JP2005131597A - 導電性部材及び導電性部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラを垂直状態で塗工液中に浸漬するディップ法で導電性部材の表面被覆層を形成する際、塗工液の液温と比重を一定に管理することで、膜厚ムラの無い被覆層を形成する導電性部材、該導電性部材の製造方法を提供することである。
【解決手段】 導電性支持体と、その外周に形成された弾性層及び被覆層を有してなる導電性部材の製造方法において、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し該被覆層を形成する工程、該塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内で一定温度に保つ工程、該塗工液の液比重を一定に保持する工程を少なくとも有していることを特徴とする導電性部材の製造方法、該導電性部材の製造方法で作製された導電性部材表面のダイナミック硬さのバラツキが±２０％以内であることを特徴とする導電性部材。
【選択図】 なし

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における帯電、現像、転写、クリーニング、除電等に用いられる導電性部材、該導電性部材の製造方法に関する。

従来、電子写真プロセスにおける帯電プロセスは、金属ワイヤーに高電圧（直流電圧６〜８ｋＶ）を印加して発生するコロナシャワーにより被帯電体である電子写真感光体面を所定の極性・電位に一様帯電させるコロナ帯電器が広く利用されていた。しかし、高圧電源を必要とする、比較的多量のオゾンが発生する等の問題があった。

これに対して導電性部材を感光体に接触させながら電圧を印加して、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が実用化されている。これは、感光体に、ローラ型、ブレード型、ブラシ型及び磁気ブラシ型等の電荷供給部材としての導電性部材（帯電部材）を接触させ、この接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に一様帯電させるものである。

この帯電方式は、電源の低電圧化とオゾンの発生量が少ないという利点を有している。この中でも特に接触帯電部材として導電性ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。しかしながら、帯電の均一性に関してはコロナ帯電器と比較してやや不利であった。

従来、帯電均一性を改善するために、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当する直流電圧に帯電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧成分（ＡＣ電圧成分）を重畳した電圧（脈流電圧；時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧）を接触帯電部材に印加する「ＡＣ帯電方式」が用いられる（例えば、特許文献１）。

これは、ＤＣ電圧にＡＣ電圧（脈流電圧）を重畳させることで、感光体表面の帯電ムラを生じることなく均一で安定した一様帯電が得られるようにする電位の均し効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはなく、接触帯電方式として優れた方法である。

しかしながら、直流電圧印加時における放電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、交流電流を多量に消費することにより、帯電ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いという課題があった。

これらの課題は、帯電ローラに直流電圧のみを印加して帯電を行うことにより解消されるものの、帯電ローラに直流電圧のみを印加すると、帯電部材被覆層表面の僅かな膜厚ムラによって発生したローラ表面の汚れ（外添剤等）付着ムラがＡＣ帯電方式に比べ、画像不良として現れ易い傾向にある。

上記の汚れ付着ムラは、膜厚ムラによって微小な硬度ムラが生じ、感光体との当接圧が不均一になるため発生するものと考えられている。

一般的な被覆層の形成方法としては、均一な被覆層を形成するのに優れているディップコート法が主に用いられ、数μｍ〜数十μｍの膜が形成されることが多い。この被覆層により、帯電ムラを防止する効果があるが、塗工液を用いて被覆層を形成するため、塗工液の濃度や温度及び基材の表面温度、更には塗工工程の環境温度を十分に管理しないと膜厚ムラが生じ易くなってしまう。

従来、塗工液を用いて被覆層を形成する場合、塗工液の液温を２５〜３５℃の範囲内の所定温度で、ほぼ一定に保ち、ディッピングに供する基材の温度を摂氏３０℃以上で予熱した上でほぼ均一とし、更にディッピング後の乾燥を垂直方向に吊した状態で、ローラの下方から上方に向けて送風するとある（例えば、特許文献２）。

しかし、溶剤系塗工液の場合、塗工液の温度を塗工工程の環境温度より高くすると希釈溶剤の蒸発が速くなり、塗工液の管理がしづらくなるばかりか、ディップ漕液面では局所的に固形分濃度が高くなり、場合によっては液面に薄膜が形成すること等もあり、結果として塗工ムラが発生し易くなる。

