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帯電ローラのための表面コーティング
説明

帯電ローラのための表面コーティング

【課題】耐用年数を延ばすために、所望の表面、電気的および/または機械的特性を有する帯電部材のための材料および方法を提供する。
【解決手段】伝導性コア121および伝導性コア121にわたって配設された外側ベース層123であって、この外側ベース層123が、約0.1μm〜約4μmの範囲の表面ラフネスRzを有する層であり、この外側ベース層123に配設される外表面コーティング129であって、この外表面コーティング129が、1つ以上のポリマーと組み合わせた複数の伝導性充填剤を含み、約2μm未満の表面ラフネスRzを有する外表面コーティング129からなる層を有する。ここで外表面コーティング129は、所望の表面、電気的および/または機械的特性を提供する。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
典型的な静電写真式再現装置において、複写されるべきオリジナルの光画像は、感光性部材上に静電潜像の形態で記録される。この静電潜像を、続いて、トナーと一般に称される検電熱可塑性樹脂粒子の適用によって視覚可能にする。詳細には、感光性部材を帯電させ、次いで光学系または画像入力装置からの光に曝し、その上に静電潜像を形成する。トナー粒子が光伝導性部材の表面に堆積された後、それらがコピーシートに転写されるか、または中間転写部材に転写され、続いてコピーシートに転写される。次いで定着プロセスによってコピーシートに永続的な画像が形成される。
【0002】
帯電ローラ(BCR)は、多くの場合、それらが、スコロトロン帯電器と比較して、オゾンをほとんど放出せず、より環境に優しいので、感光性部材をコロナ帯電するための帯電器として使用される。しかし、BCR帯電は、感光性部材および他の関連する印刷機部材と直接接触することを必要とする。この直接接触により、応力がBCRの表面ならびにBCRと直接接触する関連印刷機部材に加えられる。この場合に表面変形(結果としてプリント欠陥を生じるストリーク、摩耗およびくぼみ様変形を含む)が形成される。例えば、BCRの表面に構築された劣化および/またはデブリの結果として、暗色ストリークおよび白色/暗色スポットが現れ得る。ひいてはBCRおよび関連する印刷機部材の耐用年数が短縮される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
耐用年数を延ばすために、所望の表面、電気的および/または機械的特性を有する帯電部材のための材料および方法を提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
種々の実施形態によれば、本教示は、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材;伝導性基材にわたって配設された約0.1μm〜約4μmの表面ラフネスRを有する外側ベース層;およびこの外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができ、この外表面コーティングが、1つ以上のポリマーと組み合わせた複数の伝導性充填剤を含み、約2μm未満の表面ラフネスRを有する外表面コーティングを提供する。
【0005】
種々の実施形態によれば、本教示はまた、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材および伝導性基材にわたって配設された外側ベース層を含むことができる。外側ベース層は、イソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、天然ゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成できる。外側ベース層は、約0.1μm〜約4μmの範囲の表面ラフネスRを有することができる。帯電部材はまた、外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができる。外表面コーティングは、1つ以上のポリマーおよび複数の伝導性充填剤を含み、約2μm未満の表面ラフネスRを有する外表面コーティングを提供できる。1つ以上のポリマーは、ポリカプロラクトン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリカルボネート、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、エチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマー、フルオロポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択できる。
【0006】
種々の実施形態によれば、本教示はさらに、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材;伝導性基材にわたって提供された外側ベース層;およびこの外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができ、この外表面コーティングが、複数の伝導性充填剤および1つ以上のポリマーを含む。外側ベース層は、イソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、天然ゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成できる。外側ベース層は、約10ohm/平方〜約1013ohm/平方の範囲の表面抵抗率、および約0.1μm〜約4μmの範囲の表面ラフネスRを有することができる。外表面層の1つ以上のポリマーは、メラミン樹脂、フェノール樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、およびエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマーおよびこれらの組み合わせから選択される材料を含むことができる。外表面コーティングは、約10ohm/平方〜約1010ohm/平方の範囲の表面抵抗率、および約0.1μm〜約1.99μmの範囲の表面ラフネスRを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1A】図1Aは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な帯電デバイスを示す。
