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
【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
【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
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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