また、ディッピングに供する基材の温度についても、塗工工程の環境温度と大きな差があると、ディッピング前に基材を均一に予熱しても、僅かな時間で冷め始め、冷め方にもムラがあるため、これが原因で塗工ムラが発生し易くなる。

ディッピング後の乾燥を垂直方向に吊した状態での送風については、溶剤系塗工液を用いている場合は、気化した溶剤蒸気の比重が重いため、必然的にローラの上方から下方に向けての気流が発生する。

以上の様に溶剤系塗工液を用いた場合は、必ずしもこの方法が適切とはいえなかった。
特開昭６３−１４９６６９号公報（２頁） 特開２００２−２２１８４７号公報（３頁）

以上のように電子写真技術においては近年の市場の高画質化の要求により、上記の様な塗工ムラで生じる僅かな硬度ムラによって発生した帯電部材表面の汚れ付着ムラでさえも帯電不良となって画像上に色濃度ムラとして現れてしまう。これらの要求を満足するために解決すべき重要な課題となっており、更なるレベルアップが必要であった。

本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであって、ローラを垂直状態で塗工液中に浸漬するディップ法で導電性部材の表面被覆層を形成する際、塗工液の液温と比重を一定に管理することで、膜厚ムラの無い被覆層を形成する導電性部材、該導電性部材の製造方法を提供することである。

本発明に従って、導電性支持体と、その外周に形成された弾性層及び被覆層を有してなる導電性部材の製造方法において、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し該被覆層を形成する工程、該塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内で一定温度に保つ工程、該塗工液の液比重を一定に保持する工程を少なくとも有していることを特徴とする導電性部材の製造方法が提供される。

また、本発明に従って、上記導電性部材の製造方法で作製された導電性部材表面のダイナミック硬さのバラツキが±２０％以内であることを特徴とする導電性部材が提供される。

以上のように、本発明によれば、ローラを垂直状態で塗工液中に浸漬するディップコート法で導電性部材の表面被覆層を形成する際、塗工液の液温と比重を一定に管理し、更には基材の表面温度及び塗工工程の環境温度についても液温の管理幅と同様にすることで、膜厚ムラの無い被覆層を形成した導電性部材、該導電性部材の製造方法を提供することが可能となった。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

なお、以下では、ローラー形状の帯電部材の表面被覆層の形成に関して詳述するが、帯電部材以外の、現像剤担持部材、転写部材、クリーニング部材、除電部材等の被接触物を電気的にコントロールする導電性部材において、被覆層を形成する場合も、同様の考え方が適用されうる。また、更には、従来技術で上述したＡＣ帯電よりも使用可能条件が厳しいと考えられるＤＣ帯電の帯電ローラに対して、適合するものであり、ＡＣ帯電への使用可能性が高いのはいうまでも無い。

（１）塗工液の管理
ローラを垂直状態で塗工液中に浸漬するディップ法で導電性部材の表面被覆層を形成する際、膜厚ムラの無い被覆層を得るために、塗工液の処方設計が重要となってくる。例えば、溶剤の選択や固形分濃度の適正化、レベリング剤添加等が挙げられる。しかし、表面被覆層が形成し易い塗工液を作製しても、塗工液の管理を十分に行わなければ、均一な表面被覆層を連続して形成することは出来ない。

一般に塗工液の管理は、液温を一定に保った上で液粘度を管理する手法がその大半を占め、公知の方法となっている。その理由としては、ディップ法で膜を形成する場合、膜厚は塗工液の粘度が支配的に形成されるからである。しかし、粘度で塗工液を管理しようとすると、僅かな構造粘性を持つような塗工液の場合、粘度計と液体の剪断速度とローラを塗工している際のローラと塗工液の剪断速度に違いが発生してしまうため、粘度計の値の変化に対応した形で表面被覆層の膜厚が変化しない場合が屡々発生することがある。

一方で、我々が鋭意検討した結果、液体の比重と膜厚は高い相関性を持つことが分かった。そのため本発明の方法で液管理を行えば、連続して安定した品質の表面被覆層が形成出来るのである。また、塗工液を比重管理すれば、粘度管理で発生する剪断速度の違いによる値の変化等も発生せず、塗工液循環機内の塗工液流量等を変化させても比重としては全く変化がなく、塗工液濃度を一定に管理することが容易にできる。

