JP2005141115A - 半導電性ローラ及び電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ローラ保管時、又は使用時のローラ抵抗変化が少ない安定した半導電性ローラを提供する。
【解決手段】 弾性体10bから構成されているローラにおいて、弾性体10bが熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー22中に加硫ゴム23、導電性粒子24及び結晶核剤25が分散した系から構成されているとともに、低温低湿（１５℃、１０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RLLと高温高湿（５０℃、８０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RHHの比が0 ≦ log (RLL/RHH) ≦ 1.0 を満たすことを特徴とする半導電性ローラ。
【選択図】 図２
【解決手段】 弾性体10bから構成されているローラにおいて、弾性体10bが熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー22中に加硫ゴム23、導電性粒子24及び結晶核剤25が分散した系から構成されているとともに、低温低湿（１５℃、１０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RLLと高温高湿（５０℃、８０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RHHの比が0 ≦ log (RLL/RHH) ≦ 1.0 を満たすことを特徴とする半導電性ローラ。
【選択図】 図２
Description
本発明は、電子写真式複写機、電子写真式プリンタ、電子写真式ファクシミリ及び電子写真式印刷機などに使用される、帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングローラ、紙送りローラなどとして有用な半導電性ローラ、ならびにこの半導電性ローラを用いた電子写真装置に関する。
便宜上、図３に示した画像形成装置を例にして説明する。本例の画像形成装置は転写式の電子写真装置である。
１は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）を持って回転駆動される。
２は帯電部材としての帯電ローラであり、所定の押圧力をもって感光体の面に圧接させてあり、本例装置の場合は感光体の回転に従動して回転する。この帯電ローラ２に対して不図示の帯電バイアス印加回路によって所定の帯電バイアスが印加されて回転感光体の周面が所定の極性電位に一次帯電処理される。
その回転感光体の一次帯電処理面に対して不図示の露光装置により目的の画像情報が露光Ｌ（スリット露光・走査露光等）されて回転感光体の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
その形成静電潜像が本例装置の場合は非磁性一成分現像方式の現像装置３によりトナー画像として現像される。４は現像ローラ、５はこの現像ローラに対するトナー塗布ローラである。現像ローラ４には不図示の現像バイアス印加回路によって所定の現像バイアスが印加される。
一方、給紙カセット６から給紙ローラ７により記録材としての転写材Ｐが１枚宛繰り出されて搬送ローラ８・レジストローラ９を経て、感光体とこれに所定の押圧力をもって圧接させた転写ローラ１０との圧接ニップ部である転写部Ｎに所定のタイミングで給送され、該転写部Ｎを挟持搬送される。
転写ローラ１０には不図示の転写バイアス印加回路によって所定の転写バイアスが所定のタイミングで印加される。そして転写部Ｎを挟持搬送される転写材Ｐの表面側に回転感光体の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電力と押圧力にて転写されていく。
トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感光体の面から分離されて搬送装置１５で定着装置１６へ導入されてトナー画像の定着処理を受け、排紙ローラ１７により画像形成物（コピー、プリント）として排紙トレイ１８に排出される。
また転写紙Ｐに対するトナー画像転写後の感光体の面はクリーニング装置１１のクリーニングローラ１２により残留トナーの除去を受け、また除電ランプ１３により除電露光１４を受けて物理的・電気的に清掃されて繰り返して作像に供される。
上記画像形成装置の帯電部において、イオンの発生に伴う放電生成による弊害を生じさせないために、接触帯電ローラが感光体表面に接触して、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、感光体に直接電荷注入を行う注入帯電機構を使用する場合もある。具体的には、帯電ローラは感光体に対して速度差を持って移動し、帯電ローラに電圧を印加し、感光体表面に電荷注入するために比抵抗が1.7E03Ωｃｍ、平均粒径4.5μｍの導電性酸化亜鉛粒を帯電促進粒子として、帯電ローラと感光体ニップ部に介在させる。帯電促進粒子をニップ部に介在させるためには、現像剤に混合しておけば随時供給される。また、印字初期においてはあらかじめ帯電ローラ表面に塗布しておく必要がある。
