JP3539550B2 - Conductive member and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、傾斜抵抗を有する導電性部材、該導電性部材の製造方法、および該導電性部材を接触帯電部材等に用いた電子写真装置等の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子写真法を適用した画像形成装置では、感光体表面を帯電させる帯電工程や感光体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写工程において、従来、金属ワイヤーに高電圧を印加し、発生するコロナにより感光体を帯電させたり、トナー像を転写させたりしている。しかし、このコロナチャージ方式ではコロナ発生時にオゾンやNOx 等のコロナ生成物を発生させる。このコロナ生成物は感光体の表面を変質させるため、画像白抜けや黒スジが生じる等の画像品質上の問題が生じたり、さらには、オフィス環境の点においても問題があった。
【0003】
そこで、オゾンやNOx 等のコロナ生成物を発生させない方式として、導電性部材を感光体などに接触させて帯電および転写させる方式が提案されている。上記導電性部材を構成する手段として、使用手段により求められる体積抵抗率は異なるが、基体と弾性層のみから構成される単層導電性部材、基体と複数の体積抵抗率を有する弾性層から構成される多層導電性部材、または特開平1−142569号公報に基体と弾性層と比較的高抵抗な層とから構成される機能分離型多層導電性部材などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記導電性部材として基体と弾性層のみから構成される単層導電性部材を用いた場合、該単層導電性部材を感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させると、該単層導電性部材の表面抵抗率が低いため感光体表面との間で放電が起こりやすくなるなどの問題が生じる。
【0005】
上記放電の問題を回避するためには、導電性部材の表面抵抗を高くすることが有効である。そのため、通常は研磨および研削によって取り除かれる導電性部材の製造段階で生じる弾性層を構成する高分子材料と同組成からなるスキン層を取り除かずに、高抵抗層としてそのまま使用するという方法も可能である。しかしながら、この場合、導電性部材自体の硬度が上昇してしまい圧接部材とのニップ幅が十分にとれないといった問題が生じる。この問題を解消するために接触圧力を増加させると、圧接部材との摩耗などの問題だけでなく導電性部材の表面のいわゆるC−setの問題が生じる。また、このスキン層にひび割れが生じるなど問題もある。
【0006】
上記導電性部材として単層導電性部材を用いた場合には以上のような問題が生じるため、実製品の導電性部材としては、導電弾性層、抵抗調整層、圧接部材保護層の機能の異なる多層構成を有する多層導電性部材が採用される例が多い。
【0007】
しかしながら、上記導電性部材として基体と複数の体積抵抗率を有する弾性層とから構成される多層導電性部材や、基体と弾性層とその表面の比較的高抵抗な層とから構成される機能分離型多層導電性部材を用いる場合であっても、複数の体積抵抗率を有する弾性層間、および弾性層とその表面の比較的高抵抗な層間の接合が非常に困難で、接合間での剥がれや浮き上がりなどの問題を生じる。
【0008】
上記層間の接合において特殊な接着剤を使用すると、その接着剤の抵抗から全体の体積抵抗率の変化や、局所的な体積抵抗率変化などをもたらす場合もある。また、特殊な接着剤を使用せずに高分子間の化学反応による接合も可能であるが、その際においても、結合部分での組成変化による全体の体積抵抗率の変化や、局所的な体積抵抗率変化、硬度変化などをもたらす場合も考えられ、さらに製造工程に複雑な技術が必要となるだけでなく、コストも非常に高くなってしまうなどの問題が生じる。
【0009】
また、体積抵抗率の異なる複数の導電性弾性層を接合して多層導電性部材を構成する場合、層間の接合面において体積抵抗率が急激に変化すると、層間における放電が生じ、放電による組成変化等により該導電性部材の寿命低下等を引き起こす虞もある。
【0010】
これらの問題を解消するために、特開平10−48916号公報では、導電性弾性層の表面およびその近傍に高抵抗化化合物を混入させ、表面から内方に向かって体積抵抗率が傾斜して低減させられた導電性部材を提案している。しかしながら、上記公報に記載の手段では、高抵抗化化合物を混入させるために使用する溶液の溶媒およびその後の熱処理の際の未反応物質などが導電性部材内に残留し、完全にこれら残留物(未反応モノマー、非反応性添加物)を除去するのは非常に困難である。このような残留物が感光体などの圧接部材を汚染することは公知である。さらに製造手段に高抵抗化化合物と溶媒を使用するので、製造コストと時間が上昇する。したがって、導電性部材内に残留物を存在させることなく、かつ、製造コストおよび製造時間を減少させるためには、該導電性部材の作製に使用する物質は極力、少ない方が良いこととなる。
【0011】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、弾性層の表面における体積抵抗率を高め、感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させる部材として使用した時に、接触表面での放電による不具合を防止すると共に、層間の剥がれや層間放電により寿命低下を防止することができる導電性部材およびその製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の導電性部材は、上記の課題を解決するために、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含み、上記導電性弾性層中の導電性材料の分布が、上記導電性弾性層の表面側から基体側に向けて連続的に傾斜して増加しており、上記導電性部材は、上記導電性弾性層が単一層によって形成され、上記導電性弾性層の発泡倍率が基体側から上記導電性弾性層の表面側に向かって高くなっていることを特徴としている。
【0013】
上記の構成によれば、導電性弾性層の表面から基体に向かって導電性材料の分布が傾斜して増加していることにより、上記導電性弾性層の表面ほど体積抵抗率が高くなる。このため、上記導電性部材を感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させる部材として使用した場合に、感光体表面との間で起こる放電を防止することができる。さらに、上記導電性弾性層における導電性材料の分布が連続的に傾斜しているため、体積抵抗率が急激に変化する部分での層間放電により寿命低下を防止でき、ロングライフを達成できる。
【0014】
また、上記発泡倍率が基体から導電性弾性層の表面に向かって高くなっていることにより、発泡倍率が高くなる導電性弾性層の表面側ほど導電性材料の分布が傾斜して増加している導電性部材を得ることが可能となる。そして、導電性弾性層の表面側において疑似的に高抵抗層を再現しているので、製造工程を簡略化でき、コストダウンにもなる。さらに、高抵抗層被覆によるデメリットである高抵抗層の剥がれや浮き上がり、ひび割れなどの心配は不要であるので、ロングライフを実現できる。
【0015】
本発明の導電性部材は、上記の問題を解決するために、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる単一の導電性弾性層とを含み、上記導電性弾性層中の発泡倍率が、上記導電性弾性層の表面近傍で最大となっていることを特徴としている。
【0016】
上記構成によれば、上記導電性弾性層中の発泡倍率が、上記導電性弾性層の表面近傍で最大となっていることにより、上記導電性弾性層の表面において体積抵抗率が最も高くなる。このため、上記導電性部材を感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させる部材として使用した場合に、感光体表面との間で起こる放電を防止することができる。さらに、発泡倍率によって上記導電性弾性層の体積抵抗率を制御することにより、単一の導電性弾性層において疑似的に高抵抗層を再現しているので、コストダウンにもなる。また、高抵抗層被覆によるデメリットである高抵抗層の剥がれや浮き上がり、ひび割れなどの心配は不要であるので、ロングライフを実現できる。
【0017】
上記導電性部材は、上記導電性弾性層中における発泡倍率が、上記基体側から導電性弾性層の表面側に向けて連続的に傾斜して増加していることを特徴としている。
【0018】
このように、上記導電性弾性層中における発泡倍率が上記基体側から導電性弾性層の表面側に向けて連続的に傾斜して増加することに伴い、上記導電性弾性層における導電性材料の分布も連続的に傾斜するため、体積抵抗率が急激に変化する部分での層間放電により寿命低下を防止でき、ロングライフを達成できる。
【0019】
また、上記導電性部材は、上記導電性材料としてイオン導電性材料が使用されていることを特徴としている。このように、導電性材料としてイオン導電性材料を使用することにより、導電性部材への印加電圧に対する体積抵抗率変動を抑制すること、および導電性部材の体積抵抗率分布のばらつきを抑制することが可能となる。
【0020】
また、上記導電性部材は、上記導電性材料として電子導電性材料が使用されていることを特徴としている。このように、導電性材料として電子導電性材料を使用することにより、長時間、導電性部材に電圧を印加しても履歴を残すことがなく使用することが可能となる。
【0021】
また、上記導電性部材は、上記導電性弾性層における発泡体の形成段階で形成されるスキン層が削除され、導電性部材表面に気泡を有する弾性層が露出していることを特徴としている。
【0022】
未発泡状態の導電性弾性層を金型内で加熱することによって発泡させる発泡体の形成段階においては、導電性弾性層の表面に気泡をほとんど有しないスキン層が形成される。このスキン層を研磨及び研削等により削除することにより、導電性部材表面に気泡を有する弾性層が現れ、弾性層表面ほど体積抵抗率が高くなり、弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であるという疑似的な高抵抗層被覆の効果を損なうことなく、導電性部材の硬度を降下させることが可能となるので、圧接部材との摩耗を防止することが可能となる。また、疲労によるスキン層のひび割れを事前に防止することが可能となり、ロングライフを実現できる。
【0023】
本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、発泡剤の分布量が基体から未発泡体の表面に向かって多くなる状態で発泡させることを特徴としている。
【0024】
このように、上記未発泡体が、基体から未発泡体の表面に向かって発泡剤が多くなる状態で発泡させられることにより、発泡体の発泡倍率が、表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することが可能となる。また、例えば、発泡剤の分布量が少しずつ異なる未発泡体を基体上に多数積層させて、発泡剤が連続傾斜となるように含まれていれば、これを発泡させることによって導電性材料の分布が連続的に傾斜する導電性部材を製造することも可能である。
【0025】
また、本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記未発泡体の表面の温度が基体に対して高くなる条件下で発泡させることを特徴としている。
【0026】
このように、上記未発泡体をその表面の温度が基体に対して高くなる条件下で発泡させることにより、温度の高い表面側における発泡が促進され、発泡体の発泡倍率が表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することができる。また、この時、発泡時の温度は伝熱によって発泡体表面側から基体側に向けて傾斜するため、導電性材料の分布が連続的に傾斜する導電性部材を製造することが可能である。
【0027】
また、本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記発泡体の表面から上記基体に向かう方向の力(例えば、遠心力)を付与しながら発泡させることを特徴としている。
【0028】
このように、上記未発泡体をその表面から上記基体に向かう方向の力を付与しながら発泡させることにより、気泡が少なく密度の高い弾性層が上記力の作用を受けて基体側に移動し、導電性弾性層内の気泡は表面側に多く分布することとなる。これにより、発泡体の発泡倍率が表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することができる。また、この時、上記導電性弾性層において導電性材料の分布は連続的に傾斜する。
【0029】
本発明の画像形成装置は、上述の導電性部材を、少なくとも、像担持体表面を接触帯電させる帯電手段、上記像担持体表面に形成される静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像手段、および上記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段のうちの1つ以上に用いたことを特徴としている。
【0030】
上記導電性部材を帯電手段として使用する場合、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから、帯電むらを生じることがない。よって、品質的に優れた画像を得ることが可能となるだけでなく、局部的電流集中から局部的放電集中が生じないので、ロングライフの実現が可能となる。
【0031】
上記導電性部材を現像手段として使用する場合、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから、現像むらを生じることがない。よって、品質的に優れた画像を得ることが可能となるだけでなく、局部的電流集中から局部的放電集中が生じないので、導電性部材へのトナー固着を防止でき、ロングライフの実現が可能となる。
【0032】
上記導電性部材を転写手段として使用する場合、画像形成におけるトナーの転写効率が良く、トナー飛散や画像の濃度むらが発生しない効果を得ることが可能となる。また、転写材のサイズに左右されず、品質的に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、製造コストを下げることができるだけでなく、ロングライフの実現が可能となる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図1ないし図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0034】
本発明に係る導電性部材を具備する装置としては特に限定はないが、以下の説明では上記導電性部材を画像形成装置に適用した例について説明する。上記画像形成装置では、被画像形成体に画像を記録する為に必要な像担持体への画像形成方法はカールソンプロセスや背面露光方式、他の種々の作像原理を使用可能であって、画像形成方法は特に限定されるものではない。本実施の形態ではカールソンプロセスによる画像形成装置を例にとって説明する。
【0035】
図3は上記画像形成装置の概略断面図である。上記画像形成装置は、コンピューターの出力装置として使用されるものであるが、これ以外にワードプロセッサやFAXの印字部、デジタル複写機の印字部としても使用可能である。
【0036】
上記画像形成装置は、主に、画像を形成する画像形成部10と画像形成部10に用紙Pを供給する給紙装置30とから構成されている。
【0037】
上記画像形成部10は、アルミ素管に感光層を配置した像担持体としての感光体ドラム11と、該感光体ドラム11の周囲にこの順序で配置される帯電装置12、露光装置(レーザユニット)13、現像装置14、転写装置15、および除電装置(除電ランプ)16と、定着装置17とを備えている。
【0038】
上記帯電装置12は、感光体ドラム11の表面に均一な電荷を付与するための帯電ローラ(帯電手段)18と、該帯電ローラ18に電位を供給するための帯電電源19とを備えている。上記レーザユニット13は、帯電された感光体ドラム11の表面に画像データに応じてレーザを照射し、該感光体ドラム11上に電荷パターンからなる静電潜像を形成する。上記現像装置14は、上記レーザユニット13の露光によって形成された上記静電潜像に対して現像剤であるトナー50を供給してトナー像を形成する現像ローラ(現像手段)21と、該現像ローラ21に現像電圧を供給する現像電源22とを備えている。上記転写装置15は、用紙Pを感光体ドラム11に圧接して感光体ドラム11に形成されたトナー像を用紙Pに転写する転写ローラ(転写手段)23と、転写時に該転写ローラ23に転写電圧を供給する転写電源24とを備えている。除電ランプ16は複数のLEDからなり、感光体ドラム11の表面に光を照射して感光体ドラム11の表面に残留した電荷を中和して除電する。
