JP2004101635A - 発泡導電性ローラー、その製造方法及びそれを用いた電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真の画像形成用導電性ローラーにおいて、ローラーの表面平滑性および表面電気抵抗の均一性に優れ、尚かつ耐久性にも優れているローラーを提供する。また本ローラーの製造方法、本ローラーを用いた電子写真装置も提供する。
【解決手段】発泡導電性ローラーの表面空孔部に、加熱により発泡する導電性粒子を充填し、ホットメルト接着剤で接着することで充填することにより構成される。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に用いる帯電、転写、紙搬送、現像、クリーニングなどに用いる発泡導電性ローラー、その製造方法およびそれを用いた電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスにおいて、帯電、転写プロセスはコロナ放電を利用して行ってきた。しかし、コロナ放電時にオゾンが発生し感光体表面の劣化を進行させたり、ワイヤーの汚れが画像に影響し、画像白抜けや黒すじを生じるなどの問題があった。
【０００３】
こうした欠点を補うために、従来から接触帯電、転写の方法が多く研究されている。
【０００４】
従来、接触帯電方式で用いられてきた部材としては導電ゴムを用いたソリッドの帯電ローラーが主に用いられてきた。これは帯電部材の表面に凹凸などの表面欠陥が存在すると、部分的な帯電の不均一性をもたらしてしまうためであった。しかしながら、帯電部材をソリッドのゴムローラーなどにすると、ローラー硬度を下げるのが困難になるために、帯電音が発生するなどの問題が生じる。
【０００５】
また、放電を介さずに、接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されることで、被帯電体表面を帯電する機構である注入帯電方式が、特開平０６−００３９２１号公報などで提案されている。
【０００６】
中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電闘値以下であっても、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる。この直接注入帯電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。
【０００７】
より具体的には、帯電ローラー、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシなどの接触帯電部材に電圧を印加し、被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電荷注入層の導電粒子などの電荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面のみであり、オゾンの発生もない。特に帯電ローラーを用いた場合、注入帯電に十分な帯電時間を得るために帯電ニップを広くする必要があり、弾性発泡ローラーを用いることは有効な手段である。
【０００８】
図６に放電機構による帯電特性と、注入機構による帯電特性を示す。図６のグラフ中のＡが放電機構による帯電特性で、印加電圧に対して閾値を持って被帯電体表面の帯電が始まり、グラフ中のＢが注入機構による帯電特性であり、印加した電圧がそのまま被帯電体表面電位となる。
【０００９】
一方、転写方式においては、近年転写ローラーを用いた接触転写方式が広く用いられている。この場合、転写時における転写ローラー表面と感光体ドラム表面との圧接面で形成されるニップ領域を安定させるために、また転写と同時に、転写材の搬送力を得るために、導電粉を分散した弾性発泡体を用いて、硬度を減少させたものが用いられるようになってきた。
【００１０】
その発泡導電性ローラーの一例として、導電粉を分散した発泡ゴムで形成されるチューブを芯金に挿入し、そのチューブ表面を研磨砥石を用いて研磨し、最後に研磨粉をエアー、ブラシなどで除去することによって製造されたものがある。またこうして製造したローラーは用途に応じて、表層に導電性の塗料を塗工することによってローラー抵抗を調節して用いるものもある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発泡導電性ローラーにおいては、発泡の程度によってローラー硬度を下げようとすると、発泡体の空孔部の径を大きくする必要があった。その結果、研磨後のローラー表面に現われる発泡体の空孔部の径が大きくなることによって、感光ドラムなどとの接触が均一にならないため、安定した帯電性が得られないという問題があった。
【００１２】
また、ローラー表面の発泡体空孔部に導電性粉体を充填することにより、表面を平滑化するとともに空孔部も導電性とする方法などもある。しかしこの方法は充填した導電性粉体がローラー使用時に抜け落ちるという問題点があった。また導電性粉体をバインダー樹脂などに分散させてローラー表面に接着すると抜け落ちることは軽減されるが抵抗値が増大するという問題点があった。
【００１３】
