JP3731734B2

JP3731734B2 - 帯電部材

Info

Publication number: JP3731734B2
Application number: JP2001128650A
Authority: JP
Inventors: 順也星
Original assignee: 北辰工業株式会社
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002040760A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の感光体等に一様な帯電を付与するために用いられる帯電部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式複写機及びプリンタ、またはトナージェット式複写機及びプリンタなどの画像形成装置の帯電ロール・現像ロール、トナー規制、さらには中間転写ロール、ベルト等には、感光体等への非汚染性の他、所定の導電性、摩擦係数等が要求される。そこで、従来、ポリウレタン、シリコーンゴム製のものが用いられていたが、感光体等への汚染性、帯電性等の理由から、ポリウレタン、シリコーンゴムに代わって各種弾性層表面に各種コーティング層、被覆チューブを設けたものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平５−２０４２３４号公報には、導電性スポンジ体層上にポリアミド樹脂チューブからなる導電性最外層を設けた現像ロールが提案されている。また、特開平７−１３４４６７号公報には、ワックス等の滑剤を含む表面層を具備する帯電部材が開示されている。また、特開平８−１６０７０１号公報には、フッ化炭素を含有する導電性重合体からなる塗布層またはシームレスチューブからなる表面層を有する帯電部材が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、塗布等により設けられた表面層は必ずしも基材との接着が良好な訳ではなく、耐久性に劣り、長期信頼性に欠けるという問題がある。また、シームレスチューブからなる表面層は作業性に劣りコスト高であると共に弾性層と別体となるので、帯電特性等の問題で十分ではないという問題がある。
【０００５】
そこで、本出願人は、形成が容易であり且つ弾性層と一体的になって耐久性に優れたものとして、表面をイソシアネート化合物で処理して表面処理層を設けた現像ロールを先に開発した（特開平５−１７３４０９号公報）。しかしながら、イソシアネート処理層を設けたものは、回転トルクが高過ぎて、ジッタ、フィルミング、トナー搬送性の増大等の虞がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑み、低コストで、良好な特性を長期間に亘って維持することができる帯電部材を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層を有する帯電部材であって、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも一種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液を前記弾性層に含浸させることにより、表面から内部に向かって漸次疎になるように当該弾性層と一体的に形成された表面処理層を有することを特徴とする帯電部材にある。
【０００８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記弾性層が、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体、及びエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体からなる群から選択される少なくとも一種を含む材料からなることを特徴とする帯電部材にある。
【０００９】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記弾性層のゴム硬度がＪＩＳＡで３０°〜７０°であることを特徴とする帯電部材にある。
【００１０】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記導電付与剤が、金属酸化物の微粉末及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも一種の電子導電性付与剤であることを特徴とする帯電部材にある。
【００１１】
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記導電付与剤が、金属酸化物の微粉末及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも一種の電子導電付与剤とイオン導電付与剤とからなることを特徴とする帯電部材にある。
【００１２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記表面処理液中の導電付与剤は、イソシアネート成分に対して１０〜４０重量％であることを特徴とする帯電部材にある。
【００１３】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して２〜３０重量％であることを特徴とする帯電部材にある。
【００１４】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記表面処理層が、前記エピクロルヒドリン系ゴム基材の表面に前記表面処理液を含浸し、加熱処理することにより形成されることを特徴とする帯電部材にある。
【００１５】
本発明によると、帯電部材表面に一体的に設けられた表面処理層にはアクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマー及びカーボンブラックが一体的に含有される。すなわち、このように形成される表面処理層は、ゴム部材表面に表面処理液を含浸させることにより形成されるので、表面処理層は表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。従って、有機感光体に接触しても汚染することはなく、電気特性の環境依存性が小さく、トナー成分の耐フィルミング性に優れた帯電部材を提供することができる。
【００１６】
本発明で用いる表面処理液は、イソシアネート化合物にアクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマーと、導電性付与剤とを配合したものである。
【００１７】
ここで、イソシアネート化合物としては、２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。
【００１８】
また、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶でイソシアネート化合物と反応して化学的に結合可能なものである。
【００１９】
アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００２０】
また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。
【００２１】
本発明では、これらのポリマーを一種又は二種以上混合して用いる。表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して２〜３０重量％とするのが好ましい。少ないとカーボンブラックを表面処理層中に保持する効果が小さくなり、多すぎると相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できない。
【００２２】
本発明で表面処理層中に含有される導電性付与剤としては、錫、亜鉛、アンチモンなどの酸化物である金属酸化物の微粉末及びカーボンブラックなどの導電性カーボンからなる群から選択される少なくとも一種の電子導電性付与剤を挙げることができ、これにさらに、イオン導電性付与剤を加えて用いてもよい。イオン導電性付与剤としては、Li、Na、K、Ca、Mgなどの金属のアンモニア錯塩、過塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、カルボン酸塩、スルフォン酸塩、硫酸塩、酢酸塩などを挙げることができ、過塩素酸リチウムなどが好適に使用できる。
【００２３】
特に、本発明では、導電性付与剤としてカーボンブラックを用いるのが好ましい。カーボンブラックの種類は特に限定されず、例えば、ケッチェンブラック（ライオン社製）、トーカブラック＃５５００（東海カーボン社製）などが挙げられる。
【００２４】
表面処理液中のカーボンブラックなどの導電性付与剤は、イソシアネート成分に対して１０〜４０重量％であるのが好ましい。これより少ないと有効な帯電特性が発揮できず、多すぎると脱落等の問題が生じ好ましくないからである。
【００２５】
さらに、表面処理液は、これらアクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマー及びイソシアネート化合物を溶解する溶剤を含有する。溶剤としては特に限定されないが、酢酸エチル、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、トルエン等の有機溶剤を用いればよい。
