなる複合系エラストマを用いることがより好ましい。
すなわち、上記した複合系のエラストマは、シス−1,4結合およびトランス−1,4結合を含むマトリクス内に、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの結晶からなるドメインが短繊維状に分散された構造を有する。かかる構造を有するエラストマにおいては、マトリクスとドメインとの間で化学的、物理的な相互作用が生じ、エラストマの強度、具体的には例えば、引っ張り弾性率を向上させると考えられる。
また、上記複合系のエラストマは、「VCR412」、「VCR617」、「VCR450」、「VCR800」(いずれも商品名、宇部興産(株)製)として市場から入手することも可能である。
アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)は、アクリロニトリルと1,3−ブタジエンとの共重合体であり、ブタジエン骨格に1,2−ビニル結合、シス−1,4結合及びトランス−1、4結合を有している。
本発明に用いた電子線照射装置はローラを回転させながらローラ表面に電子線を照射するものであり、図3に示すように、電子線発生部31と照射室32と照射口33とを備えるものである。
D=(K・I)/V ・・・・・・ (1)
ここで、Dは線量(kGy)、Kは装置定数、Iは電子電流(mA)、Vは処理スピード(m/min)である。装置定数Kは、装置個々の効率を表す定数であって、装置の性能の指標である。装置定数Kは一定の加速電圧の条件で、電子電流と処理スピードを変えて線量を測定することによって求めることができる。電子線の線量測定は、線量測定用フィルムをローラ表面に貼り付け、これを実際に電子線照射装置で処理し、ローラ表面の測定用フィルムをフィルム線量計により測定した。使用した線量測定用フィルムはFWT−60、フィルム線量計はFWT−92D型(いずれもFarWestTechnology社製)である。
dF/dt=1000mN/240s ・・・・(2)
(Fは力、tは時間)
本発明のプロセスカートリッジは、上記帯電部材と、該帯電部材によって帯電可能に配置されてなる電子写真感光体とが一体化され、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されているものであればよい。その一例として、図4に示すように、感光体41、帯電ローラ1を有する帯電装置、現像ローラ42とトナー供給ローラ43と現像ブレード44を備えた現像装置、クリーニングブレード45を備えたクリーニング装置46等を一体化し、電子写真装置に着脱可能なものを挙げることができる。
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下、特に明記しない限り、「部」は「質量部」を意味しており、試薬等は特に指定のないものは市販の高純度品を用いた。
また、本実施例において用いた各種ポリブタジエンについて、n−ヘキサン不溶分から算出した1,2−シンジオタクチックブタジエンの含有率を下記表1に示す。また、n−ヘキサン可溶分におけるシス−1,4結合およびトランス−1,4結合の質量比を表1に併せて示す。
直径6mm、長さ252mmの円柱形の導電性芯金(株式会社ミクロン精工製、鋼製、表面はニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央228mmに導電性加硫接着剤(商品名:メタロックU−20、東洋科学研究所製)を塗布し、温度80℃で30分乾燥した。
得られた加硫ゴムローラ1の表面に電子線を照射して硬化処理を行い、帯電ローラ1を得た。電子線の照射には、最大加速電圧150kV・最大電子電流40mAの電子線照射装置(岩崎電気株式会社製)を用い、照射時には窒素ガスパージを行った。処理条件は加速電圧:150kV、電子電流:35mA、処理速度:1m/min、酸素濃度:100ppmとした。
MD−1硬度計にて、電子線照射前後の表面硬度を測定した。その結果、電子線照射前のMD−1硬度は69°であり、電子線照射後の硬度は74°であった。
ユニバーサル硬度計にて電子線照射前後の表面硬度を測定した。測定はFischer社製超微小硬度計H−100Vを用いて行い、圧子は四角錘型ダイヤモンドを用いた。押し込み速度は下記式(3)の条件である。
dF/dt=1000mN/240s ・・・・(3)
(Fは力、tは時間)
圧子の押し込み深さが10μmまでの最大硬さを表面硬度とした。 その結果、電子線照射前の表面硬度は1.0N/mm2であり、照射後の表面硬度は5.7N/mm2であった。
上記硬度評価に供した帯電ローラとは別個体である本実施例に係る帯電ローラを2本用意した。
(評価1)
上記帯電ローラのうちの1本を電子写真プロセスカートリッジに組み込み、このプロセスカートリッジをA4紙縦出力用の電子写真装置(商品名:LaserJet P1005; HP社製)に装填して電子写真画像を形成した。
画像形成は、温度23℃および相対湿度50%の環境の下で行った。
出力画像は、サイズが4ポイントのアルファベット「E」の文字を、A4サイズの紙上に印字濃度が1%となるように印字したものとした。また、画像形成は間欠出力モードにて行った。ここで、間欠出力モードとは、電子写真画像を1枚出力した後、電子写真感光体の回転を3秒間かけて停止させるというサイクルを繰り返すモードである。こうして、1000枚の電子写真画像を出力した。そして、各電子写真画像について、帯電ローラの表面がトナー等で汚れることによって発生した縦スジ状の不良の有無を目視にて観察し、下記の基準に基づき評価した。
A:1000枚の電子写真画像に、欠陥が認められない。
