JP5613218B2 - 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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Description
ところで、かかるゴム層を備えた導電性ローラは、当接部材と当接した状態で、長期に亘って静止した状態に置かれた場合、当接部に容易に回復しない歪み、すなわち、圧縮永久歪み、または、コンプレッション・セット(以下「Cセット」ともいう)が生じることがある。特に、高温高湿環境下では、Cセットの量は大きくなりやすい。
Cセットが生じた導電性ローラを帯電ローラとして用いて電子写真感光体の帯電を行った場合、Cセットが発生している部分(以下、「Cセット部」と呼ぶ)が、放電領域を通過する際に、導電性ローラの表面と電子写真感光体の表面との間隙で生じる放電が不安定となる。すなわち、導電性部材のCセット部とCセットが生じていない部分とで帯電能力に差が生じることとなる。その結果、導電性部材のCセット部に対応した部位に、画像濃度にスジ状のムラを有する電子写真画像(以下、「Cセット画像」と呼ぶ)が形成されてしまうことがある。
かかる現象をもたらすCセットを軽減することのできる帯電部材として、特許文献1には、導電性発泡体で構成され、部位によって平均気泡径が異なる帯電部材が開示されている。
そこで、本発明は、Cセットの生じにくい導電性部材を提供することを目的とする。また、本発明は、安定して高品位な電子写真画像を形成し得るプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することを目的とする。
以下、導電性ローラとして帯電ローラを用いた例を示すが、電荷付与を目的とした電子写真用導電性ローラであれば同様の効果が期待でき、帯電ローラに限られるものではない。帯電ローラは、使用例として電子写真感光体に当接され、電源と接続して帯電ローラのシャフトにバイアスを印加し、電子写真感光体を所望の電位に帯電するように設置される。
このように、上記の多孔質弾性層における長期放置時の変形抑制効果と、ニップ幅を確保し回転を安定化させる効果の双方の発現により、セット画像の発生を抑制することが可能になったものと考えられる。
図2は弾性層2の断面図である。該弾性層2は独立空孔51を有し、さらに該独立空孔51の内部には該弾性層2とは独立して運動し得る粒子52を有する、所謂、鈴状構造を有する。
図3A及び3Bに該独立空孔51の拡大図を示す。図3Aでは、該粒子52が、該独立空孔51に、該独立空孔の内壁に固定されていない状態で内包され、全体として、鈴状構造54を有する。また図3Bでは、該独立空孔51がシェル53を有する中空粒子構造であり、その内部に該粒子52が、該シェルに固定されていない(以下「非固定」ともいう)状態で内包され、全体としては、鈴状構造54を有している。いずれの形態においても、鈴状構造を有することで、本発明の効果を奏することが可能となる。なお、該弾性層の詳細な作製方法については後述する。
弾性層2に用いるゴム弾性体材料としては、公知のゴム材料を使用することができる。ゴム材料としては、例えば、天然ゴムやこれを加硫処理したもの、合成ゴムを挙げることができる。
合成ゴムとしては、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム及びフッ素ゴムが使用できる。
これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらゴム弾性体材料の原料である単量体を共重合させ、共重合体として用いてもよい。
独立空孔51に内包される粒子52は、弾性層が圧縮されたときに、独立空孔が過度に圧縮され、変形することを抑制できるだけの強度を有する粒子であることが好ましい。かかる粒子を構成し得る粒子の例を以下に挙げる。
すなわち、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン(二酸化チタン、一酸化チタン等)、酸化鉄、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、硫酸バリウム、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、タルク、カオリンクレー、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラスビーズ、ベントナイト、モンモリナイト、有機金属化合物及び有機金属塩の粒子;フェライト、マグネタイト、ヘマタイト等の如き酸化鉄類や活性炭;高分子化合物からなる粒子である。