【図1B】図1Bは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な帯電デバイスを示す。
【図2A】図2Aは、本教示の種々の実施形態に従う帯電部材の種々の例示的な外表面コーティングを示す。
【図2B】図2Bは、本教示の種々の実施形態に従う帯電部材の種々の例示的な外表面コーティングを示す。
【図3】図3は、本教示の開示された実施形態を有していない帯電部材からのスキャンされた印刷画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
図1A〜1Bは、本教示の種々の実施形態に従う例示的な帯電デバイスを示す。例えば、図1A〜1Bのそれぞれのデバイスは、感光性部材、例えば光伝導性ドラム110を含むことができ、この部材は帯電器によってその表面を帯電されることができ、帯電器には電源108から電圧が供給され得る。帯電器は、例えば図1A〜1Bに示されるように帯電ローラ120A〜Bの形態での帯電部材であることができるが、当業者は、本教示の種々の実施形態に従って、帯電ベルト、シート、フィルム、またはドレルト(ベルトとドラムとの中間物)を含む他のタイプの帯電部材を使用できることを理解する。従って、ローラ、ベルトおよび/またはドレルトの形態での種々の伝導性基材は、帯電デバイスにおける帯電部材に使用できる。
【0009】
それぞれの例示的な帯電ローラ120A/Bは、外側ベース層123にわたって/外側ベース層123上に配設された外表面コーティング129を含む層スタックを含むことができる。層スタックは、伝導性コア112のような伝導性基材にわたって配設できる。図1A〜1Bに示されるように、帯電ローラ120A/Bは回転状態にある間、DC電圧および場合によりAC電流は、電源108から帯電ローラ120A/Bの伝導性コア121に印加でき、感光性ドラム110を帯電できる。
【0010】
図1A〜1Bにおける各帯電部材120A/Bは、例示的な光伝導性ドラム110と接触し続けるが、当業者は、帯電部材120A〜Bは、帯電されるべき誘電体受容器または他の好適な部材を帯電するために使用できることを理解する。加えて、光伝導性ドラムを用いる代わりに、光伝導性部材は、ベルト、フィルム、ドレルト(ベルトとドラムとの中間物)、または他の既知の光伝導性部材の形態であることができる。
【0011】
実施形態の1つでは、図1Aにおいて帯電ローラ120Aは、本教示の種々の実施形態に従って、伝導性コア121および伝導性コア121に直接提供される層スタック(外側ベース層123にわたって/外側ベース層123上の外表面コーティング129を含む)を含むことができる。
【0012】
実施形態において、任意層、例えば中間層および/または接着剤層は、図1Aのいずれかの隣接層間に位置できる。例えば、図1Bに示される例示的な帯電ローラ120Bは、図1Aの要素すべてを含むことができ、さらに、図1Bに示されるように伝導性コア121と外側ベース層123との間、および/または外側ベース層123と外表面コーティング129との間に配置される任意層、中間層および/または接着剤層を含む。
【0013】
図1A〜1Bにおける伝導性コア121は、電極および各帯電ローラ120A/Bの支持部材として作用できる。伝導性コア121は、アルミニウムの金属または金属合金、銅合金、ステンレススチールなど;クロムまたはニッケルめっきでコーティングされた鉄;および/または電気伝導性樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない電気伝導性材料から形成できる。電気伝導性支持体の直径は、例えば約1mm〜約20cm、または約3mm〜約10cm、または約5mm〜約2cmであることができる。当業者に既知のいずれかの好適な伝導性コアまたは基材は、本教示の種々の実施形態に従って使用できる。
【0014】
外側ベース層123は、例えばイソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン(EPDM)エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー(NBR)、天然ゴムなど、およびこれらの組み合わせが挙げられる材料から形成できる。
【0015】
任意の中間層および/または接着剤層は、開示された帯電部材の所望の特性および性能目的を達成するために適用できる。例示的な中間層は、エラストマー層、例えばシリコーン、EPDM、ウレタン、エピクロロヒドリンなどが挙げられる材料から形成された中間伝導性ゴム層であることができる。例示的な接着剤層は、例えばエポキシ樹脂およびポリシロキサンから形成できる。接着剤としては、知的財産権を有する材料、例えばTHIXON403/404、Union Carbide A−1100、Dow H41、Dow TACTIX740、Dow TACTIX741、およびDow TACTIX742を挙げることができる。
【0016】
実施形態において、帯電ローラを用いる代わりに、例えばローラ120A〜Bの材料および構造に対応する種々の帯電ベルトまたはシートまたはドレルトが、感光性部材を帯電するために使用できる。
【0017】
各帯電部材120A〜Bについて、外側ベース層123にわたって/外側ベース層123上に提供された外表面コーティング129、129A/Bは、1つ以上のポリマーと組み合わせた少なくとも複数の充填剤を含むことができる。例えば、図2A〜2Bは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な外表面コーティング129A〜Bを記載する。示されるように、1つ以上のポリマーは、図2A〜2Bに示されるようにポリマーマトリックス280Aおよび/または280を形成でき、および/または図2Bに示されるようにポリマー粒子280Bであることができる。ポリマー粒子280Bは、外表面コーティング129B内に分散された、約20nm〜約10μm、または約100nm〜約2μm、または約300nm〜約1μmの範囲の平均粒径を有することができる。ポリマー粒子280Bは、外表面コーティング全体の約50重量%〜約99重量%、または約60重量%〜約95重量%、または約70重量%〜約90重量%の範囲の量で存在できる。
