JP3907592B2 - 帯電部材の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンターや複写機等の電子写真装置に使用される帯電部材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関して、便宜上、図2に示した電子写真装置を例にして説明する。本例の電子写真装置は、転写式の電子写真装置である。
【0003】
像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体3は、Rの矢印方向に所定の周速度(プロセススピード)を持って回転駆動される。
【0004】
帯電部材としての帯電ローラー2は、所定の押圧力をもって感光体の面に圧接させてあり、本例装置の場合は感光体の回転に従動して回転する。この帯電ローラー2に対して不図示の帯電バイアス印加回路によって所定の帯電バイアスが印加されて回転感光体の周面が所定の極性・電位に一次帯電処理される。
【0005】
その回転感光体の一次帯電処理面に対して不図示の露光装置により目的の画像情報が露光光L(スリット露光・走査露光等)されて回転感光体の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0006】
その形成静電潜像が本例装置の場合は、非磁性一成分現像方式の現像装置31によりトナー画像として現像される。21は現像ローラー、22はこの現像ローラーに対するトナー塗布ローラーである。現像ローラー21には、不図示の現像バイアス印加回路によって所定の現像バイアスが印加される。
【0007】
一方、不図示の給紙カセットから給紙ローラーにより記録材としての転写材Pが1枚宛繰り出されて、感光体とこれに所定の押圧力をもって圧接させた転写ローラー10との圧接ニップ部である転写部に所定のタイミングで給送され、該転写部を挟持搬送される。
【0008】
転写ローラー10には、不図示の転写バイアス印加回路によって所定の転写バイアスが所定のタイミングで印加される。そして転写部を挟持搬送される転写材Pの表面側に回転感光体の表面に形成担持されているトナー画像が、順次に静電力と押圧力にて転写されていく。
【0009】
トナー画像の転写を受けた転写材Pは、感光体の面から分離されて搬送装置で定着装置16へ導入されてトナー画像の定着処理を受け、画像形成物(コピー、プリント)として排出される。
【0010】
また、転写材Pに対するトナー画像転写後の感光体の面は、クリーニング装置35のクリーニング部材により残留トナーの除去を受け清掃されている。
【0011】
このような従来の電子写真装置において、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置は、タングステン等の細いワイヤーに高電圧を印加し、その結果発生するコロナ放電を利用したコロトロン帯電器等が一般的であった。しかし、このコロナ放電を利用した方法では、高圧電源を必要とすることや発生するオゾンによる強酸化作用のために感光体の劣化等の悪影響を招く等の欠点があった。そのためオゾンレス帯電として、直流電圧を帯電部材に印加する方式や交流電圧と直流電圧を同時に印加する方式等により、被帯電体である感光体に導電性の帯電部材から直接電荷を供給することにより放電電流を極力減少させ、被帯電体を帯電させる方式が従来より提案されている。
【0012】
プリンター、複写機及びファックス等の電子写真装置の普及、市場の拡大に伴い、よりいっそうの高画質・高耐久が求められている。高画質の観点からは画像の忠実な再現性が強く求められ、その手段として高解像度化の流れがある。また、高耐久化の観点から高い強度を有する材料等が検討されている。
【0013】
帯電部材としては、ローラー、ブレード、ブラシ又はベルト等の様々な形態により被帯電体表面に接触又は近接させることにより被帯電体表面を所定の極性及び電位に帯電させる方法が提案されているが、高画質・高耐久が強く求められる中、導電性等の帯電部材特性のよりいっそうの向上、製造の安定化が求められている。
【0014】
このような帯電部材の構成としては、導電性基体上に少なくとも2つ以上の抵抗層を設けている。下層の弾性抵抗層には、一般にEPDM(エチレン・プロピレン・ジエンターポリマー)等を基材とし、抵抗調整のためにカーボンブラックや酸化チタン等の導電粉を混ぜ、被帯電体とのニップ巾を適正にするための適度な弾性を保持させるため、弾性抵抗層をスポンジ化したり、弾性抵抗層中にオイルや可塑剤等の軟化材を添加させて構成される。
【0015】
