JP2000214657A

JP2000214657A - 導電性部材、帯電ロ―ラ、及び電子写真装置並びに導電性部材の製造方法

Info

Publication number: JP2000214657A
Application number: JP1814299A
Authority: JP
Inventors: Akira Watanabe; 渡邉　　朗; Isao Konno; 勲今野; Manabu Nishikawa; 西川　　学; Kouichi Sakogawa; 佐子川　　広一
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】黒色画像中の白点や、白色画像中の黒点等の
画像欠陥を防止。【解決手段】芯金上に、弾性層及びコーティング層を
この順に有してなる導電性部材の製造方法において、５
μｍ以上の粒子が１リットルあたり１０，０００個以下
の雰囲気で該コーティング層の形成を行うことを特徴と
する導電性部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性部材、それを
用いてなる帯電ローラ及びそれを内蔵する電子写真装置
並びに導電性部材の製造方法に関するものである。より
詳しくは、電子写真法を利用した複写機、ファクシミ
リ、プリンター等のＯＡ機器部品をはじめ、自動車、家
電部品、医療、食料用機器部品、電線、及び雑貨等に利
用できる導電性ローラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】これまで、ＯＡ機器部品の帯電ローラ、
転写ローラなどとして導電性ローラが幅広く用いられて
きた。導電性ローラは、ＳＵＳ等の芯金上に、導電性の
弾性層を有してなるが、このような弾性層用の軟質導電
材料の基材には、現在、加硫ゴムにカーボンブラック等
の導電性付与剤を配合したゴム組成物が広く使用されて
いる。また、最近では、加硫工程の簡略化やリサイクル
などの点から熱可塑性のエラストマーなどが加硫ゴムに
代わって用いられるようになってきている。

【０００３】これらのゴム組成物を用いたローラでは、
感光体との密着性や適切なニップ幅を持たせるために、
低い硬度が要求される。そのため弾性層材料にパラフィ
ンオイルなどの低分子量の可塑剤を入れて低硬度を達成
している。最表面には、抵抗調整や基材からのブリード
物による感光体の汚染防止などを目的とした保護層とし
てのコーティング層を設けることが一般的である（特開
昭６４−６６６７４号公報）。コーティング層は、ポリ
アミド等の高分子材料の有機溶媒に溶解した溶液に、必
要に応じて適当な導電性を付与するためのカーボンブラ
ック、金属粉、金属酸化物粉体等の導電性粉体を分散さ
せたコーティング液を、ディッピング、スプレー等の方
法で塗布し、形成している。

【０００４】また、かかる導電性ローラは、複写機、フ
ァクシミリ、プリンター等のＯＡ機器部品等に組み込ま
れて、他の部品と接触して動作する。例えば上記の様な
電子写真法を利用した画像形成機器内で帯電ローラとし
て用いられる場合、密着させながら回転させることによ
り、ドラム状またはシート状の感光体表面を一様に帯電
させる。次いで、感光体表面は、所望の画像に対応する
部分が露光されて電荷を失い静電潜像が形成され、トナ
ーで現像され、紙等に転写される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】導電性ローラを内蔵す
る複写機、ファクシミリ、プリンター等の電子写真法を
利用した画像形成機器においては、筋状欠陥、かぶり、
白点、黒点等種々の画像欠陥があるが、このうち、黒色
画像中の白点や、白色画像中の黒点等の画像欠陥は、感
光体の感度、塗布欠陥等を極限まで低減してもある割合
で発生することを防止しきれないでいた。

【０００６】本発明者等は、かかる上記の課題を解決す
べく鋭意検討した結果、これらの白点、黒点等の画像欠
陥のうちの一定の割合は、感光体の欠陥に起因するので
はなく、帯電ローラの不良に起因するものであると推定
し、画像欠陥に対応する帯電ローラ上の特定位置を観察
したところ、５μｍ以上の不純物粒子を発見し、１リッ
トルあたり、かかる粒子の個数が１０，０００個以内で
ある雰囲気下で、コーティング層を形成し、コーティン
グ層表面に、５μｍ以上の粒子が付着していない導電性
ローラとすれば、画像に現れる白点、黒点欠陥を大幅に
減少せしめ得ることを見出し、本発明に到達した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、
芯金上に、弾性層及びコーティング層をこの順に有して
なる導電性部材の製造方法において、５μｍ以上の粒子
が１リットルあたり１０，０００個以下の雰囲気下で該
コーティング層の形成を行うことを特徴とする導電性部
材の製造方法、並びにかかる製造方法により製造される
導電性部材、かかる導電性部材から構成されることを特
徴とする帯電ローラ及びかかる帯電ローラを内蔵するこ
とを特徴とする電子写真装置に存する。