ここで、高分子化合物の具体例としては、例えば、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、これらの共重合体や変性物、誘導体等の樹脂、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマーを挙げることができる。
粒子52自体は、必要な強度を有していれば、中実構造であっても、中空構造であっても、または、多孔質構造であってもよい。
粒子52の弾性層中における含有量としては、弾性層の100質量部に対して、2質量部以上30質量部以下が好ましい。
以下、本発明に係る弾性層2を形成するため方法及び粒子前駆体の調製方法について説明する。
<第1の実施形態>
本発明に係る、粒子を、内壁に非固定の状態で内包している独立空孔を有する弾性層の製造方法の第1の例を以下に述べる
水、ノルマルヘキサン、イソヘキサン、ノルマルヘプタン、ノルマルオクタン、イソオクタン、ノルマルデカン、イソデカンなどが挙げられる。また、発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、アゾジカルボンアミド(ADCA)、パラトルエンスルフォニルヒドラジン(TSH)、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、4,4′−オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジン(OBSH)等の有機発泡剤、重炭酸ソーダ等の無機発泡剤等が挙げられる。
多孔質構造を有する粒子としては、多孔質樹脂粒子が挙げられる。
上記の多孔質樹脂粒子は、懸濁重合法、界面重合法、界面沈殿法、液中乾燥法、樹脂溶液に樹脂の溶解度を低下させる溶質や溶媒を添加し析出させる方法といった公知の製法により製造することができる。例えば、懸濁重合法においては、多官能重合性単量体の存在下、単官能重合性単量体又は架橋性単量体に非重合性溶媒を溶解し、界面活性剤や分散安定剤を含有する水性媒体中で水性懸濁重合を行う。重合終了後、洗浄、乾燥工程を行うことで水および非重合性溶媒を取り除き、多孔質樹脂粒子を得ることができる。なお、重合性単量体の官能基と反応する反応性基を有する化合物、有機フィラー等を添加することもできる。
非重合性有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、トルエン、ベンゼン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ノルマルヘキサン、ノルマルオクタン、ノルマルドデカン等を使用することができる。これらの非重合性有機溶剤は単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。
本発明に係る、粒子を、内壁に非固定の状態で内包している独立空孔を有する弾性層の製造方法の第2の例を以下に説明する
まず、粒子52に発泡剤をコーティングした粒子前駆体を用意する。次いで、該粒子前駆体とゴムとを含む弾性層形成用混合物を調製する。次に、導電性基体の表面または導電性基体の表面に形成した他の層の表面に該弾性層形成用混合物の層を形成する。次いで、該弾性層形成用混合物の層を加熱して、該弾性層形成用混合物の層中のゴムを架橋させる。このときの熱により、粒子前駆体にコーティングした発泡剤を発泡させると、発生した気体は、粒子前駆体とその周囲の架橋されつつあるゴムとの界面に空隙を生じさせる。その後、ゴムの架橋が完了すると、粒子52とその周囲の架橋ゴムとの間には空隙が存在することとなる。その結果、空隙、すなわち、独立空孔の内部に、該独立空孔の内壁に非固定の状態で粒子52が存在してなるゴム弾性層が形成される。
空孔のサイズは粒子52にコーティングする発泡剤の種類や量により調整することが可能である。発泡剤としては、上記第1の実施形態で用いた発泡剤が挙げられる。
シリコーン粒子はその粒子中にシリコーンオイル、オルガノシラン、無機系粉末、有機系粉末などを含有していてもよい。
このシリコーン粒子の製造は、(a)ビニル基含有オルガノポリシロキサンと(b)オルガノハイドロジェンポリシロキサンを(c)白金系触媒の存在下で付加反応させ、硬化させ得る組成物を用いて行うことが好ましい。
これにより、粒子52に発泡剤をコーティングした状態の粒子前駆体を得ることができる。
本発明に係る、粒子を、内壁に非固定の状態で内包している独立空孔を有する弾性層の製造方法の第3の例を以下に説明する。本形態においては、まず、シェル53を有する中空粒子51の内部に粒子52を、シェル内壁に非固定の状態で内包している、いわゆる鈴状の構造を有する粒子54を調製する。次いで、この粒子54とゴム材料とを混合した弾性層形成用混合物を調製する。
