JP2001099137A - 導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
導電性部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置Info
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Abstract
々の環境(高温高湿から低温低湿)においても安定した
導電特性を有する導電性部材、それを用いたプロセスカ
ートリッジ及び電子写真装置を提供することにある。 【解決手段】 支持体と高分子化合物を主体としてなる
機能層とからなる導電性部材において、該導電性部材の
物性が、体積抵抗値が1×103〜1×1012Ωcm、
硬度(ASKER−C)が10゜〜90゜で、かつ、静
摩擦係数が1.0以下、動摩擦係数が0.5以下の導電
性部材であって、該導電性部材は、180℃の雰囲気中
に6時間放置した時の加熱減量率を標準加熱減量率(Δ
K)とし、アセトンとクロロホルムを体積比で1:1に
混合した溶剤に浸漬して23℃の雰囲気に120時間放
置した時の溶剤抽出率を標準AC抽出率(ΔC)とした
時、ΔKが1重量%以下及びΔCが5重量%以下である
導電性部材、それを用いたプロセスカートリッジ及び電
子写真装置。
Description
ー及びファックス等の電子写真装置に用いられる導電性
部材及びそれを用いた電子写真装置に関し、詳しくは、
帯電用途や現像用途等の均一な導電性を強く要求される
導電性部材及びそれを用いた電子写真装置に関する。
法が知られているが、一般には、光導電性物質を利用
し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し
(帯電工程)、ついで該潜像をトナーで現像を行って可
視像とし(現像工程)、必要に応じて紙等の転写材にト
ナー画像を転写し(転写工程)、その後、熱・圧力等に
より転写材上にトナー画像を定着して(定着工程)複写
物を得るものである。また、転写材上に転写されずに感
光体上に残ったトナー粒子は種々の手段によって感光体
上より除去される(クリーニング工程)ことを主体とし
てなる。
導電性部材がさまざまな目的で使用されている。例えば
帯電工程においては、感光体を所定の極性及び電位にす
る帯電部材が、また例えば現像工程においては現像部材
が、代表として挙げられ、ローラー、ブレード、ブラ
シ、ベルト、フィルム、シート及びチップ等さまざまな
形状の導電性部材を感光体表面に対向(接触又は近接)
させて、直流電圧や、直流電圧と交流電圧の重畳電圧を
印加して使用されている。
材においては、帯電部材中のオイル状物質や低分子物質
等の添加剤が感光体表面に移行して付着することに起因
する画像不良が発生することがあった。これを改善する
ために、帯電部材を2層以上の構成とすることによって
下層からの移行物質を表面層によって阻止する構成にす
ることが一般的である。
層として使用される樹脂中の低分子量樹脂成分が高温高
湿のような雰囲気中では感光体表面に付着する場合があ
り、例えば特開平6−89057号公報に開示されるよ
うに低分子量樹脂成分を低減する検討がなされ、所望の
効果を挙げている。また、電子写真装置の長寿命化に伴
い、そこに用いられる導電性部材の長寿命化が求められ
るようになり、例えば特開平9−31331号公報に示
されるように、200℃、4時間における熱減量(揮発
分)が30%以下である炭化水素系油をシリコーンゴム
に添加すると、抵抗値変化が改善され長期使用に耐え得
るとの結果が開示されている。
辺機器の普及に伴い、価値観の多様化によるカラー化や
グラフィック画像の増大の流れは非常に目覚ましい。そ
の結果、情報の出力手段としてのプリンター、複写機及
びファックス等の電子写真装置には、より一層の高画質
が求められるようになり、画像の忠実な再現性が重要と
なる。それに対応する手段の一つとして高解像度化の流
れがある。すなわち原画像をいかに細かく認識し、再現
するかということであり、600dpiから1200d
pi、あるいはそれ以上への技術開発がその一例として
挙げられる。
高解像度)が求められる電子写真装置に、前述したよう
な従来の導電性部材を用いた場合、印加する電圧や画像
を出力する環境、あるいは出力する画像パターンや使用
する電子写真装置等、特定の条件下あるいは条件の組み
合わせによっては白や黒の微小なスジやポチが発生した
り、導電性部材表面への異物付着や部分的な異物付着ム
ラによる濃度ムラが生じたりすることがあった。特に、
導電性部材を長期にわたって密封保管した後に画像を出
力する場合に発生しやすく、当初予定していた耐久枚数
に達しないうちに画像品質の低下を引き起こすという問
題が生じる場合があった。
で、特には1200dpi以上)の電子写真装置を用
い、高温高湿環境と低温低湿環境に交互に放置した後、
帯電装置にDC電圧のみを印加し、低温低湿環境で、細
かな白黒の繰り返しパターンで形成される画像やグラフ
ィック画像を出力する場合に発生しやすく、加えてプロ
セススピードが高速(概ねプロセススピードが100m
m/sec.以上で、特には120mm/sec.以
上)である場合に特に発生し易い。
んど問題にならないレベルであるが、電子写真装置のハ
ード面での高性能化によって、潜像の微小なムラをも忠
実に現像することによって画像上に微小に現れてくるこ
とによる。つまり、前述のように高画質化に対応するた
めの電子写真装置のハード面での高性能化に伴い新たに
顕在化した問題であり、画像の高画質化の傾向が強まる
ほど発生し易くなる現象である。
る電子写真装置において、種々の条件の下においても、
白や黒の微小なスジやポチ、あるいは導電性部材表面へ
の異物付着や部分的な異物付着ムラによる濃度ムラ等の
発生しない、良好な特性を有する導電性部材及びこれを
用いた装置に関する技術開発が必要であった。
のような問題に鑑み為されたものであり、高画質化に適
し、より高機能な電子写真装置にも好適に用いることが
できる導電性部材、それを用いたプロセスカートリッジ
及び電子写真装置を提供することにある。
0dpi以上で、特には1200dpi以上)や高速
(概ねプロセススピードが100mm/sec.以上
で、特には120mm/sec.以上)の電子写真装置
において、種々の環境(高温高湿から低温低湿)におい
ても安定した導電特性を有する導電性部材、それを用い
たプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供するこ
とにある。
面への異物付着や部分的な異物付着ムラを軽減して、D
C電圧のみを印加して種々のパターンの画像を出力して
使用する場合においても、白や黒の微小なスジやポチ、
あるいは濃度ムラ等を解決した導電性部材、それを用い
たプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供するこ
とにある。
ーニング機構に代表されるように、独立したクリーニン
グ装置を有さないいわゆるクリーナレスプロセスに最適
な導電性部材、それを用いたプロセスカートリッジ及び
電子写真装置を提供することにある。
ために、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、同様の製
造方法によって得られた導電性部材であっても、製造後
使用に供されるまでの期間の保管状態の違いによって、
高解像度や高速の電子写真装置を用いて画像を出力する
と、画像出力を開始してから濃度ムラ等の画像不良が発
生するまでの出力枚数にかなりの違いがあることを発見
し、本発明に至ったものである。
主体としてなる機能層とからなる導電性部材において、
該導電性部材の物性が、体積抵抗値が1×103Ωcm
以上1×1012Ωcm以下、硬度(ASKER−C)が
10゜以上90°以下で、かつ、静摩擦係数が1.0以
下、動摩擦係数が0.5以下の導電性部材であって、該
導電性部材は、180℃の雰囲気中に6時間放置した時
の加熱減量率を標準加熱減量率(ΔK)とし、アセトン
とクロロホルムを重量比で1:1に混合した溶剤に浸漬
して23℃の雰囲気に120時間放置した時の溶剤抽出
率を標準AC抽出率(ΔC)とした時、ΔKが1重量%
以下及びΔCが5重量%以下である導電性部材が提供さ
れる。
に安定した導電特性を有するので、印加する電圧や画像
を出力する環境、あるいは出力する画像パターンや使用
する電子写真装置等、特定の条件下あるいは条件の組み
合わせにおいても良好な画像を得ることができるので、
高画質化に適し、より高速の電子写真装置にも好適に用
いることができる導電性部材、それを用いたプロセスカ
ートリッジ及び電子写真装置を提供することができる。
細に説明する。
等の導電性が必要な種々の用途に良好に使用することが
できるが、600dpi以上(好ましくは1200dp
i以上)の高解像度を有したり、プロセススピードが1
00mm/sec.以上(好ましくは120mm/se
c.以上)の高速の電子写真装置において特に有効であ
る。その中でも特に感光体と対向して使用される場合に
好適であり、更には感光体の帯電用途においてその効果
は顕著であるので、以下感光体の帯電用途を例にとって
本発明の説明をする。
な一例として、電圧を印加した導電性部材を感光体に所
定の圧力で接触させ、導電性部材と感光体との微小ギャ
ップにおける放電を利用して感光体表面を所定の電位に
帯電させる方法を挙げることができる。
用いられる感光体の表面を所定の電位に均一に帯電する
には、まず第一に、感光体表面と導電性部材表面との微
小ギャップ間の放電が従来より均一で安定であることが
非常に重要である。そのためには、導電性部材の寸法安
定性が高いことが言うまでもなく必要であり、少なくと
も当接しない状態での所定寸法(径や長さ、膜厚)や所
定物性(体積抵抗値、表面抵抗値、硬度及びモジュラス
等)に対するバラツキや振れ等は極力小さいこと(でき
れば目標値や中心値に対して±5%以内)が重要であ
る。特に、導電性部材の体積抵抗値としては、使用され
る電子写真装置のプロセス条件によって1×103Ωc
m以上1×1012Ωcm以下であれば良いが、当然1つ
の導電性部材中の体積抵抗値のバラツキは小さい方が好
ましく、バラツキが全くなきことが理想的であるが、現
実的には最大値と最小値の比が5倍以内であることが望
ましい。更には、体積抵抗値の環境依存性も小さいほど
好ましいが、最大抵抗を示す環境での体積抵抗値と最小
抵抗を示す環境での体積抵抗値の比が10倍以内であれ
ば一層好ましい。また、体積抵抗値の印加電圧依存性や
印加時間依存性が小さいほど好ましい。
た時の物理的な均一性が強く求められる。即ち、所定荷
重で当接する場合には、該当接条件(このように電子写
真装置に組み込まれてはいるが動いていない状態を静止
時と称する)においてニップ幅や形状が均一であること
(できれば理想値や計算値に対して±5%以内)が望ま
しい。また、静止状態を長期間継続した後の当接部の変
形量が小さいほど、また当接部の体積抵抗値が当接部以
外の部分の体積抵抗と比べ変化が小さいほど当然好まし
い。所定の環境/時間保管後、使用開始前の状態で変形
量が導電性部材の最大外径や最大膜厚部の5%以内、当
接部の体積抵抗の変化は当接部以外の部分に比べ±20
%の範囲にあることが望ましい。
動を行う時、稼動開始時(以下駆動時)や連続稼働時
(以下稼働時)におけるニップ幅や形状が均一(できれ
ば理想値や計算値に対して±5%以内)であることが更
に強く望まれる。同様に稼動時の体積抵抗値の変化は、
±20%の範囲に入る程度であれば好ましいが、もちろ
ん小さいほど良いことは言うまでもない。なお、稼動時
とは稼動が連続的に行われている状態なのでここでは
「動的状態」と称し、駆動時とは静止時から動的状態へ
移行する瞬間の状態であるのでここでは「静的状態」と
称することにする。
形に対する抵抗性(すなわち形状安定性)を適度に有す
ることが好ましい。そのためには、導電性部材の硬度
(ASKER−C)は適度な硬さ(10°以上90°以
下)を有していることが好ましく、特にその表面(即ち
最も上方に設けられた機能層であり最外層のこと)がこ
の硬度の範囲であればより好ましく、更には上方の機能
層ほど硬度が高い方が上記の効果を得易いので更に好ま
しい。これらは静止状態及び静的、動的な状態の安定化
に大きく寄与するが、特に静止状態の安定化に効果があ
り、静止状態で長期間保管されるような場合でもへたり
等を生じなくなるので好ましい。
強さが大きい場合や破断時の伸びが小さければ低伸長時
(概ね、伸張率が1%〜10%程度)のモジュラスが高
くなる傾向があるので、負荷がかかった時でも変形し難
くなり一層効果が得られるので、特に瞬間的に大きな負
荷がかかる静的状態における形状安定化に卓越した効果
がある。従って、静的な負荷と動的な負荷が大きく違わ
ないほど、静的及び動的状態における形状安定化に優れ
る。この時に最外層の損失正接(物理的なtanδ)が
小さいほど、負荷がかかってから変位が生じるまでの時
間が短いので好ましい。
0以下であれば静的状態での負荷が低減され、動摩擦係
数が0.50以下であれば動的状態での負荷が低減され
るので、電子写真装置の駆動系(ギアやシャフト、その
他の動力伝達部材)へのトルク低減が達成されるので駆
動系部材の摩耗や劣化が減り高耐久化に貢献することが
できるだけでなく、摩擦力が安定するためピッチ性も発
生し難くなるので画像も均一なものが得られ易い。当
然、静摩擦係数と動摩擦係数とは近い値ほど好ましく、
動摩擦係数の時間的変化も小さいほど静的及び動的状態
におけるニップ状態の均一化の効果が得られるので好ま
しい。
した均一性や安定性を達成した導電性部材においても、
特に600dpi以上(好ましくは1200dpi以
上)の高解像度を有する電子写真装置に用いると、画像
出力を開始してから濃度ムラ等の画像不良が発生するま
での出力枚数にかなりの違いが発生する場合があること
が判明した。即ち、同様の製造条件で製造されたにもか
かわらず結果として耐久性に大きな違いを生じてしま
い、特に帯電の均一性において不利な条件となる場合に
おいて顕著となる傾向がある。この現像を注意深く観察
し、種々の検証実験を行った結果、導電性部材を製造後
使用に供されるまでの期間の保管状態の違いによって耐
久性にバラツキを生じることを発見し、保管状態が異な
る導電性部材の表面の解析を鋭意実施した結果、導電性
部材表面に存在する物質の量に差異があり、これらの物
質は導電性部材に添加した物質中の成分が表面に移行し
たもの(表面移行物)であることが判明した。
89057号公報のように溶剤を使用して低分子量樹脂
成分を低減しても、溶剤に不溶の物質がある場合には残
留し、長期的に揮発して導電性部材表面に移行した成分
であったり、また例えば特開平9−31331号公報の
ように種々の添加剤のうちの特定の一種(例えば炭化水
素系油)の熱減量を所定の範囲に制御したとしても、そ
の他の添加剤のうちの特定の一種(例えば炭化水素系
油)以外の添加剤由来の成分が移行したものやこの方法
では除去しきれないゴムや樹脂材料の低分子量成分に起
因するものと推定される。
同様の物質を塗布した場合においては、塗布量の多少で
初期の画像に差異があるが、耐久でむしろ良化し500
枚程度以降の出力においてはほとんど耐久性に差異は認
められない。これは表面に塗布した場合は、耐久初期で
剥ぎ取られてしまいその後の耐久性に差異がなくなった
ためと推定されるが、このことは、膜厚方向に濃度分布
があることや画像出力そのものによって影響を受けてい
ることが示唆される。
後の課題であるが概ね以下のように推定される。すなわ
ち、導電性部材の機能層は高分子化合物を主体として、
例えば導電性付与剤や架橋剤、その他等の種々の添加剤
を加えてなる複合物であることが多いために複雑な誘電
分散特性を有し、個々の材料の分極や界面での分極を引
き起こしたり、あるいは、電圧を印加するということは
(AC電圧、DC電圧に関わらず)外部からエネルギー
を付与することであるので、特に低分子量成分を活性化
し易く、その結果ブリードやブルーム又は揮発といった
現象を助長し易く、特に高電圧を印加する傾向にある放
電を利用する場合に影響が大きいが、現像用途のように
放電を利用しない場合においても程度は小さいものの同
様の影響があると考えられる。
例えば原料として用いた高分子化合物に元来含まれるダ
イマー、オリゴマー等の低分子量高分子化合物成分及び
その誘導体類や触媒及びその残さであったり、あるいは
導電性付与剤や充填剤、可塑剤や軟化剤等の添加物その
ものや分解物や含有水分等、更には架橋や発泡等によっ
て生じるガス等の反応生成物、加えて残留溶剤や不純物
等を一例として挙げることができ、一般に硬度が低いほ
どその傾向は大きい。これらの成分が導電性部材の表面
(最外層)近傍に集中したり、表面に現れたり、場合に
よっては外部へ飛散、揮発するものと考えられ、特に有
機化合物成分が含まれると再凝集や析出が発生し易く、
導電性部材が他の部材と接触しているような場合では他
部材への影響が大きい。
リッジに組み込まれて(あるいは単独の状態において
も)、外部の湿気や塵埃等から保護するために気密性が
高い状態で保管されることが多い。例えば、ガス透過性
の小さい樹脂や樹脂にアルミニウム等の金属を蒸着した
複合材等からなる袋に封入したり、これらの材料からな
るトレーに入れて保管したりすることが一般的である。
このような気密性の高い状態におかれた場合には、特
に、揮発成分が外部へ放散し難いため、揮発成分が袋等
の中で高濃度となり易く、その結果、導電性部材表面や
感光体表面への再付着等が起こり易い。
合には、そこを核としてブリード/ブルーム成分が凝集
し易くなる。更には、袋等のある程度密閉された中では
揮発成分等が完全には空中へ移行しないで、導電性部材
中の表面に近い部分ほど高濃度の状態が継続する、即ち
濃度分布が生じるものと考えられる。この状態が導電性
部材全面において均一であれば、それなりに導電性もあ
る程度は均一である可能性もあるが、当接部とその周辺
あるいは非当接部等のように当接力が部分的に異なるの
で移行のし易さや程度も異なってくる。
とが単独に存在する場合に比べ、導電性部材表面への内
部からの移行物質の移行速度が速まるだけでなく局在化
が相乗的に進む。この状態で画像を出力すると、印加さ
れる電圧等のエネルギーによってブルーム/ブリード成
分の移行が更に助長され局在化した状態が一層推進され
る。導電性部材表面の移行物質を中心として異物付着
(汚れ)が引き起こされる傾向があるので、導電性部材
表面の異物付着(汚れ)も局在化が飛躍的に進行し、画
像出力を開始してから短期間で画像の濃度ムラが発生し
易くなるものと推定される。一方、揮発成分が感光体表
面に再付着した場合、揮発成分が感光体の感光特性を変
化させるため安定した画像を得ることができない。
管したり、解像度があまり高くなくプロセススピードも
比較的低速で帯電均一性に優れるAC電圧を印加する電
子写真装置ではほとんど問題とならないが、解像度を高
くするほど、プロセススピードを早くするほど、またD
C電圧のみを印加する電子写真装置ほど、その傾向が大
きく、このような電子写真装置において新たに浮上した
問題である。
化の流れがある。これを達成するには、従来単独の機能
を有する部材に複数の機能を持たせその分部材点数を減
少したり、ある部品をなくすことによって発生する現象
を部材の特性を向上することによって解決する等、個々
の部材において機能の向上や複合化が必要である。小型
化を図るためには、電子写真装置内部に占める体積が大
きいファンの数を減らすことが多い。ファンは、電子写
真装置内部の熱を外部に放散するために設置されている
ので、ファンの数が減少すれば放散効率は低下する。更
には、小型化そのものの影響として、当然電子写真装置
内部の空間体積が減少するので熱伝導性が見かけ上良く
なり、その結果内部の発熱が起こり易く、かつ隅々まで
比較的高温になり易い。これらの現象があいまって従来
に比べ電子写真装置内部に熱がこもり易くなるため、前
述した現象が発生し易く、導電性部材にはこの現象に対
応し得る特性向上が必要となる。
加熱減量率(特に有機化合物の揮発成分)及びブルーム
/ブリード成分をいずれをも導電性部材中から軽減する
ことが必要であり、本発明に示す導電性部材であれば、
上述の問題に対して良好な結果を示すことが分かった。
添加された物質)の中には、感光体に用いられている樹
脂や感光性材料を溶解したり、化学的な反応をしたりし
て感光体の特性を変化させるものが含まれる場合があ
る。これらは主として有機化合物である場合が多いの
で、この観点からも有機化合物の揮発成分を本発明の範
囲に収めることが重要である。更には、感光体に含有さ
れる成分を溶解させたりすることのない、又は反応性を
有さない原材料から導電性部材を構成することが好まし
い。
(ΔK)中に占める有機化合物の揮発成分の割合が、Δ
Kの80%以下であることが好ましく、また特に導電性
部材の最も上方又は外側に位置する機能層(以下最外
層)の硬度(Hn)(ASKER−C硬度)が10°以
上90°以下であって、かつ最外層のΔK(ΔKn)が
1重量%以下、最外層のΔC(ΔCn)が5重量%以
下、更にはΔKn中に占める有機化合物の揮発成分の割
合が50%以下、加えて最外層を構成する材料のΔKが
すべて5重量%以下であれば、本発明の導電性部材を得
やすいだけでなく、導電性部材の上記諸特性が安定しや
すいので非常に好ましい。
性部材全体としてのΔCやΔKが本発明の範囲に入るだ
けでなく、機能層の任意の一層(第i層)の標準AC抽
出率(ΔCi)や標準加熱減量率(ΔKi)が、ΔCi
≦50重量%、ΔKi≦2重量%であればより好まし
く、少なくとも最外層(第n層)の標準AC抽出率(Δ
Cn)や標準加熱減量率(ΔKn)が、ΔCn≦5重量
%、ΔKn≦1重量%であれば更に好ましい。
ーラ形状の導電性部材(以下導電ローラ)においては、
機能層として弾性層を含む構成が一般的である。この場
合、支持体の周囲や上方に直接あるいは他層を介して弾
性層を形成し、更に弾性層の周囲や上方に直接あるいは
他層を介して最外層を形成する。このような構成の導電
性部材では、支持体から弾性層までの硬度をΣHd、支
持体から最外層までのすべての機能層を形成した時の硬
度をΣHnと表わす時に、1.1×ΣHd≦ΣHnであ
ることが、弾性層の柔軟性と最外層の形状保持性のバラ
ンスから見て適する。
の一層(第i層)の硬度(H)をHi、ΔKをΔKi、
ΔCをΔCiとした時、Hn>Hi、ΔKn<ΔKi、
ΔCn<ΔCi(i≠n、iは整数で、i=1,2,
3,……,n−1)であったり、弾性層のHをHd、Δ
KをΔKd、ΔCをΔCdとし、弾性層より上側の機能
層中の任意の一層(第j層)のHをHj、ΔKをΔK
j、ΔCをΔCjとした時、Hd<Hj、ΔKd>ΔK
j、ΔCd>ΔCjであり、なおかつΔKj≦2重量
%、ΔCj≦50重量%(dは整数でd=1,2,3,
……,n−1であり、jは整数でj=d+1,d+2,
d+3,……,n−1,nである。かつd<j)であっ
たりすれば、本発明の効果が非常に安定した導電性部材
が得やすいので好ましい。また、この範囲で、上方の機
能層ほど硬度が高い、又は上方の機能層ほど破断時引張
り強さが大きい、又は上方の機能層ほど破断時伸びが小
さい等の関係にあれば導電性部材の形状安定性が更に向
上するので好ましい。
等の外部因子によって促進されやすいので、導電性部材