【0018】
充填剤205は、伝導性または半導体性であることができる。例示的な充填剤材料としては、カーボンブラック、例えばKetjen Blackおよびアセチレンブラック;熱分解炭素、グラファイト;金属または金属合金、例えばアルミニウム、銅、ニッケルおよびステンレススチール;金属酸化物、ドープ酸化金属、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、および酸化スズ−酸化インジウム固溶体;伝導性ポリマー;電気伝導性プロセスによって処理された表面を有する絶縁材料など;テトラエチルアンモニウムの過塩素酸塩または塩素酸塩、ラウリルトリメチルアンモニウムなど;アルカリ金属、例えばリチウムおよびマグネシウムの過塩素酸塩または塩素酸塩、およびアルカリまたはアルカリ土類金属の塩など;および/またはこれらの組み合わせが挙げることができるが、これらに限定されない。例示的な伝導性ポリマーとしては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホネート)ポリマー(PEDOT:PSS)、PEDOT−PEG(すなわち、ポリエチレングリコール)ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。
【0019】
実施形態において、伝導性または半導体充填剤205は、帯電部材120A〜Bの各層に含まれることができ、この部材は、外表面コーティング129、外側ベース層123、任意中間層および/または任意の接着剤層を含む。
【0020】
外表面コーティング129はまた、1つ以上のポリマーを含むことができる。例示的なポリマーとしては、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリイミド、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、およびエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマー、フルオロポリマーおよびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。
【0021】
ポリカプロラクトンは、熱可塑性であることができ、約10,000〜約80,000、例えば約20,000〜約50,000、または約25,000〜約45,000の範囲の重量平均分子量を有することができる。熱可塑性ポリカプロラクトンの市販例としては、Capa(登録商標)6250およびCapa(登録商標)6100(Perstorp,SwedenのPerstorp ABおよび/またはToledo,OhioのPerstorp USA)を挙げることができる。
【0022】
共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマーおよび/またはエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマーとしては、スチレン−ブタジエン(SB)コポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン(NBR)コポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)ターポリマーなど、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。特定実施形態において、外表面コーティング129、129A/Bのために使用されるポリマーは、熱可塑性アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)ターポリマーであることができる。アクリロニトリルは、ABSターポリマーの約15重量%〜約35重量%で含まれることができる。ブタジエンは、ABSターポリマーの約5重量%〜約30重量%で含まれることができる。スチレンは、ABSターポリマーの約40重量%〜約60重量%で含まれることができる。ABSコポリマーの市販例としては、例えばMiddlebury,CTのChemtura Corp.からのBlendex(登録商標)200を挙げることができる。
【0023】
種々のポリウレタンは、外表面コーティング129、129A/Bのための熱可塑性または熱硬化性ポリマーとして本明細書で好適に使用できる。実施形態において、好適なポリウレタンは、ポリアクリレートおよびポリイソシアネートから誘導できる。好適なポリウレタンとしては、ポリアスパラギン酸エステルおよびイソシアネートの反応生成物(「2Kウレタン」);ヒドロキシ官能性ポリアクリレートおよびイソシアネートの反応生成物など;およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。ポリアクリレートの市販例としては、Desmophen(登録商標)NH1120およびDesmophen(登録商標)A450BA(Leverkusen,GermanyのBayer Material Science AG)を挙げることができる。イソシアネートの市販例としては、Desmodur(登録商標)BL3175A(Leverkusen,GermanyのBayer Material Science AG)を挙げることができる。
【0024】
種々のフェノール樹脂は、外表面コーティング129、129A/Bのためのポリマーとして本明細書で使用できる。本明細書で使用される場合、用語「フェノール樹脂」は、酸性または塩基性触媒の存在下、アルデヒドとフェノール供給源との縮合生成物を指す。
【0025】
