説明

電子写真画像形成装置用ユニット

【課題】 厳しい高温/高湿環境下での長期期間の物流・保管・使用でも、トナーや有機感光体等の部材に化学物質の影響が小さい電子写真画像形成装置用ユニットを提供することにある。
【解決手段】 電子写真画像形成装置用ユニットを構成する枠体の一部が、熱可塑性樹脂と特定のホスファゼン化合物とを有する熱可塑性樹脂組成物から成形されたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、レーザープリンタや複写機等の電子写真プロセスを採用する電子写真画像形成装置本体に着脱自在なユニットに関するものである。
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワ−ドプロセッサ等が含まれる。
なお、前述のユニットとは、画像形成装置本体に対して着脱可能であり、トナー収容部と現像手段、クリーニング手段と帯電手段と電子写真感光体が一体的にユニット化された部材である。トナー容器や、トナー収容部と現像手段のみが一体的にされたものやクリーニング手段と帯電手段と電子写真感光体のみが一体的になったものも含まれる。
【背景技術】
【0002】
前述のユニット方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そのため、このユニット方式は電子写真画像形成装置において広く用いられている。
一般的な電子写真画像形成装置用ユニットは、枠体部分を熱可塑性樹脂で構成されている。
ユニットを構成する枠体部分の材料は、難燃剤を添加することが一般的である。
難燃性を付与されたユニットに関する提案は、過去においてもいくつかなされている(例えば特許文献1参照)。
【0003】
しかしながら、画像形成装置や電子写真画像形成装置用ユニットは、従来より厳しい高温/高湿環境下で、且つ、長期期間の物流・保管・使用される枠体が増加している。このような厳しい環境下では、ユニットに使用されるトナーや有機感光体等の部材は周囲からのいろいろな化学物質の影響を受けることが知られている(例えば特許文献2参照)。
そのために、トナーや有機感光体等の部材と近接するユニットの枠体材料には、化学物質の影響の小さいものを用いることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2005−314602号公報
【特許文献2】特開2003−48944号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、厳しい高温/高湿環境下で、且つ、長期での放置でもトナーや有機感光体等への化学物質の影響がより小さい電子写真画像形成装置用ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、以下の通りである。
【0007】
本出願に係る第1の発明は、枠体と、トナー或いは有機感光体を含み、電子写真画像形成装置本体に着脱自在な電子写真画像形成装置用ユニットであり、
該枠体の一部が、熱可塑性樹脂とホスファゼン化合物とを有する熱可塑性樹脂組成物から成形されたものであり、
該ホスファゼン化合物が下記式(1)又は(2)
【0008】
【化1】

【0009】
【化2】


(ここで、nは3〜15の整数、mは3〜1000の整数であり、Xは下記式(3)で示されるアリールオキシ基
【0010】
【化3】


(式(3)中のR、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数が1〜5のアルキル基もしくはアルコキシ基、又はフェニル基である)、ナフチルオキシ基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基であり、Yは
【0011】
【化4】

