JP2004042544A - 帯電部材用被覆チューブの製造方法および電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子写真用の帯電部材に適用するための小径で薄肉かつフィッシュアイ（ＦＥ）の少ない被覆チューブを、高い均一性、精密性で製造する方法を提供する。
【解決手段】弾性体に複数層よりなるシームレスなチューブを被覆して帯電部材を構成するための被覆チューブを製造する際に、被覆チューブを構成する材料がチューブ状に押出されるダイス、このダイスの重力方向に順次配置された、空冷手段、水冷サイジング手段、引き取り手段及び切断手段を備えた装置を用いる。その際の詳細な条件として、前記ダイスと金型のポイントの間のギャップｄ１ 及び前記金型の前記ポイントと前記ダイスとで形成される前記金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ について、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲にあることが挙げられる。
【選択図】 図２
【解決手段】弾性体に複数層よりなるシームレスなチューブを被覆して帯電部材を構成するための被覆チューブを製造する際に、被覆チューブを構成する材料がチューブ状に押出されるダイス、このダイスの重力方向に順次配置された、空冷手段、水冷サイジング手段、引き取り手段及び切断手段を備えた装置を用いる。その際の詳細な条件として、前記ダイスと金型のポイントの間のギャップｄ１ 及び前記金型の前記ポイントと前記ダイスとで形成される前記金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ について、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲にあることが挙げられる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置において、被帯電体に接触配置され、電圧を印加されることにより被帯電体を帯電するための帯電部材に使用される、シームレスな被覆チューブを製造する方法及び電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯電部材に印加する電圧として、直流電圧のみを印加する方式（ＤＣ印加方式）もあるが、直流電圧を接触帯電部材に印加した時の被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上であるピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体との間に形成して、被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印加方式）の方が、より均一な帯電をすることが可能であり、より望ましい。
【０００３】
ローラ状帯電部材は、回転自由に軸受保持されて被帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い従動回転するように構成され、通常、基体として中心に設けたシャフトと、このシャフトの周囲にローラ状に設けた導電性の弾性層と、さらにその外周に設けた表面層などを有する多層構造体である。
【０００４】
上記各層のうち、シャフトは、ローラの形状を維持するための剛体であると共に、給電電極層としての役割を有している。
【０００５】
また弾性層は、通常、１０４ 〜１０９ Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、および弾性変形することにより、被帯電体との均一な接触を確保する機能が要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが使用される。
【０００６】
従来のローラ状帯電部材には、弾性層としてゴム発泡体（またはスポンジ状ゴム）を使用した発泡タイプと、ゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがある。また表面層は、被帯電体の帯電均一性を向上させ、被帯電体表面のピンホールなどに起因するリークの発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉などの固着を防止する機能、さらには弾性層の硬度を低下させるために用いられるオイルや可塑剤などの軟化剤のブリードを防止する機能なども有している。表面層の体積固有抵抗は、通常１０５ 〜１０１３Ω・ｃｍであり、従来は、導電性塗料を塗布するか、あるいはシームレスな被覆チューブを被せることにより形成されている。
【０００７】
シームレスな被覆チューブの成型時において金型からの押出直後のチューブの内径・外径、肉厚が、最終形状のチューブ内径・外径、肉厚に対して２倍程度ある場合、押出されたチューブが引取られる過程で細くかつ薄くなり、その結果、押出し直後の樹脂中に混練不良による原材料起因の塊、ゴミ、異物等が混入していると最終形状の膜厚時にそれらが顕在化する（フィッシュアイ、以下、ＦＥと称する。）という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
チューブ、特に小径で薄肉でかつ偏肉の小さいチューブを、均一性、精密性の要求される電子写真用の帯電部材に適用するためには、前記従来の成型法では、チューブに内在する異物が顕在化してしまうという問題が避けられない。
【０００９】
本発明は、重力方向、すなわち縦方向に、チューブ形成手段の各要素を配置し、所望のチューブを形成する手段であり、特に押出しチューブに内在する異物が顕在化しにくいチューブの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、弾性体に複数層よりなるシームレスなチューブを被覆して帯電部材を形成するための前記チューブを構成する材料がチューブ状に押出されるダイス、前記ダイスの重力方向に順次配置された、前記チューブを冷却する空冷手段、水冷サイジング手段、前記チューブを引き取る引き取り手段及び前記チューブを所定の長さに切断する切断手段を備えている装置を用いて行う帯電部材用被覆チューブの製造方法において、前記ダイスと金型のポイントの間のギャップｄ１ 及び前記金型の前記ポイントと前記ダイスとで形成される前記金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ について、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲にあることを特徴とする帯電部材用被覆チューブの製造方法である。また本発明は前記チューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ が１．３６〜１．４４の範囲にあること、または前記チューブの成型時において、前記ダイスにかかっている圧力Ｐが３９．２ＭＰａ（４００ｋｇ／ｃｍ２ ） ＜ Ｐ ＜ ４８．５ＭＰａ（４９５ｋｇ／ｃｍ２ ）の範囲にあることを特徴とする帯電部材用被覆チューブの製造方法である。
【００１１】
さらには本発明は、電子写真感光体、静電潜像形成手段、形成した静電潜像を現像する手段および現像した像を転写材に転写する転写手段を有する電子写真装置において、前記感光体を帯電するための帯電部材が、上記方法によって製造された前記チューブを弾性体に被覆してなる帯電部材であることを特徴とする電子写真装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の被覆チューブの製造方法において遂行される工程について図面を参照して説明する。
【００１３】
先ず、チューブ成形に用いる材料のペレット化を行う。表層となる側の材料として、ここでは、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）１００質量部を主体に、最終的に、ポリエチレン１８質量部、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）１５質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部となるように、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウムを加圧式ニーダーを用いて２２０℃でシェアが１番かかった状態から１０分間溶融混練した後冷却、粉砕機で粉砕し、マスターバッチを作成し、このマスターバッチにさらにスチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、ポリエチレンを加え、再び２００℃で同様に混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００１４】
