ローラ、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
【課題】安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラ、該ローラを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供する。
【解決手段】導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に、少なくとも２層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラ。
【解決手段】導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に、少なくとも２層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に使用されるローラ、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には、まず感光体を帯電後、種々の像露光手段により感光体上に電気的潜像を形成する。次いで前記潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得る。また、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子は、クリーニング工程により感光体上より除去される。
【０００３】
近年、感光体の帯電装置として、接触帯電装置が実用化されている。接触帯電装置は、従来から用いられているコロナ帯電装置と比較して、感光体の帯電に伴うオゾンの発生を抑制でき、また帯電に必要な消費電力を低減させることができる。そして、特に帯電部材として帯電ローラを用いたローラ帯電方式は、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００４】
ローラ帯電方式は、導電性の弾性ローラを感光体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって感光体への帯電を行うものである。
【０００５】
ところで、接触帯電装置による帯電は、帯電部材（帯電ローラ）から感光体への放電によって行われ、ある閾値電圧以上の電圧を帯電ローラに印加することによって感光体の帯電が開始される。例を示すと、厚さ２５μｍの感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ感光体）に対して帯電ローラを加圧当接させた場合、絶対値で約６４０Ｖ以上の電圧を帯電ローラに印加すると感光体の表面電位が上昇し始める。それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【０００６】
つまり、電子写真に必要とされる電子写真感光体表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという画像形成自体に必要とされる以上の電圧の印加が必要となる。
【０００７】
帯電部材に電圧を印加して帯電する方法として、直流電圧（ＤＣ電圧）のみを帯電部材に印加して帯電を行う方法があり、これをＤＣ帯電方式と称する。しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動等によって帯電部材の抵抗値が変動し易い。また、感光体の使用に伴い、感光層が徐々に削れることによって感光層の膜厚が変化するとＶｔｈが変動する。これらの理由により、感光体の電位を所望の値に制御することは容易ではなかった。
【０００８】
このため、更なる帯電の均一化を図るために、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つ交流成分（ＡＣ成分）を重畳した電圧を帯電部材に印加するＡＣ＋ＤＣ帯電方式が用いられている（例えば、特許文献１）。これは、ＡＣによる電位の均し効果を目的としたものであり、感光体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱に影響されにくい。
【０００９】
しかしながら、ＤＣ電圧印加時における放電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である高圧のＡＣ電圧を重畳させるため、ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、ＡＣ電流を多量に消費することにより、帯電ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いということから、ＤＣ帯電の方がより好まれる傾向にある。
【００１０】
帯電ローラとしては、基体上に弾性層を有する導電性支持部材上に、導電性シームレスチューブにより被覆層を形成した例がある（例えば、特許文献２）。更には、フッ素樹脂からなるシームレスチューブによる例が開示され（例えば、特許文献３）、導電性の異なる層構成よりなる多層チューブによる例も開示されている（例えば、特許文献４）。このような帯電ローラの製造方法としては、前記従来技術として、被覆層を挿入により形成する方法が挙げられている。また、クロスヘッド押出機を用いた被覆層形成方法も提案されている（例えば、特許文献５）。
【００１１】
このような、シームレスチューブにより帯電ローラを形成する方法は、基体上の弾性層として発泡体を用いても、それを更にシームレスチューブによって被覆することにより、平滑な面を形成することができ、感光体をより均一に帯電することができる。
【００１２】
支持部材をシームレスチューブで被覆する具体的な方法として、支持部材にシームレスチューブを外嵌させる方法がある。具体的には、シームレスチューブの内径を被覆すべき支持部材の外径よりも大きくして、物理的あるいは化学的手段、例えば、熱によりチューブを収縮させ嵌合させる方法がある。また、シームレスチューブ内径を被覆すべき支持部材の外径よりも小さくして、物理的あるいは化学的手段、例えば、空気圧によりチューブを押し広げ嵌合させる方法がある（例えば、特許文献６）。
【００１３】
しかしながら、ＤＣ帯電方式においては、ローラ抵抗として望ましい物が得られず良好な画像は得られなかった。具体的には、初期においては問題ない帯電特性と画像が得られたが、長期保管後の画像において、帯電ローラピッチにスジ状の画像不良が発生した。
【００１４】
すなわち長期保管をする場合、感光体と帯電ローラのセット位置にて帯電ローラが変形し、帯電ムラが生じ、それにより、画像に横スジが現れるという問題がある。従来のＡＣ帯電方式においてはＡＣによる電位のならし効果のため多少の帯電ムラがあっても画像には現れにくかった。しかし、より均一な帯電が求められるＤＣ帯電方式においては、このような帯電ムラがあると画像に現れてしまう。そのため、長期にわたって当接しても帯電ムラのない帯電ローラが必要であった。
【００１５】
一方、カーボンブラック等を配合し、帯電ローラ全体の抵抗を下げることで、帯電ムラはある程度改善される。しかし、内層の主成分である熱可塑性樹脂と、カーボンブラック等を配合し、押出成型してシームレスチューブを作製する場合、カーボンブラックの分散不良が生じ、それに伴いローラ表面に凹凸が浮き出て現れた。また、樹脂の粘度バランスの悪さなどに起因するチューブ形状不良が発生した。ローラ表面の凹凸や、チューブ形状不良が発生すると、帯電ローラとして用いた際、斑模様、画像ムラ等の画像不良の原因となる。
【００１６】
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】米国特許４９６７２３１号明細書
【特許文献３】特開平５−２３１３号公報
【特許文献４】特開平５−９６６４８号公報