【0012】
又は
【0013】
【化5】


であり、Zは
【0014】
【化6】


又は
【0015】
【化7】


である)
であらわされる環状ホスファゼン化合物又は直鎖状ホスファゼン化合物であることを特徴とする電子写真画像形成装置用ユニットである。
【0016】
また、本出願に係る第2の発明は、前記熱可塑性樹脂組成物は、さらにポリフェニレンエーテル樹脂を有することを特徴とする第1の発明に記載の電子写真画像形成装置用ユニットである。
【発明の効果】
【0017】
ホスファゼン化合物という特定の難燃剤を使用することにより、本発明の電子写真画像形成用ユニットは優れた難燃性とトナーや感光体等への化学物質の影響の低さを備えている。また、ユニットとして求められる諸特性(機械特性や耐熱特性)も実用に耐える優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態におけるユニットの斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態におけるユニットの主断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の電子写真画像形成装置用ユニットの例を、添付の図面に従って説明するが、本発明のユニットが以下に説明されるユニットに限定されるわけではない。
図1及び2を用いて、像担持体、および像担持体に作用するプロセス手段を備えたユニットについて説明する。図1にユニットの斜視図、図2にユニットの主断面図を示す。
図1及び2に示されるユニットは、像担持体と、像担持体に作用するプロセス手段を備える。ここでプロセス手段としては、例えば像担持体の表面を帯電させる帯電手段、像担持体にトナー像を形成する現像装置、像担持体表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング手段等が含まれる。
図2に示されるように、ユニットBは、像担持体である有機感光体ドラム7、帯電手段である帯電ローラ8、クリーニング手段であるクリーニングブレード10aを配したクリーニング枠体13;現像ローラ9cと現像ブレード9dを一体的に支持している現像枠体12;トナーを収納したトナー枠体11(トナー上方枠体11aとトナー下方枠体11bより構成される)によって構成されうる。
ユニットは、図2で示された構成の他に図1に示されているように、現像枠体12とトナー枠体11、もしくはそのいずれかの枠体の側面に、ドラム軸受け38や、駆動ギア列(不図示)等を覆っているサイドカバー枠体90,91なども含み得る。
図1および2に示されるユニットは、一般的な電子写真方式の画像形成装置に装着されて画像形成に用いられる。
【0020】
なお、有機感光体とは、最外殻層が有機物からなる感光体を指す。
【0021】
本発明に用いられる一般的な熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ビニル系樹脂、オレフィン系樹脂などがあげられる。
この中でも、とくにスチレン系樹脂を使用してユニットであるカートリッジを作成することが好ましい。
好ましいスチレン系樹脂としては、ポリスチレン(GPPS)、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、ゴム成分にスチレン系単量体が重合した耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリスチレン系グラフト又はブロック共重合体などが含まれる。ポリスチレン系グラフト共重合体としては、ゴム成分に少なくともスチレン系単量体および共重合性単量体がグラフト重合した共重合体(例えば、ポリブタジエンにスチレン及びアクリロニトリルをグラフト重合したABS樹脂、アクリルゴムにスチレン及びアクリロニトリルをグラフト重合したAAS樹脂、塩素化ポリエチレンにスチレン及びアクリロニトリルをグラフト重合したACS樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体にスチレン及びアクリロニトリルをグラフト重合した重合体、エチレン−プロピレンゴムにスチレン及びアクリロニトリルをグラフト重合した重合体、ポリブタジエンにスチレンとメタクリル酸メチルをグラフト重合したMBS樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムにスチレン及びアクリルニトリルがグラフト重合した樹脂などが挙げられる。ブロック共重合体としては、ポリスチレンブロックとジエン又はオレフィンブロックとで構成された共重合体(例えば、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)ブロック共重合体、スチレン−イソプレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)ブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレン(SEBS)ブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレン−スチレン(SEPS)ブロック共重合体)などが挙げられる。これらのスチレン系樹脂は、単独で、又は2種以上組み合わせて使用できる。
【0022】
その中でも、ゴム成分にスチレン系単量体が重合したゴム変性ポリスチレン樹脂がとくに好ましく用いられる。
ゴム変性スチレン樹脂とは、ビニル芳香族単量体(および不活性溶液)を加えた液に溶解し、攪拌か塊状重合、塊状縣濁重合、または溶液重合を行い、ゴム重合体を析出し、粒子化することにより得られるが、重合法に限定するものはない。
【0023】
また、前記ゴム状重合体としては、ポリブタジエン、スチレン・ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、ブタジエン・イソプレン共重合体、天然ゴム、エチレン・プロピレン共重合体を挙げることができるが、一般的には、ポリブタジエン、スチレン・ブタジエン共重合体が好ましい。
上記、ゴム変性スチレン系樹脂のゴム重合体含有量については、3〜15重量%であることが好ましく、さらには3〜12重量%であることがより好ましい。
【0024】
更に上記ゴム変性スチレン系樹脂中のゴム粒子の個数平均粒子径は、0.3〜6.0ミクロンの範囲に制御されることが好ましい。また、前記ゴム変性スチレン系樹脂のゲル含量(トルエン不溶分)は、10〜40重量%に調整されることが好ましく、より好ましくは15〜35重量%である。
【0025】
また、本発明で使用されるスチレン樹脂の重量平均分子量(Mw)が100000〜400000であり、Mw/Mnが1.5〜5.0の範囲のものであることが好ましい。
本発明のホスファゼン化合物としては、公知のものを用いることができる。それらの中でも式(1)で示される環状ホスファゼン化合物または式(2)で示される鎖状ホスファゼン化合物が好ましい。
【0026】
【化8】