押出し装置等の溶融押出し装置材料供給口にペレットを投入、チューブ状に押出し、このチューブを空冷手段で冷却し、次工程の水冷サイジング手段で水冷して所望の内径、外径に整える。この間に、偏肉の調整等も行われる。
【００１５】
先ず図１について説明する。本発明において、チューブ材料および成形寸法によっても異なるが、例えば冷却の供給水温度が約３０℃、押出しダイにかかる圧力が３９．２〜４８．５ＭＰａ（４００〜４９５ｋｇ／ｃｍ２ ）の条件では、小径薄肉用金型のダイス１と金型のポイント２の間のギャップｄ１ 及び金型のポイント２とダイス１で形成される金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ において、そのスプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲に、また金型のポイント２とダイス１で形成される出口でのチューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ が１．３６〜１．４４の範囲に設定される。
【００１６】
このように、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ を０．２３〜０．３０の範囲に、また金型のポイントとダイスで形成される出口でのチューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ を１．３６〜１．４４の範囲に設定すると、チューブに微小な混練不良物、異物等が内在していても、スプリングバック率が大きいことによるＦＥの周りの応力開放が起こり、又、チューブ押し出し時の膜厚変化量が小さいので、異物周りの樹脂状態に影響を及ぼすことが少なく、そのような異物の顕在化を防ぐ（あるいは、抑制する）ことができる。
【００１７】
引き取り手段
次工程は、寸法の定まったチューブを適正速度で引き取り、前工程においてチューブが停滞しないようにする工程であり、図２においてこの工程を遂行するためにチューブの引き取り手段９が設けられ、これはタイミングプーリー１０および送りベルト１１で構成されている。ダイスおよびマンドレルの寸法、チューブ材料の押出し量（速度）で決定される速度でチューブＴは押出され、次工程へと移動していくので、撓みの生じないように、また逆に過剰なテンションが掛からないように、適切な速度でチューブを移動させていく必要がある。決められた最終形状、寸法のチューブになるように引き取り速度を調整するので、この系内を移動する間に、単位長さの移動距離内にあるチューブ材料の量は変動する。すなわち、押出した直後の段階では、チューブは材料の溶融温度に近く、伸び易い状態であるので、自重と引き取り速度（この時引き取り力が働く）如何にもよるが、単位長さの移動距離内にあるチューブ材料の量は、当然、押出し直後の領域での材料の量の方が多い。引き落としを極力少なくしたチューブ成型においては、この材料の量の差は小さくなるが、小径、薄肉を目指す被覆チューブにおいて、ある適正な範囲内に設定される。
【００１８】
切断手段
引き取り工程の次工程は、設計長さに余裕長さを加算した長さにチューブを切断し、表面を傷つけることなく、最終切断工程へ移送するための置き台に保管する工程である。したがって、置き台構造とその移動手段の自動化等も当然、本発明の実施に当たって考慮すべき要素である。
【００１９】
チューブの余裕長さとは、予め弾性体をシャフトに同心的に設けたローラに被覆チューブを被せ、余剰分を切断するという作業工程のために設けた長さである。最終切断工程も、以上の各工程で注意している「表面の傷付き」に対して考慮された切断手段であることは言うまでもない。
【００２０】
ここで、本発明の製造方法を用いて、図３に示す構造の帯電部材を構成する材料について説明する。
【００２１】
図３において、導電性ローラの形態の帯電部材１５は、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅、導電性プラスチック等の良導電性材料からなるシャフト１４の外周面に、導電性弾性材料からなる弾性体層１２を設け、さらにこの弾性体層１２の外周面にチューブ状の複層膜１３を被覆形成したもので、この複層膜１３を形成するために、前述の製造方法を用いて製造された被覆チューブが用いられる。
【００２２】
ここで、弾性体層１２を構成する導電性弾性材料としては、導電材を配合した導電性ゴム組成物、あるいは導電性ポリウレタンフォームを用いることができる。
【００２３】
導電性ゴム組成物を構成するゴム成分としては、特に制限されるものではないが、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、クロロスルフォン化ポリエチレンに導電材を配合したもの、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドの共重合ゴムの発泡体またはエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を配合したものの発泡体を好適に使用することができる。
【００２４】
これらゴム組成物に配合する導電材としては、公知の素材が使用でき、例えば、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウムおよび銅などの金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウムおよびシリカなどを主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子；炭素繊維などの導電性繊維；ステンレス繊維などの金属繊維；炭素ウイスカやチタン酸カリウムウイスカの表面を金属酸化物や炭素などにより導電化処理した導電性チタン酸カリウムウイスカなどの導電性ウイスカ；およびポリアニリンおよびポリピロールなどの導電性重合体微粒子などが挙げられる。その配合量は、全ゴム成分１００質量部に対して３〜１００質量部、特に５〜５０質量部とすることができ、これにより、弾性体層の体積抵抗を１０４ 〜１０９ Ω・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この弾性体層の形成は、公知の加硫成形法により行うことができ、その厚さはローラの用途等に応じて適宜設定されるが、通常１〜２０ｍｍとされる。
【００２５】
帯電部材１５は、弾性体層１２上に複層の被覆チューブを被覆して形成した複層膜１３を設けたものである。この複層膜１３を構成する熱可塑性樹脂としては、押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのものでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２およびその他の共重合ナイロンなどのポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴムおよび塩素化ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム等、通常のゴムまたはスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物（ＳＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、特に制限されるものではない。
【００２６】
あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりなるエラストマーおよび変性体等のエラストマーと、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリルニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリウレタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）およびアクリロニトリル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥＳ）、アクリロニトリル−アリクルゴム−スチレン樹脂（ＡＡＳ）などのスチレン系樹脂およびアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、等の各樹脂および共重合体からなる材料の組み合わせがよい。さらに、上記ゴム、熱可塑性エラストマーおよび熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなるポリマーアロイまたはポリマーブレンドも使用できる。
【００２７】
シャフト１４を構成する材料としては、たとえばアルミニウム、銅、鉄、またはこれらを含む合金などの良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる金属層は、０．１〜１．５ｍｍの厚さを有する金属管であっても、棒状であってもよい。