やこれを用いた装置(例えば電子写真装置やプロセスカ
ートリッジ等)はできるだけ低温(概ね50℃以下)で
保管、使用されることが望ましい。特に、導電性部材が
使用される周辺雰囲気が50℃を超えないように設計さ
れることが一層好ましい。
揮するためには、導電性部材が組み込まれる単位(例え
ばプロセスカートリッジ)において、そのΔKやΔCが
同様の範囲であることが好ましく、その単位を構成する
個々の部材や材料が各々同様の範囲であれば一層好まし
いといえる。
の範囲とするために導電性部材表面の十点平均粗さ(R
z)が1μm以上30μm未満であることが好ましく、
そのチャートにおいてピーク間のバラツキが小さいほど
表面の粗れ方が均一であるので更に好ましい。
の従来の表面粗さの指標では把握しきれないような表面
の微小形状を制御することによって一層効果を増大する
ことができる。すなわち、導電性部材表面の形状が微小
な凹凸構造を有しており、前記微小な凹凸構造が形成す
る凸部高さと凹部深さの差が0.01μm以上10μm
以下であることが好ましい。このような微小な凹凸に
は、固体は入れないが気体は入り込むことができるた
め、感光体に当接した時に導電性部材表面との間に空気
層が形成され、その空気層があたかもバリアーとして作
用する形で異物の侵入や付着を防止するという付加的な
効果をも得ることができるからである。この時、特に離
型性に優れる高分子材料(例えば、種々の含フッ素化合
物や含シロキサン化合物、あるいはオレフィン系化合物
及びウレタン結合を有する化合物等)を導電性部材の最
外層に用いて、更にその表面積を増大すれば飛躍的にそ
の効果を得ることができる。
凸の数を増やす方法があるが、特にフラクタル形状又は
自己相似形にすればその表面積増大効果による離型性増
大効果は飛躍的に向上する。つまり、このような微細形
状を有する表面は汚れ難いといえ、特に帯電均一性に優
れるAC電圧を印加せずDC電圧のみを印加する導電性
部材や電子写真装置においては、導電性部材表面の汚れ
付着や蓄積を大きく軽減できるので好ましい。更には、
転写残トナーが残り易いクリーナレスシステムを採用し
た電子写真装置には最適である。
求められる特性を考察してみる。この場合、最外層その
ものへの影響がまず考えられるが、機能層が2層以上あ
る(特に弾性層を有する)場合においては、最外層を経
由して下層への影響をも考慮する必要がある。まず第一
に、初期の表面形状を長期にわたって保持するためには
高強度、高靱性及び高耐摩耗性等が必要である。第二
に、放電が発生する場合を考える。放電とは空気の絶縁
破壊であるために、放電時には、放電のエネルギーによ
る周囲への影響、及びそれによって生じる副生成物(以
下放電生成物)と若干の紫外線が発生する。放電のエネ
ルギーによる周囲への影響とは、通常、微小なサイクル
で充電/放電が繰り返されるわけであるが、この意味す
るところは高電位と低電位の繰り返し状態であるととも
に放電時の高エネルギーが機能層(特に最外層)へダメ
ージを与えるものと考えることができる。また、放電生
成物としては、例えば空気が電離して生じるイオンや電
子、ラジカルあるいはこれらの現象から副次的に生成さ
れる窒素酸化物等及びこれらが空気中の水分と結合して
生ずる酸性物質等があり、高分子材料へ及ぼす酸化反応
や分解反応が起こる場合がある。場合によっては、最外
層にとどまらず気体や液体の状態で最外層を透過し最外
層以下の機能層に影響を及ぼすこともある。更には、紫
外線が若干ではあるが発生する場合があり紫外線によっ
て導電性部材最外層のイオンが励起され分子状態が変化
することによる導電性の変化が生じる場合がある。
から、少なくとも最外層には、物理的、化学的及び電気
的な強靱性があること、放電生成物の透過性が小さいこ
と、紫外線に対して安定であること等が重要である。こ
れらの特性に対応するには、少なくとも最外層は三次元
構造を有していることが好ましく、架橋、加硫、3官能
(以上の)反応基導入による網目構造化、IPN等の手
法をとることができる。また、最外層に使用した樹脂の
結晶化度を上げることも有効な手段である。
壊性や高結合エネルギーを有する高分子化合物や添加剤
等から構成されていることが好ましく、窒素酸化物を構
成する酸素ガスや窒素ガスに対する低ガス透過性(ガス
透過係数が、5.0×10-8cm3 ・cm/cm2 ・s
ec・cmHg以下)を有していれば最外層だけでなく
下層への影響を軽減できるので好ましい。最外層は、高
分子化合物に種々の添加剤を加えたり架橋等の構造変化
を生じているので、単に高分子化合物の種類によって決
定されず、前記添加剤や構造あるいは製造条件等によっ
ていろいろ変化するので、実際に導電性部材の最外層を
用いるか、あるいは導電性部材の製造条件に近い条件で
成膜した試料を用いて測定することが重要である。ガス
透過性の小さい(耐ガス透過性の良好な)特性を得るた
めには、特に最外層にガス透過性の小さい高分子化合物
を用いたり、例えばマイカ、グラファイト及び窒化ほう
素(BN)等のような偏平形状の物質やアスペクト比の
大きい物質を添加すると大きな効果がある。これらの物
質は、高分子化合物のバインダー100重量部に対して
1重量部以上添加すれば効果が得られ、5重量部以上で
あれば更に好ましい。また、これらの物質に限らず無機
物や結晶性物質を添加してバインダー比を相対的に低減
するほど効果がある。添加物は、比重が小さいほどバイ
ンダー中に占める体積が増大するので好ましい。
最外層のイオンが励起され分子状態が変化することによ
る導電性の変化が生じる場合がある。このような現象を
防ぐためには、放電で生じる紫外線のエネルギーに対し
て安定なレベルの仕事関数の最外層であることが望まし
く、具体的には最外層は少なくとも5.50eV以上の
仕事関数(Wf)を有することが好ましい。更には、仕
事関数測定曲線の傾きγ(cps/eV)か5以上であ
れば好ましい。また、紫外線に対する安定性を向上する
ための別の方法として、紫外線を吸収する材料を導電性
部材最外層に添加することも有用である。
あるほどこれらの諸特性に対して効果があり、高硬度
化、高引張り強さ、高耐摩耗性、低摩擦係数化、疎水性
向上及び低接触角化等の諸物性の改善効果も合わせて得
ることができるほか、初期の表面形状を保持し易いの
で、他部材の表面物性とのバランスを考慮して、最適な
3次元化度とすればよく、三次元構造を有する化合物を
最外層として使用したり、最外層形成後エネルギーを付
与して三次元化反応を起こす等の方法が取られる。この
場合、最外層以外の機能層も三次元化すれば一層効果は
得られるが、その場合、硬度が高くなり過ぎることがあ
るので、適当なバランスを考慮しながら機能層の三次元
化度を決定する必要があるが、上層ほど高三次元化度と
すればより好ましい。
着する特性を有する物質(吸着材)を少なくとも最外層
に添加することも最外層への影響や最外層を透過して下
の機能層への影響等を低減するのに効果がある。同様の
意味で、最外層の吸水率は小さい方が好ましく、AST
MD570に準拠した時の吸水率(条件は23℃/60
%RHとする)が1.5%以下(好ましくは1.0%以
下)であることが望ましい。
境変化に対する形状安定化効果に優れるので好ましく、
ASTMD696に準拠した時の線膨張係数が、1×1
0-2℃-1以下(好ましくは1×10-4℃-1以下)である
ことが望ましい。
種々の機能を発揮するために常温において液体状の物質
を添加することがある。例えば、弾性層であれば硬度
(ASKER−C)が10°以上90°以下の低硬度で
あることと同時に導電性であることが要求されるため
に、導電性付与材と多量の可塑剤や軟化剤を添加するこ
とが一般的で、可塑剤や軟化剤の一部が弾性層表面へ移
行(ブリード)することがある。この時、弾性層中に親
油性の吸着剤を添加しておけばブリードする油状成分が
吸着剤に吸収又は吸着されるので、ブリードを軽減ある
いは防止することができる。また、液状成分が親水性を
有する物質であれば、親水性の吸着剤を添加すれば同様
の効果を得ることができるものである。
ても効果を得ることはできるが、吸収又は吸着したい成
分を最も多く含有する層の上方にあり、かつ近い層であ
るほど好ましく、吸収又は吸着したい成分を最も多く含
有する層に添加することが最も望ましい。特に、親油性
の吸着剤を用いる場合には、弾性層に添加することが最
も好ましい。吸着剤が油状成分を吸収、吸着することで
ブリードし難くすることができ、それによって引き起こ
されるはずの諸問題を防止、軽減することができるので
ある。
周辺の部分は、弾性層中のその他の部分に比べ、多量の
油状成分が存在(局在化あるいは偏在化)することにな
るために、可塑効果は均一に分散された状態よりも若干
劣るが、特性上問題が生じる程度ではなく、またどうし
ても均一分散された状態と同程度の可塑効果が必要な場
合には、やや多めに添加すればよく、この場合において
も吸着剤の吸収、吸着効果によって、ブリード性が悪化
することはない。もちろん、予め吸油させた状態の吸着
剤を添加してもよい。つまり本発明においては、通常よ
り多量の可塑剤を添加しても、優れた耐ブリード性を得
ることができるので、本導電性部材にとって最も重要な
表面性を変化させることがなく、かつ低硬度の弾性層を
得ることができる。また、弾性層の上方に吸着剤を含有
する層を設けると、万一、弾性層からブリードした油状
成分があった場合でも、その層で吸収、吸着することが
できるため更に上方の層や他部材への影響を防ぐことが
できる。
な層に含有されるほど好ましい。本発明の導電性部材は
所定の導電性(体積抵抗値)に調整されているが、特に
積層タイプの場合には抵抗が異なる(同じでもよい)各
層の積み重ねによって、導電性部材として所定の導電性
(体積抵抗値)になるように調整されている。従って、
外部から油のような液状成分が侵入すると、その層に用
いている高分子化合物の種類によっては膨潤等が起こり
導電性(抵抗値)の変化が生じる。一般に油状成分は、
絶縁性であるので導電性低下(抵抗上昇)が発生する。
ここに吸着剤が含有されていれば、高分子化合物に吸収
されるよりは、吸着剤の方に吸収又は吸着されるため高
分子化合物自体への影響は小さくてすむ。吸着剤が液状
成分を吸収すれば吸着剤の膨潤が起こるが、吸着剤が元
々高抵抗であれば、高抵抗の液状成分を含有したとして
も、吸着剤の抵抗変化は小さくてすむし、更には、吸着
剤の膨潤による体積増加による周囲(特には、機能層を
主として構成する高分子化合物)への圧力が、吸着剤が
小さな粉体形状であれば適度に分散されるので、周囲の
高分子化合物の粘弾性特性や柔軟性等である程度抑える
ことができるので、層全体への影響は小さくてすむ。更
に加えて、その層の導電性(抵抗値)が高導電性(低抵
抗)領域にあれば、それらの影響は少なくてすむので、
吸着剤を含有する層は低抵抗層であることが好ましく、
その導電性部材を構成する機能層のうち最も低抵抗な層
に含有されることが一層好ましい。
れば、含有する層の上方からの浸透や下方からの浸出と
も防止することができるので好ましく、最外層と、弾性
層の上層(あるいは弾性層そのもの)とに吸着材を含有
すれば非常に好ましい。
物を問わず、種々の分子量のものや表面形状、表面特性
を有する粉体を用いることができ吸着したい物質によっ
て適宜選択するが、特には粒径が5μm以下(好ましく
は3μm以下)の微粉末が好ましく、粒度の分布がシャ
ープであるほどより好ましい。
収する物質や、表面に細孔構造の発達した物質等を挙げ
ることができる。液状成分を吸収する物質としては、吸
油性能に優れるポリノルボーネンや吸水性能に優れる公
知の吸水性ポリマー等がある。一方、表面に細孔構造の
発達した物質としては、無機多孔質物質や有機多孔質物
質が有りセラミックスやポリマー等の多くの材料を挙げ
ることができる。細孔径によってサブミクロ孔マテリア
ル(細孔径が0.8nm以下)、ミクロ孔マテリアル
(細孔径が0.8〜2nm)、メソ孔マテリアル(細孔
径が2〜50nm)及びマクロ孔マテリアル(細孔径が
50nm以上)に分類され、ゼオライトに代表されるミ
クロ多孔質結晶や多孔質炭素が良く知られている。
及び耐摩耗性等の種々の優れた特性を有し、細孔径が気
体の分子サイズ程度のサブナノメーターの超微細孔を有
するものからミクロンオーダーのマクロ孔を有するもの
まであり、種々の細孔構造が非常に発達したポーラスカ
ーボンである。これらは、サブミクロ孔炭素(細孔径が
0.8nm以下)、ミクロ孔炭素(細孔径が0.8〜2
nm)、メソ孔炭素(細孔径が2〜50nm)及びマク
ロ孔炭素(細孔径が50nm以上)に分類される。代表
的なものに活性炭があるが、原料や製造方法等の選択に
よりミクロ孔からマクロ孔まで幅広い分布を持ったもの
が生成し、適正な条件下では4000m 2/gという非
常に大きな比表面積を持つものが得られ、更には特定の
条件では分子篩性を発現するものもある。
盛んであり、材料や製造条件等の検討により様々な細孔
径のものが製造されるが、なかでもメソ孔シリカが好ま
しい。更には、シリカ以外の無機材料からの合成も可能
で、例えばAl2 O3、Nb2O5 、Ta2O5 、TiO2
及びZrO2 を始めとして種々の非シリカ系メソ孔マテ
リアルがある。
と、万一最外層表面が摩耗しても中から多孔性吸着材が
表面に現れるので、微小な表面形状や大きな表面積を確
保できやすいので一層好ましい。この場合、吸着力が大
きいほど加熱減量分や溶剤抽出分を減少できるので、本
発明の効果が得やすく好ましい。そのためには、吸着材
と被吸着材の相性が重要であり、また吸着材の表面積が
大きいほどあるいは吸着材が微小孔径のものほど好まし
い。
耗してもやはり微小な表面形状や大きな表面積を維持す
ることができる。最外層を多孔性にする手段としては、
特に制限がなく種々の方法があるが、例えば(1)最外
層に種々公知の多孔性高分子膜を用いる方法、(2)2
種以上の高分子化合物からなる最外層を形成後特定の高
分子化合物を化学的及び物理的手法によって除去して多
孔質にする方法、(3)最外層を塗工後、溶剤や水があ
る程度含有されている状態で急冷後加熱を行う方法(こ
の場合、溶剤や水の融点より10℃以上低い温度への暴
露と沸点より10℃以上高い温度への暴露を繰り返すほ
ど好ましく、異なる温度間の移動は瞬時に行うほど好ま
しい。更には、必要ならば溶剤や水の蒸気圧を考慮して
減圧や加圧すればより好ましい。加えて不純物を取り除
く効果もあるので好ましい)、等の方法を挙げることが
できる。このとき、多孔性高分子膜の孔径が十分小さけ
れば液体は通過できないので液体バリア性は十分であ
る。
材を含有すれば細孔部を気体が透過する過程で吸着する
ことができるので、気体透過性の増大を極力抑えること
ができるし、少し多めに添加すればより効果が得られ
る。更には、最外層の直下の層に吸着材を添加すればよ
り好ましい。
が2層以上ある場合、各々の層に用いる高分子化合物の
種類によっては十分な密着力や接着力が得られ難い場合
がある。このような問題を解決するには、プライマーや
接着剤を用いればよいが工程の煩雑化は免れない。本発
明のように、直接接する2つの機能層において、一方の
機能層を構成する高分子化合物が他方の機能層に含有さ
れている構成とすることによって、プライマーや接着剤
を用いることなしに良好な密着力や接着力が得られるの
で好ましい。上層の高分子化合物を下層に混合してもよ
いし、下層の高分子化合物を上層に混合してもよいが、
いずれにしろある特定の層としての本来の特性に影響を
あまり及ぼさない程度の量とすることが必要であり、一
般には添加する高分子量化合物の割合が全体の50重量
%未満とするのが好ましい。特に直接接する2つの機能
層において、各々の機能層を主として構成する高分子化
合物の溶解度パラメータの差が0.5(J/cm3)1/2
以上である場合には相溶性が弱いので剥離等の問題が起
こりやすいので、上述の手段は特に有効である。また、
相溶性のあまり良くない高分子化合物を2種以上混合
し、例えばインジェクション成形や押出し成形等の成形
時に材料の流れに方向性が生じ易いような成形方法を取
ると、一方の高分子化合物が表面付近に局在化しやすい
傾向があるので同じ化合物同士が直接接することになり
一層接着しやすくなる。
する。また、記述の通り体積抵抗値(ρc)は、1×1
03Ωcm以上1×1012Ωcm以下の範囲であること
が望ましく、より好ましくは、1×104Ωcm以上1
×1011Ωcm以下の範囲である。本発明の導電性部材
は、使用されるプロセス的な条件により、上記体積抵抗
値の範囲(1×103Ωcm以上1×1012Ωcm以
下)内において最適な体積抵抗値が選択されるが、通常
プロセス的な制御により、最適な体積抵抗値±1桁(レ
ンジで2桁以内)の範囲であれば体積抵抗値の異なる別
の導電性部材が投入されても対応できるように構成され
ているが、当然導電性部材間の体積抵抗値のバラツキは
小さい方が好ましく、レンジで1桁以内であることが好
ましい。
に示す。導電性部材を23℃/65%RHの環境に12
時間以上放置して十分なじませてから、その環境下で金
属ドラムに所定の荷重で押し付けた状態で、所定のスピ
ードで回転させながら所定の電圧を印加し、流れる電流
を時間の経過とともに所定時間チャートに記録する。こ
の時、金属ドラムの外径、荷重、印加電圧、金属ドラム
及び導電性部材の回転スピード等は、その導電性部材を
使用する電子写真装置の条件に行うことが好ましいが、
本発明においては簡便のため、金属ドラムはステンレス
製(表面の十点平均粗さRzが5μm以下)で、その外
径が30mm、荷重Wを片側500g(合計1kg)、
金属ドラムの回転スピードを30rpm、導電性部材の
回転は金属ドラムに従動、印加電圧を直流−500Vと
した。
が、本発明においては電圧印加後30秒後の電流値を読
み取り、それをI(A)とすると、導電性部材の抵抗値
Rs(Ω)は、R=|V/I|=|−500/I|で計
算される。
られた時のニップ面積を適当な手段により測定し、これ
らの値から導電性部材の体積抵抗値を次式によって計算
する。
性部材の抵抗値(Ω) S:ニップ面積(cm2)、T:導電性部材の有効厚さ
(cm)
態(荷重をかけない状態)における高分子材料を主体と
した層(複数の場合はそれらの合計)の肉厚(あるいは
繊維長)のことであり、部分的に異なる場合は荷重平均
をもって導電性部材の有効厚さと称する。
等に対して体積抵抗値の変動が小さいことが好ましく、
特には高温高湿(30℃/80%RH)から低温低湿
(15℃/10%RH)の範囲において体積抵抗値の変
動が10倍以内(より好ましくは8倍以内、一層好まし
くは5倍以内)であることが好ましく、特に最外層は吸
湿性や吸水性の小さい材料によって構成されることが好
ましい。もちろん、原材料の段階では吸湿性や吸水性が
大きくても、架橋や表面処理等の化学反応を伴うことに
よって、最外層としての吸水性や吸湿性を小さくするこ
とも可能である。
いほど好ましい。一般的に高分子化合物の印加電圧と抵
抗(体積抵抗、表面抵抗とも)の関係は、高電圧ほど抵
抗(体積抵抗、表面抵抗とも)が小さくなる特性を有す
る。従って、高分子化合物からなる層を有する導電性部
材においても同様の傾向を示す。しかしながら、これら
の傾向は、使用される原材料に起因する影響(原材料の
種類や特性、あるいは不純物の種類、特性及び含有率
等)や導電性部材の製造条件、層構成といった種々の要
因によって影響を受けており、図6に導電性部材の体積
抵抗値の印加電圧依存性の例を示す。印加電圧に対する
抵抗依存性が小さければ感光体等にピンホールがあって
もリークに対して有利(特に直流電圧)であるというこ
とだけでなく、本発明のように摩擦係数を低減、制御し
た導電性部材では、その回転は非常に円滑に為されるこ
とになるため放電性や導電性の均一性は非常に優れてい
るが、そのため逆に、ちょっとした接触状態の変化が放
電性や導電性のバラツキを生じることがある。
に伴って、導電性部材の抵抗が変化した時、印加電圧に
対する抵抗依存性が大きい導電性部材の場合では印加電
圧が大きく変化し、その結果、静電的に引き付け合う力
が変化することによって接触状態が変化してしまう可能
性があるので、印加電圧依存性を小さくすることによ
り、これらに起因する影響を小さくすることができる。
この時、印加電圧依存性としては、30℃/80%R
H、23℃/65%RH及び15℃/10%RHの各環
境下において導電性部材の各々の環境における体積抵抗
値を印加電圧200V(直流)から1000V(直流)
の範囲において100Vおきに測定した時の最大値と最
小値の比が10倍以内(好ましくは8倍以内、より好ま
しくは5倍以内)であることが一層好ましい。これらの
場合における導電性部材の体積抵抗値の測定は、温度、
湿度あるいは印加電圧を所定の条件とした上で、図2に
示す方法と同様にして測定、計算を行う。
ほど好ましい。すなわち、体積抵抗値は導電性部材に電
圧を印加し所定時間後の電流値を測定して所定の方法で
計算するが、印加直後に測定された電流値は時間ととも
に変化(減少又は増加)することが多く、通常は電流値
が減少(体積抵抗値は増加)する傾向が一般的である。
これらの傾向は、使用する材料(バインダーや導電性付
与材の種類あるいはそれらの組み合わせ)によって異な
るが、時間の経過とともに電流値が徐々に変化するもの
や初期の変化率が大きいがその後ほぼ一定になるもの等
の様々なパターンを示す。図7に導電性部材の電流値の
時間依存性を示す。本発明の場合は、前述の体積抵抗値
の時間的な依存性が小さい方が好ましく、図2に示す測
定方法に従い、電圧印加直後から60秒間における体積
抵抗値の時間的変化を観察した時に、その間における最
大値と最小値の比が10倍以内(好ましくは8倍以内、
より好ましくは5倍以内)であることが特に好ましい。
抵抗値の部分的なバラツキは小さい方が好ましく、体積
抵抗値の最大値(ρcMAX)と最小値(ρcMIN)のバラ
ツキをそれらの比(ρcMAX/ρcMIN)で表わすとする
と、ρcMAX/ρcMINが10倍以内(より好ましくは8
倍以内、一層好ましくは5倍以内)であることが好まし
い。この時のρcMAX/ρcMINは、円周方向と長手方向
の2通りがありえるが、大きい方の値が前記範囲である
ことが好ましい。
す方法にしたがって測定を行う。この時、電流値チャー
トはローラ一周分の周期の繰り返しとなるが、電圧印加
30秒後の点を含むローラ一周分における最小電流値
(IMIN)と最大電流値(IMAX)とから、体積抵抗値の
最大値(ρcMAX)と最小値(ρcMIN)をそれぞれ求め
ることによって、計算される。
4に示す方法によって導電性部材長手方向各部における
体積抵抗値を測定、計算し、最大値と最小値の比を求め
ることによって計算される。測定結果の一例を図5に示
す。なお、この測定方法においては、周方向の抵抗測定
時のニップ面積と同一になるように導電性部材の外径を
考慮して電極の幅を決定することが好ましく、また印加
バイアスも同一であることが好ましいが、本発明の場合
は、簡便のため電極幅は10mm、印加バイアスは直流
−500Vとした。
て詳述したものであるが、当然のことながら表面抵抗値
についても同様のことが言える。
も好ましい電気特性がある。すなわち、導電性部材と感
光体を相対移動あるいは回転させながら導電性部材に交
流電圧(ピーク間電圧Vpp)を印加して流れる交流電
流(Iac)を測定し、Vpp(単位:kVpp)をx