【0027】
【化9】

【0028】
ここで、nは3〜15の整数、mは3〜1000の整数であり、Xは下記式(3)で示されるアリールオキシ基、
【0029】
【化10】


(式(3)中のR、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数が1〜5のアルキル基もしくはアルコキシ基、又はフェニル基である)ナフチルオキシ基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基であり、Yは
【0030】
【化11】


又は
【0031】
【化12】


であり、Zは
【0032】
【化13】


又は
【0033】
【化14】

【0034】
である。なお、Y及びZの構造式の中で用いているXは上記式(3)で示された構造と同様のものである)
これらの化合物は、一種単独で用いても、二種以上の混合物として用いても良い。
特に環状ホスファゼン化合物を95重量%以上含有するものがリン濃度を高めることができ難燃性付与に好ましい。
【0035】
置換基Xは本発明の効果が達成できるものであれば特に制限はない。一例として挙げると、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、s−ブチルオキシ基、n−アミルオキシ基、イソアミルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基等のアルコキシ基、メトキシエトキシ基、メトキシプロピルオキシ基等のアルコキシ置換アルコキシ基、フェノキシ基、2−メチルフェノキシ基、3−メチルフェノキシ基、4−メチルフェノキシ基、2,6−ジメチルフェノキシ基、2,5−ジメチルフェノキシ基、2,4−ジメチルフェノキシ基、3,5−ジメチルフェノキシ基、3,4−ジメチルフェノキシ基、4−ターシャリーブチルフェノキシ基、2−メチル−4−ターシャリーブチルフェノキシ基等のアルキル置換フェノキシ基、ナフチルオキシ基が挙げられる。その中でも耐熱性・難燃性の点において、全置換基中の90mol%以上がフェノキシ基であるホスファゼン化合物が好適に用いられる。
【0036】
また、ホスファゼン化合物は環状ホスファゼンや直鎖状ホスファゼンの混合物であることが多いが、難燃樹脂組成物の加工性は環状三量体、環状四量体含有率が高いほど好ましい。具体的には環状三量体及び/又は環状四量体化合物を80重量%以上含むホスファゼン化合物が好ましい。
【0037】
さらに、ホスファゼン化合物は、フェニレン基、ビフェニレン基または下記式(4)で表される基によって架橋されていても良い。
【0038】
【化15】


(Xは、C(CH、SO、SまたはOであり、yは0又は1である)
これらの架橋構造を有するホスファゼン化合物は、具体的にはジクロルホスファゼンオリゴマーにフェノールのアルカリ金属塩および芳香族ジヒドロキシ化合物のアルカリ金属塩を反応させることにより製造される。これらのアルカリ金属塩は、ジクロルホスファゼンオリゴマーに対して理論量よりもやや過剰に添加される。これらのホスファゼン化合物は一種単独で用いても、二種以上の混合物として用いても良い。
【0039】
本発明においては、ホスファゼン化合物が熱可塑性樹脂100重量部に1〜30重量部添加されることが好ましい。ホスファゼン化合物がこの範囲内に含まれる場合、熱可塑性樹脂の耐熱性や機械特性と難燃性とをより高いレベルで両立することができる。
本発明においては、熱可塑性樹脂組成物は、さらにポリフェニレンエーテル樹脂を有している構成がより好ましい。
熱可塑性樹脂組成物にポリフェニレンエーテル樹脂が添加されている構成にすることで、
耐衝撃特性・耐熱特性が向上する。
ポリフェニレンエーテル樹脂は熱可塑性樹脂組成物100重量部に対して、1〜30重量部添加された構成が好ましい。
ポリフェニレンエーテル樹脂の量が1重量部未満の場合は、耐衝撃特性・耐熱特性の向上効果が十分に得られない。30重量部を超えると、熱可塑性樹脂の成形性が損なわれる場合がある。
【0040】
本発明の(a)ポリフェニレンエーテル樹脂としては、下記式(5)及び/または(6)で表される繰り返し単位を有する単独重合体、あるいは共重合体が用いられる。
【0041】
【化16】