次に、導電性基体の表面または導電性基体の表面に形成した他の層の表面に該弾性層形成用混合物の層を形成する。次いで、該弾性層形成用混合物の層を加熱して、該弾性層形成用混合物の層中のゴムを架橋させる。これにより、独立空孔の内部に、該独立空孔の内壁に非固定の状態で粒子52が存在してなるゴム弾性層が形成される。
上記の鈴状構造の粒子の製造方法は、一次乳化工程、二次乳化工程、重合工程、内包溶剤除去工程に分かれる。
重合開始剤としては、上記多孔質樹脂粒子で用いた重合開始剤が挙げられる。
上記単量体溶液は親油性乳化剤を含有することが好ましい。親油性乳化剤を含有することにより、一次乳化工程で得られる乳化液の乳化安定性をより向上させることができる。上記親油性乳化剤は特に限定されず、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル等が挙げられる。親油性乳化剤を用いる場合、単量体成分100質量部に対して、0.01質量部以上50質量部以下の量で使用することが好ましい。
上記核粒子としては上記単量体溶液に不溶な極性溶液に分散可能なものであれば特に限定されない。上記核粒子としては、粒子52として例示した粒子が挙げられる。
本形態に係る弾性層中の独立空孔51のサイズは、鈴状構造粒子54の粒子サイズを変更することで調整が可能となる。
弾性層の形成は、予め所定の膜厚に形成されたシート形状又はチューブ形状の層を導電性基体に接着又は被覆することによって行うことができる。また、クロスヘッドを備えた押出機を用いて導電性基体と弾性層材料を一体的に押出して作製することもできる。
前述の第1の実施形態及び第2の実施形態の粒子前駆体を用いる場合は、粒子の周囲に空孔を形成するために加熱することが好ましい。この時、発泡の際の変形を抑制するために、加熱は金型成型等で行うことが好ましい。
弾性層は、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、UVや電子線を用いた表面加工処理や、化合物等を表面に付着及び/又は含浸させる表面改質処理を挙げることができる。
本発明の導電性部材に用いられる導電性基体は、導電性を有し、その上に設けられる導電性樹脂層等を支持する機能を有するものである。材質としては、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の如き金属やその合金を挙げることができる。
本発明の導電性部材の弾性層の上には、導電性樹脂層を形成してもよい。
導電性樹脂層に用いるバインダーとしては、感光体やその他の部材を汚染せず離型性が高いという観点から、樹脂を用いることが好ましい。バインダー樹脂としては、公知のバインダー樹脂を採用することができる。例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が使用できる。中でも、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂等がより好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また、これら樹脂の原料である単量体を共重合させ、共重合体として用いてもよい。
導電性樹脂層の体積抵抗率は、弾性層の電気抵抗を上記のように設定するために、温度23℃/湿度50%RH環境下で1×103Ω・cm以上1×1015Ω・cm以下であることが、より好ましい。
導電性樹脂層の体積抵抗率は、イオン導電剤、電子導電剤等の導電剤により調整することができる。
なお、導電性樹脂層の膜厚は、図4A及び4Bに示す位置でローラ断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定できる。
導電性樹脂層は、表面処理が施されていてもよい。表面処理としては、UVや電子線を用いた表面加工処理や、化合物等を表面に付着及び/又は含浸させる表面改質処理を挙げることができる。
本発明の導電性部材は、電子写真感光体の帯電を良好なものとするため、通常、電気抵抗が、温度23℃/湿度50%RH環境下において、1×103Ω以上1×1010Ω以下であることがより好ましい。
一例として、図5を参照しつつ、導電性部材の用途の一つである帯電ローラの電気抵抗の測定法を示す。導電性基体1の両端を、荷重のかかった軸受け33a、33bにより電子写真感光体と同じ曲率の円柱形金属32に、平行になるように当接させる。この状態で、モータ(不図示)により円柱形金属32を回転させ、当接した帯電ローラ5を従動回転させながら安定化電源34から直流電圧−200Vを印加する。この時に流れる電流を電流計35で測定し、帯電ローラの電気抵抗を計算する。
