説明

帯電部材及び電子写真装置

【課題】帯電均一性を保持しつつ、被帯電体の汚染を防止し、長期使用においても良好な画像を維持しつつ、帯電音のような帯電時の騒音の発生を抑制し得る帯電部材及び、この帯電部材を有する電子写真装置を提供する。
【解決手段】導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられた発泡ゴム層と、該発泡ゴム層上に設けられた非発泡ゴム層と、該非発泡ゴム層上に形成された表面層とを有する帯電部材において、該発泡ゴム層のアスカーC硬度と該非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差は、20度以上50度以下であり、該非発泡ゴム層の厚みは、100μm以上2mm以下であり、該表面層は、5μm以上50μm以下の厚みを有する架橋樹脂層であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、帯電部材、及び帯電部材を用いた電子写真装置に係り、特に、電圧を印加した帯電部材を被帯電体(感光ドラム)に接触させることで被帯電体を帯電処理する帯電部材、及びこれを用いた電子写真装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真装置としては、多数の方法が知られているが、一般には、静電潜像に帯電させたトナーを付着させる方式が広く採用されている。つまり、この方式は、まず、光導電性物質を利用し、種々の手段により感光ドラム上に電気的潜像を形成する。次いで、この潜像にトナーを付着させることで現像を行って、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ものである。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ドラム上より除去される。
【0003】
従来から上述の電気的潜像を形成させるのに用いられている電子写真装置の帯電処理装置としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代って、接触帯電装置が実用化されてきている。接触帯電装置は、低オゾン、低消費電力の達成を目的としており、このなかでも、導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、帯電部材として好ましく用いられている。ローラ帯電方式では、まず、導電性の弾性ローラ(帯電ローラ)を被帯電体(感光ドラム)に加圧当接させる。次に、これに、直流電圧と、直流電圧を帯電ローラに印加したときの帯電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧を有する振動電界とを、帯電ローラと感光ドラムとの間に形成させる。これにより、感光ドラムの帯電均一性を図ることができる。しかしながら、振動電界を印加することにより帯電ローラと感光ドラムとが接触振動し、帯電音が発生するという問題が生じる。この帯電音は、特に、帯電ローラに印加する交流電圧の振動数が大きいと、高周波で耳障りな騒音となる。また、帯電ローラの真円度が低いと、その帯電ローラの振れに対応した形で帯電音の騒音にうねりが生じて非常に耳障りとなる。
【0004】
従来、帯電音の騒音レベルを抑制するには、帯電ローラの硬度を下げることが有効であった。帯電ローラの硬度を下げる手法として、弾性層中に含有させる軟化油や可塑剤のような添加剤の添加量を増やすことが考えられる。しかしながら、帯電部材から可塑剤が染み出し感光ドラムを汚染してしまうという問題があった。
【0005】
また、導電性ローラの表面に所望の電気的抵抗特性を付与する目的で、コーティングにより抵抗層を設ける手法が採用されているが、この手法を採用すると、下地表面の凹凸の影響を受け易い。そのため、抵抗層形成後の表面を平滑に仕上げるのは困難なことであった。特に、発泡体を弾性層に使用した場合、発泡体表面の凹凸が大きいため、抵抗層表面を平滑に仕上げることが大変因難であった。表面の平滑性が悪いと、連続複数枚画出しを行なった際に凹凸要因の汚れムラが発生し、画像不良が発生してしまうという問題もあった。
【0006】
これに対して、近年、帯電ローラとして、導電性軸体上に導電性発泡体層を設け、さらにこの導電性発泡体層上に導電性非発泡体層を設け、さらにこの導電性非発泡体層上に保護層をコーティングした帯電ローラが開示されている(特許文献1参照)。帯電ローラを製造する方法としては、円筒状の成型金型を用いた加硫発泡により形成する方法が挙げられるが、帯電ローラと感光ドラムとが加圧当接する状態が長期間続くと、帯電ローラの感光ドラムとの当接部に圧縮永久歪みが生じてしまう。その結果、圧縮永久歪みの部分が帯電音のうねりを悪化させるという問題が生じていた。