【特許文献５】特開平６−５８３２５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２８１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面の凹凸の低減、更にチューブ形状を良化させ、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラを提供することを目的とする。さらには、該ローラを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題は、導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に複数の層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラによって達成される。また、前記課題は、前記本発明のローラを具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ及び電子写真装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、ローラと感光体が当接状態にあり、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面の凹凸の低減、更にチューブ形状を良化する、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラを提供できる。さらには、該ローラを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明者等は、ローラの被覆層の形成に用いるシームレスチューブについて鋭意検討を行った。この検討により、シームレスチューブを押出成型により作製する際、内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと、融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスとを配合することを見出した。これにより、ローラの帯電ムラが無く、配合したカーボンブラック等の顔料等の分散が良くなり、チューブ形状不良が抑制された。
【００２１】
本発明におけるローラの実施形態の一例を図１に示す。図１に示した実施形態の本発明のローラは、導電性基体Ａの外周上に、弾性層Ｂと、該弾性層Ｂ上に、内層Ｄと外層Ｅの２層からなる被覆層Ｃを有する。また、本発明のローラは、弾性層Ｂの外周上に更に導電層又は抵抗層を有し、その外周上に被覆層Ｃを有する構成としてもよい。
【００２２】
導電性基体Ａとしては、円柱状や円筒状の形態を有している、通常、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属あるいは金属酸化物分散樹脂等の材料から製造されたものを使用することが好ましい。
【００２３】
弾性層Ｂは、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、ポリウレタンゴム、エポキシゴム及びブチルゴム等のゴム又はスポンジや、スチレンブタジエン共重合体、ポリウレタン、ポリエステル樹脂及びエチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂で形成することができる。通常、これらのゴムや樹脂には、カーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤を含有させることが好ましい。
【００２４】
被覆層Ｃを形成する材料としては、カーボンブラックを含有する熱可塑性エラストマーが好ましい。
【００２５】
前記熱可塑性エラストマーは、特に限定されるものではないが、例えば、ポリ（スチレン−水添ブタジエン−オレフィン）３元ブロック共重合体（ＳＥＢＣ）、ポリ（スチレン−水添ブタジエン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＢＳ）、ポリ（スチレン−水添イソプレン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、ポリ（スチレン−ビニルイソプレン−スチレン）３元ブロック共重合体、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ（エーテル−エステル）共重合体、ポリ（ウレタン−エーテル）共重合体、ポリ（アミド−エーテル）共重合体、ポリ（ウレタン−エステル）共重合体などが挙げられる。
【００２６】
また、導電性被覆層Ｃを形成する材料には、前記熱可塑性エラストマーのほかに、さらに熱可塑性樹脂や無機顔料等を添加してもよい。
【００２７】
被覆層Ｃに導電性を持たせるために用いられる前記カーボンブラックは、特に限定されるものではないが、例えば、好ましいカーボンブラックとして、「ケッチェンブラック」（商品名、ライオンアクゾ社製）、「Ｐｒｉｎｔｅｘ」（商品名、デグサ製）、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ」（商品名、デグサ製）、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ」（商品名、デグサ製）、「ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ」（商品名、キャボット社製）、「旭カーボン」（商品名、旭カーボン社製）、「三菱カーボン」（商品名、三菱化学社製）、「デンカブラック」（商品名、電気化学工業社製）、「シースト」（商品名、東海カーボン社製）、「トーカブラック」（商品名、東海カーボン社製）等が挙げられる。これらのカーボンブラックは、１種を用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、イオン導電剤等を用いて導電性を持たせる場合もあるが、電子写真感光体と当接するために塩が電子写真感光体を汚染する場合や、環境変動が大きくなる場合にはイオン導電剤等の配合を控えることが好ましい。
【００２８】
なお、導電性被覆層Ｃの抵抗値は、通常、１×１０6Ω・ｃｍ以上１×１０11Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
前記カーボンブラックは、電子写真感光体との当接点における帯電ローラの変形による低抵抗化の影響を小さくするため、少なくとも内層Ｄに２０質量％以上５０質量％以下含まれる。内層Ｄが複数層ある場合も同様である。また、外層Ｅに含まれるカーボンブラックの含有量は上記抵抗値が達成される量であれば特に限定されるものではない。
【００３０】
導電性被覆層Ｃは、少なくとも内層Ｄに、融点が９０℃以上１７０℃以下のワックスを含有する。該ワックスを含有させることで、カーボンブラックの分散不良による、ローラ表面の凹凸を低減する。該ワックスの融点は、シームレスチューブの押出成型を行う際の温度よりも低い（１７０℃以下）ほうが樹脂の流動性が良くなり、成型性が向上する。しかしながら、９０℃を下まわる融点を有するワックスを使用した場合、該ワックスが先に溶融して分散が悪くなる。
【００３１】
前記ワックスとしては、炭化水素系ワックス、脂肪酸、脂肪酸アルコール、エステル、エーテル、ケトン、アミン類などの極性ワックスが好ましい。
【００３２】
炭化水素系ワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンワックスなどがあげられる。市販品としては、「サンワックス ＬＥＬ−２５０」（商品名、三洋化成工業（株）製）、「ビスコール６５０‐Ｐ」（商品名、三洋化成工業（株）製）等が挙げられる。
【００３３】
極性ワックスとしては、例えば、脂肪酸アミド系やウレタン系をポリエチレンなどの炭化水素と極性成分（脂肪酸、脂肪酸アルコール、エステル、エーテル、ケトン、アミン類）を混合した複合ワックス等が挙げられる。市販品としては、「アマイイミド−６」（商品名、川研ファインケミカル（株）製）、「ＡＸ−２０００」（商品名、川研ファインケミカル（株）製）、「バンルーブ Ｎ−１８」（商品名、ハリマ化成（株）製）、「ＨＡＤ−５１５０」（商品名、日本精蝋（株）製）、「花王ワックス２３０−２」（商品名、花王（株）製）、「ユーメックス１０１０」（商品名、三洋化成工業（株）製）等が挙げられる。
【００３４】
前記ワックスは、内層Ｄに０．１質量％以上２０質量％以下含有することが好ましい。また、０．５質量％以上６．５質量％以下含まれることがより好ましい。内層Ｄが複数層ある場合も同様である。ワックスの含有量を０．１質量％以上２０質量％以下とすると、前述したカーボンブラックの分散不良による表面欠陥の発生を容易に低減し、また、粘度バランスが良くなり、チューブ形状良化を容易に行うことができる。
【００３５】
導電性被覆層Ｃを形成する材料には、その他、必要に応じて導電性充填剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤などを配合してもよい。必要に応じて配合する導電性充填剤としては、グラファイト、金属酸化物を挙げることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化鉛、などが挙げられる。
【００３６】
導電性被覆層Ｃの形成は、形成方法等特に制限されるものではない。従来安定生産が難しいとされた中抵抗領域の導電性を有するローラを安定して生産できるという観点から、シームレスチューブを作製し、このシームレスチューブを導電性基体と弾性層からなる支持部材上に被覆して形成することが好ましい。
【００３７】
導電性被覆層Ｃの形成に使用する前記シームレスチューブの作製方法は、特に限定されるものではなく、例えば、次のようにして作製することができる。すなわち、まず熱可塑性エラストマー、カーボンブラック、ワックス、その他の添加剤を混練し、続いてこれをペレット化する。次に、得られたペレットを押出成形機により押し出し、シームレスチューブを作製する。複数の層を有するシームレスチューブは、例えば、各々の層を形成するための材料ペレットを、共押出機を用いて同時に押し出して作製すればよい。