帯電ローラ表面の硬度は、マイクロ硬度(MD−1型)で90°以下が好ましく、より好ましくは、40°以上80°以下である。硬度を本範囲内とすることにより、帯電ローラと電子写真感光体やその他の部材との当接を安定させることが容易となる。
本発明における導電性ローラを帯電ローラとして備える電子写真装置の一例の概略的構成を図6に示す。
電子写真装置は、電子写真感光体、電子写真感光体を帯電する帯電装置、露光を行う潜像形成装置、現像装置、転写装置、電子写真感光体上の転写トナーを回収するクリーニング装置、トナー像を定着する定着装置等から構成されている。
電子写真感光体4は、導電性基体上に感光層を有する回転ドラム型である。電子写真感光体は矢示の方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。
転写装置は、接触式の転写ローラ8を有する。電子写真感光体からトナー像を普通紙の如き転写材7(転写材は、搬送部材を有する給紙システムにより搬送される。)に転写する。
定着装置9は、加熱されたロール等で構成され、転写されたトナー像を転写材7に定着し、機外に排出する。
電子写真感光体、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を一体化し、電子写真装置に着脱可能に設計されたプロセスカートリッジ(図7)を用いることもできる。
すなわち、帯電部材が被帯電体と一体化され、電子写真装置本体に着脱自在に構成されているプロセスカートリッジであり、該帯電部材が上記の帯電ローラである。
<製造例1>
〔粒子1の作製〕
脱イオン水800質量部に、分散安定剤としてコロイダルシリカ 120質量部を添加し、水性混合液を調製した。次いで、重合性単量体として、メタクリル酸メチル60質量部、エチレングリコールジメタクリレート40質量部と、非重合性溶媒として酢酸エチル100質量部と、重合開始剤として過酸化ベンゾイル0.6質量部からなる油性混合液を調製した。
内包物質であるノルマルヘキサンに対して上記粒子前駆体1を10重量%添加した。この混合液体に超音波を3分間照射した後、回転数4000rpmで30分間遠心分離を行い、上澄み液を除去して内包物質を含浸した粒子1を得た(表1参照)。
〔粒子2〜22の作製〕
重合性単量体の種類と添加部数及び、超音波照射時間を表1に示すように変更した以外は製造例1と同様の方法で粒子2〜22を作製した。
〔粒子23の作製〕
重合反応容器に、下記式(1)で示される粘度が600cSのメチルビニルシロキサン500質量部と、下記式(2)で示される粘度が30cSのメチルハイドロジェンポリシロキサン20質量部を添加し、ホモミキサーを用いて2000rpmで撹拌混合した。
〔粒子24〜27の作製〕
メチルビニルシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテルの添加部数を表2に示すように変更した以外は製造例23と同様の方法で粒子24〜27を作製した。
〔粒子28の作製〕
イオン交換水400質量部、ポリビニルアルコール(鹸化度85%)8質量部及びラウリル硫酸ナトリウム0.04質量部の混合液を用意した。一方、エチレングリコールジメタクリレート0.1質量部、過酸化ベンゾイル0.5質量部、メチルメタクリレート100質量部の混合物を直径(φ)0.5mmのジルコニアビーズを充填したビスコミル分散機を用いて分散させた混合液を用意した。分散は周速度10m/secで60時間行った。次いで、高速撹拌装置TK式ホモミキサー(特殊機化工業株式会社製)を備えた2リットル用4つ口フラスコ中に上記2種類の溶液を投入し、回転数を8000rpmで分散した。その後、撹拌機、温度計を備えた重合器にこの分散液を入れ、空間を窒素置換した後、温度60℃で12時間攪拌(撹拌機の回転は55rpm)を続けて懸濁重合を完了した。冷却後、この懸濁液を濾過、洗浄し、乾燥を行い、核粒子1を得た。得られた核粒子1の体積平均粒径は、音波式分級機により解砕して分級して25μmとした。
得られたスラリーを脱水装置により脱水した後、真空乾燥して粒子28を得た(表3参照)。鈴状構造粒子を得た。得られた粒子28の体積平均粒径は、音波式分級機により解砕して分級して25μmとした。
〔粒子29〜32の作製〕
核粒子作製時の攪拌回転数、一次分散液作製時の重合性単量体の種類と添加部数及び、一次分散液の回転攪拌数を表3に示すように変更した以外は製造例28と同様の方法で粒子29〜32を作製した。
〔粒子33の作製〕
