JPWO2020175431A1 - 帯電ロール - Google Patents
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Abstract
Description
図2に示すように、帯電ロール40は、芯材401と、芯材401の外周面に形成されたゴム基材402と、ゴム基材402の外周面にコーティングされた表層403とを有する。ゴム基材402の外周面にコーティング成分によって表層403を形成し、その表層403の表面粗さを適切にすることにより、感光体1と帯電ロール40の間の放電ムラが解消されて、感光体1に均一に放電することが可能となり、露光部3で形成された潜像に正確に対応する量のトナーを現像部2は感光体1の表面に付着させることができる。
芯材401は、限定されるわけではないが、熱伝導性及び機械的強度に優れた金属又は樹脂材料から形成することができ、例えば、ステンレス鋼、ニッケル(Ni)、ニッケル合金、鉄(Fe)、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル(Co−Ni)合金等の金属材料や、PI(ポリイミド樹脂)等の樹脂材料から形成することができる。また、芯材401の構造についても特に制限はなく、中空であっても、中空でなくてもよい。
ゴム基材402は、芯材401の外周面に配置されており、導電性を有する導電性ゴムによって形成されている。ゴム基材402は、1層であっても、2層以上であってもよい。また、芯材401とゴム基材402の間に、必要に応じて密着層や調整層等を設けてもよい。
イオン導電付与材としては、有機塩類、無機塩類、金属錯体、イオン性液体等が挙げられる。有機塩類としては、三フッ化酢酸ナトリウム等が挙げられ、無機塩類としては、過塩素酸リチウム、4級アンモニウム塩等が挙げられる。また、金属錯体としては、ハロゲン化第二鉄−エチレングリコール等が挙げられ、具体的には、特許第3655364号公報に記載されたものを挙げることができる。イオン性液体は、室温で液体である溶融塩であり、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、特に、融点が70℃以下、好ましくは30℃以下のものをいう。具体的には、特開2003−202722号公報に記載されたものを挙げることができる。
ゴム基材402の表面粗さを極力小さくする場合、ゴム基材402の表面粗さ(JIS B 0601:1994に準拠する十点平均粗さ(ten point height of irregularities))RZは、8.5μm以下であることが好ましい。この場合、表面粗さRZは、接触式の表面粗さ計により測定された値である。
乾式研磨は、例えば、ゴム基材402を回転させた状態で、回転砥石をゴム基材402に接触させながら軸方向に移動させることにより行う(トラバース研磨)。ゴム基材402の表面粗さを極力小さくする場合には、回転の際に、例えば、研磨機の砥石回転数を1000rpm、2000rpm、3000rpmのように順次上げてもよい。或いは、研磨砥石の種類を変更してもよく、例えば、GC(green carborundum)砥石番手をGC60、GC120、GC220のように順次上げて研磨してもよい。
また、ゴム基材402の表面を乾式研磨した後に、更に耐水研磨ペーパー等を用いて湿式研磨機で湿式研磨を施して研磨してもよい。ここで、湿式研磨は、耐水研磨ペーパー、例えば、耐水性のサンドペーパーを用い、これに研磨液を供給しながらゴム基材402を回転させた状態で当接させることにより研磨する。
ゴム基材402について、デュロメータ(「JIS K 6253」および「ISO 7619」に準拠した「タイプA」)を用いて測定した硬度は、50°〜64°の範囲が好ましい。
ゴム基材402の外側の表層403は薄いため、帯電ロール40の表面の硬度は、ゴム基材402に影響される。ゴム基材402の硬度が50°未満であると、帯電ロール40の表面の凸部が潰れて、感光体1が汚れやすく、画像不良が発生する。一方、ゴム基材402の硬度が64°より大きいと、帯電ロール40の表面の凸部が画像に反映されるおそれがある。
本実施形態では、ゴム基材402の外周面に、コーティング液を塗布し、乾燥硬化させることにより、表層403を形成することができる。コーティング液を塗布する方法としては、ディップコート法、ロールコート法、スプレーコート法等を用いることができる。
・ベース材 :10重量部〜80重量部。
・導電剤:1重量部〜50重量部。
・表面粗さ付与材:コーティング液全量の70重量%以下。
表面粗さ付与材の粒子405の粒径および添加量を適切に調整することにより、表層403の表面粗さおよび凹凸のピッチを適切に調整することができると考えられる。