【００２８】
複層膜１３は、たとえばより優れた耐久性や耐環境性などを得ることを目的として、本発明の方法で製造された被覆チューブをさらに架橋させて、導電性架橋重合体とすることもできる。チューブ状に成形された導電性重合体を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫黄、有機過酸化物およびアミン類などの架橋剤を予め添加しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法や、電子線やγ線などの放射線を照射することにより架橋させる放射線架橋法などが有効である。上記各種架橋法のうちでは、電子線架橋法が、架橋剤またはその分解生成物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、さらに高温処理の必要がない点、および安全性の点で特に好ましい。
【００２９】
図４に、このようにして形成された複層膜を備えたローラ状帯電部材１５を組み込んだ電子写真装置の概略構成を示す。
【００３０】
図４において、符号１６はドラム状電子写真感光体（以下、感光ドラムという。）であり、矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１６は、回転過程において、帯電部材１５により、その周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、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）からの画像露光光１８を受ける。こうして感光ドラム１６の周面に静電潜像が順次形成されていく。
【００３１】
形成された静電潜像は、次いで現像手段１９によりトナー現像され、現像されたトナー像は、不図示の給紙部から、感光ドラム１６と転写手段２０との間に感光ドラム１６の回転と同期取りされて給紙された転写材２１に、転写手段２０により順次転写されていく。
【００３２】
像転写を受けた転写材２１は、感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着を受けることにより、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００３３】
像転写後の感光ドラム１６の表面は、クリーニング手段２２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。
【００３４】
上述の感光ドラム１６、帯電部材１５、現像手段１９およびクリーニング手段２２などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。たとえば、現像手段１９およびクリーニング手段２２を感光ドラム１６および帯電部材１５と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレールなどの案内手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００３５】
また、画像露光光１８は、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号にしたがって行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動および液晶シャッターアレイの駆動などにより照射される光である。
【００３６】
上記の装置は、本発明の装置で成形したチューブを被覆した帯電部材を組み込んだプロセスカートリッジ、さらには、これを組み込んだ電子写真装置として、評価等に使用される。
【００３７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。尚、実施例、比較例の評価結果を表１〜表２に示す。
【００３８】
実施例１−１
＜表層チューブの形成＞
表層となる被覆チューブの材料として、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名「ダイナロン」、日本合成ゴム（株）製）１００質量部を主体に、最終的に、ポリエチレン１８質量部、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）１５質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部となるように、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウムを加圧式ニーダーを用いて２２０℃でシェアが１番かかった状態から１０分間溶融混練した後冷却、粉砕機で粉砕し、マスターバッチを作成し、このマスターバッチにさらにスチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、ポリエチレンを加え、再び２００℃で同様に混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００３９】
上記ペレットを図１に示した構造のダイス１を備えた縦型押出し機を用いてチューブ状に押出し、そのチューブは約５ｃｍ長の空気雰囲気部３を経由し、図２に示した水槽６およびサイジング管７に順次案内される。ダイス径、ポイント径はそれぞれ１４ｍｍ、１３．４５ｍｍ、押出ダイの圧力は４６．０ＭＰａ（４６９ｋｇ／ｃｍ２ ）で行った。水槽６には、約３０℃に調節された冷却水（約２３００ｇ／ｍｉｎ）の供給が行われる。冷却水は、配管出口４の遮蔽板５で水の勢いを抑制された後、浅い水槽６と、中心部に向けてテーパー状に深くなったサイジング導入部からサイジング管７を経由し、一部下に流れ落ちる。ここで、冷却、寸法調整等が行われる。
【００４０】
さらに、上記水温の冷水シャワー部８を経由してチューブＴは引き取られる。チューブＴの引き取り速度は、ダイス１からの押出し量と、チューブＴの成形寸法から概略割り出され、調整される。次に被覆長に余裕を持たせた長さに切断され、相互に接触しないよう台座（図示せず）に保管される。
【００４１】
このようにして外径約１１ｍｍ、厚さ２５０μｍの表層チューブを得た。ｄ２ 、ｄ３ はダイから押出された直後のチューブ、成型チューブをそれぞれ膜厚計で計測することにより得た。
【００４２】
＜中層チューブの形成＞
中層となる被覆チューブの材料として、ポリウレタンエラストマー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」）１７質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部を、加圧式ニーダーを用いて２００℃で混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００４３】
上記ペレットを図１に示した構造のダイス１を備えた縦型押出し機を用いてチューブ状に押出し、そのチューブは約５ｃｍ長の空気雰囲気部３を経由し、図２に示した水槽６およびサイジング導入部からサイジング管７に案内される。この部位には、約３０℃に調節された冷却水（約２３００ｇ／ｍｉｎ）の供給が行われる。冷却水は、配管出口４の遮蔽板５で水の勢いを抑制された後、浅い水槽６と、中心部に向けてテーパー状に深くなったサイジング導入部からサイジング管７を経由し、一部下に流れ落ちる。ここで冷却、寸法調整等が行われる。
【００４４】
さらに、上記水温の冷水シャワー部８を経由してチューブＴは引き取られる。チューブＴの引き取り速度は、ダイス１からの押出し量と、チューブＴの成形寸法から概略割り出され、調整される。次に被覆長に余裕を持たせた長さに切断され、相互に接触しないよう台座（図示せず）に保管される。
【００４５】
このようにして外径約１１ｍｍ、４００μｍ厚の中層チューブを得た。
【００４６】
（発泡弾性体層の形成）
内径４．５ｍｍ、外径１１．５ｍｍのホース状の弾性体層１２（ＥＰＤＭゴムに、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押出し成形機によりホース状に成形し、加硫缶内では発泡させたもの）を長さ２２５ｍｍに切り、その中心孔に、長さ２６０ｍｍ、直径５ｍｍのシャフト１４を挿入した。
【００４７】
これに、長さ２２８ｍｍに切断した上記の中層チューブ（厚さ約４００μｍ）を、チューブ被覆装置（不図示）により被せて、発泡弾性体と圧密着させた。
【００４８】
次に、先の表層被覆時のシャフト配置を逆転させて、チューブ被覆装置（不図示）により、上記の表層チューブ（厚さ約２５０μｍ）を２３０ｍｍ長さに切断したものを中層チューブ上に被せて、最終形状とした。
【００４９】
この帯電部材を、ＬＢＰ（レーザービームプリンター；ヒューレッドパッカード社のレーザージェット２−Ｐ）の帯電部材と交換し、これを用いて画像形成を行った。その結果、中層チューブと表層チューブの間、また中層チューブと弾性体層１２の間の密着性を確保でき、形成された画像も良好であった。
