JP5793044B2 - 帯電ローラ及び帯電装置 - Google Patents
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Description
本発明では、帯電ローラへの上記のような凝集物の付着を低減させるために、図1(b)に示すように帯電ローラは、その表面層として、互いに並走する複数の溝状の凹凸を備えたナノパターン層を形成している。また、その表面層は図1(a)に示すような表面に配向したラメラ構造のミクロ相分離構造をエッチングすることで形成されている。
炭素密度=全原子数/(炭素原子数−酸素原子数)
一般に、帯電ローラは、軸芯体、弾性層、表面層から成り、図3(a)に示すように、軸芯体31と、軸芯体の外周上に同芯円状に形成された弾性層32、表面層34を有する2層構造になっている。図3(b)に示すように軸芯体31と、軸芯体の外周上に同芯円状に形成された弾性層32、中間層33、表面層34を有する構造になっている多層構造のものもある。なお、このときの中間層は何層設けてもよい。本発明の帯電ローラは、表面層が溝状の凹凸を形成するナノパターン層となっている。
導電性の軸芯体は、軸芯体を介して帯電ローラの表面に給電するために導電性を有する。
弾性層を構成するポリマーとしては、以下の材料を挙げることができる。エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレンゴムニトリルゴム、天然ゴム等のゴム、スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー、スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマー。これらを単独あるいは複数混合して用いてもよい。
中間層を構成するポリマーとしては、以下の材料を挙げることができる。エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレンゴムニトリルゴム、天然ゴム等のゴム、スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー、スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー等の熱可塑性エラストマー、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、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂等の樹脂。これらを単独あるいは複数混合して用いてもよい。
次に、本発明の帯電ローラを有する電子写真装置の一例を図4を用いて説明する。
図4に示す電子写真装置は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの画像を形成する電子写真プロセスカートリッジが各々1個設けられている。
以下の手順で帯電ローラを作製し、評価した。
エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル3元共重合体(商品名:エピクロマーCG−102;ダイソー社製)を用いて、表1に示す種類と量の各材料を用意した。
次に、軸芯体の供給機構、ローラの排出機構を有するクロスヘッド押出機を用意し、クロスヘッドには内径がφ9.0mmのダイスを取り付け、押出機とクロスヘッドを80℃に、軸芯体の搬送速度を60mm/secに調整した。軸芯体は、ステンレス製(SUS304)で外径6mm、全長258mmであった。この条件で、押出機より未加硫ゴム組成物を供給して、未加硫ゴム組成物によって表面が被覆された軸芯体を得た。次に、170℃の熱風加硫炉中に未加硫ゴム組成物が被覆された軸芯体を投入し、60分間加熱した。その後、弾性層の長さが228mmになるように端部を切断・除去した。最後に、弾性層の表面を回転砥石で研磨した。これによって、中央部直径8.5mm、中央部から±90mm位置の直径8.45mmの、導電性の軸芯体の外周に弾性層を形成した。
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液(商品名:プラクセルDC2016;ダイセル化学工業社製)を用意した。ε−カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液は、ε−カプロラクトン変性アクリルポリオール70%、キシレン30%の溶液となっており、数平均分子量が4500、重量平均分子量が9000、水酸基価(KOH・mg/g)が80である。
上記で作製した塗料を、軸芯体の外周に形成した弾性層のさらに外周にディッピング塗工し、常温で30分間以上風乾した。次いで90℃に設定した乾燥機にて1時間乾燥し、更に160℃に設定した乾燥機にて1時間乾燥させた。ディッピング塗工浸漬時間は9秒、ディッピング塗工引き上げ速度は、初期速度が20mm/sec、最終速度が2mm/secになるように調節し、20mm/secから2mm/secの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。このようにして弾性層の外周に中間層を作製した。