更に、高い構造粘性を持つ塗工液は、液経時や液保存状態により構造粘性が変化することが多い。実際には、塗工液を粘度管理した場合、塗工液循環機中で塗工液を循環し、液粘度を一定にするため、溶剤で希釈して液粘度を一定に合わせるが、構造粘性が経時変化するような塗工液では、経時で希望粘度を外れてしまうことが屡々発生する。この時、塗工液の固形分濃度としては低過ぎたり、高過ぎたりといった形になっているが、固形分濃度が高い場合には希釈溶剤での希釈により塗工出来る固形分濃度の塗工液に戻すことは容易に出来るが、固形分濃度が低いときは、濃縮するのは極めて困難であり、濃縮が可能であったとしてもかなりの時間を要することとなる。以上の様に塗工液に構造粘性があり、更に液の保存状態や経時で構造粘性が変化するような塗工液では、液温度を一定に保ち、粘度をコントロールしても経時により液粘度は目標値を外れてしまい、同様に固形分濃度も大きく外れてしまう。ここで本発明の方法を適用した場合、塗工液温度を一定に保った上で比重を管理すれば、固形分濃度は一定に出来る。構造粘性の経時変化や保存状態違いでの変化に対しては、構造粘性が安定するまで塗工液を保存熟成あるいは、塗工液循環機中に塗工液を入れ循環熟成すれば塗工液は使用可能となり、本発明の方法で塗工液を管理すれば、連続して安定した品質の表面被覆層が形成出来る。

塗工液循環機中に設ける比重計としては、特に限定されるものではないが、塗工液を循環状態で比重を精度良く計測できるものが好ましい。例えば、音叉式比重計や超音波比重計等がある。

＜液温度の管理＞
従来の技術のおいては、塗工液の液温を２５〜３５℃の範囲内の所定温度で、ほぼ一定に管理する方法があるが、溶剤系塗工液の場合、塗工液の温度を塗工工程の環境温度より高くすると希釈溶剤の蒸発が速くなり、塗工液の管理がしづらくなるばかりか、ディップ漕液面での固形分濃度の不均一化が起こり、結果として液面での膜張り等が発生し塗工ムラが出来る。そこで本発明では、塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内で一定温度に保ち、好ましくは±０．５℃の範囲内で管理することである。このように精度良く塗工液温度を一定に保つことで、塗工液の比重を管理し易くするばかりか、ディッピング後のウエット膜からの溶剤の蒸発速度も一定になり、塗工ムラの出来難いものとなる。また、塗工液の液温が２０℃を下回ると、塗工液の粘度が上昇し、ウエット膜厚が厚くなり、膜厚制御が難しくなるばかりか、塗工液が置かれる環境温度との差によっては、結露が生じ、塗工液中に水分が混入してしまい塗工ムラ発生の原因となりかねない。しかしながら、２０度以下であっても、上記懸念事項に対する方策、例えば、適正な除湿手段等を施しておけば問題を回避できることは言うまでもない。

塗工液循環機中に設ける塗工液温度を一定に保つ装置としては、塗工液タンク或いはディップ液漕の外壁の側面或いは下部に、温調循環水や温調機を取り付け、液温センサーで塗工液温度を監視出来るものであれば特に限定されるものではないが、加温、冷却能力が高くかつ精度良くコントロールできるものでなければならず、また液温度モニターも塗工液を循環状態で精度良く計測できるものでなければならない。

＜塗工工程環境温度＞
液温度の管理で述べたように、塗工液温度に対して差がない方が好ましい。本発明では塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内で一定温度に保ち管理するため、塗工工程が置かれる環境温度についても同じ範囲内での温度管理が相応しい。例えば、塗工液温度が２０〜２５℃の範囲内で一定値で管理するため、環境温度も２０〜２５℃の範囲内で出来るだけ塗工液の一定値に近い方が好ましく、更には塗工液温度±１．０℃の範囲内で管理すること好ましい。塗工工程の環境として、湿度も塗工して出来た表面被覆層の品質に影響があるため、塗工工程が置かれる環境の湿度は、相対湿度６０％以下が好ましい。