【００５０】
また、目視により上記帯電部材１５表面の筋、凹凸、皺等を観察したが、問題になるような箇所は見られなかった。
【００５１】
次に目視により、ＦＥのサイズと形状を調べた。スプリングバック率を大きくして成型することにより、ＦＥのサイズと数を大幅に減少させることが出来た。
【００５２】
さらに樹脂圧Ｐを請求項に記載されている範囲に設定することにより、ＦＥの核の大きさが小さくなった。これはスプリングバック率を大きくする効果のほかに、ダイス出口付近で高い圧力がかかり、さらに出口付近が局部的に高温になることにより、凝集物がほぐされる効果も考えられる。
【００５３】
次に、上記帯電部材１５をカートリッジ（キヤノン社製、ＥＰ−Ｌ）に搭載し、このカートリッジをレーザービームプリンター（キヤノン社製、Ｌａｓｅｒ ＳｈｏｔＡ４０４）に装着して耐久を行い、目視により出力画像の画質を評価した。その結果、２５℃、５０％ＲＨの環境下で３５００枚の画像を出力しても全く異常が認められなかった。
【００５４】
実施例１−２
実施例１−１において、ダイス径、ポイント径は１４ｍｍ、１３．４５ｍｍの組み合わせであるが、押出し速度を下げることにより、チューブ成形時の押出しダイにかかる圧力を４１．７ＭＰａ（４２５ｋｇ／ｃｍ２ ）にしてチューブを成型した。
【００５５】
実施例１−３
実施例１−１において、ダイス径、ポイント径は１４ｍｍ、１３．４５ｍｍの組み合わせであるが、押出し速度を上げることにより、チューブ成形時の押出しダイにかかる圧力を４７．３ＭＰａ（４８３ｋｇ／ｃｍ２ ）にしてチューブを成型した。
【００５６】
比較例１
発泡弾性体層の形成までの工程は実施例１−１と同じであるが、表層チューブの形成時、ダイス径、ポイント径は２２ｍｍ、２０．９７ｍｍの組み合わせで行った場合を比較検討した。実施例１−１、２、３に比べ比較例１では、φ０．３以上のＦＥの割合が非常に大きくなり、かつ空気雰囲気部でチューブが引き伸ばされるためにできる、ＦＥの核を中心とする裂け目の長さが８００μｍ以上という結果であった。核が大きかったのは空気雰囲気部でチューブが引き伸ばされるためにチューブに内在していたＦＥの核が表面に出てきたためと考えられる。また、押出し直後の半ば溶融状態にあるチューブの肉厚は厚く、これが比較的短い距離内で設計寸法のチューブ外径、内径に調整されるのであるから、局部的な温度分布や、引き取り速度の均一性、チューブに掛かる振動が大きく影響し、チューブの詰まりも多くなってくる。
【００５７】
実施例１−２では、ＦＥの核を中心とする裂け目の長さは４００μｍ以下であるが、φ０．３ｍｍ以上の核が若干多くなった。
【００５８】
また実施例１−３では、φ０．３ｍｍ以上の核は少ないがＦＥの核を中心とする裂け目の長さが５００μｍ以下と若干長くなった。しかしながらいずれの場合も比較例１に対して良好なレベルであり、ダイスとポイントのギャップを所望のチューブ厚に近づけることは、ＦＥの少ないチューブの製造方法として有効であるといえる。本来、押出し直後の偏肉は引取り過程で小さくするものであり、ここでの伸長、偏肉調整作用が大きく働かないため、ｄ２ ／ｄ３ が大きい場合と比較すると、偏肉は若干大きい傾向にあったが、製品の品質に大きく影響を与えることはない。
【００５９】
実施例２〜３
ダイス、ポイントのギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を変化させＦＥについて良好な結果が得られる上限、下限をみた。
【００６０】
実施例２−１
ダイス、ポイントのギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を小さくすると、断面積が小さくなるため、ダイにかかる圧力を同じにしたときには、スプリングバック率は大きくなる。まず、ダイスとポイントの径をそれぞれ１３．８ｍｍ、１３．２５ｍｍに設定し、スプリングバック率が実施例１−１と同等になる条件（０．２７）でチューブ成型を行った。この場合ＦＥの数、大きさ、裂け目の長さは実施例１と同様の結果であった。
【００６１】
実施例２−２
実施例２−１の条件からさらにスプリングバック率を０．３０にしたチューブ成型を行ったが、結果は実施例２−１と同様であった。
【００６２】
比較例２
さらに押出しダイにかけられる圧力の上限に近い成型としてスプリングバック率が０．３５でのチューブ成型を行った。ＦＥの数、大きさともに問題の無いレベルであるが、ＦＥの核を中心とする裂け目が若干長くなる。さらに押出しダイへの圧力がかかり、装置への負荷が大きくなるので成型条件としてはあまり好ましくない。
【００６３】
実施例３−１
ギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を大きくすると、断面積が大きくなるため、ダイにかかる圧力を同じにしたときには、スプリングバック率は小さくなる。ダイスとポイントの径をそれぞれ１４．２ｍｍ、１３．６５ｍｍに設定し、スプリングバック率が実施例１−１と同等になる条件（０．２７）でチューブ成型を行った。この場合も、実施例１と同等の結果であった。
【００６４】
実施例３−２
実施例３−１の条件からさらにスプリングバック率を０．２４に下げ、チューブ成型を行ったが、ＦＥの数、大きさともに問題のないレベルであった。
【００６５】
比較例３
さらに、スプリングバック率を０．２０まで下げた成型では、裂け目の長さは実施例１と同様であったが、φ０．３ｍｍ以上のＦＥが多くなった。
【００６６】
実施例４
また表層を１００μｍ、中層を４００μｍとした共押出し成型についても良好な結果が得られている。共押出し成型につてはダイス、ポイント径をそれぞれ１４．５ｍｍ、１３．４ｍｍとし、スプリングバック率が０．２４５となるように押出量を調整した条件で、ＦＥの最大裂け目長さ４００μｍ以下、０．３ｍｍ以上のＦＥの数は７個という結果であった。
【００６７】
なお、各帯電部材１５の局所的抵抗値を測定して比較しているが、前述した抵抗値の範囲に概略入っている。
【００６８】
また帯電部材１５表面の凹凸（粗さ）は、各実施例、比較例ともに問題になるようなものは観測されなかった。
【００６９】
上述の感光ドラム１６、帯電部材１５、現像手段１９およびクリーニング手段２２などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。たとえば、現像手段およびクリーニング手段２２を感光ドラム１６および帯電部材１５と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本位のレールなどの案内手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００７０】
実施例および比較例の各種条件の帯電部材１５をプロセスカートリッジに組み込み、画像評価を行ったところ、比較例の試料の中には、画像上の問題となるものが見られたが、実施例はいずれも実用上大きな不具合は見られなかった。
【００７１】
【表１】
【００７２】
【表２】
【００７３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エラストマーの押出し成型では裂けられなかったフィッシュアイを大幅に軽減することが出来る。横型押出機では、スプリングバック率が大きくなるようなチューブ成型において問題になった偏肉も、チューブ成形に必要な要素構造を縦方向に配置することにより確実に回避され、これにより成形されたチューブの表面は、傷もなく、偏肉量も低く抑えることができ、またスプリングバック率と、ｄ２ とｄ３ の比を適正にすることによって、チューブ中に混在する可能性のある異物に起因するフィッシュアイの顕在化を抑制することができる。このようにして成形されたチューブを、弾性体を有するシャフトに被覆して得られた帯電部材は、電子写真装置に組み込むことで、きわめて高い性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチューブ成型用押出し機のダイスとその周辺部を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による被覆チューブ製造装置を概略的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の方法で製造された被覆チューブで被覆されたローラ状帯電部材の縦断面図である。
【図４】図２の帯電部材が適用された電子写真装置の概略的縦断面図である。
【図５】帯電部材の抵抗値を測定する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｔ チューブ
１ ダイス
２ 金型のポイント
３ 空気雰囲気部
４ 配管出口
５ 遮蔽板
６ 水槽
７ サイジング管
８ 冷水シャワー部