【0039】
上記給紙30は、用紙Pを収容するカセット31、該カセット31から用紙Pを送り出すピックアップローラ32、供給された用紙Pをガイドする給紙ガイド33、給紙された用紙Pを所定の速度で搬送する一対のレジストローラ34からなる。また、給紙装置30は、用紙Pが供給されたことを検出する給紙センサ(図示せず)を備えている。
【0040】
上記のピックアップローラ32、帯電ローラ18、現像ローラ21、転写ローラ23、および感光体ドラム11は図示しない駆動装置によって回転駆動される。これらの回転駆動は不図示のプロセスコントロールユニットによって所定のタイミングで適宜制御される。また、画像形成部10の用紙Pの出紙側には、用紙Pを装置外に排出する排紙ローラ41と排紙された用紙Pを保持する排紙トレイ42とを配置している。上記構成の画像形成装置においては、本発明に係る導電性部材は、帯電ローラ18、現像ローラ21、および/または転写ローラ23等に好適に使用することができる。
【0041】
図1および図2は本実施の形態に係る導電性部材の構成断面図である。上記導電性部材は、基体の上に導電性弾性層が形成された構成である。図1および図2において、2は導電性弾性層を形成する際の基体であり、導電性部材がブレード形状またはベルト形状である場合は平面形状、ローラ形状またはドラム形状である場合は円筒形状を有している。上記導電性部材がベルト形状またはローラ形状のように円周方向に無端である無端状形状である場合には、この導電性部材を感光体などの圧接部材と離間することなしに導電性部材の表面をさまざまな手段を用い容易にクリーニングすることが可能である。また、図1および図2において、4は導電性導電剤、5は気泡を示す。
【0042】
図2に示す導電性部材1は、基体2上に発泡体中に導電性導電剤(導電性材料)4を分散させてなる導電性弾性層3が形成されており、該導電性弾性層3においては、気泡率が基体2から弾性層3の表面に向かって高くなっている。ここで、気泡率とは、弾性層単位体積当りの空気含有の気泡の割合を表す。また、図3に示す導電性部材1’では、基体2上に発泡体中に導電性導電剤4を分散させてなる導電性弾性層3’が形成されており、該導電性弾性層3’においては、導電性弾性層3’が有する気泡5の径が、基体2から導電性弾性層3’の表面に向かって大きくなっている。
【0043】
上記基体2は鉄、アルミニウム、SUS、真鍮などで構成された、いわゆる「芯金」のほか、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂からなる芯体およびその表面にメッキを施したもの、熱可塑性樹脂および/または熱硬化性樹脂に導電性付与剤としての導電性カーボンブラックや金属粉末などを配合した導電性樹脂成形品で形成した芯体、またはこれらの組み合わせからなる芯体など、プラスチック、金属、セラミックから選ばれた任意の材料からなるものが用いられる。
【0044】
導電性弾性層3・3’には、その弾性材料としてゴム、エラストマー、樹脂等の発泡体が使用できる。
【0045】
エラストマーやゴムとしては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ハイスチレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、天然ゴム(NR)、エピクロロヒドリンゴムおよびノルボルネンゴムなどが挙げられる。
【0046】
また、樹脂類としては、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体およびスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド樹脂、リビニルブチラール樹脂およびこれらの共重合体や混合物などが挙げられる。
【0047】
これらの材料から構成される導電性弾性層3・3’には導電性導電剤4が適時添加され、その体積抵抗率が制御される。上記体積抵抗率は、本発明の目的を妨げない範囲で、すなわち上記導電性部材1・1’を感光体ドラム11に接触させた時に感光体ドラム11との間で所望の電位が得られ、かつ感光体ドラム11表面との間で放電を生じさせないように、その体積抵抗率の平均値が1.0E2〜1.0E16Ω・cm程度となるように制御される。上記導電性導電剤4には各種の導電性無機粒子(金属紛末、金属性酸化物など)、導電性樹脂、導電性粒子分散樹脂、およびカーボンブラックなどの電子導電性導電剤や、イオン導電性導電剤が挙げられる。
【0048】
具体的には、電子導電性導電剤(電子導電性材料)としては、4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレンおよびポリエチレンイミンなどの導電性樹脂、カーボン、アルミニウム、ニッケルなどの導電性粒子をウレタン、ポリエステル、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体およびポリメタクリル酸メチルなどの樹脂中に分散した導電性粒子分散樹脂、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの金属紛末、酸化チタン、酸化スズ、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの導電性無機粒子、またそれらのウィスカーおよびマイカーに必要に応じて酸化スズ、酸化アンチモン、カーボン等で表面処理を行ったもの、またはカーボンブラックが挙げられる。これらの電子導電性導電剤における形は、球状、繊維状、板状、または不定型などどのような形状でもよい。導電性導電剤4として電子導電性導電剤を使用すると、電子導電性導電剤間の放電により導電するので、長時間、導電性部材1・1’に電圧を印加しても履歴を残すことがなく使用することが可能となる。
【0049】
イオン導電性導電剤(イオン導電性材料)としては、例えば、過塩素酸リチウム,過塩素酸ナトリウム,過塩素酸カルシウムのように塩に代えた、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド,ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド,オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド,ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド,ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド,変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート,過塩素酸テトラエチルアンモニウム,過塩素酸テトラブチルアンモニウム,ホウフッ化テトラブチルアンモニウム,ホウフッ化テトラエチルアンモニウム,塩化テトラブチルアンモニウムなどの第4級アンモニウム塩やアルキルスルホン酸塩、リン酸エステル塩、過塩素酸塩などが挙げられる。導電性導電剤4としてイオン導電性導電剤を使用すると、イオン導電性導電剤と弾性層3・3’を構成する高分子の極性基とを通電するので、導電性部材1・1’への印加電圧に対する体積抵抗率変動を抑制すること、さらに導電性部材1・1’の体積抵抗率分布のばらつきを抑制することが可能となる。
【0050】
ここで、導電性導電剤4としてイオン導電性導電剤を使用することにより導電性部材1・1’への印加電圧に対する体積抵抗率変動を抑制できるわけは、以下の理由によるものと思われる。すなわち、電子導電性導電剤を使用する場合には、該導電剤は弾性層3・3’にただ混合されるだけであり導電剤の凝集が起こりうるのに対し、イオン導電性導電剤を使用する場合は、上記弾性層3・3’の材料として極性ゴムが採用され、その極性を利用して導電剤が分散される。これにより、導電性導電剤4としてイオン導電性導電剤を使用した場合には導電剤が均一に分散でき、弾性層3・3’の体積抵抗率のばらつきを抑制できる。もちろん、導電剤のサイズの影響もある。また、印加電圧に対する抵抗率変動については、電子導電性導電剤を採用する場合は、導電剤の分散状態が悪いこと、さらに、導電剤の距離が比較的遠いことから印加電圧があるしきい値を超えたところから導電性を示すことになるが、イオン導電性導電剤を採用した場合は、導電剤の分散状態がよいこと、さらに、該イオン導電性導電剤と弾性層3・3’を構成する高分子の極性基とを通って通電するためリニアに通電することとなり印加電圧に対する抵抗率変動が生じにくい。
【0051】
導電性弾性層3・3’が有する気泡5は、原料であるモノマーからポリマーへ重合反応を行い該導電性弾性層3・3’が形成される際に、モノマーが有する官能基の化学反応の結果、気体が発生することによる残物である。また、上記原料に水、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾジカルボンアミド(ADCA)、4,4’−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド(OBSH)などの発泡剤を用いることにより気泡5を生成したり、機械的に気泡5をドープする方法もある。この気泡5により、上記導電性弾性層3・3’の硬度を低下させ適度な弾性を得ることができる。
【0052】
続いて、以下に本発明の導電性部材1・1’の基本的な製造方法を説明する。
【0053】
(手順1)
未加硫・未発泡のゴム材料に、1種または2種以上を組み合わせた上記電子導電性導電剤と、上記発泡剤と、過酸化物または白金触媒存在下でのハイドロジェンポリシロキサンや硫黄などの加硫剤とを所望の割合で一様に分散させて混練する。この時、必要に応じて加硫促進剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、老化防止剤、帯電防止剤などの添加剤を適宜配合することもできる。
【0054】
(手順2)
この未加硫・未発泡のゴム材料に導電性導電剤、発泡剤、加硫剤等を混練して得られたゴム組成物を、例えば、プレス成形、押出成形、射出成形などの方法により形成する。これらのうち特に好適な押出成形方法は、円筒形状の基体2の周囲に、上記未発泡弾性体(発泡させることにより導電性弾性層3・3’を形成するゴム組成物)を円筒形状に成形して得る方法である。また、平面形状の未発泡弾性体を得る場合は、共押出が可能な押出成形機を用い、未発泡弾性層を形成するゴム組成物を基体2と同時に押出し、平面形状の基体2の表面に、平面形状の未発泡弾性体を得るようにする。そして、このような未発泡弾性体を所定の長さに切断し、平面形状および円筒形状のキャビティを有する金型に配置する。
【0055】
(手順3)
上記未発泡弾性体に対して加熱処理による加硫・発泡・硬化を行って、上記基体2の周りに上記金型の内周面に沿った形状を有する導電性弾性層3・3’を、基体2と一体化するように形成せしめて目的の導電性部材1・1’を得る。
【0056】
(手順4)
上記手順3の処理において上記導電性弾性層3・3’の表面に生成されたスキン層を研磨および研削によって削除し、導電性部材3・3’の表面に気泡を有する弾性層を露出させる。これにより、導電性部材1・1’の表面硬度を低下させることが可能となるので、感光体ドラム11等の圧接部材との摩耗を防止することが可能となる。また、疲労によるスキン層のひび割れを事前に防止することが可能となる。
【0057】
尚、上記導電性部材1・1’において、導電性導電剤4に電子導電性導電剤ではなくイオン導電性導電剤を使用する場合は、手順1の際に電子導電性導電剤の代わりにイオン導電性導電剤を混練させる。または、未加硫・未発泡のゴム材料内に電子導電性導電剤を分散させずに作製し、加熱処理して加硫・発泡・硬化させた弾性体にイオン導電性導電剤を溶解させた溶液を浸漬させることにより導電性弾性層3・3’を形成してもよい。
【0058】
以上の説明において、導電性部材1・1’の基本的な製造方法について説明したが、以下に、図1に記載した構成の導電性部材1とする製造方法について説明する。このような方法としては、例えば、以下に挙げる方法AないしCが適用可能である。
【0059】
(方法A)
上記の作製方法の手順2中で、図4および図5に示すように、発泡剤61の量が異なるように形成された数種類の未発泡弾性層(未発泡体)62を、基体2の周囲(円筒形上の場合:図4参照)または上部(平面形状の場合:図5参照)に重ねる。この時、基体2側から未発泡弾性層62の表面側にかけて徐々に発泡剤61の量が多くなるようにし、未発泡弾性層62の表面において発泡剤61の量が最も多くなるように成形する。また、上記未発泡弾性層62に機械的に気泡5をドープする場合には、未発泡弾性層62の表面側において気泡5が多くなるように気泡5を混入しながら未発泡弾性層62を成形する。
この方法Aでは、発泡前の未発泡弾性層62においては、導電性導電剤の含有量が各層において等しいとする。これらの未発泡弾性層62を発泡させた場合、各層に含まれる発泡剤61の量が異なることにより、発泡倍率が基体2から発泡後の導電性弾性層3の表面に向かって高くなる。発泡倍率とは、加熱前の未発泡弾性層62の体積に対する加熱後の導電性弾性層3の体積の割合を表す。この時、発泡倍率が高い層では、発泡による体積膨張に伴い導電性導電剤の分布が低くなることは明らかである。また、発泡によって生じた気泡5自体が高抵抗の空気層として作用するため、発泡倍率が高い層では、導電性導電剤の分布低下と気泡5の増加との相乗効果によって体積抵抗率が高くなる。
尚、上記図4および図5において、63は上記未発泡弾性層62の発泡時に上記導電性弾性層3を所望の形状に成型するための金型である。
【0060】
(方法B)
上記の作製方法の手順3中で、未発泡弾性層62を加熱発泡させる際の供給熱量を部分的に異ならせることにより発泡倍率を制御する。具体的には、図6および図7に示すように、金型63において、未発泡弾性層62を表面側から加熱する加熱電源64aと、基体2側から加熱する加熱電源64bとを設け、上記加熱電源64a・64bの出力を操作することにより供給熱量を異ならせ発泡倍率を制御することができる。尚、平面形状の導電性弾性層3を得る場合、図7の構成において、金型63は断熱材65によって未発泡弾性層62表面側と基体2側とに断熱される。
この時、未発泡弾性層62表面側の発泡倍率を大きくする方法としては、例えば、加熱電源64aの出力を加熱電源64bの出力よりも大きくし未発泡弾性層62の表面の温度が高くなるように加熱する方法、加熱電源64aのみの出力により未発泡弾性層63の表面のみを加熱する方法、または、加熱電源64aと加熱電源64bを同時出力により金型63と基体2(図7の構成では、基体2と接している側の金型63)を加熱後、基体2を冷却させることにより、金型63と基体2に温度差を生じさせる方法等がある。
これらの方法により、上記未発泡弾性層62においては、供給熱量が多い表面側温度が基体側温度よりも高温になり、表面側で発泡がより進行し発泡倍率が高くなる。
【0061】
(方法C)
上記の作製方法の手順2および3で、未発泡弾性層62の表面から基体2方向に向かう力Fを負荷させた状態で、成形および加熱処理する。例えば、上記未発泡弾性層62の成形および加熱処理時に、図8に示すように、未発泡弾性層62を中心側に基体2を外側にして軸周りに回転させることにより得られる遠心力を未発泡弾性層62の表面から基体2方向に向かう力Fとして負荷させることができる。
これにより、上記未発泡弾性層62の発泡硬化中に重量が重い弾性層が上記力Fのかかる方向、すなわち基体2の方向にかたよるため、発泡後の導電性弾性層3の表面側には空気を含む気泡5を多く有する弾性層を生じさせることが可能となる。尚、図8には、金型63中に基体2および未発泡弾性層62からなる導電性部材がただ1つ配置された場合を記載しているが、金型63中に複数の導電性部材を配置してさらに製造効率を向上させることも可能である。
【0062】
上記方法AないしCによって作成された導電性弾性層3では、該導電性弾性層3の表面側において体積抵抗率が高くなり、導電性部材1を感光体(該導電性部材を画像形成装置の帯電部材や転写部材等に用いた場合)などの圧接部材に接触させて帯電および転写させた場合、感光体表面との間で放電が起きることを防止できる。
【0063】