【特許文献1】特開平6−186824号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、帯電均一性を保持しつつ、被帯電体の汚染を防止し、長期使用においても良好な画像を維持しつつ、帯電音のような帯電時の騒音の発生を抑制し得る帯電部材及び、この帯電部材を有する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】
【0008】
本発明による帯電部材は、導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられた発泡ゴム層と、該発泡ゴム層上に設けられた非発泡ゴム層と、該非発泡ゴム層上に形成された表面層とを有する帯電部材において、該発泡ゴム層のアスカーC硬度と該非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差は、20度以上50度以下であり、該非発泡ゴム層の厚みは、100μm以上2mm以下であり、該表面層は、5μm以上50μm以下の厚みを有する架橋樹脂層であることを特徴とする。
【0009】
また、本発明による電子写真装置は、電子写真装置において、帯電手段が上述の帯電部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、表面が平滑で、連続複数枚画出しを行なった際にも汚れムラによる画像不良が発生しない。また、部材から被帯電体への可塑剤の染み出しによる被帯電体汚染がない。さらに、圧縮永久歪みが小さく、交流電界を印加した際に帯電音の騒音レベルが低く、帯電音の騒音のうねりも低くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の好適な実施形態につき説明する。
【0012】
(本発明による帯電部材)
本発明による帯電部材は、導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられた発泡ゴム層と、該発泡ゴム層上に設けられた非発泡ゴム層と、該非発泡ゴム層上に形成された表面層とを有する帯電部材において、該発泡ゴム層のアスカーC硬度と該非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差は、20度以上50度以下であり、該非発泡ゴム層の厚みは、100μm以上2mm以下であり、該表面層は、5μm以上50μm以下の厚みを有する架橋樹脂層であることを特徴とする。
【0013】
本発明による帯電部材の具体的な構成例を図1及び図2に示す。図1は、本発明による帯電部材の構成を示す概略横断面図を示し、図2は、本発明による帯電部材の構成を示す概略縦断面図を示す。本発明による帯電部材は、導電性支持部材1aと、その外周に形成された発泡ゴム層1bと、その外周に形成された非発泡ゴム層1cと、最外層の表面層1dとを少なくとも有する帯電部材である。
【0014】
本発明で使用する導電性支持部材1aとしては、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルのような金属やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅のような合金が挙げられる。また、導電性支持部材1aとしては、上述の他、カーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料のような、剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもできる。また、導電性支持部材1aの形状としては、円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状であってもよい。また、これらの表面に防錆や耐傷性付与を目的として、メッキを施しても構わない。
【0015】
本発明で使用する発泡ゴム層1b及び非発泡ゴム層1c(以下、これらをまとめて「導電性弾性体層」とも称する。)の材料としては、以下の各種ゴムが挙げられる。
【0016】
天然ゴム
クロロプレンゴム(CR)
イソプレンゴム(IR)
エチレンプロピレンゴム(EPDM)
スチレンブタジエンゴム(SBR)
ウレタンゴム
エピクロルヒドリンゴム
エポキシゴム
ブチルゴム
【0017】
発泡ゴム層1b及び非発泡ゴム層1cは、これらの材料を、ゴムまたはスポンジ状に形成したものであってもよい。また、発泡ゴム層1b及び非発泡ゴム層1cは、これらのゴムにカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物のような電子導電機構を有する導電剤を適宜添加したものであってもよい。また、アルカリ金属塩や四級アンモニウム塩のようなイオン導電機構を有する導電剤を適宜添加したものであってもよい。