９ チューブ引き取り手段
１０ タイミングプーリー
１１ 送りベルト
１２ 弾性体層
１３ 複層膜
１４ シャフト
１５ 帯電部材
１６ 感光ドラム
１７ 電源
１８ 画像露光光
１９ 現像手段
２０ 転写手段
２１ 転写材
２２ クリーニング手段
２３ アルミ箔
２４ 電源
ｄ１ ダイスと金型のポイントの間のギャップ
ｄ２ 金型出口でのチューブ肉厚
ｄ３ 製品チューブ肉厚
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置において、被帯電体に接触配置され、電圧を印加されることにより被帯電体を帯電するための帯電部材に使用される、シームレスな被覆チューブを製造する方法及び電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯電部材に印加する電圧として、直流電圧のみを印加する方式（ＤＣ印加方式）もあるが、直流電圧を接触帯電部材に印加した時の被帯電体の帯電開始電圧の２倍以上であるピーク間電圧を有する振動電界（時間と共に電圧値が周期的に変化する電界）を接触帯電部材と被帯電体との間に形成して、被帯電体面を帯電処理する手法（ＡＣ印加方式）の方が、より均一な帯電をすることが可能であり、より望ましい。
【０００３】
ローラ状帯電部材は、回転自由に軸受保持されて被帯電体に所定の圧力で圧接され、被帯電体の移動に伴い従動回転するように構成され、通常、基体として中心に設けたシャフトと、このシャフトの周囲にローラ状に設けた導電性の弾性層と、さらにその外周に設けた表面層などを有する多層構造体である。
【０００４】
上記各層のうち、シャフトは、ローラの形状を維持するための剛体であると共に、給電電極層としての役割を有している。
【０００５】
また弾性層は、通常、１０４ 〜１０９ Ω・ｃｍの体積固有抵抗を有すること、および弾性変形することにより、被帯電体との均一な接触を確保する機能が要求されるため、通常、導電性が付与されたゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）７０度以下の柔軟性を有する加硫ゴムが使用される。
【０００６】
従来のローラ状帯電部材には、弾性層としてゴム発泡体（またはスポンジ状ゴム）を使用した発泡タイプと、ゴム発泡体を使用しないソリッドタイプがある。また表面層は、被帯電体の帯電均一性を向上させ、被帯電体表面のピンホールなどに起因するリークの発生を防止すると共に、トナー粒子や紙粉などの固着を防止する機能、さらには弾性層の硬度を低下させるために用いられるオイルや可塑剤などの軟化剤のブリードを防止する機能なども有している。表面層の体積固有抵抗は、通常１０５ 〜１０１３Ω・ｃｍであり、従来は、導電性塗料を塗布するか、あるいはシームレスな被覆チューブを被せることにより形成されている。
【０００７】
シームレスな被覆チューブの成型時において金型からの押出直後のチューブの内径・外径、肉厚が、最終形状のチューブ内径・外径、肉厚に対して２倍程度ある場合、押出されたチューブが引取られる過程で細くかつ薄くなり、その結果、押出し直後の樹脂中に混練不良による原材料起因の塊、ゴミ、異物等が混入していると最終形状の膜厚時にそれらが顕在化する（フィッシュアイ、以下、ＦＥと称する。）という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
チューブ、特に小径で薄肉でかつ偏肉の小さいチューブを、均一性、精密性の要求される電子写真用の帯電部材に適用するためには、前記従来の成型法では、チューブに内在する異物が顕在化してしまうという問題が避けられない。
【０００９】
本発明は、重力方向、すなわち縦方向に、チューブ形成手段の各要素を配置し、所望のチューブを形成する手段であり、特に押出しチューブに内在する異物が顕在化しにくいチューブの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、弾性体に複数層よりなるシームレスなチューブを被覆して帯電部材を形成するための前記チューブを構成する材料がチューブ状に押出されるダイス、前記ダイスの重力方向に順次配置された、前記チューブを冷却する空冷手段、水冷サイジング手段、前記チューブを引き取る引き取り手段及び前記チューブを所定の長さに切断する切断手段を備えている装置を用いて行う帯電部材用被覆チューブの製造方法において、前記ダイスと金型のポイントの間のギャップｄ１ 及び前記金型の前記ポイントと前記ダイスとで形成される前記金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ について、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲にあることを特徴とする帯電部材用被覆チューブの製造方法である。また本発明は前記チューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ が１．３６〜１．４４の範囲にあること、または前記チューブの成型時において、前記ダイスにかかっている圧力Ｐが３９．２ＭＰａ（４００ｋｇ／ｃｍ２ ） ＜ Ｐ ＜ ４８．５ＭＰａ（４９５ｋｇ／ｃｍ２ ）の範囲にあることを特徴とする帯電部材用被覆チューブの製造方法である。
【００１１】
さらには本発明は、電子写真感光体、静電潜像形成手段、形成した静電潜像を現像する手段および現像した像を転写材に転写する転写手段を有する電子写真装置において、前記感光体を帯電するための帯電部材が、上記方法によって製造された前記チューブを弾性体に被覆してなる帯電部材であることを特徴とする電子写真装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の被覆チューブの製造方法において遂行される工程について図面を参照して説明する。
【００１３】
先ず、チューブ成形に用いる材料のペレット化を行う。表層となる側の材料として、ここでは、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）１００質量部を主体に、最終的に、ポリエチレン１８質量部、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）１５質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部となるように、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウムを加圧式ニーダーを用いて２２０℃でシェアが１番かかった状態から１０分間溶融混練した後冷却、粉砕機で粉砕し、マスターバッチを作成し、このマスターバッチにさらにスチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、ポリエチレンを加え、再び２００℃で同様に混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００１４】
押出し装置等の溶融押出し装置材料供給口にペレットを投入、チューブ状に押出し、このチューブを空冷手段で冷却し、次工程の水冷サイジング手段で水冷して所望の内径、外径に整える。この間に、偏肉の調整等も行われる。
【００１５】
先ず図１について説明する。本発明において、チューブ材料および成形寸法によっても異なるが、例えば冷却の供給水温度が約３０℃、押出しダイにかかる圧力が３９．２〜４８．５ＭＰａ（４００〜４９５ｋｇ／ｃｍ２ ）の条件では、小径薄肉用金型のダイス１と金型のポイント２の間のギャップｄ１ 及び金型のポイント２とダイス１で形成される金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ において、そのスプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲に、また金型のポイント２とダイス１で形成される出口でのチューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ が１．３６〜１．４４の範囲に設定される。
【００１６】
このように、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ を０．２３〜０．３０の範囲に、また金型のポイントとダイスで形成される出口でのチューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ を１．３６〜１．４４の範囲に設定すると、チューブに微小な混練不良物、異物等が内在していても、スプリングバック率が大きいことによるＦＥの周りの応力開放が起こり、又、チューブ押し出し時の膜厚変化量が小さいので、異物周りの樹脂状態に影響を及ぼすことが少なく、そのような異物の顕在化を防ぐ（あるいは、抑制する）ことができる。
【００１７】
引き取り手段