そこで本発明は、上記事情に鑑みて発明されたものでありローラーの表面平滑性に優れ、表面電気抵抗が均一でかつ耐久性の良好な導電性ローラーを提供することを目的とする。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、このような発泡導電性ローラーの製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明のさらに他の目的は、このような発泡導電性ローラーを用いた電子写真装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は発泡導電性ローラーの表面の空孔部に加熱により膨張する粒子を充填し、加熱し膨張させることで表面の平滑性を良好にし、併せて導電性付与物質をも付与し良好な導電性を保持する発泡導電性ローラーを提供するものである。
【００１７】
以下本発明を図面を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明による発泡導電性ローラーの断面を模式的に表わした図である。１６はホットメルト系接着剤、１２は導電性付与物質、１１は加熱により膨張した粒子、１３は１１、１２、１６が充填されている空孔部である。１４は導電性付与物質及び加熱により膨張した粒子が充填されてない空孔部である。１５は発泡導電性ローラーの非空孔部である。
【００１９】
発泡導電性ローラーは、バインダー成分、導電性付与物質及び発泡剤を混練し、ローラー形状にし、加硫及び発泡化処理を行って形成させる。
【００２０】
バインダー成分としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、塩素ゴムなどの合成ゴムあるいは樹脂などのいずれでもよい。
【００２１】
ホットメルト系接着剤としては、熱可塑性高分子樹脂を使用することが好ましい。具体的には、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルブチラール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ナイロン系樹脂、ゴム系樹脂、反応型ホットメルト系樹脂などが挙げられる。
【００２２】
これらのホットメルト系接着剤を使用して、ローラー表面に塗工する方法としては、加熱溶融（ホットメルト）したものを塗工液として塗工したり、或いは、溶剤に溶かしたものや、エマルジョンの形態のものを塗工液として塗工することが挙げられる。本発明においては、この際に、接着性を高めるために、塗工液中、上記した熱可塑性高分子樹脂と共に、各種変性剤、例えば、粘着付与樹脂、可塑剤、オイル、ワックス及び充填剤を添加してもよいし、或いは、各種添加剤、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、染顔料などを添加してもよい。
【００２３】
本発明においては、上記のようにしてローラー上に形成されるホットメルト接着層の厚みは、１μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。１μｍより薄いと、ホットメルト接着層の接着性能が十分に得られず、使用中に接着した発泡粒子が剥れてきたりする。一方、ホットメルト接着層の厚みを１００μｍより厚くするとローラー自体が硬くなりゴム弾性が低下し好ましくない。
【００２４】
導電性付与物質としては電子伝導機構により導電性が発現されるものが環境安定性の面から好ましい。具体的には、カーボンやグラファイト系の粉末あるいは繊維物質、銅、ニッケル、銀などの導電性金属粉末あるいは繊維物質、酸化スズ、酸化チタン、酸化インジウムなどの金属酸化物の粉末あるいは繊維状物質、各種フィラーに金属メッキを施して導電性を付与した物質、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリンなどの有機系の導電性微粉末、微粒子や繊維状物質などがありこれらの中から１種あるいは数種類選択され用いることができる。
【００２５】
これら導電性付与物質としては、電気抵抗値が１０^−３〜１０^９Ω・ｃｍのものが一般に好適である。
【００２６】
加熱により膨張する粒子は、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレートなどの熱可塑性樹脂をカプセル壁とする中空粒子に、イソブタン、ｎ−ペンタンなどの揮発性膨張剤を内包し、加熱により膨張するものである。その具体例としては、例えばマツモトマイクロスフェアーＦ−３０、Ｆ−５０、Ｆ−８０シリーズ（松本油脂製薬株式会社製、商品名）、エクスパンセル（エクスパンセル社）などがある。これら加熱により膨張する粒子の粒径は０．１〜２００μｍが好ましく、更に好ましくは０．５〜１００μｍである。０．１μｍより小さいと充分に膨張せず、また２００μｍより大きいとローラー表面を不均一にし、平滑性を下げたり帯電性能を不均一にし好ましくない。
【００２７】
本発明による発泡導電性ローラーの製造に際しては、種々の方法が挙げられる。例えば、
１．あらかじめホットメルト系接着剤を加熱溶融しておき、発泡ゴムで形成された導電性ローラー表面に塗工する。室温近辺まで冷却後、発泡体の空孔部に加熱により膨張する粒子を充填後加熱し粒子を膨張およびホットメルト系接着剤を溶融し膨張した粒子をローラーの空孔部に接着させる。