【0018】
導電性弾性体層の発泡ゴム層1bの材料には、上述の他、公知の発泡剤を用いてもよい。発泡剤の例としては、アゾジカルボンアミド(ADCA)、p,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)、N,N’−ジニトロペンタメチレンテトラミン(DPT)、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。なかでも、加硫速度が速くなりにくいという観点から、アゾジカルボンアミド(ADCA)及びp−p‘オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)が好ましい。また、発泡を補助する目的で、尿素のような公知の発泡助剤と添加してもよい。
【0019】
本発明による帯電部材おいて、導電性弾性体層の発泡ゴム層のアスカーC硬度と、非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差は、20度以上50度以下である。この差が20度未満であると、帯電部材が被帯電体に加圧当接される状態が長期間続いた際、発泡ゴム層の変形だけで加圧変形を吸収することなく非発泡ゴム層を変形させてしまう。そして、帯電部材と被帯電体との当接部に圧縮永久歪みが生じ、圧縮永久歪みの部分が帯電音のうねりを悪化させてしまう。また、この差が50度より大きいと、導電性弾性体層の非発泡ゴム層の研磨後の表面の平滑性が悪くなってしまう。その結果、連続複数枚画出しを行なった際に凹凸要因の汚れムラが発生し画像不良が発生してしまう。
【0020】
本発明による帯電部材において、導電性弾性体層の非発泡ゴム層の厚みは、100μm以上2mm以下である。この厚みが100μm未満であると、非発泡ゴム層の本来の特性(硬さ・強度)が充分に発揮されず、被帯電体に加圧当接された際に発泡ゴム層と同様に変形してしまう。この場合、帯電部材が被帯電体に加圧当接されている状態が長期間続くと、帯電部材と被帯電体との当接部に圧縮永久歪みが生じ、圧縮永久歪みの部分が帯電音のうねりを悪化させてしまう。また、この厚みが2mmを越えると、帯電部材の硬度が高くなってしまい、帯電音の騒音レベルが悪化してしまう。
【0021】
発泡ゴム層と非発泡ゴム層とを有する導電性弾性体層の形成方法としては、上記の構成を満たす方法であれば、特に制約はなく、公知の方法を適宜用いればよい。例えば、この形成方法として、上述の各種ゴム成分その他の成分からなる組成物を混和した後、押出し機により同時一体的にチューブ状に押出し加硫された後に研磨加工され形成する方法であってもよい。複数層を同時一体的に押出し形成することにより工数の簡素化が図られる。また、加硫・発泡を金型内で行なっていないため連続的に生産することができる。
【0022】
本発明による帯電部材において、上述の非発泡ゴム層上に形成される表面層1dは、5μm以上50μm以下の厚みを有する架橋樹脂層である。
【0023】
表面層の厚みが5μm未満であると、ゴム組成物である導電性弾性体層に含有される軟化油や可塑剤、イオン導電剤のような成分が染み出し被帯電体を汚染してしまうという問題が生じてしまう。表面層の厚みが50μmより大きいと、帯電部材の硬度が高くなってしまい帯電音の騒音レベルが悪化してしまう。
【0024】
表面層を構成する架橋樹脂層としては、感光ドラムのような被帯電体と接触して被帯電体表面を帯電させ得る樹脂から構成されていれば、特に制約はなく、例えば、ポリオールをイソシアネートで架橋したウレタン樹脂や、フッ素を含有するウレタン樹脂を有することが好ましい。
【0025】
上述のポリオールとして具体的には、以下の各種ポリエーテルポリオール、若しくはポリカプロラクトン又はこれらの誘導体(アクリル変性)が挙げられる。
【0026】
ポリオキシテトラエチレングリコール
ポリオキシテトラメチレングリコール
ポリオキシプロピレングリコール
【0027】
上述のイソシアネートとしては、イソシアネート基を分子中に有する化合物であれば、特に制約はない。なかでも、イソシアネート基を分子中に2つ以上有する、MDI(ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート)、HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)のようなポリイソシアネートは、取り扱いが簡単で高品質な塗膜が得られる点で、好ましい。また、これらのイソシアネートの誘導体、又はこれらを組み合わせて用いてもよい。
【0028】