粒子前駆体1に対してノルマルヘキサンを添加しない以外は製造例1と同様の方法で、粒子33を作製した。
〔粒子34の作製〕
粒子前駆体26に対してADCAをコーティングしない以外は製造例26と同様の方法で、粒子34を作製した。
〔粒子35の作製〕
核粒子を添加しない以外は製造例28と同様の方法で、粒子35を作製した。
〔アクリロニトリルブタジエンゴムを用いた導電性ゴム組成物1の作製〕
下記表4に記載の成分を、温度50℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
〔スチレンブタジエンゴムを用いた導電性ゴム組成物2の作製〕
下記表5に記載の成分を温度80℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
〔アクリロニトリルブタジエンゴムを用いた導電性ゴム組成物3の作製〕
製造例36において、粒子1を添加せず、ADCAを20質量部添加した以外は製造例36と同様の方法で、導電性ゴム組成物3を作製した。
〔アクリロニトリルブタジエンゴムを用いた導電性ゴム組成物4の作製〕
製造例36において、粒子1を粒子33に変更し、ADCAを20質量部添加した以外は製造例36と同様の方法で導電性ゴム組成物4を作製した。
〔複合導電性微粒子の作製〕
シリカ粒子(平均粒径15nm;体積抵抗率1.8×1012Ω・cm)7.0kgに、メチルハイドロジェンポリシロキサン140gを、エッジランナーを稼動させながら添加し、588N/cm(60kg/cm)の線荷重で30分間、攪拌速度22rpmで混合攪拌を行った。その中に、カーボンブラック「#52」(商品名;三菱化学社製)7.0kgを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加し、更に588N/cm(60kg/cm)の線荷重で60分間、攪拌速度22rpmで混合攪拌を行った。このようにしてメチルハイドロジェンポリシロキサンを被覆シリカ粒子の表面にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて温度80℃で60分間乾燥を行い、複合導電性微粒子を作製した。得られた複合導電性微粒子は、平均粒径が15nmであり、体積抵抗率は1.1×102Ω・cmであった。
〔表面処理酸化チタン粒子の作製〕
針状ルチル型酸化チタン粒子(平均粒径15nm、縦:横=3:1;体積抵抗率2.3×1010Ω・cm)1000gに、表面処理剤としてイソブチルトリメトキシシラン110g及び溶媒としてトルエン3000gを配合してスラリーを調製した。
このスラリーを、攪拌機で30分間混合した後、有効内容積の80%が平均粒径0.8mmのガラスビーズで充填されたビスコミルに供給し、温度35±5℃で湿式解砕処理を行った。湿式解砕処理して得たスラリーを、ニーダーを用いて減圧蒸留(バス温度:110℃;製品温度:30〜60℃;減圧度:約100Torr)によりトルエンを除去し、温度120℃で2時間表面処理剤の焼付け処理を行った。焼付け処理した粒子を室温まで冷却した後、ピンミルを用いて粉砕して、表面処理酸化チタン粒子を作製した。
〔導電性樹脂塗布液1の作製〕
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液「プラクセルDC2016」(商品名、ダイセル化学工業株式会社製)にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が17質量%となるように調整した。この溶液588.24質量部(アクリルポリオール固形分100質量部)に対して、下記表6に記載の成分を加え、混合溶液を調製した。
内容積450mLのガラス瓶に上記混合溶液200gを、メディアとしての平均粒径0.8mmのガラスビーズ200gと共に入れ、ペイントシェーカー分散機を用いて24時間分散し、ガラスビーズを除去して導電性樹脂塗布液1を作製した。
〔導電性樹脂塗布液2の作製〕
ポリウレタン樹脂「ニッポラン5230」(商品名;日本ポリウレタン工業社製)にメチルエチルケトンを加え、固形分が20質量%となるように調整した。この溶液214.29質量部(ポリウレタン樹脂固形分100質量部)に対して、導電剤としてカーボンブラック「MA230」(商品名;三菱化学社製)25質量部を添加して、ボールミルで5時間処理してカーボンブラックが分散された樹脂塗料2を得た。該樹脂塗料2にアルキルイソシアネート変性ポリエチレンイミンを40質量部添加した。