【００２８】
２．ホットメルト系接着剤を適当な溶媒に溶解またはエマルジョンとしておき、発泡ゴムで形成された導電性ローラー表面に塗工、乾燥する。発泡体の空孔部に加熱により膨張する粒子を充填後加熱し粒子を膨張およびホットメルト系接着剤を溶融し膨張した粒子をローラーの空孔部に接着させる。
【００２９】
３．１、２においてホットメルト系接着剤中にあらかじめ導電性付与物質を溶解、または分散しておく。
【００３０】
４．１、２、３の後にさらに導電性付与物質の溶解液または分散液をローラー表面に塗工する。
【００３１】
加熱により膨張する粒子、導電性付与物質を発泡導電性ローラーに充填する具体的方法としては、加熱により膨張する粒子、導電性付与物質を適当な溶媒に分散または溶解し発泡導電性ローラーをその分散液に含浸または分散液をローラー表面にコーティングさせる方法が好ましい。含浸する際は、超音波を用いたり、あらかじめローラー内の気泡を抜いておくことは有効である。
【００３２】
分散する溶媒は、導電性付与物質、加熱により膨張する粒子が劣化せず分散が良好にできれば特に限定されない。好ましくは、水、トルエン、キシレン、アルコール類、グリコール類、ヘキサンなどが挙げられる。この溶媒中に界面活性剤、消泡剤、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤を適宜添加しても構わない。また発泡導電性ローラーの抵抗値を劣化させない範囲でバインダーを添加したりしても構わない。
【００３３】
発泡導電性ローラーの表面の空孔部に充填された加熱により膨張する粒子を膨張させるには熱風を吹き付けるのが好ましい。その温度および時間は加熱により膨張する粒子の種類によっても異なるが、温度は概ね８０℃から２００℃、時間は概ね１分から１５分の範囲が好ましい。
【００３４】
発泡導電性ローラー表面に塗工されたホットメルト系接着剤を溶融し、加熱により膨張する粒子を接着するには熱風を吹き付けるのが好ましい。その温度および時間はホットメルト系接着剤の種類によっても異なるが、温度は概ね８０℃から２００℃、時間は概ね数十秒から５分の範囲が好ましい。
【００３５】
ホッメルト系接着剤が先に溶融すると、加熱により膨張する粒子の膨張が妨げられ好ましくないためホットメルト系接着剤の溶融は、加熱により膨張する粒子が十分に膨張してから溶融するのが好ましい。そのためホットメルト系接着剤の軟化温度は、加熱により膨張する粒子の膨張温度よりも高いことが好ましい。
【００３６】
またローラー表面に凸状に付着した導電性付与物質、粒子などがあれば研磨したり粘着テープで剥離したりしてローラー表面より取り除くことが好ましい。
【００３７】
このようにして作られる発泡導電性ローラーは、放電機構を用いる電子写真装置の帯電ローラー、放電機構を用いずに電荷を直接受け渡しする注入帯電機構を用いる電子写真装置の帯電ローラー、及び転写ローラーに用いることができ、各々の用途に合わせて電気抵抗（芯金から導電性ローラー表面間）を調整することが好ましい。
【００３８】
＜装置１：放電帯電方式装置＞
放電帯電機構を用いる電子写真装置を図２を用いて説明する。
【００３９】
図２は本発明による発泡導電性ローラーを接触帯電部材として用いた電子写真装置の一例である。
【００４０】
図において、１は被帯電体としてのドラム型の電子写真感光体であり、図面上矢印の時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。
【００４１】
２はこの感光体１の面に接して感光体面を所定の極性、電位に一様に一次帯電処理するローラータイプの帯電部材である。帯電部材２は芯金２ａと、その外周に形成した発泡導電性ローラー２ｂとさらにその外周に形成した表面層２ｄからなり、芯金２ａの両端部を不図示の軸受け部材に回転自在に軸受けさせてドラム型の感光体１に並行に配置してバネなどの不図示の押圧手段で感光体１の面に対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１の回転駆動に伴い従動回転、または周速差をもたせたり、反転回転させたりする。
【００４２】
そして電源Ｓ１で芯金２Ｃに所定の直流バイアス、あるいは直流＋交流バイアスが印加されることで回転感光体１の周面が所定の極性、電位に接触帯電される。
【００４３】
帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光体１面は次いで露光手段Ｌにより目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光など）を受けることで、その周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００４４】
その潜像は次いで現像手段３によりトナー画像として順次に可視像化されていく。
【００４５】
このトナー画像は、次いで、転写手段４により不図示の給紙手段部から感光体１の回転と同期どりされて適正なタイミングを持って感光体１と転写手段４との間の転写部へ搬送された転写材Ｐの面に順次に転写されていく。本例の転写手段４は転写ローラーであり、転写材Ｐの裏からトナーと逆極性の帯電を行うことで感光体１面側のトナー画像が転写材Ｐの表面に転写されていく。