また、表面層1dには汚れ防止性を付与することができ、感光ドラムのような被帯電体の汚れを防止する添加剤として、上述のイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものを有してもよい。例示すると、水酸基、アルキル基、カルボキシル基のような置換基を有するポリマーが挙げられ、具体的には、メタクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルとのブロックコポリマーやその誘導体であるアクリルフッ素ポリマーが挙げられる。
【0029】
また、表面層1dには、導電性の付与を目的に、各種導電剤を添加してもよい。この導電剤としては、特に限定されるものではないが、以下の成分が例示される。
【0030】
ケッチェンブラックEC、アセチレンブラックのような導電性カーボン
SAF、ISAF、HAF、FEP、GPF、SRF、FT、MTのようなゴム用カーボン
酸化処理を施したカラーインク用カーボン
熱分解カーボン、天然グラファイト、人造グラファイト
アンチモンドープの酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウムのような金属又は金属酸化物
【0031】
導電剤の表面は、各種の表面処理剤で処理されていてもよい。この表面処理剤の例としては、以下の成分が挙げられる。これらの成分は、組み合わせて用いてもよい。
【0032】
チタンカップリング剤又はアルコキシシランカップリング剤のようなカップリング剤
フルオロアルキルアルコキシシランカップリング剤のようなカップリング剤(珪素、チタン、アルミニウム、ジルコニウムなど中心金属は特に選ばない)
オイル、ワニス、有機化合物
【0033】
また、上記導電剤の添加量は、所望する抵抗が得られるように適宜調整することができる。
【0034】
表面層は、上記の表面層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェイカー、ダイノミル、パールミルのようなビーズを利用した従来公知の分散装置を用いて公知の方法により分散させた塗料を用いて、非発泡ゴム層上に層構造となるように形成すればよい。この塗料を用いて非発泡ゴム層上に表面層を形成する方法としては、例えば、ディッピング法、スプレーコート法、リングコート法が挙げられる。なかでも、表面層の形成には、樹脂塗料の利用効率の点で、リングコート法を用いることが好ましい。以下、円筒形状のゴムローラを表面層の形成の対象としたリングコート法について、説明する。
【0035】
図3は、リングコート法に用いる機器の一例を示す概略図を示し、図4は、図3に示す機器におけるリング塗工ヘッドの周辺の概略図を示す。
【0036】
表面層の形成の対象となるゴムローラ2aは、ローラ上把持軸2bとローラ下把持軸2cとの間に垂直状態で支持される。リング塗工ヘッド2dは、ゴムローラ2aと同心円状の関係に配置される。リング塗工ヘッド2dには、塗料貯蔵タンク2fに貯溜された塗料が、シリンジポンプ2eを介して、供給される。リング塗工ヘッド2dは、塗料をリング塗工ヘッド内に導入する液供給口3bと、リング塗工ヘッド2dと同心円状に配置された液分配室3cと、リング塗工ヘッド2dと同心円状に配置されゴムローラと所定の距離で対向する吐出口3aとを有する。塗料貯蔵タンク2fに貯溜されシリンジポンプ2eを介して液供給口3bに供給された塗料は、リング塗工ヘッド2dの全周に同心円状に配置された液分配室3cに導入される。この塗料は、吐出口3aを介して、ゴムローラ2aの表面に塗工される。塗料の導入量に合わせて、ゴムローラ2aとリング塗工ヘッド2dとを所定の速度で相対移動させると、塗料は、ゴムローラ2a表面に所望の塗工膜厚に応じて、全周均一に適量のみ供給される。このようにして、ゴムローラの表面に表面層が形成される。なお、ゴムローラ表面への吐出量は、所望の塗工膜厚と樹脂塗料の固形分との比率により、適宜調節すればよい。
【0037】
(本発明による電子写真装置)
本発明による電子写真装置は、少なくとも上述の本発明による帯電部材を有し、電子写真被帯電体、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段のような他の構成部材については、特に限定されるものではない。図5は、本発明による帯電部材を用いた電子写真装置の一例の概略構成図である。像担持体としての回転ドラム型の電子写真被帯電体(感光ドラム)21は、図中の矢印で示す方向に、所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動する。感光ドラム21には、例えばロール状の導電性支持体と、この支持体上に無機感光材料又は有機感光材料を含有する感光層とを少なくとも有する公知の感光ドラムを採用してもよい。