また上層の被覆抵抗層は、一般にアクリル、ウレタン、アクリルウレタン、ヒドリン及びポリアミド等の高分子材料に、導電性カーボンブラック等の導電材料を分散させ、適度な抵抗を保持させ、被帯電体の帯電ムラや帯電不良により発生する一般に砂地と呼ばれるベタ白又はハーフトーン画像上に白や黒の斑点が散乱した異常画像や、感光体表面に製造上又は取り扱い上等の原因でピンホールが生じた場合にそのピンホール部に電流が流れ込むことにより、その周囲が帯電不良を起こし菱形状の黒色のリーク、といわれる異常画像の発生を抑制する等の目的で設けられている。
【0016】
更にまた、帯電部材の表面は、使用初期の段階だけでなく電子写真装置内での長期使用に伴って紙粉等が付着しても被帯電体を均一に帯電させ上述の異常画像の発生を抑制するために、適度な粗面化が施されている。
【0017】
このような帯電部材の製造方法として、例えばローラー形状の帯電部材を例として挙げると、ブラスト処理等により内面の粗面化処理を施し、シリコーンオイル等の離型剤を塗布した円筒モールド内に、導電性基体となる芯金を挿入し、弾性抵抗層の素材をインジェクションや射出等の方法により充填する。その後、必要により発泡反応や架橋反応を行わせ、芯金上に弾性抵抗層が形成された状態で脱型する。又は、弾性抵抗層の素材を押出し機等を用いてチューブ形状に成形後加硫缶等の加熱手段を用いて必要により発泡反応や架橋反応を行わせ、芯金を圧入の後、研磨等により所望の形状に弾性抵抗層を成形する。又は、被覆抵抗層の素材中に、表面粗し剤として粒子を混合しスプレー、ディッピング又はロールコート等の方法により被覆し、粗面化した帯電部材を製造する。又は、弾性抵抗層を揮発性溶剤で膨潤させたのち被覆抵抗層を形成し、揮発性溶剤の蒸発による弾性抵抗層の収縮に伴って被覆抵抗層が粗面化された帯電ローラーを形成する。
【0018】
しかしながら、上述した製造方法により製造された帯電部材には、次に示す課題があった。
【0019】
例えば、円筒モールド内面に塗布される離型剤は、成形過程において弾性抵抗層表面に移行するため、その離型剤の影響で被覆抵抗層の被覆が困難になったり、又は離型剤の染み出しにより被帯電体を劣化させることがあった。
【0020】
また、モールド内面を粗面化する方法では、帯電部材を成形するモールド内面は細く長いため、加工機械的に制約を受け、長手方向に均一に粗面化することは非常に困難で結果として帯電部材の表面性は長手方向で異なってしまう。また、量産装置において多数の金型内面を同様に粗面化することは略不可能である。成形体を機械的研磨により表面性を制御する方法では、製造装置の長期使用に伴う砥石の目詰まりにより研磨性が異なったり、特にスポンジ体を研磨する場合は、スポンジ体表面を砥石がちぎり取るために表面に毛羽状のものが発生し、その毛羽状のものが被覆抵抗層を塗工した後においても電気抵抗の不均一を招くことになる場合があった。また、被覆抵抗層素材に粗し剤として粒子を混在させる方法では、帯電部材の極表面近傍に粒子が存在することになり、これに起因したと思われる砂地やリーク画像が発生することがあった。また、被覆抵抗層の素材内に粗し剤粒子の分散を均一に保っておくことが困難で、特に素材が塗料の場合には経時により沈降が起こる等の問題があった。また、これを防ぐためには塗料粘度を増加したり、界面活性剤等の添加剤を必要としなければならず、ブリード等の別の弊害を発生させる場合があった。
【0021】
また、揮発性溶剤により弾性抵抗層を膨潤させる方法では、弾性抵抗層全体を均一に膨潤させることは非常に困難で、特に長手方向においては帯電部材端部はそのエッジ部で多くの膨潤をすることになり、乾燥後には長手方向で粗面化の状態が異なるといった課題があった。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、離型剤による被帯電体の劣化、砥石の目詰まりによる研磨性の悪化、粒子の分散不良等がなく、高画質、高耐久が求められる電子写真装置にも好適に用いることができる帯電部材の製造方法を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材であって、導電性基体上に少なくとも導電性を有する弾性抵抗層及び被覆抵抗層が順次積層された帯電部材において、
該弾性抵抗層と該被覆抵抗層との界面近傍に、平均粒径が5μm以上200μm以下の粒子が偏在していることを特徴とする帯電部材が提供される。
【0024】