【００３８】
前記シームレスチューブの厚みは、特に限定されるものではないが、通常、１００μｍ以上６００μｍ以下とすることが好ましい。
【００３９】
また、前記支持部材は、導電性基体の外周上に、弾性層を形成することにより作製することができる。支持部材の作製方法は、特に限定されず、例えば、公知の方法のなかから適したものを選択すればよい。具体的には、例えば、次のようにして作製することができる。まず、表面に導電性接着剤を塗布した導電性基体を用意する。一方、弾性層Ｂ形成用の材料として、熱可塑性樹脂、ゴム、カーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤、加硫剤及びその他の添加剤を用い、これらを混練してゴムコンパウンドを調製する。次に、このゴムコンパウンドを押出機でチューブ状に押し出し、加硫して中心部に孔を有する弾性チューブを作製する。そして、表面に導電性接着剤を塗布した導電性基体上にこの弾性チューブを被覆し、続いて加硫した後、不要な弾性チューブ端部をカットして除き、その後、研磨することにより所定の直径の弾性層を有する支持部材を作製する。
【００４０】
次に、このようにして作製した支持部材の弾性層上に前記シームレスチューブを被覆し、ローラを製造することができる。
【００４１】
前記シームレスチューブを前記支持部材の弾性層上に被覆する方法は、特に限定されない。例えば、中心部の孔が、前記支持部材の弾性層の外径より小さいシームレスチューブを準備する。この中心部の孔の内径を、エアー圧等を利用して拡大し、そこに前記支持部材を挿入した後に、エアー圧等を開放して、シームレスチューブの収縮力で弾性層の周面に密着させて被覆する方法を挙げることができる。また、シームレスチューブを熱収縮性のシームレスチューブとし、前記支持部材の弾性層上に被覆した後に加熱し、収縮させて密着させる方法等を挙げることができる。
【００４２】
前記シームレスチューブの作製に用いるチューブ押し出し装置の一例を図２により説明する。成形に用いるダイス４には、空気導入用の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押し出し流路６，７が設けられている。成形に際しては、中央通孔５から空気を吹き込みながら、内側流路６に第１押し出し機８から被覆チューブを構成する内層材料を、また外側流路７に第２押し出し機９から被覆チューブを構成する外層材料をそれぞれ加圧注入する。内層Ｄと外層Ｅを重ね合わせ一体化して押し出して得られたチューブ３の内部を空気で膨らませながら、その外周に設けた水冷リング１０にて冷却する。冷却されたチューブはチューブ引き取り装置２２により送られ、所定長さに順次切断し、目的のシームレスチューブを得る。
【００４３】
次に、本発明のプロセスカートリッジについて説明する。
本発明のプロセスカートリッジは、本発明のローラを具備する。本発明のローラを帯電ローラとして具備するプロセスカートリッジの実施形態の一例を図３に示す。本発明のプロセスカートリッジは、前述したように、本発明のローラを具備することを特徴とするものであり、電子写真感光体、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段等は、特に限定されるものではない。
【００４４】
図３に示した実施形態のプロセスカートリッジにおいては、電子写真感光体１３は、矢印方向に所定の周速度で回転駆動する。電子写真感光体１３は回転過程において、一次帯電手段としての本発明の帯電ローラ１１により、その周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの像露光手段（不図示）からの画像露光１４を受ける。こうして電子写真感光体１３の周面に静電潜像が順次形成される。
【００４５】
形成された静電潜像は次に現像手段１５によりトナー現像され、現像されたトナー像は電子写真感光体１３と転写手段１６との間に電子写真感光体１３の回転と同期取りされて、不図示の給紙部から給紙された転写材１７に、転写手段１６によって順次転写される。
【００４６】
像転写を受けた転写材１７は、電子写真感光体１３面から分離されて像定着手段１８へ導入されて像定着を受け、複写物（コピー）として装置外へ排出される。
【００４７】
像転写後の電子写真感光体１３の表面は、クリーニング手段１９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し像形成に使用される。
【００４８】
前記例示では、帯電ローラとして使用した例を示したが、本発明のローラは現像手段１５内に設けた現像ローラ、転写手段１６内に設けた転写ローラ、現像手段１５内に現像ローラに当接して設けられた現像剤規制ローラ等に使用できる。
【００４９】
本発明の電子写真装置は、本発明のローラを帯電ローラ若しくは転写ローラ、又は現像ローラとして有するものであれば、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて説明をするが、本発明は本実施例により限定されるものではない。
【００５１】
なお、融点測定には、「ＤＳＣ−６２００」（製品名、セイコーインスツルメンツ社製）を用い、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルはアルミニウム製のパンを用い対照用に空のパンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行った。
【００５２】
（弾性層を有するローラの作製）
［ローラ作製例１］（ローラ１の作製）
導電性基体として、鉄材を押出成形により、直径６ｍｍの棒材に押出し、長さ２４４ｍｍに切断後、ニッケルメッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。次に、弾性層の材料として、下記材料を用意した。
エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）（商品名：「ＥＰＴ４０７０」、三井化学（株）） １００質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株） １６質量部
パラフィンオイル（商品名：「ダイアナプロセスオイルＰＷ―３８０」、出光興産社製）１０質量部
炭酸カルシウム ４０質量部
酸化亜鉛 ５質量部
ステアリン酸 １質量部
硫黄 １．５質量部
テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ） １．５質量部
２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ） ０．５質量部
前記エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）に、前記カーボンブラック、加硫剤及びその他の添加剤を加え、２本ローラで混練分散し、ゴムコンパウンドを得た。得られたゴムコンパウンドを単軸押出機でチューブ状に押し出し、１６０℃、０．７ＭＰａの水蒸気中で３０分間加熱して加硫を行い、直径１２．５ｍｍ、長さ２４４ｍｍ、中心部に直径４ｍｍの孔を有する弾性チューブを作製した。表面に導電性接着剤を塗布した前記導電性基体上にこの弾性チューブを被覆し、続いて２００℃、０．７ＭＰａの水蒸気中で３０分間加硫した後、不要な端部のゴムを導電性基体の端面より１０ｍｍ内側にて両端カットして、不要な弾性チューブ端部を除いた。その後、研磨によって直径７．９５ｍｍの弾性層を有するローラ（支持部材）を得た。
【００５３】
（シームレスチューブの作製）
［チューブ作製例１］（チューブ１の作製）
チューブ１の外層を形成するための樹脂材料ペレットを次のようにして準備した。
スチレン系の熱可塑性エラストマー（商品名：「セプトン８００７」、クラレ社製） １００質量部
カーボンブラック（商品名：「スペシャルブラック５５０」、デグサ（株）） ７０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製） １０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
前記化合物を添加し、加圧式ニーダーを用いて２０℃〜２２０℃で溶融混練した後、冷却し、粉砕機で粉砕し、押出温度１４０℃〜２００℃で押出機を用いて造粒し、ペレットＡＯ１を作製した。
【００５４】
次にチューブ１の内層を形成するための樹脂材料ペレットを次のようにして準備した。
熱可塑性ポリウレタンエラストマー ＴＰＵ（商品名：「クラミロンＵ」、（株）クラレ製） １００質量部