また、上記方法BおよびCでは、導電性弾性層3における発泡倍率は、加熱時の供給熱量または加熱時に作用させる力(遠心力等)Fとの作用により、基体2側から導電性弾性層3の表面側にかけて増加し、これに伴い、導電性導電剤の分布は導電性弾性層3の表面側から基体2側にかけて増加する。このとき、上記供給熱量および力Fは、導電性弾性層3において全体的に作用するため、導電性導電剤の分布が断続的に変化する部分は生じず、上記導電性導電剤の分布は連続傾斜となる。さらに、方法Aにおいても、基体2の上に形成される未発泡弾性層62の層数を多くし、各層間の発泡剤61の含有量の差を小さくすれば、発泡後の導電性弾性層3において導電性導電剤の連続傾斜を実現できる。導電性導電剤の分布を連続傾斜とすることの利点は以下の通りである。すなわち、上記導電性弾性層3においてその厚み方向に体積抵抗率が急激に変化する層があると、この層間における放電が生じ、放電による組成変化等により該導電性部材の寿命低下等を引き起こす虞がある。これに対し、上記導電性弾性層3において導電性導電剤の分布を連続傾斜とすれば、体積抵抗率が急激に変化する層が生じず、上記不具合を回避できる。
【0064】
また、上記方法AないしCで製造される導電性部材1の導電性弾性層3は、単層構造で導電性導電剤の傾斜を実現できる。このため、体積抵抗率の異なる複数の導電性弾性層を接着剤で接合する場合のように接合間での剥がれや浮き上がり等が生じない。
【0065】
尚、上記方法AおよびBで、上記弾性層3において生じる気泡5は、弾性層3全体にわたる気泡5がモノマーが有する官能基の化学反応によるものであり、弾性層3の表面に多く存在する気泡が発泡剤61によるものである。これは、方法Aについては弾性層3の表面に発泡剤61が多く存在することにより明らかであるが、方法Bについても、温度分布傾斜により発砲効果を発揮する程度が弾性層3内部で傾斜し、弾性層3の表面に多く存在する気泡が発泡剤61によるものとなる。
【0066】
以上の方法A、B、Cを1つまたは2つ以上実施することにより、図1に記載の少なくとも1層の弾性層3を有する導電性部材1を作製することが可能となる。
【0067】
また、上記工程Aのみ、もしくは工程Aと工程B、Cのいずれかと、または工程A、B、Cをすべて実施することにより、図2に記載の少なくとも1層の弾性層3’を有する導電性部材1’を作製することが可能となる。この時、上記工程Aを含むことが必要であるが、これは、表面側に近い未発泡弾性層62において発泡剤61の密度が大きく発泡剤61間の距離が小さくなっているため、発泡過程で発泡剤61による気泡が融合しながら成長し、表面側の気泡径が大きくなるためである。
【0068】
本実施の形態に係る方法で作成された導電性部材の特性を以下の実施例1〜4に示す。
【0069】
〔実施例1〕
弾性層材料であるEPDM100部に対して、導電性導電剤としてカーボンブラックを60部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド(ADCA)を5部、その他に加硫剤(硫黄等)等の添加剤を適宜配合して、オープンロールで混練し、未発泡弾性層を形成する第1のゴム組成物を調製した。続いて、上記組成物中の発泡剤ADCAを10部に配合した未発泡弾性層を形成する第2のゴム組成物を調製した。これらの第1および第2のゴム組成物をダイを用いて押出し、平面形状および円筒形状の未発泡弾性層を作製した。この未発泡弾性層は、上記第1及び第2のゴム組成物が積層されて構成され、発泡剤をより多く含む第2のゴム組成物が表面側、第1のゴム組成物が基体側となる。
【0070】
上記未発泡弾性層に、基体として、平板(縦30mm、長さ200mm、厚さ5mmのステンレス板)を付着させたもの、または芯金(直径6mm、長さ250mmのステンレス丸棒)を通したものを金型内で加熱処理(200℃、20分間)を行い、加硫・発泡・硬化し、金型の内周面に沿った形状を有する発泡弾性体(導電性弾性層)を得た。その後、その表面に生成されたスキン層を研磨および研削することにより、図1に示す構成となる目的の導電性部材を得た。
【0071】
上記発泡弾性層の寸法は層厚5mm、長さ200mmであった。発泡弾性層の表面の気泡率は基体付近の弾性層の気泡率に対し、約2倍であった。ゴム組成物の仕込み量は、基体と金型の容積を100としたときの30体積%であった。上記導電性発泡弾性層の硬度はアスカーC32°であり、また本実施例の導電性部材の体積抵抗値の平均は1.0E7Ω・cmであった。さらに、上記発泡弾性層の層厚方向における体積弾性率の変化を図9に示す。同図により、発泡弾性層において、基体側から表面側にかけて体積弾性率が連続的に傾斜して増大していることが分かる。
【0072】
〔実施例2〕
弾性層材料であるEPDM100部に対して、導電性導電剤としてカーボンブラックを60部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド(ADCA)を15部、その他に加硫剤(硫黄等)等の添加剤を適宜配合して、オープンロールで混練し、未発泡弾性層を形成するゴム組成物を調製した。このゴム組成物をダイを用いて押出し、平面形状および円筒形状の未発泡弾性層を作製した。この未発泡弾性層に、基体として、平板(縦30mm、長さ200mm、厚さ5mmのステンレス板)を付着させたもの、または芯金(直径6mm、長さ250mmのステンレス丸棒)を通したものを金型内で、金型表面の温度が200℃、基体側の温度が100℃の条件で20分間の加熱処理を行い、加硫・発泡・硬化し、金型の内周面に沿った形状を有する発泡弾性体を得た。その後、その表面に生成されたスキン層を研磨および研削することにより、図1に示す構成となる目的の導電性部材を得た。
【0073】
上記発泡弾性層の寸法は層厚5mm、長さ200mmであった。発泡弾性層の表面の気泡率は基体付近の弾性層の気泡率に対し、約2倍であった。ゴム組成物の仕込み量は、基体と金型の容積を100としたときの30体積%であった。上記導電性発泡弾性層の硬度はアスカーC32°であり、また本実施例の導電性部材の体積抵抗値の平均は1.0E7Ω・cmであった。さらに、上記発泡弾性層の層厚方向における体積弾性率の変化は、図9に示すような分布とほぼ同様の分布であった。
【0074】
〔実施例3〕
弾性層材料であるEPDM100部に対して、導電性導電剤としてカーボンブラックを60部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド(ADCA)を15部、その他に加硫剤(硫黄等)等の添加剤を適宜配合して、オープンロールで混練し、未発泡弾性層を形成するゴム組成物を調製した。このゴム組成物をダイを用いて押出し、平面形状および円筒形状の未発泡弾性層を作製した。この未発泡弾性層に、基体として、平板(縦30mm、長さ200mm、厚さ5mmのステンレス板)を付着させたものを該平板が金型内の外周に位置する状態で、金型内で回転させ、加熱処理(200℃、20分間)を行い、加硫・発泡・硬化し、金型の内周面に沿った形状を有する発泡弾性体を得た。その後、その表面に生成されたスキン層を研磨および研削することにより、図1に示す構成となる目的の導電性部材を得た。
【0075】
上記発泡弾性層の寸法は層厚5mm、長さ200mmであった。発泡弾性層の表面の気泡率は基体付近の弾性層の気泡率に対し、約2倍であった。ゴム組成物の仕込み量は、基体と金型の容積を100としたときの30体積%であった。上記導電性発泡弾性層の硬度はアスカーC32°であり、また本実施例の導電性部材の体積抵抗値の平均は1.0E7Ω・cmであった。さらに、上記発泡弾性層の層厚方向における体積弾性率の変化は、図9に示すような分布とほぼ同様の分布であった。
【0076】
〔実施例4〕
弾性層材料であるEPDM100部に対して、導電性導電剤としてカーボンブラックを60部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド(ADCA)を5部、その他に加硫剤(硫黄等)等の添加剤を適宜配合して、オープンロールで混練し、未発泡弾性層を形成する第1のゴム組成物を調製した。続いて、上記組成物中の発泡剤ADCAを10部に配合した未発泡弾性層を形成する第2のゴム組成物を調製した。これらの第1および第2のゴム組成物をダイを用いて押出し、平面形状の未発泡弾性層を作製した。この未発泡弾性層は、上記第1及び第2のゴム組成物が積層されて構成され、発泡剤をより多く含む第2のゴム組成物が表面側、第1のゴム組成物が基体側となる。
【0077】
上記未発泡弾性層に、基体として、平板(縦30mm、長さ200mm、厚さ5mmのステンレス板)を付着させたものを該平板が金型内の外周に位置する状態で金型内で回転させ、加熱処理(200℃、20分間)を行い、加硫・発泡・硬化し、金型の内周面に沿った形状を有する発泡弾性体を得た。その後、その表面に生成されたスキン層を研磨および研削することにより、図2に示す構成となる目的の導電性部材を得た。
【0078】
上記発泡弾性層の寸法は層厚5mm、長さ200mmであった。発泡弾性層の表面の気泡率は基体付近の弾性層の気泡率に対し、約2倍であった。発泡弾性層の表面の平均気泡径は200μmで、基体付近の弾性層の平均気泡径は50μmであった。ゴム組成物の仕込み量は、基体と金型の容積を100としたときの30体積%であった。上記導電性発泡弾性層の硬度はアスカーC32°であり、また本実施例の導電性部材の体積抵抗値の平均は1.0E7Ω・cmであった。さらに、上記発泡弾性層の層厚方向における体積弾性率の変化は、図9に示すような分布とほぼ同様の分布であった。
【0079】
以上の実施例1ないし4に示すような構成からなる導電性部材は、空気を有する気泡が導電性弾性層の表面から基体に向かって少なくなり、導電性導電剤の分布が連続的に傾斜して増加している。これにより、導電性弾性層の表面ほど体積抵抗率が高くなり、導電性弾性層の表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であるという高抵抗層被覆の効果を得ることが可能となる。
【0080】
また、上記導電性部材では、1層で疑似的に高抵抗層を再現しているので、製造工程が簡略化できコストダウンにもなる。さらに導電性部材の表面の抵抗率が高いため、導電性部材と圧接部材間、または導電性部材と対向する部材間の微小空隙での絶縁破壊による放電現象を防止することが可能となる。また、高抵抗層被覆によるデメリットである高抵抗層の剥がれや浮き上がり、ひび割れなどの心配は不要であるので、ロングライフを実現できる。
【0081】
本実施の形態に係る導電性部材を図3に示す画像形成装置において用いる場合には、帯電手段、現像手段、もしくは転写手段等に好適に用いることができる。
【0082】
上記画像形成装置において、上記導電性部材を帯電手段に使用する場合、図3には帯電ローラとして用いる例を示しているが、上記帯電手段の形状は必ずしもローラ形状に限らず、ベルト状またはブレード状などにすることも可能である。
【0083】
また、上記帯電手段として使用される導電性部材は感光体ドラムの帯電だけでなく、被転写体の帯電にも使用できる。上記導電性部材は、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから帯電手段として用いた場合に帯電むらを生じることがなく、品質的に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、導電性部材の表面の抵抗率が局部的に低い部分から電流集中による局部的放電集中が生じないので、ロングライフの実現が可能となる。
【0084】
また、上記画像形成装置において、上記導電性部材を現像手段に使用する場合、図3には現像ローラとして用いる例を示しているが、上記現像手段の形状は必ずしもローラ形状に限らず、ベルト状またはブレード状などにすることも可能である。
【0085】
上記導電性部材は、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから現像手段として用いた場合に現像むらを生じることがなく、品質的に優れた画像を得ることが可能となる。
【0086】
さらに、導電性部材の表面の抵抗率が局部的に低い部分から電流集中による局部的放電集中が生じないので、該導電性部材へのトナー固着を防止でき、ロングライフの実現が可能となる。上記導電性部材は現像ローラ等のトナー担持体に限らず、トナー層規制部材であるドクターブレードとして使用することも可能である。
【0087】
また、上記画像形成装置において、上記導電性部材を転写手段に使用する場合、図3には転写ローラとして用いる例を示しているが、上記転写手段の形状は必ずしもローラ形状に限らず、ベルト状、ブレード状またはドラム状などにすることも可能である。さらに、上記導電性部材を中間転写体などに使用することも可能である。
【0088】
本実施の形態に係る導電性部材を転写手段に用いることにより、画像形成におけるトナーの転写効率が良く、トナー飛散や画像の濃度むらが発生しない効果を得ることが可能となる。また、転写材のサイズに左右されず、品質的に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、製造コストを下げることができるだけでなく、ロングライフの実現が可能である。
【0089】
【発明の効果】
本発明の導電性部材は、上記の課題を解決するために、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含み、上記導電性弾性層中の導電性材料の分布が、上記導電性弾性層の表面側から基体側に向けて連続的に傾斜して増加しており、上記導電性部材は、上記導電性弾性層が単一層によって形成され、上記導電性弾性層の発泡倍率が基体側から上記導電性弾性層の表面側に向かって高くなっている構成である。
【0090】
それゆえ、上記導電性弾性層の表面ほど体積抵抗率が高くなり、上記導電性部材を感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させる部材として使用した場合に、感光体表面との間で起こる放電を防止することができる。さらに、上記導電性弾性層における導電性材料の分布が連続的に傾斜しているため、体積抵抗率が急激に変化する部分での層間放電により寿命低下を防止でき、ロングライフを達成できる。
【0091】
また、発泡倍率が高くなる導電性弾性層の表面側ほど導電性材料の分布が傾斜して増加している導電性部材を得ることが可能となる。そして、導電性弾性層の表面側において疑似的に高抵抗層を再現しているので、製造工程を簡略化でき、コストダウンにもなると共に、高抵抗層被覆によるデメリットである高抵抗層の剥がれや浮き上がり、ひび割れなどの心配は不要であるので、ロングライフを実現できるという効果を奏する。
【0092】
本発明の導電性部材は、上記の問題を解決するために、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる単一の導電性弾性層とを含み、上記導電性弾性層中の発泡倍率が、上記導電性弾性層の表面近傍で最大となっている構成である。
【0093】
それゆえ、上記導電性弾性層の表面において体積抵抗率が最も高くなり、上記導電性部材を感光体などの圧接部材に接触させて帯電および転写させる部材として使用した場合に、感光体表面との間で起こる放電を防止することができる。さらに、発泡倍率によって上記導電性弾性層の体積抵抗率を制御することにより、単一の導電性弾性層において疑似的に高抵抗層を再現しているので、コストダウンにもなると共に、高抵抗層被覆によるデメリットである高抵抗層の剥がれや浮き上がり、ひび割れなどの心配は不要であるので、ロングライフを実現できるという効果を奏する。
【0094】
上記導電性部材は、上記導電性弾性層中における発泡倍率が、上記基体側から導電性弾性層の表面側に向けて連続的に傾斜して増加している構成である。
【0095】
それゆえ、上記導電性弾性層中における発泡倍率が上記基体側から導電性弾性層の表面側に向けて連続的に傾斜して増加することに伴い、上記導電性弾性層における導電性材料の分布も連続的に傾斜するため、体積抵抗率が急激に変化する部分での層間放電により寿命低下を防止でき、ロングライフを達成できるという効果を奏する。
【0096】
また、上記導電性部材は、上記導電性材料としてイオン導電性材料が使用されている構成である。このように、導電性材料としてイオン導電性材料を使用することにより、導電性部材への印加電圧に対する体積抵抗率変動の抑制、および導電性部材の体積抵抗率分布のばらつき抑制が可能となるという効果を奏する。
【0097】
また、上記導電性部材は、上記導電性材料として電子導電性材料が使用されている構成である。このように、導電性材料として電子導電性材料を使用することにより、長時間、導電性部材に電圧を印加しても履歴を残すことがなく使用することができるという効果を奏する。
【0098】
また、上記導電性部材は、上記導電性弾性層における発泡体の形成段階で形成されるスキン層が削除され、導電性部材表面に気泡を有する弾性層が露出している構成である。
【0099】
