JP6039268B2 - 帯電部材、帯電部材の製造方法および電子写真装置 - Google Patents
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Description
該弾性層は、単一層であり、電子線の照射によって硬化された硬化領域を表面に有しており、かつ、
該弾性層の内部は、該硬化領域よりも低硬度であり、
該硬化領域は、
シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を該弾性層の表面に露出した状態で支持し、それにより該弾性層の表面が粗面化されている帯電部材が提供される。
該弾性層は、単一層であり、電子線の照射によって硬化された硬化領域を表面に有しており、かつ、
該弾性層の内部は、該硬化領域よりも低硬度であり、
該硬化領域は、
シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を該弾性層の表面に露出した状態で支持し、それにより該弾性層の表面が粗面化されている帯電部材の製造方法であって、
(1)該支持体上に、該複合粒子を含むゴム層を形成する工程と、
(2)該ゴム層の表面を研摩して該複合粒子の一部分を露出させる工程と、
(3)該工程(2)によって得た、該複合粒子の一部分が露出した該ゴム層の表面に電子線を照射することによって、該ゴム層の表面を硬化させて前記弾性層を形成する工程と、を含む帯電部材の製造方法が提供される。
そして、感光体と弾性ブレードとの摩擦係数が徐々に上昇していく。やがて、感光体と弾性ブレードとの間の高い摩擦係数によって弾性ブレードが振動し始め、感光体の表面の残留トナーが十分に除去できなくなっていく。その結果、次のサイクルの電子写真画像形成プロセスは、表面に残留トナーが付着した感光体に行われることとなる。
本発明に係る帯電部材は、導電性の支持体と、表面層である弾性層とを有する。また、前記弾性層の表面は、シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子により粗面化されている。また、前記弾性層は、電子線の照射によって硬化された領域を表面に有している。そして、上記複合粒子のうちの少なくとも一部の粒子について、各粒子の一部分(以下、単に複合粒子の一部分と記載する)が前記弾性層の表面に露出した状態で硬化された領域によって支持されている。
導電性支持体は、その上に設けられる弾性層(通常、導電性弾性層)を支持し、帯電時に必要となる電流を導通させることが可能な電子写真装置の分野で公知の部材から適宜選択して用いることができる。導電性支持体の材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケル等の金属、これらの金属を含む炭素鋼、ステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金が挙げられる。
弾性層は、ベースポリマーやその架橋物と、シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子とを含むことができる。ベースポリマーとしては、帯電部材の実使用温度範囲で弾性層にゴム弾性を持たせることのできる材料が用いられる。ベースポリマーとしては、熱可塑性エラストマーおよび熱硬化性ゴムが挙げられる。
・加速電圧:20kV
・倍率:5000倍。
本発明に係る帯電部材の製造方法は以下の工程を有する。
(1)導電性の支持体上に、シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を含むゴム層を形成する工程。
(2)このゴム層の表面を研摩して複合粒子の一部分を表面に露出させる工程。
(3)工程(2)によって得た、複合粒子の一部分が露出したゴム層の表面に電子線を照射することによって、このゴム層の表面を硬化させて弾性層を形成する工程。
以下に各工程を説明する。
まず、導電性の支持体上に、上記複合粒子を含むゴム層を形成する。なお、ゴム層とは、上記複合粒子を含む混合物(ベースポリマーおよび添加剤等を含むことができる)を所定の形状に成形したものであることができる。以下に、工程1の具体例を説明する。
続いて、ゴムローラのゴム層表面を研磨処理することによって、ゴム層の表面に複合粒子の一部分を露出させる。複合粒子は粒子内部にシリカを含有しており、硬いため、砥石などを用いた研摩工程において粒子そのものが研削されにくく、ゴム層表面に存在することができる。ゴムローラ表面の研削方法の例としては、砥石をローラの長軸方向に移動して研削するトラバースの研削方式と、ローラを芯金軸を中心に回転させながらローラ長さより幅広の砥石で切り込むプランジカットの研削方式が挙げられる。プランジカットの円筒研削方式はゴムローラの全幅を一度に研削できる利点があり、トラバースの円筒研削方式より加工時間が短くすることができるため、より好ましい。
最後に、研摩した後のゴム層の表面(ゴムローラ表面)に電子線を照射して、表面の硬化処理を行い、表面に硬化された領域を有する弾性層を形成する。
D = (K・I)/V ・・・・・・ (1)
ここで、Dは線量(kGy)、Kは装置定数、Iは電子電流(mA)、Vは処理スピード(m/min)である。装置定数Kは、装置個々の効率を表す定数であって、装置の性能の指標である。装置定数Kは一定の加速電圧の条件で、電子電流と処理スピードを変えて線量を測定することによって求めることができる。電子線の線量測定は、線量測定用フィルムをローラ表面に貼り付け、これを実際に電子線照射装置で処理し、ローラ表面の測定用フィルムをフィルム線量計により測定することができる。その際、線量測定用フィルムは商品名:FWT−60、フィルム線量計は商品名:FWT−92D型(いずれもFar West Technology社製)を使用することができる。
本発明に係る、シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を以下の方法により作製した。
下記表2に示す材料を、6リットル加圧ニーダー(商品名:TD6−15MDX、トーシン社製)を用いて、充填率70vol%、ブレード回転数30min−1(rpm)で16分間混合してA練りゴム組成物を得た。
直径6mm、長さ244mmの円柱形の導電性芯金(鋼製、表面はニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央部222mmに導電性加硫接着剤(商品名:メタロックU−20、東洋化学研究所製)を塗布し、80℃で30分間乾燥した。次に、上記未加硫ゴム組成物を、クロスヘッドを用いた押出成形によって、芯金を中心として同軸状に円筒形に同時に押出し、芯金の外周に未加硫ゴム組成物がコーティングされた直径8.8mmの未加硫ゴムローラを作製した。