ウレタン系ワックス（商品名：「ＨＡＤ−５１５０」、日本精蝋（株）製、融点１０１℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ６０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製） １０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
前記化合物を添加し、加圧式ニーダーを用いて１８０℃で１５分間混練した後、冷却し、粉砕機で粉砕して、押出温度１８０℃で押出機を用いて造粒し、ペレットＡＮ１を作製した。
【００５５】
次に、前記のペレットＡＯ１及びＡＮ１を用いてチューブ１を作製した。
内径φ１６．５ｍｍのダイスと外径φ１８．５ｍｍのポイントを備えた二層押出機で、押出温度１６０℃、チューブ引き取り速度２．５ｍｍ／ｓで押し出し、成型を行った。その後、サイジング、冷却工程を経て、チューブ内径φ７．４ｍｍ、最表面層の厚さ１００μｍ、内層の厚さ２００μｍ、長さ２５ｃｍのシームレスチューブ（チューブ１）を得た。
【００５６】
［チューブ作製例２］（チューブ２の作製）
内層において、ワックス、カーボンブラックを下記材料に変更したこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ２を作製した。
ポリプロピレンワックス（商品名：「ビスコール ４４０−Ｐ」、三洋化成工業（株）製、融点１５３℃）５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ５０質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株）製） １０質量部
【００５７】
［チューブ作製例３］（チューブ３の作製）
外層、内層各々において、下記材料を用いたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ３を作製した。
（外層）
スチレン系の熱可塑性エラストマー（商品名：「ダイナロン４６００Ｐ」、ＪＳＲ（株）製） １００質量部
ポリプロピレンワックス（商品名：「ビスコール５５０Ｐ」、三洋化成工業（株）製、融点１５２℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「スペシャルブラック５５０」、デグサ（株）） ７０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製）１０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
（内層）
ポリエチレン系ワックス（商品名：「サンワックスＬＥＬ−８００」、三洋化成工業（株）製、融点１３３℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ５０質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株）製） １０質量部
【００５８】
［チューブ作製例４］（チューブ４の作製）
内層において、エステル系ワックス（商品名：「ＮＰＳ−９１２５」、日本精蝋（株）製、融点６４℃）５質量部としたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ４を作製した。
【００５９】
［チューブ作製例５］（チューブ５の作製）
内層において、カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製）を１０質量部としたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ５を作製した。
【００６０】
［チューブ作製例６］（チューブ６の作製）
ワックスを用いなかったこと以外はチューブ作製例１と同様にして、チューブ５を作製した。
【００６１】
（実施例１、２、３）
前記チューブ作製例１、２及び３にて得られたチューブ１、２、３の各々を前記ローラ作製例１にて作製したローラ１にチューブ被覆装置（不図示）により嵌め込み、圧密着させ、帯電ローラ１、２及び３の各々を作製した。
【００６２】
（比較例１、２、３）
前記チューブ製造例４、５及び６にて得られたチューブ４、５及び６の各々を用いたこと以外は実施例１と同様にして、帯電ローラ４、５及び６の各々を作製した。
【００６３】
前記実施例及び比較例で作製したチューブ及び帯電ローラについて次の評価を行った。
【００６４】
＜画像評価＞
実施例及び比較例で得られた帯電ローラを２本用意した。１本目は、感光ドラムと当接するローラ位置をマーキングした上で、４０℃・９５％ＲＨの高温高湿環境下で１ヶ月放置した。その後、プロセスカートリッジ（製品名：「ＬＢＰ５４００用カートリッジ」、キヤノン（株）製）に組み込み、そのプロセスカートリッジをレーザービームプリンター（製品名：「ＬＢＰ５４００」、キヤノン（株）製）に装着した。これを２３±２℃、５５±５％ＲＨの条件の下で画像出しを行い、得られた画像を目視で検査し、下記基準に基づき長期保管による帯電ローラの帯電ムラを評価した。
【００６５】
２本目は長期保管を行わずに帯電ローラをプロセスカートリッジ（製品名：「ＬＢＰ５４００用カートリッジ」、キヤノン（株）製）に組み込み、これをレーザービームプリンター（製品名：「ＬＢＰ５４００」、キヤノン（株）製）に装着した。その後、２３±２℃、５５±５％ＲＨの条件の下で画像出しを行い、得られた画像を目視で検査し、下記基準に基づきローラ表面の凹凸、チューブ形状の評価をした。
【００６６】
＜長期保管による帯電ローラの帯電ムラの評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、帯電ローラピッチの横スジを確認し、以下のように評価した。
○：横スジ無し
×：横スジがみられた
【００６７】
＜ローラ表面の凹凸の評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、ローラ表面の凹凸による斑模様の有無を確認し、以下のように評価した。
○：斑模様なし
△：斑模様が極軽微にみられる
×：斑模様がみられる
【００６８】
＜チューブ形状の評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、チューブ形状不良による画像ムラの有無を確認し以下のように評価した。
○：画像ムラなし
×：画像ムラが顕著にみられる
【００６９】
以上の結果を纏め、表１に示した。
これより、本発明のローラは、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面も凹凸の低減、更にチューブ形状が良化することがわかる。また、これにより安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラ及び本発明のローラを有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することが可能となった。
【００７０】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明におけるローラの一例の、導電性基体に垂直な面における断面の該略を示す図である。
【図２】本発明におけるシームレスチューブの作製に用いる、チューブ押し出し装置の一例の概略構成図である。
【図３】本発明のプロセスカートリッジを装着した電子写真装置の該略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ 導電性基体
Ｂ 弾性層
Ｃ 被覆層
Ｄ 内層
Ｅ 外層
４ ダイス
５ 中央通孔
６ 押し出し流路
７ 押し出し流路
８ 第１押し出機
９ 第２押し出機
１０ 水冷リング
１１ 帯電ローラ
１２ 電源
１３ 電子写真感光体
１４ 画像露光
１５ 現像手段
１６ 転写手段
１７ 転写材
１８ 像定着手段
１９ クリーニング手段
２０ レール
２１ プロセスカートリッジ
２２ タイミングプーリー（チューブ引き取り装置部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に使用されるローラ、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には、まず感光体を帯電後、種々の像露光手段により感光体上に電気的潜像を形成する。次いで前記潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得る。また、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子は、クリーニング工程により感光体上より除去される。
【０００３】