次いで、ウレタン粒子「アートパールC−400T」(商品名;根上工業社製)を15質量部添加して十分に攪拌した後、メチルエチルケトンを加えて粘度が7mPa・sとなるように調整し、導電性樹脂塗布液2を得た。粘度は、E型粘度計(RE115L(商品名);東機産業製)を用い、コーン角度1°34′の標準コーンロータを使用して、液温度25℃に調整し、コーンロータ回転数20rpmで測定した。
〔導電性基体〕
直径6mm、長さ252.5mmのステンレス製基体に、カーボンブラックを10質量%含有させた熱硬化性接着剤を塗布し、乾燥したものを導電性基体として使用した。
図8に示すクロスヘッドを具備する押出成形装置を用いて、導電性基体を中心軸として、同軸上に円筒状に製造例36で作製した導電性ゴム組成物1を被覆し予備成形体を作製した。被覆したゴム組成物の厚みは、1.75mmに調整した。なお、図8において、1は導電性基体、42は送りローラ、40は押出機、41はクロスヘッド、43は押出後のローラを示している。
製造例42で作製した導電性樹脂塗布液1を用いて、作製した弾性ローラ1に1回ディッピング塗布した。常温で30分間風乾した後、熱風循環乾燥機にて温度80℃で1時間、更に温度160℃で1時間乾燥して、帯電ローラ1を得た。
ここで、ディッピング塗布は、浸漬時間9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度20mm/sec、最終速度2mm/sec、その間は時間に対して直線的に速度を変化させて行った。
図5に示す電気抵抗値測定用の機器を用いて、帯電ローラの抵抗を測定した。
まず、帯電ローラを軸受け33aと33bにより、円柱形金属32(直径30mm)に対して帯電ローラが平行になるように当接させる。
ここで、当接圧はバネによる押し圧力により一端が4.9N、両端で合計9.8Nに調整した。
従動回転中、安定化電源34から直流電圧−200Vを印加し、帯電ローラに流れる電流値を電流計35で測定した。印加電圧、電流値から、帯電ローラの抵抗を算出した。
温度23℃/湿度50%RH環境下に24時間以上静置した後に電気抵抗値を測定したところ、帯電ローラ1の電気抵抗値は、2.0×105Ωであった。
弾性層の任意の点を500μmに亘って、20nmずつ集束イオンビーム(商品名:FB−2000C、日立製作所社製)にて切り出し、その断面画像を撮影した。そして空孔及び粒子を撮影した画像を組み合わせ、立体像を算出した。
立体像から、粒子粒径d1および独立空孔径d2を測定し、図3で示す粒子の体積平均粒径D1と独立空孔の体積平均径D2を算出した。すなわち、粒子粒径d1および独立空孔径d2の測定を視野内の粒子及び空孔のそれぞれについて10個を行った。そして、同様の測定を弾性層の長手10点について行い、粒子及び空孔のそれぞれについて得られた計100個の平均値をそれぞれ算出し、体積平均粒径D1および独立空孔の体積平均径D2とした。
また、弾性層中の独立空孔内の粒子が、当該独立空孔の内壁に固定されていないことを以下の方法により確認した。
すなわち、集束イオンビーム(商品名:FB−2000C、日立製作所製)を用いて多弾性層の長手中央部を切り出し、その断面をマニピュレーター(商品名:マイクロマニピュレーター アクシスプロ(AxisPro)、株式会社マイクロサポート製)で観察した。
そして、視野内に存在する独立空孔の内部に存在する粒子を上記マニピュレーターのマイクロツール(金属プローブ)を用いて採取することにより、該粒子が、独立空孔の内壁に固定されていないことを確認した。この作業を視野内の10箇所の独立空孔について行った。さらに、同じ操作を弾性層の長手中央部から両端に向かってそれぞれ90mmの位置の2箇所についても行った。すなわち、弾性層中に存在する30個の独立空孔について観察し、各独立空孔内に存在する粒子が、独立空孔の内壁に固定されておらず、独立空孔の内部に弾性体とは独立に運動しうる状態粒子を有する鈴状構造を有していることを確認した。
図6に示す構成を有する電子写真装置として、ヒューレット・パッカード社製カラーレーザージェットプリンター(HP Color LaserJet 4700dn)を記録メディアの出力スピード200mm/sec(A4縦出力)に改造して用いた。画像の解像度は、600dpi、1次帯電の出力は直流電圧−1100Vである。
上記プロセスカートリッジから付属の帯電ローラを取り外し、本発明にかかる帯電ローラをセットした。帯電ローラは、感光体に対し、一端で4.9N、両端で合計9.8Nのバネによる押し圧力で当接させた(図10)。
このプロセスカートリッジを温度40℃/湿度95%RHの環境に1ヶ月間静置(苛酷放置)した。次に、プロセスカートリッジを温度23℃/湿度50%RHの環境で6時間静置した後に、前記電子写真装置に装着し、同様の環境にて画像を出力した。評価画像としてハーフトーン画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描く画像)を出力した。出力した画像についてセット画像の評価を下記表7に記載の基準により行った。評価結果を表8に示す。