上記例のような電子写真装置において、帯電ローラ２や現像ローラ４及び転写ローラ１０としては、感光ドラムとのニップ幅を保持するために圧接して使用するのに適した弾性体を用いた低硬度の半導電性ローラが使用されている。このような半導電性弾性体ローラには一般的にエラストマーが使用され、さらなる低硬度化のために発泡剤を用いたエラストマー発泡体を使用する場合もある。また、導電性付与のためにエラストマーにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散させて使用している場合が多い。
特に加工性や低分子物質のブルーム防止等の観点から加硫ゴムの代わりに、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーを主成分にした半導電性ローラが多く使用されている。特開2000-003086ではスチレン及び/又はオレフィン系熱可塑性エラストマーにカーボンブラック等の導電性フィラーを分散させ、これらを使用して作製したローラの平衡吸水率を制御することで長時間電圧印加した場合の体積固有抵抗率の変化を最小限に抑制する例がある。また特開2001-254022では熱可塑性樹脂をマトリックスとし、導電性を有する架橋ゴム粒子がドメインとする熱可塑性エラストマーで形成された半導電性ローラの例がある。
しかしながら、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーをマトリックスにした系は、保管中又は使用中の温湿度による履歴によって結晶性が変化することによって、導電性粒子や導電性ゴム粒子の分散状態が変わり、半導電性ローラの体積固有抵抗率が変化してしまうという問題があった。
本出願に係る発明の目的は、前述した課題を解決するために、半導電性ローラの保管中又は使用中の温湿度による履歴を受けた場合においても、導電性粒子の分散状態が安定なため、体積固有抵抗率が安定な半導電性ローラを提供することにある。
上記目的を達成するための本発明によれば、主に電子写真装置に配設され、芯金と弾性体から構成されているローラにおいて、弾性体が熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに加硫ゴムを分散した組成物から成り、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに導電性粒子及び結晶核剤を含むことを特徴とする半導電性ローラが提供される。
さらに、上記半導電性ローラをアニール処理又は有機溶媒に浸漬処理することにより、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーの結晶化を促進し、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマー中に分散している導電性粒子の分散状態が安定することで、その後の保管又は使用中の体積固有抵抗率の経時変化が小さい半導電性ローラが提供される。
以上より、半導電性ローラ保管中及び使用中の体積固有抵抗率変化の少ない安定したローラを実現できる。
この結果、上記のローラを、電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラとして用いた場合、高品質な画像を長期にわたって維持することができる。
以上のように、本発明による弾性体層が熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーをマトリックスに加硫ゴム、カーボンブラック及び結晶核剤が分散したことを特徴とする半導電性ローラは、ローラ保管時又は使用時の抵抗変化が少なく、長期にわたって安定したローラを提供するものである。さらに、上記半導電性ローラのアニール処理又は有機溶媒への浸漬処理により、熱可塑性エラストマー及び又は熱可塑性樹脂の結晶化をより促進し、その後の長期保管や使用時における結晶性変化が抑制されるためローラ抵抗変化が少ないローラを提供するものである。
特に、電子写真装置の帯電ローラ、現像ローラ及び転写ローラとして用いた場合、長期圧接放置後も画像不良が生じず、かつ長期使用においても高品質な画像を提供するものである。
図１は、本発明のローラの概略を転写ローラ１０を例にして示したものである。１０ａは円筒形状の導電性基体からなる芯金で、その外周が弾性体層１０ｂから形成されている。さらに、用途によってローラ全体の抵抗調整やトナーの摩擦帯電性及びトナー離型性を考慮して、弾性体層１０ｂの外周に表層１０ｃを形成する場合がある。弾性体層は加硫ゴムに比べて低分子化合物のブルーム要因が少なく、かつ熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー単体で用いるよりもゴム状弾性を保つように、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー中に加硫ゴムが分散している熱可塑性エラストマーが適している。図２は弾性体層１０ｂの詳細であり、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー２２を主成分とし、加硫ゴム２３が分散している。ここで、２４は導電性粒子、２５は結晶核剤であり、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー中に分散している。本発明に使用される熱可塑性エラストマーは、熱可塑性を与えるに十分な熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーと、ゴム状弾性を与えるに十分な量の少なくとも一部は加硫されたゴムとのブレンドからなり、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマー成分のマトリックス層の中にゴム成分が分散層として存在するものである。