JP5909408B2 - 帯電ローラのための表面コーティング - Google Patents

Description

典型的な静電写真式再現装置において、複写されるべきオリジナルの光画像は、感光性部材上に静電潜像の形態で記録される。この静電潜像を、続いて、トナーと一般に称される検電熱可塑性樹脂粒子の適用によって視覚可能にする。詳細には、感光性部材を帯電させ、次いで光学系または画像入力装置からの光に曝し、その上に静電潜像を形成する。トナー粒子が光伝導性部材の表面に堆積された後、それらがコピーシートに転写されるか、または中間転写部材に転写され、続いてコピーシートに転写される。次いで定着プロセスによってコピーシートに永続的な画像が形成される。

帯電ローラ（ＢＣＲ）は、多くの場合、それらが、スコロトロン帯電器と比較して、オゾンをほとんど放出せず、より環境に優しいので、感光性部材をコロナ帯電するための帯電器として使用される。しかし、ＢＣＲ帯電は、感光性部材および他の関連する印刷機部材と直接接触することを必要とする。この直接接触により、応力がＢＣＲの表面ならびにＢＣＲと直接接触する関連印刷機部材に加えられる。この場合に表面変形（結果としてプリント欠陥を生じるストリーク、摩耗およびくぼみ様変形を含む）が形成される。例えば、ＢＣＲの表面に構築された劣化および／またはデブリの結果として、暗色ストリークおよび白色／暗色スポットが現れ得る。ひいてはＢＣＲおよび関連する印刷機部材の耐用年数が短縮される。

耐用年数を延ばすために、所望の表面、電気的および／または機械的特性を有する帯電部材のための材料および方法を提供することが必要とされている。

種々の実施形態によれば、本教示は、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材；伝導性基材にわたって配設された約０．１μｍ〜約４μｍの表面ラフネスＲ_ｚを有する外側ベース層；およびこの外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができ、この外表面コーティングが、１つ以上のポリマーと組み合わせた複数の伝導性充填剤を含み、約２μｍ未満の表面ラフネスＲ_ｚを有する外表面コーティングを提供する。

種々の実施形態によれば、本教示はまた、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材および伝導性基材にわたって配設された外側ベース層を含むことができる。外側ベース層は、イソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成できる。外側ベース層は、約０．１μｍ〜約４μｍの範囲の表面ラフネスＲ_ｚを有することができる。帯電部材はまた、外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができる。外表面コーティングは、１つ以上のポリマーおよび複数の伝導性充填剤を含み、約２μｍ未満の表面ラフネスＲ_ｚを有する外表面コーティングを提供できる。１つ以上のポリマーは、ポリカプロラクトン、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、ポリアミド、ポリカルボネート、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、エチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマー、フルオロポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択できる。

種々の実施形態によれば、本教示はさらに、帯電部材を含む。この帯電部材は、伝導性基材；伝導性基材にわたって提供された外側ベース層；およびこの外側ベース層に配設された外表面コーティングを含むことができ、この外表面コーティングが、複数の伝導性充填剤および１つ以上のポリマーを含む。外側ベース層は、イソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成できる。外側ベース層は、約１０^５ｏｈｍ／平方〜約１０^１３ｏｈｍ／平方の範囲の表面抵抗率、および約０．１μｍ〜約４μｍの範囲の表面ラフネスＲ_ｚを有することができる。外表面層の１つ以上のポリマーは、メラミン樹脂、フェノール樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、およびエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマーおよびこれらの組み合わせから選択される材料を含むことができる。外表面コーティングは、約１０^５ｏｈｍ／平方〜約１０^１０ｏｈｍ／平方の範囲の表面抵抗率、および約０．１μｍ〜約１．９９μｍの範囲の表面ラフネスＲ_ｚを有することができる。

図１Ａは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な帯電デバイスを示す。 図１Ｂは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な帯電デバイスを示す。 図２Ａは、本教示の種々の実施形態に従う帯電部材の種々の例示的な外表面コーティングを示す。 図２Ｂは、本教示の種々の実施形態に従う帯電部材の種々の例示的な外表面コーティングを示す。 図３は、本教示の開示された実施形態を有していない帯電部材からのスキャンされた印刷画像を示す。

図１Ａ〜１Ｂは、本教示の種々の実施形態に従う例示的な帯電デバイスを示す。例えば、図１Ａ〜１Ｂのそれぞれのデバイスは、感光性部材、例えば光伝導性ドラム１１０を含むことができ、この部材は帯電器によってその表面を帯電されることができ、帯電器には電源１０８から電圧が供給され得る。帯電器は、例えば図１Ａ〜１Ｂに示されるように帯電ローラ１２０Ａ〜Ｂの形態での帯電部材であることができるが、当業者は、本教示の種々の実施形態に従って、帯電ベルト、シート、フィルム、またはドレルト（ベルトとドラムとの中間物）を含む他のタイプの帯電部材を使用できることを理解する。従って、ローラ、ベルトおよび／またはドレルトの形態での種々の伝導性基材は、帯電デバイスにおける帯電部材に使用できる。

