JP3983585B2 - 感光ドラム用基体、及び該感光ドラム用基体を用いた感光ドラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置や静電記録装置に用いられる感光ドラムの円筒状基体、及び該基体を用いた感光ドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンター等における静電記録プロセスでは、まず、感光ドラムの表面を一様に帯電させ、この感光ドラム表面に光学系から映像を投射して光の当たった部分の帯電を消去することによって静電潜像を形成し、次いで、この静電潜像にトナーを供給してトナーの静電的付着によりトナー像を形成し、これを紙、ＯＨＰ、印画紙等の記録媒体へと転写することにより、プリントする方法が採られている。
【０００３】
このような静電記録プロセスに用いられる感光ドラムとしては、従来より、図１に示した構造のものが一般に用いられている。
【０００４】
即ち、良導電性を有する円筒状基体１の両端にフランジ２（２ａ、２ｂ）を嵌合固定すると共に、該円筒状基体１の外周面に感光層３を形成したものが一般に用いられており、通常、この感光ドラムは、図１に示されているように、電子写真装置の本体１０に設けられた支持軸４（４ａ、４ｂ）が両フランジ２（２ａ、２ｂ）に設けられた軸孔５（５ａ、５ｂ）に挿入されて回転自在に支持され、一方のフランジ２ｂに形成された駆動用ギア６にモータ等の駆動源と連結されたギア７を歯合させ、回転駆動されるようになっている。
【０００５】
この場合、上記円筒状基体１を形成する材料としては、比較的軽量で機械加工性にも優れ、かつ良好な導電性を有することから、アルミニウム合金が従来から用いられており、また、近年このアルミニウム合金製の基体に代わるものとして、熱可塑性樹脂にカーボン等の導電剤を混合分散した導電性樹脂組成物を射出成形した樹脂パイプを上記円筒状基体１として用いることも行われている。
【０００６】
ここで、上記感光ドラムには、その機能から、内外径精度、真直度、真円度などの高い寸法精度が要求され、高温高湿、低温低湿などのあらゆる使用条件下において性能が維持される必要があり、特に高温高湿の使用環境において寸法精度が低下し、十分満足できるものが得られていないのが現状である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、感光ドラム用基体を形成する導電性樹脂組成物の吸水率を適正化することにより、特に、高温高湿の使用条件においても高い寸法安定性を備えた感光ドラム用基体、及び該基体を用いた感光ドラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、感光ドラム用基体を吸水率が１．５％以下である導電性樹脂組成物で形成することにより、機械的強度、加工性を低下させることなくこれらの性能を十分な実用レベルに維持した上で、効果的な軽量化を図ることができると共に、特に、高温高湿の使用条件においても優れた寸法精度（内外径精度、回転振れ、真円度、真直度など）を維持し得ることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００９】
即ち、本発明は、前記課題を解決するため、下記の感光ドラム用基体、及び該感光ドラム用基体を用いた感光ドラムを提供する。
【００１０】
請求項１の発明は、電子写真プロセスに用いられる感光ドラムの基体を構成する円筒状の感光ドラム用基体において、
前記感光ドラム用基体が、樹脂基材に導電剤と充填材を混合分散した導電性樹脂組成物で形成されると共に、該導電性樹脂組成物の吸水率が１．５％以下であることを特徴とする感光ドラム用基体である。
請求項２の発明は、導電性樹脂組成物の吸水率が０．７％以下である請求項１記載の感光ドラム用基体である。
請求項３の発明は、電子写真プロセスに用いられる感光ドラムの基体を構成する円筒状の感光ドラム用基体において、
前記感光ドラム用基体が、樹脂基材に導電剤と充填材を混合分散した導電性樹脂組成物で形成されると共に、該感光ドラム用基体を５０℃、９０％ＲＨの条件で２４時間放置前後の感光ドラム用基体両端の外径変動（放置後−放置前）が０．１ｍｍ以下であることを特徴とする感光ドラム用基体である。
請求項４の発明は、感光ドラム用基体を５０℃、９０％ＲＨの条件で２４時間放置前後の感光ドラム用基体両端の外径変動（放置後−放置前）が０．０５ｍｍ以下である請求項３に記載の感光ドラム用基体である。
請求項５の発明は、樹脂基材の主成分が、ポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂から選ばれる少なくとも１種である請求項１から４のいずれかに記載の感光ドラム用基体である。
請求項６の発明は、更に低吸水性樹脂を添加混合した請求項１から４のいずれかに記載の感光ドラム用基体である。
請求項７の発明は、低吸水性樹脂が、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）である請求項６に記載の感光ドラム用基体である。