かかる構造を有することにより、熱可塑の加工が可能であるため通常の樹脂用成形機を使用してチューブ状に成形できる。熱可塑性エラストマーに使用される樹脂としては、通常の熱可塑性樹脂でよく、ポリオレフィン系樹脂（例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ））、ポリアミド系樹脂（例えばナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、ナイロン６６／ＰＰ共重合体、ナイロン６６／ＰＰＳ共重合体）、ポリエステル系樹脂（例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンイソフタレート（ＰＥＩ）、ポリブチレンテレフタレート／テトラメチレングリコール共重合体、ＰＥＴ／ＰＥＩ共重合体、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、液晶ポリエステル、ポリオキシアルキレンジイミドジ酸／ポリブチレンテレフタレート共重合体などの芳香族ポリエステル）、ポリニトリル系樹脂（例えばポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル／スチレン共重合体（ＡＳ）、メタクリロニトリル／スチレン共重合体、メタクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体）、ポリ（メタ）アクリレート系樹脂（例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、エチレンエチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレンアクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレンメチルアクリレート樹脂（ＥＭＡ））、ポリビニル系樹脂（例えば酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、塩化ビニル／塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン／メチルアクリレート共重合体）、セルロース系樹脂（例えば酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース）、フッ素系樹脂（例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリクロルフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフロロエチレン／エチレン共重合体（ＥＴＦＥ））、イミド系樹脂（例えば芳香族ポリイミド（ＰＩ））などに配合剤を添加したコンパウンドを挙げることができる。
また、加硫されたゴムとしては、一般的なものでよく、ジエン系ゴム及びその水添物（例えばＮＲ、ＩＲ、エポキシ化天然ゴム、ＳＢＲ、ＢＲ（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ＮＢＲ、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ）、オレフィン系ゴム（例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ））、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体、アクリルゴム（ＡＣＭ）、含ハロゲンゴム（例えばＢｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ヒドリンゴム（ＣＨＣ，ＣＨＲ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ））、シリコーンゴム（例えばメチルビニルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム）、含イオウゴム（例えばポリスルフィドゴム）、フッ素ゴム（例えばビニリデンフルオライド系ゴム、含フッ素ビニルエーテル系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、含フッ素ホスファゼン系ゴム）などに配合剤を添加したコンパウンドを挙げることができる。尚、これらの樹脂及びゴム成分は、それぞれ単独に用いても任意の2種以上の混合物を用いても良いし、熱可塑性エラストマー（例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー）をマトリックスに単独に用いたり、熱可塑性樹脂を混合しても良い。