それぞれの例示的な帯電ローラ１２０Ａ／Ｂは、外側ベース層１２３にわたって／外側ベース層１２３上に配設された外表面コーティング１２９を含む層スタックを含むことができる。層スタックは、伝導性コア１１２のような伝導性基材にわたって配設できる。図１Ａ〜１Ｂに示されるように、帯電ローラ１２０Ａ／Ｂは回転状態にある間、ＤＣ電圧および場合によりＡＣ電流は、電源１０８から帯電ローラ１２０Ａ／Ｂの伝導性コア１２１に印加でき、感光性ドラム１１０を帯電できる。

図１Ａ〜１Ｂにおける各帯電部材１２０Ａ／Ｂは、例示的な光伝導性ドラム１１０と接触し続けるが、当業者は、帯電部材１２０Ａ〜Ｂは、帯電されるべき誘電体受容器または他の好適な部材を帯電するために使用できることを理解する。加えて、光伝導性ドラムを用いる代わりに、光伝導性部材は、ベルト、フィルム、ドレルト（ベルトとドラムとの中間物）、または他の既知の光伝導性部材の形態であることができる。

実施形態の１つでは、図１Ａにおいて帯電ローラ１２０Ａは、本教示の種々の実施形態に従って、伝導性コア１２１および伝導性コア１２１に直接提供される層スタック（外側ベース層１２３にわたって／外側ベース層１２３上の外表面コーティング１２９を含む）を含むことができる。

実施形態において、任意層、例えば中間層および／または接着剤層は、図１Ａのいずれかの隣接層間に位置できる。例えば、図１Ｂに示される例示的な帯電ローラ１２０Ｂは、図１Ａの要素すべてを含むことができ、さらに、図１Ｂに示されるように伝導性コア１２１と外側ベース層１２３との間、および／または外側ベース層１２３と外表面コーティング１２９との間に配置される任意層、中間層および／または接着剤層を含む。

図１Ａ〜１Ｂにおける伝導性コア１２１は、電極および各帯電ローラ１２０Ａ／Ｂの支持部材として作用できる。伝導性コア１２１は、アルミニウムの金属または金属合金、銅合金、ステンレススチールなど；クロムまたはニッケルめっきでコーティングされた鉄；および／または電気伝導性樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない電気伝導性材料から形成できる。電気伝導性支持体の直径は、例えば約１ｍｍ〜約２０ｃｍ、または約３ｍｍ〜約１０ｃｍ、または約５ｍｍ〜約２ｃｍであることができる。当業者に既知のいずれかの好適な伝導性コアまたは基材は、本教示の種々の実施形態に従って使用できる。

外側ベース層１２３は、例えばイソプレン、クロロプレン、エピクロロヒドリン、ブチルエラストマー、ポリウレタン、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドコポリマー、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン（ＥＰＤＭ）エラストマー、アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー（ＮＢＲ）、天然ゴムなど、およびこれらの組み合わせが挙げられる材料から形成できる。

任意の中間層および／または接着剤層は、開示された帯電部材の所望の特性および性能目的を達成するために適用できる。例示的な中間層は、エラストマー層、例えばシリコーン、ＥＰＤＭ、ウレタン、エピクロロヒドリンなどが挙げられる材料から形成された中間伝導性ゴム層であることができる。例示的な接着剤層は、例えばエポキシ樹脂およびポリシロキサンから形成できる。接着剤としては、知的財産権を有する材料、例えばＴＨＩＸＯＮ４０３／４０４、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ａ−１１００、Ｄｏｗ Ｈ４１、Ｄｏｗ ＴＡＣＴＩＸ７４０、Ｄｏｗ ＴＡＣＴＩＸ７４１、およびＤｏｗ ＴＡＣＴＩＸ７４２を挙げることができる。

実施形態において、帯電ローラを用いる代わりに、例えばローラ１２０Ａ〜Ｂの材料および構造に対応する種々の帯電ベルトまたはシートまたはドレルトが、感光性部材を帯電するために使用できる。

各帯電部材１２０Ａ〜Ｂについて、外側ベース層１２３にわたって／外側ベース層１２３上に提供された外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂは、１つ以上のポリマーと組み合わせた少なくとも複数の充填剤を含むことができる。例えば、図２Ａ〜２Ｂは、本教示の種々の実施形態に従う種々の例示的な外表面コーティング１２９Ａ〜Ｂを記載する。示されるように、１つ以上のポリマーは、図２Ａ〜２Ｂに示されるようにポリマーマトリックス２８０Ａおよび／または２８０を形成でき、および／または図２Ｂに示されるようにポリマー粒子２８０Ｂであることができる。ポリマー粒子２８０Ｂは、外表面コーティング１２９Ｂ内に分散された、約２０ｎｍ〜約１０μｍ、または約１００ｎｍ〜約２μｍ、または約３００ｎｍ〜約１μｍの範囲の平均粒径を有することができる。ポリマー粒子２８０Ｂは、外表面コーティング全体の約５０重量％〜約９９重量％、または約６０重量％〜約９５重量％、または約７０重量％〜約９０重量％の範囲の量で存在できる。