請求項８の発明は、円筒状基体の外周面に感光層を塗工形成してなる感光ドラムにおいて、前記円筒状基体として、請求項１から７のいずれかに記載の感光ドラム用基体を用いたことを特徴とする感光ドラムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の感光ドラム用基体は、上述のように、樹脂基材に導電剤を混合分散した導電性樹脂組成物で形成されると共に、該導電性樹脂組成物の吸水率を１．５％以下となるように調整して十分な寸法精度（内外径精度、回転振れ、真円度、真直度など）を維持しつつ軽量化を達成したものである。なお、吸水率はＡＳＴＭ Ｄ−５７０に準拠して測定した値である。
【００１２】
この場合、上記導電性樹脂組成物の吸水率が１．５％を超えると、例えば、高温高湿の使用条件において、寸法精度（内外径精度、回転振れ、真円度、真直度など）を維持し得なくなり、本発明の目的を達成することができない。なお、上記導電性樹脂組成物の吸水率のより好ましい範囲は０．７％以下であり、更に好ましくは０．５％以下である。
【００１３】
また、本発明においては、感光ドラム用基体を５０℃、９０％ＲＨの条件で２４時間放置前後の感光ドラム用基体の両端の外径変動（放置後−放置前）が０．１ｍｍ以下、特に０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明の感光ドラム用基体は、その材質に特に制限はないが、樹脂基材に導電剤と充填材を配合した導電性樹脂組成物を用いることができる。
【００１５】
前記導電性樹脂組成物を構成する樹脂基材としては、特に制限されるものではないが熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
前記熱可塑性樹脂としては、従来から感光ドラム用の基体に用いられている公知の樹脂材料を用いることができるが、特に、感光層を形成するに良好な表面平滑性を有し、かつ耐薬品性及び機械的強度に優れることから、ポリアミド系樹脂及び／又はポリエステル系樹脂が好適に用いられる。
【００１６】
前記ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１２１２、及びこれらの共重合物などが挙げられる。
前記ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２、６−ナフタレートなどが挙げられる。
なお、これらは１種を単独で又は２種以上を混合して用いることができる。
【００１７】
また、前記導電性樹脂組成物を構成する樹脂基材には、吸湿による寸法変化を抑制するため、低吸水性樹脂を添加混合することもできる。この低吸水性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが例示され、上記ポリアミド系樹脂及び／又はポリエステル系樹脂との相溶性などを考慮して適宜選択すればよい。
なお、前記低吸水性樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ−５７０に準拠した吸水率が０．３％以下であることが好ましい。
前記低吸水性樹脂は、上記樹脂基材に対して、好ましくは１〜７０質量％、更に好ましくは５〜５０質量％配合する。
【００１８】
更に、前記樹脂基材の衝撃強度などの機械的特性を改良するために、各種衝撃改良剤を添加することができる。前記衝撃改良剤としては、スチレン系、オレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系などがあり、具体的には、前記スチレン系ではスチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレン−エチレン／ブテン系共重合体、水添スチレン−イソプレンブロック共重合体などが挙げられる。前記オレフィン系及びポリエステル系では、エチレン−プロピレン共重合体、ポリエステル−ポリエーテル共重合体などが挙げられる。前記ポリアミド系では、ナイロン−ポリエーテル共重合体などが挙げられる。また、その他にもエポキシ系、シリコーン系、等の各種衝撃改良剤が挙げられる。
これらは主成分となる樹脂の性状に合わせて適宜選択することができる。好ましくは主成分としてポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂を用い、スチレン−エチレン／ブテン系共重合体やポリエステル−ポリエーテル系共重合体を配合することにより、衝撃強さなどの機械特性を効果的に改良することができる。
【００１９】
前記樹脂基材のブレンドに際しては、ポリアミド系樹脂及びポリエステル系樹脂、更には低吸水性樹脂との相溶性を向上させて分散性を高め、強度などの機械的特性や、吸水性、耐薬品性を向上させるために、樹脂成分に対して親和性の高い相溶化剤を適宜用いることができる。
前記相溶化剤としては、例えば、ＰＡ−ＰＰ系に対しては、マレイン酸変性ポリプロピレンなどが挙げられる。ＰＡ−ＰＰＳ系及びＰＡ−ＰＰＥ系に対しては、エポキシ変性ポリスチレン−ポリメチルメタクリレート共重合体などを挙げることができる。