【００４６】
トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光体１面から分離されて定着手段５へ先送りされて像定着を受け、画像形成物として出力される。
【００４７】
像転写後の感光体１面はクリーニング手段６で転写残りトナーなどの付着汚染物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。
【００４８】
本発明においては図１に示されるように、感光体、帯電部材、現像手段及びクリーニング手段のような電子写真装置の複数の要素がプロセスカートリッジに一体的に組み込まれることもできる。そうすることで、プロセスカートリッジは装置本体に対して着脱可能とすることができる。例えば、帯電部材として使用される本発明の発泡導電性ローラー及び必要に応じて現像手段及びクリーニング手段の少なくとも１つを感光体と共にプロセスカートリッジに一体的に組み込み、装置本体のレールなどの案内手段を用いて着脱自在に構成できる。
【００４９】
本方式の帯電ローラーに用いる発泡導電性ローラーの抵抗値（芯金からローラー表面の間）は、１０^５〜１０^７Ω（２５０Ｖ印加時）が好ましい。
【００５０】
＜装置２：注入帯電方式装置＞
次に放電機構を用いずに電荷を直接受け渡しする、注入帯電方式の電子写真装置について説明する。
【００５１】
注入帯電の特徴は帯電部であり、それ以外については、上で述べた放電機構の電子写真装置と同じである。
【００５２】
具体的には、本発明のローラーは、ローラー表面が、発泡粒子により、微細な構造を構成し、かつ平滑な面を構成しているので、ローラー表面に後述の帯電促進粒子を保持しながら、まんべんなく感光体表面を摺擦し、十分に帯電部材表面と感光体表面が接触することが出来、直接電荷の受け渡しが可能となる。
【００５３】
従って、注入帯電方式においては従来の放電を主にしたローラー帯電では得られなかった高い帯電性能が得られ、帯電部材に印加した電位とほぼ同などの電位を被帯電体に与えることができる。よって、帯電に必要なバイアスは被帯電体に必要な電位相当の電圧で十分であり、放電現象を用いない安定かつ安全な直接帯電（注入帯電）が実現できる。また本方式では導電性付与物質を有したローラーも用いることができる。
【００５４】
［帯電促進粒子］
本実施例では、比抵抗が１．７×１０^３Ω・ｃｍ、平均粒径４．５μｍの導電性酸化亜鉛粒子３２を用いた。粒子の材料としては、他の金属酸化物などの導電性無機粒子や有機物との混合物本発明における発泡導電性ローラー用いる導電性付与物質など各種導電粒子が使用可能である。ここで、粒子抵抗は粒子を介した電荷の授受を行うため比抵抗としては１０^１２Ω・ｃｍ以下が望ましい。粒子の抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積２．２６ｃｍ^２の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し抵抗値を計測、その後正規化して比抵抗を算出した。
【００５５】
また、粒径は良好な帯電均一性を得るために５０μｍ以下が望ましい。粒径の下限値は、粒子が安定して得られるものとして１０ｎｍが限界である。本発明において、粒子が凝集体として構成されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出しその５０％平均粒径をもって決定した。
【００５６】
［帯電器の動作］
本発明の帯電器２の動作について説明する。本実施例では、被帯電体を電子写真用感光体を想定して記述する。被帯電体である感光体１はφ３０ｍｍのドラム状であり一定速度で回転する。この表面を一様に帯電する帯電器とし本発明の帯電器を使用した。
【００５７】
予め帯電促進粒子を表面に塗布した帯電ローラー２（Ｂ方向）はローラー表面が感光体（Ａ方向）と互いに逆方向に移動するよう駆動している。よって、感光ドラムへの接触部（帯電ニップ）では帯電ローラー表面に存在する微小な突起に帯電促進粒子が保持されながら、帯電ローラー表面があらゆる形状で感光体表面に接触することで感光体表面への接触性が向上している。
【００５８】
そして、ローラー芯金２ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより、感光体表面は印加電圧とほぼなどしい電位に帯電される。本実施例において注入帯電は、帯電ローラーと感光体の接触ニップに存在する帯電ローラー表面の突起とそこに保持される帯電促進粒子が感光体表面を隙間無く摺擦することで直接帯電が行われるのである。
【００５９】
このような構成の帯電器で感光体の帯電を行ったところ、帯電ローラーの表面の微小な突起と帯電促進粒子が感光体に接触し帯電部材表面がより密に均一に感光体に接触することが出来、良好な帯電均一性が得られた。
【００６０】
＜装置３：注入帯電方式クリーナレス装置＞
本実施形態は、特にクリーニング装置を持たない画像形成装置に本発明の帯電ローラーを注入帯電方式で適用したものである。本発明の帯電ローラーを用いることで、特にクリーニング装置を持たない画像形成装置においても転写残トナーによる弊害の無い良好な出力画像を得ることが出来る。