近年、感光体の帯電装置として、接触帯電装置が実用化されている。接触帯電装置は、従来から用いられているコロナ帯電装置と比較して、感光体の帯電に伴うオゾンの発生を抑制でき、また帯電に必要な消費電力を低減させることができる。そして、特に帯電部材として帯電ローラを用いたローラ帯電方式は、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。
【０００４】
ローラ帯電方式は、導電性の弾性ローラを感光体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって感光体への帯電を行うものである。
【０００５】
ところで、接触帯電装置による帯電は、帯電部材（帯電ローラ）から感光体への放電によって行われ、ある閾値電圧以上の電圧を帯電ローラに印加することによって感光体の帯電が開始される。例を示すと、厚さ２５μｍの感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ感光体）に対して帯電ローラを加圧当接させた場合、絶対値で約６４０Ｖ以上の電圧を帯電ローラに印加すると感光体の表面電位が上昇し始める。それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【０００６】
つまり、電子写真に必要とされる電子写真感光体表面電位Ｖｄを得るためには、帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという画像形成自体に必要とされる以上の電圧の印加が必要となる。
【０００７】
帯電部材に電圧を印加して帯電する方法として、直流電圧（ＤＣ電圧）のみを帯電部材に印加して帯電を行う方法があり、これをＤＣ帯電方式と称する。しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動等によって帯電部材の抵抗値が変動し易い。また、感光体の使用に伴い、感光層が徐々に削れることによって感光層の膜厚が変化するとＶｔｈが変動する。これらの理由により、感光体の電位を所望の値に制御することは容易ではなかった。
【０００８】
このため、更なる帯電の均一化を図るために、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つ交流成分（ＡＣ成分）を重畳した電圧を帯電部材に印加するＡＣ＋ＤＣ帯電方式が用いられている（例えば、特許文献１）。これは、ＡＣによる電位の均し効果を目的としたものであり、感光体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱に影響されにくい。
【０００９】
しかしながら、ＤＣ電圧印加時における放電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である高圧のＡＣ電圧を重畳させるため、ＤＣ電源とは別にＡＣ電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、ＡＣ電流を多量に消費することにより、帯電ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いということから、ＤＣ帯電の方がより好まれる傾向にある。
【００１０】
帯電ローラとしては、基体上に弾性層を有する導電性支持部材上に、導電性シームレスチューブにより被覆層を形成した例がある（例えば、特許文献２）。更には、フッ素樹脂からなるシームレスチューブによる例が開示され（例えば、特許文献３）、導電性の異なる層構成よりなる多層チューブによる例も開示されている（例えば、特許文献４）。このような帯電ローラの製造方法としては、前記従来技術として、被覆層を挿入により形成する方法が挙げられている。また、クロスヘッド押出機を用いた被覆層形成方法も提案されている（例えば、特許文献５）。
【００１１】
このような、シームレスチューブにより帯電ローラを形成する方法は、基体上の弾性層として発泡体を用いても、それを更にシームレスチューブによって被覆することにより、平滑な面を形成することができ、感光体をより均一に帯電することができる。
【００１２】
支持部材をシームレスチューブで被覆する具体的な方法として、支持部材にシームレスチューブを外嵌させる方法がある。具体的には、シームレスチューブの内径を被覆すべき支持部材の外径よりも大きくして、物理的あるいは化学的手段、例えば、熱によりチューブを収縮させ嵌合させる方法がある。また、シームレスチューブ内径を被覆すべき支持部材の外径よりも小さくして、物理的あるいは化学的手段、例えば、空気圧によりチューブを押し広げ嵌合させる方法がある（例えば、特許文献６）。
【００１３】
しかしながら、ＤＣ帯電方式においては、ローラ抵抗として望ましい物が得られず良好な画像は得られなかった。具体的には、初期においては問題ない帯電特性と画像が得られたが、長期保管後の画像において、帯電ローラピッチにスジ状の画像不良が発生した。
【００１４】
すなわち長期保管をする場合、感光体と帯電ローラのセット位置にて帯電ローラが変形し、帯電ムラが生じ、それにより、画像に横スジが現れるという問題がある。従来のＡＣ帯電方式においてはＡＣによる電位のならし効果のため多少の帯電ムラがあっても画像には現れにくかった。しかし、より均一な帯電が求められるＤＣ帯電方式においては、このような帯電ムラがあると画像に現れてしまう。そのため、長期にわたって当接しても帯電ムラのない帯電ローラが必要であった。
【００１５】
一方、カーボンブラック等を配合し、帯電ローラ全体の抵抗を下げることで、帯電ムラはある程度改善される。しかし、内層の主成分である熱可塑性樹脂と、カーボンブラック等を配合し、押出成型してシームレスチューブを作製する場合、カーボンブラックの分散不良が生じ、それに伴いローラ表面に凹凸が浮き出て現れた。また、樹脂の粘度バランスの悪さなどに起因するチューブ形状不良が発生した。ローラ表面の凹凸や、チューブ形状不良が発生すると、帯電ローラとして用いた際、斑模様、画像ムラ等の画像不良の原因となる。
【００１６】
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】米国特許４９６７２３１号明細書
【特許文献３】特開平５−２３１３号公報
【特許文献４】特開平５−９６６４８号公報
【特許文献５】特開平６−５８３２５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２８１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面の凹凸の低減、更にチューブ形状を良化させ、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラを提供することを目的とする。さらには、該ローラを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題は、導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に複数の層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラによって達成される。また、前記課題は、前記本発明のローラを具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ及び電子写真装置によって達成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、ローラと感光体が当接状態にあり、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面の凹凸の低減、更にチューブ形状を良化する、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラを提供できる。さらには、該ローラを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明者等は、ローラの被覆層の形成に用いるシームレスチューブについて鋭意検討を行った。この検討により、シームレスチューブを押出成型により作製する際、内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと、融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスとを配合することを見出した。これにより、ローラの帯電ムラが無く、配合したカーボンブラック等の顔料等の分散が良くなり、チューブ形状不良が抑制された。
【００２１】
本発明におけるローラの実施形態の一例を図１に示す。図１に示した実施形態の本発明のローラは、導電性基体Ａの外周上に、弾性層Ｂと、該弾性層Ｂ上に、内層Ｄと外層Ｅの２層からなる被覆層Ｃを有する。また、本発明のローラは、弾性層Ｂの外周上に更に導電層又は抵抗層を有し、その外周上に被覆層Ｃを有する構成としてもよい。