ローラへの電気特性の付与は、これらゴムや樹脂にカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化錫、酸化チタンのような導電性粒子を分散させて所望の体積固有抵抗に制御することができる。また、使用する結晶核剤としては、NaHPO4、Pb3(PO4)2、Na7P5O16等のリン化合物、リブデン、ルチル、カオリン等の鉱石微粉末、２硫化モリブデン、グラファイト、シリカ、タルク等の無機系微粒子、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等の金属酸化物、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等の有機粉末、カプロラクタム２量体等のオリゴマー、カルボン酸、カルボン酸金属塩及び高級アルコールワックスが挙げられる。結晶核剤の選択は使用する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、及び加硫ゴムとの相溶性を考慮する必要がある。特に有機低分子を結晶核剤として使用した場合、ブルームやマトリックスである熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーから加硫ゴムへの移行等の問題から、鉱石粉末や無機系微粒子を用いることが望ましい。これらの量は使用する熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーを１００とした時、0．1〜30重量部混合すればよい。
弾性体層に混合する酸変成オレフィンやエポキシ変成熱可塑性エラストマーは、熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーから成るマトリックス相と加硫ゴム粒子の接着性を向上させるものであり、エチレン・アクリル酸エステル・無水マレイン酸３元共重合体（具体的には住化アトケム社製 ボンダイン）や、エポキシ化スチレン・ブチレン共重合体（具体的にはダイセル化学社製 エポフレンド）が挙げられる。エチレン・アクリル酸エステル・無水マレイン酸３元共重合体の組成は、無水マレイン酸2〜5重量％、アクリル酸エステル6〜30重量％であって、融点が60℃〜110℃のものが好ましい。エポキシ化スチレン・ブチレン共重合体においてはエポキシ化率が５％以上であることが望ましい。5％以下だとマトリックス相と加硫ゴム粒子の間に強固な接着が得られない。上記酸変成オレフィンやエポキシ変成熱可塑性エラストマーは、弾性体層のマトリックス層に溶融し、加硫ゴム粒子との接着性向上に寄与するため、マトリックス層を100とした時に10〜50重量部混合すれば十分な効果が得られる。本発明により得られる熱可塑性エラストマー組成物を発泡体として使用するために、無機塩、有機化合物や蒸留水等の発泡剤が使用される。無機塩は、例えば炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウムなどが挙げられ、有機化合物としてはアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、ジニトロペンタメチレンテトラミン、４，４′‐オキシビスベンゾスルホニルヒドラジド、パラトルエンスルホニルヒドラジドなどが挙げられる。これら発泡剤は熱可塑性エラストマー１００重量部に対して０．５〜１５部の割合で配合することが必要である。この配合量が０．５重量部未満では所望の発泡倍率が得られないし、１５部以下でも使用するに十分な発泡倍率が得られるため、１５部より多く配合してもコスト的に不利になるだけである。
本発明の熱可塑性エラストマーからなる弾性体層を成形するには、予め熱可塑性樹脂と未加硫ゴムとを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂中にゴム成分を分散させる。ゴム成分を加硫する場合には、混練下で加硫剤を添加し、ゴムを動的に加硫させても良い。また、熱可塑性樹脂またはゴム成分への各種配合剤（加硫剤を除く）は、上記混練中に添加しても良いが、混練の前に予め混合しておくことが好ましい。熱可塑性樹脂とゴム成分の混練に使用する混練機としては、特に限定はなく、スクリュー押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練押出機等が挙げられる。中でも樹脂成分とゴム成分の混練およびゴム成分の動的加硫には２軸混練押出機を使用するのが好ましい。さらに、２種類以上の混練機を使用し、順次混練してもよい。溶融混練の条件として、温度は熱可塑性樹脂が溶融する温度以上であれば良い。発泡方法としては、上記熱可塑性エラストマー組成物を押出機に供給して混練し、この混練物に押出機の途中に設けられた発泡剤注入口より発泡剤を適量連続的に圧入し、熱可塑性エラストマーを発泡させる。また、熱可塑性エラストマー組成物と発泡剤とをタンブラー等で均一に混合し、これを押出機に供給して混練し、押出機内で発泡剤を分解させ、熱可塑性エラストマーを発泡させる。
チューブ化の方法は、ダイスを使用した通常の熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーをチューブ化する方法によれば良い。
本発明における熱可塑性エラストマーの特定の熱可塑性樹脂成分とゴム成分との組成比は、弾性体層の厚さ、柔軟性のバランスで適宜決めればよいが、好ましい範囲は２０／８０〜８０／２０、更に好ましくは２５／７５〜７０／３０である。弾性体層に分散する加硫ゴムの平均径は0.1μｍ以上5μｍ未満であることが好ましい。0.1μm未満、5μｍ以上でローラとして使用するのに適度なゴム弾性が得られなくなる。なお、加硫ゴムの平均径は、任意の１００個の加硫ゴムの径を電子顕微鏡により計測し、これを平均することによって求めることができる。また、加硫ゴムの平均径を制御するには、２軸混連押出機のスクリュー形状及び押出し速度等を適度に調整することで達成できる。
表層を使用する場合、表層としては弾性体層の外周に成形できるものであれば何でも良いが、上記ゴムや樹脂及び又は熱可塑性エラストマー成分が望ましい。これらをディッピング、スプレー、ロールコート等の方法を用いて表面層を形成すれば良い。