【0042】
【化17】


(ここで、R、R、R、R、R10およびR11はそれぞれ独立に炭素1〜4のアルキル基、アリール基、ハロゲンまたは水素を表す。但し、R10、R11は同時に水素ではない。)
ポリフェニレンエーテル樹脂の数平均分子量は1000〜100000程度である。より好ましくは、6000〜60000のものが用いられる。
【0043】
ポリフェニレンエーテル樹脂の単独重合体の代表例としては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−エチル−14−フェニレン)エーテル、ポリ(2,6−ジエチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−エチル−6−n−プロピル−1,4−フェニレン)エーテルポリ(2,6−ジ−n−プロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−n−ブチル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−エチル−6−イソプロピル−1,4−フェニレン)エーテル、ポリ(2−メチル−6−ヒドロキシエチル−1,4−フェニレン)エーテル等のホモポリマーが挙げられる。
【0044】
この中で、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテルが好ましく、2−(ジアルキルアミノメチル)−6−メチルフェニレンエーテルユニットや2−(N−アルキル−N−フェニルアミノメチル)−6−メチルフェニレンエーテルユニット等を部分構造として含んでいるポリフェニレンエーテルは特に好ましい。
ここでポリフェニレンエーテル共重合体とは、フェニレンエーテル構造を主単量単位とする共重合体である。その例としては、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体、2,6−ジメチルフェノールとo−クレゾールとの共重合体あるいは2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノール及びo−クレゾールとの共重合体等がある。
【0045】
本発明においてはポリフェニレンエーテル樹脂の一部又は全部を、エポキシ基、アミノ基、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、シリル基等で官能化された変性ポリフェニレンエーテル樹脂も用いることができる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いても良い。
ポリフェニレンエーテル樹脂の配合方法は、本発明の効果を損なわない方法であれば、特に規定はされず、例えば、予め熱可塑性樹脂成分に配合しておく方法や、難燃剤、熱可塑性樹脂成分と同時に配合しても、順次配合しても良い。
各成分を混合させる順序は、本発明の効果が達成できる方法であれば特に規定するものではない。樹脂組成物の製造方法は、それぞれの樹脂の適性に応じて、好ましい方法を用いることができる。
本発明の電子写真画像形成装置用ユニットは、熱可塑性樹脂組成物に無機充填剤が添加されてもよい。
無機充填剤には、繊維状充填剤、非繊維状充填剤(板状充填剤、粉粒状充填剤など)が含まれる。
繊維状充填剤としては、ガラス繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維、金属繊維、などが例示できる。
非繊維状充填剤のうち、板状充填剤には、例えば、ガラスフレーク、マイカ、グラファイト、各種金属箔などが例示できる。
粉粒状充填剤には、カーボンブラック、シリカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、ミルドファイバー(例えば、ミルドガラスファイバーなど)、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、ケイ藻土、ウォラストナイト等)、金属酸化物(例えば、酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ等)、金属の炭酸塩(例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等)、金属水酸化物(水酸化マグネシウム等)、ハイドロタルサイト、金属の硫酸塩(例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等)、金属粉末(例えば、炭化ケイ素など)などが含まれる。
これらの充填剤は、単独で又は二種以上組み合わせても使用できる。好ましい繊維状充填剤としては、ガラス繊維、カーボン繊維が挙げられ、好まし非繊維状充填剤としては、粉粒状又は板状充填剤、ガラスビーズ、ミルドファイバー、カオリン、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト、ガラスフレークが挙げられる。
【0046】
この中で、より好ましい無機充填剤としてはタルクがあげられる。
タルクは、平均粒径が0.1〜10μmのものが用いられる。
無機充填剤は、表面処理剤により、表面処理されていてもよい。
表面処理剤としては、種々のカップリング剤を使用することができる。カップリング剤としては通常はシラン系、クロム系、チタン系等のカップリング剤が挙げられる。中でもγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシシラン化合物、ビニルトリクロロシラン化合物、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン化合物等のシラン系カップリング剤を含むものが好ましい。この際、非イオン・陽イオン・陰イオン型等各種の界面活性剤や脂肪酸、金属石鹸、各種樹脂等の分散剤による処理を合わせて行うことも機械的強度および混練性の向上の点で好ましい。
無機充填剤の配合方法は、本発明の効果を損なわない方法であれば、特に規定はされず、例えば、予め難燃剤に配合しておいてもよいし、予め熱可塑性樹脂成分に配合しておいても良い。また、難燃剤、熱可塑性樹脂成分、無機充填剤を同時に配合しても、順次配合しても良い。
【0047】
また、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で他の難燃剤、可塑剤、滑剤、安定剤、紫外線吸収剤、充填剤、着色剤、補強剤等を添加できる。
樹脂との配合方法として、例えば、押出機、加熱ロール、ニーダー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練製造することができる。熱可塑性樹脂と配合する場合、その中でも押出機による混練りが、生産性の面で好ましい。混練り温度は、ベース樹脂の好ましい加工温度に従えばよく、目安としては180〜360℃の範囲、好ましくは180〜260℃の範囲である。
ユニットの枠体の成形方法としては、射出成型が好ましく、その中でもホットランナー成形が特に好ましい。
【実施例】
【0048】
以下において、実施例を用いて、本発明をさらに詳しく説明をする。
【0049】
実施例・参考例で製造した材料の評価は以下のようにして評価をした。
<難燃性の評価>
1.5mmの厚みに成形したサンプルをUL94安全規格にある方法で試験を行った。
<トナー/感光体への影響評価>
ユニット枠体を成形し、そこから試験片を切り出した。
その試験片をヘッドスペース−GC/MS装置で、150℃、60分の放置で捕集された揮発成分を定性/定量をした。
難燃剤由来の揮発成分だけを特定し、その量で影響評価を行った。具体的には、難燃剤を含有させてユニット枠体を成形して得られたデータから難燃剤を含有させずにユニット枠体を成形して得られたデータを差し引くことで難燃剤由来の揮発成分を特定した。
<曲げ弾性率評価>
JIS K7171に基づいて測定をした。
<シャルピー衝撃性評価>
JIS K7111に基づいて測定をした。
<荷重たわみ温度評価>
JIS K7191に基づいて測定をした。
今回実施例で用いたホスファゼン化合物(以下ホスファゼン1とも称する)は、上記式(1)の環状構造を持ち、n=3の3員環で、Xが下記式(7)で示される構造のものを用いた。
【0050】
【化18】