【００２０】
本発明で用いられる導電性樹脂組成物は、例えば、上記樹脂基材に導電剤を添加して導電性を付与することにより得ることができる。この場合、前記導電剤としては、上記樹脂基材中に均一に分散させることが可能なものであればいずれのものでもよく、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム，銅，ニッケル等の金属粉、導電性ガラス粉などが挙げられるが、特に、カーボンブラックを用いることが好ましい。
前記導電剤の添加量は、特に制限されるものではないが、導電性樹脂組成物の５〜３０質量％、特に５〜２０質量％とすることが好ましい。
また、成形物の表面抵抗値は１０⁴Ω／□（オーム／スクエア）以下、特に１０²Ω／□以下であることが好ましい。
【００２１】
この導電性樹脂組成物には、補強や増量の目的で、各種繊維等の充填材を配合する。この充填材としては、カーボン繊維、導電性ウィスカ、導電性ガラス繊維等の導電性繊維やウィスカ、ガラス繊維等の非導電性繊維などを用いることができる。この場合、前記導電性繊維は、導電剤としても作用することができ、導電性繊維を用いることにより、上記カーボンブラックの使用量を減らすことができる。
【００２２】
これら充填材の配合量は、用いる充填材の種類や繊維の長さ、径などに応じて適宜選定され、特に制限されるものではないが、導電性樹脂組成物の１〜３０質量％、より好ましくは５〜２５質量％、更に好ましくは１０〜２５質量％程度とすることが好ましい。また、この充填材の配合の有無、種類、配合割合などを調整することにより、上記質量比を調整することも可能である。
【００２３】
なお、この導電性樹脂組成物には、必要に応じて上記導電剤及び充填材の他に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ₂）、各種金属石鹸等の公知の添加剤を適量添加することができる。また、通常用いられるシランカップリング剤やチタネートカップリング剤などを用いて、上記導電剤や充填材に表面処理を施してもよい。
【００２４】
本発明の感光ドラム用基体は、円筒状に成形したものであるが、この場合その成形方法は、特に制限されるものではなく、本発明の感光ドラムを形成する材料に応じて適宜な成形法を採用することができる。
例えば、上記導電性樹脂組成物を用いて本発明の感光ドラム用基体を得る場合には、射出成形法、押出成形法などを用いる樹脂材料に応じて適宜選択することができるが、この場合には特に射出成形法を採用することが好ましい。なお、成形温度や射出圧力などの成形条件は、導電性樹脂組成物を構成する樹脂成分の種類等に応じた通常の条件とすることができる。
【００２５】
次に、本発明の感光ドラムは、例えば、図１に示された感光ドラムのように、円筒状基体１の外周面に感光層３を形成したものであり、本発明ではその円筒状基体１として、上記本発明の感光ドラム用基体を用いたものである。
【００２６】
この場合、図１の感光ドラムでは、円筒状基体１の両端面に別体に形成したフランジ２（２ａ、２ｂ）を嵌着固定しているが、本発明では、フランジ２（２ａ、２ｂ）の少なくとも一方を上記導電性樹脂組成物を用いて円筒状基体１と一体に成形することもできる。フランジ２と共に、駆動用ギア６を導電性樹脂組成物で一体に成形することもできる。
【００２７】
ここで、上記円筒状基体１の外周面、即ち、本発明感光ドラム用基体の外周面は、特に制限されるものではないが、その表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．８μｍ以下、特に０．２μ以下、最大高さＲｍａｘで１．６μｍ以下、特に０．８μｍ以下、１０点平均粗さＲｚで１．６μｍ以下、特に０．８μｍ以下とすることが好ましい。これらＲａ、Ｒｍａｘ、Ｒｚが大きすぎると、円筒状基体１表面の凹凸が感光層３上に現れて、これが画像不良の原因となる場合がある。
【００２８】
上記円筒状基体１の外周面に感光層３を形成することにより、本発明の感光ドラムが構成されるが、この場合、前記感光層３は、感光剤、バインダー成分をアルコールやクロロホルム、トルエンなどの有機溶媒に溶解した塗液を円筒状基体の外周面に塗工し、加熱乾燥することにより形成される。なお、感光層を形成するための上記塗液は、公知の組成により形成することができ、またその層構成も公知の構成とすることができる。
【００２９】
なお、本発明の感光ドラムは、図１に示されたものに限定されるものではなく、例えば、両フランジ２（２ａ、２ｂ）に、軸孔５（５ａ、５ｂ）ではなく、外方へと突出する軸体（支持軸）を突設し、この軸体を用いて電子写真装置の本体に回転可能に取り付けることもできる。更に、各フランジ２（２ａ、２ｂ）の形状や感光ドラムの回転駆動方法など、その他の構成についても本発明の要旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。また、前記支持軸４（４ａ、４ｂ）は、図１に示したように二つの部材からなっていても良く、一本の軸が、両フランジを直接つないでいてもよい。