＜塗工工程に供される弾性層の表面温度＞
塗工液中にディッピングされる弾性層の表面温度が、塗工液の液温度に対し、大きな差があると、一定に保たれた塗工液の液温度を変化させてしまう。また、弾性層の表面温度が塗工工程で置かれる環境温度に比べ大きな差があると、弾性層の表面温度は環境温度に除々に従っていく。しかし、弾性層の表面温度はどの部分も均一に環境温度に従っていくわけではなく、表面温度は当然温度ムラを生じながら環境温度に近づいていく。よってこの様な状態で塗工を実施すれば、表面被覆層には塗工ムラが発生し易くなる。本発明では塗工工程に供される弾性層の表面温度を塗工液温度や塗工工程が置かれる環境温度と同じ、２０〜２５℃の範囲内で管理するため、上述のような問題は発生しない。また、弾性層の表面温度も２０〜２５℃の範囲内で出来るだけ塗工液や環境温度の一定値に近い方が好ましく、更には塗工液液温度±１．０℃の範囲内で管理することが好ましい。

＜塗工液の比重管理＞
塗工液の比重管理については、塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内の一定温度で、好ましくは一定値±０．５℃に保った状態で、一定比重±０．００５で管理する。仮に液温度が一定値に管理された状態で、塗工液の比重が一定値＋０．００５を上回った場合は、液の固形分濃度が高過ぎて、出来た表面被覆層の膜厚は厚いものとなる。また逆に、一定値−０．００５を下回った場合は、膜厚が薄くなる。このような場合、塗工液に使われている希釈溶剤を添加あるいは蒸発させ比重を一定にする操作を行う。塗工液の固形分濃度管理を比重で行うと極めて精度良く管理が行える。比重の有効数値としては小数点以下３桁まで用いて塗工液を管理することが好ましい。

＜希釈液の添加＞
塗工液の液比重を一定に保つため、希釈液を添加するが、塗工液に２種類以上の溶剤を用いている場合は、全溶剤に対し、１０質量％未満の溶剤を除く溶剤の質量比率で希釈溶剤を作製し、必要に応じて塗工液に添加する。添加方法としては、種々のポンプが使えるが、高精度流量が確保できるものが好ましい。時間当たりの溶剤の添加流量は、溶剤の揮発速度即ち塗工液循環装置の大きさや塗工ディップ漕液面積により異なるが、出来るだけ瞬間流量に差が小さいような無脈動ポンプ等が好ましい。

また、希釈液を添加する場所としては、出来るだけ均一な塗工液がディップ液漕にある方が好ましいため、希釈液の添加場所は、塗工液の循環経路で考えた場合、ディップ液漕よりオーバーフローした塗工液に添加した方が有利となる。即ち、塗工液に希釈液が添加されてからディップ液漕に塗工液が到達するまで、一定の時間を要するため、より均一な塗工液がディップ液漕に供給されるからである。しかし、塗工液に対し希釈液を添加する際、溶剤ショックにより、添加してある顔料粒子の凝集等が心配されるため、塗工液に希釈溶剤を添加する場所は、出来るだけ塗工液の流体速度が大きく瞬時に希釈液が塗工液に混合される場所が必要となってくる。このように、希釈液を添加する場所は循環系内において、ディップ液漕よりオーバーフローする部分から塗工液タンクの間で塗工液の流体速度が出来るだけ大きい部分に希釈液を添加することが、塗工液を均一に保つためには好ましい。

＜送風について＞
従来技術においては、ディッピング後の乾燥を垂直方向に吊した状態で、ローラの下方から上方に向けて送風するとある。しかし、溶剤系塗工液を用いている場合は、気化した溶剤蒸気の比重が重いため、必然的にローラの上方から下方に向けての気流が出来るため、ローラの下方から上方に向けて送風するのは不適当である。