【００２６】
一方、帯電部材の弾性層の材料としては、エピクロルヒドリン系ゴム材料、例えば、エピクロルヒドリンゴム、又はエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体、及びエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体などを主体とするものが用いられる。このエピクロルヒドリン系ゴムのゴム硬度はＪＩＳＡで３０〜７０°のものを用いるのが好ましい。
【００２７】
本発明の弾性層には、導電性付与剤が添加されていてもよい。導電性付与剤としては、上述した電子導電性付与剤、イオン導電付与剤、又はこれらの両者を混合して用いることができる。
【００２８】
このように導電性付与剤により導電性を付与された弾性層の導電性は１×１０⁵〜１×１０¹⁰Ω・ｃｍ程度とするのが好ましい。
【００２９】
このゴム部材の表面に上述した表面処理液を含浸させて表面処理層を形成することにより、良好な特性を長期間に亘って有する帯電部材を低コストで形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。
【００３１】
図１は、一実施形態に係る帯電ロールの斜視図及び断面図である。図１に示すように、芯金１上にはエピクロルヒドリンゴムを基材とする導電性弾性層２が設けられ、また、導電性弾性層２上には表面処理層３が一体的に形成されている。
【００３２】
また、図２は、他の実施形態に係る帯電ブレードの断面図である。図２に示すように、ホルダー１１上には導電性弾性層１２が設けられ、導電性弾性層１２上には表面処理層１３が一体的に形成されている。
【００３３】
以下に帯電ロールを例として製造例を示す。
【００３４】
（実施例１）
（ロールの製造）
エピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ−１０２；ダイソー社製）１００重量部に対して導電材としてトリフルオロ酢酸ナトリウム０．３重量部、酸化亜鉛（ＺｎＯ）５重量部、加硫剤としての２−メルカプトイミダゾリン（アクセル−２２）２重量部をロールミキサーで混練りし、直径６ｍｍの金属製シャフトの表面にプレス成形し、直径１２ｍｍに研磨加工してシャフト表面にゴム弾性部材が形成されたロールを得た。
【００３５】
（表面処理液の調製）
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤ１；大日本インキ社製）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部、アクリルシリコーンポリマー（モデイバーＦＳ７００；日本油脂社製）２重量部をボールミルで３時間分散混合した。
【００３６】
（ロールの表面処理）
前記溶液を２３℃に保ったまま、前記ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、帯電ロールを得た。
【００３７】
（実施例２）
（ロールの製造）
実施例１の（ロールの製造）と同じ方法によりロールを得た。
【００３８】
（表面処理液の調製）
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤ１；大日本インキ社製）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部、アクリルフッ素ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）２重量部をボールミルで３時間分散混合した。
【００３９】
（ロールの表面処理）
前記溶液を２３℃に保ったまま、前記ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、帯電ロールを得た。
【００４０】
（比較例１）
（ロールの製造）
実施例１の（ロールの製造）と同じ方法によりロールを得た。
【００４１】
（表面処理液の調製）
酢酸エチルに対して１０重量％のイソシアネート化合物（ＭＤ１；大日本インキ社製）が配合された酢酸エチル溶液とした。
【００４２】
（ロールの表面処理）
前記溶液を２３℃に保ったまま、前記ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、帯電ロールを得た。
【００４３】
（比較例２）
（ロールの製造）
実施例１の（ロールの製造）と同じ方法によりロールを得た。
【００４４】
（表面処理液の調製）
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤ１；大日本インキ社製）２０重量部、アクリルフッ素ポリマー（ノバフッソ；大日本色材製）２重量部をボールミルで３時間分散混合した。
【００４５】
（ロールの表面処理）
前記溶液を２３℃に保ったまま、前記ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、帯電ロールを得た。
【００４６】
（比較例３）
（ロールの製造）
実施例１の（ロールの製造）と同じ方法によりロールを得た。
【００４７】
（表面処理液の調製）
酢酸エチル１００重量部、イソシアネート化合物（ＭＤ１；大日本インキ社製）２０重量部、アセチレンブラック（電気化学社製）４重量部をボールミルで３時間分散混合した。
【００４８】
（ロールの表面処理）
前記溶液を２３℃に保ったまま、前記ロールを１０秒間浸漬後、１２０℃に保持されたオーブンで１時間加熱し、帯電ロールを得た。
【００４９】
（試験例１）：電気抵抗値
上記各実施例および比較例の帯電ロールについて、ＬＬ：１０℃、３０％ＲＨ；ＮＮ：２５℃、５５％ＲＨ；ＨＨ：４０℃、８０％ＲＨの各環境下に保持したときのロールの電気抵抗値を測定した。なお、帯電ロールの抵抗値は図３に示すような方法で測定した。すなわち、帯電ロールをＳＵＳ３０４板からなる電極部材２１上に載置し、芯金１の両端に５００ｇ重の荷重をかけた状態で、芯金１と電極部材２１との間の抵抗値をＵＬＴＲＡＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＭＥＴＥＲＲ８３４０Ａ（株式会社アドバンテスト製）を用いて測定した。なお、このときの印加電圧は５００Ｖであった。この結果は表１に示す。
【００５０】
（試験例２）：画像評価
市販のレーザープリンターの帯電部分に、上記各実施例及び比較例の帯電ロールを取り付けた。このプリンターを起動し、試験例１のＬＬおよびＨＨの各環境下で画像を出力した。この結果も表１に示す。
【００５１】
（試験例３）：連続印刷
市販のレーザープリンターに上記実施例及び比較例の帯電ロールを取り付け、１００００枚連続印刷後のロール表面の顕微鏡観察及び画像の比較を行った。この結果も表１に示す。
【００５２】
（試験例４）：ロール表面ダメージ
市販のレーザープリンターのトナーカートリッジに上記実施例及び比較例の帯電ロールを組付けて、カートリッジごと５０℃、９０％ＲＨの環境に１４日間保持した後、カートリッジ及び帯電ロールをプリンターに組付けて画像を出力した。このときの画像の比較及び帯電ロールの表面を顕微鏡観察した。この結果も表１に示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１に示すように、試験例１では、電気抵抗値の環境依存性（ＬＬ〜ＨＨ）が実施例１及び２の帯電ロールでは小さく良好なのに対し、比較例１〜３の帯電ロールでは大きいことが分かる。
【００５５】
また、試験例２では、実施例１、２及び比較例１の帯電ロールでは画像の環境依存性（ＬＬ〜ＨＨ）が良好でムラ及び劣化が見られないのに対し、比較例２及び３の帯電ロールでは、画像のムラ及び劣化が見られた。
【００５６】
また、試験例３では、実施例１、２及び比較例２の耐電ロールではロール表面にフィルミングが少なく画像の劣化が見られないのに対し、比較例１及び３の帯電ロールではロール表面が真白にフィルミングして画像にもムラが見られた。
【００５７】
さらに、試験例４では、実施例１、２及び比較例２の帯電ロールでは画像、ロール表面に保持前と比べ変化がないのに対し、比較例１及び３の帯電ロールではロール表面にブリードが見られ、画像にも劣化が見られた。
【００５８】
このような結果から、実施例１及び２の帯電ロールは、優れたロール特性を示した。
【００５９】
また、実施例１及び２の帯電ロールは表面処理液を導電性弾性層の表面に含浸させるだけで表面処理層を形成すると共に優れたロール特性を付与できるため、低コストで量産することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の帯電部材は、容易に形成できると共に耐久性を向上することができ、製造コストを低減することができる。また、これを用いた現像ロールはロールの特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る帯電ロールの斜視図及び断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る帯電ブレードの断面図である。
【図３】帯電ロールの抵抗値の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１芯金
２導電性弾性層
３表面処理層
１１ホルダー
１２導電性弾性層
１３表面処理層