本発明によれば、弾性抵抗層と被覆抵抗層との界面近傍に偏在する平均粒径が5μm以上、200μm以下の粒子において、導電性基体との逆側は、被覆抵抗層が略所定の厚さで被覆されることにより、粒子近傍の被覆抵抗層の厚みが他の箇所に比べて極端に薄くなることなく被覆抵抗層を覆接することができる。平均粒径が5μm未満では、粒子を含めた弾性抵抗層表面は平滑になり、被覆抵抗層を覆接した状態で帯電部材表面を所望の表面粗さにすることが困難になる。平均粒径が200μmを超えると、粒子を含めた弾性抵抗層表面は粗面化が大き過ぎるため粒子近傍の被覆抵抗層の厚みが他の箇所に比べて極端に薄くなり、帯電部材の帯電不良を招くことになる。ここで、弾性抵抗層は粒子が偏在する界面近傍と導電性基体との間の抵抗層を示し、複数の層からなってもよい。
【0025】
また、被覆抵抗層は粒子が偏在する界面近傍の外側の層を示し、複数の層からなってもよい。本発明における偏在とは、弾性抵抗層、被覆抵抗層の厚み方向において、本発明に使用される粒子の存在に偏りがあり、弾性抵抗層と被覆抵抗層との界面近傍において、意図的にその偏りが極大になることを示している。ゴムや樹脂を基材とする帯電部材において、一般的に配合される添加剤の存在確率は、抵抗層内において略均一となっているのに対し、本発明においては、弾性抵抗層と被覆抵抗層との界面近傍において大きく、粒子の偏在は光学顕微鏡又は電子顕微鏡により観察できる。ここで界面近傍とは、特には弾性抵抗層の平均外周面から弾性抵抗層の厚みの10%内側の領域から、被覆抵抗層の平均内周面から10%表面側の領域までを示し、この領域内の粒子の存在確率が他の領域に比べて大きいことを示す。
【0026】
第2の本発明によれば、前記粒子が有機高分子よりなる帯電部材であり、一般に有機高分子化合物からなる粒子は、無機化合物からなる粒子に比較して、乳化重合や懸濁重合等の製造方法により、球形に近い粒子をからなるので、針状等の粒子に比べ方向性がなく、被覆抵抗層の層厚を一定に保って覆接し易い。また、粒径を比較的容易に制御できることにより、帯電部材の表面粗さを所望の値に設計し易い。
【0027】
第3の本発明によれば、被覆抵抗層の平均厚さが0.5μm以上50μm以下である帯電部材であり、被覆抵抗層との界面近傍に、平均粒径が1μm以上、200μm以下の粒子が偏在している帯電部材である。被覆抵抗層の平均厚さを0.5μm以上50μm以下とすることで、弾性抵抗層と被覆抵抗層の界面近傍に粒子に対して略均一な厚さで被覆抵抗層を覆接できる。平均厚さが0.5μm以上にすることで、たとえ被帯電体にピンホール等の欠陥が発生した場合でも、被覆抵抗層の耐圧によるコゲの発生を抑制でき易くなる。また、50μm以下にすることで、弾性抵抗層の弾性を損なわず安定したニップを確保できると共に、被覆抵抗層の抵抗値を高く制御でき易くなるため、リーク特性に対するマージンを拡大できる。
【0028】
第4の本発明によれば、帯電部材表面の十点平均表面粗さ(Rz)が0.1μm以上10μm以下である帯電部材であり、十点平均粗さを0.1μm以上にすることで、帯電部材表面における放電点が増え、被帯電体の帯電を均一に行い易くなる。また、十点平均粗さを10μmとすることで、帯電部材表面が凹の部分においても、帯電不良による異常画像の発生に対して帯電部材の抵抗マージンを広く制御でき易くなる。
【0029】
第5の本発明によれば、導電性を有する弾性抵抗層がスポンジ体よりなる帯電部材であり、弾性抵抗層をスポンジ体とすることで、被帯電体とのニップを安定して確保できる。また、特に型を使用して帯電部材を製造する場合には、発泡圧によって型内面と弾性抵抗層表面(被覆抵抗層との界面)が押し合うことで、弾性体表面近傍に粒子を強固に埋め込むことができる。
【0030】
第6の本発明によれば、導電性を有する弾性抵抗層の素材となる成形体を形成する工程と、成形体表面に粒子を被覆する工程と、型内で成形体を発泡・硬化させて粒子を表面近傍に偏在させる工程と、成形体を被覆抵抗層の素材で被覆する工程とからなる帯電部材の製造方法であり、弾性抵抗層の素材となる成形体の表面に粒子を付着でき、型内で成形体を発泡・硬化させることで、粒子は型内面により弾性抵抗層表面近傍に強固に押し付けられる。その結果、被覆抵抗層の素材となる導電材料を被覆する工程においても、粒子が脱離することなく保持されたままの状態で、弾性抵抗層と被覆抵抗層の界面近傍に偏在することになる。
【0031】
第7の本発明によれば、
電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材の製造方法において、
型内面に粒子を設ける工程と、
型内に弾性抵抗層の素材となる成形体を挿入する工程と、
成形体を硬化させ粒子を表面近傍に偏在させる工程と、
被覆抵抗層の素材を被覆する工程と、
を有する帯電部材の製造方法であり、型内面に粒子を予め設けておくことで、弾性抵抗層の素材が液体状でも固体状でも、発泡・硬化させることで、粒子は型内面により弾性抵抗層表面近傍に強固に押し付けられる。その結果、被覆抵抗層の素材となる導電材料を被覆する工程においても、粒子が脱離することなく保持されたままの状態で、弾性抵抗層と被覆抵抗層の界面近傍に偏在することになる。