本発明においては、ディッピング後の乾燥時に強制的に送風ファン等で風を送り、速く乾燥させることも可能であるが、風速が速過ぎたりすると表面被覆層に塗工ムラが生じてしまうため、風速は１．０ｍ／ｓ以下が好ましい。風速のバラツキについては、出来るだけ抑えた方が塗工ムラの発生抑制等には有利ではあるが、生産装置等で一度に１０本以上のローラをパレット等に吊り下げてディッピングするような場合は、どんな方向から送風しても風速にはある程度のバラツキが生じることは避けられないため、風速が１．０ｍ／ｓ以下でばらついても塗工ムラの出来ないような溶剤を選択することも重要となる。

送風の向きとしては、吊り下げたローラに対して、上方から下方に向けることが好ましいが、吊り下げたローラと送風の風向きなす角度が０°〜４５°の間にするのが好ましい。

＜塗料の種類＞
本発明で用いられる塗工液としては、求められる性能を発揮する表面被覆層を形成できるものであれば、特に限定されるものではないが、好ましくは溶剤系塗工液である場合、特に本発明の効果が顕著に現れる。

（２）ダイナミック硬さ
ダイナミック硬さとは、圧子がどれだけ測定対象物に侵入したかを測定した物性値であり、
（試験荷重）／（圧子の試料への侵入量）^２
として求められる。このダイナミック硬さは圧子を押し込んでいく過程の試験力と押し込み深さから得られる硬さで、試料の塑性変形だけでなく、弾性変形も含んだ状態での材料強度特性といえる。

このダイナミック硬さの測定は、島津製作所製の島津ダイナミック超微小硬度計ＤＨＵ−Ｗ２０１やＷ２０１Ｓを用いて測定が可能である。しかし、これに限定されるものではなく、同様にダイナミック硬さを測定できるものであればよい。

この場合、本発明の導電性部材では、部材表面の硬度を導電性部材表面に付着すると考えられるトナーや外添剤等の直径相当の表面変形量におけるダイナミック硬さのバラツキが±２０％以内とするものである。

１本のローラについてダイナミック硬さを数カ所測定し、得られた値が平均に対し±２０％以内でないと、連続画出しでトナーや外添剤等がローラに付着し、画像不良が発生し易くなる。

（３）導電性部材
例えば、導電性部材は図１に示すようにローラー形状であり、導電性支持体２ａと被覆層として、その外周に一体に形成された弾性層２ｂから構成されている。

本発明の導電性部材の他の構成を図２に示す。図２に示すように導電性部材は、被覆層が弾性層２ｂと表面層２ｃからなる２層であってもよいし、弾性層２ｂ及び抵抗層２ｄと表面層２ｃからなる３層、及び抵抗層２ｄと表面層２ｃの間に第２の抵抗層２ｅを設けた、４層以上を導電性支持体２ａの上に形成した構成としてもよい。

本発明に用いられる導電性支持体２ａは、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒を用いることができる。更に、これらの金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。

弾性層２ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加することにより１０^１０Ω・ｃｍ未満に調整されるのが好ましい。弾性層２ｂの具体的な弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。

直流電圧のみを印加して、被帯電体の帯電処理を行う帯電部材においては、帯電均一性を達成するために、特に中抵抗の極性ゴム（例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＣＲ及びウレタンゴム等）やポリウレタン樹脂を弾性材料として用いるのが好ましい。これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂は、ゴムや樹脂中の水分や不純物がキャリアとなり、僅かではあるが導電性をもつと考えられ、これらの導電機構はイオン伝導であると考えられる。但し、これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂に導電剤を全く添加しないで弾性層を作製し、得られた帯電部材は低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）において、抵抗値が高くなり１０^１０Ω・ｃｍ以上となってしまうものもあるため帯電部材に高電圧を印加しなければならなくなる。

そこで、Ｌ／Ｌ環境で帯電部材の抵抗値が１０^１０Ω・ｃｍ未満になるように、前述した電子導電機構を有する導電剤やイオン導電機構を有する導電剤を適宜添加して調整するのが好ましい。イオン導電機構を有する導電剤の方が、抵抗調整がし易く製法上好ましい。しかしながら、イオン導電機構を有する導電剤は抵抗値を低くする効果が小さく、特にＬ／Ｌ環境でその効果が小さい。そのため、イオン導電機構を有する導電剤の添加と併せて電子導電機構を有する導電剤を補助的に添加して抵抗調整を行ってもよい。また、弾性層２ｂはこれらの弾性材料を発泡成型した発泡体であってもよい。