B:欠陥の認められる電子写真画像が1枚以上、50枚未満。
C:欠陥の認められる電子写真画像が50枚以上、200枚未満。
D:欠陥の認められる電子写真画像が、200枚以上。
上記帯電ローラの他方を上記電子写真装置用のプロセスカートリッジに当該帯電ローラと電子写真感光体とを当接させた状態となるように組み込んだ。このプロセスカートリッジを、温度40℃、相対湿度95%の環境下で30日間静置し、次いで、温度25℃、相対湿度50%の環境下で48時間静置した。その後、当該プロセスカートリッジを、電子写真装置((商品名:LaserJet P1005; HP社製)に装填して、電子写真画像を形成した。電子写真画像の形成は、温度23℃、相対湿度50%の環境下でハーフトーン画像を20枚出力した。その後、当該電子写真装置を、温度23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、再び、ハーフトーン画像を出力した。ここで、ハーフトーン画像とは、感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を形成する画像である。得られた21枚のハーフトーン画像について、帯電ローラにCセットが生じた場合に発生するスジ状の不良の有無を目視で観察し、以下の基準に基づき評価した。
A:Cセットに起因するスジ等が全く出ていないもの。
B:Cセットに起因するスジ等が極わずかに発生したもの。ただし20枚画像出力後に画像不良が完全に消失した。
C:Cセットに起因するスジ等がわずかに発生したもの。ただし20枚画像出力後に画像不良は完全に消失しないが、24時間放置後に完全に消失した。
D:Cセットに起因するスジ等がはっきりと発生したもの。24時間放置後にも画像不良が完全には消失しない。
画像評価の結果、汚れ評価はランクBであった。また、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」を「VCR617」とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ2を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ2を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.1N/mm2であり、照射後の表面硬度は5.9N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」を「VCR450」とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ3を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ3を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は0.9N/mm2であり、照射後の表面硬度は5.3N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」を「VCR800」とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ4を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ4を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.0N/mm2であり、照射後の表面硬度は5.5N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクAであった。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ5を作成し、加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ5を作製した。処理条件は加速電圧:80kV、電子電流:35mA、処理速度:0.5m/min、酸素濃度:100ppmとした。
電子線照射前の表面硬度は1.0N/mm2であり、照射後の表面硬度は4.3N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクBであった。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ6を作成し、加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ6を作製した。処理条件は加速電圧:120kV、電子電流:35mA、処理速度:0.8m/min、酸素濃度:100ppmとした。
電子線照射前の表面硬度は1.0N/mm2であり、照射後の表面硬度は5.0N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクBであった。