軸、Iac(単位:μA)をy軸としてグラフに示し、
IacとVppの関係をy=f(x)と表わす時、0≦
x≦0.5の範囲ではf(x)=ax(aは正の数)な
る一次式で近似され、かつ1.0≦x≦3.0の範囲で
はxが大きくなるに従ってf(x)の接線の傾きが大き
くなったり、1.8≦x≦2.2の範囲の任意の一点x
0において、1.05×ax0≦f(x0)≦1.50×
ax0の関係にあることが好ましく、このような電気特
性を有していれば、安定な放電特性を示すので良好な画
像を長期にわたって得ることができる。
た時の複素誘電率及び誘電正接(誘電的なtanδのこ
とで、本発明ではtanδ0と表わす)が次式で表わさ
れる時、23℃/65%RHの環境下において、誘電正
接が2以下であったり、誘電損率が周波数1×103H
z以上1×105Hz以下の範囲に変曲点又は肩を有す
ることが一層好ましく、また特に直流電圧のみを印加す
る場合に好ましい。
tanδD:誘電正接)
ても同様であることが好ましく、高分子材料を主体とす
る層が複数ある場合には、すべての層が同様であれば、
非常に好ましい。
明の導電性部材は、静摩擦係数(μS)が1.0以下、
動摩擦係数(μD)が0.5以下であることは記述の通
りである。更に、1≦μS/μDであって、動摩擦係数
(μD)の最大値をμDmax、最小値をμDminとした時
に、1≦μDmax/μDmin≦2であればより好ましい。
材やそれに接触する部材の表面性や材料によって、ある
いはそれらの組み合わせによって、さまざまな時間的変
化のパターンを示すことがわかる。図12に導電性部材
の摩擦係数(荷重)の時間的変化の例を示す。
0.5であれば、回転を開始あるいは継続するのにもあ
まり大きな力を必要としないので過度の負荷がかから
ず、導電性部材や接触する他の部材の表面、あるいはギ
ア類等のダメージや変化を小さくすることができるの
で、長期にわたって安定した特性を得ることができる。
また、1≦μS/μDであれば、回転を開始し始める最
初に大きな力を要するが、その後は摩擦力かそれ以下の
力ですむために、いったん回転を始めてしまえば、ある
程度の慣性力を利用することができるので滑らかな回転
を得ることができるのでビビリやスティックスリップ等
の発生もなく、また、力の伝達経路にかかる負荷を小さ
くてすむためにギア類の摩耗等による影響を小さくする
ことができるものと推定される。
て、最大値(任意の点)及び最小値(任意の点)から上
式により求められる動摩擦係数(μD)の最大値をμD
max、最小値をμDminとした時に、1≦μDmax/μD
min≦2であれば、部分的な動摩擦力のバラツキが小さ
くより滑らかな回転を得ることができるのでよりビビリ
等がより発生しにくくなるとともに、長期的な摩耗量や
摩耗バラツキ等の影響を軽減できるので高耐久性の観点
からなおさら好ましい。
の測定方法の一例(概要)を図9に示す。本測定方法
は、測定物がローラ形状の場合に好適な方法で、オイラ
ーのベルト式に準拠した方法であり、この方法によれ
ば、測定物である導電性部材と所定の角度(θ)で接触
したベルト(厚さ20μm、幅30mm、長さ180m
m)は、片方の端部が測定部(荷重計)と、他端部が重
りWと結ばれている。この状態で導電性部材を所定の方
向、速度で回転させた時、測定部で測定された力をF
(g)、重りの重さをW(g)とした時、摩擦係数
(μ)は以下の式で求められる; μ=(1/θ)In(F/W)
例を図10に示す。ここにおいて、導電性部材を回転さ
せた直後の値が回転を開始するのに必要な力であり、そ
れ以降が回転を継続するのに必要な力であることがわか
るので、回転開始点(すなわちt=0秒時点)の力が静
摩擦力ということができ、また、0<t(秒)≦60の
任意の時間における力が任意の時間における動摩擦力と
いうことができるが、本発明では30秒後の値をもっ
て、動摩擦力とした。
性部材と接触する面)を所定の材料(例えば、感光体の
最外層、現像剤を適当な手段によって塗布したもの、あ
るいはステンレス等の標準物質)とすることによってさ
まざまな物質に対する摩擦係数を求めることができる。
つまり、接触する面の材質や回転速度、荷重等を実機の
プロセス条件に合わせればより好ましいが、導電性部材
と感光体との摩擦係数の測定と導電性部材とステンレス
との摩擦係数の測定を行い比較検討の結果、ステンレス
に対する摩擦係数を用いても良いことが判明した。すな
わち、導電性部材と感光体との摩擦係数=K×導電性部
材とステンレスとの摩擦係数で概ね表わされる。ここ
で、Kは感光体表面の材料や状態によって決定される数
値で、感光体材料や表面状態が同一であればほぼ一定の
値となるが、それらが多少なりとも異なれば変化してし
まう。
件あるいは表面物性等を実際の系にできるだけ合致する
ことが望ましいが、そのためには、非常な煩雑さを伴う
こと、及び上記の通り導電性部材と感光体との摩擦係数
と導電性部材とステンレスとの摩擦係数とが規則性を有
する傾向があるので、本発明においては、簡便のため
に、摩擦係数は、対ステンレス(表面の十点平均粗さR
zが5μm以下)、回転速度は100rpm、荷重は5
0gの条件で測定した。
擦係数の測定方法の別の一例(概要)を図11に示す。
本測定方法は、測定物が平板形状の場合に好適な方法で
ある。この方法によれば、測定物である導電性部材は平
板上に安定して置かれて上方から荷重がかけられてお
り、導電性部材は測定部と結ばれている。この状態で導
電性部材を移動速度一定の条件で引っ張り、導電性部材
が横方向に動き出した時(あるいは動いている時)に測
定部RRで測定された力をF(g)、荷重をW(g)と
した時、摩擦係数(μ)は以下の式で求められる; μ=F/W
(例えば感光体の最外層、現像剤をシート状にしたも
の、あるいはステンレス等の標準物質)とすることによ
ってさまざまな物質に対する摩擦係数を求めることがで
きる。つまり、接触する面の材質や相対的な移動速度、
荷重等を実機のプロセス条件に合わせればより好ましい
が、本発明においては、摩擦係数は、対ステンレス、移
動速度は100mm/min、荷重は50gの条件で測
定した。この測定方法により得られるチャートとして
は、前述の方法と同様であり、静摩擦係数、動摩擦係数
についても同様の考え方をすることができる。
はμS≦0.8、μD≦0.4であれば、本発明の効果
がより一層大きく得られるのでより好ましい。更には、
1≦μS/μD≦3であったり、動摩擦係数(μD)の
最大値をμDmax、最小値をμDminとした時に1≦μD
max/μDmin≦1.5であったり、またμS≧μD≧μ
D60であれば更に一層好ましい。なお本発明中、μD
max、μDminとは、t=30±20秒(10≦t(秒)
≦50)における最大動摩擦係数と最小動摩擦係数を表
わし、μD60とは60秒時の動摩擦係数を表わす。
ける動摩擦係数をμD(t1)、時間t2における動摩
擦係数をμD(t2)とした時にμD(t1)≧μD
(t2)(但しt1<t2)であったりすれば、本発明
の効果がより一層大きく得られるだけでなく、いったん
使用された導電性部材であっても簡単な清掃手段等によ
って初期の特性をほぼ回復することができる等の更なる
効果を得ることができるので、より一層好ましい。従っ
て、最外層をいったん剥離した後に再形成する等の複雑
な工程を必要とせずに繰り返し使用が可能となるので再
生、リサイクルにも適し、なおさら非常に好ましい。
材料としては、従来既知の熱硬化性や熱可塑性の樹脂、
エラストマー及びゴム等の高分子化合物を使用すること
ができるが、最外層は高離型性や低汚れ付着性等の特性
を有することが重要であり、その観点から最外層に用い
られる高分子化合物としても高離型性や低汚れ付着性の
材料が特に好ましく、例えば、ポリアミド系高分子化合
物(例えば、ナイロン6、ナイロン66及びナイロン6
10等、あるいはこれらからなる共重合ナイロン、更に
はメトキシメチル化ナイロンやエトキシメチル化ナイロ
ンに代表されるアルコキシアルキル化ナイロン等の変性
ナイロン)、フッ素系高分子化合物(含フッ素化合
物)、イミド系高分子化合物、ウレタン系高分子化合物
(エーテル系やエステル系のウレタン、あるいはアクリ
ルやシリコーン等で変成された変性ウレタン等、分子中
にウレタン結合を有する化合物)、ビニル系高分子化合
物(例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、
ポリビニルアセタール、ポリビニルエーテル、N−ビニ
ル高分子、ビニリデン等及びこれらの変成物や誘導体が
ある。更に、具体的には、ポリ酢酸ビニルは酢酸ビニル
の単独あるいは共重合体である。ポリビニルアルコール
はさまざまなケン化度のものがあり、更にはアセタール
化、アセチル化及び脱水等の反応物を含む。ポリビニル
アセタールはポリビニルアルコールとアルデヒドとの反
応物であり、各々の種類によりさまざまな構造がある
が、代表的なものとしてポリビニルブチラール及びポリ
ビニルホルマールがある。ポリビニルエーテルとして
は、例えば、ポリビニルイソブチルエーテル、ポリアリ
ールビニルエーテル及びポリビニルチオエーテル等があ
り、N−ビニル高分子としては、例えば、ポリビニルカ
ルバゾール、ポリビニルピロリドン、ポリ−N−ビニル
フタルイミド及びポリビニルアミン等がある)、スチレ
ン系高分子化合物、シリコーン系高分子化合物、オレフ
ィン系高分子化合物及びエポキシ系高分子化合物等を挙
げることができ、1種類でも2種以上の混合物や共重合
物として使用することができる。
性材料、電荷調整材料、着色材料、加工助材、架橋(加
硫)剤、架橋(加硫)助剤、活性剤、離型剤、滑剤、粘
着付与剤、酸化防止剤、架橋(加硫)促進剤、発泡剤、
発泡助剤、防黴剤、安定剤、補強剤、充填剤、老化防止
剤、加水分解防止剤、可塑剤、軟化剤、表面粗し材料、
磁性材料及びその他各種添加剤を添加したものが使用さ
れる。
加えて摩擦係数の低減化や制御等が必要な場合、本発明
の範囲に入る程度に固体状や液体状の添加剤を最外層中
に添加することが好ましい。これらの添加剤の例として
は、例えば、いわゆる固体潤滑剤、滑剤、樹脂微粒子、
無機粉体及びオイル類を挙げることができる。
は、基本構成単位が平板状構造や層状の化合物、例え
ば、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化ほう素、マ
イカ、クレイ等及びそれらの変成物や高分子とのハイブ
リッド化物を挙げることができる。ハイブリッド化物と
して例えば、クレイとナイロン6とのハイブリッド化物
は弾性率やガスバリア性に特に優れるので本発明に最適
である。このように基本構成単位が平板状構造や層状の
化合物を高分子とハイブリッド材料を得るには、(1)
層間内重合開始法、(2)ポリマーインターカレート
法、(3)共通溶媒法、(4)共加硫法、(5)モノマ
ー修飾法等がある。
ワックス及びポリオレフィンワックス等の脂肪族炭化水
素系化合物や高級脂肪酸、脂肪族アルコール類、あるい
は、脂肪酸アミドや脂肪酸エステル類及び金属石けん類
等を挙げることができる。更には、例えば、フッ素樹
脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド及びオ
レフィン樹脂等の樹脂微粒子類や例えば、二酸化ケイ
素、酸化チタン、ハイドロタルサイト及び炭素粉末等の
無機粉体、あるいはシリコーンオイル(無変性あるいは
各種変性)及びエステル系可塑剤等のオイル類等を挙げ
ることができる。これらを1種以上適宜使用すること
で、所望の効果を得ることができる。
最外層に添加した場合には、シリコーンオイルを用いる
とレベリング剤として作用するので、塗膜不良をなくす
ことができ好ましい。シリコーンオイルの種類や添加量
は、もちろんバインダーや添加剤との関係で決定される
ものであるが、通常、バインダーに対し1ppm以上1
0000ppm以下が好ましく、10ppm以上100
0ppm以下であればなおさら好ましい。また、導電性
部材表面の表面処理も摩擦係数低減には有効である。表
面処理としては、例えば、カップリング剤(チタン系、
シラン系及びアルミニウム系)処理、ハロゲン化処理、
酸化処理、炭化処理、プラズマ処理及びイソシアネート
処理等が挙げられる。
0μm以下(好ましくは500μm以下、より好ましく
は200μm以下、一層好ましくは100μm以下で、
なかでも50μm以下の場合において非常にすぐれた効
果を得ることができるので最適である)が好ましく、更
には、平均膜厚の±10%以内の範囲に最大膜厚と最小
膜厚が入っていると一層好ましい。また、最外層の厚さ
がある程度薄い場合等では、所定の特性を安定して保持
するためには最外層にはある程度の高物性が要求され、
4×106Pa以上の100%モジュラスを有する最外
層であれば特に良好な結果が得られるし、耐摩耗性が良
好であれば一層好ましい。
材料としては特に制限はなく、従来既知の樹脂、エラス
トマー及びゴム等を使用することができるが、例えば、
樹脂、熱可塑性エラストマー(TPE)及びゴム等の高
分子化合物群から選択されたバインダーに、必要に応じ
て導電性付与材料、絶縁性材料、電荷調整材料、着色材
料、加工助材、架橋(加硫)剤、架橋(加硫)助剤、活
性剤、離型剤、滑剤、粘着付与剤、酸化防止剤、架橋
(加硫)促進剤、発泡剤、発泡助剤、防黴剤、安定剤、
補強剤、充填剤、老化防止剤、加水分解防止剤、可塑
剤、軟化剤、表面粗し材料、磁性材料及びその他の各種
添加剤を添加したものが使用される。
フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン
系樹脂及びそれらのハロゲン化物、ABS樹脂、アイオ
ノマー樹脂、アクリル系あるいはメタクリル系樹脂、ウ
レタン系樹脂、シリコーン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、
酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、
ポリビニルブチラール、エチレン−ビニルアルコール共
重合体(EVOH)、サラン系樹脂、セルロース系樹脂
及びその誘導体、レーヨン、ポリブテン、フラン樹脂、
ジアリルフタレート樹脂、ポリビニルエーテル、ポリカ
ーボネート、塩化ビニリデン、ポリエチレンオキサイ
ド、フッ素系樹脂、ポリアミド系樹脂及びポリイミド系
樹脂等を、またTPEとしては例えば、スチレン系TP
E、ポリエステル系TPE、オレフィン系TPE、アク
リル系TPE、ウレタン系TPE、シリコーン系TP
E、フッ素系TPE、ポリアミド系TPE、ブタジエン
系TPE、アクリロニトリル系TPE及び液晶系TPE
等を、更にはゴムとしては例えば、天然ゴム(NR)、
イソプレンゴム(IR)及びその水素添加物や変成物、
エチレンプロピレンゴム(エチレンとプロピレンを任意
の割合で共重合したEPM又はエチレンとプロピレンの
他にエチリデンノルボーネンやジシクロペンタジエン等
のジエン類を第3成分として添加共重合したEPDM)
及びそのハロゲン化物、ブチルゴム(IIR)及びその
ハロゲン化物、ブタジエンゴム(cis−1,4結合、
trans−1,4結合、アタクチック又はシンジオタ
クチック又はアイソタクチック−1,2結合をそれぞれ
0〜100重量%の間で任意の割合をとってなる)、ト
ランスオクテンゴム、ニトリルゴム(NBR)及びその
カルボキシル化物や水素添加物、スチレンブタジエンゴ
ム(SBR)及びそのカルボキシル化物や水素添加物ク
ロロプレンゴム(硫黄変成タイプやメルカプタン変成タ
イプ等)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)及
びそのアルキル化物、ウレタンゴム(ポリエステル又は
ポリエーテルポリオールとイソシアネートとの反応で得
られる−NHCOO−基を有するもの及びその変成
物)、エピクロルヒドリンゴム(エピクロルヒドリンの
単独重合体、エピクロルヒドリンとエチレンオキサイド
の共重合体やこれらにアリルグリシジルエーテル等の不
飽和エポキシドを加えた2元あるいは3元共重合体、更
には、エチレンオキサイドの代わりにプロピレンオキサ
イド等のアルキレンオキサイドを用いたもの)や塩素の
代わりに他のハロゲンを導入したもの、シリコーンゴム
(主鎖にシロキサン構造を有し、側鎖にメチル基等のア
ルキル基、ビニル基及びフェニル基等の置換基を含有す
るもの)及びそのハロゲン化物や有機ポリマーセグメン
ト導入物、フッ素ゴム(主鎖が炭化水素を骨格としフッ
素を置換した種々の構成を有するモノマーを単独重合あ
るいは2種以上任意の割合で共重合してなるものやフッ
素含有モノマーとプロピレン等の不飽和炭化水素モノマ
ーを共重合してなる)、アクリルゴム(架橋サイトとし
てハロゲン活性基含有モノマー、エポキシ活性基含有モ
ノマー、ジエン系モノマー及びカルボキシル基含有モノ
マー等の架橋モノマーが0.5〜5質量%導入されてな
る)、ポリノルボーネンゴム、多硫化ゴム、ポリエーテ
ル系特殊ゴム、プロピレンオキサイドゴム、エチレン・
アクリルゴム及び環化ゴム(ポリイソプレン系及びポリ
ブタジエン系等)等を挙げることができる。
特性に応じて、単独あるいは混合(ブレンドやアロイ
化)して使用したり、更には、これらの高分子化合物を
構成する単量体同士を任意の組み合わせ、任意の割合で
共重合(ランダム、ブロック及びグラフト)させたも
の、あるいは例えば置換基の導入や水素付加したりした
変成物として使用することができる。これらの高分子化
合物の製造方法としては特に制限はないが、一般にはモ
ノマーに触媒を添加し溶液重合や乳化重合や気相重合等
の重合方法がとられ、重合された高分子化合物中の残さ
や不純物を少なくするという観点からは溶液重合や気相
重合が好ましい。なお、2種以上の高分子化合物を混合
して使用する場合には、性状(固体状、液体状及びラテ
ックス等)、相溶性、分散粒子経の大きさと形状、架橋
剤の種類や分配、充填剤の分配、ポリマー間の共架橋
性、分子量、ガラス転移点及び融点等を考慮して材料や
加工条件等を適宜選択することが重要であり、それによ
って、例えばNBR/エチレンプロピレンゴム、シリコ
ーンゴム/エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム/
アクリルゴム等の通常相溶性があまり良くないとされる
組み合わせにおいても、一方の高分子化合物からなるマ
トリックス中に、他方の高分子化合物からなる微小なド
メインを形成することができ、高分子化合物同士の良好
な分散状態あるいは海/島構造とすることができる。
剤を必要に応じて添加し、所定の加工方法によりスポン
ジやソリッドで、場合によってはゲル状で使用できる
し、繊維状に成形することも可能である。架橋あるいは
加硫の操作を行うには、加熱、水素付加、湿気、紫外
線、放射線及び超音波等を照射する等の方法があり、そ
の結果、高分子量化、3次元化、IPN化及び固定化等
の効果が生じる。
さ)が1〜20mmであることが好ましく、硬度はAS
KER−C硬度で5°以上85°以下(好ましくは10
°以上80°以下)に調整され、かつJISA硬度で8
0°以下(好ましくは70°以下)であればより好まし
い。弾性層の上方に被覆層が形成される場合は、上方の
層ほど硬度が高くなるような構成となることが多い。特
に、低硬度(ASKER−C硬度で50°以下)が要求
される場合には、配合的な工夫やスポンジが使用される
ことがある。スポンジを使用する場合、発泡径は500
μm以下(より好ましくは150μm以下)が好まし
く、研磨等により発泡面が表面に現れていても、あるい
はスキン層を有していても構わないし、発泡状態が、連
続気泡及び独立気泡のいずれであってもよいが、交流電
圧を印加する電子写真装置に用いる場合には、帯電音低
減等の観点から独立気泡でスキン層を有する構成ができ
れば好ましい。また、DC電圧のみを印加する電子写真
装置に用いる場合には、導電性部材の精度向上や耐電圧
向上、帯電均一性向上のために空孔率が小さいほうが好
ましく、具体的には単位断面積当たりの空孔率が50%
以下が好ましい。
弾性を有する方が好ましい。なぜならば、外部から力が
加わった時に弾性を有する層は変形を起こすが、弾性が
大きいということは、力が加わった瞬間から変形を生じ
るまでに要する時間が短い、ということを意味するの
で、特に摩擦係数を測定するような場合においては、荷
重が除去された部分において瞬時に元に戻ろうとする力
が働くが、弾性を有する層の弾性が大きければその力を
補助する方向に働き、その結果、スティックスリップの
ような不安定な現象を起こし難いので安定した特性が得
られやすいという大きな利点があるからであり、この観
点において、表面(最外層)だけでなくその下方の層の
寄与度も無視できない場合があるからである。更には、
詳細は不明なれども、種々の加工工程において寸法や形
状(例えば、振れ、真円度、熱収縮や膨張による変化及
び研磨性等)の安定性が優れるといった更なる効果も見
出され、一層望ましい傾向にある。
的には例えば、損失係数(力学的なtanδのことで、
本発明においてはtanδT と表わす)、貯蔵弾性率、
損失弾性率、せん断弾性率、減衰率、モング率、ばね定
数、応力−荷重(SS)曲線、永久伸び、反発弾性率、
応力緩和、クリープ及び圧縮永久歪み等さまざまなもの
があるが、例えば、反発弾性率が30%以上(好ましく
は40%以上、一層好ましくは50%以上)やtanδ
が0.4未満(好ましくは0.3未満、一層好ましくは
0.25未満)で、いわゆるスナッピー性を有するもの
が特に好ましい。
加硫条件(温度、時間等)、加硫形態(加硫密度、反応
度及び結合様式等)、材料特性(ポリマーの分子量、不
飽和度及び架橋サイトや原材料のPH等)等により大き
く左右されるので、個々の配合処方において最適となる
ように適宜選択することが重要である。
与材料を使用する場合には、従来公知の電子導電体及び
イオン導電体のいずれでも使用することができる。
抵抗値が1×106Ωcm未満の物質を言い、例えば、
カーボン類(カーボンブラック、グラファイト、カーボ
ン繊維及びカーボン粒子等があり、例えばグラフト処理
したカーボンブラックはグラフト鎖に導入する高分子種
によってバインダー高分子材料との相溶性を制御でき
る)、金属粉(例えば金、銀、銅、ニッケル及びアルミ
ニウム等やアロイ化物を粉砕、アトマイズ等により微粒
子化したもの)、金属酸化物(例えば酸化亜鉛、酸化ス
ズ、酸化チタン、酸化鉄、フェライト及びマグネタイト
等)、導電化処理を施した複金属化合物、導電化処理を
施した無機化合物及び導電性ポリマー(例えばポリアニ
リン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレ
ン、ポリピリジン及びポリアズレン等)を挙げることが
できる。
塩、アンモニウム塩及びイオン導電性ポリマー等が挙げ
られる。金属塩を構成する正イオンとしては、例えば、
I族又はII族の金属イオンが挙げられ、中でも陽イオ
ン半径の比較的小さいリチウム、ナトリウム及びカリウ
ムの金属塩が特に好ましく、アンモニウム塩を構成する
正イオンとしては、四級アンモニウムイオンが一般的で
ある。一方、これらの塩を構成する陰イオンとしては、
例えば、ハロゲン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオ
ン、スルホン酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸
イオン、フルオロホウ酸イオン、カルボン酸イオン、リ
ン酸イオン及びホウ酸イオン等を挙げることができる。
また、イオン導電性ポリマーとしては、例えばアルキレ
ンオキサイド重合体等のポリエーテル結合を有する化合
物及びその塩等の複合体等がある。これらイオン導電体
は、解離定数(大きいほど導電付与性が良好)やPH
(他の材料との相互作用の関係上5〜9、できれば6〜
8、が好ましい)を考慮して適正に使用することができ
る。
できる。界面活性剤には、カチオン系、アニオン系及び
ノニオン系の界面活性剤があるが、一般的に表面移行し
やすい傾向があるのでこれらを使用する際には、本発明
の範囲に入るべく調整や最適化が必要である。これらの
導電性付与材料は、1種類あるいは2種類以上混合して
も構わないし、またこれらに限定されるわけではない。
用いることが好ましい。最外層は、直接外の環境と接す
るため、電子導電体であれば熱や湿度による影響が小さ
く、また移行し難いという長所があるからである。ま
た、本発明において弾性層には、イオン導電体を用いる
ことが好ましい。弾性層は、導電均一性に関して主体的
な役割を果たすためイオン導電体を用いれば導電均一性
を得やすいという長所があるので好ましく、特にDC電
圧のみを印加する電子写真装置において好適であるだけ
でなく、添加量が少なくてすむため高分子化合物の物性
低下が最小限ですむという利点もある。
体を用いる場合、相溶性や分散性、あるいは解離状態の
安定性等の面から、弾性層に使用するゴムは極性を有す
ることがより好ましい。ここで極性を有するゴムとは、
ゴム分子構造中に窒素、酸素及びハロゲンから選ばれた
一種以上の元素、又はこれらの元素を含有してなる官能
基や結合方式を有する物をいう。
方式の一例としては、ウレタン結合、エーテル結合、エ
ステル結合、ハロゲン基、ハロゲン化アルキル基、アク
リロニトリル基、イソシアヌレート基、イソシアネート
基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基、カルボニ
ル基、アルコキシ基、スルフォン基及び置換されたフェ
ニル基等を挙げることができ、代表的な例としては、ウ
レタンゴム、ヒドリンゴム、NBR、CR、クロロスル
ホン化ポリエチレン(CSM)、フッ素ゴム及びアクリ
ルゴム等を挙げることができる。これらの例のなかでも
特にヒドリンゴムやNBRが価格や取扱の面から好まし
い。ヒドリンゴムの場合、特に好ましい組成としては、
アリルグリシジルエーテル(AGE)/エチレンオキサ
イド(EO)/エピクロールヒドリン(ECH)の三元
共重合体で、なかでもAGEが5モル%以上/エチレン
オキサイドが35モル%以上含有するものが望ましい。
また、NBRの場合、結合アクリロニトリル含有率が2
5%以上(特には30%以上)のものが好ましく、水素
添加したものも好ましく使用することができる。
2層以上であってもよい。この場合、各弾性層を構成す
るゴムは前述した種類のものが特に限定なく使用できる
が、特には同種類であることが好ましく、同構造であれ
ば一層好ましい。例えば、弾性層が2層で導電性支持体
に近い側の弾性層(下弾性層)にエピクロルヒドリン、
エチレンオキサイド及びアリルグリシジルエーテルから
なる三元共重合体のヒドリンゴムを用いた場合、下弾性
層の上方に形成した弾性層(上弾性層)もヒドリンゴム
であることが好ましい。この時、上弾性層のヒドリンゴ
ムは二元、三元、あるいは四元以上の共重合体又はホモ
ポリマーでも良いが、エピクロルヒドリン、エチレンオ
キサイド及びアリルグリシジルエーテルからなる三元共
重合体のヒドリンゴムであればより好ましく、組成比等
も同一であったり、同グレードであれば一層好ましい。
もちろん前記例に限らず、どのようなゴムを用いた場合
であっても、あるいは弾性層が3層以上であっても同様
のことがいえる。
種のゴムから構成される場合には、導電性部材全体の抵
抗と各層への抵抗配分のバランスを勘案して各弾性層の
厚みと抵抗を決定すればよいので必ずしも各弾性層に導
電剤を添加する必要はないが、ミクロな観点からの導電
均一性の面からは各弾性層に導電剤を添加したほうが好
ましく、その場合には同種の導電剤であることが好まし
く、更には同一の導電剤であれば一層好ましい。導電剤
の添加量は、各弾性層において±10重量%以内である
ことが好ましい。また、複数の弾性層を形成する手段
は、特に制限はなく各弾性層の形成方法が同じでも異な
ってもよく、例えば、複層押し出しによる複数層同時形
成、下弾性層成形後に上弾性層をチューブ被覆、下弾性
層成形後に上弾性層を塗工等の種々の方法があるが、膜
厚均一性や界面の密着性/なじみ等の面から下弾性層成
形後に上弾性層を塗工する方法が好ましい。この場合、
一般的には、厚くて低硬度の下弾性層と薄くて硬めの上
弾性層の組み合わせとなることが多い。
を添加する場合、一般的な可塑剤や軟化剤を使用するこ
とができるが、移行性を防止するという面からは、ゴム
と反応する反応性を有する液状成分であることが好まし
い。これら反応性液状成分としては、例えば、反応性可
塑剤や低分子量液状ゴム等が有る。反応性可塑剤の官能
基としては、不飽和基、エポキシ基、イソシアネート
基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、ハロゲン及び
リン酸基等を挙げることができ、また上記官能基を末端
(片端、両端)もしくは側鎖に有する可塑剤の主構造と
しては、パラフィンオイル、ナフテンオイル及び芳香族
オイル等の鉱物油系プロセスオイルや菜種油、綿実油、
大豆油、べに花油、ひまし油、亜麻仁油、パーム油、や
し油、落下生油、木ろう、ロジン、パインオイル、ジペ
ンテン及びトール油等の植物油、あるいはシリコーンオ
イル、ワックス類、サブ(ファクチス)及び脂肪酸やそ
の塩等を挙げることができる。反応性可塑剤として市販
されているものとしては、例えば、オレフィンを導入し
ているルーカント(三井化学)、カルボキシル基を有す
るステアリン酸、ラウリン酸等の有機脂肪酸及びその塩
やエステル、更にはエポキシ基を導入しているカボック
ス(花王)、ADKサイザー(アデカアーガス)及びエ
ポサイザー(大日本インキ化学)等が挙げられる。この
場合でも、ゴムとの相溶性の良い主構造であることが好
ましい。
ば、液状NBR、液状CR、液状IR、液状ポリサルフ
ァイド、液状シリコーンゴム及び液状ウレタンゴム等を
ほんの一例として挙げることができ、当然これら以外の
ゴムであっても液状であればよく、カルボキシル基等の
官能基を有するものや変成したものであれば好ましい。
この場合、主となるゴムと相溶性の良い液状ゴムである
ことが好ましく、SP値が近いほど好ましい。
る場合には、使用される材料には特に制限はないが、最
外層に用いられる高分子化合物や各種添加剤を適宜組み
合わせて使用される。他層の形成方法としては、最外層
の形成方法と同様にして形成するのが一般的であるが、
特に制限はない。
(特に弾性層)は、形状記憶性を有すると非常に好まし
い。なぜなら、圧縮状態等の影響で変形してしまったも
のでもガラス転移温度(Tg)以上に加熱することによ
ってほとんど初期の形状に近いレベルまで復元するため
である。従って、放置や使用によって変形したもので
も、再利用が可能となるので、特に優れたリサイクル性
を得ることができる。
ば、ローラ状、ブレード状、チップ状、ワイヤー状、ベ
ルト状、フィルム状、ブラシ状、シート状及び湾曲した
面を有する形状等、特に制限はなく、他の部材に対して
接触式あるいは非接触式のいずれにおいても使用するこ
とができるが、特に接触式で用いられた場合に特に優れ
た特性を発揮することができる。この場合、ローラ形状
の導電性部材(以下導電ローラ)が、静的や動的な形状
安定性に優れるので好ましく、少なくとも導電性支持体
と最外層を有する場合には、導電性部材の最大径(D)
と導電性支持体の最大径(d)とが、1.5≦D/d≦
4であれば安定した特性を安定して製造しやすいという
利点があり好ましい。
安定した導電性を発揮するには、厚さが1mm以上10
mm以下でイオン導電剤を含有した弾性層と厚さが1μ
m以上1mm以下で電子導電剤を含有した最外層とを有
し、最外層の厚さをY1(mm)弾性層の厚さをY0
(mm)とした時、1×10-5≦Y1/Y0≦5×10
-1の関係にあり、かつ、導電性支持体上に弾性層を設け
た時の体積抵抗値(ρ0)と最外層まで形成した導電性
部材の体積抵抗値(ρ)の比が、1×10-2≦ρ0/ρ
≦1×102の関係にあることが好ましく、特には1×
10-4≦Y1/Y0≦5×10-2の関係にあり、かつ、
導電性支持体上に弾性層を設けた時の体積抵抗値(ρ
0)と最外層まで形成した導電性部材の体積抵抗値
(ρ)の比が、1×10-1≦ρ0/ρ≦1×101の関
係にあれば非常に好ましい。このような構成/特性を有
する導電性部材は、感光体等に微小なピンホール等が発
生した場合や電子写真装置の長期の使用に伴う感光体表
面の削れや導電性部材表面の摩耗等が発生した場合にお
いても、リーク等の不具合が発生せず良好な画像を長期
間にわたって提供することができ、特にDC電圧のみを
印加する電子写真装置に好適である。
弾性層の諸特性(特には体積抵抗値等)の環境変動を低
減するために最外層は水分のバリアー層として働くこと
が必要で、最外層の疎水性の制御が重要である。そのた
めには、最外層に添加する電子導電剤は、表面をカップ
リング剤(例えば、シランカップリング剤、チタンカッ
プリング剤及びアルミニウムカップリング剤等)や樹脂
で疎水化したものが好ましく、また最外層に用いる高分
子化合物(樹脂、ゴム及びエラストマー)の疎水性が大
きいものや吸水率が小さいほど好ましい。更には、電子
導電剤の粒径は細かいほど、あるいは電子導電剤と高分
子化合物との導電性が近いほど、分散した時の導電均一
性が向上するので好ましい。加えて特に放電が伴う導電
性部材の場合、放電時に発生する紫外線等による材料の
変質や特性変化を最小限にするためには最外層が光や紫
外線に対して安定な材料であることが好ましい。また、
導電性部材が明色(特には白色)で分子中に不飽和結合
(特に芳香環や共役系)を有するものにおいては、物性
に影響を及ぼさない程度の構造変化で色調が変化する可
能性があるので注意を要する。
性支持体と接触する面積(即ち電極面積)をS0(cm
2)、最も外側又は上側の面がなす表面積をS1(c
m2)とした時に、S1/S0>2の関係にあると、導
電均一性を確保しながら耐電圧性をより向上することが
できるので好ましい。一般に、導電性支持体にバイアス
を印加すると導電性支持体から中抵抗層(1×103〜
1×109Ωcmの体積抵抗値を有する機能層のこと)
を通して導電性部材表面は所定の表面電位を示すが、こ
の時、中抵抗層の厚さ(中抵抗層が複数ある場合はその
合計)が厚いほど耐電圧性は良化する。即ち、中抵抗層
を厚くすることが耐電圧性を向上させるために有力な手
段であるが、本発明のようにS1/S0≧2.05とす
ることによって同様の効果を得ることができるからであ
る。
討によるが、おそらくは、単位体積当たりの中抵抗層に
分配される電圧が見かけ上小さくできるためではないか
と推定しており、この効果が出現するのは2.05以上
の場合であることが多い。もちろん中抵抗層を厚くする
こととS1/S0≧2.05とすることとを組み合わせ
れば一層の効果を得ることができる。つまり、導電性部
材と感光体が相対移動する時、導電性部材から感光体に
流れる電流量を所定の範囲に制御しやすくなるので、電
均一性を確保しながら耐電圧性を向上することが容易に
できるようになるものと考えられる。
なると、耐電圧性向上には効果はあるものの、結局、中
抵抗層の肉厚が大幅に厚くなる方向にならざるをえず、
その結果として本発明の効果を十分であるものの導電性
部材が大きくなってしまうので電子写真装置の小型化に
は不適である。従って特に小型化を求める場合には、実
質的には2.05≦S1/S0≦3.95であることが
好ましい。また、S1/S0はプロセススピードの影響
を受けるので、電子写真装置本体の仕様(例えばプロセ
ススピード、解像度及びバイアス条件等)に対応し最適
な条件となるようマッチングを図ることが好ましい。
ば感光体等)に接触させて使用する場合には、導電性部
材と他の部材とが形成するニップ面積P(cm2)と導
電性部材の表面積S1(cm2)との間に好ましい範囲
がある。理由は不明であるが、P/S1≧1/25であ
れば安定した導電特性(特には放電特性)が得られるの
で好ましく、P/S1≧1/16であれば一層好まし
い。
るには特に制限はないが、例えば、高解像度(特には1
200dpi以上)や高速(特には、プロセススピード
が160mm/sec以上)の電子写真装置、あるい
は、カラー画像やグラフィック画像を出力する電子写真
装置や小型化された電子写真装置に特に適する。更に
は、高耐久性(特には、連続出力で5000枚以上や合
計出力が15000枚以上)の求められる電子写真装置
に一層適し、更に加えて、独立したクリーナー機構を有
さないいわゆるクリーナーレスシステムを有する電子写
真装置のように、転写残りの現像剤成分が比較的多くな
ってしまうような電子写真装置に、特に有用に使用する
ことができる。
として用いた場合には、印加バイアスとして直流電圧の
みを印加する場合や直流電圧に交流電圧を重畳した電圧
を印加する場合のいずれの電子写真装置にも使用するこ
とができるが、導電性のムラを画像上に反映しやすい直
流電圧のみを印加バイアスとして使用する電子写真装置
に特に好適である。
には、感光体に対向して、転写工程の下流側かつ帯電工
程の上流側に位置し、帯電工程前の感光体表面の電位を
平均化するための部材(例えば、前露光、ニップ部への
露光及び前帯電等)を有したり、帯電部材の表面に付着
した異物を除去するための装置を有したりすれば導電性
のむらを軽減することができるのでなお好ましい。
属、ゴム、樹脂及びこれらの複合体等からなるブラシ、
ローラ、ブレード、シート、フィルム、ベルト及びチッ
プ等を帯電部材に接触させることによって異物を機械的
に剥ぎ取り除去する手段や、接触又は非接触状態でバイ
アスを印加して静電的に吸着除去する手段等を挙げるこ
とができる。これらの異物除去部材は、1×1010Ωc
m以下の導電性を有することが好ましく、表面は金属や
金属化合物(酸化物及び硫化物等)、あるいは高分子化
合物(樹脂、ゴム及びエラストマー)等で形成される。
異物を機械的に除去する場合には、除去部材の表面と異
物(トナー等)の摩擦帯電列を考慮し、異物を静電的に
も吸着する機能を持たせれば、機械的な効果をあいまっ
て、よりすぐれた除去効果を得ることができる。そのた
めには、表面の樹脂種の選択や電荷制御剤の添加等は有
効な手段である。
には、異物の帯電極性と同極性の直流バイアスを使用す
ることが好ましい。この場合にも当然ながら、上記の観
点から表面の材質の選択(金属、金属化合物、樹脂、ゴ
ム及びエラストマー等)や電荷制御剤の検討も有効であ
る。更には、帯電部材に印加されるバイアスが直流電圧
のみである電子写真装置においては、異物除去部材に印
加される直流バイアスをVj(V)、帯電部材に印加さ
れる直流バイアスをVd(V)とした時、0.8≦Vj
/Vd≦1.2であることが好ましく、Vj/Vd=1
であれば一層好ましい。
には特に限定はないが、導電性部材との関連において好
ましい形態や性状がある。
両者の表面粗さの関係が本発明の範囲であれば、摩擦係
数の低減及び安定化が得られるので本発明の効果が大き
くなり好ましい。すなわち導電性部材が感光体と接触す
る場合、所定のニップ形状を形成して感光体と接触して
おり、ニップ形状は接触状態や当接圧力等の影響によっ
てさまざまな形状を示す。
ると、導電性部材は凸部を有しているために感光体と直
接接触しているのは凸部の頂部やその付近であることが
わかる。こちらの方も当然のことながら、接触状態や当
接圧力等の影響によって変形状態が変わってくるので、
任意の一点の凸部であっても、頂部付近の極小さな面で
接触したり、頂部がかなり押しつぶされその結果かなり
大きな面での接触になったり、といったように接触する
面積が変化することがあるし、ニップ部内で凸部が複数
ある場合には、直接接触している部分が複数あることに
なり、直接接触している面積とは個々の凸部の接触面積
の合計になる。この時、ニップ部内において直接接触し
ている部分の面積(St)のニップ部面積(Sn)に占
める割合(St/Sn)が、50%より多く95%以下
であれば、安定した接触状態の確保と表面積低減効果と
を両立できるので好ましく、65%以上95%以下であ
ればより好ましく、80%以上95%以下であれば非常
に好ましい。
さくともその周辺で導電点や放電点が十分確保される。
もちろん、種々の電子写真装置においては、導電性部材
や電子写真感光体等の材質、形状、物性、寸法、当接力
及び当接状態等のさまざまな条件が異なるが、その電子
写真装置の標準的な条件、状態において、直接接触して
いる部分の面積とニップ部面積との関係が上記範囲内で
あることが重要である。それらによって特に動的状態に
おけるニップ状態の均一化の効果が得られるので好まし
い。
構造を多数有していたり、その中でも特に導電性部材表
面の形状がフラクタル形状又は自己相似形を有していれ
ば、当接時の接触面積の低減化が図られより一層の効果
があるだけでなく、放電点が多数確保できるため帯電効
率(帯電に寄与する放電量/全放電量)が向上するの
で、特に帯電が不安定になりがちなDC電圧のみを印加
する場合に優れる。
接触式表面粗さ計や非接触式表面粗さ計等を用いて2次
元や3次元的に解析したり、断面観察から数値化して表
現してもよいが、接触式粗さ計による十点平均粗さ(R
z)が簡便で、再現性に優れるので本発明ではRzを指
標とし同条件で測定した値を用いている。もちろん、R
a、Rmax、Sm値及びRk等の指標を用いてもよ
い。ただし、これらの数値とRzとは完全に相関しない
場合があるので注意が必要であるが、概ね同様の傾向が
認められる。
る場合(例えば、感光体が回転し帯電部材は固定、感光
体及び帯電部材が回転する及び帯電部材が感光体長手方
向に移動する等)には、空回転やスリップを完全に防止
するという観点から導電性部材が移動、回転の一方又は
両方の動作をするための駆動装置を有することが好まし
い。この時、導電性部材に所定の電圧を印加しない状態
における感光体の帯電電位(以下摩擦帯電電位)をVd
0(V)とし、導電性部材に所定の電圧を印加した状態
における感光体の帯電電位(標準帯電電位)をVd
(V)とした時に、|Vd0/Vd|≦0.1であるこ
とが望ましい。
置に用いられる感光体は、特に制限なく従来公知のもの
を使用することができるが、導電性部材との組み合わせ
で好ましい形態や特性が存在し、導電性支持体上に感光
層を設けた構成を基本としている。
アモルファスシリコン及びセレン等の光導電体を必要に
応じて結着剤とともに塗料化して塗布したり、真空蒸着
等によって形成されるが、電荷発生材料と電荷輸送材料
を同一の層に含有する単一層型、及び電荷発生材料を含
有する電荷発生層と電荷輸送材料を含有する電荷輸送層
を有する積層型に大別される。積層型は、更に、導電性
支持体、電荷発生層及び電荷輸送層をこの順に有するタ
イプと導電性支持体、電荷輸送層及び電荷発生層をこの
順に有するタイプに分けられる。本発明においては、有
機光導電体を用いた積層型、特に電荷発生層の上に電荷
輸送層を積層したタイプであることが好ましい。
ミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、クロム及び
チタン等)、導電性高分子等の支持体自体が導電性を有
するものや金属、樹脂、繊維及び紙等の表面にアルミニ
ウム、アルミニウム合金及び酸化インジウム−酸化スズ
合金等を真空蒸着によって皮膜形成された層を有するも
のや、高分子化合物に導電性粒子(例えば、カーボンブ
ラック、酸化スズ及び金属粉等)を分散したもの等を用
いることができる。形状としては、ドラム状、シート状
及びベルト状等が挙げられるが、適用される電子写真装
置に最も適した形状であることが好ましい。
能と接着機能とを有する下引層を設けることもできる。
下引層は、例えば、カゼイン、ポリビニルアルコール、
ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、
ポリアミド、ポリウレタン、ゼラチン及び酸化アルミニ
ウム等によって形成できる。下引層の膜厚は、5μm以
下が好ましく、より好ましくは0.5〜3μmが適当で
ある。下引層はその機能を発揮するためには、1×10
7Ωcm以上であることが望ましい。
体上に真空蒸着するか、電荷発生材料を適当な溶剤を用
いてバインダー樹脂中に分散した溶液を、導電性支持体
上に公知の方法(例えば、浸漬コーティング法、スプレ
ーコーティング法、マイヤーバーコーティング法、ブレ
ードコーティング法、ロールコーティング法及びビーム
コーティング法等のコーティング法)によって塗布し、
乾燥することによって形成することができる。膜厚は、
5μm以下であることが好ましく、特には0.1〜1μ
mであることが好ましい。
ゾ、ビスアゾ及びトリスアゾ等のアゾ系顔料;金属フタ
ロシアニン及び無金属フタロシアニン等のフタロシアニ
ン系顔料;インジゴ及びチオインジゴ等のインジゴ系顔
料;アントアントロン及びピレンキノン等の多環キノン
系顔料;ペリレン酸無水物及びペリレン酸イミド等のペ
リレン系顔料;スクワリリウム系色素;ピリリウム及び
チアピリリウム塩類;及びトリフェニルメタン系色素等
が挙げられる。
或いは有機光導電性ポリマーから選択されるが、ポリビ
ニルブチラール、ポリビニルベンザール、ポリアリレー
ト、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹
脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂及びポリウレタン等
が好ましい。これらの樹脂は置換基を有してもよく、置
換基としてはハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ
基、ニトロ基、トリフルオロメチル基及びシアノ基等が
好ましい。また、バインダー樹脂の含有量は、電荷発生
層全重量に対し80重量%以下であることが好ましく、
特には40重量%以下であることが好ましい。
述の電荷輸送層や中間層を溶解しないものから選択する
ことが好ましい。具体的には、テトラヒドロフラン及び
1,4−ジオキサン等のエーテル類;シクロヘキサノン
及びメチルエチルケトン等のケトン類;N,N−ジメチ
ルホルムアミド等のアミド類;酢酸メチル及び酢酸エチ
ル等のエステル類;トルエン、キシレン及びモノクロル
ベンゼン等の芳香族炭化水素化合物;メタノール、エタ
ノール及び2−プロパノール等のアルコール類;及びク
ロロホルム及び塩化メチレン等の脂肪族炭化水素化合物
等が挙げられる。
され、電界の存在下、電荷発生層から電荷キャリアを受
け取り、これを輸送する機能を有している。電荷輸送層
は、電荷輸送材料を必要に応じて適当なバインダー樹脂
と共に溶剤中に溶解した溶液を塗布(例えば電荷発生層
で用いたのと同様の方法)し、乾燥することによって形
成することができる。膜厚は5〜40μmであることが
好ましく、特には15〜30μmであることが好まし