【００６１】
［装置構成］
本実施例は、ドラムクリーニングを装備することなく、トナーリサイクルを可能にした電子写真画像形成装置である。本記録装置は図４に示されるように、感光ドラム１の周囲に配置された、帯電器２、露光装置Ｌ、現像器３、転写帯電器４、定着器５から構成される。ここで、感光ドラム１、帯電器２、現像器３は一体型のカートリッジ７に内包される構成をとっているが、装置形態はこれに限定するものではない。
【００６２】
現像によりドラム上に得られた画像は記録材に転写されるが、トナーの一部は転写残としてドラムに残ることになる、従来トナーは絶縁体であるため、ドラムの帯電において帯電不良が生じる。しかし、本構成においては帯電器表面に予め塗布した帯電促進粒子が存在することと、現像剤に混合した帯電促進粒子が現像および転写行程を経て帯電器に供給されることにより、帯電器にトナーが混入した場合でも、感光体への接触性と接触抵抗を維持できるため直接注入による帯電を行うことができる。そして、帯電促進粒子が帯電器から脱落しても現像剤として供給され続けるため、帯電性を安定して維持することが可能になる。次に詳細について述べる。
【００６３】
［帯電装置］
本発明の帯電器は、主に導電性弾性ローラー２１（以降、帯電ローラーと称する）及び帯電促進を目的とした導電性粒子３２（以降、帯電促進粒子と称する）から構成される。帯電ローラー２１表面には、初期より良好な帯電状態にしておくために、予め帯電促進粒子３２を塗布しておく。構成としては、弾性ローラーを回転駆動あるいは固定して感光体と帯電部材に速度差を設けることになる。ただ、好ましくは転写残トナーを一時的に回収し均すために、帯電部材を回転駆動し、さらに、その回転方向は感光体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成することが望ましい。
【００６４】
特に、本発明では予め帯電ローラー表面に帯電促進粒子を塗布し、さらにトナーとともに帯電促進粒子を安定して帯電器に供給することにより装置使用の全くの初期より、長期の使用後まで安定した帯電性を維持することができる。
【００６５】
［帯電促進粒子］
本実施例で用いた帯電促進粒子３２は、特に感光体の帯電に用いる場合に潜像露光時に妨げにならないよう、無色あるいは白色に近い粒子が適切である。さらに、カラー記録を行う場合、帯電促進粒子３２が感光体上から記録紙Ｐに転写した場合を考えると無色、あるいは白色に近いものが望ましい。また、画像露光時に粒子による光散乱を防止するためにもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望ましい。
【００６６】
本実施例では、帯電促進粒子として先の実施形態２で示した酸化亜鉛粒子を用いた。
【００６７】
［現像器］
現像器は一成分磁性トナーによる現像器を例に説明するが、現像器構成について特に限定するものではない。現像器３はマグネットロール３ｃを内包した現像スリーブ３ａ、規制ブレード３ｄから構成される。現像器内のトナーはスリーブ上を搬送される過程において、規制ブレード３ｄで層厚規制及び電荷付与され、現像部位に導入され、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。
【００６８】
［現像剤］
現像剤３ａは結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の各行程を経て作成し、更に前述の現像器用帯電促進粒子や流動化剤を外添剤としてトナーに添加し作成されたものである。ここで、トナーの重量平均粒径（Ｄ４）は７μであった。一方、導電性酸化亜鉛粒子３２の粒径は４．５μで添加量は重量部で２部である。
【００６９】
［帯電器の動作］
本発明の帯電器２の動作について説明する。感光体１はφ３０ｍｍのドラム状であり、周速が５０ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で回転する。帯電ローラー２１はローラー表面が感光体と互いに逆方向になど速度で移動するよう凡そ８０ｒｐｍで駆動し、そのローラー芯金２ａに−７００Ｖの直流電圧を印加した。これにより、感光体表面は印加電圧と等しい電位に帯電される。また、従来の構成では帯電促進粒子は現像剤に混合して供給されるため、印字初期においては帯電ローラー表面に帯電促進粒子が供給されず帯電が行えないので塗布しておく必要があったが本構成では、発泡導電性ローラーに初期より導電性付与物質が加えられているものを用いるのであれば塗布する必要はない。
【００７０】
［装置全体の動作］
次に本装置全体の動作について述べる。前述の帯電ローラー芯金２ａには−７００Ｖの直流電圧が印加され、感光ドラム１表面は印加電圧とほぼ同電位に帯電される。その後プリントパターンに応じ画像部をレーザスキャナなどの露光器Ｌで走査し感光ドラム１上に静電潜像を作る。その後、感光ドラム１上の静電潜像を摩擦帯電したトナー３ａにより可視化する。現像された感光体１上のトナー像は最終的に記録材Ｐに転写され定着５により記録画像を得る。その後、転写残となったトナーはトナーリサイクルのため、帯電器表面の微小な突起により帯電器へ撹乱されつつ混入するが、本発明の帯電器ではトナーと同時に帯電促進粒子も帯電ローラーに回収され保持されるため、感光ドラムに対し緻密な接触性と接触抵抗を保つことができる。従って、直接帯電が可能になる。そして、混入したトナーは徐々に帯電器からはきだされ現像器にて再度回収あるいは現像される。以上の行程を繰り返すことによりトナーリサイクルを可能にしながら、直接帯電を行い、かつそれを長期に渡り維持することができる。