次工程は、寸法の定まったチューブを適正速度で引き取り、前工程においてチューブが停滞しないようにする工程であり、図２においてこの工程を遂行するためにチューブの引き取り手段９が設けられ、これはタイミングプーリー１０および送りベルト１１で構成されている。ダイスおよびマンドレルの寸法、チューブ材料の押出し量（速度）で決定される速度でチューブＴは押出され、次工程へと移動していくので、撓みの生じないように、また逆に過剰なテンションが掛からないように、適切な速度でチューブを移動させていく必要がある。決められた最終形状、寸法のチューブになるように引き取り速度を調整するので、この系内を移動する間に、単位長さの移動距離内にあるチューブ材料の量は変動する。すなわち、押出した直後の段階では、チューブは材料の溶融温度に近く、伸び易い状態であるので、自重と引き取り速度（この時引き取り力が働く）如何にもよるが、単位長さの移動距離内にあるチューブ材料の量は、当然、押出し直後の領域での材料の量の方が多い。引き落としを極力少なくしたチューブ成型においては、この材料の量の差は小さくなるが、小径、薄肉を目指す被覆チューブにおいて、ある適正な範囲内に設定される。
【００１８】
切断手段
引き取り工程の次工程は、設計長さに余裕長さを加算した長さにチューブを切断し、表面を傷つけることなく、最終切断工程へ移送するための置き台に保管する工程である。したがって、置き台構造とその移動手段の自動化等も当然、本発明の実施に当たって考慮すべき要素である。
【００１９】
チューブの余裕長さとは、予め弾性体をシャフトに同心的に設けたローラに被覆チューブを被せ、余剰分を切断するという作業工程のために設けた長さである。最終切断工程も、以上の各工程で注意している「表面の傷付き」に対して考慮された切断手段であることは言うまでもない。
【００２０】
ここで、本発明の製造方法を用いて、図３に示す構造の帯電部材を構成する材料について説明する。
【００２１】
図３において、導電性ローラの形態の帯電部材１５は、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅、導電性プラスチック等の良導電性材料からなるシャフト１４の外周面に、導電性弾性材料からなる弾性体層１２を設け、さらにこの弾性体層１２の外周面にチューブ状の複層膜１３を被覆形成したもので、この複層膜１３を形成するために、前述の製造方法を用いて製造された被覆チューブが用いられる。
【００２２】
ここで、弾性体層１２を構成する導電性弾性材料としては、導電材を配合した導電性ゴム組成物、あるいは導電性ポリウレタンフォームを用いることができる。
【００２３】
導電性ゴム組成物を構成するゴム成分としては、特に制限されるものではないが、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレン、クロロスルフォン化ポリエチレンに導電材を配合したもの、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドの共重合ゴムの発泡体またはエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を配合したものの発泡体を好適に使用することができる。
【００２４】
これらゴム組成物に配合する導電材としては、公知の素材が使用でき、例えば、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素微粒子；ニッケル、銀、アルミニウムおよび銅などの金属微粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウムおよびシリカなどを主成分とし、これに原子価の異なる不純物イオンをドーピングした導電性金属酸化物微粒子；炭素繊維などの導電性繊維；ステンレス繊維などの金属繊維；炭素ウイスカやチタン酸カリウムウイスカの表面を金属酸化物や炭素などにより導電化処理した導電性チタン酸カリウムウイスカなどの導電性ウイスカ；およびポリアニリンおよびポリピロールなどの導電性重合体微粒子などが挙げられる。その配合量は、全ゴム成分１００質量部に対して３〜１００質量部、特に５〜５０質量部とすることができ、これにより、弾性体層の体積抵抗を１０４ 〜１０９ Ω・ｃｍ程度に調整することが好ましい。なお、この弾性体層の形成は、公知の加硫成形法により行うことができ、その厚さはローラの用途等に応じて適宜設定されるが、通常１〜２０ｍｍとされる。
【００２５】
帯電部材１５は、弾性体層１２上に複層の被覆チューブを被覆して形成した複層膜１３を設けたものである。この複層膜１３を構成する熱可塑性樹脂としては、押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのものでもよく、具体的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン酢酸ビニル、エチレンエチルアクリレート、エチレンアクリル酸メチル、スチレンブタジエンゴム、ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２およびその他の共重合ナイロンなどのポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、多硫化ゴムおよび塩素化ポリエチレン、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン、イソプレンゴム、ポリノルボルネンゴム等、通常のゴムまたはスチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物（ＳＥＢＳ）等の熱可塑性ゴムを使用することができ、特に制限されるものではない。
【００２６】
あるいは、上記の各樹脂や共重合体よりなるエラストマーおよび変性体等のエラストマーと、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリルニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ポリウレタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレンアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）およびアクリロニトリル−エチレン／プロピレンゴム−スチレン樹脂（ＡＥＳ）、アクリロニトリル−アリクルゴム−スチレン樹脂（ＡＡＳ）などのスチレン系樹脂およびアクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、等の各樹脂および共重合体からなる材料の組み合わせがよい。さらに、上記ゴム、熱可塑性エラストマーおよび熱可塑性樹脂から選ばれた２種以上の重合体からなるポリマーアロイまたはポリマーブレンドも使用できる。
【００２７】
シャフト１４を構成する材料としては、たとえばアルミニウム、銅、鉄、またはこれらを含む合金などの良導体が好適に用いられる。本発明に用いられる金属層は、０．１〜１．５ｍｍの厚さを有する金属管であっても、棒状であってもよい。
【００２８】
複層膜１３は、たとえばより優れた耐久性や耐環境性などを得ることを目的として、本発明の方法で製造された被覆チューブをさらに架橋させて、導電性架橋重合体とすることもできる。チューブ状に成形された導電性重合体を架橋させる方法としては、重合体の種類に応じて硫黄、有機過酸化物およびアミン類などの架橋剤を予め添加しておき、高温下に架橋結合を生成させる化学的架橋法や、電子線やγ線などの放射線を照射することにより架橋させる放射線架橋法などが有効である。上記各種架橋法のうちでは、電子線架橋法が、架橋剤またはその分解生成物の移行による被帯電体の汚染の恐れがなく、さらに高温処理の必要がない点、および安全性の点で特に好ましい。
【００２９】
図４に、このようにして形成された複層膜を備えたローラ状帯電部材１５を組み込んだ電子写真装置の概略構成を示す。
【００３０】
図４において、符号１６はドラム状電子写真感光体（以下、感光ドラムという。）であり、矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１６は、回転過程において、帯電部材１５により、その周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、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）からの画像露光光１８を受ける。こうして感光ドラム１６の周面に静電潜像が順次形成されていく。
【００３１】
形成された静電潜像は、次いで現像手段１９によりトナー現像され、現像されたトナー像は、不図示の給紙部から、感光ドラム１６と転写手段２０との間に感光ドラム１６の回転と同期取りされて給紙された転写材２１に、転写手段２０により順次転写されていく。