それゆえ、上記スキン層を研磨及び研削等により削除することにより、導電性部材表面に気泡を有する弾性層が現れ、弾性層表面ほど体積抵抗率が高くなり、弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であるという疑似的な高抵抗層被覆の効果を損なうことなく、導電性部材の硬度を降下させることが可能となるので、圧接部材との摩耗を防止することが可能となるという効果を奏する。また、疲労によるスキン層のひび割れを事前に防止することが可能となり、ロングライフを実現できるという効果を奏する。
【0100】
本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、発泡剤の分布量が基体から未発泡体の表面に向かって多くなる状態で発泡させる構成である。
【0101】
それゆえ、上記未発泡体が、基体から未発泡体の表面に向かって発泡剤が多くなる状態で発泡させられることにより、発泡体の発泡倍率が、表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することができる。
【0102】
また、本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記未発泡体の表面の温度が基体に対して高くなる条件下で発泡させる構成である。
【0103】
それゆえ、温度の高い表面側における発泡が促進され、発泡体の発泡倍率が表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することができる。また、この時、導電性材料の分布が連続的に傾斜する導電性部材を製造することができる。
【0104】
また、本発明の導電性部材の製造方法は、基体と、上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記発泡体の表面から上記基体に向かう方向の力(例えば、遠心力)を付与しながら発泡させる構成である。
【0105】
それゆえ、気泡が少なく密度の高い弾性層が上記力の作用を受けて基体側に移動し、導電性弾性層内の気泡は表面側に多く分布することとなる。これにより、発泡体の発泡倍率が表面近傍で最も高くなる導電性部材を製造することができる。また、この時、上記導電性弾性層において導電性材料の分布は連続的に傾斜する。
【0106】
本発明の画像形成装置は、上述の導電性部材を、少なくとも、像担持体表面を接触帯電させる帯電手段、上記像担持体表面に形成される静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像手段、および上記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段のうちの1つ以上に用いた構成である。
【0107】
上記導電性部材を帯電手段として使用する場合、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから、帯電むらを生じることがない。よって、品質的に優れた画像を得ることが可能となるだけでなく、局部的電流集中から局部的放電集中が生じないので、ロングライフの実現が可能となる。
【0108】
上記導電性部材を現像手段として使用する場合、導電性弾性層表面の抵抗率が広範囲に渡り均一であることから、現像むらを生じることがない。よって、品質的に優れた画像を得ることが可能となるだけでなく、局部的電流集中から局部的放電集中が生じないので、導電性部材へのトナー固着を防止でき、ロングライフの実現が可能となる。
【0109】
上記導電性部材を転写手段として使用する場合、画像形成におけるトナーの転写効率が良く、トナー飛散や画像の濃度むらが発生しない効果を得ることが可能となる。また、転写材のサイズに左右されず、品質的に優れた画像を得ることが可能となる。さらに、製造コストを下げることができるだけでなく、ロングライフの実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すものであり、導電性部材の概略構成を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施形態を示すものであり、導電性部材の概略構成を示す断面図である。
【図3】本発明の導電性部材の適用例である画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】上記導電性部材の製造方法における発泡工程の一例を示す説明図である。
【図5】上記導電性部材の製造方法における発泡工程の他の例を示す説明図である。
【図6】上記導電性部材の製造方法における発泡工程のさらに他の一例を示す説明図である。
【図7】上記導電性部材の製造方法における発泡工程のさらに他の一例を示す説明図である。
【図8】上記導電性部材の製造方法における発泡工程のさらに他の一例を示す説明図である。
【図9】上記導電性部材の導電性弾性層における厚み方向の体積抵抗率変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1・1’ 導電性部材
2 基体
3・3’ 導電性導電剤
4 導電性導電剤(導電性材料)
5 気泡
11 感光体ドラム(像担持体)
18 帯電ローラ(帯電手段)
21 現像ローラ(現像手段)
23 転写ローラ(転写手段)
62 未発泡弾性層(未発泡体)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a conductive member having a gradient resistance, a method for manufacturing the conductive member, and an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus using the conductive member as a contact charging member or the like.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus to which the electrophotographic method is applied, in a charging step of charging a surface of a photoconductor or a transfer step of transferring a toner image formed on the surface of a photoconductor to a recording medium, conventionally, a high voltage is applied to a metal wire, The generated corona charges the photoconductor and transfers a toner image. However, in this corona charging method, ozone or NO x And other corona products. Since the corona product deteriorates the surface of the photoreceptor, there is a problem in image quality such as generation of white spots and black stripes on the image, and also a problem in office environment.
[0003]
So, ozone and NO x As a method that does not generate a corona product such as that described above, there has been proposed a method in which a conductive member is brought into contact with a photoreceptor or the like and charged and transferred. As a means for constituting the above-mentioned conductive member, the volume resistivity required by the use means is different, but a single-layer conductive member comprising only a base and an elastic layer, a base and an elastic layer having a plurality of volume resistivities Or a function-separated multilayer conductive member comprising a base, an elastic layer, and a layer having a relatively high resistance has been proposed in JP-A-1-142569.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When a single-layer conductive member composed of only a base and an elastic layer is used as the conductive member, when the single-layer conductive member is brought into contact with a pressure contact member such as a photoconductor and charged and transferred, the single-layer conductive member is Since the surface resistivity of the conductive member is low, there is a problem that a discharge easily occurs between the conductive member and the surface of the photosensitive member.
[0005]
In order to avoid the problem of the discharge, it is effective to increase the surface resistance of the conductive member. Therefore, it is also possible to use a high-resistance layer as it is without removing a skin layer having the same composition as a polymer material constituting an elastic layer, which is usually removed in a manufacturing step of a conductive member which is removed by polishing and grinding. is there. However, in this case, there arises a problem that the hardness of the conductive member itself increases and a nip width with the pressure contact member cannot be sufficiently obtained. If the contact pressure is increased to solve this problem, not only a problem such as abrasion with the pressure contact member but also a problem of so-called C-set on the surface of the conductive member occurs. There is also a problem that cracks occur in the skin layer.
[0006]
Since the above-mentioned problems occur when a single-layer conductive member is used as the conductive member, the functions of the conductive elastic layer, the resistance adjustment layer, and the press-contact member protection layer are different as the conductive member of the actual product. In many cases, a multilayer conductive member having a multilayer structure is employed.
[0007]
However, a multi-layer conductive member composed of a base and an elastic layer having a plurality of volume resistivity as the conductive member, or a functional separation composed of a base, an elastic layer, and a relatively high-resistance layer on its surface. Even when a multi-layered conductive member is used, it is very difficult to join the elastic layers having a plurality of volume resistivity, and between the elastic layer and the relatively high-resistance layer on the surface thereof. Problems such as lifting occur.
[0008]
When a special adhesive is used in the bonding between the layers, a change in the overall volume resistivity or a local change in the volume resistivity may occur due to the resistance of the adhesive. It is also possible to join by a chemical reaction between polymers without using a special adhesive, but even in this case, the change in the overall volume resistivity due to a change in the composition at the joint and the local volume A change in resistivity, a change in hardness, or the like may be caused. Further, not only a complicated technique is required for the manufacturing process, but also a problem such as an extremely high cost arises.
[0009]
Also, when a multilayer conductive member is formed by joining a plurality of conductive elastic layers having different volume resistivity, if the volume resistivity changes abruptly at the joining surface between the layers, discharge occurs between the layers, and the composition changes due to the discharge. For example, the life of the conductive member may be shortened.