充填剤２０５は、伝導性または半導体性であることができる。例示的な充填剤材料としては、カーボンブラック、例えばＫｅｔｊｅｎ Ｂｌａｃｋおよびアセチレンブラック；熱分解炭素、グラファイト；金属または金属合金、例えばアルミニウム、銅、ニッケルおよびステンレススチール；金属酸化物、ドープ酸化金属、例えば酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、および酸化スズ−酸化インジウム固溶体；伝導性ポリマー；電気伝導性プロセスによって処理された表面を有する絶縁材料など；テトラエチルアンモニウムの過塩素酸塩または塩素酸塩、ラウリルトリメチルアンモニウムなど；アルカリ金属、例えばリチウムおよびマグネシウムの過塩素酸塩または塩素酸塩、およびアルカリまたはアルカリ土類金属の塩など；および／またはこれらの組み合わせが挙げることができるが、これらに限定されない。例示的な伝導性ポリマーとしては、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（スチレンスルホネート）ポリマー（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ＰＥＤＯＴ−ＰＥＧ（すなわち、ポリエチレングリコール）ブロックコポリマー、およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。

実施形態において、伝導性または半導体充填剤２０５は、帯電部材１２０Ａ〜Ｂの各層に含まれることができ、この部材は、外表面コーティング１２９、外側ベース層１２３、任意中間層および／または任意の接着剤層を含む。

外表面コーティング１２９はまた、１つ以上のポリマーを含むことができる。例示的なポリマーとしては、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリイミド、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマー、およびエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマー、フルオロポリマーおよびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。

ポリカプロラクトンは、熱可塑性であることができ、約１０，０００〜約８０，０００、例えば約２０，０００〜約５０，０００、または約２５，０００〜約４５，０００の範囲の重量平均分子量を有することができる。熱可塑性ポリカプロラクトンの市販例としては、Ｃａｐａ（登録商標）６２５０およびＣａｐａ（登録商標）６１００（Ｐｅｒｓｔｏｒｐ，ＳｗｅｄｅｎのＰｅｒｓｔｏｒｐ ＡＢおよび／またはＴｏｌｅｄｏ，ＯｈｉｏのＰｅｒｓｔｏｒｐ ＵＳＡ）を挙げることができる。

共役ジエンモノマー、ビニル芳香族モノマーおよび／またはエチレン性不飽和ニトリルモノマーから誘導されるコポリマーとしては、スチレン−ブタジエン（ＳＢ）コポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン（ＮＢＲ）コポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）ターポリマーなど、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。特定実施形態において、外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂのために使用されるポリマーは、熱可塑性アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）ターポリマーであることができる。アクリロニトリルは、ＡＢＳターポリマーの約１５重量％〜約３５重量％で含まれることができる。ブタジエンは、ＡＢＳターポリマーの約５重量％〜約３０重量％で含まれることができる。スチレンは、ＡＢＳターポリマーの約４０重量％〜約６０重量％で含まれることができる。ＡＢＳコポリマーの市販例としては、例えばＭｉｄｄｌｅｂｕｒｙ，ＣＴのＣｈｅｍｔｕｒａ Ｃｏｒｐ．からのＢｌｅｎｄｅｘ（登録商標）２００を挙げることができる。

種々のポリウレタンは、外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂのための熱可塑性または熱硬化性ポリマーとして本明細書で好適に使用できる。実施形態において、好適なポリウレタンは、ポリアクリレートおよびポリイソシアネートから誘導できる。好適なポリウレタンとしては、ポリアスパラギン酸エステルおよびイソシアネートの反応生成物（「２Ｋウレタン」）；ヒドロキシ官能性ポリアクリレートおよびイソシアネートの反応生成物など；およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。ポリアクリレートの市販例としては、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）ＮＨ１１２０およびＤｅｓｍｏｐｈｅｎ（登録商標）Ａ４５０ＢＡ（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ，ＧｅｒｍａｎｙのＢａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＡＧ）を挙げることができる。イソシアネートの市販例としては、Ｄｅｓｍｏｄｕｒ（登録商標）ＢＬ３１７５Ａ（Ｌｅｖｅｒｋｕｓｅｎ，ＧｅｒｍａｎｙのＢａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＡＧ）を挙げることができる。

種々のフェノール樹脂は、外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂのためのポリマーとして本明細書で使用できる。本明細書で使用される場合、用語「フェノール樹脂」は、酸性または塩基性触媒の存在下、アルデヒドとフェノール供給源との縮合生成物を指す。

フェノール供給源は、例えば、フェノール、アルキル置換されたフェノール、例えばクレゾールおよびキシレノール；ハロゲン置換されたフェノール、例えばクロロフェノール；多価フェノール、例えばレソルシノールまたはピロカテコール；多価フェノール、例えばナフトールおよびビスフェノールＡ；アリール置換されたフェノール；シクロアルキル置換されたフェノール；アリールオキシ置換されたフェノールなど、およびこれらの組み合わせであることができる。種々の実施形態において、フェノール供給源は、フェノール、２，６−キシレノール、ｏ−クレゾール、ｐ−クレゾール、３，５−キシレノール、３，４−キシレノール、２，３，４−トリメチルフェノール、３−エチルフェノール、３，５−ジエチルフェノール、ｐ−ブチルフェノール、３，５−ジブチルフェノール、ｐ−アミルフェノール、ｐ−シクロヘキシルフェノール、ｐ−オクチルフェノール、３，５−ジシクロヘキシルフェノール、ｐ−フェニルフェノール、ｐ−クロチルフェノール、３，５−ジメトキシフェノール、３，４，５−トリメトキシフェノール、ｐ−エトキシフェノール、ｐ−ブトキシフェノール、３−メチル−４−メトキシフェノール、ｐ−フェノキシフェノール、多環フェノール、例えばビスフェノールＡ、およびこれらの組み合わせであることができる。