得られた研摩後の加硫ゴムローラの表面(加硫ゴム層表面)に電子線を照射して硬化処理を行い、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを得た。電子線の照射には、最大加速電圧150kV・最大電子電流40mAの電子線照射装置(岩崎電気株式会社製)を用い、照射時には窒素ガスパージを行った。処理条件は加速電圧:150kV、電子電流:35mA、処理速度:1m/min、酸素濃度:100ppmであった。この際、電子線照射装置の加速電圧150kVにおける装置定数は37.8であり、式(1)より算出される線量は1323kGyであった。
帯電ローラの表面硬度をユニバーサル硬度計にて測定することにより、硬化処理厚さを測定した。測定は超微小硬度計(商品名:H−100V、Fischer社製)を用いて行い、圧子は四角錘型ダイヤモンドを用いた。押し込み速度は下記式(2)の条件である。
dF/dt = 1000mN/240s ・・・・(2)
(上記式(2)中、Fは力、tは時間を表す)
図4に示すように、押し込み深さに対する硬度変化が小さい横軸150μm以上200μm以下の測定領域から外挿される直線と測定曲線とのずれが生じる点の横軸値を硬化領域の厚みとして求めたところ、硬化領域の厚さは90μmであった。
帯電ローラ(弾性層)表面の十点平均粗さRzを測定した。測定は、日本工業規格(JIS) B0601:1982に基づき、表面粗さ測定器(商品名:サーフコーダーSE3400、小坂研究所社製)を用いて行った。測定には、先端半径2μmのダイヤモンド製接触針を用いた。測定条件は以下の通りとした。
・測定スピード:0.5mm/s、
・カットオフ周波数λc:0.8mm、
・基準長さ:0.8mm、
・評価長さ:8.0mm。
評価に用いる電子写真装置として、レーザービームプリンター(商品名:LaserJet P1005 ヒューレット・パッカード製、A4紙縦出力用、クリーニング部材として弾性ブレードを使用)を用意した。当該レーザービームプリンター用のプロセスカートリッジに、上記で作製した帯電ローラを組み込み、上記のレーザ−ビームプリンターに装填した。温度23℃、相対湿度50%の環境下で、ハーフトーン画像(電子写真感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドットの線を間隔2ドットで描く画像)を1枚出力した。これを初期のハーフトーン画像と称する。
上記で得られた初期および耐久試験後のハーフトーン画像について各々目視にて観察し、帯電ムラに起因する濃度ムラの有無を、下記表4に記載の基準に基づき評価した。これによって、本実施例に係る帯電ローラの初期および耐久試験後の帯電性能を知ることができる。
上記耐久試験において出力した2000枚の電子写真画像について、1枚目〜1000枚目の第1群、および、1001枚目から2000枚目の第2群の2つのグループに分け、各群に属する1000枚の電子写真画像について、目視にて、感光体のクリーニング不良に起因する画像欠陥の有無およびその程度を観察し、下記表5に記載の基準に基づき評価した。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像の評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が70μmであり、細孔径が8μmである複合粒子No.2に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例4のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例4と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例4のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例4と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が103μmであり、細孔径が10μmである複合粒子No.3に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例7のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例7と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1の原料ゴムであるNBR(商品名:JSR N230SV、JSR社製)をSBR(商品名:Nipol1507、日本ゼオン社製)に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例9のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例9と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例9のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例9と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例9のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が70μmであり、細孔径が8μmである複合粒子No.2に変更した以外は、実施例9と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例12のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例12と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例12のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例12と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した原料ゴムであるNBR(商品名:JSR N230SV、JSR社製)をBR(商品名:BR−1220L、日本ゼオン社製)に変更した。また、未加硫ゴム組成物を得る際に、A練りゴム組成物と混合する材料を、下記の表6に示す材料に変更した。それら以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例15のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例15と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例15のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が70μmであり、細孔径が8μmである複合粒子No.2に変更した以外は、実施例15と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例17のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例17と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した原料ゴムであるNBR(商品名:JSR N230SV、JSR社製)をEPDM(商品名:EP33、JSR社製)に変更した。