抵抗層２ｄ（ｅ）は、弾性層に接した位置に形成されるため弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の帯電部材表面へのブリードアウトを防止する目的で設けたり、帯電部材全体の電気抵抗を調整する目的で設ける。

被覆層が複数層（抵抗層、表面層）であるときに、抵抗層２ｄ（ｅ）を構成する材料としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、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、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及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの材料は、単独又は２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。

抵抗層２ｄ（ｅ）は、導電性もしくは半導電性を有している必要がある。導電性、半導電性の発現のためには、各種電子伝導機構を有する導電剤（導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）或いはイオン導電剤（アルカリ金属塩及びアンモニウム塩）を適宜用いることができる。この場合、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。抵抗層２ｄ（ｅ）には、表面処理された無機微粒子及び導電剤を含有することが特に好ましく、表面層が抵抗層を兼ねる場合には、表面処理された無機微粒子及び導電剤であることが好ましい。

また、被覆層が複数層（抵抗層、表面層）であるときの表面層２ｃは、帯電部材の表面を構成し、被帯電体である感光体と接触するため感光体を汚染してしまう材料構成であってはならない。

表面層２ｃの結着樹脂材料としては、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、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられ、特にはフッ素樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂及びフッ素、アクリル又はシリコーンで変性したウレタン樹脂等の滑り性や離型性に優れたものが好ましい。

これらの結着樹脂に静摩擦係数を小さくする目的で、グラファイト、雲母、二硫化モリブテン及びフッ素樹脂粉末等の固体潤滑剤、或いはフッ素系界面活性剤、ワックス又はシリコーンオイル等を添加してもよい。

表面層には、各種導電剤（導電性カーボン、グラファイト、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉及び金属酸化物である導電性酸化錫や導電性酸化チタン等）を適宜用いる。本発明においては、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。導電剤の粒径は平均粒径で１．０μｍ未満であることが好ましい。平均粒径が１．０μｍを超えると感光ドラム上にピンホールが存在した場合、ピンホールリークが発生し易くなるため好ましくない。また、導電剤粒子の比重が重い場合は平均粒径が１．０μｍを超えると塗料分散安定性が悪くなり、塗料中で沈降し易いので好ましくない。

ここでいう平均粒径とは、１０万倍の透過電子顕微鏡像から任意の一次粒子４００個の粒子径を実測し、個数平均径を算出したものである。

また、導電剤と結着樹脂の割合は質量比で０．１：１．０〜２．０：１．０であることが好ましい。導電剤が０．１に満たないと導電剤を含有させたことによる効果を得難くなり、２．０を超えると表面層の機械的強度が低下し、層が脆くなったり、硬度が上がって柔軟性がなくなり易い。

被覆層に含有される無機微粒子としては、絶縁性無機微粒子が好ましく、例えば、酸化物、複酸化物、金属酸化物、金属、炭素、炭素化合物、フラーレン、ホウ素化合物、炭化物、窒化物、セラミックス及びカルコゲン化合物が挙げられる。本発明においては、前記各種無機微粒子を２種以上併用してもよい。また、体積抵抗率が１×１０^１０Ω・ｃｍ以上の絶縁性無機微粒子を用いることが好ましい。

導電剤の表面は、チタンカップリング剤或いはアルコキシシランカップリング剤等のカップリング剤及びフルオロアルキルアルコキシシランカップリング剤等のカップリング剤（珪素、チタン、アルミニウム及びジルコニウム等の中心金属は特に選ばない）、又はオイル、ワニス、有機化合物等で処理されていてもよい。

（表面層の塗工について）
表面層２ｃの作製方法としては、前記した各材料を二成分以上の有機溶剤中に添加し塗工液を作製する。塗工液を液循環機に入れ、本発明の方法で塗工液を管理する。ディッピング法で作製した表面層２ｃの厚みは１０〜３０μｍである。

本発明に用いることのできる有機溶剤としては、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン及びシクロヘキサノンのケトン類、キシレンやトルエン等の芳香族類、ｎ−酢酸ブチルや酢酸エチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ及びテトラヒドロピラン等のエーテル類が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。