【０００８】また、本発明導電性部材は、コーティング
層の厚みが３０μｍ以下であること、コーティング層が
ポリアミドを含有すること、弾性層がオイルを含有する
こと、弾性層が熱可塑性エラストマーを含有すること等
をさらなる特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。本発明に用いられる導電性部材としては、金属製も
しくは導電性材料でできた芯材をカーボンブラックや金
属酸化物、金属粉等を混入させて導電性を付与した加硫
ゴムや熱可塑性エラストマー等の弾性体で覆ったローラ
状のものや、上記導電性を付与した加硫ゴムや熱可塑性
エラストマーをシート状に成形したブレード状のものな
どがある。以下ローラ状のものについて詳細に説明する
が、本発明は、ローラ状のものに限定されるわけではな
い。芯金としては、金属製もしくは導電性材料でできた
芯材は弾性率が高く、加重をかけてもたわみにくく、好
適に用いられる。たとえば、鋼材やステンレス材、チタ
ン材、ジュラルミン等が挙げられる。中でもステンレス
材は耐腐食性が高く、比較的安価なので好適に用いられ
る。

【００１０】基材として用いる熱可塑性エラストマーと
しては制限はないが、スチレン・ブタジエンブロック共
重合体の水素添加物または、スチレン・イソプレンブロ
ック共重合体の水素添加物が特に好適に用いられる。こ
れら弾性体の硬度を下げる等の目的で軟化剤が用いられ
る。軟化剤の平均分子量は特に限定されないが、平均分
子量３００〜２０００程度が好ましい。軟化剤の種類と
しては特に限定されないが、芳香族環、ナフテン環およ
びパラフィン、並びにこれら三者を組み合わせた混合物
が好適に用いられる。パラフィン鎖炭素数が全炭素数の
５０％以上を占めるものをパラフィン系オイルと称し、
このパラフィン系オイルを用いることがより好ましい。

【００１１】更に、導電性を制御するために導電性フィ
ラーを混入することが好ましい。導電性フィラーとして
は特に制限はなく、例えば、カーボンブラック、黒鉛、
炭素繊維等の炭素材料、アルミニウム、マグネシウム等
の金属粉、金属繊維などの金属材料、表面処理された金
属酸化物粉等が挙げられる。中でもカーボンブラックが
好適に用いられる。カーボンブラックとしては１次粒子
の平均粒径が５〜３００ｎｍが好ましく用いられる。こ
れは、粒径が著しく大きいと比表面積が小さくなり、導
電性が悪くなる傾向があるからである。反対に粒子が小
さくなるとマトリックス樹脂への分散性が悪くなる傾向
がある。また、ＤＢＰ給油量は１０〜１０００ｍｌ／１
００ｇが好適に用いられる。ＤＢＰ給油量が著しく小さ
いと、十分な導電性が得られない傾向がある。

【００１２】本発明に用いられる樹脂組成物には、各種
目的に応じて任意の配合成分を配合することができる。
具体的には、各種添加剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安
定剤、紫外線吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブ
ロッキング剤、スリップ剤、架橋剤、架橋助剤、着色
剤、難燃剤、分散剤、帯電防止剤などを添加することが
できる。導電性ローラ基材の製造方法としては、特に制
限はない。加硫ゴムでは射出成形や押し出し成形により
チューブ状の成形体を得て、芯材を圧入したり、芯材と
同時にゴム材を押し出し成形し、その後熱架橋を行った
りする事により導電性ローラを得る。熱可塑性エラスト
マーでは熱可塑性エラストマーにカーボンブラックなど
の導電助剤とパラフィン系オイル等の軟化剤を混合させ
た樹脂混合物をクロスヘッドダイを用いた押し出し機を
用い、一方から芯材を挿入し、一方から溶融させた熱可
塑性エラストマーを押しだし、一体成形させることなど
ができる。また、多層構造を形成させる場合は、中心層
から順次成形させても良く、複数の押し出し機とクロス
ヘッドダイを用いる共押出により同時に成形しても良
い。