芯金としては、金属製なら何でも良いが、例えばＳＵＳやアルミニウム製が使用される。
成形された半導電性ローラのアニール処理は、弾性体に使用されている熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの融点以下の温度で０．１時間から１０時間処理すればよい。この時アニール温度をTa（K）、融点をTm（K）とするとTm-80 ≦ Ta ≦ Tm-20 が望ましい。また、アニール温度は生産効率の点から０．１時間から１時間が望ましい。
さらに、より効率的に熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーの結晶化を促進させるために、半導電性ローラを有機溶媒の存在下で、弾性体に使用されている熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの融点以下の温度で０．１時間から１０時間処理すればよい。
この時熱処理温度をTa（K）、融点をTm（K）とすると Tm-80 ≦ Ta ≦ Tm-20 が望ましい。また、熱処理温度は生産効率の点から０．１時間から１時間が望ましい。
有機溶媒としては、特に限定されるものではなく、アセトン、キシレン、トルエン、ベンゼン等の一般の有機溶媒を用いれば良い。
弾性体層を形成する熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの結晶性の評価はX線回折又はDSC（示差熱分析）による結晶融解熱量を測定することで実施することができる。
本発明のように弾性体層のマトリックスを構成する熱可塑性樹脂及び又は熱可塑性エラストマーに結晶核剤が存在していることで、ローラ成形加工中の熱履歴により熱可塑性樹脂及び／又は熱可塑性エラストマーの結晶化が促進され、導電性粒子の分散状態が決定される。このように結晶化を促進させておけば、ローラ作製後の保管、使用時の温度、湿度の影響による結晶構造の径時変化が抑制され、導電性粒子の分散状態が安定することにより、ローラの抵抗変化を抑制することができる。前記のように結晶構造を制御するのに、結晶核剤を適量使用するだけでも充分な効果が得られるが、半導電性ローラをアニール処理や有機溶媒に浸漬処理すると、さらに抵抗変化を抑制する効果がある。
上記のように作製した半導電性ローラの抵抗安定性は次のように評価される。
作製した半導電性ローラを測定環境（Ｎ／Ｎ 温度２３℃，相対湿度６０％）下で２４時間放置した後、図４に示すように半導電性ローラ101に両端500grの荷重をかけてΦ30ｍｍの円筒状の金属ドラム102に当接させ、金属ドラムを回転させて半導電性ローラに従動回転を与えた状態で、半導電性ローラの芯金部と金属ドラムの間に直流２００Vの電圧103を印加して、金属ドラム102のアース側に内部抵抗1KΩを配置させ内部抵抗104にかかる電圧を測定して半導電性ローラの抵抗に換算し、半導電性ローラのラジアル（周）方向の抵抗値分布を測定し、その平均値をローラ抵抗とした。また、半導電性ローラの抵抗安定性の指標として、低温低湿（１５℃、１０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RLLと高温高湿（５０℃、８０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RHHを測定しlog (RLL/RHH) を求めた。Log (RLL/RHH) の値が高いほど、ローラ保管時、またはローラ使用時、温度及び湿度の影響によるローラ抵抗変化が大きいことを意味し、安定した画像が得られなくなる。Log (RLL/RHH) の値は抵抗変化がなければ０であり問題はないが、１．０を越えるものは画像不良を起こしやすくなる。
次に、本発明の実施例について説明する。
ポリプロピレン／EPDM系熱可塑性エラストマー（AES製 サントプレーン111-45）、スチレン系エラストマー（クラレ製 セプトンコンパウンド CJ103）、プロセスオイル（出光興産製 PW-380）、及びカーボンブラック（キャボット製 VULCAN XC72）に、結晶核剤としてタルク（巴工業製 HTPultra 10c）を添加したものを、表１に示すような配合比でヘンシェルミキサーを用いて均一ブレンド操作を１０分間行ったこのブレンド物を押し出し機を用いて、１８５℃で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を得た。この組成物は電子顕微鏡による観察でポリプロピレン及びスチレン系エラストマーがマトリックス相、EPDMゴム成分が分散相を形成し、分散相の最大径が５μｍ以下であることともにカーボンブラックとタルクがマトリックス相に分散していることが観察された。続いてこれらの組成物を再び押し出し機を用いて内径７．５ｍｍ、肉厚４ｍｍのチューブを形成した上記チューブをφ８ｍｍの芯金上に被覆し、表面を研磨して４ｍｍ厚の弾性体層を形成し、ローラ抵抗1.０Ｅ８Ωの半導電性ローラを作製した。
実施例１と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表１のようにした半導電性ローラを作製した後、オーブン中にて80℃、30分でアニール処理を行い、ローラ抵抗1.０Ｅ８Ωの半導電性ローラを作製した。
比較例１
実施例１において結晶核剤を使用しない以外は実施例１と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表１のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ８Ωの半導電性ローラを作製した。