フェノール系樹脂を製造する際に使用するためのアルデヒドは、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、パラアルデヒド、グリオキザール、フルフルアルデヒド、プロピノンアルデヒド、ベンズアルデヒドおよびこれらの組み合わせであることができる。実施形態の１つでは、アルデヒドはホルムアルデヒドであることができる。

フェノール樹脂の非限定例としては、ジシクロペンタジエンタイプのフェノール系樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。フェノール樹脂の他の非限定例としては、アルコール可溶性レゾールタイプのフェノール樹脂、例えばＰＨＥＮＯＬＯＴＥ（登録商標）Ｊ−３２５（Ｔｏｋｙｏ，ＪａｐａｎのＤＩＣ Ｃｏｒｐ）；フェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、およびクレゾールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばＶＡＲＣＵＭ（登録商標）２９１５９および２９１０１（ＯｘｙＣｈｅｍ Ｃｏ．）およびＤＵＲＩＴＥ（登録商標）９７（Ｂｏｒｄｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）；またはアンモニア、クレゾール、およびフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばＶＡＲＣＵＭ（登録商標）２９１１２（ＯｘｙＣｈｅｍ Ｃｏ．）；または４，４’−（１−メチルエチリデン）ビスフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばＶＡＲＣＵＭ（登録商標）２９１０８および２９１１６（ＯｘｙＣｈｅｍ Ｃｏ．）；またはクレゾールおよびフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばＶＡＲＣＵＭ（登録商標）２９４５７（ＯｘｙＣｈｅｍ Ｃｏ．）、ＤＵＲＩＴＥ（登録商標）ＳＤ−４２３Ａ、ＳＤ−４２２Ａ（Ｂｏｒｄｅｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）；またはフェノールおよびｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールを有するホルムアルデヒドポリマー、例えばＤＵＲＩＴＥ（登録商標）ＥＳＤ５５６Ｃ（Ｂｏｒｄｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）を挙げることができる。

実施形態において、フェノール樹脂は、そのまま使用でき、またはそれらは修飾されることができる。例えば、フェノール樹脂は、好適な可塑剤で修飾でき、可塑剤としては、例えば、ポリビニルブチラール、ナイロン樹脂、熱硬化性アクリル系樹脂、ポリビニルホルマール、アルキド、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂（ビスフェノールＡ、エピクロロヒドリンポリマーなど）、ポリアミド、ポリアクリレート、オイルなど、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。種々の修飾剤は、ＤＥＳＭＯＰＨＥＮ（登録商標）、ＤＥＳＭＯＤＵＲ（登録商標）、ＢＵＴＶＡＲ（登録商標）、ＥＬＶＡＭＩＤＥ（登録商標）、ＤＯＲＥＳＣＯ（登録商標）、ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）、およびＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。

種々のアミノプラスト樹脂は、外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂのためのポリマーとして本明細書で使用できる。本明細書で使用される場合、用語「アミノプラスト樹脂」は、窒素含有物質およびホルムアルデヒドから製造されるアミノ樹脂を指し、ここで窒素含有物質としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミンおよび／またはグリコールウリルを挙げることができる。アミノプラスト樹脂は、高度にアルキル化される、または部分的にアルキル化されることができる。実施形態において、アミノプラスト樹脂はそのまま使用でき、またはそれらは修飾できる。例えば、アミノプラスト樹脂は、好適な可塑剤で修飾でき、可塑剤としては例えば、ポリビニルブチラール、ナイロン樹脂、熱硬化性アクリル系樹脂、ポリビニルホルマール、アルキド、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂（ビスフェノールＡ、エピクロロヒドリンポリマーなど）、ポリアミド、ポリアクリレート、オイルなど、およびこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。種々の修飾剤は、ＤＥＳＭＯＰＨＥＮ（登録商標）、ＤＥＳＭＯＤＵＲ（登録商標）、ＢＵＴＶＡＲ（登録商標）、ＥＬＶＡＭＩＤＥ（登録商標）、ＤＯＲＥＳＣＯ（登録商標）、ＳＩＬＣＬＥＡＮ（登録商標）、およびＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。