い。
材料とに大別される。電子輸送材料としては、例えば
2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7
−テトラニトロフルオレノン、クロラニル及びテトラシ
アノキノジメタン等の電子吸引性材料やこれら電子吸引
性材料を高分子化したもの等が挙げられ、正孔輸送性材
料としてはピレン及びアントラセン等の多環芳香族化合
物;カルバゾール、インドール、イミダゾール、オキサ
ゾール、チアゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、
ピラゾリン、チアジアゾール及びトリアゾール等の複素
環化合物;p−ジエチルアミノベンズアルデヒド−N,
N−ジフェニルヒドラゾン及びN,N−ジフェニルヒド
ラジノ−3−メチリデン−9−エチルカルバゾール等の
ヒドラゾン系化合物;α−フェニル−4’−N,N−ジ
フェニルアミノスチルベン、5−[4−(ジ−p−トリ
ルアミノ)ベンジリデン]−5H−ジベンゾ[a,b]
シクロヘプテン等のスチリル系化合物;ベンジジン系化
合物;トリアリールメタン系化合物;トリフェニルアミ
ン系化合物;或いは、これらの化合物から誘導される基
を主鎖又は側鎖に有するポリマー(例えばポリ−N−ビ
ニルカルバゾール及びポリビニルアントラセン等)が挙
げられる。これらの有機電荷輸送材料の他にセレン、セ
レン−テルル、アモルファスシリコン及び硫化カドミウ
ム等の無機材料も用いることができる。また、これらの
電荷輸送材料は単独で用いても、2種以上組み合わせて
用いてもよい。
には適当なバインダー樹脂を用いることができる。具体
的には、アクリル樹脂、ポリアリレート、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリ
ル−スチレンコポリマー、ポリアクリルアミド、ポリア
ミド及び塩素化ゴム等の絶縁性樹脂或いはポリ−N−ビ
ニルカルバゾール及びポリビニルアントラセン等の有機
光導電性ポリマー等が挙げられる。斯かるバインダー樹
脂の含有量は、電荷輸送層全重量に対し20〜90重量
%以下であることが好ましく、特には40〜70重量%
であることが好ましい。
電荷発生材料と電荷輸送材料を同一の層に含有する感光
層を有する電子写真感光体を挙げることができる。この
場合、電荷輸送材料としてポリ−N−ビニルカルバゾー
ルとトリニトロフルオレノンからなる電荷移動錯体等を
用いることもできる。この電子写真感光体は、前記電荷
発生材料と電荷輸送材料を適当なバインダー樹脂溶液中
に分散及び溶解した溶液を導電性支持体上に塗布し、乾
燥することによって作成することができる。斯かるバイ
ンダー樹脂の含有量は、感光層全重量に対し、20〜9
0重量%であることが好ましく、特には40〜70重量
%であることが好ましい。膜厚は5〜40μmであるこ
とが好ましく、特には15〜30μmであることが好ま
しい。
らの機械的及び化学的な影響から保護すること等を目的
として感光層の上に保護層を設けることもできる。保護
層としては樹脂層や、導電性粒子や電荷輸送材料を含有
する樹脂層等が用いられるが、保護層上に静電潜像を形
成する場合には保護層の体積抵抗値が1×1010Ωcm
以上が好ましく、より好ましくは1×1011Ωcm以上
である。
ニルブチラール、ポリアリレート(ビスフェノールAと
フタル酸の縮重合体等)、ポリアミド、ポリイミド、ポ
リカーボネート、ポリエステル、ウレタン樹脂、メタク
リル樹脂、スチレン−ズタジエンコポリマー、スチレン
−アクリロニトリルコポリマー及びスチレン−アクリル
酸コポリマー等の高分子化合物を適当な有機溶剤によっ
て溶解した液を感光層の上に塗布した後、乾燥して形成
されるが、必要に応じて加熱やエネルギー線(例えば、
紫外線、マイクロ波及びγ線等)照射等により架橋や重
合等の高分子量化を行えば一層優れた効果を得ることが
できる。なお、本発明においては、この保護層も感光層
の一部であることとする。
粗さがなるべく小さい(Rzで5μm以下)ほうが良
く、また、静電容量が感光層の表面積1cm2 当たり5
0pF以上500pF以下であることが好ましい。更に
は、感光体の最外層の膜厚が0.1μm以上50μm以
下、感光体の最外層の体積抵抗値が1×1010Ωcm以
上、導電性部材の静電容量をC1、感光体の静電容量を
C2とした時に、C1/C2≦0.2、導電性部材のR
zをRz1、感光体のRzをRz2とした時に、Rz1
≧Rz2であり、かつ3≦Rz1+Rz2≦30、であ
れば画質がより向上するのでなおさら一層好ましい。
には特に限定はなく粉砕法又は重合法によって製造され
たトナー粒子のどちらも用いることができるし、磁性ト
ナー又は非磁性トナーのいずれであっても用いることが
できるが、導電性部材との関連において好ましい形態や
性状がある。本発明の導電性部材は、加熱減量分や溶剤
抽出分を所定の範囲内に収めることができるため、トナ
ーのTgが40℃以上70℃以下であれば好適に使用で
きる。
剤抽出分は、長期間においては導電性部材表面に移行す
る傾向があり、そのため感光体やトナーと接触した場合
には固着しやすくなる。一般に使用に伴い導電性部材表
面には、トナー成分が固着するようになるが、この傾向
はトナーのTgが低いほど大きく、また特に最近のトナ
ーのように溶融性が向上したトナーにおいては、導電性
部材の表面に固着しやすくなる傾向が大きい。しかしな
がら、本発明では固着現象のきっかけとなる前述の成分
を減少することができたため、導電性部材表面ヘのトナ
ーの固着性が改善(固着しにくい、あるいは固着量が減
少)され、その結果、従来下では使用できなかったよう
なTgを有するトナーをも使用することが可能となる。
特に略球状であることが好ましく、下記式で表わされる
形状係数SF−1が100〜160、形状係数SF−2
が100〜140であることが好ましい。ここで、SF
−1、SF−2については、次のように計測される。す
なわち、例えば日立製作所製FE−SEM(S−80
0)を用い1000倍に拡大した2μm以上のトナー像
を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はイ
ンターフェースを介して例えばニコレ社製画像解析装置
(LuzexIII)に導入し解析を行い下式より得ら
れた値を、定義する。
REA)×4}×100 SF−2=((PERIME)2 /(AREA)×4
π)×100 ここで、式中MXLNGは粒子の絶対最大長、PERI
MEは粒子の周囲長、AREAは粒子の投影面を示す。
は、トナー粒子は球形から外れ、又はSF−2が140
を超える場合には、トナー粒子の表面の凹凸が顕著とな
る。非球形又は表面に凹凸を有しているようなトナー粒
子は、撹拌によるキャリアあるいはトナー粒子同士の接
触による摩擦によって表面が削り取られ、しだいに球形
に近づくため、球状の変化が大きくなり形状変化が大き
いため、かさ密度変化も大きく、トナー濃度検知センサ
ーが不適切な出力をするようになりやすい。
良く測定する方法として、ノニオン型界面活性剤0.1
mgを溶解している水10mlにトナー5mgを分散し
て分散液を調製し、20kHz、50W/10cm3の
超音波を分散液に5分間照射した場合のフロー式粒子像
分析装置(Flow Particle ImageA
nalyzer)を使用した測定方法(以下FPIA
法)が提案されており、このFPIA法における粒径
0.6〜2.0μmの粒子の測定値C1が3〜50個数
%であることが好ましい。更には、20kHz、50W
/10cm3の超音波を分散液に1分間照射した場合の
フロー式粒子像分析装置による粒径0.6〜2.0μm
の粒子の測定値C2が2〜40個数%であればより好ま
しく、(C1/C2)×100の値Cが105〜150
であれば一層好ましい。
トナーの製造方法には特に限定はなく、粉砕法によって
製造された不定形のトナーに機械的力や熱等のエネルギ
ーを加えながら撹拌して略球状にしたトナー又は重合法
によって製造されたトナー粒子のどちらも用いることが
できるが、形状の安定性や高機能化付与等の必要がある
場合には重合法が好ましい。重合法は、種々の条件や減
量を適正化することによって種々の特性を有する略球状
形状のトナーを得ることができるが、特には懸濁重合法
によって製造されることが好ましく、更にはトナーが2
層以上の構成からなることがより好ましく一旦得られた
重合粒子に更に単量体を吸着せしめた後、重合開始剤を
用い重合せしめるシード重合方法も本発明に好適に利用
することができる。
値としては好ましい範囲がある。すなわち、本発明の導
電性部材が使用される電子写真装置において、現像剤担
持体表面におけるトナーのトリボ値が、感光体の帯電極
性と同じで、10〜40mC/kgの範囲であれば、安
定して使用可能であり好ましい。
子の製造では、結着樹脂、着色剤及び荷電制御剤等の構
成材料をボールミルその他の混合機により十分混合した
後、熱ロールニーダー、エクストルーダーの如き熱混練
機を用いてよく混練し、冷却固化後、機械的に粉砕、分
級することによってトナー粒子を得る。また分級後、熱
風処理や機械的衝撃を与えることによる球形化処理を施
したトナー粒子がより好ましい。
用される結着樹脂の種類としては、例えば、ポリスチレ
ン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンの
如きスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p
−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン
共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチ
レン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタク
リル酸エステル共重合体、スチレン−α−クロルメタク
リル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、ス
チレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビ
ニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重
合体、スチレン−イソプレン共重合体及びスチレン−ア
クリロニトリル−インデン共重合体の如きスチレン系共
重合体;ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、天然変性フ
ェノール樹脂、天然樹脂変性マレイン酸樹脂、アクリル
樹脂、メタクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、シリコーン樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド樹
脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、ポリビ
ニルブチラール、テルペン樹脂、クマロマンインデン樹
脂及び石油系樹脂が使用できる。また、架橋されたスチ
レン系樹脂も好ましい結着樹脂である。
対するコモノマーとしては、例えば、アクリル酸、アク
リル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、
アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸
−2−エチルヘキシル、アクリル酸フェニル、メタクリ
ル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、アクリロニト
リル、メタクリロニトリル及びアクリルアミドのような
二重結合を有するモノカルボン酸もしくはその置換体;
例えば、マレイン酸、マレイン酸ブチル、マレイン酸メ
チル及びマレイン酸ジメチルのような二重結合を有する
ジカルボン酸及びその置換体;例えば、塩化ビニル、酢
酸ビニル及び安息香酸ビニルのようなビニルエステル
類、例えば、エチレン、プロピレン及びブチレンのよう
なエチレン系オレフィン類;例えば、ビニルメチルケト
ン及びビニルヘキシルケトンのようなビニルケトン類;
例えば、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル
及びビニルイソブチルエーテルのようなビニルエーテル
類が単独もしくは組み合わせて用いられ、ここで架橋剤
としては、主として2個以上の重合可能な二重結合を有
する化合物が用いられる。例えば、ジビニルベンゼン及
びジビニルナフタレンのような芳香族ジビニル化合物;
例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレン
グリコールジメタクリレート及び1,3−ブタンジオー
ルジメタクリレートのような二重結合を2個有するカル
ボン酸エステル;ジビニルアニリン、ジビニルエーテ
ル、ジビニルスルフィド及びジビニルスルホンのような
ジビニル化合物;及び3個以上のビニル基を有する化合
物;が単独もしくは混合物として使用できる。特に、ス
チレンと(メタ)アクリル酸の共重合体、マレイン酸共
重合体及び飽和ポリエステル樹脂のような極性樹脂を添
加するのが好ましい。
れたトナー粒子は、粉砕トナー粒子に比べて粒度分布が
シャープであり、形状が真球に近いため、耐久に伴う形
状の変化が少なく、かさ密度の変化も少ない。粉砕トナ
ーでは、攪拌によるキャリアあるいはトナー同士の接触
による摩擦によって凸凹した表面が削り取られ球形に近
づくため、形状変化が大きいのに対し、もともと真球に
近い重合トナー粒子は、形状変化する要因が少なく形状
変化が少ないため、かさ密度の変化が少ない。
おいては、以下の如き製造方法によって具体的にトナー
粒子を製造することが可能である。単量体中に低軟化点
物質からなる離型剤、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤
及びその他の添加剤を加え、ホモジナイザー、超音波分
散機等によって均一に溶解又は分散せしめた単量体組成
物を、分散剤を含有する水相中に通常の攪拌機又はホモ
ミキサー、ホモジナイザー等により分散せしめる。好ま
しくは、単量体組成物からなる液滴が所望のトナー粒子
のサイズを有するように攪拌速度・時間を調整し、造粒
する。その後は分散剤の作用により、粒子状態が維持さ
れ、且つ粒子の沈降が防止される程度の攪拌を行えば良
い。重合温度は40℃以上、一般的には50〜90℃の
温度に設定して重合を行う。また、重合反応後半に昇温
しても良く、更に、本発明の画像形成方法における耐久
特性向上の目的で、未反応の重合性単量体、副生成物等
を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一部水
系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したトナー
粒子を洗浄・ろ過により回収し、乾燥する。懸濁重合法
においては、通常、単量体系100重量部に対して水3
00〜3000重量部を分散媒として使用するのが好ま
しい。
外殻樹脂で被覆したコア/シェル構造を有するトナーが
好ましく用いられる。コア/シェル構造の作用は、トナ
ーの優れた定着性を損なうことなく耐ブロッキング性を
付与でき、コアを有しないようなバルクとしての重合ト
ナーに比較して、シェル部分のみを重合するほうが、重
合工程の後の後処理工程において、残存モノマーの除去
が容易に行われるからである。
て、コア部の主たる成分としては低軟化点物質が好まし
く、ASTM D3418−8に準拠し測定された主体
極大ピーク値が、40〜90℃を示す化合物が好まし
く、具体的にはパラフィンワックス、マイクロクリスタ
リンワックス、ポリオレフィンワックス、フィッシャー
トロピッシュワックス、カルナバワックス、アミドワッ
クス、アルコール、高級脂肪酸、酸アミドワックス、エ
ステルワックス、ケトン、硬化ヒマシ油、植物系、動物
性、鉱物系、ペトロラクタム及びこれらの誘導体又はこ
れらのグラフト/ブロック化合物が利用できる。
て、シェル部を形成する外殻樹脂としては、一般的に用
いられるスチレン−(メタ)アクリル系共重合体、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂及びスチレン−ブタジエン
共重合体が好ましい。スチレン系の共重合体を得るため
の単量体としては、次の様な単量体が好ましく用いられ
る。スチレン、o−(m−、p−)メチルスチレン、m
−(p−)エチルスチレンの如きスチレン系単量体;
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチ
ル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸
ブチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリ
ル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メ
タ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸2−エチ
ルヘキシル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチ
ル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルの如き
(メタ)アクリル酸エステル系単量体;ブタジエン、イ
ソプレン、シクロヘキセン、(メタ)アクリロニトリ
ル、アクリル酸アミドの如きエン系単量体が好ましく用
いられる。
る場合、外殻樹脂中に低軟化点物質を内包化せしめるた
め外殻樹脂の他に更に極性樹脂を添加せしめることが特
に好ましい。本発明に用いられる極性樹脂としては、ス
チレンと(メタ)アクリル酸の共重合体、マレイン酸共
重合体、飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂が好ま
しく用いられる。該極性樹脂は、外殻樹脂又は単量体と
反応しうる不飽和基を分子中に含まないものが特に好ま
しい。仮に不飽和基を有する極性樹脂を含む場合におい
ては、外殻樹脂層を形成する単量体と架橋反応が起き、
特に、フルカラー用トナーとしては、極めて高分子量に
なり四色トナーの混色には不利となり好ましくない。ま
た、本発明においては、トナー粒子の表面に更に最外殻
樹脂層を設けても良い。
開始剤として、例えば、2,2’−アゾビス−(2,4
−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソ
ブチロニトリル、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン
−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス−4−メ
トキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル及びアゾビス
イソブチロニトリル等のアゾ系重合開始剤;ベンゾイル
パーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、
ジイソプロピルパーオキシカーボネート、クメンヒドロ
パーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキ
サイド及びラウロイルパーオキサイド等の過酸化物系重
合開始剤が用いられる。該重合開始剤の添加量は、目的
とする重合度により変化するが一般的には単量体に対し
0.5〜20重量%添加され用いられる。開始剤の種類
は、重合方法により若干異なるが、十時間半減期温度を
参考に、単独又は混合し利用される。
は、アルミナ、酸化チタン、シリカ、酸化ジルコニウム
及び酸化マグネシウムの如き酸化物の他に、炭化ケイ
素、チッ化ケイ素、チッ化ホウ素、チッ化アルミニウ
ム、炭酸マグネシウム及び有機ケイ素化合物が挙げられ
る。この中で、無機酸化物微粒子(A)としては、アル
ミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム及び酸化マグネシ
ウムあるいはこれらのシリカ処理微粒子が、温湿度に左
右されずトナーの帯電を安定化させるために好ましく、
更に、アルミナ又は酸化チタン微粒子あるいはそれらの
シリカ表面処理微粒子がトナーの流動性を良好にするた
めには好ましい。更に、上記無機酸化物微粒子(A)は
疎水化処理されていることが、トナーの帯電量の温度や
湿度の如き環境依存性を少なくするため及びトナー表面
からの遊離を防止するために良い。
ンカップリング剤、チタンカップリング剤及びアルミニ
ウムカップリング剤の如きカップリング剤、シリコーン
オイル、フッ素系オイル及び各種変性オイルの如きオイ
ルが挙げられる。上記の疎水化処理剤の中でも特にカッ
プリング剤が、無機酸化物微粒子上の残存基あるいは吸
着水と反応し均一な処理が達成され、トナーの帯電の安
定化、流動性付与の点で好ましい。本発明に用いる無機
酸化物微粒子(A)としては、シランカップリング剤を
加水分解しながら表面処理を行ったアルミナ又は酸化チ
タン微粒子が、特に好ましく、帯電の安定化、流動性の
付与の点で極めて有効である。
プリング剤、チタンカップリング剤でも何でも良い。特
に好ましく用いられるのはシランカップリング剤であ
り、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエ
トキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメト
キシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、メチルトリ
メトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチ
ルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジ
メチルジエトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、
ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリ
メトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン
及びn−オクタデシルトリメトキシシラン等を挙げるこ
とができる。
上のために、一次粒径50nm以上(好ましくは比表面
積が50m2 /g未満)の無機又は有機の球状に近い微
粒子を更に添加することも好ましい形態の一つである。
例えば、球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオ
キサン粒子及び球状樹脂粒子等が好ましく用いられる。
響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えば、テフロ
ン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末及びポリフッ化ビニリデ
ン粉末の如き滑剤粉末;酸化セリウム粉末、炭化硅素粉