実施例１において結晶核剤を使用しない以外は実施例１と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表１のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ８Ωの半導電性ローラを作製した。
上記ローラの抵抗変化指標log (RLL/RHH) の値を表１に示す。実施例１，２では1.0以下と良好であったが、比較例１は1.7となり、抵抗安定性が低いことを示している。
次に、上記ローラを図３に示す画像形成装置の転写ローラとしてに感光ドラムとのニップ幅が１ｍｍとなるように装着し、画像評価を行った。ここでプロセススピード（ＯＰＣ感光体の周速度）は９６ｍｍ／秒で、Ａ４サイズの転写材で１６枚／分の通紙スピードで解像度６００dpi（ dpiは１インチ当たりの画素数）を持つＬＢＰで温度２３℃，相対湿度６０％の環境下で画像の評価を行った。その結果、実施例1、２の転写ローラではベタ黒、ハーフトーン画像において鮮明な画像が得られた。２０万枚の通紙耐久評価に於いても問題はなかった。
比較例１の転写ローラでは初期画像に問題はないものの、通紙耐久評価において２万枚の通紙でローラ抵抗変動に起因する転写不良を起こした黒ポチ画像があらわれた。
油展オレフィン系共重合体ゴム（住友化学工業製 エスプレン６００Ｆ）１００重量部にステアリン酸１．０重量部、酸化防止剤（チバガイギー製 イルガノックス１０１０）１．０重量部、架橋助剤（第一工業製薬製 ＮＦバイソマ−エチレングリコールジメタクリレート）３．０重量部、架橋剤（日本油脂製 ２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン）２．０重量部をロール混練機にて十分に混練し、得られたゴムコンパウンドをゴム用ペレタイザーでペレット化した。
さらに上記ゴムコンパウンドに酸変性ポリオレフィン樹脂（住化アトケム製 ボンダインＡＸ８３９０）、ポリアミドエラストマー（ダイセル・ヒュルス製 ダイアミド Ｅ４０Ｓ−３）、カーボンブラック（キャボット製 VULCAN XC72）に、結晶核剤としてタルク（巴工業製 HTPultra 10c）を添加したものを、表２示す配合比でヘンシェルミキサーを用いて均一ブレンド操作を１０分間行った。このブレンド物を強混練力の得られる二軸混練機を用いて、１８５℃で１５０秒間動的加熱処理を行い、熱可塑性エラストマー組成物を得た。この組成物は電子顕微鏡による観察でポリアミド系エラストマー（Ａ）がマトリックス相、油展オレフィン系共重合体ゴム（Ｂ）成分が分散相を形成し、分散相の最大径が５μｍ以下であることともにカーボンブラックとタルクがマトリックス相に分散していることが観察された。得られた熱可塑性エラストマー組成物を押し出し機を用いて内径７．５ｍｍ、肉厚４ｍｍのチューブを形成した。上記チューブをφ８ｍｍの芯金上に被覆し、表面を研磨して４ｍｍ厚の弾性体層を形成した。
次いで、共重合ポリアミド樹脂（東レ製 共重合ナイロン、ＣＭ４０００）を用い、メタノール２０％溶液を作り、さらに抵抗調整のためにカーボンブラック（東海カーボン製 シースト３）をポリアミド樹脂１００部に対して４０部を混合したものを、上で得られた弾性体層の表面にディップ法で塗布した。これを、風乾後８０℃にして乾燥し、厚さ２０μｍの表層を形成して、ローラ抵抗 1.０Ｅ６Ω複層ローラを作製した。
実施例３と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表２のようにし、実施例３同様芯金上に弾性体層を形成した。得られた弾性体層を50℃のメタノール浴に30分間浸積し、有機溶媒処理を行った。その後風乾した後、実施例３同様、弾性体層の上に表層を塗布し、ローラ抵抗 1.０Ｅ６Ωの複層ローラを作製した。
比較例２
実施例３において結晶核剤を使用しない以外は実施例３と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表２のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの複層ローラを作製した。
実施例３において結晶核剤を使用しない以外は実施例３と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表２のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの複層ローラを作製した。
上記ローラの抵抗変化指標log (RLL/RHH) の値を表２に示す。実施例３，４では1.0以下と良好であったが、比較例１は2.1となり、抵抗安定性が低いことを示している。
次に、上記ローラを図３に示す画像形成装置の現像装置に感光ドラムとのニップ幅が１ｍｍとなるように装着し、画像評価を行った。本実施例において、現像装置２は非磁性一成分現像方式を用いている。現像容器３には、非磁性一成分トナーが収納されており、また現像剤担持体４に現像されずに残ったトナーをはぎ取り再び現像容器に戻す働きと共に、新しいトナーを現像剤担持体４に供給する発泡ウレタン製のスポンジローラ５を装着している。ここでプロセススピード（ＯＰＣ感光体の周速度）は９６ｍｍ／秒で、Ａ４サイズの転写材で１６枚／分の通紙スピードで解像度６００dpi（ dpiは１インチ当たりの画素数） を持つＬＢＰで 温度２３℃，相対湿度６０％の環境下で画像の評価を行った。その結果、実施例３、４の現像ローラではベタ黒、ハーフトーン画像において鮮明な画像が得られた。２０万枚の通紙耐久評価に於いても問題はなかった。