フェノール供給源は、例えば、フェノール、アルキル置換されたフェノール、例えばクレゾールおよびキシレノール;ハロゲン置換されたフェノール、例えばクロロフェノール;多価フェノール、例えばレソルシノールまたはピロカテコール;多価フェノール、例えばナフトールおよびビスフェノールA;アリール置換されたフェノール;シクロアルキル置換されたフェノール;アリールオキシ置換されたフェノールなど、およびこれらの組み合わせであることができる。種々の実施形態において、フェノール供給源は、フェノール、2,6−キシレノール、o−クレゾール、p−クレゾール、3,5−キシレノール、3,4−キシレノール、2,3,4−トリメチルフェノール、3−エチルフェノール、3,5−ジエチルフェノール、p−ブチルフェノール、3,5−ジブチルフェノール、p−アミルフェノール、p−シクロヘキシルフェノール、p−オクチルフェノール、3,5−ジシクロヘキシルフェノール、p−フェニルフェノール、p−クロチルフェノール、3,5−ジメトキシフェノール、3,4,5−トリメトキシフェノール、p−エトキシフェノール、p−ブトキシフェノール、3−メチル−4−メトキシフェノール、p−フェノキシフェノール、多環フェノール、例えばビスフェノールA、およびこれらの組み合わせであることができる。
【0026】
フェノール系樹脂を製造する際に使用するためのアルデヒドは、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、パラアルデヒド、グリオキザール、フルフルアルデヒド、プロピノンアルデヒド、ベンズアルデヒドおよびこれらの組み合わせであることができる。実施形態の1つでは、アルデヒドはホルムアルデヒドであることができる。
【0027】
フェノール樹脂の非限定例としては、ジシクロペンタジエンタイプのフェノール系樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。フェノール樹脂の他の非限定例としては、アルコール可溶性レゾールタイプのフェノール樹脂、例えばPHENOLOTE(登録商標)J−325(Tokyo,JapanのDIC Corp);フェノール、p−tert−ブチルフェノール、およびクレゾールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばVARCUM(登録商標)29159および29101(OxyChem Co.)およびDURITE(登録商標)97(Borden Chemical);またはアンモニア、クレゾール、およびフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばVARCUM(登録商標)29112(OxyChem Co.);または4,4’−(1−メチルエチリデン)ビスフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばVARCUM(登録商標)29108および29116(OxyChem Co.);またはクレゾールおよびフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばVARCUM(登録商標)29457(OxyChem Co.)、DURITE(登録商標)SD−423A、SD−422A(Borden Chemical);またはフェノールおよびp−tert−ブチルフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばDURITE(登録商標)ESD556C(Border Chemical)を挙げることができる。
【0028】
実施形態において、フェノール樹脂は、そのまま使用でき、またはそれらは修飾されることができる。例えば、フェノール樹脂は、好適な可塑剤で修飾でき、可塑剤としては、例えば、ポリビニルブチラール、ナイロン樹脂、熱硬化性アクリル系樹脂、ポリビニルホルマール、アルキド、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂(ビスフェノールA、エピクロロヒドリンポリマーなど)、ポリアミド、ポリアクリレート、オイルなど、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。種々の修飾剤は、DESMOPHEN(登録商標)、DESMODUR(登録商標)、BUTVAR(登録商標)、ELVAMIDE(登録商標)、DORESCO(登録商標)、SILCLEAN(登録商標)、およびPARALOID(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。
【0029】
種々のアミノプラスト樹脂は、外表面コーティング129、129A/Bのためのポリマーとして本明細書で使用できる。本明細書で使用される場合、用語「アミノプラスト樹脂」は、窒素含有物質およびホルムアルデヒドから製造されるアミノ樹脂を指し、ここで窒素含有物質としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミンおよび/またはグリコールウリルを挙げることができる。アミノプラスト樹脂は、高度にアルキル化される、または部分的にアルキル化されることができる。実施形態において、アミノプラスト樹脂はそのまま使用でき、またはそれらは修飾できる。例えば、アミノプラスト樹脂は、好適な可塑剤で修飾でき、可塑剤としては例えば、ポリビニルブチラール、ナイロン樹脂、熱硬化性アクリル系樹脂、ポリビニルホルマール、アルキド、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂(ビスフェノールA、エピクロロヒドリンポリマーなど)、ポリアミド、ポリアクリレート、オイルなど、およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。種々の修飾剤は、DESMOPHEN(登録商標)、DESMODUR(登録商標)、BUTVAR(登録商標)、ELVAMIDE(登録商標)、DORESCO(登録商標)、SILCLEAN(登録商標)、およびPARALOID(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。
【0030】