メラミンが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂は「メラミン樹脂」として知られている場合がある。メラミン樹脂は、ＣＹＭＥＬ（登録商標）、ＢＥＥＴＬＥ（登録商標）、ＤＹＮＯＭＩＮ（登録商標）、ＢＥＣＫＡＭＩＮＥ（登録商標）、ＵＦＲ（登録商標）、ＢＡＫＥＬＩＴＥ（登録商標）、ＩＳＯＭＩＮ（登録商標）、ＭＥＬＡＩＣＡＲ（登録商標）、ＭＥＬＢＲＩＴＥ（登録商標）、ＭＥＬＭＥＸ（登録商標）、ＭＥＬＯＰＡＳ（登録商標）、ＲＥＳＡＲＴ（登録商標）およびＵＬＴＲＡＰＡＳ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。

メラミン樹脂は、次の一般式を有することができる：
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５およびＲ_６は、同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約１〜約１２個の炭素原子、または約１〜約８個の炭素原子、または約１〜約４個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。

メラミン樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、メラミン樹脂は、高度にアルキル化／アルコキシル化され、部分的にアルキル化／アルコキシル化され、または混合アルキル化／アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、メラミン樹脂は、メチル化、ｎ−ブチル化またはイソブチル化されることができる。他の実施形態において、メラミン樹脂は、低いメチロールおよび高いイミノ含有量を有することができる。実施形態において、メラミン樹脂は、メトキシメチルおよびイミノ主要機能を伴ってオリゴマー性質と記載されることができる。メラミン樹脂の非限定例としては、メチル化された高イミノメラミン樹脂（部分的にメチロール化されたおよび高度にアルキル化された）、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）３２３、３２５、３２７、３２８、３８５；高度にメチル化されたメラミン樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）３５０、９３７０；部分的にメチル化されたメラミン樹脂（高度にメチロール化されたおよび部分的にメチル化された）、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）３７３、３７０；高固形分の混合エーテルメラミン樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）１１３０、３２４；ｎ−ブチル化メラミン樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）１１５１、６１５；ｎ−ブチル化された高イミノメラミン樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）１１５８；イソ−ブチル化メラミン樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）２５５−１０を挙げることができる。ＣＹＭＥＬ（登録商標）メラミン樹脂は、Ｗｏｏｄｌａｎｄ Ｐａｒｋ，ＮＪのＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販されている。

実施形態において、メラミン樹脂は、メチル化ホルムアルデヒド−メラミン樹脂、メトキシメチル化メラミン樹脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、ヘキサメチロールメラミン樹脂、アルコキシアルキル化メラミン樹脂、例えばメトキシメチル化メラミン樹脂、エトキシメチル化メラミン樹脂、プロポキシメチル化メラミン樹脂、ブトキシメチル化メラミン樹脂、およびこれらの混合物から選択できる。

実施形態において、尿素が使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた「尿素樹脂」として知られる。尿素樹脂は、ＣＹＭＥＬ（登録商標）、ＢＥＥＴＬＥ（登録商標）、ＤＹＮＯＭＩＮ（登録商標）、ＢＥＣＫＡＭＩＮＥ（登録商標）およびＡＭＩＲＥＭＥ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。

尿素樹脂は次の一般式を有することができる：
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約１〜約１２個の炭素原子、または約１〜約８個の炭素原子、または約１〜約４個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。

実施形態において、尿素樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、尿素樹脂は、高度にアルキル化／アルコキシル化され、部分的にアルキル化／アルコキシル化され、または混合アルキル化／アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、尿素樹脂は、メチル化、ｎ−ブチル化またはイソブチル化されることができる。尿素樹脂の非限定例としては、メチル化尿素樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）Ｕ−６５、Ｕ−３８２；ｎ−ブチル化尿素樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）Ｕ−１０５４、ＵＢ−３０−Ｂ；イソブチル化尿素樹脂、例えばＣＹＭＥＬ（登録商標）Ｕ−６６２、ＵＩ−１９−Ｉを挙げることができる。ＣＹＭＥＬ（登録商標）尿素樹脂は、Ｃｙｔｅｃａｎｄ Ｐａｒｋ，ＮＪのＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販される。

実施形態において、ベンゾグアナミンが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた、「ベンゾグアナミン樹脂」として知られる。ベンゾグアナミン樹脂は、ＣＹＭＥＬ（登録商標）、ＢＥＥＴＬＥ（登録商標）、およびＵＦＯＲＭＩＴＥ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名で知られている。

ベンゾグアナミン樹脂は次の一般式を有することができる：
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約１〜約１２個の炭素原子、または約１〜約８個の炭素原子、または約１〜約４個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。

ベンゾグアナミン樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、ベンゾグアナミン樹脂は、高度にアルキル化／アルコキシル化され、部分的にアルキル化／アルコキシル化され、または混合アルキル化／アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、ベンゾグアナミン樹脂は、メチル化、ｎ−ブチル化またはイソブチル化されることができる。ベンゾグアナミン樹脂の非限定例としては、ＣＹＭＥＬ（登録商標）６５９、５０１０、５０１１を含むことができる。ＣＹＭＥＬ（登録商標）ベンゾグアナミン樹脂は、Ｗｏｏｄｌａｎｄ Ｐａｒｋ，ＮＪのＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販されている。

実施形態において、グリコウラシルが使用される場合、得られたアミノプラスト樹脂はまた「グリコールウリル樹脂」として知られる。グリコールウリル樹脂は、ＣＹＭＥＬ（登録商標）およびＰＯＷＤＥＲＬＩＮＫ（登録商標）が挙げられるが、これらに限定されない種々の商標名にて知られている。