末及びチタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤;例え
ば、酸化チタン粉末及び酸化アルミニウム粉末の如きケ
ーキング防止剤、あるいは例えばカーボンブラック粉
末、酸化亜鉛粉末及び酸化スズ粉末の如き導電性付与
剤、また、逆極性の有機微粒子及び無機微粒子を現像性
向上剤として少量用いることもできる。
%平均粒径をDv50とする時、0.2≦Rz1/Dv50
≦5の範囲であれば、導電性部材表面への現像剤成分の
付着が部分的にムラになるようなことが少ないので好ま
しく、特には、非磁性一成分現像剤を用いた場合に好ま
しい。
及び現像手段に用いた場合、帯電手段に用いた導電性部
材(以下帯電部材)表面の十点平均粗さが、現像手段の
現像剤を担持、搬送する用途に用いた導電性部材(以下
現像剤担持体)表面の十点平均粗さよりも小さいことが
画像品質上良好な結果が得られるので好ましい。
ナーの電荷を制御するための電荷制御剤を含有すること
が好ましい。これは、導電性部材表面とトナーとの摩擦
による静電的な電荷を制御することができるために、導
電性部材表面への現像剤成分の付着、固着を軽減できる
とともに、付着や固着してしまったものでも導電性部材
表面からの脱離性を向上することができるからである。
このような観点から、特に感光体上に残留したトナーの
極性を制御する必要がある現像同時クリーニング機構
(独立したクリーニング機構を有さない、即ち、いわゆ
るクリーナーレスシステム)を有する電子写真装置に好
適に用いることができる。
真感光体及び現像装置の群より選ばれた少なくとも一つ
を一体に支持してなる電子写真装置に着脱自在なプロセ
スカートリッジに好適に使用される。更には、本発明の
導電性部材は優れたリサイクル性を有するので再使用す
るのにも非常に適する。
帯電や除電用途、現像剤担持体や現像剤への電荷付与部
材あるいは規制部材等の現像用途等の導電性を必要とす
る用途に非常に好ましく使用できるが、例えば、定着、
除電及びクリーニング等のその他の用途にも所定の条件
の下に使用することができる。
とながらこれらに限定されるものではない。
構成、材質、製造方法等を説明する。
セスを利用したカラー電子写真装置(複写機あるいはレ
ーザービームプリンター)であり、そこに用いられるタ
ンデム式に配列された画像形成部の主要構成を図16に
示す。
置本体内に例えばイエロー、シアン、マゼンタ及びブラ
ックの可視画像を形成することができる第1〜第4の画
像形成部I、II、III及びIVがタンデムに配列さ
れた構成を有し、各画像形成部I〜IVはそれぞれ専用
の光導電層を有する像担持体101a、102a、10
3a及び104aを備えている。各像担持体101a〜
104aは、その周囲にそれぞれ専用の画像形成手段で
ある、例えば一次帯電器101b、102b、103b
及び104b、転写器101c、102c、103c及
び104c、現像器101d、102d、103d及び
104d、露光器101e、102e、103e及び1
04e、クリーナ101f、102f、103f及び1
04f等が配設されている。
01a〜104aの下部には、転写ベルト駆動プーリ9
及び転写ベルト従動プーリ10に張架され駆動される転
写ベルト8が設けられている。更に、図16において、
第1画像形成部Iの右方には図に示されない給紙部が配
置され、第4画像形成部IVの左方には図に示さない定
着器が配置される。
は、まず第1画像形成部Iにおいて、光導電層を有する
回転する像担持体101aに対して帯電器101bによ
って均一に電荷が付与され、矢印で示す露光器101e
によって露光が行われ、像担持体101a上の光導電層
上に潜像が形成される。次いで、潜像が例えばイエロー
トナー用現像器101dによって潜像が現像されて顕像
が形成される。
109と転写ベルト従動プーリ110によって駆動され
る転写ベルト8によって、図示しない被転写材が第1画
像形成部Iに搬送される。また、回転する像担持体10
1aはその光導電層上に残存するトナーが、クリーナ1
01fによって除去され、新たな潜像を形成に備える。
程が行われ、別色の例えばシアントナーが被転写材に転
写される。そしてその後もこのような工程を連続的に、
第3及び第4画像形成部III及びIVにおいても行う
ことにより多色のトナーの転写を転写材に対して行い、
所望のカラー画像を形成することができる。
て電子写真装置1とした。まず、解像度を1200dp
i、プロセススピードを120mm/sec、感光体の
帯電手段を接触式の導電性ローラ(帯電ローラ)とし、
帯電ローラには帯電バイアスとして直流電圧−1300
Vを印加するようにした。なお、帯電前の前露光装置は
取り外してある。
から、2成分現像剤を使用可能にするために改造を行っ
た。現像バイアスは、直流−500Vとした。更に、コ
ロナ帯電器を用いた転写手段をローラー転写方式に変更
した。
光装置を取り付け電子写真装置2とした。
流電圧と交流電圧の重畳電圧(直流電圧は−700V、
交流電圧は2kVpp、周波数1kHz、正弦波)を印
加するように電子写真装置1を改造して、電子写真装置
3とした。
部を、導電性ローラ(現像ローラ)を用いた接触現像方
式に変更し電子写真装置4とした。なお現像ローラの帯
電バイアスは、直流電圧−500Vを印加するようにし
た。
立したクリーナ手段を取り除きクリーナレスシステムに
改造して電子写真装置5とした。
次のように改造して電子写真装置6とした。導電性ファ
ーブラシ製のローラを導電性部材の表面に接触させ異物
除去ローラとした。導電性ファーブラシは、フッ素樹脂
にカーボンブラックを添加し混練後繊維状に成形したも
のをファーブラシ状に形成したものである。フッ素樹脂
は、特に吸湿性や吸水性が小さいので、本ファーブラシ
は環境変動に対して抵抗の変化が非常に小さいという特
徴を持つ。なお、本例において異物除去ローラはファー
ブラシ製を使用したが、例えば金属のような他の材質で
も構わない。更に、異物除去ローラの回転駆動装置をつ
け、異物除去ローラの回転方向は導電性部材の回転方向
に対し従動方向で、導電性部材の回転速度の1.2倍と
した。異物除去ローラには、バイアスとして直流−13
00Vが印加できる。
セススピードを160mm/secとし、電子写真装置
7とした。
ウムシリンダー上に下引き層、正電荷注入防止層、電荷
発生層及び電荷輸送層の順に機能層を設け、感光体1を
作成した。
を均したり、露光の反射によるモアレの発生を防止する
ために設けられている厚さ約20μmの導電層である。
から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷
を打ち消すのを防止するために設けられ、厚さ約1μm
のポリアミド樹脂によって106Ωcm程度に抵抗調整
されている。
よって正負の電荷対を発生するために設けられた層であ
り、チタニルフタロシアニン系の顔料を樹脂に分散した
厚さ約0.3μmの層である。
ドラゾンを分散した厚さ17μmの層であり、P型半導
体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこ
の層を移動することはできず、電荷発生層で発生した正
電荷のみを感光体表面に輸送することができる。
の体積抵抗値(電荷輸送層単体の場合)が5×1015Ω
cm、感光体表面のRz(Rz2)=2.0μm、静電
容量C2(感光体の表面積1cm2 当たりで表わす)は
100pF/cm2 であった。
即ち、アルミニウムシリンダー上にアルミニウムシート
を巻き付け、アルミニウムシリンダー上に感光層を塗布
する場合と同条件にてアルミニウムシート上に感光層を
塗布して静電容量測定用試料を作製した。静電容量の測
定は、インピーダンス測定器(YHP 4192A)で
行い、感光体1cm2 当たりの静電容量を求めた。
おいて、塗料の粘度及び塗工条件を変化させることによ
って感光層の厚みを変化させ、感光体2及び3を作成し
た。感光体2の表面の体積抵抗値(電荷輸送層単体の場
合)が5×1015Ωcm、Rz(Rz2)=2.0μ
m、静電容量C2(感光体の表面積1cm2当たりで表
わす)は60pF/cm2であり、感光体3の表面の体
積抵抗値(電荷輸送層単体の場合)が5×1015Ωc
m、Rz(Rz2)=2.1μm、静電容量C2(感光
体の表面積1cm2当たりで表わす)は400pF/c
m2であった。
1M−Na3PO4水溶液と1.0M−CaCl2水溶液
を所定量を添加、攪拌し、燐酸カルシウム塩を含む水系
媒体を得た。
均一に溶解、分散した。
チルバレロニトリル)4重量部を溶解し、重合性単量体
組成物を調製した。
を投入し、窒素雰囲気下において、加温、攪拌し重合性
単量体組成物を造粒した後、重合させた。その後、残存
モノマーを留去し、冷却後、塩酸を加え燐酸カルシウム
塩を溶解させた後、ろ過、水洗、乾燥して、シアントナ
ー粒子(A)を得た。得られたシアントナー粒子(A)
のFPIA法による測定値C1は55個数%であり、測
定値C2は25個数%であり、値Cは240であった。
して樹脂微粒子及び樹脂超微粒子の量を調製した。シア
ントナー粒子(A)を分級した後のシアントナー粒子
(B)のFPIA法による測定値C1は20個数%、測
定値C2は18個数%、値Cは120であり、またSF
−1及びSF−2を測定したところ、SF−1=12
0、SF−2=110で、略球状形状であることが分か
った。また、コールターカウンター法によるシアントナ
ー粒子(B)の重量平均粒径は7.5μmであった。
BET比表面積200m2/gの疎水性シリカ微粉体
(一次平均粒径0.01μm)1.3重量部とを混合し
てトナー1を調製した。トナー1のFPIA法による測
定値C1は20個数%、測定値C2は18個数%、値C
は120、SF−1=120、SF−2=110であ
り、コールターカウンター法による重量平均粒径は7.
5μmであった。更に、トナー1のガラス転移点(T
g)を測定したところ60℃であった。
おける重合性単量体組成物比や重合条件を変化させ重合
度や反応度の異なるシアントナー粒子(A)−2及びシ
アントナー粒子(A)−3を作成した。
ナー粒子(A)−3をトナー製造例1と同様にしてそれ
ぞれトナー2及びトナー3を作成した。
22個数%、測定値C2は17個数%、値Cは125、
SF−1=125、SF−2=115であり、コールタ
ーカウンター法による重量平均粒径は7.5μm、Tg
は45℃であり、トナー3のFPIA法による測定値C
1は23個数%、測定値C2は18個数%、値Cは12
7、SF−1=125、SF−2=110であり、コー
ルターカウンター法による重量平均粒径は7.5μm、
Tgは70℃であった。
混練押出機にて混練した。得られた混練物を冷却し、気
流式粉砕機により微粉砕した後に風力分級して粒度分布
の調整されたトナー組成物を得た。このトナー組成物を
電子顕微鏡で観察したところ粉砕トナー特有の不定形を
呈していることが分かった。このトナー組成物に、疎水
化処理された酸化チタン1.3重量%を外添して、平均
粒径7.7μmのトナー4を作成した。
ニッケル亜鉛フェライトに、アクリル変性シリコーン樹
脂をコートしたものを、100重量部に対しトナー1、
2、3及び4を6重量部を混合し、それぞれ現像剤1、
2、3及び4とした。
する導電性部材について以下に詳述する。
表1に、導電性ゴムローラーの特性を表2に、導電性部
材の特性を表3及び表4にまとめて示す。
ピクロマーCG、ダイソー社製)100重量部、ステア
リン酸1重量部、炭酸カルシウム5.5重量部、水酸化
カルシウム4.4重量部、含水けい酸(ニプシールVN
3、日本シリカ社製)9重量部、ジエチレングリコール
0.9重量部、ナフテン系プロセスオイル(ダイアナプ
ロセスオイルNM−280、出光興産社製)5重量部、
液状NBR(N280、JSR社製)15重量部及びジ
メチルジドデシルアンモニウムクロライド(導電剤)2
重量部を十分冷却したニーダで混練し、ヒドリンゴムバ
ッチを得た。なおここで使用した液状NBRは、NBR
としての特性と同時に反応性可塑剤としての役割も担っ
ている。これを20℃以下に保った冷暗所で一晩熟成
後、ペンタリット1重量部及びポリチオール系加硫剤
2.3重量部を添加、オープンロールにて混練し、ゴム
コンパウンド1を得た。
450mm、直径7.95mmのステンレス製芯金を導
電性支持体として内面が滑らかな円筒状金型の中心にセ
ットし、その周囲に導電性ゴムコンパウンド1をインジ
ェクションによって流し込んだ後、170℃の雰囲気中
に20分間放置することによって加硫成形を行い、導電
性支持体であるステンレス製芯金の周囲に弾性を有する
層としてパーティングラインのないソリッドゴムローラ
ーを作成し表面を精密研磨してクラウン形状の導電性ゴ
ムローラ1を得た。
型アクリル変性ウレタン(オレスターQ 161−4
5、三井化学社製)塗料の樹脂分100重量部に対して
表面処理酸化スズA(後述)10重量部、粗し剤樹脂粒
子1(後述)1重量部、粗し剤樹脂粒子2(トレフィル
R−902、東レダウコーニングシリコーン社製)1
重量部、シリコーンオイル(SH28PA、東レダウコ
ーニングシリコーン社製)100ppm、マイカ(スゾ
ライトマイカ、クラレ社製)1重量部、メソ孔シリカ
(細孔径20nm)0.5重量部及びジーアルキル−サ
リチル酸の金属化合物(荷重制御剤)0.5重量部をメ
ディアを用いてペイントシェーカーで12時間分散し
た。その後、メディアを分離し硬化剤としてヘキサメチ
レンジイソシアネート(HMDI)をOH/NCO=1
/1になるように添加混合してからトルエンを用いて固
形分を5重量%に調整し最外層用塗料1を作成した。
成した。少量の水と加水分解用触媒を含むメタノールに
γ−メタクロキシプロピルトリメトキシシラン(KBM
502、信越化学工業社製)を0.5重量%の濃度とな
るよう溶解し、表面処理液を作成する。導電性酸化スズ
(表面を酸化アンチモンでドーピングした透明導電性粉
末、一次粒径0.02μm)をこの表面処理液に攪拌し
ながら3時間浸した後、ろ過して溶媒を除去した。溶媒
を除去した導電性酸化スズを攪拌しながら80℃で6時
間乾燥し、更に攪拌しながら135℃で6時間加熱し
て、表面処理導電性酸化スズAを得た。
した。アクリル樹脂100重量部、ステアリン酸カルシ
ウム2重量部、低分子量ポリプロピレン3重量部及び導
電性カーボンブラック6重量部を乾式混合した後に、1
60℃に設定した2軸混練押出機にて混練した。得られ
た混練物を冷却し、気流式粉砕機で粗粉砕、機械式粉砕
機で微粉砕した後に風力分級して粒度分布を調整した。
その後、表面を研磨し、略球状の粗し剤樹脂粒子1を得
た。粗し剤樹脂粒子1の粉体抵抗は2.3×102Ωc
m、平均粒径が8.0μmで、平均粒径付近にピークを
有する粒度分布を有していた。
ローラ1の表面を2−ブタノンにて洗浄後、接着力向上
のためγ−メルカプトプロピルトリメトキシシランでプ
ライマー処理した後、最外層用塗料1を用いて浸漬塗工
を行った。塗工条件は、引き上げ速度50mm/se
c.で上下を反転させ繰り返し塗工を行った。塗工後、
20℃/70%RHの雰囲気中で8時間風乾し、更に1
35℃の熱風乾燥炉で30分間加熱して最外層を形成
し、導電性部材1を作成し、以下の各特性の測定を行っ
た。
電性ゴムローラ1について以下の項目の測定を行った
(但し、導電性ゴムローラ1については(1)(2)
(4)及び(7)は測定せず)。
%RHの環境中に1日間放置した後、同環境中で導電性
部材1の重量を0.1mgの単位まで正確に秤量した
(WB)。次に、導電性部材1を、予め180℃に保っ
たオーブン中に入れその雰囲気中に6時間放置した。こ
の時、導電性部材1は専用台において機能層部が直接床
に接触しないように注意する。6時間後にオーブンから
取り出し、デシケータ中で一晩冷却してから導電性部材
1の重量を0.1mgの単位まで正確に秤量した(W
A)。なお、支持体の重量は、ゴムや樹脂等を完全に除
去して測定した(SB)。支持体が樹脂等のように明ら
かに揮発成分を有するような場合には、試料を2つ以上
用意してそのうちの1つについてゴムや樹脂等を完全に
除去して支持体だけを取り出して、加熱前後の支持体の
重量変化も測定する必要があるが、本実施例のように金
属の場合にはSB=SAとしてよい。もちろん支持体か
らの揮発成分も小さいほうが好ましい。
A)}/(WB−SB)]×100 ここで、ΔK:標準加熱減量率(単位:重量%)、 WB:加熱前の試料(この場合は導電性部材1)の重量
(単位:g)、 SB:加熱前の支持体の重量(単位:g)、 WA:加熱後の試料(この場合は導電性部材1)の重量
(単位:g)、 SA:加熱後の支持体の重量(単位:g)、 このようにして、導電性部材1のΔKを求めたところ
0.81重量%であった。
を用いて下式から計算で求めた。まず、アセトンとクロ
ロホルムを体積比で1:1に混合した溶剤を作るため
に、アセトン500mlとクロロホルム500mlとを
良く混合した。予め重量(Wb)を0.1mgの単位ま
で正確に測定した導電性部材1をこの混合溶剤500m
lに完全に浸漬して23℃の雰囲気に120時間放置
後、導電性部材1を取り出し溶剤を分離した(本発明の
実施例において混合溶剤は500mlとしたが混合溶剤
は導電性部材の体積の3倍以上であればよく、導電性部
材が完全に溶剤中に沈んでいるようにする)。導電性部
材1を分離した溶剤を、濾紙でろ過したのち減圧/加温
したエバポレータで濃縮する。濃縮液を60℃、90℃
及び120℃で各1時間加熱して溶剤を完全に除去した
ものを抽出量(AC抽出量)Wtとする。
に除去して測定した(Sb)。支持体が樹脂等のように
明らかに抽出成分を有するような場合には、試料を2つ
以上用意してそのうちの1つについてゴムや樹脂等を完
全に除去して支持体だけを取り出して、溶剤浸漬前後の
支持体の重量変化も測定しておくことが必要で、支持体
からの抽出成分も小さいほうが好ましい。
(単位:g)、 Sb:浸漬前の支持体の重量(単位:g)、 このようにして、導電性部材1のΔCを求めたところ
3.7重量%であった。
ASKER−C硬度を採用し、図28に示す方法にて測
定した。すなわち、両端を支持するためにVブロックを
用いて導電性部材1を所定位置に設置し、導電性部材1
の所定の測定個所にASKER−C硬度計を所定の荷重
で押し付け、そこから所定時間後の値を測定個所のAS
KER−C硬度とした。
てから値を読み取るまでの時間、更には押し付ける速度
等によって、硬度が変わってくるので、本実施例におい
ては、荷重は1kgf(硬度計自体の自重と外部から加
える重りとを加えたものが1kgの重さになるように調
整)、押し付ける速度を50mm/secとした。
内の任意の場所)及び中央部の合計3ヶ所であり、これ
らの単純(算術)平均をもって導電性部材1(あるいは
導電性ローラ1)のASKER−C硬度とした。
端部が70°、中央部が68°、右端部が72°であ
り、これらの単純平均70°を導電性部材1のASKE
R−C硬度とした。
測定した結果、左端部が69°、中央部が67°、右端
部が71°であり、これらの単純平均69°を導電性ロ
ーラ1のASKER−C硬度とした。
度であるがその他の硬度(例えばJIS−A、ASTM
−D、マイクロ硬度及びウォーレス硬度等)を測定する
時は、最適な荷重を選択して同様の測定方法を取ればよ
い。
るが、導電性部材の形状に関わらず、高分子化合物を主
体としてなる機能層の厚さが最も厚くなる場所を選んで
測定することが好ましい(本実施例のように肉厚がほぼ
一定であれば測定個所はどこであっても構わない)。
9に示す手段を用いて前述した方法で実施した。図10
の得られたチャートから下式を用いて静摩擦係数及び動
摩擦係数を計算して求めた。
なす角度(rad) F<t=0> :チャート上で0秒時の力(g)、重りの重さ
をW(g) μD=(1/θ)In(F<t=30>/W) ここで、μD:動摩擦係数、θ:導電性部材とベルトの
なす角度(rad) F<t=30>:チャート上で30秒時の力(g)、重りの重
さをW(g) この方法で測定したところ、μS=0.80、μD=
0.40であった。参考までに、μDmax =0.45、
μDmin =0.35であった。
80%RH、23℃/65%RH及び15℃/10%R
Hの各環境における体積抵抗値を、図2の装置を用い、
既述の方法に従って測定、計算した。
℃/65%RH及び15℃/10%RHの各環境におけ
る体積抵抗値は、各々、1.3×105Ωcm、2.1
×105Ωcm及び7.7×105Ωcmであった。
0%RH、23℃/65%RH及び15℃/10%RH
の各環境における体積抵抗値は、各々、1.1×105
Ωcm、2.0×105Ωcm及び9.5×105Ωcm
であった。
65%RHの環境における周方向抵抗ムラ、長手方向抵
抗ムラをそれぞれ図2及び図4の方法に従って測定し
た。なお、周方向抵抗ムラとは周方向における最大抵抗
値/最小抵抗値の比をいい、長手方向抵抗ムラとは長手
方向における最大抵抗値/最小抵抗値の比をいう。
ラが1.4で長手方向抵抗ムラが1.9であり、導電性
ゴムローラー1では周方向抵抗ムラが1.5で長手方向
抵抗ムラが1.9であった。
80%RH、23℃/65%RH及び15℃/10%R
Hの各環境下における体積抵抗値の印加電圧依存性は、
図2の装置を用いて印加電圧(直流)を−200Vから
−1000Vの範囲で100Vおきに印加して測定して
求めた。
環境においても印加電圧が高くなるにしたがって体積抵
抗値が小さくなった(−200Vで最大値、−1000
Vで最小値を示した)。この時の最大値と最小値の比
は、30℃/80%RHの環境で2.6倍、23℃/6
5%RHの環境で2.8倍、15℃/10%RHの環境
で3.3倍であった。
ころ、導電性部材1と同様の傾向であり最大値と最小値
の比は、30℃/80%RHの環境で2.4倍、23℃
/65%RHの環境で2.8倍、15℃/10%RHの
環境で3.6倍であった。
80%RH、23℃/65%RH及び15℃/10%R
Hの各環境下における体積抵抗値の時間依存性は、図2
の装置を用いて電圧印加直後(0秒)から60秒間にお
ける体積抵抗値の時間的変化を測定して求めた。
環境においても時間の経過とともに体積抵抗値が増大
(電流値が減少)する傾向があり、いずれも初期に電流
が大量に流れ1秒以内に減少、ほぼ一定値を示すように
なった。この時の最大電流値/最小電流値の比を求める
と、30℃/80%RHの環境で3.2倍、23℃/6
5%RHの環境で3.1倍、15℃/10%RHの環境
で3.8倍であった。
ころ導電性部材1と同様の傾向であり、30℃/80%
RHの環境で3.0倍、23℃/65%RHの環境で
3.0倍、15℃/10%RHの環境で3.7倍であっ
た。
せ、2kVpp、周波数100Hzの電圧を印加して静
電容量C0を求めた。なお、本実施例中の静電容量C1
はC0を表面積S1で除した値とした。即ち、C1=C
0/S1であり、単位面積当たりの値である。このよう
にして求めたところ、7.5pF/cm2であった。
は、JISB0601に準拠し、(株)小坂研究所製s
urfcorder SE−3400を用い、送り速度
0.5mm/s、カットオフ0.8mm、測定長2.5
mmの条件で測定した。測定は導電部材(あるいは導電
性ローラー)の任意の3箇所について母線(長手)方向
に行い、3つの値の単純平均を導電性部材(あるいは導
電性ローラー)のRzとした。
左端部の3箇所測定したところ、それぞれ4.5、4.