また、本発明によれば、電子写真感光体及び該電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材を有する電子写真装置において、
該帯電部材が上記に記載の帯電部材であることを特徴とする電子写真装置である。
【0032】
【発明の実施の形態】
本発明を帯電部材として適用して実施した例について、以下に述べる。また、実施した帯電部材を図1に示す。導電性基体5の周囲に、弾性抵抗層6、その表面に被覆抵抗層7が被覆されている。弾性抵抗層と被覆抵抗層との界面近傍には、粒子8が偏在している。本発明に適用される粒子8の形状は、球状や針状等で特に制限は無いが、被覆抵抗層の薄膜化にも対応するため、好ましくは球状の粒子が好ましい。また、内部が中空でも、表面処理が施されていてもよい。
【0033】
粒子8を構成する材料としては、被覆抵抗層の素材を構成する材料に容易に、詳しくは被覆抵抗層の指触乾燥時間内程度に溶解され得ないものであれば、その材質は特に限定されるものではなく、ゴムや樹脂の配合剤として使用される、珪酸カルシウムや珪酸マグネシウム等の珪酸粒子、ポリアミド粒子、ポリエチレン粒子、メチルシロキサン網状重合体及び樹脂粒子、炭酸カルシウムや酸化亜鉛等の金属酸化物、砂等の公知の粒子が使用できる。特に好ましくは、アクリル酸及びそのエステル、メタクリル酸及びそのエステル、ビニルアルコール、そのエステル及びそのエーテル、スチレン並びにα−メチルスチレン、SBR(スチレンブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエンターゴム)、IIR(ブチルゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、RB(ブタジエン樹脂)、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー)等のポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン、PVC(ポリ塩化ビニル)、アクリル系樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体等の有機高分子からなる粒子が挙げられる。
【0034】
有機高分子からなる粒子は、例えば、単官能性単量体と二官能以上の多官能性単量体を懸濁重合、シード重合又は多段階シード重合等の樹脂微粒子を得るための公知の重合方法によって得られる。
【0035】
単官能性単量体としては、例えば、カルボキシル基含有単量体(例えば、アクリル酸、メタクリル酸等)、ヒドロキシル基含有単量体(例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等)等が挙げられ、多官能性単量体としては、例えば、多価アルコールの重合性不飽和カルボン酸エステル、多塩基酸の重合性不飽和アルコールエステル、2個以上のビニル基で置換された芳香族化合物等のα,β−不飽和基を2つ以上含有する単量体が挙げられる。それぞれ単独で使用されたり、あるいは、2つ以上が併用されたりする。
【0036】
弾性抵抗層及び被覆抵抗層の原料としては、通常の樹脂やゴム材で構成すればよい。例えば、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、SBR(スチレンブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエンターゴム)、IIR(ブチルゴム)、NBR(ニトリルブタジエンゴム)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、RB(ブタジエン樹脂)、SBS(スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー)等のポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン、PVC(ポリ塩化ビニル)、アクリル系樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ブタジエン−クリロニトリル共重合体等の高分子材料に弾性を付与したものを用いることができる。なかでも、原料形態が液状である液状ウレタンゴム、液状イソプレンゴム(LIR)、液状ブタジエンゴム(LBR)、液状クロロプレンゴム(LCR)、液状ポリジメチルシロキサン及び液状多硫化ゴム等は、流動性の点から好ましい。中でもポリエール系ウレタンゴムは、弾性に優れ、しかも比較的経済的であるといった点が好ましい。