画像出力後、プロセスカートリッジから帯電ローラを取り外し、セット部、及び非セット部にける帯電ローラの半径をそれぞれ測定した。測定は、東京光電子工業(株)の全自動ローラ測定装置を用いた。
帯電ローラ長手中央部、及び、その中央部から左右それぞれ90mm位置の3個所について、帯電ローラを1°ずつ回転させ、セット部、非セット部に対応する位置の測定を行った。次に非セット部の半径の最大値とセット部の半径の最小値の差を算出した。3箇所の中で最も半径の差が大きい値を本発明におけるセット量とした。結果を表8に示す。
本実施例の帯電ローラは、セット画像が発生せず、良好な画像が得られた。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ2〜18を作製した。結果を表8に示す。
導電性ゴム組成物1を、製造例37において作製した導電性ゴム組成物2に変更したこと以外は、実施例1と同様にして帯電ローラ19を作製した。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例19と同様にして、帯電ローラ20〜22を作製した。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ23を作製した。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例19と同様にして、帯電ローラ24〜26を作製した。結果を表8に示す。
実施例19において、導電性樹脂塗布液を塗布しないこと以外は、実施例19と同様にして、帯電ローラ27を作製した。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ28〜32を作製した。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例19と同様にして、帯電ローラ33を作製した。結果を表8に示す。
〔導電性基体〕
直径6mm、長さ252.5mmのステンレス製基体に、カーボンブラックを10質量%含有させた熱硬化性接着剤を塗布し、乾燥したものを導電性基体として使用した。
図8に示すクロスヘッドを具備する押出成形装置を用いて、導電性基体を中心軸として、同軸上に円筒状に製造例36で作製した導電性ゴム組成物1の粒子を粒子28に、添加部数を15質量部に変更した導電性ゴム組成物を被覆し予備成形体を作製した。被覆したゴム組成物の厚みは、3mmに調整した。
実施例1における弾性ローラ1と同様の方法で、外径が直径(φ)12mm、長さが224.2mmの弾性層を有する弾性ローラ34を得た。
製造例42で作製した導電性樹脂塗布液1を用いて、作製した弾性ローラ34に実施例1における帯電ローラ1と同様の方法で1回ディッピング塗布することにより、帯電ローラ34を得た。得られた帯電ローラ34の電気抵抗測定、形状測定、及び画像評価は実施例1と同様に行った。結果を表8に示す。
粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例34と同様の方法で、帯電ローラ35〜38を作製した。結果を表8に示す。
導電性ゴム組成物1を、製造例37において作製した導電性ゴム組成物2に変更し、粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例34と同様の方法で、帯電ローラ39を作製した。結果を表8に示す。
実施例1において、導電性ゴム組成物1を製造例38で作製した導電性ゴム組成物3に変更し、粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で帯電ローラ40を作製した。結果を表8に示す。
実施例1において、導電性ゴム組成物1を製造例39で作製した導電性ゴム組成物4に変更し、粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で帯電ローラ41を作製した。結果を表8に示す。
比較例2において、粒子33を粒子34に変更し、粒子の種類と添加部数を表8に示すように変更したこと以外は比較例2と同様の方法で、帯電ローラ42を作製した。結果を表8に示す。
比較例2において、粒子33を粒子35に変更し、ADCAを添加しないこと以外は比較例2と同様の方法で、帯電ローラ43を作製した。結果を表8に示す。
<実施例40>
〔導電性基体〕