[0010]
In order to solve these problems, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-48916, a high-resistance compound is mixed into the surface of the conductive elastic layer and the vicinity thereof, and the volume resistivity is inclined inward from the surface. A reduced conductive member is proposed. However, according to the means described in the above publication, the solvent of the solution used for mixing the high-resistance compound and unreacted substances during the subsequent heat treatment remain in the conductive member, and these residues ( It is very difficult to remove unreacted monomers, non-reactive additives). It is known that such a residue contaminates a pressing member such as a photoconductor. Further, since a high resistance compound and a solvent are used in the production means, the production cost and time increase. Therefore, in order to eliminate the residue in the conductive member and to reduce the manufacturing cost and the manufacturing time, it is better to use as few substances as possible to manufacture the conductive member.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and has an object to increase the volume resistivity on the surface of an elastic layer and to use the member as a member for charging and transferring by contacting a pressure contact member such as a photoconductor. An object of the present invention is to provide a conductive member capable of preventing problems caused by discharge on a contact surface when the contact is made, and preventing a reduction in life due to peeling between layers or interlayer discharge.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the conductive member of the present invention includes a base, and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam, The distribution of the conductive material in the layer is continuously inclined and increased from the surface side of the conductive elastic layer toward the substrate side. In the conductive member, the conductive elastic layer is formed of a single layer, and the expansion ratio of the conductive elastic layer increases from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer. It is characterized by having.
[0013]
According to the above configuration, the distribution of the conductive material is increased from the surface of the conductive elastic layer toward the substrate in an inclined manner, so that the surface resistivity of the conductive elastic layer has a higher volume resistivity. For this reason, when the conductive member is used as a member for charging and transferring by contacting with a pressure contact member such as a photoconductor, it is possible to prevent discharge occurring between the photoconductor and the photoconductor. Further, since the distribution of the conductive material in the conductive elastic layer is continuously inclined, the life can be prevented from being shortened by interlayer discharge in a portion where the volume resistivity changes rapidly, and a long life can be achieved.
[0014]
Also Since the foaming ratio increases from the substrate toward the surface of the conductive elastic layer, the distribution of the conductive material is inclined to increase toward the surface of the conductive elastic layer where the foaming ratio increases. It is possible to obtain a sex member. Since the high-resistance layer is simulated on the surface of the conductive elastic layer, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. Furthermore, since there is no need to worry about peeling, floating, and cracking of the high resistance layer, which are disadvantages of coating with the high resistance layer, long life can be realized.
[0015]
The conductive member of the present invention includes a base and a single conductive elastic layer formed by dispersing a conductive material in a foam formed on the base to solve the above problem. It is characterized in that the expansion ratio in the conductive elastic layer is maximum near the surface of the conductive elastic layer.
[0016]
According to the configuration, since the expansion ratio in the conductive elastic layer is maximum near the surface of the conductive elastic layer, the volume resistivity is highest on the surface of the conductive elastic layer. For this reason, when the conductive member is used as a member for charging and transferring by contacting with a pressure contact member such as a photoconductor, it is possible to prevent discharge occurring between the photoconductor and the photoconductor. Further, by controlling the volume resistivity of the conductive elastic layer by the expansion ratio, the high-resistance layer is simulated in a single conductive elastic layer, thereby reducing the cost. In addition, since there is no need to worry about peeling, floating, and cracking of the high-resistance layer, which are disadvantages of coating with the high-resistance layer, long life can be realized.
[0017]
The conductive member is characterized in that the expansion ratio in the conductive elastic layer is continuously inclined from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer and increases.
[0018]
As described above, with the expansion ratio in the conductive elastic layer continuously increasing from the substrate side toward the surface side of the conductive elastic layer, the expansion ratio of the conductive material in the conductive elastic layer is increased. Since the distribution also slopes continuously, the life can be prevented from being shortened by interlayer discharge in a portion where the volume resistivity changes rapidly, and a long life can be achieved.
[0019]
Further, the conductive member is characterized in that an ionic conductive material is used as the conductive material. As described above, by using the ion conductive material as the conductive material, it is possible to suppress the change in the volume resistivity with respect to the voltage applied to the conductive member, and to suppress the variation in the volume resistivity distribution of the conductive member. Becomes possible.
[0020]
Further, the conductive member is characterized in that an electronic conductive material is used as the conductive material. As described above, by using an electronic conductive material as the conductive material, it is possible to use the conductive member for a long time without a history even when a voltage is applied to the conductive member.
[0021]
Further, the conductive member is characterized in that the skin layer formed at the stage of forming the foam in the conductive elastic layer is deleted, and the elastic layer having bubbles is exposed on the surface of the conductive member.
[0022]
In the step of forming a foam in which the unfoamed conductive elastic layer is foamed by heating in a mold, a skin layer having almost no air bubbles is formed on the surface of the conductive elastic layer. By removing this skin layer by polishing and grinding, etc., an elastic layer having air bubbles appears on the surface of the conductive member, and the volume resistivity increases as the elastic layer surface increases, and the resistivity of the elastic layer surface is uniform over a wide range. Since the hardness of the conductive member can be reduced without impairing the effect of the pseudo high resistance layer coating, it is possible to prevent abrasion with the pressure contact member. In addition, cracking of the skin layer due to fatigue can be prevented in advance, and a long life can be realized.
[0023]
The method for manufacturing a conductive member according to the present invention is a method for manufacturing a conductive member including a base and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam, wherein a heating foaming step is performed. Then, the unfoamed material forming the conductive elastic layer is foamed in a state where the distribution of the foaming agent increases from the base toward the surface of the unfoamed material.
[0024]
In this way, the unfoamed body is foamed in a state in which the amount of the foaming agent increases from the base toward the surface of the unfoamed body. It can be manufactured. Further, for example, a large number of unfoamed materials having slightly different distribution amounts of the foaming agent are laminated on the substrate, and if the foaming agent is included so as to have a continuous inclination, the foaming agent is foamed to form a conductive material. It is also possible to produce conductive members whose distribution is continuously inclined.
[0025]
The method for producing a conductive member according to the present invention is a method for producing a conductive member, comprising: a base; and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam. The method is characterized in that the unfoamed body forming the conductive elastic layer through a foaming step is foamed under conditions where the temperature of the surface of the unfoamed body is higher than that of the substrate.
[0026]
As described above, by foaming the unfoamed body under the condition that the surface temperature is higher than that of the substrate, foaming on the surface side having a higher temperature is promoted, and the foaming ratio of the foam is highest near the surface. Can be manufactured. Further, at this time, the temperature at the time of foaming is inclined from the foam surface side to the substrate side by heat transfer, so that it is possible to manufacture a conductive member in which the distribution of the conductive material is continuously inclined.
[0027]
The method for producing a conductive member according to the present invention is a method for producing a conductive member, comprising: a base; and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam. The non-foamed body forming the conductive elastic layer through a foaming step is foamed while applying a force (for example, centrifugal force) from the surface of the foamed body toward the base.
[0028]
In this way, by foaming the unfoamed body while applying a force in the direction from the surface to the base, the elastic layer having fewer bubbles and a higher density moves toward the base under the action of the force, Bubbles in the conductive elastic layer are distributed more on the surface side. This makes it possible to manufacture a conductive member in which the expansion ratio of the foam is highest near the surface. At this time, the distribution of the conductive material in the conductive elastic layer is continuously inclined.
[0029]
In the image forming apparatus of the present invention, the above-mentioned conductive member is charged by at least charging the surface of the image carrier, and supplying toner to an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier to visualize the image. And a transfer unit for transferring the toner image formed on the image carrier to a recording medium.
[0030]
When the conductive member is used as a charging unit, the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, and therefore, uneven charging does not occur. Therefore, not only can it be possible to obtain an image excellent in quality, but also since a local discharge concentration does not occur due to a local current concentration, a long life can be realized.
[0031]
When the conductive member is used as a developing means, the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, so that development unevenness does not occur. Therefore, not only is it possible to obtain an image with excellent quality, but also because local discharge concentration does not occur due to local current concentration, toner sticking to the conductive member can be prevented, and a long life can be realized. It becomes.
[0032]
When the conductive member is used as a transfer unit, it is possible to obtain an effect that the transfer efficiency of the toner in the image formation is good, and the toner does not scatter and the density of the image does not become uneven. Further, an image excellent in quality can be obtained without being affected by the size of the transfer material. Further, not only can the manufacturing cost be reduced, but also a long life can be realized.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0034]
The apparatus provided with the conductive member according to the present invention is not particularly limited, but an example in which the conductive member is applied to an image forming apparatus will be described below. In the above-described image forming apparatus, the image forming method on the image carrier necessary for recording an image on the image forming body can use the Carlson process, the backside exposure method, and other various image forming principles. The forming method is not particularly limited. In the present embodiment, an image forming apparatus using the Carlson process will be described as an example.
[0035]
FIG. 3 is a schematic sectional view of the image forming apparatus. The image forming apparatus is used as an output device of a computer, but can also be used as a word processor, a facsimile printing unit, or a digital copier printing unit.
[0036]
The image forming apparatus mainly includes an image forming unit 10 for forming an image and a sheet feeding device 30 for supplying a sheet P to the image forming unit 10.
[0037]
The image forming unit 10 includes a photosensitive drum 11 as an image carrier having a photosensitive layer disposed on an aluminum tube, a charging device 12 disposed around the photosensitive drum 11 in this order, and an exposure device (laser unit). 13), a developing device 14, a transfer device 15, a charge removing device (discharge lamp) 16, and a fixing device 17.
[0038]
The charging device 12 includes a charging roller (charging unit) 18 for applying a uniform charge to the surface of the photoconductor drum 11, and a charging power supply 19 for supplying a potential to the charging roller 18. The laser unit 13 irradiates a laser on the charged surface of the photosensitive drum 11 in accordance with image data, and forms an electrostatic latent image having a charge pattern on the photosensitive drum 11. The developing device 14 includes a developing roller (developing unit) 21 that supplies a toner 50 as a developer to the electrostatic latent image formed by the exposure of the laser unit 13 to form a toner image, A developing power supply 22 for supplying a developing voltage to the roller 21; The transfer device 15 includes a transfer roller (transfer unit) 23 that presses the sheet P against the photosensitive drum 11 to transfer a toner image formed on the photosensitive drum 11 onto the sheet P, and transfers the toner image to the transfer roller 23 during transfer. And a transfer power supply 24 for supplying a voltage. The charge removing lamp 16 is composed of a plurality of LEDs, and irradiates light to the surface of the photosensitive drum 11 to neutralize charges remaining on the surface of the photosensitive drum 11 to remove charges.
[0039]
The paper feed 30 includes a cassette 31 for storing the paper P, a pickup roller 32 for feeding out the paper P from the cassette 31, a paper feed guide 33 for guiding the supplied paper P, and feeding the fed paper P at a predetermined speed. It comprises a pair of registration rollers 34 to be conveyed. Further, the paper feeding device 30 includes a paper feeding sensor (not shown) that detects that the paper P has been supplied.
[0040]
The pickup roller 32, the charging roller 18, the developing roller 21, the transfer roller 23, and the photosensitive drum 11 are driven to rotate by a driving device (not shown). These rotation drives are appropriately controlled at a predetermined timing by a process control unit (not shown). Further, on the paper output side of the paper P of the image forming unit 10, a paper discharge roller 41 for discharging the paper P out of the apparatus and a paper discharge tray 42 for holding the discharged paper P are arranged. In the image forming apparatus having the above configuration, the conductive member according to the present invention can be suitably used for the charging roller 18, the developing roller 21, the transfer roller 23, and the like.
[0041]
1 and 2 are cross-sectional views illustrating the configuration of the conductive member according to the present embodiment. The conductive member has a configuration in which a conductive elastic layer is formed on a base. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 2 denotes a base for forming the conductive elastic layer. The base has a planar shape when the conductive member has a blade shape or a belt shape, and has a cylindrical shape when the conductive member has a roller shape or a drum shape. Have. When the conductive member has an endless shape that is endless in a circumferential direction such as a belt shape or a roller shape, the conductive member can be formed without separating from a pressure contact member such as a photoconductor. The surface can be easily cleaned using various means. 1 and 2, reference numeral 4 denotes a conductive conductive agent, and reference numeral 5 denotes air bubbles.
[0042]
The conductive member 1 shown in FIG. 2 has a conductive elastic layer 3 formed by dispersing a conductive conductive agent (conductive material) 4 in a foam on a base 2. In, the bubble ratio increases from the base 2 toward the surface of the elastic layer 3. Here, the bubble ratio represents the ratio of air-containing bubbles per unit volume of the elastic layer. Further, in the conductive member 1 ′ shown in FIG. 3, a conductive elastic layer 3 ′ formed by dispersing a conductive conductive agent 4 in a foam is formed on a base 2, and the conductive elastic layer 3 ′ is formed. In, the diameter of the bubbles 5 of the conductive elastic layer 3 ′ increases from the base 2 toward the surface of the conductive elastic layer 3 ′.
[0043]
The base body 2 is made of iron, aluminum, SUS, brass, etc., and is a so-called “core metal”, a core body made of a thermoplastic resin and / or a thermosetting resin, and a body whose surface is plated, Plastics such as a core formed of a conductive resin molded article in which a conductive resin and / or a thermosetting resin is mixed with a conductive carbon black or a metal powder as a conductivity-imparting agent, or a core formed of a combination thereof; What consists of arbitrary materials selected from metal and ceramic is used.