コーティング液に含まれるベース材は絶縁体である。ベース材としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アミノ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、メラミン樹脂、ナイロン樹脂等が挙げられる。これらのベース材は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
コーティング液に含まれる導電剤としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、トーカブラック等のカーボンブラック、カーボンナノチューブ、過塩素リチウム等のイオン、ヘキサフルオロリン酸1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム等のイオン性液体、酸化スズ等の金属酸化物、導電性ポリマーが挙げられる。これらの導電剤は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
コーティング液に含まれる表面粗さ付与材の粒子405としては、アクリル粒子、ウレタン粒子、ポリアミド樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、スチレン樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、オレフィン樹脂粒子、エポキシ樹脂粒子、ナイロン樹脂粒子、カーボン、グラファイト、炭化バルン、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、タルク、カオリンクレー、珪藻土、ガラスビーズ、中空ガラス球等が挙げられる。これらの粒子は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。
画像品質を向上するために、コーティング液中の表面粗さ付与材の粒子405の粒径と粒子含有率との関係については、好ましい範囲があると考えられる。
コーティング液に含まれる希釈溶剤としては、特に限定されないが、水系、又は、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メタノール、エタノール、ブタノール、2−プロパノール(IPA)、アセトン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ヘプタン、クロロホルム等の溶剤系等が挙げられる。
実験1では、実施形態に係る帯電ロール40としてサンプル1〜6を製造した。
<ゴム基材の準備>
エピクロルヒドリンゴム(エピクロマーCG−102;株式会社大阪ソーダ(日本国大阪府)製)100重量部に、導電性付与材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム0.5重量部、亜鉛華3重量部、ステアリン酸2重量部、架橋剤1.5重量部を添加したゴム組成物をロールミキサーで混練りした。
混練りしたゴム組成物をシート状の生地にして、直径6mmの芯材401(芯金)の表面に巻いて、プレス成形し、架橋したエピクロルヒドリンゴムからなるゴム基材402を得た。
デュロメータ(「JIS K 6253」および「ISO 7619」に準拠した「タイプA」)を用いて、得られたゴム基材402の硬度を測定した結果、測定値は、50°〜64°であった。
ゴム基材402の表面を研磨機で研磨した。具体的には、得られたゴム基材402の表面を研磨機で研磨して、所定の厚さ(1.25mm)に合わせた後、研磨機の砥石回転数を1000rpm、2000rpm、3000rpmのように順次上げて乾式研磨で研磨した。すなわち、実験1では、ゴム基材402の表面粗さを極力小さくした。
上記のゴム基材402の外周面に表層403を形成するためのコーティング液を作製した。
実験1,2で使用したウレタンビーズの平均粒径と製品名との関係は以下の通りである。但し、実際には、一つの製品は、平均粒径と異なる粒径の粒子を含む。
6μm:ウレタンビーズ「C−800」
10μm:ウレタンビーズ「C−600」
15μm:ウレタンビーズ「C−400」
22μm:ウレタンビーズ「C−300」
研磨したゴム基材402の外周面に、上記コーティング液を塗布して表層403を形成し、帯電ロール40を作製した。具体的には、コーティング液を撹拌し、その液をゴム基材402の表面にスプレーコートして、電気炉にて120℃で60分間乾燥し、ゴム基材402の外周面に表層403を形成し、帯電ロールを作製した。
接触式の表面粗さ測定機(株式会社小坂研究所(日本国東京都)製サーフコーダ「SE500」)を用いて、以下に示した測定条件で表層403の表面粗さ(十点平均粗さ)RZ(JIS B 0601:1994に準拠)を測定した。測定結果を表2に示す。
カットオフ:λc=0.8mm
測定長 :4mm(規準長さ方式)
測定速度 :0.5mm/sec
測定位置:1本の帯電ロール40の内、3か所で表面粗さRZを測定した。そして、これらの値の平均値を計算して、表2に平均値を記載した。