比較例２の現像ローラでは初期画像に問題はないものの、通紙耐久評価において１万枚の通紙でローラ抵抗変動に起因する現像不良を起こし、画像ムラがあらわれた。
ポリプロピレン／EPDM系熱可塑性エラストマー（AES製 サントプレーン111-45）、スチレン系エラストマー（クラレ製 セプトンコンパウンド CJ103）、プロセスオイル（出光興産製 PW-380）、及びカーボンブラック（キャボット製 VULCAN XC72）に、結晶核剤としてタルク（巴工業製 HTPultra 10c）を配合したものを、表３に示すような配合比でヘンシェルミキサーを用いて均一ブレンド操作を１０分間行った。このブレンド物を押し出し機を用いて、１８５℃で溶融混練し、熱可塑性エラストマー組成物を得た。この組成物は電子顕微鏡による観察でポリプロピレン及びスチレン系エラストマー（Ａ）がマトリックス相、EPDMゴム（Ｂ）成分が分散相を形成し、分散相の最大径が５μｍ以下であることともにカーボンブラックとタルクがマトリックス相に分散していることが観察された。続いてこれらの組成物に発泡剤としてアゾジカルボンアミドを組成物100に対して３重量部ドライブレンドし、押し出し機を用いて内径７．５ｍｍ、肉厚４ｍｍのチューブを形成した。上記チューブをφ８ｍｍの芯金上に被覆し、表面を研磨して４ｍｍ厚の発泡弾性体層を形成し、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの半導電性ローラを作製した。
実施例５と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表３のようにした半導電性ローラを作製した後、オーブン中にて80℃、30分でアニール処理を行い、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの半導電性ローラを作製した。
比較例３
実施例５において結晶核剤を使用しない以外は実施例５と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表３のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの半導電性ローラを作製した。
実施例５において結晶核剤を使用しない以外は実施例５と同様の材料を用い、抵抗調整のために配合比を表３のようにし、ローラ抵抗1.０Ｅ６Ωの半導電性ローラを作製した。
上記ローラの抵抗変化指標log (RLL/RHH) の値を表３に示す。実施例３，４では1.0以下と良好であったが、比較例１は2.3となり、抵抗安定性が低いことを示している。
次に、上記ローラを図３に示す画像形成装置の帯電ローラとして感光ドラムとのニップ幅が１ｍｍとなるように装着し、画像評価を行った。本実施例において、帯電方法は注入帯電方式をとっており帯電促進粒子として酸化亜鉛を用いている。ここでプロセススピード（ＯＰＣ感光体の周速度）は９６ｍｍ／秒で、Ａ４サイズの転写材で１６枚／分の通紙スピードで解像度６００dpi（ dpiは１インチ当たりの画素数） を持つＬＢＰで 温度２３℃，相対湿度６０％の環境下で画像の評価を行った その結果、実施例５、６の帯電ローラではベタ黒、ハーフトーン画像において鮮明な画像が得られた。２０万枚の通紙耐久評価に於いても問題はなかった。
比較例３の帯電ローラでは初期画像に問題はないものの、通紙耐久評価において２万枚の通紙でローラ抵抗変動に起因する帯電不良を起こし、画像に黒ポチがあらわれた。
１ 電子写真感光体
２ 帯電ローラ
３ 現像装置
４ 現像ローラ
５ 塗布ローラ
６ 給紙カセット
７ 給紙ローラ
８ 搬送ローラ
９ レジストローラ
１０ 転写ローラ
１０a 芯金
１０ｂ 弾性層
１０ｃ 表層
１１ クリーニング装置
１２ クリーニングローラ
１３ 除電ランプ
１４ 除電露光
１５ 搬送装置
１６ 定着装置
１７ 排紙ローラ
１８ 排紙トレー
２２ 熱可塑性樹脂／熱可塑性エラストマー
２３ 加硫ゴム
２４ 導電性粒子
２５ 結晶核剤
１０１ 半導電性ローラ
１０２ 金属ドラム
１０３ 印加電圧
１０４ 内部抵抗
２ 帯電ローラ
３ 現像装置
４ 現像ローラ
５ 塗布ローラ
６ 給紙カセット
７ 給紙ローラ
８ 搬送ローラ
９ レジストローラ
１０ 転写ローラ
１０a 芯金
１０ｂ 弾性層
１０ｃ 表層
１１ クリーニング装置
１２ クリーニングローラ
１３ 除電ランプ
１４ 除電露光
１５ 搬送装置
１６ 定着装置
１７ 排紙ローラ
１８ 排紙トレー
２２ 熱可塑性樹脂／熱可塑性エラストマー
２３ 加硫ゴム
２４ 導電性粒子
２５ 結晶核剤
１０１ 半導電性ローラ
１０２ 金属ドラム
１０３ 印加電圧
１０４ 内部抵抗
Claims (9)
- 芯軸上に熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに加硫ゴムを分散した弾性体から構成されているローラにおいて、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに導電性粒子及び結晶核剤を含むことを特徴とする半導電性ローラ。