メラミンが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂は「メラミン樹脂」として知られている場合がある。メラミン樹脂は、CYMEL(登録商標)、BEETLE(登録商標)、DYNOMIN(登録商標)、BECKAMINE(登録商標)、UFR(登録商標)、BAKELITE(登録商標)、ISOMIN(登録商標)、MELAICAR(登録商標)、MELBRITE(登録商標)、MELMEX(登録商標)、MELOPAS(登録商標)、RESART(登録商標)およびULTRAPAS(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。
【0031】
メラミン樹脂は、次の一般式を有することができる:
【化1】

式中、R、R、R、R、RおよびRは、同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約1〜約12個の炭素原子、または約1〜約8個の炭素原子、または約1〜約4個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。
【0032】
メラミン樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、メラミン樹脂は、高度にアルキル化/アルコキシル化され、部分的にアルキル化/アルコキシル化され、または混合アルキル化/アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、メラミン樹脂は、メチル化、n−ブチル化またはイソブチル化されることができる。他の実施形態において、メラミン樹脂は、低いメチロールおよび高いイミノ含有量を有することができる。実施形態において、メラミン樹脂は、メトキシメチルおよびイミノ主要機能を伴ってオリゴマー性質と記載されることができる。メラミン樹脂の非限定例としては、メチル化された高イミノメラミン樹脂(部分的にメチロール化されたおよび高度にアルキル化された)、例えばCYMEL(登録商標)323、325、327、328、385;高度にメチル化されたメラミン樹脂、例えばCYMEL(登録商標)350、9370;部分的にメチル化されたメラミン樹脂(高度にメチロール化されたおよび部分的にメチル化された)、例えばCYMEL(登録商標)373、370;高固形分の混合エーテルメラミン樹脂、例えばCYMEL(登録商標)1130、324;n−ブチル化メラミン樹脂、例えばCYMEL(登録商標)1151、615;n−ブチル化された高イミノメラミン樹脂、例えばCYMEL(登録商標)1158;イソ−ブチル化メラミン樹脂、例えばCYMEL(登録商標)255−10を挙げることができる。CYMEL(登録商標)メラミン樹脂は、Woodland Park,NJのCytec Industries Inc.から市販されている。
【0033】
実施形態において、メラミン樹脂は、メチル化ホルムアルデヒド−メラミン樹脂、メトキシメチル化メラミン樹脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、ヘキサメチロールメラミン樹脂、アルコキシアルキル化メラミン樹脂、例えばメトキシメチル化メラミン樹脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、およびこれらの混合物から選択できる。
【0034】
実施形態において、尿素が使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた「尿素樹脂」として知られる。尿素樹脂は、CYMEL(登録商標)、BEETLE(登録商標)、DYNOMIN(登録商標)、BECKAMINE(登録商標)およびAMIREME(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。
【0035】
尿素樹脂は次の一般式を有することができる:
【化2】

式中、R、R、RおよびRは同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約1〜約12個の炭素原子、または約1〜約8個の炭素原子、または約1〜約4個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。
【0036】
実施形態において、尿素樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、尿素樹脂は、高度にアルキル化/アルコキシル化され、部分的にアルキル化/アルコキシル化され、または混合アルキル化/アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、尿素樹脂は、メチル化、n−ブチル化またはイソブチル化されることができる。尿素樹脂の非限定例としては、メチル化尿素樹脂、例えばCYMEL(登録商標)U−65、U−382;n−ブチル化尿素樹脂、例えばCYMEL(登録商標)U−1054、UB−30−B;イソブチル化尿素樹脂、例えばCYMEL(登録商標)U−662、UI−19−Iを挙げることができる。CYMEL(登録商標)尿素樹脂は、Cytecand Park,NJのCytec Industries Inc.から市販される。
【0037】
実施形態において、ベンゾグアナミンが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた、「ベンゾグアナミン樹脂」として知られる。ベンゾグアナミン樹脂は、CYMEL(登録商標)、BEETLE(登録商標)、およびUFORMITE(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。
【0038】
ベンゾグアナミン樹脂は次の一般式を有することができる:
【化3】

式中、R、R、RおよびRは同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約1〜約12個の炭素原子、または約1〜約8個の炭素原子、または約1〜約4個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。
【0039】