0、5.0μmであったので、これらの単純平均である
4.5μmを導電性部材1のRz(Rz1)とした。
を求めたところ6.3μmであった。
任意の場所10箇所の単純平均から膜厚を求めた。表面
の凹凸が比較的大きい場合には、凹部5箇所と凸部5箇
所をそれぞれ任意に選びそれらの単純平均によって求め
ることにした。
で、凹部5箇所を選び膜厚を測定したところそれぞれ2
1、20、21、23及び20μmであった。また、凸
部5箇所を選び膜厚を測定したところそれぞれ27、3
0、30、29及び29μmであり、これらの単純平均
を膜厚とすることとした。従って、膜厚(平均膜厚)2
5μm、最小膜厚18μm、最大膜厚31μmであり、
平均値に対して±20%以内の膜厚バラツキであること
が分かる。
ようにして測定、計算した。まず、レーザー外径測定機
を用いて両端部(左端部、右端部)付近及び中央部の3
箇所を、各箇所において45°ごとに4点外径を測定
し、各箇所の測定値の単純平均をその箇所の外径とし
た。即ち、各箇所(左端部、右端部、中央部)の外径=
(d1+d2+d3+d4)/4である。
して求めた値を導電性部材1の外径(平均外径)とし
た。即ち、導電性部材1(又は導電性ローラー1)の外
径=(右端部外径+左端部径+中央部外径×2)/4で
ある。
mmであり、導電性ゴムローラー1の外径は16.25
mmであった。また、各箇所の外径測定によって、中央
部との外径差(クラウン量)は、導電性部材1で96μ
m、導電性ゴムローラー1で100μmであることが分
かった。なお、導電性部材1(又は導電性ゴムローラ
1)のゴム長は350mmである。ここで、最も内側又
は下側の機能層が導電性支持体と接触する面積(即ち電
極面積)S0(cm2)と最も外側又は上側の面がなす
表面積S1(cm2)を求めると、S0=35×0.7
95π=87.4cm2 、S=35×1.630π=1
79.2cm2 であるので、S1/S0=179.2/
88.5=2.05である。
に厚さ50μmのフッ素樹脂フィルムを巻き付け、最外
層用塗料1を用いて浸漬塗工を行った。塗工条件は、引
き上げ速度50mm/sec.で上下を反転させ繰り返
し塗工を行った。塗工後、20℃/70%RHの雰囲気
中で8時間風乾し、更に135℃の熱風乾燥炉で30分
間加熱した。冷却後、フッ素樹脂フィルムから分離して
膜厚が45μmの最外層1フィルムを作成した。
係数(P(O2))及び窒素ガス透過係数(P(N2))
を公知の高真空法で測定したところ、P(O2)=5.
8×10-9cm3・cm/cm2・sec・cmHg、P
(N2)=2.0×10-9cm3・cm/cm2・sec
・cmHgであった。従ってP(O2)/P(N2)=
2.90である。
外側に取り出すのに必要な最小のエネルギーと定義され
る。仕事関係の測定に理研計器(株)製の光電子計測装
置AC−1を用いることができる。この測定器AC−1
の特徴は、大気中で容易に現導電性部材1表面の仕事関
数を測定することができることである。
事関数測定曲線を図14に示す。図14において、横軸
は励起エネルギー(eV)、縦軸は放出された光電子の
個数(イールド)(cps)(1秒当たりのカウント
数)を示す。一般的には、ある値から急激に光電子の放
出が多くなって測定曲線は急速に立ち上がり、その立ち
上がりの点を仕事関数値Wfと定義している。また、そ
れ以降(Wf点の右側)の光電子放出の程度を直線1で
近似した測定曲線の傾きγ(cps/eV)で定義して
いる。尚、上記測定に際しては、測定光源としてナトリ
ウムランプを使用し、その発光強度は500nWであ
る。
測定した結果、Wf=5.2(eV)、γ=11.0
(cps/eV)であった。
(エピクロマーCG、ダイソー社製)100重量部、ス
テアリン酸1重量部、クレー3重量部、Ca(OH)2
4.4重量部、CaO3重量部、含水けい酸(ニプシ
ールVN3、日本シリカ社製)9重量部、ジエチレング
リコール0.9重量部、ナフテン系プロセスオイル(ダ
イアナプロセスオイルNM−280、出光興産社製)1
5重量部、液状NBR(N280、JSR社製)15重
量部及びトリフルオロメタンスルホン酸カリウム(導電
剤)2.2重量部を十分冷却したニーダで混練しヒドリ
ンゴムバッチを得た。なお、ここで使用した液状NBR
は、NBRとしての特性と同時に反応性可塑剤としての
役割も担っている。これを20℃以下に保った冷暗所で
一晩熟成後、ペンタリット1.2重量部及びポリチオー
ル系加硫剤2.3重量部を添加、オープンロールにて混
練し、ゴムコンパウンド2−1を得た。
17mmで押出しながら、予め導電性接着剤を塗布し
た、長さ450mm、直径8.05mmのステンレス製
芯金を供給し同時押出しによって、導電性支持体の周囲
にゴムコンパウンド2を有する未加硫ローラを得た。未
加硫ゴムローラの周囲にナイロンテープをきつく巻き付
け水で濡らしてから加硫缶(蒸気圧6.0kg/c
m2、60分間)内に入れて加硫しテープをはがした
後、コンピュータ制御された研磨機を使って表面を精密
に研磨して、下弾性層ローラを作成した。
ドリンゴム(エピクロマーCG、ダイソー社製)100
重量部、ステアリン酸1重量部、クレー3重量部、Ca
(OH)2 4.4重量部、含水けい酸(ニプシールV
N3、日本シリカ社製)9重量部、ジエチレングリコー
ル0.9重量部、液状NBR(N280、JSR社製)
18重量部、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム
2.0重量部、ペンタリット1.5重量部及びポリチオ
ール系加硫剤2.5重量部を十分冷却したオープンロー
ルで混練し、ヒドリンゴムバッチを得たのち、トルエン
に溶解して固形分が5重量%になるように調整し、上弾
性層用ヒドリンゴム塗料を得た。
洗浄後、上弾性層用ヒドリンゴム塗料を用いて浸漬塗工
を行った。塗工条件は、引き上げ速度60mm/se
c.で上下を反転させ繰り返し塗工を行った。塗工後、
20℃/70%RHの雰囲気中で8時間風乾し、更に6
0℃の熱風乾燥炉で30分間加熱して上弾性層を形成
し、2層の弾性層からなる導電性ゴムローラ2を得た。
チラール−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体(T
g=90℃)からなるブチラール樹脂のエタノール溶液
に混合アルコール(メタノール/エタノール=重量比:
1/1)を添加し、固形分を5重量%に調整し、固形分
100重量部に対して、グラファイト3重量部、窒化ほ
う素2質量部、表面処理酸化スズ(最外層用塗料1に使
用したもの)10重量部、シリコーンオイル(SH28
PA、東レダウコーニングシリコーン社製)150pp
m、メソ孔活性炭(細孔径40nm)0.5重量部及び
ジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物(電荷制御剤)
0.5重量部を添加し、メディアを用いてペイントシェ
ーカーで12時間分散後、メディアを分離してから、ヘ
キサメチレンジイソシアネート(HMDI)を4重量部
添加して最外層用塗料2を作成した。
ローラ2の表面を2−ブタノンにて洗浄後、最外層塗料
2を用いて浸漬塗工を行った。塗工条件は、引き上げ速
度40mm/sec.で上下を反転させ繰り返し塗工を
行った。塗工後、20℃/70%RHの雰囲気中で8時
間風乾し、更に160℃の熱風乾燥炉で30分間加熱し
て最外層を形成し、導電性部材2を作成し、以下の各特
性の測定を行った。
様にして行った。
社製)100重量部、液状NBR(N280、JSR社
製)25重量部、酸化亜鉛5重量部、ステアリン酸1重
量部、含水けい酸(ニプシールVN3、日本シリカ社
製)9重量部、ハードクレー3重量部、ジエチレングリ
コール1重量部、ポリエチレングリコール0.2重量
部、過塩素酸カリウム3重量部、2−メルカプトベンズ
イミダゾール(ノクラックMB、大内新興化学工業社
製)0.5重量部、N−イソプロピル−N’−フェニル
−p−フェニレンジアミン(オゾノン3C、精工化学社
製)0.5重量部、ワックス(SnmproofExt
ra、Uniroyal Chem.社製)0.5重量
部、DOP20重量部及びナフテン系オイル10重量部
を十分冷却したニーダで混練し導電性NBRゴムバッチ
を得た。なお、過塩素酸カリウムは、予めジエチレング
リコールに添加混合した状態で使用した。
剤として硫黄0.5重量部、加硫促進剤としてN−シク
ロヘキシル2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(サン
セラーCM、三新化学社製)2.0重量部、ジエチルジ
チオカルバミン酸亜鉛(アクセルEZ、川口化学社製)
1.5重量部及びテトラブチルチウラム・ジスルフィド
(ノクセラーTBT、大内新興化学工業社製)1.5重
量部を添加、オープンロールにて混練し、ゴムコンパウ
ンド3を得た。
ウンド3を使用したこと以外は、導電性部材製造例1と
同様にして導電性ゴムローラー3を作成した。
エチレン−ビニルエーテル−ビニルエステル共重合体を
主成分とするフッ素系樹脂塗料(B型粘度(25℃)=
650cp、固形分水酸基価=60mgKOH/g、色
数=ガードナーで5以下、Tg=25℃、鉛筆硬度=B
以上)を酢酸エチルを用いて固形分調整を行い、固形分
5重量%とした。この塗料の固形分100重量部に対し
て、表面処理導電性カーボンブラックA(後述)8重量
%、粗し剤樹脂粒子2(トレフィルR−902、東レダ
ウコーニングシリコーン社製)1重量部、シリコーンオ
イル(SH28PA、東レダウコーニングシリコーン社
製)100ppm、マイカ(スゾライトマイカ、クラレ
社製)1重量部、メソ孔シリカ(細孔径20nm)0.
5重量部及びジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物
(電荷制御剤)0.5重量部をメディアを用いてペイン
トシェーカーで12時間分散後、メデュアを分離し、硬
化剤としてジフェニルメタンジイソシアネート(MD
I)をOH/NCO=1/1になるように添加混合し最
外層用塗料3を作成した。
は次のように作成した。少量の水と加水分解用触媒を含
むメタノールにγ−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン(SH6040、東レダウコーニングシリコーン
社製)を0.5重量%の濃度となるよう溶解し、表面処
理液を作成する。導電性カーボンブラック(ケッチェン
ブラックEC−P、ライオン社製)をこの表面処理液に
攪拌しながら1時間浸した後、ろ過して溶媒を除去し
た。溶媒を除去した導電性酸化スズを攪拌しながら80
℃で1時間乾燥し、更に攪拌しながら135℃で2時間
加熱して、表面処理導電性カーボンブラックAを得た。
ローラー1の代わりに導電性ゴムローラー3を、最外層
用塗料1の代わりに最外層用塗料3を用いたこと以外
は、導電性部材製造例と同様にして導電性部材3を作成
した。
様にして行った。
ンゴム(以下CSM;ハイパロン40、DuPont社
製)100重量部、トリフルオロメタンスルホン酸カリ
ウム(導電剤)3重量部、含水けい酸(ニプシールVN
3、日本シリカ社製)6重量部、ジエチレングリコール
1重量部、ナフテン系プロセスオイル(ダイアナプロセ
スオイルNM−280、出光興産社製)5重量部、DO
P5重量部、サブ(飴サブ、天満サブ化工社製)1重量
部、ステアリン酸1重量部、酸化マグネシウム6重量
部、ペンタエリスリトール3重量部及びジペンタメチレ
ンチウラムテトラスルフィド(ソクシノールTRA、住
友化学社製)2重量部を添加、十分冷却したオープンロ
ールで混練し、ゴムコンパウンド4を作成した。
ウンド4を使用したこと以外は、導電性部材製造例1と
同様にして導電性ゴムローラー4を作成した。
テルイミドを塩化メチレンに溶解し固形分を5重量%に
なるように調整し、固形分100重量部に対して、表面
処理酸化スズA(後述)10重量部、粗し剤樹脂粒子2
(トレフィルR−902、東レダウコーニングシリコー
ン社製)1.8重量部、シリコーンオイル(SH28P
A、東レダウコーニングシリコーン社製)100pp
m、マイカ(スゾライトマイカ、クラレ社製)1重量部
及びジ−アルキル−サリチル酸の金属化合物(電荷制御
剤)0.5重量部をメディアを用いてペイントシェーカ
ーで12時間分散した後、メデュアをろ過分離して最外
層用塗料4を作成した。
ローラー4を専用の回転装置にセットし400rpmで
回転させた。次いで、エア圧を2.5kgf/cm2に
調整したスプレー塗工機を用い、最外層用塗料4を吐出
口から導電性ゴムローラー4表面に吹き付けた。吐出口
の移動速度は200mm/min.、吐出口と基体9の
距離を60mmとした。その後、120℃で60分間加
熱乾燥して導電性部材4を作成した。
様にして行った。
社製)100重量部、導電性カーボンブラック15重量
部、シリカ3重量部、パラフィンオイル50重量部、ス
テアリン酸1重量部、酸化亜鉛5重量部及びジエチレン
グリコール3重量部を十分冷却したニーダで混練し、導
電性EPDMゴムバッチを得た。これを一晩熟成後、加
硫剤として硫黄0.3重量部、加硫促進剤としてN−シ
クロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド
1.6重量部、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛1.0
重量部、テトラブチルチウラムジスルフィド1.4重量
部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド5重量部及び
p,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジ
ド)5重量部を添加、混練し、ゴムコンパウンド5を得
た。
いて、内径9mm、外径15.3mmのチューブ状に押
出し所定の長さに裁断する。次いで、内径16mmの円
筒状の金型に挿入(この時、マイカ、タルク及び炭カル
等の粉体を少量表面に塗ってから挿入すれば作業が容易
になるので好ましい。本実施例では、導電性を考慮して
グラファイトを用いた)し、その中心部に長さ450m
m、直径7.95mmの芯金(鉄にニッケルクロムめっ
きを施したもの)をセットした。この状態で170℃の
雰囲気中に60分間放置して架橋及び発泡を行ったのち
金型から取り出し、表面にスキン層を有し発泡体からな
る導電性ゴムローラー5を作成した。
込み画像処理をして発泡径と空孔率を調べたところ、発
泡径(任意の10ヶ所の単純平均による平均径)は56
μmで、空孔率は47%であった。
塗料1を使用した。
ローラー1の代わりに導電性ゴムローラー5を用いたこ
と以外は、導電性部材製造例1と同様にして導電性部材
5を作成した。
様にして行った。
社製)100重量部、導電性カーボンブラック17重量
部、シリカ3重量部、パラフィンオイル55重量部、ス
テアリン酸1重量部、酸化亜鉛5重量部及びジエチレン
グリコール3重量部を十分冷却したニーダで混練し、導
電性EPDMゴムバッチを得た。これを一晩熟成後、加
硫剤として硫黄0.3重量部、加硫促進剤としてN−シ
クロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド
1.6重量部、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛1.0
重量部、テトラブチルチウラムジスルフィド1.4重量
部、発泡剤としてアゾジカルボンアミド7.5重量部及
びp,p’−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジ
ド)7.5重量部を添加、混練し、ゴムコンパウンド6
を得た。
いて、内径8mm、外径14.5mmのチューブ状に押
出し所定の長さに裁断する。これを加硫缶に入れ、蒸気
の圧力6kg/cm2で1時間の条件で水蒸気加硫(直
接蒸気)にて一次加硫を行い発泡チューブを得た。加
硫、発泡の均一化を図るために、この発泡体チューブを
更に130℃で45分間二次加硫(オーブン)を行った
後、予め導電性接着剤を塗布した長さ450mm、直径
8.05mmの芯金(鉄にニッケルクロムめっきを施し
たもの)に被覆して130℃で30分間加熱し接着させ
る。十分冷却後、外径を精密に研磨し、発泡面が表面に
現れたスポンジタイプの導電性ローラ6を作成した。
込み画像処理をして発泡径と空孔率を調べたところ、発
泡径(任意の10ヶ所の単純平均による平均径)は10
2μmで、空孔率は60%であった。
料1を使用した。
ローラー1の代わりに導電性ゴムローラー6を用いたこ
と以外は、導電性部材製造例1と同様にして導電性部材
6を作成した。
様にして行った。
(ダイアナプロセスオイルNM−280、出光興産社
製)15重量部、液状NBR(N280、JSR社製)
5重量部にしたこと以外は、導電性部材製造例1と同様
にして導電性ゴムローラ7を作成した。
キシメチル化ナイロン(トレジンEF−30T、帝国化
学産業社製)をメタノールに溶解し、固形分が15重量
%になるように調整した。溶液中のN−メトキシメチル
化ナイロン100重量部に対して表面処理しない導電性
酸化スズ10重量部を添加、メディア(ガラスビーズ)
を加えてペイントシェーカーで12時間分散した。その
後、メティアをろ過分離し最外層用塗料7を作成した。
ラ1の代わりに導電性ローラ7を、最外層用塗料1の代
わりに最外層用塗料7を用いて導電性部材製造例1と同
様にして塗工後、70℃で30分間加熱して導電性部材
7を作成した。
様にして行った。
製造例1の最外層用塗料の作成において、粗し剤樹脂粒
子1(粗1)及び粗し剤樹脂粒子2(粗2)を次の様に
変化させたこと以外は導電性部材製造例1と同様にし
て、導電性部材8〜12を作成した。
び(粗2)を添加しなかったものを最外層用塗料8とし
た。
したものを最外層塗料9とした。
ものを最外層塗料10とした。
ものを最外層塗料11とした。
ものを最外層塗料12とした。
8、9、10、11及び12を用いて導電性部材製造例
1と同様にして作成したものを導電性部材8、9、1
0、11及び12とした。
例1で用いた芯金を、弾性層と接する部分のみを研削
し、外径を4.5mmにした。この芯金を用いたこと以
外は、導電性部材製造例1と同様にして導電性部材13
を作成した。特性は、導電性部材製造例1と同様にして
行った。
(エピクロマーCG、ダイソー社製)100重量部、ス
テアリン酸1重量部、炭酸カルシウム5.5重量部、水
酸化カルシウム4.4重量部、含水けい酸(ニプシール
VN3、日本シリカ社製)9重量部、ジエチレングリコ
ール0.9重量部、ナフテン系プロセスオイル(ダイア
ナプロセスオイルNM−280、出光興産社製)5重量
部、液状NBR(N280、JSR社製)15重量部、
ジメチルジドデシルアンモニウムクロライド(導電剤)
3重量部及び導電性カーボンブラック1重量部を十分冷
却したニーダで混練し、ヒドリンゴムバッチを得た。こ
れを20℃以下に保った冷暗所で一晩熟成後、ペンタリ
ット1重量部、ポリチオール系加硫剤2.3重量部、発
泡剤としてアゾジカルボンアミド5重量部及びp,p’
−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)5重量
部を添加、オープンロールにて混練し、ゴムコンパウン
ド14を得た。
用いて、内径9mm、外径15.3mmのチューブ状に
押出し所定の長さに裁断する。次いで、内径16mmの
円筒状の金型に挿入(この時、マイカ、タルク及び炭カ
ル等の粉体を少量表面に塗ってから挿入すれば作業が容
易になるので好ましい。本実施例では導電性を考慮して
グラファイトを用いた)し、その中心部に長さ450m
m、直径7.95mmの芯金(鉄にニッケルクロムめっ
きを施したもの)をセットした。この状態で170℃の
雰囲気中に60分間放置して架橋及び発泡を行ったのち
金型から取り出し、表面にスキン層を有し発泡体からな
る導電性ゴムローラー14を作成した。
込み画像処理をして発泡径と空孔率を調べたところ、発
泡径(任意の10ヶ所の単純平均による平均径)は50
μmで、空孔率は37%であった。
理酸化スズAを5重量部としたこと以外は、導電性部材
製造例1と同様にして最外層用塗料14を作成した。
ムローラ1の代わりに導電性ゴムローラ14を、最外層
用塗料1の代わりに最外層用塗料14を使用したこと以
外は、導電性部材製造例1と同様にして導電性部材14
を作成した。
同様にして行った。
ニウムクロライド(導電剤)を1.7重量部、導電性カ
ーボンブラックを添加しなかったこと以外は、導電性部
材製造例14と同様にして導電性ゴムローラ15を作成
した。発泡径(任意の10ヶ所の単純平均による平均
径)は60μmで、空孔率は42%であった。
理酸化スズAを17.5重量部としたこと以外は、導電
性部材製造例14と同様にして最外層用塗料15を作成
した。
ムローラ14の代わりに導電性ゴムローラ15を、最外
層用塗料14の代わりに最外層用塗料15を使用したこ
と以外は、導電性部材製造例14と同様にして導電性部
材15を作成した。
同様にして行った。
(ダイアナプロセスオイルNM−280、出光興産社
製)を添加しないで、液状NBR(N280、JSR社
製)を20重量部にしたこと以外は、導電性部材製造例
1と同様にして導電性ローラ16を作成した。
トキシメチル化ナイロン(トレジンEF−30T、帝国
化学産業社製)をメタノールに溶解し、固形分が15重
量%がなるように調整した。溶液中のN−メトキシメチ
ル化ナイロン100重量部に対して表面処理導電性酸化
スズAを10重量部を添加、メディア(ガスラビーズ)
を加えてペイントシェーカーで12時間分散した。その
後、メティアをろ過分離し、N−メトキシメチル化ナイ
ロン100重量%に対しパラトルエンスルホン酸1.5
重量部を加え十分溶解混合して最外層塗料16を作成し
た。
材製造例7と同様にして塗工後、120℃で30分間加
熱した後、更に135℃で24時間加熱して導電性部材
16を作成した。なお、本実施例においては、表層形成
時に弾性層も長期間加熱されるので弾性層に使用するゴ
ムは耐熱性の良好なゴムが良い。ヒドリンゴムを用いる
場合には軟化劣化する傾向があるので、AGEを多く含
有するタイプのものが好ましい。
同様にして行った。
ガス透過性が非常に良好(ガス透過係数が小さい)こと
である。熱分析やIR等の分析手法を用いて確認したと
ころ、N−メトキシメチル化ナイロンは架橋とともに結
晶化が生じていることがわかった。
SR社製)を添加しなかったこと、及び、ナフテン系プ
ロセスオイルとして、ダイアナプロセスオイルNM−2
80(出光興産社製)5重量部の代わりにダイアナプロ
セスオイルNS−24(出光興産社製)を20重量部に
したこと以外は、導電性部材製造例1と同様にして導電
性ローラ17を作成した。
用塗料7を使用した。
ーラ1の代わりに導電性ローラ17を、最外層用塗料1
の代わりに最外層用塗料7を用いたこと以外は、導電性
部材製造例1と同様にして導電性部材17を作成した。
同様にして行った。
た、長さ450mm、直径15mmのステンレス製芯金
(両端から各50mmの部分の外径が7.95mmでそ
れ以外の部分の外径が15mm)を導電性支持体として
使用し、金型として内径18mmの円筒状金型を使用し
たこと以外は、導電性部材製造例1と同様にしてソリッ
ドゴムローラーを作成した。更に、表面を精密研磨して
クラウン形状の導電性ゴムローラ18(平均外径16.