【００３０】
【実施例】
以下、参考例１〜５、実施例６，７及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００３１】
〔参考例１〜５、実施例６，７及び比較例１、２〕
表１、２の配合組成の参考例１〜５、実施例６，７及び比較例１、２の導電性樹脂組成物をそれぞれ調製し、下記方法により吸水率を測定した。結果を表１、２に示す。また、各導電性樹脂組成物を用いて外径３０ｍｍ、長さ２６０ｍｍ、周壁の厚さ１．７ｍｍのドラム基体を射出成形法により成形し、下記方法により高温高湿下でのドラム基体の両端の外径変動（放置後−放置前）を評価した。結果を表１、２に示す。
【００３２】
＜吸水率＞
ＡＳＴＭ Ｄ−５７０に準拠して測定した。
＜ドラム基体の外径変動＞
各ドラム基体の両端（Ａ側、Ｂ側とする）の外径を測定し、高温高湿（５０℃、９０％ＲＨ）下で２４時間放置後の両端の外径を測定し、放置前後における外径の変動量（放置後−放置前）を求めた。
【００３３】
【表１】
＊ＰＡ６６（ナイロン６６）：宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン」
＊ＰＡ６（ナイロン６）：宇部興産（株）製「宇部ナイロン」
＊ＰＡＭＸＤ６（ポリアミドＭＸＤ６）：東洋紡（株）製「東洋紡ナイロンＴ６００」
＊ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）：ポリプラスチックス（株）製「ジュラネックス」
＊ケッチェンブラック：ライオン（株）製 カーボンブラック
＊チタン酸カリウムウィスカ：大塚化学（株）製「ティスモ」
【００３４】
【表２】
＊ＰＡ６６（ナイロン６６）：宇部興産（株）製「ＵＢＥナイロン」
＊ＰＡ６（ナイロン６）：宇部興産（株）製「宇部ナイロン」
＊ＰＡＭＸＤ６（ポリアミドＭＸＤ６）：東洋紡（株）製「東洋紡ナイロンＴ６００」
＊ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）：ポリプラスチックス（株）製「ジュラネックス」
＊ケッチェンブラック：ライオン（株）製 カーボンブラック
＊チタン酸カリウムウィスカ：大塚化学（株）製「ティスモ」
【００３５】
表１、２の結果から、吸水率が１．５％以下である導電性樹脂組成物から形成した参考例１〜５、実施例６，７のドラム基体は、放置前後での感光ドラム用基体両端の外径変動（放置後−放置前）がいずれも０．１ｍｍ以下であり、高温高湿条件下においても寸法精度に優れたものである。
【００３６】
これに対して、吸水率が１．５％を超える導電性樹脂組成物から形成した比較例1、２のドラム基体は、放置前後での感光ドラム用基体両端の外径変動（放置後−放置前）が０．１ｍｍを超えており、寸法精度の低下から、実用に供することは困難である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、機械的強度、加工性、寸法精度などの低下を招くことなく、軽量化を容易に達成することができると共に、特に高温高湿の使用条件でも優れた寸法精度を維持できる感光ドラム用基体を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、感光ドラムの一般的な構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１ 円筒状基体（感光ドラム用基体）
２、２ａ、２ｂ フランジ
３ 感光層
４、４ａ、４ｂ 支持軸
５、５ａ、５ｂ 軸孔
６ 駆動用ギア
１０ 電子写真装置の本体

Claims (8)

1. 電子写真プロセスに用いられる感光ドラムの基体を構成する円筒状の感光ドラム用基体において、
   前記感光ドラム用基体が、ポリエステル系樹脂を主成分とする樹脂基材に導電剤と充填材を混合分散した導電性樹脂組成物で形成され、
   該充填材がワラストナイトからなり、
   該導電性樹脂組成物の吸水率が１．５％以下であることを特徴とする感光ドラム用基体。
2. 導電性樹脂組成物の吸水率が０．７％以下である請求項１記載の感光ドラム用基体。
3. ポリエステル系樹脂は、ポリブチレンテレフタレートである請求項１または２に記載の感光ドラム用基体。
4. 導電剤として、少なくともケッチェンブラックおよびファーネスブラックのいずれか１つを含む請求項１から３のいずれかに記載の感光ドラム用基体。
5. 導電剤の添加量が、導電性樹脂組成物の５〜２０質量％である請求項１から４のいずれかに記載の感光ドラム用基体。
6. 更に低吸水性樹脂を添加混合した請求項５に記載の感光ドラム用基体。
7. 低吸水性樹脂が、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）である請求項６に記載の感光ドラム用基体。
8. 円筒状基体の外周面に感光層を塗工形成してなる感光ドラムにおいて、前記円筒状基体として、請求項１から７のいずれかに記載の感光ドラム用基体を用いたことを特徴とする感光ドラム。