「VCR412」の配合部数を80質量部、N230SVを20質量部とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ7を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ7を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.5N/mm2であり、照射後の表面硬度は18.7N/mm2であった。汚れ評価はランクBであり、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」の配合部数を20質量部、N230SVを80質量部とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ8を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ8を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.1N/mm2であり、照射後の表面硬度は7.6N/mm2であった。汚れ評価はランクAであり、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」の配合部数を30質量部、N230SVを70質量部とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ9を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ9を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.1N/mm2であり、照射後の表面硬度は9.4N/mm2であった。汚れ評価はランクAであり、Cセット評価はランクAであった。
「VCR412」の配合部数を45質量部、N230SVを55質量部とした以外は、実施例1と同様にしてゴム材料を調整し、得られた未加硫ゴムから実施例1と同様の方法で加硫ゴムローラ10を成形した。
実施例1と同様に加硫ゴムローラ表面の電子線照射による硬化処理を行い、帯電ローラ10を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は1.2N/mm2であり、照射後の表面硬度は12.2N/mm2であった。汚れ評価はランクAであり、Cセット評価はランクAであった。
実施例1において加硫ゴムローラ表面の電子線照射を行わない帯電ローラ11を作成して、画像評価を行った。その結果、汚れ評価とCセット評価は共にランクDであった。
実施例1のポリマーをブタジエンゴム(商品名:「BR1220L」:日本ゼオン(株)製、1,2−シンジオタクチックブタジエンの含有率=0質量%、n−ヘキサン可溶分中におけるシス−1,4結合の含有率=97質量%)45質量部、NBR 55質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラ12を作製した。
電子線の照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は0.8N/mm2であり、照射後の表面硬度は1.9N/mm2であった。汚れ評価はランクAであり、Cセット評価はランクDであった。
実施例1のポリマーをNBR100質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ローラ13を作製した。照射前後の表面硬度測定と、画像評価を行った。その結果、電子線照射前の表面硬度は0.9N/mm2であり、照射後の表面硬度は3.8N/mm2であった。汚れ評価はランクDであり、Cセット評価はランクBであった。
上記各実施例および各比較例に係る弾性層の材料組成および評価結果を下記表3〜5に示す。
実施例1〜10は本発明の範囲であり、トナー汚れやCセットの発生が良好に抑制され、実用上問題の無い良好な画像が得られている。
11 芯金
12 弾性層
21 電子写真感光体
21a 感光層
21b 支持体
21c 軸
23 電源
23a 摺擦電源
24 露光手段
25 現像手段
26 転写手段
27 転写材
28 クリーニング手段
31 電子線発生部
32 照射室
33 照射口
34 ターミナル
35 加速管
36 フィラメント
37 照射口箔
38 ゴムローラ
39 ローラ回転用部材
41 感光体
42 現像ローラ
43 トナー供給ローラ
44 現像ブレード
45 クリーニングブレード
46 クリーニング装置
Claims (4)
- 導電性の支持体と、該支持体上に設けられた表面層としての弾性層とを有する電子写真用部材であって、
該弾性層は、アクリロニトリルブタジエンゴムとポリブタジエンとを含むゴム混合物の架橋物からなるゴム層の表面に電子線を照射して形成されてなり、
該ポリブタジエンは、1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含み、
該ポリブタジエンは、
シス−1,4結合およびトランス−1,4結合を含むポリブタジエンを含むマトリクスと、
1,2−シンジオタクチックポリブタジエンを含むドメインとを有し、
該ポリブタジエン中における該1,2−シンジオタクチックポリブタジエンの含有率が3.8質量%以上20質量%以下である、ことを特徴とする電子写真用部材。 - 前記ポリブタジエンのn−ヘキサン可溶分中におけるシス−1,4結合の含有率が94質量%以上99質量%以下である請求項1に記載の電子写真用部材。
- 帯電部材と、該帯電部材によって帯電可能に配置されてなる電子写真感光体とが一体化され、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または2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。
- 帯電部材と、該帯電部材によって帯電可能に配置されている電子写真感光体とを有する電子写真装置であって、該帯電部材が、請求項1または2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装置。
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