【００７１】
＜他の感光ドラム＞
［注入帯電促進ドラム］
注入帯電促進ドラムは電荷注入帯電をよりおこないやすくするものであり、ここでは、感光体表面に電荷注入層を形成する例について述べる。
【００７２】
図５に本件で用いた感光体１の断面図を示す。感光体１はアルミドラム基体１１上に下引き層１２、正電荷注入防止層１３、電荷発生層１４、電荷輸送層１５の順に重ねて塗工された一般的な有機感光体ドラムに電荷注入層１６を塗布することにより、帯電性能を向上した感光体を用いた。電荷注入層は光硬化型のアクリル樹脂にＳｎＯ_２超微粒子１６ａ（径が約０．０３μｍ）、テフロン（登録商標）などの滑剤、重合開始剤などを混合分散し、塗工後、光硬化法により膜形成したものである。
【００７３】
電荷注入層として重要な点は、表層の抵抗にある。
【００７４】
電荷の直接注入による帯電方式においては、被帯電体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷の授受が行えるようになる。一方、感光体として用いる場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、電荷注入層１６の体積抵抗値としては１×１０^９（Ω・ｃｍ）以上１×１０^１４（Ω・ｃｍ）の範囲が適当である。また本構成のように電荷注入層を用いない場合でも、例えば電荷輸送層が上記抵抗範囲にある場合は同等の効果が得られる。さらに、表層の体積抵抗が約１０^１３Ωｃｍであるアモルファスシリコン感光体などを用いても同様な効果が得られる。
【００７５】
この様な注入帯電促進ドラムを用いることで、より注入帯電性が向上する。
【００７６】
本発明の発泡導電性ローラーは、転写用、帯電用、除電用の他、給紙用ローラーなどの搬送用として用いることができる。
【００７７】
本発明の発泡導電性ローラーを使用し得る電子写真装置としては、複写機、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンター、あるいは電子写真製版システムなどの電子写真応用装置などが挙げられる。
【００７８】
【発明の実施の形態】
本発明で用いた加工前の発泡導電性ローラーを次のようにして製造した。
【００７９】
ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）にケッチェンブラックと有機系の発泡剤を混練りし、得られたゴムをチューブ状に押し出して、それを加硫し、同時に発泡させた。次に、チューブの中心部分に直径５ｍｍの芯金を挿入し表面を研磨し、外径１５ｍｍ、長さ２２０ｍｍ、発泡体の空孔部の径が平均で８０μｍ、抵抗が１×１０^６Ω（２５０Ｖ印加時）である発泡導電性ローラーＡ、２×１０^５Ω（１００Ｖ印加時）である発泡導電性ローラーＢ及び抵抗が３×１０^８Ω（２０００Ｖ印加時）である発泡導電性ローラーＣの３本を製造した。このローラーを下記製造例１〜１５に示す本発明の発泡性導電ローラーの製造に用いた。
【００８０】
（製造例１）
バインダーとしてホットメルト接着剤ＣＭ４０００（東レ株式会社製）の１．０％（重量比）メタノール溶液を調製した。
【００８１】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーをディッピングさせ、その後風乾した。
【００８２】
次に発泡粒子としてマツモトマイクロスフェアーＦ−３０Ｄ（松本油脂製薬株式会社製）の０．５％（重量比）ＩＰＡ分散液を調製した。
【００８３】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーを含浸させた。含浸後１２０℃のオーブンで１２分間加熱し、次に１４０℃のオーブンで５分加熱することで本発明の発泡導電性ローラーを得た。
【００８４】
（製造例２）
バインダーとしてホットメルト接着剤ＣＭ４０００（東レ株式会社製）の１．０％（重量比）メタノール溶液を調製した。
【００８５】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーをディッピングさせ、その後風乾した。
【００８６】
次に発泡粒子としてマツモトマイクロスフェアーＦ−５０Ｄ（松本油脂製薬株式会社製）の０．５％（重量比）ＩＰＡ分散液を調製した。
【００８７】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーを含浸させた。含浸後１６０℃のオーブンで１２分間加熱し本発明の発泡導電性ローラーを得た。
【００８８】
（製造例３）
導電性付与物質としてポリピロールの球形粒子を以下のように製造した。すなわち蒸留水１０００ｍｌにポリエチレンオキサイドＥ−６０（明成化学（株）製）を１０ｇ攪拌しながら溶かした。更に第二塩化鉄６水和物９８ｇを添加し溶かした。この溶液中にポリピロール１０ｇ添加し１５時間攪拌した。得られた黒色溶液を遠心分離機により採取し洗浄、乾燥後１２ｇのポリピロール粉末を得た。このポリピロール粉末の粒径は約８０ｎｍの単分散であり、その体積抵抗率は０．０５Ω・ｃｍであった。