また、未加硫ゴム組成物を得る際に、A練りゴム組成物と混合する材料を、表6に示す材料に変更した。それら以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例19のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例19と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例19のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が70μmであり、細孔径が8μmである複合粒子No.2に変更した以外は、実施例19と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例21のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を5質量部に変更した以外は、実施例21と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を、重量平均粒子径が1μmであり、細孔径が0.5μmである複合粒子No.4に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例23のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を30質量部に変更した以外は、実施例23と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子の配合部数を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例4の電子線の照射条件を、加速電圧:80kV、電子電流:35mA、処理速度:1m/min、酸素濃度:100ppmに変更した以外は、全て実施例4と同様にして帯電ローラを作製した。この際、電子線照射装置の加速電圧80kVにおける装置定数は20.4であり、式(1)より算出される線量は714kGyであった。実施例1と同様に硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例4の電子線の照射条件を、加速電圧:70kV、電子電流:35mA、処理速度:1m/min、酸素濃度:100ppmに変更した以外は、全て実施例4と同様にして帯電ローラを作製した。この際、電子線照射装置の加速電圧70kVにおける装置定数は17.9であり、式(1)より算出される線量は626.5kGyであった。実施例1と同様に硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に複合粒子を添加しなかった以外は実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1のA練りゴム組成物に使用した複合粒子を不定形シリカ粒子(商品名:BY−001、東ソー・シリカ株式会社製、平均粒径13.3μm)20質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、弾性層の表面に硬化された領域を有する帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、硬化処理厚さと表面粗さの測定、画像評価を行った。
実施例1において研摩後の加硫ゴムローラ表面に電子線照射を行わない以外は、実施例1と同様にして帯電ローラを作製した。実施例1と同様に、表面粗さの測定、画像評価を行った。なお、電子線照射を行っていないので、硬化処理厚さはない。
11 芯金
12 弾性層
13 硬化領域
Claims (12)
- 導電性の支持体と、表面層である弾性層とを有する帯電部材であって、
該弾性層は、単一層であり、電子線の照射によって硬化された硬化領域を表面に有しており、かつ、
該弾性層の内部は、該硬化領域よりも低硬度であり、
該硬化領域は、
シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を該弾性層の表面に露出した状態で支持し、それにより該弾性層の表面が粗面化されていることを特徴とする帯電部材。 - 前記多孔質粒子中のシリカの含有量が、80質量%以上である請求項1に記載の帯電部材。
- 前記多孔質粒子がシリカのみからなる請求項1または2に記載の帯電部材。
- 前記炭素を含む膜における炭素原子の含有量が、50質量%以上である請求項1〜3のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記炭素を含む膜が炭素原子のみからなる請求項1〜4のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記炭素を含む膜の厚みが、50nm以上、10μm以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記複合粒子の重量平均粒子径が、5μm以上70μm以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記複合粒子の細孔径が、0.5μm以上、20μm以下である請求項1〜7のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記弾性層が、熱硬化性ゴムまたは熱可塑性エラストマーを含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 前記硬化領域の厚みが、前記複合粒子の重量平均粒子径の0.5倍以上であって、かつ、200μm以下である請求項1〜9のいずれか一項に記載の帯電部材。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の帯電部材、および感光体を具備していることを特徴とする電子写真装置。
- 導電性の支持体と、表面層である弾性層とを有し、
該弾性層は、単一層であり、電子線の照射によって硬化された硬化領域を表面に有しており、かつ、
該弾性層の内部は、該硬化領域よりも低硬度であり、
該硬化領域は、
シリカを含む多孔質粒子の表面が炭素を含む膜で被覆された複合粒子を該弾性層の表面に露出した状態で支持し、それにより該弾性層の表面が粗面化されている帯電部材の製造方法であって、
(1)該支持体上に、該複合粒子を含むゴム層を形成する工程と、
(2)該ゴム層の表面を研摩して該複合粒子の一部分を露出させる工程と、
(3)該工程(2)によって得た、該複合粒子の一部分が露出した該ゴム層の表面に電子線を照射することによって、該ゴム層の表面を硬化させて該弾性層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする帯電部材の製造方法。
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