【0051】
熱可塑性樹脂等の材料を、表1に示した配合に従い計量し混合したのちに、2軸押し出し機を用いて、200℃〜240℃で溶融混練をして、ペレット状の樹脂組成物を得た。
得られたペレットを200℃〜240℃の温度でユニットの枠体や物性測定の試験片に成形した。
なお、表1において、ゴム変性スチレン系樹脂1はHIPS H9152(商品名、PSジャパン株式会社製)である。
【0052】
【表1】

【0053】
表1にあるように、本発明の電子写真画像形成装置用ユニットは、難燃剤由来の揮発分が格段に少ない。また、難燃性は所望のレベルにあり、ユニットとして求められる機械特性も優れている。
実施例1〜4をトナー・有機感光体を含む一体型ユニットの状態で、温度:50℃、相対湿度:60%環境で30日放置し、その後にそのユニットを通常環境で、プリンタに装着して、画出しを行った。
画像は正常なもので問題は無かった。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
枠体と、トナー或いは有機感光体を含み、電子写真画像形成装置本体に着脱自在な電子写真画像形成装置用ユニットであり、
該枠体の一部が、熱可塑性樹脂とホスファゼン化合物とを有する熱可塑性樹脂組成物から成形されたものであり、
該ホスファゼン化合物が下記式(1)又は(2)
【化1】


【化2】


(ここで、nは3〜15の整数、mは3〜1000の整数であり、Xは下記式(3)で示されるアリールオキシ基
【化3】


(式(3)中のR、R、R、R及びRはそれぞれ独立に水素原子、炭素数が1〜5のアルキル基もしくはアルコキシ基、又はフェニル基である)、ナフチルオキシ基、又は炭素数1〜6のアルキルオキシ基であり、Yは
【化4】


又は
【化5】


であり、Zは
【化6】


又は
【化7】


である)であらわされる環状ホスファゼン化合物又は直鎖状ホスファゼン化合物であることを特徴とする電子写真画像形成装置用ユニット。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂組成物は、さらにポリフェニレンエーテル樹脂を有することを特徴とする請求項1に記載の電子写真画像形成装置用ユニット。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−159775(P2012−159775A)
【公開日】平成24年8月23日(2012.8.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−20645(P2011−20645)
【出願日】平成23年2月2日(2011.2.2)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】