また、感光ドラム21は、感光ドラム表面を所定の極性や電位に帯電させるための電荷注入層を更に有してもよい。帯電部材としての帯電ローラ22は、帯電ローラと、この帯電ローラに帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源S1とによって帯電手段が構成されている。帯電ローラ22は、感光ドラム21に所定の押圧力で接触させてあり、本例では感光ドラム21の回転に対して順方向に回転従動する。この帯電ローラ22に対して、帯電バイアス印加電源S1から、所定の電圧が印加されることで、感光ドラム21の表面が所定の極性電位に一様に帯電処理される。露光手段23には、公知の手段を利用することができ、例えばレーザービームスキャナーのような手段を好適に例示することができる。露光手段23により目的の画像情報に対応したレーザー光のような露光Lが感光ドラム21の帯電処理面になされることにより、感光ドラム帯電面の露光明部の電位が選択的に低下(減衰)して感光ドラム21に静電潜像が形成される。現像手段24としては、公知の手段を利用することができる。例えば、本例における現像手段24は、以下の3つの部材により構成されている。つまり、トナーを収容する現像容器の開口部に配設されてトナーを担持搬送するトナー担持体24aと、収容されているトナーを攪拌する攪拌部材24bと、トナー担持体24aのトナーの担持量(トナー層厚)を規制するトナー規制部材24cとである。現像手段24は、感光ドラム21表面の静電潜像の露光明部に、感光ドラム21の帯電極性と同極性に帯電しているトナー(ネガトナー)を選択的に付着させて静電潜像をトナー像として可視化する。現像方式としては、特に制限はなく、既存の方法すべてを用いることができる。既存の方法としては、例えば、ジャンピング現像方式、接触現像方式及び磁気ブラシ方式がある。転写手段としての転写ローラ25は、公知の手段を利用することができ、例えば金属の導電性支持体上に中抵抗に調製された弾性樹脂層を被覆してなる転写ローラを例示することができる。転写ローラ25は、感光ドラム21に所定の押圧力で接触させて転写ニップ部を形成させてあり、感光ドラム21の回転と順方向に感光ドラム21の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。また、転写バイアス印加電源S2からトナーの帯電特性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写ニップ部に対して給紙機構部(図示せず)から転写材Pが所定のタイミングで給紙される。その後、その転写材Pの裏面は、転写電圧を印加する転写ローラ25により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電される。これにより、転写ニップ部において感光ドラム21面側のトナー画像が転写材Pの表面側に静電転写される。転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Pは、感光ドラム面から分離して、トナー画像定着手段(図示せず)へ導入されて、トナー画像の定着を受けて画像形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画像形成モードの場合は、この画像形成物が再循環搬送機機構(図示せず)に導入されて転写ニップ部へ再導入される。転写残余トナーのような感光ドラム21上の残留物は、ブレード型のようなクリーニング手段26により、感光ドラム上より回収される。また、感光ドラム21に残留電荷が残るような場合には、帯電ローラ22による一次帯電を行なう前に、前露光手段27によって感光ドラム21の残留電荷を除去したほうが好ましい。
【実施例】
【0038】
以下に、具体的な実施例及び比較例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
【0039】
<帯電部材の作成>
・導電性弾性体層の作成
導電性弾性体層の発泡ゴム層用の未加硫未発泡原料組成物は、以下の各成分を用いた。
【0040】
[原料ポリマー]
エピクロルヒドリン系ゴム(商品名「EPION−301」:ダイソー(株)製)
エピクロルヒドリン系ゴム(商品名「ゼオスパン8010」:日本ゼオン(株)製)
[充填剤]
カーボンブラック(商品名「旭#15」:旭カーボン(株)製)
炭酸カルシウム(商品名「スーパーSS」:丸尾カルシウム(株)製)
[軟化剤]
セバシン酸系ポリエステル(P−202)(商品名「ポリサイザーP−202」:大日本インキ化学(株)製)
[導電剤]
四級アンモニウム塩(商品名「アデカサイザーLV70」:旭電化工業(株)製)
[加硫剤]
硫黄(商品名「サルファックスPMC」:鶴見化学工業(株)製)
[加硫促進剤]