【００８９】
バインダーとしてホットメルト接着剤ＣＭ４０００（東レ株式会社製）の１．０％（重量比）、導電性付与物質としてポリピロールの０．５％（重量比）メタノール溶液を調製した。
【００９０】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーをディッピングさせ、その後風乾した。
【００９１】
次にマツモトマイクロスフェアーＦ−３０Ｄ（松本油脂製薬株式会社製）の０．５％（重量比）ＩＰＡ分散液を調製した。
【００９２】
更にこの分散液中に上記発泡導電性ローラーを入れ超音波振動を与えながら含浸させた。含浸後１２０℃のオーブンで１２分間加熱し、次に１４０℃のオーブンで５分加熱することで本発明の発泡導電性ローラーを得た。
【００９３】
（製造例４）
製造例３においてポリピロール粒子の代わりにピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【００９４】
（製造例５）
製造例４において得られた導電性発泡ローラーを更に製造例４におけるピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の０．５％（重量比）水溶液含浸、乾燥して本発明の導電性発泡ローラーを得た。
【００９５】
（製造例６）
製造例５においてピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりにポリピロール粒子を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【００９６】
（製造例７）
製造例５においてピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりに酸化亜鉛粉末（三井金属（株）製パストランＩＩ−２１００　粒径０．３μｍ　体積抵抗率９．８×１０^３Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【００９７】
（製造例８）
製造例５においてピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりに銅粉末（キシダ化学（株）製　３２５メッシュ　体積抵抗率７．５×１０^−５Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【００９８】
（製造例９）
製造例５においてピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりにポリスチレン粒子（ＪＳＲ（株）製　平均粒径１μｍ）に亜鉛をメッキして得られた粒子を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【００９９】
（製造例１０）
製造例８においてホットメルト接着剤ＣＭ４０００（東レ株式会社製）中に分散させたピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりに銅粉末（キシダ化学（株）製　３２５メッシュ　体積抵抗率７．５×１０^−５Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【０１００】
（製造例１１）
製造例１０において後から含浸させ導電性微粒子の銅粉末（キシダ化学（株）製　３２５メッシュ　体積抵抗率７．５×１０^−５Ω・ｃｍ）の代わりにピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード　平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【０１０１】
（製造例１２）
製造例７においてホットメルト接着剤ＣＭ４０００（東レ株式会社製）中に分散させたピッチ系炭素繊維（（株）ペトカ製　メルブロンミルド　黒鉛グレード平均粒径１１μｍ　体積抵抗率８．２×１０^−４Ω・ｃｍ）の代わりに酸化亜鉛粉末（三井金属（株）製パストランＩＩ−２１００　粒径０．３μｍ　体積抵抗率９．８×１０^３Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【０１０２】
（製造例１３）
製造例１２において後から含浸させ導電性微粒子の銅粉末（キシダ化学（株）製　３２５メッシュ　体積抵抗率７．５×１０^−５Ω・ｃｍ）の代わりに酸化亜鉛粉末（三井金属（株）製パストランＩＩ−２１００　粒径０．３μｍ　体積抵抗率９．８×１０^３Ω・ｃｍ）を用い同様に発泡導電性ローラーを得た。
【０１０３】
（比較製造例１４）
製造例４においてマツモトマイクロスフェアーＦ−３０Ｄ（松本油脂製薬株式会社製）を用いずに発泡導電性ローラーを得た。
【０１０４】
（比較製造例１５）
製造例５においてマツモトマイクロスフェアーＦ−３０Ｄ（松本油脂製薬株式会社製）を用いずに発泡導電性ローラーを得た。
評価
・放電機構を用いるプリンターでの帯電ローラーとしての評価（実施例１〜４、比較例１）