塗工液の作製において粉砕工程を加える場合は、ボールミル、サンドミル又は振動ミル等を用いる。

次に、上記のような塗工方法で作製したウエット状態の被覆層２ｃを乾燥機に移す。乾燥機は、導電性部材を静置するバッチ式、導電性部材を乾燥機中を通過させる連続式等を採用することができる。

以下に、具体的な実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。

（実施例１）
下記の要領で本発明の導電性部材としての帯電ローラーを作製した。

エピクロルヒドリンゴム １００部
四級アンモニウム塩 ２部
炭酸カルシウム ３０部
酸化亜鉛 ５部
脂肪酸 ５部
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム１００部に対してエーテルエステル系可塑剤１５部を加え、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム１００部に対し加硫剤としての硫黄１部、加硫促進剤としてのノクセラーＤＭ１部及びノクセラーＴＳ０．５部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製支持体の周囲にローラー状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理して弾性層を得た。

次に、前記弾性層上に以下に示すような表面層を被覆形成した。表面層２ｃの材料として、
アクリルポリオール溶液（固形分７０％） １００部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（固形分６０％） ４０部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（固形分８０％） ３０部
表面処理した導電性酸化錫 ９０部
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂粒子 ３５部
メチルイソブチルケトン ３４０部
をミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作製した。次いで、その混合溶液を循環式のビーズミル分散機を用いて分散処理（処理速度５００ｍｌ／ｍｉｎ）を行い、ディッピング用塗工液を作製し、液温２３．０℃で比重１．０１０に調整した後、塗工液用循環機に塗工液を入れた。

塗工液用循環機に入れた塗工液の液温度をディップ漕及び液タンクの周囲に付けた温調機で２０．５℃に調節した。その時の液比重は１．０１３であり、液温度２０．５±０．５℃、液比重１．０１３±０．００５を必要に応じて希釈溶剤を添加し維持した。

次に、塗工用パレットに等間隔に弾性層１６本を吊り下げてディッピングを行った。このディッピング処理を３０回行い弾性層４８０本について被覆層を形成した。また、ディッピング開始から終了まで約１時間を要したが、液温度及び液比重は上記の設定値を維持した。

塗工工程が置かれている環境温度は液温度と同等で２０．５±０．５℃、湿度５５％に調節し、ディッピングに供される弾性層の表面温度も液温度及び環境温度と等しくした。尚、ディッピングに供される弾性層の表面温度は、塗工工程の環境温度にしてあり、特に温調機構は設けなかった。また、塗工工程及びディッピング後の乾燥工程においての風向きは、パレットに吊り下げたローラーに対し上方から下方へとし、風速は１．０ｍ／ｓ以下とした。形成された被覆層は乾燥後、ディッピング処理１〜６回目で作製した９６本とディッピング処理２５〜３０回目で作製した９６本について、ダイナミック硬さを島津ダイナミック超微小硬度計（島津製作所製、型式ＤＵＨ−Ｗ２０１）にて測定し、各ローラーのバラツキを表１に示した。

また、１〜６回目で作製した９６本、２５〜３０回目で作製した９６本の導電性部材から任意に各１本を選び出し、市販のレーザービーム・プリンタ（レーザーショットＬＢＰ−４７０：キヤノン社製）に取り付けて、温度１５℃／湿度１０％ＲＨの環境下において、１０，０００枚の連続複数枚画像出し耐久試験を行い、１０００枚ごとにハーフトーン画像をプリントし、導電性部材表面の汚れに起因した画像不良（被覆層表面の膜厚ムラに対応）の発生について、目視にて画像評価を行った。なお、汚れに起因した画像不良の発生が全くないレベルを「Ａ」、微小なポチ状の画像不良が微かに発生しているレベルを「Ｂ」、ポチ状の画像不良が少しあるレベルを「Ｃ」、ポチ状の画像不良が多数あり、かなり目立つレベルを「Ｄ」とした。