【００２２】
導電性基体Ａとしては、円柱状や円筒状の形態を有している、通常、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属あるいは金属酸化物分散樹脂等の材料から製造されたものを使用することが好ましい。
【００２３】
弾性層Ｂは、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、ポリウレタンゴム、エポキシゴム及びブチルゴム等のゴム又はスポンジや、スチレンブタジエン共重合体、ポリウレタン、ポリエステル樹脂及びエチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱可塑性樹脂で形成することができる。通常、これらのゴムや樹脂には、カーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤を含有させることが好ましい。
【００２４】
被覆層Ｃを形成する材料としては、カーボンブラックを含有する熱可塑性エラストマーが好ましい。
【００２５】
前記熱可塑性エラストマーは、特に限定されるものではないが、例えば、ポリ（スチレン−水添ブタジエン−オレフィン）３元ブロック共重合体（ＳＥＢＣ）、ポリ（スチレン−水添ブタジエン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＢＳ）、ポリ（スチレン−水添イソプレン−スチレン）３元ブロック共重合体（ＳＥＰＳ）、ポリ（スチレン−ビニルイソプレン−スチレン）３元ブロック共重合体、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリ（エーテル−エステル）共重合体、ポリ（ウレタン−エーテル）共重合体、ポリ（アミド−エーテル）共重合体、ポリ（ウレタン−エステル）共重合体などが挙げられる。
【００２６】
また、導電性被覆層Ｃを形成する材料には、前記熱可塑性エラストマーのほかに、さらに熱可塑性樹脂や無機顔料等を添加してもよい。
【００２７】
被覆層Ｃに導電性を持たせるために用いられる前記カーボンブラックは、特に限定されるものではないが、例えば、好ましいカーボンブラックとして、「ケッチェンブラック」（商品名、ライオンアクゾ社製）、「Ｐｒｉｎｔｅｘ」（商品名、デグサ製）、「Ｓｐｅｃｉａｌ Ｂｌａｃｋ」（商品名、デグサ製）、「Ｃｏｌｏｒ Ｂｌａｃｋ」（商品名、デグサ製）、「ＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ」（商品名、キャボット社製）、「旭カーボン」（商品名、旭カーボン社製）、「三菱カーボン」（商品名、三菱化学社製）、「デンカブラック」（商品名、電気化学工業社製）、「シースト」（商品名、東海カーボン社製）、「トーカブラック」（商品名、東海カーボン社製）等が挙げられる。これらのカーボンブラックは、１種を用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、イオン導電剤等を用いて導電性を持たせる場合もあるが、電子写真感光体と当接するために塩が電子写真感光体を汚染する場合や、環境変動が大きくなる場合にはイオン導電剤等の配合を控えることが好ましい。
【００２８】
なお、導電性被覆層Ｃの抵抗値は、通常、１×１０6Ω・ｃｍ以上１×１０11Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
前記カーボンブラックは、電子写真感光体との当接点における帯電ローラの変形による低抵抗化の影響を小さくするため、少なくとも内層Ｄに２０質量％以上５０質量％以下含まれる。内層Ｄが複数層ある場合も同様である。また、外層Ｅに含まれるカーボンブラックの含有量は上記抵抗値が達成される量であれば特に限定されるものではない。
【００３０】
導電性被覆層Ｃは、少なくとも内層Ｄに、融点が９０℃以上１７０℃以下のワックスを含有する。該ワックスを含有させることで、カーボンブラックの分散不良による、ローラ表面の凹凸を低減する。該ワックスの融点は、シームレスチューブの押出成型を行う際の温度よりも低い（１７０℃以下）ほうが樹脂の流動性が良くなり、成型性が向上する。しかしながら、９０℃を下まわる融点を有するワックスを使用した場合、該ワックスが先に溶融して分散が悪くなる。
【００３１】
前記ワックスとしては、炭化水素系ワックス、脂肪酸、脂肪酸アルコール、エステル、エーテル、ケトン、アミン類などの極性ワックスが好ましい。
【００３２】
炭化水素系ワックスとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンワックスなどがあげられる。市販品としては、「サンワックス ＬＥＬ−２５０」（商品名、三洋化成工業（株）製）、「ビスコール６５０‐Ｐ」（商品名、三洋化成工業（株）製）等が挙げられる。
【００３３】
極性ワックスとしては、例えば、脂肪酸アミド系やウレタン系をポリエチレンなどの炭化水素と極性成分（脂肪酸、脂肪酸アルコール、エステル、エーテル、ケトン、アミン類）を混合した複合ワックス等が挙げられる。市販品としては、「アマイイミド−６」（商品名、川研ファインケミカル（株）製）、「ＡＸ−２０００」（商品名、川研ファインケミカル（株）製）、「バンルーブ Ｎ−１８」（商品名、ハリマ化成（株）製）、「ＨＡＤ−５１５０」（商品名、日本精蝋（株）製）、「花王ワックス２３０−２」（商品名、花王（株）製）、「ユーメックス１０１０」（商品名、三洋化成工業（株）製）等が挙げられる。
【００３４】
前記ワックスは、内層Ｄに０．１質量％以上２０質量％以下含有することが好ましい。また、０．５質量％以上６．５質量％以下含まれることがより好ましい。内層Ｄが複数層ある場合も同様である。ワックスの含有量を０．１質量％以上２０質量％以下とすると、前述したカーボンブラックの分散不良による表面欠陥の発生を容易に低減し、また、粘度バランスが良くなり、チューブ形状良化を容易に行うことができる。
【００３５】
導電性被覆層Ｃを形成する材料には、その他、必要に応じて導電性充填剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤などを配合してもよい。必要に応じて配合する導電性充填剤としては、グラファイト、金属酸化物を挙げることができる。金属酸化物としては、例えば、酸化チタン、酸化鉛、などが挙げられる。
【００３６】
導電性被覆層Ｃの形成は、形成方法等特に制限されるものではない。従来安定生産が難しいとされた中抵抗領域の導電性を有するローラを安定して生産できるという観点から、シームレスチューブを作製し、このシームレスチューブを導電性基体と弾性層からなる支持部材上に被覆して形成することが好ましい。
【００３７】
導電性被覆層Ｃの形成に使用する前記シームレスチューブの作製方法は、特に限定されるものではなく、例えば、次のようにして作製することができる。すなわち、まず熱可塑性エラストマー、カーボンブラック、ワックス、その他の添加剤を混練し、続いてこれをペレット化する。次に、得られたペレットを押出成形機により押し出し、シームレスチューブを作製する。複数の層を有するシームレスチューブは、例えば、各々の層を形成するための材料ペレットを、共押出機を用いて同時に押し出して作製すればよい。
【００３８】
前記シームレスチューブの厚みは、特に限定されるものではないが、通常、１００μｍ以上６００μｍ以下とすることが好ましい。
【００３９】
また、前記支持部材は、導電性基体の外周上に、弾性層を形成することにより作製することができる。支持部材の作製方法は、特に限定されず、例えば、公知の方法のなかから適したものを選択すればよい。具体的には、例えば、次のようにして作製することができる。まず、表面に導電性接着剤を塗布した導電性基体を用意する。一方、弾性層Ｂ形成用の材料として、熱可塑性樹脂、ゴム、カーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤、加硫剤及びその他の添加剤を用い、これらを混練してゴムコンパウンドを調製する。次に、このゴムコンパウンドを押出機でチューブ状に押し出し、加硫して中心部に孔を有する弾性チューブを作製する。そして、表面に導電性接着剤を塗布した導電性基体上にこの弾性チューブを被覆し、続いて加硫した後、不要な弾性チューブ端部をカットして除き、その後、研磨することにより所定の直径の弾性層を有する支持部材を作製する。
【００４０】
次に、このようにして作製した支持部材の弾性層上に前記シームレスチューブを被覆し、ローラを製造することができる。
【００４１】