【0037】
また、使用するゴムの種類により、加硫剤として硫黄系加硫剤、有機過酸化物、キノイド系加硫剤、樹脂架橋剤、金属酸化物架橋剤、アミン架橋剤、トリアジン系架橋剤及びマレイミド系架橋剤等の公知の架橋剤から適切に選択される。
【0038】
本発明に使用される弾性抵抗層の導電性物質は、イオン導電系の導電性物質や導電性高分子、金属酸化物等、カサ体積が小さい導電性物質が挙げられ、ポリアニリン、ポリピロール及びポリアセチレン等の導電性ポリマー、トリメチルオクタデシルアンモニウムパークロレート及びベンジルトリメチルアンモニウムクロリド等の第4級アンモニウム塩、過塩素酸リチウム及び過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、テトラアルキルアンモニウム塩、リン酸エステル、脂肪族アルコールサルフェート塩、脂肪族多価アルコールや、イオン系界面活性剤等や、グラファイト、スズ、ルテニウム、チタン、ニッケル、銅、銀、ゲルマニウム等の金属及び金属酸化物等が挙げられる。
【0039】
また、被覆抵抗層に使用される導電材は、内部抵抗層に使用される導電材の他に、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、HAF、SAF、ISAF、SRF及びFT等のカーボンブラック等が使用できる。分散手段としては、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー又はペイントシェイカー等を適宜利用すればよい。
【0040】
本発明は、必要に応じて発泡剤を用いることができる。発泡剤の種類としては、無機発泡剤、有機発泡剤又は高分子発泡剤等を用いることができる。無機発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム又は炭酸アンモニウム等を、また有機発泡剤としては、A.D.C.A.(アゾジカルボナミド)系、D.P.T.(ジ−ニトロソペンタメチレンテトラミン)系、T.S.H.(p−トリエンサルフオニルヒドラジド)系又はA.I.B.N.(アゾビスイソブチロニトリル)系等を使用することができる。更に、高分子発泡剤としては、ポリエチレン系発泡剤、ポリプロピレン系発泡剤、塩化ビニル系発泡剤、塩化ビニリデン系発泡剤又はアクリル系発泡剤等を用いることができる。その他、増量材、可塑材、補強材等の公知の充填材を混合することができる。
【0041】
また、液状ゴムの場合には、メカニカルフロス法を用いて不活性ガスによりスポンジ化が可能であり、更にウレタンを原料とした場合は、水を発泡剤とすることもできる。
【0042】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。ただし、本発明の実施の形態は、これらに限定されるものではない。
【0043】
(実施例1)
原料ゴムとして、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合体(商品名:EPT4045、三井石油化学社製)100質量部、加工助剤としてステアリン酸1質量部、加硫促進助剤として酸化亜鉛5質量部、充填剤としてSRFカーボンブラック(商品名:旭#35、旭カーボン社製)50質量部、導電剤としてケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社製)7質量部、可塑剤としてパラフィンオイル(商品名:PW−380、出光興産社製)60質量部、架橋剤として硫黄0.5質量部、加硫促進剤として2−メルカプトベンゾチアゾール(MBT)2質量部、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)1質量部、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnBDC)1質量部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド(ADCA)4質量部と4,4’−オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジン(OBSH)4質量部をオープンロールにて混合し、未加硫ゴム組成物を得た。
【0044】
次に、得られた未加硫後ゴム組成物をチューブ状に成形するために、外径がφ5.0mmであるマンドレルと内径がφ7.5mmであるダイをセットした押出し機を用いて、チューブ状に押出し、金型内の空孔部の長さ224mmに対して略同一長さにカットし、外径はφ13.8mm、内径はφ6.3mmであるチューブ状の原料組成物を作製した。