[0044]
For the conductive elastic layers 3 and 3 ', foams such as rubber, elastomer, and resin can be used as the elastic material.
[0045]
Examples of the elastomer or rubber include ethylene-propylene copolymer (EPDM), styrene-butadiene rubber (SBR), high styrene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, silicon rubber, and fluoro rubber. , Nitrile rubber, urethane rubber, acrylic rubber, natural rubber (NR), epichlorohydrin rubber, norbornene rubber and the like.
[0046]
Further, as resins, polystyrene, chloropolystyrene, poly-α-methylstyrene, styrene-butadiene copolymer, styrene-vinyl chloride copolymer, styrene-vinyl acetate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, Styrene-acrylate copolymers (styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, and styrene-phenyl acrylate Styrene-methacrylic acid ester copolymer (styrene-methyl methacrylate copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-phenyl methacrylate copolymer), styrene-α-chloroacryl Acid methyl copolymer, styrene-acrylonitrile-a Styrene resins such as acrylate copolymers (mono- or copolymers containing styrene or styrene substituents), vinyl chloride resins, rosin-modified maleic resins, phenol resins, epoxy resins, polyester resins, low molecular weight polyethylene , Low molecular weight polypropylene, ionomer resin, polyurethane resin, silicone resin, ketone resin, ethylene-ethyl acrylate copolymer, xylene resin, fluororesin, polycarbonate, polyamide resin, vinyl butyral resin and copolymers and mixtures thereof. No.
[0047]
A conductive conductive agent 4 is appropriately added to the conductive elastic layers 3 and 3 'made of these materials to control the volume resistivity. The volume resistivity is within a range not to impair the object of the present invention, that is, when the conductive member 1 ′ is brought into contact with the photosensitive drum 11, a desired potential is obtained between the conductive member 1 and 1 ′, In addition, control is performed so that the average value of the volume resistivity is about 1.0E2 to 1.0E16 Ω · cm so as not to cause discharge between the photosensitive drum 11 and the surface. The conductive conductive agent 4 includes various conductive inorganic particles (metal powder, metal oxide, etc.), conductive resin, conductive particle dispersed resin, and electronic conductive conductive agent such as carbon black; Conductive agent.
[0048]
Specifically, as the electron conductive conductive agent (electro conductive material), conductive resins such as quaternary ammonium salt-containing polymethyl methacrylate, polyvinyl aniline, polyvinyl pyrrole, polydiacetylene and polyethylene imine, carbon, aluminum, Conductive particle-dispersed resin in which conductive particles such as nickel are dispersed in resins such as urethane, polyester, vinyl acetate-vinyl chloride copolymer and polymethyl methacrylate; metal powder such as aluminum, nickel and stainless steel; titanium oxide , Tin oxide, barium sulfate, aluminum oxide, strontium titanate, magnesium oxide, silicon oxide, silicon carbide, silicon nitride and other conductive inorganic particles, as well as tin oxide, antimony oxide and carbon as required for their whiskers and mica. etc Having been subjected to the surface treatment, or include carbon black. The shape of these electronically conductive agents may be any shape such as spherical, fibrous, plate-like, or amorphous. When an electronic conductive agent is used as the conductive agent 4, the conductive member is conductive due to discharge between the electronic conductive agents, so that even if a voltage is applied to the conductive members 1 and 1 ′ for a long time, a history can be left. It can be used without.
[0049]
Examples of the ion conductive agent (ion conductive material) include lauryltrimethylammonium chloride, stearyltrimethylammonium chloride, and octadecyltrimethyl instead of salts such as lithium perchlorate, sodium perchlorate, and calcium perchlorate. Ammonium chloride, dodecyltrimethylammonium chloride, hexadecyltrimethylammonium chloride, modified aliphatic dimethylethylammonium ethosulfate, tetraethylammonium perchlorate, tetrabutylammonium perchlorate, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutylammonium borofluoride, tetrabutyl chloride Quaternary ammonium salts such as ammonium, alkyl sulfonates, phosphate esters, perchlorates and the like. . When an ionic conductive agent is used as the conductive agent 4, the ionic conductive agent and the polar group of the polymer constituting the elastic layers 3.3 ′ are energized, so that the conductive members 1.1 ′ can be supplied to the conductive member 1.1 ′. It is possible to suppress the variation of the volume resistivity with respect to the applied voltage, and to further suppress the variation of the volume resistivity distribution of the conductive members 1.1 ′.
[0050]
Here, the reason why the use of an ionic conductive agent as the conductive agent 4 can suppress the change in volume resistivity with respect to the voltage applied to the conductive members 1 and 1 'is considered to be as follows. That is, when an electronic conductive agent is used, the conductive agent is merely mixed with the elastic layers 3 and 3 'and aggregation of the conductive agent may occur. In this case, polar rubber is adopted as the material of the elastic layers 3 and 3 ', and the conductive agent is dispersed by utilizing the polarity. Thereby, when the ionic conductive agent is used as the conductive agent 4, the conductive agent can be dispersed uniformly, and the variation in the volume resistivity of the elastic layers 3, 3 'can be suppressed. Of course, there is also an effect of the size of the conductive agent. Regarding the variation in resistivity with respect to the applied voltage, when an electronically conductive agent is used, the dispersion state of the conductive agent is poor, and the distance between the conductive agents is relatively long. However, when an ionic conductive agent is used, the dispersed state of the conductive agent is good, and the ionic conductive agent and the elastic layers 3 and 3 ' Since the current is passed through the polar group of the constituting polymer, the current is passed linearly, and the resistivity does not easily fluctuate with respect to the applied voltage.
[0051]
Bubbles 5 of the conductive elastic layers 3.3 ′ are subjected to a polymerization reaction from a monomer as a raw material into a polymer to form a chemical reaction of a functional group of the monomers when the conductive elastic layers 3.3 ′ are formed. As a result, it is a residue due to generation of gas. In addition, bubbles 5 are generated by using a foaming agent such as water, azobisisobutyronitrile (AIBN), azodicarbonamide (ADCA), or 4,4′-oxybisbenzenesulfonyl hydrazide (OBSH) as the raw material. Or mechanically doping the bubbles 5. By the bubbles 5, the hardness of the conductive elastic layers 3 and 3 'can be reduced and appropriate elasticity can be obtained.
[0052]
Subsequently, a basic method for manufacturing the conductive members 1 and 1 'of the present invention will be described below.
[0053]
(Procedure 1)
One or more kinds of unvulcanized and unfoamed rubber materials are combined with one or more of the above-mentioned electronic conductive conductive agents, the above-mentioned foaming agents, and hydrogen or polysiloxane or sulfur in the presence of a peroxide or platinum catalyst. Is uniformly dispersed at a desired ratio and kneaded. At this time, if necessary, additives such as a vulcanization accelerator, a softener, a plasticizer, a reinforcing agent, an antioxidant, and an antistatic agent can be appropriately compounded.
[0054]
(Procedure 2)
A rubber composition obtained by kneading a conductive agent, a foaming agent, a vulcanizing agent and the like into this unvulcanized / unfoamed rubber material is formed by, for example, a method such as press molding, extrusion molding, or injection molding. I do. Among these, a particularly preferable extrusion molding method is to form the above-mentioned unfoamed elastic body (a rubber composition for forming the conductive elastic layers 3.3 ′ by foaming) into a cylindrical shape around a cylindrical substrate 2. It is a way to get it. When obtaining a planar unfoamed elastic body, a rubber composition forming an unfoamed elastic layer is extruded simultaneously with the base 2 using an extruder capable of co-extrusion. In order to obtain an unfoamed elastic body having a planar shape. Then, such an unfoamed elastic body is cut into a predetermined length and placed in a mold having a planar and cylindrical cavity.
[0055]
(Procedure 3)
By performing vulcanization, foaming, and curing by heat treatment on the unfoamed elastic body, a conductive elastic layer 3, 3 'having a shape along the inner peripheral surface of the mold around the base 2 is formed. It is formed so as to be integrated with the base 2 to obtain the desired conductive member 1.1 ′.
[0056]
(Procedure 4)
The skin layer formed on the surface of the conductive elastic layer 3.3 ′ in the treatment of the above-mentioned procedure 3 is removed by polishing and grinding to expose the elastic layer having bubbles on the surface of the conductive member 3.3 ′. This makes it possible to reduce the surface hardness of the conductive members 1 and 1 ′, so that it is possible to prevent abrasion with the pressure contact member such as the photosensitive drum 11. In addition, it is possible to prevent cracking of the skin layer due to fatigue in advance.
[0057]
In the case where an ionic conductive agent is used instead of the electronic conductive agent for the conductive member 4 in the conductive members 1 and 1 ′, the ion conductive agent may be used instead of the electronic conductive agent in the procedure 1. A conductive conductive agent is kneaded. Alternatively, an electronic conductive agent was prepared without dispersing the electronic conductive agent in an unvulcanized / unfoamed rubber material, and the ionic conductive agent was dissolved in the vulcanized / foamed / cured elastic body by heat treatment. The conductive elastic layers 3 and 3 ′ may be formed by immersing the solution.
[0058]
In the above description, the basic method of manufacturing the conductive members 1 and 1 ′ has been described. Hereinafter, a method of manufacturing the conductive member 1 having the configuration illustrated in FIG. 1 will be described. As such a method, for example, the following methods A to C are applicable.
[0059]
(Method A)
In step 2 of the above manufacturing method, as shown in FIGS. 4 and 5, several types of unfoamed elastic layers (unfoamed bodies) 62 formed so as to have different amounts of the foaming agent 61 are formed around the base 2. (In the case of a cylindrical shape: see FIG. 4) or the upper part (in the case of a planar shape: see FIG. 5). At this time, the amount of the foaming agent 61 is gradually increased from the base 2 side to the surface side of the unfoamed elastic layer 62, and molding is performed so that the amount of the foaming agent 61 is the largest on the surface of the unfoamed elastic layer 62. . In the case where the non-foamed elastic layer 62 is mechanically doped with the air bubbles 5, the non-foamed elastic layer 62 is formed while mixing the air bubbles 5 on the surface side of the non-foamed elastic layer 62 so that the air bubbles 5 are increased. I do.
In this method A, it is assumed that the content of the conductive agent in the unfoamed elastic layer 62 before foaming is equal in each layer. When these unfoamed elastic layers 62 are foamed, the expansion ratio increases from the base 2 toward the surface of the conductive elastic layer 3 after foaming due to the difference in the amount of the foaming agent 61 contained in each layer. The expansion ratio represents the ratio of the volume of the conductive elastic layer 3 after heating to the volume of the unfoamed elastic layer 62 before heating. At this time, in the layer having a high expansion ratio, it is apparent that the distribution of the conductive agent decreases with the volume expansion due to the expansion. Further, since the bubbles 5 generated by foaming act as a high-resistance air layer, in a layer having a high foaming ratio, the volume resistivity increases due to a synergistic effect of a decrease in the distribution of the conductive agent and an increase in bubbles 5. .
4 and 5, reference numeral 63 denotes a mold for molding the conductive elastic layer 3 into a desired shape when the unfoamed elastic layer 62 is foamed.
[0060]
(Method B)
In step 3 of the above manufacturing method, the expansion ratio is controlled by partially varying the amount of heat supplied when the unfoamed elastic layer 62 is heated and foamed. Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, in the mold 63, a heating power supply 64a for heating the unfoamed elastic layer 62 from the surface side and a heating power supply 64b for heating from the base 2 side are provided. By manipulating the outputs of the heating power supplies 64a and 64b, the amount of heat supplied can be varied to control the expansion ratio. In the case where the conductive elastic layer 3 having a planar shape is obtained, the mold 63 is insulated by the heat insulating material 65 between the surface side of the unfoamed elastic layer 62 and the base 2 in the configuration of FIG.
At this time, as a method of increasing the expansion ratio on the surface side of the unfoamed elastic layer 62, for example, the output of the heating power supply 64a is made larger than the output of the heating power supply 64b so that the temperature of the surface of the unfoamed elastic layer 62 becomes high. 7, the method of heating only the surface of the unfoamed elastic layer 63 by the output of only the heating power supply 64a, or the method of heating and heating the heating power supply 64a and the heating power supply 64b simultaneously to the mold 63 and the base 2 (in the configuration of FIG. 7). After heating the mold 63 on the side in contact with the base 2, the base 2 is cooled to generate a temperature difference between the mold 63 and the base 2.
By these methods, in the unfoamed elastic layer 62, the surface temperature at which the amount of supplied heat is large becomes higher than the substrate side temperature, and the foaming proceeds more on the surface side, and the foaming ratio increases.
[0061]
(Method C)
In steps 2 and 3 of the above-described manufacturing method, molding and heat treatment are performed with a force F directed from the surface of the unfoamed elastic layer 62 toward the substrate 2 being applied. For example, at the time of forming and heating the unfoamed elastic layer 62, as shown in FIG. 8, the centrifugal force obtained by rotating the unfoamed elastic layer 62 around the axis with the base 2 on the center side and the base 2 on the outside is not affected. The force can be applied as a force F from the surface of the foamed elastic layer 62 toward the substrate 2.