前記シームレスチューブを前記支持部材の弾性層上に被覆する方法は、特に限定されない。例えば、中心部の孔が、前記支持部材の弾性層の外径より小さいシームレスチューブを準備する。この中心部の孔の内径を、エアー圧等を利用して拡大し、そこに前記支持部材を挿入した後に、エアー圧等を開放して、シームレスチューブの収縮力で弾性層の周面に密着させて被覆する方法を挙げることができる。また、シームレスチューブを熱収縮性のシームレスチューブとし、前記支持部材の弾性層上に被覆した後に加熱し、収縮させて密着させる方法等を挙げることができる。
【００４２】
前記シームレスチューブの作製に用いるチューブ押し出し装置の一例を図２により説明する。成形に用いるダイス４には、空気導入用の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押し出し流路６，７が設けられている。成形に際しては、中央通孔５から空気を吹き込みながら、内側流路６に第１押し出し機８から被覆チューブを構成する内層材料を、また外側流路７に第２押し出し機９から被覆チューブを構成する外層材料をそれぞれ加圧注入する。内層Ｄと外層Ｅを重ね合わせ一体化して押し出して得られたチューブ３の内部を空気で膨らませながら、その外周に設けた水冷リング１０にて冷却する。冷却されたチューブはチューブ引き取り装置２２により送られ、所定長さに順次切断し、目的のシームレスチューブを得る。
【００４３】
次に、本発明のプロセスカートリッジについて説明する。
本発明のプロセスカートリッジは、本発明のローラを具備する。本発明のローラを帯電ローラとして具備するプロセスカートリッジの実施形態の一例を図３に示す。本発明のプロセスカートリッジは、前述したように、本発明のローラを具備することを特徴とするものであり、電子写真感光体、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段等は、特に限定されるものではない。
【００４４】
図３に示した実施形態のプロセスカートリッジにおいては、電子写真感光体１３は、矢印方向に所定の周速度で回転駆動する。電子写真感光体１３は回転過程において、一次帯電手段としての本発明の帯電ローラ１１により、その周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの像露光手段（不図示）からの画像露光１４を受ける。こうして電子写真感光体１３の周面に静電潜像が順次形成される。
【００４５】
形成された静電潜像は次に現像手段１５によりトナー現像され、現像されたトナー像は電子写真感光体１３と転写手段１６との間に電子写真感光体１３の回転と同期取りされて、不図示の給紙部から給紙された転写材１７に、転写手段１６によって順次転写される。
【００４６】
像転写を受けた転写材１７は、電子写真感光体１３面から分離されて像定着手段１８へ導入されて像定着を受け、複写物（コピー）として装置外へ排出される。
【００４７】
像転写後の電子写真感光体１３の表面は、クリーニング手段１９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し像形成に使用される。
【００４８】
前記例示では、帯電ローラとして使用した例を示したが、本発明のローラは現像手段１５内に設けた現像ローラ、転写手段１６内に設けた転写ローラ、現像手段１５内に現像ローラに当接して設けられた現像剤規制ローラ等に使用できる。
【００４９】
本発明の電子写真装置は、本発明のローラを帯電ローラ若しくは転写ローラ、又は現像ローラとして有するものであれば、特に制限されるものではない。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例を挙げて説明をするが、本発明は本実施例により限定されるものではない。
【００５１】
なお、融点測定には、「ＤＳＣ−６２００」（製品名、セイコーインスツルメンツ社製）を用い、装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルはアルミニウム製のパンを用い対照用に空のパンをセットし、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行った。
【００５２】
（弾性層を有するローラの作製）
［ローラ作製例１］（ローラ１の作製）
導電性基体として、鉄材を押出成形により、直径６ｍｍの棒材に押出し、長さ２４４ｍｍに切断後、ニッケルメッキを厚さ約３μｍ施したものを用意した。次に、弾性層の材料として、下記材料を用意した。
エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）（商品名：「ＥＰＴ４０７０」、三井化学（株）） １００質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株） １６質量部
パラフィンオイル（商品名：「ダイアナプロセスオイルＰＷ―３８０」、出光興産社製）１０質量部
炭酸カルシウム ４０質量部
酸化亜鉛 ５質量部
ステアリン酸 １質量部
硫黄 １．５質量部
テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ） １．５質量部
２−メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ） ０．５質量部
前記エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）に、前記カーボンブラック、加硫剤及びその他の添加剤を加え、２本ローラで混練分散し、ゴムコンパウンドを得た。得られたゴムコンパウンドを単軸押出機でチューブ状に押し出し、１６０℃、０．７ＭＰａの水蒸気中で３０分間加熱して加硫を行い、直径１２．５ｍｍ、長さ２４４ｍｍ、中心部に直径４ｍｍの孔を有する弾性チューブを作製した。表面に導電性接着剤を塗布した前記導電性基体上にこの弾性チューブを被覆し、続いて２００℃、０．７ＭＰａの水蒸気中で３０分間加硫した後、不要な端部のゴムを導電性基体の端面より１０ｍｍ内側にて両端カットして、不要な弾性チューブ端部を除いた。その後、研磨によって直径７．９５ｍｍの弾性層を有するローラ（支持部材）を得た。
【００５３】
（シームレスチューブの作製）
［チューブ作製例１］（チューブ１の作製）
チューブ１の外層を形成するための樹脂材料ペレットを次のようにして準備した。
スチレン系の熱可塑性エラストマー（商品名：「セプトン８００７」、クラレ社製） １００質量部
カーボンブラック（商品名：「スペシャルブラック５５０」、デグサ（株）） ７０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製） １０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
前記化合物を添加し、加圧式ニーダーを用いて２０℃〜２２０℃で溶融混練した後、冷却し、粉砕機で粉砕し、押出温度１４０℃〜２００℃で押出機を用いて造粒し、ペレットＡＯ１を作製した。
【００５４】
次にチューブ１の内層を形成するための樹脂材料ペレットを次のようにして準備した。
熱可塑性ポリウレタンエラストマー ＴＰＵ（商品名：「クラミロンＵ」、（株）クラレ製） １００質量部
ウレタン系ワックス（商品名：「ＨＡＤ−５１５０」、日本精蝋（株）製、融点１０１℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ６０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製） １０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
前記化合物を添加し、加圧式ニーダーを用いて１８０℃で１５分間混練した後、冷却し、粉砕機で粉砕して、押出温度１８０℃で押出機を用いて造粒し、ペレットＡＮ１を作製した。
【００５５】
次に、前記のペレットＡＯ１及びＡＮ１を用いてチューブ１を作製した。
内径φ１６．５ｍｍのダイスと外径φ１８．５ｍｍのポイントを備えた二層押出機で、押出温度１６０℃、チューブ引き取り速度２．５ｍｍ／ｓで押し出し、成型を行った。その後、サイジング、冷却工程を経て、チューブ内径φ７．４ｍｍ、最表面層の厚さ１００μｍ、内層の厚さ２００μｍ、長さ２５ｃｍのシームレスチューブ（チューブ１）を得た。
【００５６】
［チューブ作製例２］（チューブ２の作製）
内層において、ワックス、カーボンブラックを下記材料に変更したこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ２を作製した。
ポリプロピレンワックス（商品名：「ビスコール ４４０−Ｐ」、三洋化成工業（株）製、融点１５３℃）５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ５０質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株）製） １０質量部
【００５７】
［チューブ作製例３］（チューブ３の作製）