【0045】
次いで得られた押出しチューブ表面に、平均粒子径90μmの砂状炭酸カルシウム(商品名:G60、三共製粉)20質量部をトルエン200質量部に懸濁させた液体をディッピングで塗布し、常温で30分間乾燥させた。
【0046】
図3は、本発明の実施例で使用したモールドの半断面図である。
【0047】
モールドは、芯金部材5の外周面に所定の間隔で芯金を包囲する円筒体成形用モールド41、芯金を円筒体成形用モールドと同心に固定する蓋体42が装着されている。蓋体は、外部に連通するエア抜き用の開口路46を有する。円筒体成形用モールドの形状は、内径16mmのストレート形状とし、外径は26mmである。
【0048】
予め接着剤としてオレフィン系接着剤(商品名:スーパークロン822、日本製紙製)を塗布した芯金を、チューブ状の原料組成物に挿入し、予め180℃に熱した円筒体成形用モールド内部に、蓋体で固定し、固定用金型を用いて円筒体成形用モールドと蓋体を固定した。次に、140℃のオーブンで15分間加熱して、加硫、発泡を行った。次いで、円筒成形用モールドから、芯金上に、φ16mm、長さ225mmのスポンジ体を脱型した。
【0049】
弾性抵抗層と被覆抵抗層とは必要に応じて接着処理を行ってもよい。本発明においては、プライマー処理として、導電性発泡体を、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5%、トルエン60%、イソプロピルアルコール35%の混合溶液に30秒間ディッピングにより含侵処理を行い、常温で30分間乾燥させた。
【0050】
被覆抵抗層形成用塗料は、主材原料としてポリウレタン樹脂水分散体(商品名:HUX−232、旭電化工業)100質量部、エチレングリコール5質量部、ケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社製)3質量部、シリコーン系消泡剤(商品名:KM72、信越化学工業)0.1部をペイントシェイカーを用いて5時間機械的混合を行い、メラミン樹脂系架橋剤(商品名:MW−22、日本カーバイド工業)5質量部を攪拌して混合溶液を調節した。
【0051】
プライマー処理した弾性抵抗層上に、被覆層形成用塗料をディッピングにより塗工し常温で10分間乾燥の後、120℃で20分間加熱して、厚み70μmの被覆抵抗層を形成し、図3に概略図示される帯電部材1を作製した。帯電部材1は、十点表面粗さ平均(Rz)が15μm、ローラー抵抗値は1×107Ωであった。
【0052】
本実施例において、粒子の偏在の評価は、帯電部材1の長手中央部断面及び中央部から左右5cmの位置における断面において顕微鏡を用いて観察し、弾性抵抗層、被覆抵抗層のそれぞれに対して、1周で任意に100点づつ選んで厚みを計測して平均膜厚とし、界面からそれぞれの平均膜厚の10%に相当する領域内の粒子の存在割合と、他の領域での粒子の存在割合を比較した。その結果、帯電部材1は、弾性抵抗層表面近傍に粒子が弾性抵抗層にめり込んだ状態で偏在し、その粒子及び弾性抵抗層表面に沿って被覆抵抗層が形成されていることが分かった。
【0053】
粒子の平均粒径は、顕微鏡観察により長軸方向、短軸方向の平均長さとした。
【0054】
帯電部材のローラー抵抗は、帯電部材を円柱状の金属ドラムに当接させ、回転させた状態で、導電性基体5と金属ドラム間に直流100Vの電圧を印加し、金属ドラムと直列に接続した抵抗体にかかる電圧を測定することにより測定した。
【0055】
得られた帯電部材1を図2で示される電子写真装置1に装着して画像評価を行った。電子写真装置は、A4用紙が1分間8枚給紙され、帯電部材2と感光ドラム基体間において、直流電圧−700Vに、不図示の交流電源を介して、重畳させる交流電圧量を制御できるようになっている。また、ドラム状電子写真感光体である感光ドラムは、回転可能な感光ドラム基体に、OPCの感光体を覆接した感光ドラムを使用した。画像評価を行ったところ、交流電圧の低電圧域で帯電不良による若干の砂地、高電圧域で若干のリーク画像が確認された。また、電子写真装置1を用いて5000枚通紙耐久を行った後に砂地評価と同様の耐久評価を行ったが、耐久前と同様の結果が得られた。
【0056】
砂地画像の評価は、○:黒色の散乱なし、△:画像両端部において局所的に確認される、×:全面に散乱あり、として行った。ここで、砂地画像とは比較的小径の黒色反転がベタ白、又はハーフトーン画像において散乱した状態で観察される異常画像である。
【0057】