グリコールウリル樹脂は、次の一般式を有することができる：
式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４は同一または異なることができ、それぞれ独立に、水素原子、あるいは約１〜約１２個の炭素原子、または約１〜約８個の炭素原子、または約１〜約４個の炭素原子を有するアルキル鎖を表す。

グリコールウリル樹脂は、水−可溶性、分散性または非分散性であることができる。種々の実施形態において、グリコールウリル樹脂は、高度にアルキル化／アルコキシル化され、部分的にアルキル化／アルコキシル化され、または混合アルキル化／アルコキシル化されることができる。種々の実施形態において、グリコールウリル樹脂は、メチル化、ｎ−ブチル化またはイソブチル化されることができる。グリコールウリル樹脂の非限定例としては、ＣＹＭＥＬ（登録商標）１１７０、１１７１が挙げられる。ＣＹＭＥＬ（登録商標）グリコールウリル樹脂は、Ｗｏｏｄｌａｎｄ Ｐａｒｋ，ＮＪのＣｙｔｅｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．から市販されている。

実施形態において、フッ素含有ポリマーまたはフルオロポリマーは、例えばフルオロポリマー粒子として、外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂのために使用できる。これらのフルオロポリマーは、例えばビニリデンフルオライド、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル、およびこれらの混合物からなる群から選択されるモノマー性繰り返し単位を含むことができる。フルオロポリマーは、線状または分岐状ポリマー、および架橋フルオロエラストマーを含むことができる。フルオロポリマーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂（ＰＦＡ）；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のコポリマー；ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）およびビニリデンフルオライド（ＶＤＦ（登録商標）またはＶＦ２）のコポリマー；テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（ＶＤＦ（登録商標））、およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のターポリマー；およびテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド（ＶＦ２）、およびヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）のテトラポリマーおよびこれらの混合物を挙げることができる。実施形態において、フルオロポリマーおよび／またはそれらの粒子は、化学および熱安定性を提供でき、低い表面エネルギーを有することができる。フルオロポリマーおよび／またはそれらの粒子は、約２５５℃〜約３６０℃または約２８０℃〜約３３０℃の溶融温度を有することができる。特定実施形態において、例示的なフルオロポリマーおよび／またはそれらの粒子は、外表面コーティングを形成するために溶融できる。

外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂは、コーティングプロセスを含む種々のフィルム形成技術によって形成でき、続いて固化プロセス、例えば硬化、乾燥、溶融、および／または冷却プロセスにより、物理的または化学的にポリマーと架橋して、ポリマーマトリックスを形成できる。

例えば、伝導性充填剤および１つ以上のポリマー（例えばＰＣＬ）を含む分散液は、例えばトルエンのような溶媒中でのボールミル加工によって調製できる。このプロセスは、数日を要する場合がある。分散液は、約５％〜約６０％、または約１０％〜約５０％、または約２０％〜約４０％の範囲の固形分重量％を含むことができる。次いで分散液は、例えばＢＣＲの伝導性基材、ＢＣＲの中間層、ＢＣＲの接着剤層、および／または従来のＢＣＲの従来の外側ベース層にコーティングできる。分散液を表面に適用するための例示的なコーティング技術としては、浸漬コーティング、ローラコーティング、スプレーコーティング、回転噴霧器、リングコーティング、ダイキャスティング、フローコーティングなどを挙げることができるが、これらに限定されない。適用されたまたはコーティングされた分散液は、次いで使用されるポリマーに従って、固化、例えば硬化または乾燥できる。

あるいは、分散液は、伝導性充填剤および複数のポリマー粒子を含むように調製できる。実施形態において、ポリマー粒子は、ポリマー粒子分散液に含有されることができ、これを次いで伝導性充填剤と混合する。例えば、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する混合物は、上述のように所望の固形分パーセンテージを有するように形成できる。

実施形態の１つでは、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する分散液のフィルムまたは層形成は、例えばＢＣＲの伝導性基材、中間層、接着剤層、および／または外側ベース層にコーティングされることができる。コーティングされた分散液はさらに、例えばポリマー粒子の一部を少なくとも部分的に溶融し、続いて例えば冷却プロセスによって処理することができる。ポリマー粒子のこうした部分的な溶融は、図２Ｂに示されるポリマーマトリックス２８０を形成できる。

別の実施形態において、伝導性充填剤およびポリマー粒子を含有する分散液のフィルムまたは層形成は、第２のポリマーをそれらと混合する、例えば使用されるポリマーに依存して好適な溶媒中でのボールミル加工プロセスを用いることによって処理できる。第２のポリマーは、ポリマー粒子と同一または異なることができる。伝導性充填剤、ポリマー粒子、および第２のポリマーを含有する分散液は、上述の所望の固形分重量％、例えば約５％〜約６０％、または約１０％〜約５０％、または約２０％〜約４０％の範囲を有することができる。次いで分散液を、種々のコーティング技術を用いて、例えばＢＣＲの伝導性基材、中間層、接着剤層、および／または外側ベース層にコーティングできる。適用されたまたはコーティングされた分散液は、次いで使用されるポリマーに従って、固化、例えば硬化または乾燥できる。外表面コーティング１２９Ｂは、次いでポリマーマトリックス２８０中に分散した伝導性充填剤２０５およびポリマー粒子２８０Ｂの両方を有するように形成できる。