【００３２】
像転写を受けた転写材２１は、感光体面から分離されて像定着手段へ導入されて像定着を受けることにより、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。
【００３３】
像転写後の感光ドラム１６の表面は、クリーニング手段２２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。
【００３４】
上述の感光ドラム１６、帯電部材１５、現像手段１９およびクリーニング手段２２などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。たとえば、現像手段１９およびクリーニング手段２２を感光ドラム１６および帯電部材１５と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本体のレールなどの案内手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００３５】
また、画像露光光１８は、電子写真装置が複写機やプリンターである場合には、原稿からの反射光や透過光、あるいは、センサーで原稿を読取り、信号化し、この信号にしたがって行われるレーザービームの走査、ＬＥＤアレイの駆動および液晶シャッターアレイの駆動などにより照射される光である。
【００３６】
上記の装置は、本発明の装置で成形したチューブを被覆した帯電部材を組み込んだプロセスカートリッジ、さらには、これを組み込んだ電子写真装置として、評価等に使用される。
【００３７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を説明する。尚、実施例、比較例の評価結果を表１〜表２に示す。
【００３８】
実施例１−１
＜表層チューブの形成＞
表層となる被覆チューブの材料として、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂、商品名「ダイナロン」、日本合成ゴム（株）製）１００質量部を主体に、最終的に、ポリエチレン１８質量部、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）１５質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部となるように、スチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、カーボンブラック（商品名「ケッチェンブラックＥＣ」、ライオンアクゾ株式会社）、酸化マグネシウム、ステアリン酸カルシウムを加圧式ニーダーを用いて２２０℃でシェアが１番かかった状態から１０分間溶融混練した後冷却、粉砕機で粉砕し、マスターバッチを作成し、このマスターバッチにさらにスチレン系の樹脂（スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合樹脂）、ポリエチレンを加え、再び２００℃で同様に混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００３９】
上記ペレットを図１に示した構造のダイス１を備えた縦型押出し機を用いてチューブ状に押出し、そのチューブは約５ｃｍ長の空気雰囲気部３を経由し、図２に示した水槽６およびサイジング管７に順次案内される。ダイス径、ポイント径はそれぞれ１４ｍｍ、１３．４５ｍｍ、押出ダイの圧力は４６．０ＭＰａ（４６９ｋｇ／ｃｍ２ ）で行った。水槽６には、約３０℃に調節された冷却水（約２３００ｇ／ｍｉｎ）の供給が行われる。冷却水は、配管出口４の遮蔽板５で水の勢いを抑制された後、浅い水槽６と、中心部に向けてテーパー状に深くなったサイジング導入部からサイジング管７を経由し、一部下に流れ落ちる。ここで、冷却、寸法調整等が行われる。
【００４０】
さらに、上記水温の冷水シャワー部８を経由してチューブＴは引き取られる。チューブＴの引き取り速度は、ダイス１からの押出し量と、チューブＴの成形寸法から概略割り出され、調整される。次に被覆長に余裕を持たせた長さに切断され、相互に接触しないよう台座（図示せず）に保管される。
【００４１】
このようにして外径約１１ｍｍ、厚さ２５０μｍの表層チューブを得た。ｄ２ 、ｄ３ はダイから押出された直後のチューブ、成型チューブをそれぞれ膜厚計で計測することにより得た。
【００４２】
＜中層チューブの形成＞
中層となる被覆チューブの材料として、ポリウレタンエラストマー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」）１７質量部、酸化マグネシウム１０質量部、ステアリン酸カルシウム１質量部を、加圧式ニーダーを用いて２００℃で混練、冷却、粉砕を行い、単軸押出し機でペレット化したものを使用する。
【００４３】
上記ペレットを図１に示した構造のダイス１を備えた縦型押出し機を用いてチューブ状に押出し、そのチューブは約５ｃｍ長の空気雰囲気部３を経由し、図２に示した水槽６およびサイジング導入部からサイジング管７に案内される。この部位には、約３０℃に調節された冷却水（約２３００ｇ／ｍｉｎ）の供給が行われる。冷却水は、配管出口４の遮蔽板５で水の勢いを抑制された後、浅い水槽６と、中心部に向けてテーパー状に深くなったサイジング導入部からサイジング管７を経由し、一部下に流れ落ちる。ここで冷却、寸法調整等が行われる。
【００４４】
さらに、上記水温の冷水シャワー部８を経由してチューブＴは引き取られる。チューブＴの引き取り速度は、ダイス１からの押出し量と、チューブＴの成形寸法から概略割り出され、調整される。次に被覆長に余裕を持たせた長さに切断され、相互に接触しないよう台座（図示せず）に保管される。
【００４５】
このようにして外径約１１ｍｍ、４００μｍ厚の中層チューブを得た。
【００４６】
（発泡弾性体層の形成）
内径４．５ｍｍ、外径１１．５ｍｍのホース状の弾性体層１２（ＥＰＤＭゴムに、加硫剤と発泡剤を配合し、混合したものを押出し成形機によりホース状に成形し、加硫缶内では発泡させたもの）を長さ２２５ｍｍに切り、その中心孔に、長さ２６０ｍｍ、直径５ｍｍのシャフト１４を挿入した。
【００４７】
これに、長さ２２８ｍｍに切断した上記の中層チューブ（厚さ約４００μｍ）を、チューブ被覆装置（不図示）により被せて、発泡弾性体と圧密着させた。
【００４８】
次に、先の表層被覆時のシャフト配置を逆転させて、チューブ被覆装置（不図示）により、上記の表層チューブ（厚さ約２５０μｍ）を２３０ｍｍ長さに切断したものを中層チューブ上に被せて、最終形状とした。
【００４９】
この帯電部材を、ＬＢＰ（レーザービームプリンター；ヒューレッドパッカード社のレーザージェット２−Ｐ）の帯電部材と交換し、これを用いて画像形成を行った。その結果、中層チューブと表層チューブの間、また中層チューブと弾性体層１２の間の密着性を確保でき、形成された画像も良好であった。
【００５０】
また、目視により上記帯電部材１５表面の筋、凹凸、皺等を観察したが、問題になるような箇所は見られなかった。
【００５１】
次に目視により、ＦＥのサイズと形状を調べた。スプリングバック率を大きくして成型することにより、ＦＥのサイズと数を大幅に減少させることが出来た。
【００５２】
さらに樹脂圧Ｐを請求項に記載されている範囲に設定することにより、ＦＥの核の大きさが小さくなった。これはスプリングバック率を大きくする効果のほかに、ダイス出口付近で高い圧力がかかり、さらに出口付近が局部的に高温になることにより、凝集物がほぐされる効果も考えられる。
【００５３】
次に、上記帯電部材１５をカートリッジ（キヤノン社製、ＥＰ−Ｌ）に搭載し、このカートリッジをレーザービームプリンター（キヤノン社製、Ｌａｓｅｒ ＳｈｏｔＡ４０４）に装着して耐久を行い、目視により出力画像の画質を評価した。その結果、２５℃、５０％ＲＨの環境下で３５００枚の画像を出力しても全く異常が認められなかった。
【００５４】
実施例１−２
実施例１−１において、ダイス径、ポイント径は１４ｍｍ、１３．４５ｍｍの組み合わせであるが、押出し速度を下げることにより、チューブ成形時の押出しダイにかかる圧力を４１．７ＭＰａ（４２５ｋｇ／ｃｍ２ ）にしてチューブを成型した。
【００５５】
実施例１−３
実施例１−１において、ダイス径、ポイント径は１４ｍｍ、１３．４５ｍｍの組み合わせであるが、押出し速度を上げることにより、チューブ成形時の押出しダイにかかる圧力を４７．３ＭＰａ（４８３ｋｇ／ｃｍ２ ）にしてチューブを成型した。
【００５６】
比較例１