外層、内層各々において、下記材料を用いたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ３を作製した。
（外層）
スチレン系の熱可塑性エラストマー（商品名：「ダイナロン４６００Ｐ」、ＪＳＲ（株）製） １００質量部
ポリプロピレンワックス（商品名：「ビスコール５５０Ｐ」、三洋化成工業（株）製、融点１５２℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「スペシャルブラック５５０」、デグサ（株）） ７０質量部
酸化マグネシウム（商品名：「スターマグ」、神島化学（株）製）１０質量部
ステアリン酸カルシウム（商品名：「カルシウムステアレート」、日本油脂（株）製） １質量部
（内層）
ポリエチレン系ワックス（商品名：「サンワックスＬＥＬ−８００」、三洋化成工業（株）製、融点１３３℃） ５質量部
カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製） ５０質量部
カーボンブラック（商品名：「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオン（株）製） １０質量部
【００５８】
［チューブ作製例４］（チューブ４の作製）
内層において、エステル系ワックス（商品名：「ＮＰＳ−９１２５」、日本精蝋（株）製、融点６４℃）５質量部としたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ４を作製した。
【００５９】
［チューブ作製例５］（チューブ５の作製）
内層において、カーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ３０」、デグサヒュルスジャパン社製）を１０質量部としたこと以外はチューブ作製例１と同様に作製チューブ５を作製した。
【００６０】
［チューブ作製例６］（チューブ６の作製）
ワックスを用いなかったこと以外はチューブ作製例１と同様にして、チューブ５を作製した。
【００６１】
（実施例１、２、３）
前記チューブ作製例１、２及び３にて得られたチューブ１、２、３の各々を前記ローラ作製例１にて作製したローラ１にチューブ被覆装置（不図示）により嵌め込み、圧密着させ、帯電ローラ１、２及び３の各々を作製した。
【００６２】
（比較例１、２、３）
前記チューブ製造例４、５及び６にて得られたチューブ４、５及び６の各々を用いたこと以外は実施例１と同様にして、帯電ローラ４、５及び６の各々を作製した。
【００６３】
前記実施例及び比較例で作製したチューブ及び帯電ローラについて次の評価を行った。
【００６４】
＜画像評価＞
実施例及び比較例で得られた帯電ローラを２本用意した。１本目は、感光ドラムと当接するローラ位置をマーキングした上で、４０℃・９５％ＲＨの高温高湿環境下で１ヶ月放置した。その後、プロセスカートリッジ（製品名：「ＬＢＰ５４００用カートリッジ」、キヤノン（株）製）に組み込み、そのプロセスカートリッジをレーザービームプリンター（製品名：「ＬＢＰ５４００」、キヤノン（株）製）に装着した。これを２３±２℃、５５±５％ＲＨの条件の下で画像出しを行い、得られた画像を目視で検査し、下記基準に基づき長期保管による帯電ローラの帯電ムラを評価した。
【００６５】
２本目は長期保管を行わずに帯電ローラをプロセスカートリッジ（製品名：「ＬＢＰ５４００用カートリッジ」、キヤノン（株）製）に組み込み、これをレーザービームプリンター（製品名：「ＬＢＰ５４００」、キヤノン（株）製）に装着した。その後、２３±２℃、５５±５％ＲＨの条件の下で画像出しを行い、得られた画像を目視で検査し、下記基準に基づきローラ表面の凹凸、チューブ形状の評価をした。
【００６６】
＜長期保管による帯電ローラの帯電ムラの評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、帯電ローラピッチの横スジを確認し、以下のように評価した。
○：横スジ無し
×：横スジがみられた
【００６７】
＜ローラ表面の凹凸の評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、ローラ表面の凹凸による斑模様の有無を確認し、以下のように評価した。
○：斑模様なし
△：斑模様が極軽微にみられる
×：斑模様がみられる
【００６８】
＜チューブ形状の評価＞
前記画像出しにより得られた画像で、チューブ形状不良による画像ムラの有無を確認し以下のように評価した。
○：画像ムラなし
×：画像ムラが顕著にみられる
【００６９】
以上の結果を纏め、表１に示した。
これより、本発明のローラは、長期保管後においても帯電ムラがなく、ローラ表面も凹凸の低減、更にチューブ形状が良化することがわかる。また、これにより安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られるローラ及び本発明のローラを有するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することが可能となった。
【００７０】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明におけるローラの一例の、導電性基体に垂直な面における断面の該略を示す図である。
【図２】本発明におけるシームレスチューブの作製に用いる、チューブ押し出し装置の一例の概略構成図である。
【図３】本発明のプロセスカートリッジを装着した電子写真装置の該略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ 導電性基体
Ｂ 弾性層
Ｃ 被覆層
Ｄ 内層
Ｅ 外層
４ ダイス
５ 中央通孔
６ 押し出し流路
７ 押し出し流路
８ 第１押し出機
９ 第２押し出機
１０ 水冷リング
１１ 帯電ローラ
１２ 電源
１３ 電子写真感光体
１４ 画像露光
１５ 現像手段
１６ 転写手段
１７ 転写材
１８ 像定着手段
１９ クリーニング手段
２０ レール
２１ プロセスカートリッジ
２２ タイミングプーリー（チューブ引き取り装置部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に、少なくとも２層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記内層が、ワックスを０．１質量％以上、２０質量％以下含有する材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のローラ。
【請求項３】
前記被覆層が、複数の層からなるシームレスチューブを用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のローラ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のローラを具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のローラを具備していることを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
導電性基体の外周上に、弾性層と、該弾性層上に、少なくとも２層からなる被覆層とを有するローラにおいて、該被覆層が、少なくとも内層に、２０質量％以上５０質量％以下のカーボンブラックと融点が９０℃以上１７０℃以下であるワックスを含有する層であることを特徴とするローラ。
【請求項２】
前記内層が、ワックスを０．１質量％以上、２０質量％以下含有する材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のローラ。
【請求項３】
前記被覆層が、複数の層からなるシームレスチューブを用いて形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のローラ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のローラを具備していることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のローラを具備していることを特徴とする電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−６９５９９（Ｐ２００９−６９５９９Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３９１９１（Ｐ２００７−２３９１９１）
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１４日（２００７．９．１４）
【出願人】（３９３００２６３４）キヤノン化成株式会社 (640)
【Ｆターム（参考）】
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