2−メルカプトベンゾチアゾール(M)(商品名「ノクセラーM」:大内新興化学工業(株)製)
ジベンゾチアジルジスルフィド(DM)(商品名「ノクセラーDM」:大内新興化学工業(株)製)
テトラエチルチウラムジスルフィド(TET)(商品名「ノクセラーTET」:大内新興化学工業(株)製)
[加硫促進助剤]
酸化亜鉛(商品名「亜鉛華2種」:ハクスイテック(株)製)
ステアリン酸(商品名「ルナックS」:花王(株)製)
[発泡剤]
アゾジカルボンアミド(ADCA)(商品名「ビニホールAC#LQ」:永和化成(株)製)
p,p’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)(商品名「ネオセルボンN1000#S」:永和化成(株)製)
[発泡助剤]
尿素(「セルペースト101」:永和化成(株)製)
【0041】
これらの各成分の含量(質量部)を、表1及び表2に示す値とした。混錬には、オープンロールを用い、均一な組成物とした。
【0042】
また、導電性弾性体層の非発泡ゴム層用の未加硫非発泡原料組成物は、以下の各成分を用いた。
[原料ポリマー]
エピクロルヒドリン系ゴム(商品名「EPION−301」:ダイソー(株)製)、及び エピクロルヒドリン系ゴム(商品名「ゼオスパン8010」:日本ゼオン(株)製)
[充填剤]
カーボンブラック(商品名「旭#15」:旭カーボン(株)製)、又は
カーボンブラック(商品名「ThermaxN−990」:Cancarb(株)製)及び
炭酸カルシウム(商品名「ナノックス#30」:丸尾カルシウム(株)製)
[軟化剤]
セバシン酸系ポリエステル(商品名「ポリサイザーP−202」:大日本インキ化学(株)製)
[導電剤]
四級アンモニウム塩(商品名「アデカサイザーLV70」:旭電化工業(株)製)
[加硫剤]
硫黄(商品名「サルファックスPMC」:鶴見化学工業(株)製)
[加硫促進剤]
ジベンゾチアジルジスルフィド(DM)(商品名「ノクセラーDM」:大内新興化学工業(株)製)
テトラキス2−エチルヘキシルチウラムジスルフィド(TOT)(商品名「ノクセラーTOT」:大内新興化学工業(株)製)
[加硫促進助剤]
酸化亜鉛(商品名「亜鉛華2種」:ハクスイテック(株)製)
ステアリン酸(商品名「ルナックS」:花王(株)製)
【0043】
これらの各成分を用い、各成分の含量(質量部)を、表1及び表2に示す値とした。混錬には、オープンロールを用い、均一な組成物とした。
【0044】
発泡ゴム層用の未加硫未発泡原料組成物の押出しは、スクリュー径Φ40mmの押出し機を、非発泡ゴム層用の未加硫非発泡原料組成物の押出しは、スクリュー径Φ30mmの押出し機を、それぞれ用い、同時一体的にチューブ状にゴム組成物を押出した。なお、発泡ゴム層及び非発泡ゴム層の肉厚に関しては、発泡ゴム層用の未加硫未発泡原料組成物、非発泡ゴム層用の未加硫未発泡原料組成物の肉厚を、押出し機のスクリュー回転数を調節して所定の肉厚になるよう調整することで、制御した。
【0045】
次に、外径14mm、内径6.0mmのチューブ状にゴム組成物を押出した後、400mmの長さに裁断し、加硫缶にて、160℃の水蒸気中で40分間1次加硫し、導電性弾性体層ゴム1次加硫チューブを得た。次に、直径9mm、長さ354mmの円柱形の導電性支持部材(鋼製、表面工業ニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央部317mmに金属とゴムとを接着する熱硬化性接着剤(商品名:メタロックU−20)を塗布し、80℃で30分乾燥した後、120℃で1時間乾燥した。この導電性支持部材を、上述の導電性弾性体層ゴム1次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンの中で160℃で2時間、2次加硫と接着剤の硬化とを行い、未研磨層を得た。この未研磨層のゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを319mmとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径13.95mm、中央部直径14.00mmのクラウン形状の発泡層と非発泡層の二層構造の導電性弾性体層を有するゴムローラを得た。
【0046】
・表面層の作成
上記ゴムローラ上に以下に示すような表面層を塗工形成した。
【0047】
表面層形成用の塗料は、以下の通り、調製した。まず、ラクトン変性アクリルポリオール(固形分70%、商品名「プラクセルDC2016」:ダイセル化学工業(株)製)100部を、メチルイソブチルケトン98部に溶解した。これに、以下の各成分を配合した。
【0048】
ブロックイソシアネート(IPDI) 107部
(固形分60%、商品名「デュラネートMF−K60X」:旭化成ケミカルズ(株)製)