ベンゾグアナミン樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、ベンゾグアナミン樹脂は、高度にアルキル化/アルコキシル化され、部分的にアルキル化/アルコキシル化され、または混合アルキル化/アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、ベンゾグアナミン樹脂は、メチル化、n−ブチル化またはイソブチル化されることができる。ベンゾグアナミン樹脂の非限定例としては、CYMEL(登録商標)659、5010、5011を含むことができる。CYMEL(登録商標)ベンゾグアナミン樹脂は、Woodland Park,NJのCytec Industries Inc.から市販されている。
【0040】
実施形態において、グリコウラシルが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた「グリコールウリル樹脂」として知られる。グリコールウリル樹脂は、CYMEL(登録商標)およびPOWDERLINK(登録商標)が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名にて知られている。
【0041】
グリコールウリル樹脂は、次の一般式を有することができる:
【化4】

式中、R、R、RおよびRは同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約1〜約12個の炭素原子、または約1〜約8個の炭素原子、または約1〜約4個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。
【0042】
グリコールウリル樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、グリコールウリル樹脂は、高度にアルキル化/アルコキシル化され、部分的にアルキル化/アルコキシル化され、または混合アルキル化/アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、グリコールウリル樹脂は、メチル化、n−ブチル化またはイソブチル化されることができる。グリコールウリル樹脂の非限定例としては、CYMEL(登録商標)1170、1171が挙げられる。CYMEL(登録商標)グリコールウリル樹脂は、Woodland Park,NJのCytec Industries Inc.から市販されている。
【0043】
実施形態において、フッ素含有ポリマーまたはフルオロポリマーは、例えばフルオロポリマー粒子として、外表面コーティング129、129A/Bのために使用できる。これらのフルオロポリマーは、例えばビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー性繰り返し単位を含むことができる。フルオロポリマーは、線状または分岐状ポリマー、および架橋フルオロエラストマーを含むことができる。フルオロポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE);ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂(PFA);テトラフルオロエチレン(TFE)およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)のコポリマー;ヘキサフルオロプロピレン(HFP)およびビニリデンフルオライド(VDF(登録商標)またはVF2)のコポリマー;テトラフルオロエチレン(TFE)、ビニリデンフルオライド(VDF(登録商標))、およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)のターポリマー;およびテトラフルオロエチレン(TFE)、ビニリデンフルオライド(VF2)、およびヘキサフルオロプロピレン(HFP)のテトラポリマーおよびこれらの混合物を挙げることができる。実施形態において、フルオロポリマーおよび/またはそれらの粒子は、化学および熱安定性を提供でき、低い表面エネルギーを有することができる。フルオロポリマーおよび/またはそれらの粒子は、約255℃〜約360℃または約280℃〜約330℃の溶融温度を有することができる。特定実施形態において、例示的なフルオロポリマーおよび/またはそれらの粒子は、外表面コーティングを形成するために溶融できる。
【0044】
外表面コーティング129、129A/Bは、コーティングプロセスを含む種々のフィルム形成技術によって形成でき、続いて固化プロセス、例えば硬化、乾燥、溶融、および/または冷却プロセスにより、物理的または化学的にポリマーと架橋して、ポリマーマトリックスを形成できる。
【0045】
例えば、伝導性充填剤および1つ以上のポリマー(例えばPCL)を含む分散液は、例えばトルエンのような溶媒中でのボールミル加工によって調製できる。このプロセスは、数日を要する場合がある。分散液は、約5%〜約60%、または約10%〜約50%、または約20%〜約40%の範囲の固形分重量%を含むことができる。次いで分散液は、例えばBCRの伝導性基材、BCRの中間層、BCRの接着剤層、および/または従来のBCRの従来の外側ベース層にコーティングできる。分散液を表面に適用するための例示的なコーティング技術としては、浸漬コーティング、ローラコーティング、スプレーコーティング、回転噴霧器、リングコーティング、ダイキャスティング、フローコーティングなどを挙げることができるが、これらに限定されない。適用されたまたはコーティングされた分散液は、次いで使用されるポリマーに従って、固化、例えば硬化または乾燥できる。
【0046】
あるいは、分散液は、伝導性充填剤および複数のポリマー粒子を含むように調製できる。実施形態において、ポリマー粒子は、ポリマー粒子分散液に含有されることができ、これを次いで伝導性充填剤と混合する。例えば、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する混合物は、上述のように所望の固形分パーセンテージを有するように形成できる。
【0047】
実施形態の1つでは、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する分散液のフィルムまたは層形成は、例えばBCRの伝導性基材、中間層、接着剤層、および/または外側ベース層にコーティングされることができる。コーティングされた分散液はさらに、例えばポリマー粒子の一部を少なくとも部分的に溶融し、続いて例えば冷却プロセスによって処理することができる。ポリマー粒子のこうした部分的な溶融は、図2Bに示されるポリマーマトリックス280を形成できる。