【００１３】導電性ローラの物性値に特に制限はない
が、非接触部材との接触を良好にするためには硬度は低
い方が好ましく、具体的には、ＪＩＳＡ硬度で、５０
Ａ以下が好ましく、４０Ａ以下であればさらに好まし
く、３０Ａ以下であれば十分に接触ができるので特に好
ましい。また、抵抗値としては、高すぎると導電性ロー
ラとして機能を発揮できないことがあるので低い方が好
ましく、具体的には１０¹²Ω・ｃｍ以下が好ましく、１
０¹⁰Ωｃｍ以下であればさらに好ましく、１０⁸Ω・ｃ
ｍ以下であれば十分に導電性を発揮できるので特に好ま
しい。また、抵抗値が低すぎると非接触部材に過電流が
流れることがあるのである程度は高い方が好ましく、具
体的には１Ω・ｃｍ以上が好ましく、１０²Ω・ｃｍ以
上であればさらに好ましく、１０⁴Ω・ｃｍ以上であれ
ば過電流が流れる危険が低くなるので特に好ましい。

【００１４】基材のゴム組成物表面は比較的べたついて
おり、このままでは空気中のゴミなどが付着しやすい。
特に、上述の様に硬度低下を目的として軟化剤を含む場
合に表面のべたつきが甚だしく、ゴミの付着が問題とな
りやすい。鉄粉などの導電性のゴミが付着した状態で感
光体と接触させ、電圧をかけるとその部分で電流のリー
クなどが起こり、感光体を破壊してしまう恐れがある。
また、砂埃など堅いゴミが付着すれば感光体表面を傷つ
け、画像に不良が生ずるおそれがある。また、比較的柔
らかいゴミであっても、絶縁物が付着すれば、その部分
で帯電不良が起こり、画像の不良が生ずる恐れがある。

【００１５】そこで、上記のように成形した導電性ロー
ラ基材の表面に樹脂をコーティングする。コーティング
の方法は必要成分を溶剤に溶解したコーティング液に導
電性ローラを浸漬し、所定速度で引き上げる、ディッピ
ング式でコーティングしても良く、スプレーノズルから
所定量を吹き出して導電性ローラの吹き付けるスプレー
式でコーティングしても良い。

【００１６】コーティングする雰囲気は５μｍ以上の粒
子が１リットルあたり１０，０００個以下が好ましい。
より好ましくは５μｍ以上の粒子が１リットルあたり
１，０００個以下、更に好ましくは１μｍ以上の粒子が
１リットルあたり１，０００個以下がよい。５μｍ以上
の粒子が１リットルあたり１０，０００個以上の雰囲気
下でコーティングを行うと、空気中のゴミがコーティン
グ時に該ローラに付着する事が多くなり、できあがった
コーティング膜中にゴミが混入し、数μｍ程度の突起が
できる。ローラ表面に突起があると電圧をかけた時、突
起先端に電位が集中し、その部分で電流のリークが生じ
たり、画像に黒や白の欠陥部が生ずるなどの問題があ
る。そこで、本発明導電性部材の製造方法においては、
少なくともコーティング層形成時には５μｍ以上の粒子
が１リットルあたり１０，０００個以下である雰囲気に
保つ必要があるが、コーティング層の乾燥が終了するま
で、当該雰囲気を保持するのが好ましい。また、コーテ
ィング層形成前の部材の表面を洗浄することがあるが、
その場合は洗浄直後から当該雰囲気下に置くことが好ま
しい。

【００１７】また、コーティングする雰囲気としては、
相対湿度が５０％以下が好ましい。相対湿度が５０％よ
り高いとコーティング膜の溶媒が乾燥するときに蒸発潜
熱により温度が下がる、その際、コーティング表面が露
点以下になると空気中の水分がコーティング面に凝集す
る。すると、その部分で塗膜のはじきが起こり、均一な
塗膜が得られない。また、温度は５〜３０℃が好まし
く、１５〜２５℃であればさらに好ましい。