アクリルフッ素系ポリマー 24部
(固形分30%、商品名「モディパーF200」:日本油脂(株)製)
カーボンブラック 11部
(商品名「MA100」:三菱化学(株)製)
変性ジメチルシリコーンオイル 0.2部
(商品名「SH−28PA」:東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製)
【0049】
これを、ペイントシェイカーを使用して6時間分散し、塗料を作成した。なお、この塗料の固形分は45%であった。この表面層形成用塗料を上述のリングコート法により上述の通り得たゴムローラ表面に塗工した。なお、表面層の膜厚は、塗料の吐出量を調節することにより、制御した。30分間風乾した後、110℃で60分間焼結乾燥した。こうしてローラ形状の帯電部材を得た。
【0050】
<帯電部材の測定評価>
・十点平均表面粗さ(Rz)
上記のようにして得た帯電部材の表面粗さは、以下のようにして測定した。測定は、表面粗度計(型式「SE−3300H」:小坂研究所(株)製)を用い、測定条件としてはカットオフ0.8mm、測定距離8mm、送り速度0.5mm/秒にて、帯電部材の中央部3箇所(任意の場所を起点にして120°刻み)のRz平均値を求めた。その結果を表3及び表4に示す。
【0051】
・連続複数枚数画像出し耐久試験
上記のようにして得た帯電部材を、電子写真装置(品名「SateraLBP5900」:キヤノン(株)製)に装着し、温度23℃、相対湿度55%の雰囲気下において、連続複数枚数画像出し耐久試験を行った。この装置を用い、5万枚においてハーフトーン印刷を行い、得た画像を目視にて評価を行なった。その結果を表3及び表4に示す。
【0052】
表中の「良」、「可」及び「不良」は、表面の粗さ要因による帯電ムラの発生レベルについてハーフトーン画像品質を3段階にランク分けしたものである。なお、「良」は、帯電ムラの発生がなく良好であることを示し、「可」は、帯電ムラの発生はあるものの軽微であり実用上問題のないことを示し、「不良」は、帯電ムラの発生レベルが実用レベルでないことを示す。
【0053】
・被帯電体汚染
上記のようにして得た帯電部材を、電子写真装置(品名「SateraLBP5900」:キヤノン(株)製)に装着し(ローラ両端700g荷重でφ30mmの感光体に同軸上で圧接)、温度40℃、相対湿度95%の環境下に30日間放置した。この後、温度23℃、相対湿度55%の環境下において、画像評価を行った。被帯電体の帯電部材との接触部位における画像を目視にて評価した。その結果を表3及び表4に示す。
【0054】
表中、「○」は、良好、「×」は被帯電体汚染による画像不良が確認されたため実用レベルでないことを示す。
【0055】
<ローラ硬度>
上記のようにして得た帯電部材の硬度は、以下のようにして測定した。アスカーC型硬度計(高分子計器(株)製)を用い、測定荷重500gで測定した。発泡ゴム層の硬度と非発泡ゴム層の硬度との差については、以下の手順で測定した。非発泡ゴム層の硬度について、ゴムローラの非発泡ゴム層を剥がし、非発泡ゴム層の内面が均一にあたる導電性支持部材(丸棒)の上に被せ、厚みが4mm以上になるように積層しアスカーC硬度を測定した。発泡ゴム層の硬度についても、同様に、厚みが4mm以上になるように剥がしたゴムを積層しアスカーC硬度を測定した。そして、このようにして測定した各アスカーC硬度から、発泡ゴム層のアスカーC硬度と非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差を算出した。この結果を表3及び表4に示す。
【0056】
<圧縮永久歪み>
上記のようにして得た帯電部材を、電子写真装置(品名「SateraLBP5900」:キヤノン(株)製)に装着し(ローラ両端700g荷重でφ30mmの感光体に同軸上で圧接)、温度40℃、相対湿度95%の環境下に30日間放置した。この後、帯電部材を電子写真装置から取り外し、温度23℃、相対湿度55%の環境下に4時間放置後、帯電部材の外径値を測定し、感光ドラムとの当接部分の外径値とその他の非当接部分の外径値との差を算出し圧縮永久歪みとした。この結果を表3及び表4に示す。
【0057】
<帯電音測定>
上記のようにして得た帯電部材を、電子写真装置(品名「SateraLBP5900」:キヤノン(株)製)に装着し(ローラ両端700g荷重でφ30mmの感光体に同軸上で圧接)、温度40℃、相対湿度95%の環境下に30日間放置した。この後、温度23℃、相対湿度55%の環境下において、プロセスカートリッジをAC帯電方式(印加電圧DC:―600V、AC:1398Hz、2.0KVpp)で、帯電音の測定を行った。帯電音は、騒音計(リオン株式会社製:NL−05 INTERGRATING SOUND REVEL METER)を使用して、JIS C1502のA特性を、カートリッジからの距離を30cmとして測定した。帯電音は、電圧印加後、10秒後から30秒後までの値を取りこみ、騒音レベルはこの区間の平均値とし、うねりはこの区間の最大値と最小値との差分とした。この結果を表3及び表4に示す。