このようにして得たローラーを先に記述した電子写真装置（装置１）の１つであるキヤノン製レーザーショットＬＢＰ−４５０の帯電ローラーとして用いたところ良好な帯電性能を得ることが出来、高品位な画像出力が得られた。結果を表１に示す。表１において評価方法項目中の１は本評価方法であることを示す。評価結果項目中のＡは高品位な画像出力が得られたことを示し、Ｃは画像中に不均一部が存在することを示す。
・注入帯電機構を用いるプリンタでの帯電ローラーとしての評価（実施例５〜１４、比較例２）
このようにして得たローラーを先に記述した電子写真装置（装置２）の注入帯電ローラーとして用いたところ良好な帯電性能を得ることが出来、高品位な画像出力が得られた。結果を表１に示す。表１において評価方法項目中の２は本評価方法であることを示す。評価結果項目中のＡは高品位な画像出力が得られたことを示し、Ｃは画像中に不均一部が存在することを示す。また、評価結果２は感光体として注入帯電促進ドラムを用いた結果である。
・注入帯電機構を用いるクリーナレスプリンターでの帯電ローラーとしての評価
（実施例１５〜２５、比較例３）
このようにして得たローラーを先に記述したクリーナレス電子写真装置（装置３）の注入帯電ローラーとして用いたところ良好な帯電性能を得ることが出来、高品位な画像出力が得られた。結果を表１に示す。表１において評価方法項目中の３は本評価方法であることを示す。評価結果項目中のＡは５０００枚印字においても高品位な画像出力が得られたことを示し、Ｂは３０００枚印字までの高品位画像出力が得られたことを示し、Ｃは画像中に不均一部が存在することを示す。また、評価結果２は感光体として注入帯電促進ドラムを用いた結果である。
・プリンターでの転写ローラーとしての評価（実施例２６〜２８）
このようにして得たローラーを先に述べた、ＬＢＰ−４５０（装置１）に転写ローラーとして用いたところ、従来よりもローラー表面の発泡径を緻密に出来るので、転写時の転写均一性が向上し、特に、低湿環境下や両面印字時の２面目などの転写材が高抵抗化した場合の転写の均一性が向上した。この評価をＧとした。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明により、表面平滑性に優れ、表面電気抵抗が均一でかつ耐久性の良好な導電性ローラーが提供される。
【０１０６】
また、このような発泡導電性ローラーの製造方法が提供される。
【０１０７】
更に本発明の更に他の目的は、このような発泡導電性ローラーを用いた高画質で耐久性の良好な電子写真装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における加熱により発泡した粒子及び導電性付与物質を空孔部に有し、ホツトメルト接着剤で接着したローラーの模式図
【図２】放電機構による電子写真装置の模式図
【図３】注入帯電機構による電子写真装置の模式図
【図４】注入帯電機構によるクリーナレス電子写真装置の模式図
【図５】注入帯電促進ドラムの断面図
【図６】帯電機構を説明するグラフ
【図７】実施例の一覧および評価結果（表１）
【符号の説明】
１　感光ドラム
２　帯電ローラー
３　現像装置
４　転写装置
５　定着装置
６　クリーニング装置

Claims (8)

1. 導電性付与物質を含む発泡導電性ローラーの表面の発泡体の空孔部に、加熱により膨張した粒子の一部がホットメルト系接着剤で空孔部に接着されていることを特徴とする発泡導電性ローラー。
2. 前記ホットメルト系接着剤中に導電性付与物質を含むことを特徴とする請求項１記載の発泡導電性ローラー。
3. 前記導電性付与物質が電子伝導機構により導電性が発現されるものであり、
   イ）カーボンやグラファイト系の粉末あるいは繊維物質、ロ）銅、ニッケル、銀などの導電性金属粉末あるいは繊維物質、ハ）酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化インジウムなどの金属酸化物の粉末あるいは繊維状物質、ニ）各種フィラーに金属メッキを施して導電性を付与した物質、ホ）ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリンなどの有機系の導電性微粉末、微粒子や繊維状物質、から選択されることを特徴とする請求項１、２記載の発泡導電性ローラー。
4. 発泡導電性ローラーが帯電ローラーであることを特徴とする請求項１、２、３記載の発泡導電性ローラー。
5. 発泡導電性ローラーが転写ローラーであることを特徴とする請求項１、２、３記載の発泡導電性ローラー。
6. 発泡ゴムで形成された導電性ローラーの表面の発泡体の空孔部に、ホットメルト系接着剤を塗工後加熱により膨張する粒子を充填し、加熱により膨張する粒子を膨張および空孔部に接着させることを特徴とする発泡導電性ローラーの製造方法。
7. 前記ホットメルト系接着剤に請求項３記載の導電性付与物質を含むことを特徴とする請求項６記載の発泡導電性ローラーの製造方法。
8. 帯電ローラー及び電写真感光体を有する電子写真装置において、該帯電ローラーが請求項４記載の発泡導電性ローラーであることを特徴とする電子写真装置。

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