他の場合、伝導性充填剤および特定量の固形分を有するポリマーを含有する分散液はまた、別個の基材表面に適用でき、固化した層を形成でき、これを次いで層形成後の基材から除去し、次いで外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂとして帯電部材の対応する層（例えば伝導性コア、外側ベース層など）に適用する。

実施形態において、得られた帯電部材の特定表面、電気的、機械的および／または構造的特性は、外側ベース層１２３にわたって／外側ベース層１２３上に提供された外表面コーティング１２９または１２９Ａ／Ｂを含む層スタックの選択に依存して、選択および制御でき、各層は、充填剤およびポリマーについて所望の量／材料選択、層／コーティング形成について所望の条件／方法などを有する。この場合、所望の特性および性能目的を達成するための外表面コーティングおよび外側ベース層からの組み合わせ効果は、開示された帯電部材および関連帯電デバイスについて得ることができ、これは事実上、多数の環境および機械的変化に影響されない。

例えば、外側ベース層にわたる／外側ベース層上の外表面コーティングは、数千サイクルの期間にわたって安定に均一に帯電され、帯電部材の外表面における粒子の構築を防止するような、表面ラフネス（Ｒ_ｚ）を有することができる。故に、これらのコーティングは、表面における摩耗および粒子蓄積に関連するプリント欠陥を排除するための帯電部材の表面における摩耗および変形の顕在を防止できる。

外側ベース層１２３は、約１０ｍｍ〜約２０ｃｍ、または約５０ｍｍ〜約３ｃｍ、または約１ｃｍ〜約２ｃｍの厚さを有することができる。外側ベース層１２３は、約１０^５ｏｈｍ／平方〜約１０^１３ｏｈｍ／平方、または約１０^６ｏｈｍ／平方〜約１０^１１ｏｈｍ／平方、または約１０^７ｏｈｍ／平方〜約１０^１０ｏｈｍ／平方の範囲の電気表面抵抗率を有することができる。外側ベース層１２３は、約０．１μｍ〜約４μｍ、または約０．２μｍ〜約３μｍ、または約０．３μｍ〜約２μｍの範囲の表面ラフネスＲ_ｚを有することができる。外側ベース層１２３は、外表面コーティングの総重量の約１重量％〜約３０重量％、または約１０重量％〜約２５重量％、または約１５重量％〜約２０重量％の範囲の量にて半導体または伝導性粒子（図２Ａ〜２Ｂの２０５を参照）を含むことができる。

外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂは、約１μｍ〜約１００μｍ、または約３μｍ〜約４０μｍ、または約４μｍ〜約２０μｍの範囲の厚さを有することができる。外表面コーティングは、約１０^５ｏｈｍ／平方〜約１０^１０ｏｈｍ／平方、または約１０^６ｏｈｍ／平方〜約１０^９ｏｈｍ／平方、または約１０^７ｏｈｍ／平方〜約１０^８ｏｈｍ／平方の範囲の表面抵抗率を有する帯電部材を提供できる。実施形態において、外表面コーティングは、約２μｍ未満、例えば約０．１μｍ〜約１．９９μｍ、または約０．２５μｍ〜約１．５μｍ、または約０．５μｍ〜約１．０μｍの表面ラフネスＲ_ｚを有する帯電部材を提供できる。外表面コーティング１２９、１２９Ａ／Ｂは、外表面コーティングの総重量の約１重量％〜約６０重量％、または約１０重量％〜約５０重量％、または約１５重量％〜約４０重量％の範囲の量で伝導性粒子を含むことができる。

実施形態において、外側コーティングおよび／または外側ベース層の寸法、充填剤、および／または電気的、機械的、および／または他の特徴は制限されない。

本明細書で使用される場合、用語表面ラフネスＲ_ｚは、標準ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２に開示されるような１０点中間表面ラフネスを指す。用語、表面ラフネス、プロファイル、プロファイルの参照長さ、ラフネス曲線、カットオフ値、プロファイルの中間線、およびプロファイルピークおよび谷は、この標準に規定される通りである。例えば、１０点中間ラフネスは、差異の値であり、その長さはプロファイルからの参照長さに対応するサンプル化された部分内で、中間線に平行であり、プロファイルと交差しない直線からの垂直倍率方向にて測定される場合に最高の高さから５^番目の高さまでのピーク高度の中間値と、最も深い谷から５^番目の深さまでの谷の高度の中間値との間で、マイクロメートル（μｍ）単位で表現される値である。プロファイルは、例えば標準表面形状測定装置によって示されてもよい。