【0058】
表中の「A」は聴感上優秀、「B」は良好、「C」は実用可、「D」は実用レベルでないことをそれぞれ示す。
【0059】
【表1】

【0060】
【表2】

【0061】
【表3】

【0062】
【表4】

【0063】
表3から明らかなように、本発明による帯電部材は、顕著な効果を奏することが確認された。つまり、この帯電部材は、連続複数枚画出しを行なった際にも汚れムラによる画像不良が発生せず、部材から被帯電体への可塑剤の染み出しによる被帯電体汚染がなく、圧縮永久歪みが小さく、交流電界を印加した際に帯電音の騒音レベルが低く、帯電音の騒音のうねりも低かった。一方、表4から明らかなように、発泡ゴム層と非発泡ゴム層との硬度の差が20度未満である比較例1の帯電部材は、圧縮永久歪みが大きく、帯電音のうねりが悪かった。発泡ゴム層と非発泡ゴム層との硬度の差が50度より大きい比較例2の帯電部材は、表面の平滑性が悪く連続複数枚画出しを行なった際画像不良が発生した。非発泡ゴム層の厚みが100μm未満である比較例3の帯電部材は、圧縮永久歪みが大きく、帯電音のうねりが悪かった。非発泡ゴム層の厚みが2mmより大きい比較例4の帯電部材は、帯電部材の硬度が高く帯電音の騒音レベルが悪かった。表面層の厚みが5μm未満である比較例5の帯電部材は、導電性弾性体層に含有される軟化油やイオン導電剤が染み出し被帯電体を汚染してしまった。表面層の厚みが50μmより大きい比較例6の帯電部材は、帯電部材の硬度が高く帯電音の騒音レベルが悪かった。
【図面の簡単な説明】
【0064】
【図1】本発明による帯電部材の構成を示す概略横断面図である。
【図2】本発明による帯電部材の構成を示す概略縦断面図である。
【図3】リングコート法に用いる機器の一例を示す概略図である。
【図4】図3に示す機器におけるリング塗工ヘッドの周辺の概略図である。
【図5】本発明による帯電部材を用いた電子写真装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【0065】
1a 導電性支持部材
1b 発泡ゴム層
1c 非発泡ゴム層
1d 表面層
2a ゴムローラ
2b ローラ上把持軸
2c ローラ下把持軸
2d リング塗工ヘッド
2e シリンジポンプ
2f 塗料貯蔵タンク
2g モーター
2h プーリ及びベルト
2i ボールネジ
2j スライドガイド
2k LMガイド
2l ブラケット
3a 吐出口
3b 液供給口
3c 液分配室
21 感光ドラム
22 帯電ローラ
23 露光手段
24 現像手段
24a トナー担持体
24b 攪拌部材
24c トナー規制部材
25 転写ローラ
26 クリーニング手段
27 前露光手段
L 露光
P 転写材
S1 バイアス印加電源
S2 バイアス印加電源
S3 バイアス印加電源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられた発泡ゴム層と、該発泡ゴム層上に設けられた非発泡ゴム層と、該非発泡ゴム層上に形成された表面層とを有する帯電部材において、
該発泡ゴム層のアスカーC硬度と該非発泡ゴム層のアスカーC硬度との差は、20度以上50度以下であり、
該非発泡ゴム層の厚みは、100μm以上2mm以下であり、
該表面層は、5μm以上50μm以下の厚みを有する架橋樹脂層であることを特徴とする帯電部材。
【請求項2】
前記表面層は、ポリオールをイソシアネートで架橋したウレタン樹脂を主成分とする樹脂を有する、請求項1に記載の帯電部材。
【請求項3】
前記表面層は、フッ素を含有するウレタン樹脂からなる、請求項1に記載の帯電部材。
【請求項4】
前記発泡ゴム層と前記非発泡ゴム層とは、押出し機により同時一体的にチューブ状に押出し加硫された後に研磨加工され形成されたものである、請求項1乃至3に記載の帯電部材。
【請求項5】
電子写真装置において、帯電手段が請求項1乃至4のいずれか一項に記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2008−180882(P2008−180882A)
【公開日】平成20年8月7日(2008.8.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−13871(P2007−13871)
【出願日】平成19年1月24日(2007.1.24)
【出願人】(393002634)キヤノン化成株式会社 (640)
【Fターム(参考)】