以下のようにして、表面層の塗料であるブロック共重合体の溶液を作製した。
ポリスチレン−b−ポリメタクリル酸メチル(商品名:P3969−SMMA;ポリマーソース社製)(Mn:105×103−b−106×103)を、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させ、2質量%溶液を調製した。
表3に従い、それぞれのブロック共重合体(ポリマーソース社製)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートに溶解させた。表3に記載の通り、モノポリマー(ポリマーソース社製)を混合させて、重量比を調整したものもある。
ブロック共重合体の溶液1を、上記のようにして作製した中間層の外周にディッピング塗工し、常温で30分間以上風乾した。その後、ラメラ構造のミクロ相分離構造を発現させるため、乾燥機にて180℃で3時間アニールした。 次に、エッチングにより、ミクロ相分離によって得られたラメラ構造の一成分を選択的に除去した。エッチングガスには酸素を用い、減圧下において平行平板の電極間に印加し酸素プラズマを発生させ、その平行平板の間で帯電ローラを回転させながらエッチングを行った。
画像評価は、帯電ローラへの凝集物付着に伴い帯電不良が発生した場合に生じる濃度ムラの発生状況によりランク付けを行った。本試験で使用したレーザープリンターは、キヤノン製LBP5400であり、プロセススピードは300mm/secに改造して用いた。これは通常のプロセススピードの約2倍に相当し、高速化に対応した厳しい条件である。帯電ローラに当接するクリーニング部材は、ブレード状のカプトンシートを使用した。評価環境は温度15℃、湿度10%R.H.環境下にて行った。
A:スジ状画像やポチ状画像がない
B:スジ状画像やポチ状画像が幅2cmにわたって確認できる
C:スジ状画像やポチ状画像が幅5cmにわたって確認できる
D:スジ状画像やポチ状画像が幅10cmにわたって確認できる
E:スジ状画像やポチ状画像が画像全体で確認できる
バンディング評価はハーフトーン画像から、目視により下記に示すようなランク付けを行った。用いたハーフトーン画像は上記の画像による帯電ムラ評価で用いたものを利用した。
A:バンディングが全く認められない
B:バンディングが認められる
ブロック共重合体の溶液を表3に示したように変更した以外は実施例1と同様に帯電ローラを作製し、評価した。
実施例1と同様にして弾性層に中間層を作製後、表面層を形成せずにそのまま帯電ローラとして使用した。
実施例1と同様にして弾性層に中間層を作製後、ブロック共重合体の溶液1を、上記のようにして作製した中間層の外周にディッピング塗工し、常温で30分間以上風乾した。その後、ラメラ構造のミクロ相分離構造を発現させるため、乾燥機にて180℃で3時間アニールした後、エッチングをせずにそのまま帯電ローラとして使用した。
ローラ表面に形成される溝状の凹凸を作製するため、長手方向に平行に延びる溝状の凹凸を内面に有する金型を、電子線露光技術とエッチング技術を用いて作製した。軸芯体を内側に挿入した金型に実施例1と同様に調製した弾性層材料を注入した後、200℃で60分間加熱した。このようにして、外周面上に、長手方向に平行にかつ全長にわたって連続して延びる溝状の凹凸が、周方向に一定の距離を隔てて複数形成された弾性層が形成されてなるローラを作製した。作製したローラの外周に実施例1と同様にして中間層を作製後、表面層を形成せずにそのまま帯電ローラとして使用した。帯電ローラを走査型電子顕微鏡で観察した結果、表面に形成された溝状の凹凸の深さの平均は50μm、その周方向における凸部の幅の平均は50μm、凹部の幅の平均は50μmであった。測定は、ローラの長手中央部位置、長手中央部からそれぞれ±90mm位置の3箇所で各10点ずつ行った。それぞれの箇所の走査型電子顕微鏡の観察画像から、凸部の幅、凹部の幅、凹部の深さ、それぞれ任意の10箇所ずつを抽出して計測し、それらの値を平均することによって算出した。
32 弾性層
33 中間層
34 表面層
Claims (3)
- 互いに並走する複数の溝状の凹凸を備えたナノパターン層を表面層として有し、該溝状の凹凸は、表面に配向したラメラ構造のミクロ相分離構造をエッチングすることにより形成され、該ラメラ構造は、モノマーユニットの炭素密度が異なる2つのポリマーのブロック共重合体から形成されることを特徴とする帯電ローラ。
- 前記溝状の凹凸が、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、およびポリブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも1つのポリマーを含む請求項1に記載の帯電ローラ。
- 感光体と、該感光体に当接する帯電ローラを備えた帯電装置において、該帯電ローラは請求項1または2に記載の帯電ローラであり、かつ該帯電ローラに該帯電ローラを清掃するクリーニング部材を当接するように配置したことを特徴とする帯電装置。
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