表層403の凹凸平均間隔(mean spacing between peaks)Sm値(JIS B 0601:1994に準拠)を求めた。
まず、帯電ロール40の軸線方向の中央部の2カ所の表面を非接触式のレーザー顕微鏡を用いて撮影した。使用したレーザー顕微鏡は、株式会社キーエンス製(日本国大阪府)の「VK−X200」であった。倍率は400倍であり、2カ所のそれぞれの視野は、帯電ロール40の周方向に528.7μm、帯電ロール40の軸線方向に705.1μmであった。
複写機を用いて帯電ロールの画像評価試験を行った。
複写機は、コニカミノルタ株式会社(日本国東京都)製のカラー複合機(MFP)「bizhub C3850」(直流電圧印加式)であった。
実験1では、通常電圧(REF)より100V下げた電圧(REF−100V)を、外部電源を用いて印加した。
画像ムラの評価は、ハーフトーン画像について局所放電の判定を行い、白ベタ画像について明度判定を行った。局所放電があったことは、ハーフトーン画像において、白点、黒点、白スジ、黒スジの発生を目視で発見することで確認することができる。
速度 :38枚/分
印刷環境:温度23℃、湿度55%
良:局所放電に起因する画像ムラがなかった
不良:局所放電に起因する画像ムラがあった
白ベタ画像について、色彩色差計(chroma meter、コニカミノルタ株式会社製「CR−400」)を用いて、画像内7箇所についてL*値(L* value、明度)を測定した。明度の判定は以下の評価基準で評価した。明度を測定する理由は、地汚れ、すなわちカブリ(印刷されるべきでない箇所に印刷されること)の有無を判断するためである。
良:地汚れなし(L*95.5以上)
不良:地汚れあり(L*95.5より低い)
実験2では、交流電流は、実施形態に係る帯電ロール40としてサンプル7を製造した。
<ゴム基材の準備>
ゴム基材は、実験1のゴム機材と同じである。
上記ゴム基材402の表面を研磨機で研磨した。具体的には、得られたゴム基材402の表面を研磨機で研磨して、所定の厚さ(2mm)に合わせた後、さらに乾式研磨で研磨した。実験2では、砥石回転数を変化させなかった。
上記のゴム基材402の外周面に表層403を形成するためのコーティング液を作製した。
コーティング液の組成は、表1に示す通りである。
実験1と同じ手法で、研磨したゴム基材402の外周面に、上記コーティング液を塗布して表層403を形成し、帯電ロール40を作製した。
実験1と同じ手法で、表層403の表面粗さ(十点平均粗さ)RZを測定した。測定結果を表2に示す。
実験1と同じ手法で、表層403の凹凸平均間隔Sm値(JIS B 0601:1994に準拠)を求めた。測定結果を表2に示す。
複写機を用いて帯電ロールの画像評価試験を行った。
複写機は、株式会社リコー(日本国東京都)製のカラー複合機(MFP)「MP C5503」(交流直流電圧重畳印加式)であった。
画像ムラの評価は、ハーフトーン画像について局所放電の判定を行った。局所放電があったことは、ハーフトーン画像において、白点、黒点、白スジ、黒スジの発生を目視で発見することで確認することができる。白ベタ画像について、目視によって、地汚れ、すなわちカブリの判定を行った。
速度 :30枚/分
印刷環境:温度23℃、湿度55%
良:局所放電に起因する画像ムラがなかった
不良:局所放電に起因する画像ムラがあった
白ベタ画像について、目視によって、地汚れ、すなわちカブリ(印刷されるべきでない箇所に印刷されること)の有無を判定した。
[評価基準]
良:地汚れなし
不良:地汚れあり
2:現像部
20:現像ロール
21:規制ブレード
22:供給ロール
23:トナー
3:露光部
4:帯電部
40:帯電ロール
401:芯材
402:ゴム基材
403:表層
5:クリーニング部
6:転写部
60:シート
実験2では、実施形態に係る帯電ロール40としてサンプル7を製造した。
<ゴム基材の準備>
ゴム基材は、実験1のゴム基材と同じである。
Claims (3)
- 芯材と、前記芯材の周囲に配置されたゴム基材と、前記ゴム基材の周囲に配置された表層とを備え、
前記表層の表面の十点平均粗さRzが、6.5μm以上、11.7μm以下であり、
前記表層の表面の凹凸平均間隔Smが、16.5μm以上、18.8μm以下である
ことを特徴とする帯電ロール。 - 前記表層は、絶縁体から形成されたベース材と前記ベース材に分散された導電材を含む導電性マトリックスと、前記導電性マトリックスに分散された表面粗さ付与材の粒子を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の帯電ロール。 - 前記表面粗さ付与材の粒子は、絶縁体から形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の帯電ロール。
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