Claims

エピクロルヒドリン系ゴム基材からなる弾性層を有する帯電部材であって、アクリルフッ素系ポリマー及びアクリルシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも一種のポリマーと、導電性付与剤と、イソシアネート成分とを含有する表面処理液を前記弾性層に含浸させることにより、表面から内部に向かって漸次疎になるように当該弾性層と一体的に形成された表面処理層を有することを特徴とする帯電部材。
請求項１において、前記弾性層が、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとの共重合体、及びエピクロルヒドリンとエチレンオキサイドとアリルグリシジルエーテルとの共重合体からなる群から選択される少なくとも一種を含む材料からなることを特徴とする帯電部材。
請求項１又は２において、前記弾性層のゴム硬度がＪＩＳＡで３０°〜７０°であることを特徴とする帯電部材。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記導電性付与剤が、金属酸化物の微粉末及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも一種の電子導電性付与剤であることを特徴とする帯電部材。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記導電性付与剤が、金属酸化物の微粉末及びカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも一種の電子導電性付与剤とイオン導電性付与剤とからなることを特徴とする帯電部材。
請求項１〜５の何れかにおいて、前記表面処理液中の導電付与剤は、イソシアネート成分に対して１０〜４０重量％であることを特徴とする帯電部材。
請求項１〜６の何れかにおいて、前記表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して２〜３０重量％であることを特徴とする帯電部材。
請求項１〜７の何れかにおいて、前記表面処理層が、前記エピクロルヒドリン系ゴム基材の表面に前記表面処理液を含浸し、加熱処理することにより形成されることを特徴とする帯電部材。