Accordingly, during the foam hardening of the unfoamed elastic layer 62, the heavy elastic layer depends on the direction in which the force F is applied, that is, in the direction of the substrate 2. It is possible to generate an elastic layer having many air bubbles 5 containing. FIG. 8 illustrates a case where only one conductive member including the base 2 and the unfoamed elastic layer 62 is disposed in the mold 63. Can be arranged to further improve the manufacturing efficiency.
[0062]
In the conductive elastic layer 3 formed by the above methods A to C, the volume resistivity is increased on the surface side of the conductive elastic layer 3 and the conductive member 1 is used as a photosensitive member (the conductive member is used as an image forming apparatus). When charged and transferred by being brought into contact with a pressure contact member such as a charging member or a transfer member, it is possible to prevent discharge from occurring between the photosensitive member surface.
[0063]
In the methods B and C, the expansion ratio of the conductive elastic layer 3 is determined by the amount of heat supplied during heating or the force (centrifugal force or the like) F applied during heating from the base 2 side to the conductive elastic layer 3. And the distribution of the conductive conductive agent increases from the surface side of the conductive elastic layer 3 to the substrate 2 side. At this time, since the supplied heat amount and the force F act on the whole of the conductive elastic layer 3, there is no portion where the distribution of the conductive agent changes intermittently, and the distribution of the conductive agent is continuous. It becomes a slope. Further, also in the method A, if the number of the unfoamed elastic layers 62 formed on the base 2 is increased and the difference in the content of the foaming agent 61 between the layers is reduced, the conductive elastic layer after foaming can be obtained. In No. 3, a continuous inclination of the conductive agent can be realized. The advantages of making the distribution of the conductive agent a continuous slope are as follows. That is, if there is a layer in the conductive elastic layer 3 whose volume resistivity changes abruptly in the thickness direction, a discharge occurs between the layers and a change in composition due to the discharge may cause a reduction in the life of the conductive member. There is. On the other hand, if the distribution of the conductive conductive agent in the conductive elastic layer 3 is made to have a continuous slope, a layer in which the volume resistivity changes abruptly does not occur, and the above problem can be avoided.
[0064]
Further, the conductive elastic layer 3 of the conductive member 1 manufactured by the methods A to C has a single-layer structure, and can realize the inclination of the conductive conductive agent. Therefore, unlike the case where a plurality of conductive elastic layers having different volume resistivities are joined with an adhesive, peeling or floating between joints does not occur.
[0065]
In the methods A and B, the bubbles 5 generated in the elastic layer 3 are due to a chemical reaction of the functional group of the monomer in the bubbles 5 over the entire elastic layer 3, and the bubbles 5 present on the surface of the elastic layer 3 are many. Is due to the foaming agent 61. This is apparent from the fact that a large amount of the foaming agent 61 exists on the surface of the elastic layer 3 in the method A, but also in the method B, the degree of exhibiting the firing effect due to the temperature distribution inclination is inclined inside the elastic layer 3. In addition, a large number of bubbles existing on the surface of the elastic layer 3 are caused by the foaming agent 61.
[0066]
By performing one or more of the above methods A, B, and C, the conductive member 1 having at least one elastic layer 3 shown in FIG. 1 can be manufactured.
[0067]
In addition, by performing only the step A, or the step A and any one of the steps B and C, or the steps A, B and C, the conductive layer having at least one elastic layer 3 ′ shown in FIG. The member 1 'can be manufactured. At this time, it is necessary to include the above-mentioned step A. This is because the density of the foaming agent 61 is large in the unfoamed elastic layer 62 near the surface side and the distance between the foaming agents 61 is small. This is because bubbles formed by the foaming agent 61 grow while fusing, and the diameter of the bubbles on the surface side increases.
[0068]
The characteristics of the conductive member prepared by the method according to the present embodiment are shown in Examples 1 to 4 below.
[0069]
[Example 1]
60 parts of carbon black as a conductive agent, 5 parts of azodicarbonamide (ADCA) as a foaming agent, and other additives such as a vulcanizing agent (sulfur, etc.) are appropriately added to 100 parts of EPDM as an elastic layer material. The mixture was kneaded with an open roll and kneaded to prepare a first rubber composition that forms an unfoamed elastic layer. Subsequently, a second rubber composition for forming an unfoamed elastic layer was prepared by mixing 10 parts of the foaming agent ADCA in the above composition. These first and second rubber compositions were extruded using a die to produce flat and cylindrical unfoamed elastic layers. The unfoamed elastic layer is formed by laminating the first and second rubber compositions. The second rubber composition containing more foaming agent is on the front side, and the first rubber composition is on the base side. Become.
[0070]
A flat plate (30 mm long, 200 mm long, 5 mm thick stainless steel plate) was adhered to the unfoamed elastic layer as a substrate, or a metal core (a stainless steel round bar having a diameter of 6 mm and a length of 250 mm) was passed through. The product was subjected to a heat treatment (200 ° C., 20 minutes) in a mold, vulcanized, foamed, and cured to obtain a foamed elastic body (conductive elastic layer) having a shape along the inner peripheral surface of the mold. . Thereafter, the skin layer formed on the surface was polished and ground to obtain a target conductive member having the configuration shown in FIG.
[0071]
The dimensions of the foamed elastic layer were 5 mm in thickness and 200 mm in length. The bubble ratio on the surface of the foamed elastic layer was about twice the bubble ratio of the elastic layer near the substrate. The charged amount of the rubber composition was 30% by volume when the volume of the base and the mold was 100. The hardness of the conductive foamed elastic layer was Asker C 32 °, and the average of the volume resistance values of the conductive members of this example was 1.0E7Ω · cm. FIG. 9 shows the change in the volume elastic modulus of the foamed elastic layer in the layer thickness direction. From the figure, it can be seen that, in the foamed elastic layer, the bulk modulus continuously increases from the substrate side to the surface side.
[0072]
[Example 2]
60 parts of carbon black as a conductive agent, 15 parts of azodicarbonamide (ADCA) as a foaming agent, and other additives such as a vulcanizing agent (sulfur, etc.) are appropriately added to 100 parts of EPDM as an elastic layer material. It was compounded and kneaded with an open roll to prepare a rubber composition that forms an unfoamed elastic layer. This rubber composition was extruded using a die to produce a flat and cylindrical unfoamed elastic layer. A substrate (30 mm long, 200 mm long, 5 mm thick stainless steel plate) adhered to the unfoamed elastic layer or a metal core (a stainless steel round bar having a diameter of 6 mm and a length of 250 mm) was passed through as a substrate. In the mold, heat treatment is performed for 20 minutes under the condition that the temperature of the mold surface is 200 ° C. and the temperature of the substrate side is 100 ° C., and vulcanization / foaming / curing is performed, and along the inner peripheral surface of the mold. A foamed elastic body having a bent shape was obtained. Thereafter, the skin layer formed on the surface was polished and ground to obtain a target conductive member having the configuration shown in FIG.
[0073]
The dimensions of the foamed elastic layer were 5 mm in thickness and 200 mm in length. The bubble ratio on the surface of the foamed elastic layer was about twice the bubble ratio of the elastic layer near the substrate. The charged amount of the rubber composition was 30% by volume when the volume of the base and the mold was 100. The hardness of the conductive foamed elastic layer was Asker C 32 °, and the average of the volume resistance values of the conductive members of this example was 1.0E7Ω · cm. Further, the change in the bulk modulus in the thickness direction of the foamed elastic layer was substantially the same as the distribution shown in FIG.
[0074]
[Example 3]
60 parts of carbon black as a conductive agent, 15 parts of azodicarbonamide (ADCA) as a foaming agent, and other additives such as a vulcanizing agent (sulfur, etc.) are appropriately added to 100 parts of EPDM as an elastic layer material. It was compounded and kneaded with an open roll to prepare a rubber composition that forms an unfoamed elastic layer. This rubber composition was extruded using a die to produce a flat and cylindrical unfoamed elastic layer. A plate (30 mm long, 200 mm long, 5 mm thick stainless steel plate) adhered to the unfoamed elastic layer as a substrate is placed in the mold in a state where the plate is located on the outer periphery of the mold. The mold was rotated, heated (200 ° C., 20 minutes), vulcanized, foamed, and cured to obtain a foamed elastic body having a shape along the inner peripheral surface of the mold. Thereafter, the skin layer formed on the surface was polished and ground to obtain a target conductive member having the configuration shown in FIG.
[0075]
The dimensions of the foamed elastic layer were 5 mm in thickness and 200 mm in length. The bubble ratio on the surface of the foamed elastic layer was about twice the bubble ratio of the elastic layer near the substrate. The charged amount of the rubber composition was 30% by volume when the volume of the base and the mold was 100. The hardness of the conductive foamed elastic layer was Asker C 32 °, and the average of the volume resistance values of the conductive members of this example was 1.0E7Ω · cm. Further, the change in the bulk modulus in the thickness direction of the foamed elastic layer was substantially the same as the distribution shown in FIG.
[0076]
[Example 4]
60 parts of carbon black as a conductive agent, 5 parts of azodicarbonamide (ADCA) as a foaming agent, and other additives such as a vulcanizing agent (sulfur, etc.) are appropriately added to 100 parts of EPDM as an elastic layer material. The mixture was kneaded with an open roll and kneaded to prepare a first rubber composition that forms an unfoamed elastic layer. Subsequently, a second rubber composition for forming an unfoamed elastic layer was prepared by mixing 10 parts of the foaming agent ADCA in the above composition. These first and second rubber compositions were extruded using a die to produce a planar unfoamed elastic layer. The unfoamed elastic layer is formed by laminating the first and second rubber compositions. The second rubber composition containing more foaming agent is on the front side, and the first rubber composition is on the base side. Become.
[0077]
A plate (30 mm long, 200 mm long, 5 mm thick stainless steel plate) adhered to the unfoamed elastic layer as a substrate is rotated in the mold with the plate positioned on the outer periphery of the mold. Then, a heat treatment (200 ° C., 20 minutes) was performed, followed by vulcanization, foaming, and curing to obtain a foamed elastic body having a shape along the inner peripheral surface of the mold. Thereafter, the skin layer formed on the surface was polished and ground to obtain a target conductive member having the configuration shown in FIG.
[0078]
The dimensions of the foamed elastic layer were 5 mm in thickness and 200 mm in length. The bubble ratio on the surface of the foamed elastic layer was about twice the bubble ratio of the elastic layer near the substrate. The average cell diameter on the surface of the foamed elastic layer was 200 μm, and the average cell diameter on the elastic layer near the substrate was 50 μm. The charged amount of the rubber composition was 30% by volume when the volume of the base and the mold was 100. The hardness of the conductive foamed elastic layer was Asker C 32 °, and the average of the volume resistance values of the conductive members of this example was 1.0E7Ω · cm. Further, the change in the bulk modulus in the thickness direction of the foamed elastic layer was substantially the same as the distribution shown in FIG.
[0079]
In the conductive member having the structure as shown in the above Examples 1 to 4, the number of air bubbles decreases from the surface of the conductive elastic layer toward the substrate, and the distribution of the conductive conductive agent is continuously inclined. Is increasing. Thereby, the volume resistivity increases as the surface of the conductive elastic layer increases, and it is possible to obtain the effect of covering the high resistance layer, in which the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range.
[0080]
Further, in the above-described conductive member, since the high-resistance layer is simulated as a single layer, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced. Further, since the resistivity of the surface of the conductive member is high, it is possible to prevent a discharge phenomenon caused by dielectric breakdown in a minute gap between the conductive member and the press-contact member or between the member facing the conductive member. In addition, since there is no need to worry about peeling, floating, and cracking of the high-resistance layer, which are disadvantages of coating with the high-resistance layer, long life can be realized.
[0081]
When the conductive member according to the present embodiment is used in the image forming apparatus shown in FIG. 3, it can be suitably used for a charging unit, a developing unit, a transfer unit, or the like.
[0082]
In the image forming apparatus, when the conductive member is used as a charging unit, FIG. 3 shows an example in which the charging unit is used as a charging roller. However, the shape of the charging unit is not necessarily limited to the roller shape, and may be a belt shape or a blade shape. It is also possible to make the shape.
[0083]
Further, the conductive member used as the charging means can be used not only for charging the photosensitive drum but also for charging the transfer-receiving member. Since the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, the conductive member does not cause uneven charging when used as a charging unit, and can provide an image excellent in quality. Become. Furthermore, since local discharge concentration due to current concentration does not occur from a locally low resistivity portion of the surface of the conductive member, a long life can be realized.
[0084]
In the image forming apparatus, when the conductive member is used as a developing unit, FIG. 3 shows an example in which the conductive member is used as a developing roller. However, the shape of the developing unit is not necessarily limited to a roller shape, but may be a belt shape. Alternatively, it is also possible to form a blade.
[0085]
Since the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, the conductive member does not cause uneven development when used as a developing means, and can provide an image excellent in quality. Become.