【0048】
別の実施形態において、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する分散液のフィルムまたは層形成は、第2のポリマーをそれらと混合する、例えば使用されるポリマーに依存して好適な溶媒中でのボールミル加工プロセスを用いることによって処理できる。第2のポリマーは、ポリマー粒子と同一または異なることができる。伝導性充填剤、ポリマー粒子、および第2のポリマーを含有する分散液は、上述の所望の固形分重量%、例えば約5%〜約60%、または約10%〜約50%、または約20%〜約40%の範囲を有することができる。次いで分散液を、種々のコーティング技術を用いて、例えばBCRの伝導性基材、中間層、接着剤層、および/または外側ベース層にコーティングできる。適用されたまたはコーティングされた分散液は、次いで使用されるポリマーに従って、固化、例えば硬化または乾燥できる。外表面コーティング129Bは、次いでポリマーマトリックス280中に分散した伝導性充填剤205およびポリマー粒子280Bの両方を有するように形成できる。
【0049】
他の場合、伝導性充填剤および特定量の固形分を有するポリマーを含有する分散液はまた、別個の基材表面に適用でき、固化した層を形成でき、これを次いで層形成後の基材から除去し、次いで外表面コーティング129、129A/Bとして帯電部材の対応する層(例えば伝導性コア、外側ベース層など)に適用する。
【0050】
実施形態において、得られた帯電部材の特定表面、電気的、機械的および/または構造的特性は、外側ベース層123にわたって/外側ベース層123上に提供された外表面コーティング129または129A/Bを含む層スタックの選択に依存して、選択および制御でき、各層は、充填剤およびポリマーについて所望の量/材料選択、層/コーティング形成について所望の条件/方法などを有する。この場合、所望の特性および性能目的を達成するための外表面コーティングおよび外側ベース層からの組み合わせ効果は、開示された帯電部材および関連帯電デバイスについて得ることができ、これは事実上、多数の環境および機械的変化に影響されない。
【0051】
例えば、外側ベース層にわたる/外側ベース層上の外表面コーティングは、数千サイクルの期間にわたって安定に均一に帯電され、帯電部材の外表面における粒子の構築を防止するような、表面ラフネス(R)を有することができる。故に、これらのコーティングは、表面における摩耗および粒子蓄積に関連するプリント欠陥を排除するための帯電部材の表面における摩耗および変形の顕在を防止できる。
【0052】
外側ベース層123は、約10mm〜約20cm、または約50mm〜約3cm、または約1cm〜約2cmの厚さを有することができる。外側ベース層123は、約10ohm/平方〜約1013ohm/平方、または約10ohm/平方〜約1011ohm/平方、または約10ohm/平方〜約1010ohm/平方の範囲の電気表面抵抗率を有することができる。外側ベース層123は、約0.1μm〜約4μm、または約0.2μm〜約3μm、または約0.3μm〜約2μmの範囲の表面ラフネスRを有することができる。外側ベース層123は、外表面コーティングの総重量の約1重量%〜約30重量%、または約10重量%〜約25重量%、または約15重量%〜約20重量%の範囲の量にて半導体または伝導性粒子(図2A〜2Bの205を参照)を含むことができる。
【0053】
外表面コーティング129、129A/Bは、約1μm〜約100μm、または約3μm〜約40μm、または約4μm〜約20μmの範囲の厚さを有することができる。外表面コーティングは、約10ohm/平方〜約1010ohm/平方、または約10ohm/平方〜約10ohm/平方、または約10ohm/平方〜約10ohm/平方の範囲の表面抵抗率を有する帯電部材を提供できる。実施形態において、外表面コーティングは、約2μm未満、例えば約0.1μm〜約1.99μm、または約0.25μm〜約1.5μm、または約0.5μm〜約1.0μmの表面ラフネスRを有する帯電部材を提供できる。外表面コーティング129、129A/Bは、外表面コーティングの総重量の約1重量%〜約60重量%、または約10重量%〜約50重量%、または約15重量%〜約40重量%の範囲の量で伝導性粒子を含むことができる。
【0054】
実施形態において、外側コーティングおよび/または外側ベース層の寸法、充填剤、および/または電気的、機械的、および/または他の特徴は制限されない。
【0055】
本明細書で使用される場合、用語表面ラフネスRは、標準JIS B0601−1982に開示されるような10点中間表面ラフネスを指す。用語、表面ラフネス、プロファイル、プロファイルの参照長さ、ラフネス曲線、カットオフ値、プロファイルの中間線、およびプロファイルピークおよび谷は、この標準に規定される通りである。例えば、10点中間ラフネスは、差異の値であり、その長さはプロファイルからの参照長さに対応するサンプル化された部分内で、中間線に平行であり、プロファイルと交差しない直線からの垂直倍率方向にて測定される場合に最高の高さから5番目の高さまでのピーク高度の中間値と、最も深い谷から5番目の深さまでの谷の高度の中間値との間で、マイクロメートル(μm)単位で表現される値である。プロファイルは、例えば標準表面形状測定装置によって示されてもよい。
【0056】
加えて、開示された外表面コーティングおよび/または層スタックは、関連する印刷機部材と直接接触することによる問題を解決するために、帯電部材の保護層として機能し得る。例えば、均一帯電および所望の帯電性は、開示された外表面コーティングおよび/または層スタックを有していない従来のBCRにわたって達成できる。プリント品質は改善できる。さらに、開示された外表面コーティングおよび/または層スタックは、従来のBCRまたは開示された例示的な部材120A〜Bをリファビッシュできる。一般に、BCRの外表面が許容可能なプリントを提供するのには損傷を受け過ぎている場合、リファビッシュするために回収されるべきである。実施形態において、リファビッシュは、開示された外表面コーティングおよび/または層スタックを適用することを含むことができる。保護層を既に有するまたは有していない損傷した表面を有するBCRにこの保護層を適用することによって、BCRは複数回使用できる。