【００１８】本発明によれば、導電性部材の表面にゴミ
の混入のない、平滑な塗膜をコーティングすることがで
き、リークが少なく耐電圧の高い導電性部材を得ること
ができる。コーティング膜のベース樹脂としては、様々
な樹脂の中から選択できる。中でもポリアミドやフッ素
樹脂がトナーの非付着性から好適に用いられる。ポリア
ミドとしてはメタノールなどの溶媒に可溶である、Ｎメ
トキシメチル化ナイロンやナイロン６、ナイロン６６、
ナイロン１２などの共重合ナイロンが好適に用いられ
る。これらのコーティング樹脂は単独で用いても良く、
必要に応じて前記の導電助剤を混入して用いても良い。
導電助剤を混入する方法としては、ボールミル等による
機械的な分散方法でも良く、または、界面活性剤や分散
剤を用いて分散させても良い。

【００１９】コーティング膜の膜厚には制限はないが、
厚すぎると硬くなり過ぎることがあるので３００μｍ以
下が好ましく、１００μｍ以下であればさらに好まし
く、５０μｍ以下であれば基材の物性を充分に反映でき
るので特に好ましい。また、薄すぎると強度が弱く破れ
やすいので１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上であれば
さらに好ましい。

【００２０】本発明の導電性部材の用途としては、特に
制限はないが、例えば、電子写真の帯電ローラ、転写ロ
ーラ、搬送ローラなどに好適に用いられる。特に好まし
い用途としては、レーザービームプリンター等に使用さ
れる電子写真用カートリッジ、および、当該電子写真用
カートリッジを用いた電子写真装置があげられる。該電
子写真用カートリッジとは、本発明の導電性ローラを帯
電ローラとして、電子写真感光体、トナーと共にカート
リッジに内蔵し、レーザービームプリンターのメンテナ
ンス・交換を容易にした交換用ユニットを意味する。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例により詳細に説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。原料：実施例及び比較例に用いた導電性ローラの組成
を下記に記す。成分あ：スチレン系熱可塑性エラストマー：三菱化学株
式会社製「ラバロンＴ３２０Ｃ」成分い：カーボンブラック：電気化学株式会社製「デン
カブラック」成分ろ：オイル：出光興産株式会社製「プロセスオイル
ＰＷ９０」

【００２２】各材料を下記に示した比率でプリブレンド
し、二軸混練押出機を用いて混練、造粒した。成分あ／成分い／成分ろ＝６４／１６／２０（重量比）ローラ成形方法：上記で造粒したペレットを下記条件で
クロスヘッドダイを有するφ４０ｍｍ押出機を用いて導
電性ローラを製造した。成形温度：１９０℃ 使用芯材形状：φ６ｍｍ、全長３４０ｍｍ、ステンレス
製ローラ形状：芯材上に４ｍｍ厚みで形成。（直径１４ｍ
ｍ）

【００２３】コーティング液成分成分は：共重合ナイロン：東レ株式会社製「アミランＣ
Ｍ８０００」成分に：カーボンブラック分散液：御国色素株式会社製
「ＭＨＩブラック＃２１７」成分ほ：メタノール：純正化学株式会社製「特級９９．
６％」

【００２４】上記各材料を下記に記した比率で混ぜ合わ
せた。成分は／成分に／成分ほ＝１５／６／７９（重量比）コーティング雰囲気の粒子数測定リオン株式会社製パーティクルカウンタ「ＫＣ−０１
Ａ」を用いてコーティング雰囲気の粒子数を計測した。

【００２５】湿度の計測湿球式温湿度計を用いて湿度を測定した。ローラ表面の突起の確認目視にて突起の有無を確認し、突起が発見された場合は
光学顕微鏡で観察して視野内のスケールとの比較で大き
さを判定した。画像の評価キャノン製レーザープリンターＬＢＰ７３０を用い、は
じめから取り付けてある帯電ローラの代わりに本発明の
帯電ローラを取り付けて、画像を印刷した。