加えて、開示された外表面コーティングおよび／または層スタックは、関連する印刷機部材と直接接触することによる問題を解決するために、帯電部材の保護層として機能し得る。例えば、均一帯電および所望の帯電性は、開示された外表面コーティングおよび／または層スタックを有していない従来のＢＣＲにわたって達成できる。プリント品質は改善できる。さらに、開示された外表面コーティングおよび／または層スタックは、従来のＢＣＲまたは開示された例示的な部材１２０Ａ〜Ｂをリファビッシュできる。一般に、ＢＣＲの外表面が許容可能なプリントを提供するのには損傷を受け過ぎている場合、リファビッシュするために回収されるべきである。実施形態において、リファビッシュは、開示された外表面コーティングおよび／または層スタックを適用することを含むことができる。保護層を既に有するまたは有していない損傷した表面を有するＢＣＲにこの保護層を適用することによって、ＢＣＲは複数回使用できる。

例示的な分散液は、１つ以上のポリマーとカーボンブラックとを含有する混合物をボールミル加工することによって調製した。表１には、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ７２カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｏｓｔｏｎ，ＭＡ）と組み合わせた種々の例示的なポリマーを示す。表１における各分散液は、１／８インチのステンレスチールショットを使用し、約３日間の期間にわたってボールミル加工した。次いで分散液をろ過し、ミリングボールを除去し、Ｔｓｕｋｉａｇｅコーターを用いてＩｍａｒｉＢＣＲ上にコーティングし、約６μｍのコーティング厚さを得た。コーティングされたローラは、次いで約１４０℃に設定された対流オーブンにて約１５分間乾燥し、ＢＣＲを形成した。これらのコーティングそれぞれについて、例えばＨｉｒｅｓｔａ ＵＰ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ Ｍｅｔｅｒによって測定される表面抵抗率および、例えばＰｅｒｔｈｏｍｅｔｅｒによって測定される表面ラフネスを表１に示す。

表１において、例示的な外表面コーティングは、（Ａ）硬化剤Ｂ９８とＣＹＭＥＬ（登録商標）３２５表面コーティングを有するメラミン樹脂組成物；（Ｂ） ＤＯＲＥＳＣＯ（登録商標）ＴＡ−２２８／ＣＹＭＥＬ（登録商標）１１７０を含む表面コーティング；および（Ｃ）Ｂｌｅｎｄｅｘ２００のＡＢＳ表面コーティングを含むを含んでいた。表面コーティング（Ａ）〜（Ｃ）を有する得られた各ＢＣＲのための帯電均一性スキャンニングは、Ｈｏｄａｋａ固定器具における５０ｋサイクル摩耗試験前後で行われた。得られたＢＣＲそれぞれの帯電均一性は、外表面コーティングを有していないコントロールＢＣＲよりも大きく観察されたが、これは電荷構築も電荷容量の劣化もないことを示す。

得られた各ＢＣＲを、Ｈｏｄａｋａ固定器具における５０ｋサイクル摩耗に供した後回収されたスキャンされたプリント画像はプリント欠陥を示さなかったが、これは摩耗、スクラッチまたは他の表面欠陥が試験期間中には顕在化せず、得られたＢＣＲの表面に回収されたトナー堆積物がなかったことを示す。対照的に、外表面コーティングも層スタックも有していないコントロールＢＣＲから得られたプリント画像は、図３に見られるように顕著なストリーキングを示した。形成されたＢＣＲの寿命は、開示された外表面コーティングまたは開示された層スタックの適用により延長された。

Claims (4)

1. 伝導性基材と、
   前記伝導性基材にわたって配設され、０．３μｍ〜２μｍの範囲の表面ラフネスＲ_ｚを有し、ブチルエラストマー、シリコーンエラストマー、フッ素エラストマー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ブタジエンエラストマー、ニトリルエラストマー、エチレンプロピレンエラストマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される材料から形成された外側ベース層と、
   前記外側ベース層に配設され、２μｍ未満の表面ラフネスＲ_ｚを有し、複数の伝導性充填剤と、ポリ尿素、ポリオレフィン、ポリカルボネート、アミノプラスト樹脂、およびこれらの組み合わせからなる群から選択された１つ以上のポリマーとを含む外表面コーティングと、
   前記伝導性基材と前記外側ベース層との間に配置されると共に伝導性充填剤を備える接着剤層と、
   を備える帯電部材であって、
   前記伝導性基材および前記外側ベース層に、分散液を用いてコーティングされて形成された層を更に備え、
   前記分散液は、伝導性充填剤および１つ以上のポリマーを含み、
   前記外表面コーティングは、前記１つ以上のポリマーとして、２０ｎｍ〜１０μｍの範囲の平均粒径を有する複数のポリマー粒子を含む、
   帯電部材。
2. 前記複数の伝導性充填剤が、前記外表面コーティングの総固形分含有量に対して、１重量％〜６０重量％の範囲の量で存在する、請求項１に記載の帯電部材。
3. 前記外表面コーティングが、前記１つ以上のポリマーの一部又は前記１つ以上のポリマーと同じ又は異なる第２のポリマーによって形成されたポリマーマトリックスを更に備え、
   前記外表面コーティングに含まれる前記１つ以上のポリマーは、前記外表面コーティングの全体の５０重量％〜９９重量％の範囲の量で存在する、
   請求項１に記載の帯電部材。
4. 前記外表面コーティングは、１μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の帯電部材。