（実施例２）
実施例１において塗工液温度及び環境温度、弾性層表面温度を２３．１±０．５℃、液比重を１．０１０に設定した以外、他は実施例１と同様にして導電性部材を作製した。この導電性部材について実施例１と同様の評価を行い、その結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１において塗工液温度及び環境温度、弾性層表面温度を２４．５±０．５℃、液比重を１．００８に設定した以外、他は実施例１と同様にして導電性部材を作製した。この導電性部材について実施例１と同様の評価を行い、その結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１において塗工液温度を１５．０±０．５℃及び環境温度、弾性層表面温度を２７±２℃、液比重を１．０１８に設定した以外、他は実施例１と同様にして導電性部材を作製した。この導電性部材について実施例１と同様の評価を行い、その結果を表１に示す。

また、１〜６回目で作製した９６本、２５〜３０回目で作製した９６本から膜厚ムラが発生している導電性部材を任意に各１本を選び出し、複数枚画出し耐久テストを実施例１と同様に行った。

（比較例２）
実施例１において塗工液温度及び環境温度、弾性層表面温度を３０．０±０．５℃、液比重を１．００３に設定した以外、他は実施例１と同様にして導電性部材を作製した。この導電性部材について実施例１と同様の評価を行い、その結果を表１に示す。

また、１〜６回目で作製した９６本、２５〜３０回目で作製した９６本から膜厚ムラが発生している導電性部材を任意に各１本を選び出し、複数毎画出し耐久テストを実施例１と同様に行った。

実施例１〜３は、塗工液の液温及び比重を本発明の範囲内に設定し、それを一定に管理することで、繰り返し塗工を行っても、ダイナミック硬さのバラツキは発生しなかった。

比較例１〜２においては、塗工液の液温度及び環境温度、弾性層表面温度を本発明の範囲外に設定したため、塗工開始から膜厚ムラのローラが発生し、ダイナミック硬さのバラツキも大きくなった。繰り返し塗工を続けると更にバラツキが大きくなった。

本発明の導電性部材の概略断面図である。 本発明の別の導電性部材の概略断面図である。

符号の説明

２ａ 導電性支持体
２ｂ 弾性層
２ｃ 表面層
２ｄ 抵抗層
２ｅ 抵抗層

Claims (8)

1. 導電性支持体と、その外周に形成された弾性層及び被覆層を有してなる導電性部材の製造方法において、該弾性層の外周面上に塗工液を塗布し該被覆層を形成する工程、該塗工液の液温度を２５℃以下で所定温度に対して、±２度の範囲内で一定温度に保つ工程、該塗工液の液比重を一定に保持する工程を少なくとも有していることを特徴とする導電性部材の製造方法。
2. 前記塗工液の液温度を一定温度に保つ工程で用いる手段が、塗工液循環系に設置した液温センサーで塗工液温度を監視し、該塗工液循環系の塗工液タンク或いは、ディップ液漕の外壁に配置した温調循環水の水量調整手段や温調手段にフィードバックする手段である請求項１に記載の導電性部材の製造方法。
3. 前記塗工液の液比重を設定比重±０．００５の範囲内で管理する工程で用いる手段が、前記塗工液循環機系中に設置した比重をモニターする機構により測定された数値を用いて換算した該塗工液の希釈液を添加する請求項１又は２に記載の導電性部材の製造方法。
4. 前記塗工液に前記塗工液の希釈液を添加する手段において、添加される場所が、ディップ液漕より塗工液がオーバーフローする部分から塗工液タンクの間に設置されている請求項１〜３のいずれかに記載の導電性部材の製造方法。
5. 前記塗工液が溶剤系塗工液である請求項１〜４のいずれかに記載の導電性部材の製造方法。
6. 前記弾性層の塗布工程の環境温度を前記塗工液温度範囲内に設定し管理した状態で該弾性層の外周面上に被覆層を形成する請求項１〜５のいずれかに記載の導電性部材の製造方法。
7. 前記被覆層を形成時の弾性層の表面温度が、前記塗工液温度範囲内であるようにして、該弾性層の外周面上に被覆層を形成する請求項１〜６のいずれかに記載の導電性部材の製造方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の導電性部材の製造方法で作製された導電性部材表面のダイナミック硬さのバラツキが±２０％以内であることを特徴とする導電性部材。

Images