【００２６】（実施例１）上記載の方法により作成した
導電性ローラを用い、５μｍ以上の粒子が１リットルあ
たり８，０００個、温度２４℃、湿度４５％の雰囲気下
で上記載のコーティング液をディッピング方法でコーテ
ィングした。コーティング塗膜に５μｍ以上の突起が見
られず、画像上にも不具合はなかったコーティング塗膜
の膜厚は平均で２０μｍだった。

【００２７】（実施例２）実施例１と同様の方法により
作成したローラを用い、実施例１で用いたコーティング
液の代わりに下記の組成のコーティング液を用いて、実
施例１と同様にディッピング方法によりコーティングし
た。コーティング雰囲気は、実施例１と同様である。コ
ーティング塗膜に５μｍ以上の突起が見られず、画像上
にも不具合はなかった。

【００２８】成分へ：ＰＶｄＦ：ダイキン株式会社「ネ
オフロンＶＴ１００」成分と：カーボンブラック分散液：御国色素株式会社製
「ＭＨＩブラック＃２１７」成分ち：メチルエチルケトン上記各材料を下記に示した比率で混ぜ合わせた。成分へ／成分と／成分ち＝１０／４／８６（重量比）

【００２９】（実施例３）実施例１と同様の方法により
作成した導電性ローラを用い、１リットルあたり１，０
００個の環境下で実施例１と同様にディッピング方法に
よりコーティングした。コーティング雰囲気は、実施例
１と同様である。コーティング塗膜に５μｍ以上の突起
が見られず、画像上に不具合はなかった。

【００３０】（比較例１）実施例１と同様の方法により
作成した導電性ローラを用い、５μｍ以上の粒子が１リ
ットルあたり５０，０００個、温度２４℃、湿度４５％
の雰囲気下で実施例１記載のコーティング液をディッピ
ング方法でコーティングした。コーティング塗膜に１２
個の５μｍ以上の突起が見られた。画像上に不具合箇所
である黒い点や白い点がいくつも見られた。

【００３１】（比較例２）実施例２と同様の方法により
作成した導電性ローラを用い、５μｍ以上の粒子が１リ
ットルあたり５０，０００個、温度２４℃、湿度４５％
の雰囲気下で実施例２記載のコーティング液をディッピ
ング方法でコーティングした。コーティング塗膜に８個
の５μｍ以上の突起が見られた。画像上に不具合箇所で
ある黒い点や白い点がいくつも見られた。

【００３２】

【発明の効果】本発明導電性部材は、電子写真装置に内
蔵して帯電ローラとして用いた場合、感光体への電流リ
ークや帯電不良を起こすことなく、黒点、白点等の画像
欠陥を従来より低減することができる。また、本発明導
電性部材の製造方法によれば、高品質の導電性部材を、
工業的有利に製造することができる。よって、本発明の
産業的価値は多大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西川学茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者佐子川広一茨城県稲敷郡阿見町中央８丁目３番１号三菱化学株式会社筑波研究所内Ｆターム(参考） 2H003 BB11 BB16 CC05 EE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金上に、弾性層及びコーティング層を
この順に有してなる導電性部材の製造方法において、５
μｍ以上の粒子が１リットルあたり１０，０００個以下
の雰囲気で該コーティング層の形成を行うことを特徴と
する導電性部材の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の方法により製造されたこ
とを特徴とする導電性部材。
【請求項３】導電性部材の表面に５μｍ以上の突起が
ないことを特徴とする導電性部材。
【請求項４】コーティング層の厚みが、３０μｍ以下
であることを特徴とする請求項２又は３記載の導電性部
材。
【請求項５】コーティング層が、ポリアミドを含有す
ることを特徴とする請求項２〜４記載の導電性部材。
【請求項６】弾性層が軟化剤を含有することを特徴と
する請求項３〜５に記載の導電性部材。
【請求項７】弾性層が熱可塑性エラストマーを含有す
ることを特徴とする請求項３〜６に記載の導電性部材。
【請求項８】請求項３〜７に記載の導電性部材から構
成されることを特徴とる帯電ローラ。
【請求項９】請求項８記載の帯電ローラを内蔵するこ
とを特徴とする電子写真装置。