直径6mm、長さ240mmのステンレス製基体に、カーボンブラックを10質量%含有させた熱硬化性接着剤を塗布し、乾燥したものを導電性基体として使用した。
図8に示すクロスヘッドを具備する押出成形装置を用いて、導電性基体を中心軸として、同軸上に円筒状に製造例36で作製した導電性ゴム組成物1を被覆し予備成形体を作製した。被覆したゴム組成物の厚みは、1.75mmに調整した。実施例1における弾性ローラ1と同様の方法で、外径が直径(φ)12mm、長さが232mmの弾性層を有する弾性ローラ40を得た。
製造例43で作製した導電性樹脂塗布液2を用いて、作製した弾性ローラ40に実施例1における帯電ローラ1と同様の方法で1回ディッピング塗布することにより、現像ローラ1を得た。
図5に示す電気抵抗値測定用の機器を用いて、現像ローラの抵抗を測定した。
まず、現像ローラを軸受け33aと33bにより、円柱形金属32(直径50mm)に対して現像ローラが平行になるように当接させた。
ここで、当接圧はバネによる押し圧力により一端が4.9N、両端で合計9.8Nに調整した。
従動回転中、安定化電源34から直流電圧+50Vを印加し、現像ローラに流れる電流値を電流計35で測定した。印加電圧、電流値から、現像ローラ1の抵抗を算出した。
温度23℃/湿度50%RH環境下に24時間以上静置した後に電気抵抗値を測定したところ、現像ローラ1の電気抵抗値は、1.0×105Ωであった。
弾性層の形状測定は実施例1と同様の方法で行った。
図6に示す構成を有する電子写真装置として、キヤノン社製カラーレーザープリンター(LBP5400(商品名))を記録メディアの出力スピード200mm/sec(A4縦出力)に改造して用いた。画像の解像度は、600dpi、1次帯電の出力は直流電圧−1100Vである。
図7に示す構成を有するプロセスカートリッジとして、上記プリンター用のプロセスカートリッジを用いた(ブラック用)。
上記プロセスカートリッジから付属の現像ローラを取り外し、本発明にかかる現像ローラを当接した状態でセットした。
セット量の測定は実施例1と同様の方法で行った。
本実施例の現像ローラ1は、セット画像が発生せず、良好な画像が得られた。
粒子の種類と添加部数を表10に示すように変更したこと以外は、実施例40と同様の方法で、現像ローラ2〜5を作製した。結果を表10に示す。
実施例40において、導電性ゴム組成物1を製造例38で作製した導電性ゴム組成物3に変更し、粒子の種類と添加部数を表10に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で現像ローラ6を作製した。結果を表10に示す。
実施例40において、導電性ゴム組成物1を製造例39で作製した導電性ゴム組成物4に変更し、粒子の種類と添加部数を表10に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で現像ローラ7を作製した。結果を表10に示す。
2 弾性層
3 導電性樹脂層
4 電子写真感光体
5 帯電ローラ
6 現像ローラ
7 転写材
8 転写ローラ
9 定着装置
10 クリーニング部材
11 露光光
13 弾性規制ブレード
14 回収容器
19 帯電用電源
32 円柱形金属
33 軸受け
34 安定化電源
35 電流計
40 押出機
41 クロスヘッド
42 送りローラ
43 押出後のローラ
44 円筒形キャビティ
51 独立空孔
52 粒子
53 シェル
54 鈴状構造粒子
Claims (7)
- 導電性基体とゴム弾性層とを有する導電性部材であって、
該ゴム弾性層は、粒子を内包している独立空孔を有し、
該粒子は、該独立空孔の内壁に固定されていないことを特徴とする導電性部材。 - 前記粒子の体積平均粒径をD1、前記独立空孔の体積平均径をD2としたとき、0.1≦(D1/D2)3≦0.8である請求項1に記載の導電性部材。
- 前記D2が20μm以上、200μm以下である請求項2に記載の導電性部材。
- 前記粒子が、アクリル樹脂またはシリコーン樹脂を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の導電性部材。
- 導電性部材がローラ形状である請求項1〜4のいずれか一項に記載の導電性部材。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性部材が被帯電体と一体化され、電子写真装置本体に着脱自在に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の導電性部材と、被帯電体とを有することを特徴とする電子写真装置。
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