発泡弾性体層の形成までの工程は実施例１−１と同じであるが、表層チューブの形成時、ダイス径、ポイント径は２２ｍｍ、２０．９７ｍｍの組み合わせで行った場合を比較検討した。実施例１−１、２、３に比べ比較例１では、φ０．３以上のＦＥの割合が非常に大きくなり、かつ空気雰囲気部でチューブが引き伸ばされるためにできる、ＦＥの核を中心とする裂け目の長さが８００μｍ以上という結果であった。核が大きかったのは空気雰囲気部でチューブが引き伸ばされるためにチューブに内在していたＦＥの核が表面に出てきたためと考えられる。また、押出し直後の半ば溶融状態にあるチューブの肉厚は厚く、これが比較的短い距離内で設計寸法のチューブ外径、内径に調整されるのであるから、局部的な温度分布や、引き取り速度の均一性、チューブに掛かる振動が大きく影響し、チューブの詰まりも多くなってくる。
【００５７】
実施例１−２では、ＦＥの核を中心とする裂け目の長さは４００μｍ以下であるが、φ０．３ｍｍ以上の核が若干多くなった。
【００５８】
また実施例１−３では、φ０．３ｍｍ以上の核は少ないがＦＥの核を中心とする裂け目の長さが５００μｍ以下と若干長くなった。しかしながらいずれの場合も比較例１に対して良好なレベルであり、ダイスとポイントのギャップを所望のチューブ厚に近づけることは、ＦＥの少ないチューブの製造方法として有効であるといえる。本来、押出し直後の偏肉は引取り過程で小さくするものであり、ここでの伸長、偏肉調整作用が大きく働かないため、ｄ２ ／ｄ３ が大きい場合と比較すると、偏肉は若干大きい傾向にあったが、製品の品質に大きく影響を与えることはない。
【００５９】
実施例２〜３
ダイス、ポイントのギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を変化させＦＥについて良好な結果が得られる上限、下限をみた。
【００６０】
実施例２−１
ダイス、ポイントのギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を小さくすると、断面積が小さくなるため、ダイにかかる圧力を同じにしたときには、スプリングバック率は大きくなる。まず、ダイスとポイントの径をそれぞれ１３．８ｍｍ、１３．２５ｍｍに設定し、スプリングバック率が実施例１−１と同等になる条件（０．２７）でチューブ成型を行った。この場合ＦＥの数、大きさ、裂け目の長さは実施例１と同様の結果であった。
【００６１】
実施例２−２
実施例２−１の条件からさらにスプリングバック率を０．３０にしたチューブ成型を行ったが、結果は実施例２−１と同様であった。
【００６２】
比較例２
さらに押出しダイにかけられる圧力の上限に近い成型としてスプリングバック率が０．３５でのチューブ成型を行った。ＦＥの数、大きさともに問題の無いレベルであるが、ＦＥの核を中心とする裂け目が若干長くなる。さらに押出しダイへの圧力がかかり、装置への負荷が大きくなるので成型条件としてはあまり好ましくない。
【００６３】
実施例３−１
ギャップを一定に保ったまま、ダイスとポイントの径を大きくすると、断面積が大きくなるため、ダイにかかる圧力を同じにしたときには、スプリングバック率は小さくなる。ダイスとポイントの径をそれぞれ１４．２ｍｍ、１３．６５ｍｍに設定し、スプリングバック率が実施例１−１と同等になる条件（０．２７）でチューブ成型を行った。この場合も、実施例１と同等の結果であった。
【００６４】
実施例３−２
実施例３−１の条件からさらにスプリングバック率を０．２４に下げ、チューブ成型を行ったが、ＦＥの数、大きさともに問題のないレベルであった。
【００６５】
比較例３
さらに、スプリングバック率を０．２０まで下げた成型では、裂け目の長さは実施例１と同様であったが、φ０．３ｍｍ以上のＦＥが多くなった。
【００６６】
実施例４
また表層を１００μｍ、中層を４００μｍとした共押出し成型についても良好な結果が得られている。共押出し成型につてはダイス、ポイント径をそれぞれ１４．５ｍｍ、１３．４ｍｍとし、スプリングバック率が０．２４５となるように押出量を調整した条件で、ＦＥの最大裂け目長さ４００μｍ以下、０．３ｍｍ以上のＦＥの数は７個という結果であった。
【００６７】
なお、各帯電部材１５の局所的抵抗値を測定して比較しているが、前述した抵抗値の範囲に概略入っている。
【００６８】
また帯電部材１５表面の凹凸（粗さ）は、各実施例、比較例ともに問題になるようなものは観測されなかった。
【００６９】
上述の感光ドラム１６、帯電部材１５、現像手段１９およびクリーニング手段２２などの構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やレーザービームプリンターなどの電子写真装置本体に対して着脱可能に構成してもよい。たとえば、現像手段およびクリーニング手段２２を感光ドラム１６および帯電部材１５と共に一体に支持してカートリッジ化して、装置本位のレールなどの案内手段を用いて装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることができる。
【００７０】
実施例および比較例の各種条件の帯電部材１５をプロセスカートリッジに組み込み、画像評価を行ったところ、比較例の試料の中には、画像上の問題となるものが見られたが、実施例はいずれも実用上大きな不具合は見られなかった。
【００７１】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、エラストマーの押出し成型では裂けられなかったフィッシュアイを大幅に軽減することが出来る。横型押出機では、スプリングバック率が大きくなるようなチューブ成型において問題になった偏肉も、チューブ成形に必要な要素構造を縦方向に配置することにより確実に回避され、これにより成形されたチューブの表面は、傷もなく、偏肉量も低く抑えることができ、またスプリングバック率と、ｄ２ とｄ３ の比を適正にすることによって、チューブ中に混在する可能性のある異物に起因するフィッシュアイの顕在化を抑制することができる。このようにして成形されたチューブを、弾性体を有するシャフトに被覆して得られた帯電部材は、電子写真装置に組み込むことで、きわめて高い性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチューブ成型用押出し機のダイスとその周辺部を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による被覆チューブ製造装置を概略的に示す縦断面図である。
【図３】本発明の方法で製造された被覆チューブで被覆されたローラ状帯電部材の縦断面図である。
【図４】図２の帯電部材が適用された電子写真装置の概略的縦断面図である。
【図５】帯電部材の抵抗値を測定する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｔ チューブ
１ ダイス
２ 金型のポイント
３ 空気雰囲気部
４ 配管出口
５ 遮蔽板
６ 水槽
７ サイジング管
８ 冷水シャワー部
９ チューブ引き取り手段
１０ タイミングプーリー
１１ 送りベルト
１２ 弾性体層
１３ 複層膜
１４ シャフト
１５ 帯電部材
１６ 感光ドラム
１７ 電源
１８ 画像露光光
１９ 現像手段
２０ 転写手段
２１ 転写材
２２ クリーニング手段
２３ アルミ箔
２４ 電源
ｄ１ ダイスと金型のポイントの間のギャップ
ｄ２ 金型出口でのチューブ肉厚
ｄ３ 製品チューブ肉厚
Claims (5)
- 弾性体に複数層よりなるシームレスなチューブを被覆して帯電部材を形成するための前記チューブを構成する材料がチューブ状に押出されるダイス、前記ダイスの重力方向に順次配置された、前記チューブを冷却する空冷手段、水冷サイジング手段、前記チューブを引き取る引き取り手段及び前記チューブを所定の長さに切断する切断手段を備えている装置を用いて行う帯電部材用被覆チューブの製造方法において、前記ダイスと金型のポイントの間のギャップｄ１ 及び前記金型の前記ポイントと前記ダイスとで形成される前記金型の出口でのチューブ肉厚ｄ２ について、スプリングバック率（ｄ２ −ｄ１ ）／ｄ１ が０．２３〜０．３０の範囲にあることを特徴とする帯電部材用被覆チューブの製造方法。
- 前記チューブ肉厚ｄ２ と押出し後の製品チューブの肉厚ｄ３ の比ｄ２ ／ｄ３ が１．３６〜１．４４の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材用被覆チューブの製造方法。
- 前記チューブの成型時において、前記ダイスにかかっている圧力Ｐが ３９．２ＭＰａ ＜ Ｐ ＜ ４８．５ＭＰａ の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電部材用被覆チューブの製造方法。
- 電子写真感光体、静電潜像形成手段、形成した静電潜像を現像する手段および現像した像を転写材に転写する転写手段を有する電子写真装置において、前記感光体を帯電するための帯電部材が、請求項１〜３のいずれかに記載の方法によって製造された前記チューブを弾性体に被覆してなる帯電部材であることを特徴とする電子写真装置。
- 前記チューブが複数層よりなることを特徴とする請求項４に記載の電子写真装置。
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