[0086]
Furthermore, since local discharge concentration due to current concentration does not occur from the locally low resistivity portion of the surface of the conductive member, toner sticking to the conductive member can be prevented, and a long life can be realized. The conductive member is not limited to a toner carrier such as a developing roller, but can be used as a doctor blade as a toner layer regulating member.
[0087]
In the image forming apparatus, when the conductive member is used as a transfer unit, FIG. 3 shows an example in which the conductive member is used as a transfer roller. However, the shape of the transfer unit is not necessarily limited to the roller shape, but may be a belt shape. , A blade or a drum. Further, the conductive member can be used for an intermediate transfer member or the like.
[0088]
By using the conductive member according to the present embodiment for the transfer unit, it is possible to obtain an effect that the transfer efficiency of the toner in the image formation is good, and the scattering of the toner and the uneven density of the image do not occur. Further, an image excellent in quality can be obtained without being affected by the size of the transfer material. Furthermore, not only can the manufacturing cost be reduced, but also a long life can be realized.
[0089]
【The invention's effect】
In order to solve the above problems, the conductive member of the present invention includes a base, and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam, The distribution of the conductive material in the layer is continuously inclined and increased from the surface side of the conductive elastic layer toward the substrate side. In the conductive member, the conductive elastic layer is formed of a single layer, and the expansion ratio of the conductive elastic layer increases from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer. Configuration.
[0090]
Therefore, the volume resistivity is higher at the surface of the conductive elastic layer, and when the conductive member is used as a member for charging and transferring by contacting with a pressure-contact member such as a photoconductor, a gap between the conductive member and the surface of the photoconductor is reduced. Can be prevented from occurring. Further, since the distribution of the conductive material in the conductive elastic layer is continuously inclined, the life can be prevented from being shortened by interlayer discharge in a portion where the volume resistivity changes rapidly, and a long life can be achieved.
[0091]
Also In addition, it is possible to obtain a conductive member in which the distribution of the conductive material is increased inclining toward the surface of the conductive elastic layer having a higher foaming ratio. Since the high-resistance layer is simulated on the surface side of the conductive elastic layer, the manufacturing process can be simplified, the cost can be reduced, and the high-resistance layer peels off, which is a disadvantage of coating the high-resistance layer. Since there is no need to worry about rising, cracking, etc., there is an effect that a long life can be realized.
[0092]
The conductive member of the present invention includes a base and a single conductive elastic layer formed by dispersing a conductive material in a foam formed on the base to solve the above problem. In this configuration, the expansion ratio in the conductive elastic layer is maximum near the surface of the conductive elastic layer.
[0093]
Therefore, the volume resistivity is highest on the surface of the conductive elastic layer, and when the conductive member is used as a member for charging and transferring by contacting with a pressure-contact member such as a photoconductor, the contact between the conductive member and the photoconductor surface is reduced. It is possible to prevent a discharge occurring between them. Furthermore, by controlling the volume resistivity of the conductive elastic layer by the expansion ratio, the high-resistance layer is simulated in a single conductive elastic layer. There is no need to worry about peeling, floating, cracking, etc. of the high resistance layer, which is a demerit due to layer coating, so that there is an effect that a long life can be realized.
[0094]
The conductive member has a configuration in which the expansion ratio in the conductive elastic layer is continuously inclined from the substrate side to the surface side of the conductive elastic layer and increases.
[0095]
Therefore, as the expansion ratio in the conductive elastic layer continuously increases from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer, the distribution of the conductive material in the conductive elastic layer increases. Is also continuously inclined, so that it is possible to prevent the life from being shortened by interlayer discharge in a portion where the volume resistivity changes abruptly, and to achieve an effect that a long life can be achieved.
[0096]
Further, the conductive member has a configuration in which an ion conductive material is used as the conductive material. As described above, by using an ionic conductive material as the conductive material, it is possible to suppress the change in the volume resistivity with respect to the voltage applied to the conductive member and the variation in the volume resistivity distribution of the conductive member. It works.
[0097]
Further, the conductive member has a configuration in which an electronic conductive material is used as the conductive material. As described above, by using an electronic conductive material as the conductive material, there is an effect that the conductive member can be used without a history even if a voltage is applied to the conductive member for a long time.
[0098]
Further, the conductive member has a configuration in which a skin layer formed in a step of forming a foam in the conductive elastic layer is deleted, and an elastic layer having bubbles is exposed on the surface of the conductive member.
[0099]
Therefore, by removing the skin layer by polishing and grinding, etc., an elastic layer having bubbles appears on the surface of the conductive member, the volume resistivity increases as the elastic layer surface increases, and the resistivity of the elastic layer surface increases over a wide range. Since the hardness of the conductive member can be reduced without impairing the effect of the pseudo high resistance layer coating that is uniform over the entire surface, the effect of preventing abrasion with the pressure contact member can be prevented. Play. In addition, it is possible to prevent the skin layer from cracking due to fatigue in advance, and it is possible to achieve a long life.
[0100]
The method for manufacturing a conductive member according to the present invention is a method for manufacturing a conductive member including a base and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam, wherein a heating foaming step is performed. Then, the non-foamed material forming the conductive elastic layer is foamed in a state where the distribution amount of the foaming agent increases from the substrate toward the surface of the unfoamed material.
[0101]
Therefore, the above-mentioned unfoamed body is foamed in a state in which the amount of the foaming agent increases from the base toward the surface of the unfoamed body, thereby producing a conductive member in which the expansion ratio of the foam is highest near the surface. can do.
[0102]
The method for producing a conductive member according to the present invention is a method for producing a conductive member, comprising: a base; and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam. The non-foamed body forming the conductive elastic layer through a foaming step is foamed under conditions where the temperature of the surface of the unfoamed body is higher than that of the substrate.
[0103]
Therefore, foaming on the surface side where the temperature is high is promoted, and it is possible to manufacture a conductive member in which the foaming ratio of the foam is highest near the surface. At this time, a conductive member in which the distribution of the conductive material is continuously inclined can be manufactured.
[0104]
The method for producing a conductive member according to the present invention is a method for producing a conductive member, comprising: a base; and a conductive elastic layer formed on the base and having a conductive material dispersed in a foam. The non-foamed body forming the conductive elastic layer through a foaming step is foamed while applying a force (for example, centrifugal force) from the surface of the foamed body to the base.
[0105]
Therefore, the elastic layer having a small number of bubbles and having a high density moves toward the substrate under the action of the above-mentioned force, and the bubbles in the conductive elastic layer are distributed more on the surface side. This makes it possible to manufacture a conductive member in which the expansion ratio of the foam is highest near the surface. At this time, the distribution of the conductive material in the conductive elastic layer is continuously inclined.
[0106]
In the image forming apparatus of the present invention, the above-mentioned conductive member is charged by at least charging the surface of the image carrier, and supplying toner to an electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier to visualize the image. And a transfer unit for transferring the toner image formed on the image carrier to a recording medium.
[0107]
When the conductive member is used as a charging unit, the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, and therefore, uneven charging does not occur. Therefore, not only can it be possible to obtain an image excellent in quality, but also since a local discharge concentration does not occur due to a local current concentration, a long life can be realized.
[0108]
When the conductive member is used as a developing means, the resistivity of the surface of the conductive elastic layer is uniform over a wide range, so that development unevenness does not occur. Therefore, not only is it possible to obtain an image with excellent quality, but also because local discharge concentration does not occur due to local current concentration, toner sticking to the conductive member can be prevented, and a long life can be realized. It becomes.
[0109]
When the conductive member is used as a transfer unit, it is possible to obtain an effect that the transfer efficiency of the toner in the image formation is good, and the toner does not scatter and the density of the image does not become uneven. Further, an image excellent in quality can be obtained without being affected by the size of the transfer material. Further, not only can the manufacturing cost be reduced, but also a long life can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates one embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conductive member.
FIG. 2 illustrates another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conductive member.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus as an application example of the conductive member of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a foaming step in the method for producing a conductive member.
FIG. 5 is an explanatory view showing another example of the foaming step in the method for producing a conductive member.
FIG. 6 is an explanatory view showing still another example of the foaming step in the method for producing a conductive member.
FIG. 7 is an explanatory view showing still another example of the foaming step in the method for producing a conductive member.
FIG. 8 is an explanatory view showing still another example of the foaming step in the method for producing a conductive member.
FIG. 9 is a graph showing a change in volume resistivity in a thickness direction of a conductive elastic layer of the conductive member.
[Explanation of symbols]
1.1 'conductive material
2 Substrate
3.3 'conductive conductive agent
4 Conductive conductive agent (conductive material)
5 bubbles
11 Photoconductor drum (image carrier)
18 Charging roller (charging means)
21 Developing roller (developing means)
23 Transfer roller (transfer means)
62 Unfoamed elastic layer (unfoamed body)

Claims (10)

基体と、
上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含み、
上記導電性弾性層中の導電性材料の分布が、上記導電性弾性層の表面側から基体側に向けて連続的に傾斜して増加しており、
上記導電性弾性層が単一層によって形成され、上記導電性弾性層の発泡倍率が基体側から上記導電性弾性層の表面側に向かって高くなっていることを特徴とする導電性部材。
A substrate;
Comprising a conductive elastic layer formed on the substrate and dispersing a conductive material in a foam,
The distribution of the conductive material in the conductive elastic layer is continuously inclined and increased from the surface side of the conductive elastic layer toward the substrate side ,
A conductive member, wherein the conductive elastic layer is formed of a single layer, and the expansion ratio of the conductive elastic layer increases from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer .
基体と、
上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる単一の導電性弾性層とを含み、
上記導電性弾性層中の発泡倍率が、上記導電性弾性層の表面近傍で最大となっていることを特徴とする導電性部材。
A substrate;
A single conductive elastic layer formed on the substrate and dispersing a conductive material in a foam,
A conductive member, wherein the expansion ratio in the conductive elastic layer is maximum near the surface of the conductive elastic layer.
上記導電性弾性層中における発泡倍率が、上記基体側から導電性弾性層の表面側に向けて連続的に傾斜して増加していることを特徴とする請求項記載の導電性部材。 3. The conductive member according to claim 2 , wherein a foaming ratio in the conductive elastic layer is continuously inclined and increases from the substrate side toward the surface of the conductive elastic layer. 上記導電性材料としてイオン導電性材料が使用されていることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性部材。The conductive member according to claim 1 or 2, characterized in that ion-conductive material is used as the conductive material. 上記導電性材料として電子導電性材料が使用されていることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性部材。The conductive member according to claim 1 or 2, characterized in that the electron conductive material as the conductive material has been used. 上記導電性弾性層における発泡体の形成段階で形成されるスキン層が削除され、導電性部材表面に気泡を有する弾性層が露出していることを特徴とする請求項1または2に記載の導電性部材。The conductive layer according to claim 1 or 2 , wherein a skin layer formed in a step of forming a foam in the conductive elastic layer is deleted, and an elastic layer having bubbles is exposed on the surface of the conductive member. Sex members. 基体と、
上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、
加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、発泡剤の分布量が基体から未発泡体の表面に向かって多くなる状態で発泡させることを特徴とする導電性部材の製造方法。
A substrate;
A method for producing a conductive member, comprising: a conductive elastic layer formed by dispersing a conductive material in a foam formed on the base;
Manufacturing a conductive member, wherein the unfoamed material forming the conductive elastic layer through a heating foaming step is foamed in a state where the amount of the foaming agent increases from the substrate toward the surface of the unfoamed material. Method.
基体と、
上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、
加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記未発泡体の表面の温度が基体に対して高くなる条件下で発泡させることを特徴とする導電性部材の製造方法。
A substrate;
A method for producing a conductive member, comprising: a conductive elastic layer formed by dispersing a conductive material in a foam formed on the base;
A method for producing a conductive member, comprising: foaming an unfoamed body, which forms the conductive elastic layer through a heating foaming step, under conditions where the temperature of the surface of the unfoamed body is higher than that of a substrate.
基体と、
上記基体上に形成され発泡体中に導電性材料を分散させてなる導電性弾性層とを含む導電性部材の製造方法において、
加熱発泡工程を経て上記導電性弾性層を形成する未発泡体を、上記発泡体の表面から上記基体に向かう方向の力を付与しながら発泡させることを特徴とする導電性部材の製造方法。
A substrate;
A method for producing a conductive member, comprising: a conductive elastic layer formed by dispersing a conductive material in a foam formed on the base;
A method for producing a conductive member, comprising: foaming an unfoamed body forming the conductive elastic layer through a heating foaming step while applying a force in a direction from the surface of the foamed body to the base.
請求項1ないしの何れかに記載の導電性部材を、少なくとも、像担持体表面を接触帯電させる帯電手段、上記像担持体表面に形成される静電潜像にトナーを供給して顕像化する現像手段、および上記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段のうちの1つ以上に用いたことを特徴とする画像形成装置。The conductive member according to any one of claims 1 to 6, at least, a charging means for contact-charging the surface of the image bearing member supplies toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier surface visible An image forming apparatus comprising: a developing unit configured to convert the toner image formed on the image carrier to a recording medium;
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