リーク画像の評価は、表面に20μmのOPCの塗工欠陥部を10個作った感光ドラムを使用した以外は、砂地画像評価と同様に行い、○:菱形状の画像なし、△:1〜2個の菱形状の画像が確認される、×:3個以上の菱形状の画像が確認される、として行った。ここでリーク画像とは、感光ドラム上の塗工欠陥部に周辺に、ベタ白及びハーフトーン画像時に黒色の線となって現れる画像不良である。
【0058】
(実施例2)
蓋体の一方に原料注入用の開口部を設け、他の蓋体にエア抜き用の開口部を設け、内径を15.8mmにした実施例1と同様のモールドを、平均粒子径5μmのシリコーン粒子(商品名:トスパール145、東芝シリコーン)20質量部をメチルエチルケトン100質量部に混合した溶液でディッピング処理を行い、モールド内面にシリコーン粒子を付着させた。次いで、予め接着剤(商品名:DB1645、ダイアボンド工業)を塗布した芯金を円筒体成形用モールドに蓋体と共に固定し70℃になるまで予熱した。
【0059】
弾性抵抗層の主剤としてポリオール(商品名:POP24、武田薬品工業)100質量部、1,4−ブタンジオール1.0質量部、グリセリン2質量部、ディブチルスズディラウレート0.2部、ケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社製)7質量部、シリコーン系整泡剤(商品名:F258、信越化学工業)0.2質量部、発泡剤として水0.5質量部を攪拌し、次いで変性MDI(商品名:スミジュールPF、住友バイエルウレタン)20質量部添加してダイナミックミキサーで混合し、原料注入用の開口部よりモールド内に原料を14g/sec充填した。
【0060】
得られた発泡体に、プライマー処理として、導電性発泡体を、接着剤(商品名:ケムロック210、ロードファーイーストコーポレイテッド)をトルエンで20倍に希釈した溶液に30秒間ディピングにより浸漬し、常温で20分間乾燥させた。
【0061】
被覆抵抗層は、実施例1と同様にして形成した。帯電部材2は、Rzが0.1μm、ローラー抵抗値は6×106Ωであった。
【0062】
帯電部材2を電子写真装置1に装着し、画像評価を行ったところ、実使用上問題ないレベルであったが、低電圧域で若干の砂地画像、高電圧域で若干のリーク画像が確認された。
【0063】
粒子の偏在は、帯電部材1と同様に評価し、弾性抵抗層表面近傍に粒子が弾性抵抗層にめり込んだ状態で偏在し、その粒子及び弾性抵抗層表面に沿って被覆抵抗層が形成されていることが分かった。
【0064】
(実施例3)
押出しチューブ表面にディッピング処理を施す変わりに、平均粒子径20μmのウレタン粒子(商品名:アートパールC300、根上工業)20質量部をメチルエチルケトン100質量部と混合した溶液を、金型内面へディッピング処理を施した以外は実施例1と同様にして弾性抵抗層を形成し、プライマー処理を行った。
【0065】
被覆抵抗層は、実施例1と同様に形成し、Rzが10μm、ローラー抵抗が4×106Ωの帯電部材3を作製した。
【0066】
帯電部材3を電子写真装置1に装着し、画像評価を行ったところ、低電圧域では砂地、黒ポチ画像は確認されなかった。高電圧域では、若干のリーク画像が確認されたものの、実使用上問題ない。
【0067】
粒子の偏在は、帯電部材1と同様に評価し、弾性抵抗層表面近傍に粒子が弾性抵抗層にめり込んだ状態で偏在し、その粒子及び弾性抵抗層表面に沿って被覆抵抗層が形成されていることが分かった。
【0068】
(実施例4)
平均粒子径20μmのウレタン粒子(商品名:アートパールC300、根上工業)20質量部をメチルエチルケトン100質量部と混合した溶液をモールド内面に付着させた以外は、実施例2と同様にして弾性抵抗層を形成した。
【0069】
被覆抵抗層形成用塗料は、主材原料としてポリエステル樹脂(商品名:バイロン290、東洋紡績)20質量部、MEK100質量部、ケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社製)3質量部をペイントシェイカーを用いて5時間機械的混合を行った。
【0070】
プライマー処理した弾性抵抗層上に、被覆層形成用塗料をディッピングにより塗工し常温で10分間乾燥の後、120℃で20分間加熱して、厚み50μmの被覆抵抗層を形成し、Rzが2μm、ローラー抵抗値が8×106Ωの帯電部材4を作製した。
【0071】
帯電部材4を電子写真装置1に装着し、画像評価を行ったところ、砂地、黒ポチ画像、リーク画像は確認されなかった。
【0072】
粒子の偏在は、帯電部材1と同様に評価し、弾性抵抗層表面近傍に粒子が弾性抵抗層にめり込んだ状態で偏在し、その粒子及び弾性抵抗層表面に沿って被覆抵抗層が形成されていることが分かった。
【0073】
(実施例5)