- 芯軸上に熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに加硫ゴムを分散した弾性体から構成されているローラにおいて、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーに導電性粒子及び結晶核剤を含む半導電性ローラで、低温低湿（１５℃、１０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RLLと高温高湿（５０℃、８０％）環境下に24時間放置した時のローラ抵抗RHHの比が0 ≦ log (RLL/RHH) ≦ 1.0を満たすことを特徴とする半導電性ローラ。
- 前記ローラをアニール処理し、弾性体を構成する熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーの結晶化度を高めることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導電性ローラ。
- 前記ローラを有機溶媒に浸漬処理することで、弾性体を構成する熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーの結晶化度を高めることを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の半導電性ローラ。
- 前記結晶核剤が無機化合物、鉱石粉末、りん化合物及び有機粉末より選ばれる化合物の１種以上であることを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の半導電性ローラ。
- 請求項１乃至５記載のローラ表面に１層以上の層から成る層を有することを特徴とする半導電性ローラ。
- 請求項１乃至６何れかに記載のローラが、転写ローラとして配設されることを特徴とする電子写真装置。
- 請求項１乃至８何れかに記載のローラが、現像ローラとして配設されることを特徴とする電子写真装置。
- 請求項１乃至７何れかに記載のローラが、帯電ローラとして配設されることを特徴とする電子写真装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003379440A JP2005141115A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | 半導電性ローラ及び電子写真装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003379440A JP2005141115A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | 半導電性ローラ及び電子写真装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005141115A true JP2005141115A (ja) | 2005-06-02 |
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ID=34689491
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003379440A Withdrawn JP2005141115A (ja) | 2003-11-10 | 2003-11-10 | 半導電性ローラ及び電子写真装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005141115A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007148325A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-06-14 | Bridgestone Corp | 導電性エンドレスベルト |
| JP2007304380A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像装置構成部品、及び、現像装置 |
| JP2008249860A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Tokai Rubber Ind Ltd | Ｏａ機器用導電性ロール用ゴム組成物およびそれを用いたｏａ機器用導電性ロール |
| JP2010152126A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Canon Inc | 現像ローラ、その製造方法、電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
-
2003
- 2003-11-10 JP JP2003379440A patent/JP2005141115A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007304380A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Fuji Xerox Co Ltd | 現像装置構成部品、及び、現像装置 |
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| JP2010152126A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Canon Inc | 現像ローラ、その製造方法、電子写真プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
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