【実施例】
【0057】
例示的な分散液は、1つ以上のポリマーとカーボンブラックとを含有する混合物をボールミル加工することによって調製した。表1には、Vulcan XC72カーボンブラック(Cabot Corp.,Boston,MA)と組み合わせた種々の例示的なポリマーを示す。表1における各分散液は、1/8インチのステンレスチールショットを使用し、約3日間の期間にわたってボールミル加工した。次いで分散液をろ過し、ミリングボールを除去し、Tsukiageコーターを用いてImariBCR上にコーティングし、約6μmのコーティング厚さを得た。コーティングされたローラは、次いで約140℃に設定された対流オーブンにて約15分間乾燥し、BCRを形成した。これらのコーティングそれぞれについて、例えばHiresta UP Resistivity Meterによって測定される表面抵抗率および、例えばPerthometerによって測定される表面ラフネスを表1に示す。
【表1】

【0058】
表1において、例示的な外表面コーティングは、(A)硬化剤B98とCYMEL(登録商標)325表面コーティングを有するメラミン樹脂組成物;(B) DORESCO(登録商標)TA−228/CYMEL(登録商標)1170を含む表面コーティング;および(C)Blendex200のABS表面コーティングを含むを含んでいた。表面コーティング(A)〜(C)を有する得られた各BCRのための帯電均一性スキャンニングは、Hodaka固定器具における50kサイクル摩耗試験前後で行われた。得られたBCRそれぞれの帯電均一性は、外表面コーティングを有していないコントロールBCRよりも大きく観察されたが、これは電荷構築も電荷容量の劣化もないことを示す。
【0059】
得られた各BCRを、Hodaka固定器具における50kサイクル摩耗に供した後回収されたスキャンされたプリント画像はプリント欠陥を示さなかったが、これは摩耗、スクラッチまたは他の表面欠陥が試験期間中には顕在化せず、得られたBCRの表面に回収されたトナー堆積物がなかったことを示す。対照的に、外表面コーティングも層スタックも有していないコントロールBCRから得られたプリント画像は、図3に見られるように顕著なストリーキングを示した。形成されたBCRの寿命は、開示された外表面コーティングまたは開示された層スタックの適用により延長された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
次を含む帯電部材: 伝導性基材; 伝導性基材にわたって配設された外側ベース層あって、この外側ベース層が、約0.1μm〜約4μmの範囲の表面ラフネスRを有する層;および この外側ベース層に配設される外表面コーティングであって、この外表面コーティングが、1つ以上のポリマーと組み合わせた複数の伝導性充填剤を含み、 約2μm未満の表面ラフネスRを有する外表面コーティングを提供するコーティング。
【請求項2】
前記外表面コーティングの表面ラフネスRが、約0.25μm〜約1.5μmの範囲である、請求項1に記載の部材。
【請求項3】
前記外表面コーティングの表面ラフネスRが、約0.5μm〜約1.0μmの範囲である、請求項2に記載の部材。
【請求項4】
前記外表面コーティングの1つ以上のポリマーが、ポリカプロラクトン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリカルボネート、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、エチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマー、フルオロポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の部材。
【請求項5】
前記複数の伝導性充填剤が、カーボンブラック、熱分解炭素、グラファイト、金属酸化物、ドープ金属酸化物、金属合金、伝導性ポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、
ここで、伝導性ポリマーが、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、PEDOT:PSSポリマー、PEDOT−PEGブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の部材。
【請求項6】
前記複数の伝導性充填剤が、前記外表面コーティングの総固形分含有量に対して、約1重量%〜約60重量%の範囲の量で存在する、請求項1に記載の部材。
【請求項7】
前記外表面コーティングが、1つ以上のポリマーによって形成されたポリマーマトリックス中に分散した前記複数の伝導性充填剤を含む、請求項1に記載の部材。
【請求項8】
前記外表面コーティングが、1つ以上のポリマーによって形成された複数のポリマー粒子を含み、この複数のポリマー粒子が、約20nm〜約10μmの範囲の平均粒径を有する、請求項1に記載の部材。
【請求項9】
前記外表面コーティングが、約10ohm/平方〜約1010ohm/平方の範囲の表面抵抗率を有する、請求項1に記載の部材。
【請求項10】
前記外側ベースコーティングが、約10ohm/平方〜約1013ohm/平方の範囲の表面抵抗率を有する、請求項1に記載の部材。

【図1A】
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【図1B】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−11880(P2013−11880A)
【公開日】平成25年1月17日(2013.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−123656(P2012−123656)
【出願日】平成24年5月30日(2012.5.30)
【出願人】(596170170)ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】XEROX CORPORATION
【Fターム(参考)】