押出しチューブ表面に平均粒子径5μmのウレタン粒子(商品名:アートパールC800、根上工業)20質量部をメチルエチルケトン100質量部と混合した溶液をディッピング処理を施した以外は、実施例1と同様にして弾性抵抗層を形成し、プライマー処理を行った。
【0074】
被覆抵抗層は、膜厚を0.5μmとした以外は実施例4と同様に形成し、Rz1μm、ローラー抵抗2×107Ωの帯電部材5を作製した。
【0075】
帯電部材5を電子写真装置1に装着し、画像評価を行ったところ、砂地、黒ポチ画像、リーク画像は確認されなかった。
【0076】
粒子の偏在は、帯電部材1と同様に評価し、弾性抵抗層表面近傍に粒子が弾性抵抗層にめり込んだ状態で偏在し、その粒子及び弾性抵抗層表面に沿って被覆抵抗層が形成されていることが分かった。
【0077】
(比較例1)
平均粒子径90μmの砂状炭酸カルシウム(商品名:G60、三共製粉)20質量部を、他の配合剤と同様に未加硫ゴム組成物内に混合し、実施例1と同様にチューブ上に成形した押出しチューブ表面に粒子処理を行わない以外は、実施例1と同様にして、モールド内で加硫、発泡を行った。
【0078】
モールド内の発泡体を脱型することができず、弾性抵抗層の形成が不可能であった。
【0079】
また、弾性抵抗層の破片を顕微鏡で観察したところ、炭酸カルシウム粒子が弾性抵抗層内に均一に分布していた。粒子の表面側での偏在は確認されず、ゴム材料により平滑に覆われていた。
【0080】
(比較例2)
シリコーン粒子の代わりに、シリコーン離型剤(商品名:KF96、信越化学工業)5質量部をトルエン100質量部と混合した溶液をモールド内面に塗工、乾燥させたモールドを使用した以外は実施例2と同様にして弾性抵抗層を形成し、同様のプライマー処理を行った。
【0081】
ポリウレタン樹脂水分散体(商品名:HUX−232、旭電化工業)100質量部、エチレングリコール5質量部、ケッチェンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ケッチェンブラックインターナショナル社製)3質量部、シリコーン系消泡剤(商品名:KM72、信越化学工業)0.1部、平均粒子径90μmの砂状炭酸カルシウム(商品名:G60、三共製粉)20質量部をペイントシェイカーを用いて5時間機械的混合を行い、メラミン樹脂系架橋剤(商品名:MW−22、日本カーバイド工業)5質量部を攪拌して混合溶液を調節した。
【0082】
プライマー処理した弾性抵抗層に、厚み20μmの被覆抵抗層形成用塗料を実施例1と同様に形成し、Rz13μm、ローラー抵抗5×107Ωの帯電部材6を作製した。なお、塗工時点では被覆層形成用塗料内の沈降は目視で観察されなかったが、2時間静置後には炭酸カルシウム粒子の沈降が観察された。
【0083】
帯電部材6を電子写真装置1に装着し、画像評価を行ったところ、砂地及びリーク画像が確認され、実使用上問題があることが分かった。
【0084】
粒子の偏在は、帯電部材1と同様に評価したが、被覆抵抗層内において均一に炭酸カルシウム粒子が分散しているものの、表面から粒子までの距離はバラバラであり、画像不良の原因として、粒子の存在による部分的な抵抗のバラツキを裏付けるものであった。
【0085】
【表1】
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によっては、ブリードによる感光ドラムの汚染も無く、電子写真装置に装着されて長期間使用されても、均一な帯電性能を保持することができる帯電部材を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の帯電部材の一例を示す断面図である。
【図2】電子写真装置の模式図である。
【図3】本発明で用いた帯電部材成形用モールドの半断面図である。
【符号の説明】
1 電子写真装置
2 帯電部材
3 感光ドラム
5 導電性基体、芯金
6 弾性抵抗層
7 被覆抵抗層
8 粒子
10 転写部材
11 感光ドラム基体
13 ニップ
20 空孔
21 現像ローラー
22 塗布ローラー
35 クリーニング装置
41 円筒体成形用モールド
42 蓋体
45 樹脂注入路
46 開口路
Claims (2)
- 電子写真感光体の表面を帯電するための帯電部材の製造方法において、
型内面に粒子を設ける工程と、
型内に弾性抵抗層の素材となる成形体を挿入する工程と、
成形体を硬化させ粒子を表面近傍に偏在させる工程と、
被覆抵抗層の素材を被覆する工程と、
を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。 - 前記粒子が有機高分子からなる粒子である請求項1に記載の帯電部材の製造方法。
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