25mm)を得た。
用塗料1を使用した。
ムローラー18を使用したこと以外は、導電性部材製造
例1と同様にして導電性部材18を得た。
同様にして行った。
用した。 <19−2 最外層用の作成>クロロスルホン化ポリエ
チレンゴム(以下CSM;ハイパロン40、DuPon
t社製)100重量部、導電性カーボンブラック5重量
部、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム(導電剤)
1.5重量部、含水けい酸(ニプシールVN3、日本シ
リカ社製)1重量部、ジエチレングリコール1重量部、
ステアリン酸1重量部、酸化マグネシウム6重量部、ペ
ンタエリスリトール3重量部及びジペンタメチレンチウ
ラムテトラスルフィド(ソクシノールTRA、住友化学
社製)2重量部を添加、十分冷却したオープンロールで
混練後、押し出機にて内径16.1mm、肉厚75μm
のチューブ状に押出しながらUHFにて連続加硫を行っ
て最外層用チューブ19を得た。
チューブ19の内面にエアを吹き込み若干内径を膨らま
せた状態で、予め導電性プライマーを薄く塗布した導電
性ゴムローラー3を最外層用チューブ19内側に挿入か
ん合した。次いで、135℃のオーブン中に30分間放
置して接着して導電性部材19を得た。
同様にして行った。
シロキサン単位97.0mol%、メチルビニルシロキ
サン単位2.5mol%、メチルフェニルシロキサン単
位0.47mol%、分子鎖両末端がメチルビニルシリ
ル基0.03mol%)100重量部、含水けい酸7重
量部、マイカ3重量部、石英粉5重量部、ジメチルシリ
コーンオイル5重量部、ステアリン酸亜鉛1重量部、酸
化亜鉛5重量部及びポリエチレングリコール1重量部を
熱したオープンロールで混練し、シリコーンゴムバッチ
を得た。
エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシエチル
と架橋点モノマーとしてビニルクロロアセテートの共重
合体で架橋モノマーを4重量%含有)100重量部、導
電性カーボンブラック10重量部、サーマルブラック5
重量部、ステアリン酸亜鉛1重量部、酸化亜鉛5重量
部、含水けい酸5重量部、マイカ3重量部、ポリエチレ
ングリコール1重量部及び液状NBR(N280、JS
R社製)5重量部を冷却したオープンロールで混練し、
アクリルゴムバッチを得た。
対しシリコーンゴムバッチ30重量部を徐々に投入し、
十分混合混練を行ってから(合計ゴム分100重量部に
対し)ジクミルパーオキサイド5重量部及びトリアリル
イソシアヌレート5重量部を加え、更に良く混練してア
クリルシリコーンゴムを得た。
450mm、外径が8mmの芯金を導電性支持体として
使用し、金型として内径18mmの円筒状金型を使用し
たこと以外は、導電性部材製造例1と同様にしてソリッ
ドゴムローラーを作成した。更に、表面を精密研磨して
ストレート形状の導電性ローラー20(平均外径17.
0mm)を得た。
重合ナイロン(プラタボンドMX−1178、日本リル
サン社製)をメタノールに溶解し10重量%溶液を作成
した。溶液中の樹脂分100重量部に対して表面処理酸
化スズAを6重量部、粗し剤樹脂粒子1を2.5重量
部、粗し剤樹脂粒子2を2.5重量部、シリコーンオイ
ル(SH28PA、東レダウコーニングシリコーン社
製)100ppm、マイカ(スゾライトマイカ、クラレ
社製)1重量部及びメソ孔シリカ(細孔径20nm)
0.5重量部をメディアを用いてペイントシェーカーで
12時間分散した後、メディアを分離して最外層用塗料
20を作成した。
ムローラー20の表面を2−ブタノンにて洗浄後、接着
力向上のためγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ンでプライマー処理した後、最外層用塗料20を用いて
エアガンにてスプレー塗工を行った。塗工後、20℃/
70%RHの雰囲気中で8時間風乾し、更に135℃の
熱風乾燥炉で30分間加熱して最外層を形成して導電性
部材20を得た。
同様にして行った。
ニウムクロライド(導電剤)を1.2重量部としたこと
以外は、導電性部材製造例1と同様にしてゴムコンパウ
ンド21を得た。また、ゴムコンパウンド21を使用し
たこと以外は、導電性部材製造例20と同様にして導電
性ゴムローラー21を得た。
樹脂粒子1を2.5重量部、粗し剤樹脂粒子2を2.5
重量部としたこと以外は、導電性部材製造例1と同様に
して最外層用塗料21を作成した。
ムローラー20の代わりに導電性ゴムローラー21を用
い、最外層用塗料20の代わりに最外層用塗料21を用
いたこと以外は、導電性部材製造例20と同様にして導
電性部材21を得た。
同様にして行った。
(エピクロマーCG、ダイソー社製)100重量部、ス
テアリン酸1重量部、炭酸カルシウム5重量部、水酸化
カルシウム4重量部、含水けい酸(ニプシールVN3、
日本シリカ社製)6重量部、ジエチレングリコール1重
量部、ジ−n−オクチルフタレート(サンソサイザーn
DOP、新日本理化社製)5重量部、ポリエステル系可
塑剤A(ADKサイザーPN−350、アデカ・アガー
ス化学社製)10重量部、ポリエステル系可塑剤B(P
araplexG−25、C.PHall社製)5重量
部及びジメチルオクチルヒドロキシエチルアンモニウム
パークロレート(導電剤)3重量部を十分冷却したニー
ダで混練し、ヒドリンゴムバッチを得た。これを20℃
以下に保った冷暗所で一晩熟成後、ペンタリット1重量
部及びポリチオール系加硫剤2.3重量部を添加、オー
プンロールにて混練し、ゴムコンパウンド22を得た。
mで押出しながら、予め導電性接着剤を塗布した、長さ
450mm、直径8.05mmのステンレス製芯金を導
電性支持体を供給し同時押出しによって、導電性支持体
の周囲にゴムコンパンド22を有する未加硫ローラを得
た。
をきつく巻き付け水で濡らしてから加硫缶(蒸気圧6.
0kg/cm2、60分間)内に入れて加硫しテープを
はがした後、コンピュータ制御された研磨機を使って表
面を精密に研磨し導電性ゴムローラ22を得た。
ナイロン(6/66/脂環族系ポリアミド、Mw=4×
104、熱変形温度60℃)をメタノール/トルエン/
水=7/2.5/0.5(重量比)の混合溶剤に溶解
し、固形分が10重量%になるように調整した。溶液中
の共重合ナイロン100重量部に対して表導電性カーボ
ンブラック6重量部を添加、メディア(ガラスビーズ)
を加えたペイントシェーカーで12時間分散した。その
後、メディアをろ過分離し中間層用塗料22を作成し
た。
用塗料8を使用した。
ムローラー22の表面を2−ブタノンにて洗浄後、接着
力向上のためγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ンでプライマー処理した後、中間層用塗料22を用いて
浸漬塗工を行った。塗工条件は、引き上げ速度150m
m/secで上下を反転させ繰り返し塗工を行った。塗
工後、20℃/70%RHの雰囲気中で8時間風乾し、
更に120℃の熱風乾燥炉で30分間加熱して中間層を
設けた。
漬塗工を行った。塗工条件は、引き上げ速度100mm
/secで上下を反転させ繰り返し塗工を行った。塗工
後、20℃/70%RHの雰囲気中で8時間風乾し、更
に135℃の熱風乾燥炉で30分間加熱して最外層を形
成し、導電性部材22を得た。
同様にして行った。
用した。
ステル系ウレタン樹脂塗料(酢酸ブチル、カプロラクタ
ム系、熱変形温度70℃)を酢酸ブチルを用いて、固形
分が10重量%になるように調整した。溶液中の固形分
100重量部に対して表導電性カーボンブラック5重量
部を添加、メディア(ガラスビーズ)を加えたペイント
シェーカーで12時間分散した。その後、メディアをろ
過分離し中間層用塗料23を作成した。
用塗料8を使用した。
塗料22の代わりに中間層用塗料23を用いた以外は、
導電性部材製造例22と同様にして導電性部材23を作
成した。
同様にして行った。
電子写真装置を用いて行った実施例について以下に述べ
る。
評価を行った。 (実施例1−1)表5に示す組み合わせで、10000
枚まで耐久を行い、初期から2000枚毎に画像の状態
をチェックした。耐久の条件は、評価モードが、3%文
字原稿、A4横送り、連続通紙とし、23℃/65%R
Hの環境で実施した。
フトーン画像(1dot2spaces)の画像を画出
しして帯電均一性を評価(画像パターン:あ)するとと
もに、それ以外の画像性(画像パターン:い)を評価し
た。この時、初期と10000枚通紙後の帯電ローラー
の体積抵抗値を測定し、耐久によるローラー抵抗の変化
を求めた。
0℃/95%RHの環境に30日間放置後、1晩以上2
3℃/65%RHの環境中になじませた後、同環境で初
期画像を確認した。
C、D及びEで表わした。Aが最も良好な状態を示し、
Eが最も悪い状態を意味することにした。
が得られ、また体積抵抗変化の小さい(概ね耐久後汚れ
が着いた状態で初期の7倍程度で汚れ除去で初期の2倍
以内)良好な特性であることが分かった。結果を表5に
示す。
み合わせで実施例1−1と同様にして評価を行った。結
果を表5〜7に示す。
実施例1−1と同様にして評価を行った。結果を表7に
示す。
置を用いて評価を行った(実施例2−1〜11)。導電
性部材、感光体、現像剤及び電子写真装置の組み合わせ
とその評価結果を表8に示す。
代えて評価を行った(実施例3−1〜6)。導電性部
材、感光体、現像剤及び電子写真装置の組み合わせとそ
の評価結果を表9に示す。
用途に用いた場合のリサイクル性について評価した(実
施例4−1〜5)。これらの結果から分かるように、本
発明の導電性部材は汚れの付着量が少ないので特に清掃
をせずそのまま更に使用することができる。しかしなが
ら、この条件ではやはり初期(2回目使用の初期の意
味)の画像のレベルがダウンすることは否めない。
れを簡単に除去することができる。一般的に行われるよ
うな水や溶剤での洗浄や表層ごと除去して表層を再形
成、といった複雑な工程を必要とせず、乾拭きやエアブ
ロー程度の簡便な手段で清掃を行うことができる。
当初の機能をほぼ回復しており、画像的にも良好なもの
が得られる。但し、1回目の使用よりは若干レベルが劣
るようである。本実施例では清掃を行うことによって3
回の使用まで確認したが、更なる使用の可能性もある。
導電性部材、感光体、現像剤及び電子写真装置の組み合
わせとその評価結果を表10に示す。
優れた導電特性を長期にわたって安定的に有する導電性
部材、それを用いたプロセスカートリッジ及び電子写真
装置を提供することができる。
を有するので、接触帯電方式では従来は使用するのが難
しかった低Tgトナーや高Tgトナーが使用できるよう
になる等、単に導電性部材としての特性が優れるだけで
なく、その周辺で使用されるトナーの使用可能な特性範
囲を広げることができる等、電子写真装置やプロセスカ
ートリッジとしてのメリットが大きい。
以上の解像度、特に1200dpi以上)を有する電子
写真装置や高速の電子写真装置(プロセススピードが1
20mm/sec以上、特には160mm/sec以
上)や高耐久性(10000枚)の電子写真装置等、種
々の高機能化が要求される電子写真装置においても特に
好適に用いることができる。
生しやすいカラー機やクリーナレスシステムの電子写真
装置にも良好に使用することができる。
イクル性が優れているので、簡便な清掃方法で、繰り返
し使用可能な導電性部材を供給することができるという
優れた利点を有する。
向)である。
図である。
る。
抗値測定器の概略図である。
器を用いた測定結果の一例である。
す例である。
る。
ある。
トの一例である。
一例である。
間的変化を示す例である。
抵抗値測定器の概略図である。
る。
カラー電子写真装置の例を示す概略図である。
の画像形成部の拡大図である。
転写方式のカラー電子写真装置の一例を示す概略図であ
る。
転写方式のカラー電子写真装置の一例を示す概略図であ
る。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
他の例を示す概略図である。
である。
Claims (39)
- 【請求項1】 少なくとも、支持体と高分子化合物を主
体としてなる機能層とからなる導電性部材において、該
導電性部材の物性が、体積抵抗値が1×10 3Ωcm以
上1×1012Ωcm以下、硬度(ASKER−C)が1
0゜以上90゜以下で、かつ、静摩擦係数が1.0以
下、動摩擦係数が0.5以下の導電性部材であって、該
導電性部材は、180℃の雰囲気中に6時間放置した時
の加熱減量率を標準加熱減量率(ΔK)とし、アセトン
とクロロホルムを体積比で1:1に混合した溶剤に浸漬
して23℃の雰囲気に120時間放置した時の溶剤抽出
率を標準AC抽出率(ΔC)とした時、ΔKが1重量%
以下及びΔCが5重量%以下であることを特徴とする導
電性部材。 - 【請求項2】 導電性部材表面の十点平均粗さ(Rz)
が1μm以上30μm未満である請求項1に記載の導電
性部材。 - 【請求項3】 最外層の酸素ガス又は窒素ガス透過係数
が、5.0×10-8cm3・cm/cm2・sec・cm
Hg以下である請求項1又は2に記載の導電性部材。 - 【請求項4】 最外層に気体や液体を吸収又は吸着する
特性を有する物質(以下吸着剤)を含有する請求項1〜
3のいずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項5】 最外層がトナーの電荷を制御するための
電荷制御剤を含有する請求項1〜4のいずれかに記載の
導電性部材。 - 【請求項6】 機能層を2層以上有する請求項1〜5の
いずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項7】 機能層として、少なくとも、支持体の上
方又は周囲に直接又は他層を介して設けられたゴム弾性
を有する機能層(以下弾性層)と該弾性層の上方又は周
囲に直接又は他層を介して設けられた最外層とを有し、
該弾性層の硬度(ASKER−C)が5゜以上85゜以
下である請求項6に記載の導電性部材。 - 【請求項8】 前記弾性層がエーテル結合を含有するゴ
ムからなる請求項7に記載の導電性部材。 - 【請求項9】 前記弾性層がハロゲンを含有するゴムか
らなる請求項7又は8に記載の導電性部材。 - 【請求項10】 前記弾性層がエピクロルヒドリンゴム
からなる請求項7〜9のいずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項11】 前記弾性層が、反応性を有する液状成
分を含有する請求項7〜10のいずれかに記載の導電性
部材。 - 【請求項12】 反応性を有する液状成分が、反応性可
塑剤、液状ゴムの一方又は両方である請求項11に記載
の導電性部材。 - 【請求項13】 前記弾性層がイオン導電剤を含有する
請求項7〜12のいずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項14】 厚さが1mm以上10mm以下でイオ
ン導電剤を含有した弾性層と厚さが1μm以上1mm以
下で電子導電剤を含有した最外層とを有し、 1×10-5≦最外層の厚さ/弾性層の厚さ≦5×10-1 の関係にあり、かつ、導電性支持体上に弾性層を設けた
時の体積抵抗値(ρ0)と最外層まで形成した導電性部
材の体積抵抗値(ρ)の比が、1×10-2≦ρ0/ρ≦
1×102の関係にある請求項7〜13のいずれかに記
載の導電性部材。 - 【請求項15】 最も内側又は下側の機能層が導電性支
持体と接触する面積をS0、最も外側又は上側の面がな
す表面積をS1とした時に、S1/S0>2の関係にあ
る請求項7〜14のいずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項16】 ローラ形状である請求項1〜15のい
ずれかに記載の導電性部材。 - 【請求項17】 少なくとも、電圧を印加した帯電手段
によって感光体を帯電する帯電手段と露光によって静電
潜像を形成する露光手段と、この静電潜像をトナーにて
可視化する現像手段とを有する電子写真装置において、
請求項1〜16のいずれかに記載の導電性部材を使用し
たことを特徴とする電子写真装置。 - 【請求項18】 導電性部材が、感光体を所定の極性及
び電位に帯電する請求項17に記載の電子写真装置。 - 【請求項19】 導電性部材の表面に付着した異物を除
去するための装置を有する請求項17又は18に記載の
電子写真装置。 - 【請求項20】 感光体に対向して、転写手段の下流側
かつ帯電手段の上流側に位置し、帯電手段終了前の感光
体表面の電位を均平化するための部材を有する請求項1
7〜19のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項21】 導電性部材が、所定の極性及び電位に
帯電した現像剤を担持する請求項17に記載の電子写真
装置。 - 【請求項22】 導電性部材が感光体に対向して用いら
れる請求項17〜21のいずれかに記載の電子写真装
置。 - 【請求項23】 導電性部材が感光体と接触する請求項
22に記載の電子写真装置。 - 【請求項24】 導電性部材が、現像剤を所定の極性及
び電位に帯電する請求項17に記載の電子写真装置。 - 【請求項25】 印加する電圧が直流電圧である請求項
17〜24のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項26】 感光体の静電容量が、感光層の表面積
1cm2当たり50pF以上500pF以下である請求
項17〜25のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項27】 感光体の最外層の膜厚が0.1μm以
上50μm以下である請求項17〜26のいずれかに記
載の電子写真装置。 - 【請求項28】 感光体の最外層の体積抵抗値が1×1
010Ωcm以上である請求項17〜27のいずれかに記
載の電子写真装置。 - 【請求項29】 導電性部材の静電容量をC1、感光体
の静電容量をC2とした時に、C1/C2≦0.2であ
る請求項17〜28のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項30】 導電性部材のRzをRz1、感光体の
RzをRz2とした時に、Rz1≧Rz2であり、かつ
3≦Rz1+Rz2≦30である請求項17〜29のい
ずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項31】 現像剤中のトナーのTgが40℃以上
70℃以下である請求項17〜30のいずれかに記載の
電子写真装置。 - 【請求項32】 現像剤中のトナーが略球状である請求
項17〜31のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項33】 前記トナーは、ノニオン型界面活性剤
0.1mgを溶解している水10mlにトナー5mgを
分散して分散液を調製し、20kHz、50W/10c
m3の超音波を分散液に5分間照射した場合のフロー式
粒子像分析装置(Flow Particle Ima
ge Analyzer)を使用した測定方法(以下F
PIA法)における粒径0.6〜2.0μmの粒子の測
定値C1が3〜50個数%である請求項32のいずれか
に記載の電子写真装置。 - 【請求項34】 現像剤中のトナーが重合法により形成
された請求項32又は33に記載の電子写真装置。 - 【請求項35】 現像剤中のトナーが2層以上の構造か
らなる請求項32〜34のいずれかに記載の電子写真装
置。 - 【請求項36】 現像剤として非磁性一成分現像剤を用
いる請求項17〜35のいずれかに記載の電子写真装
置。 - 【請求項37】 帯電手段及び現像手段に請求項1〜1
6のいずれかに記載の導電性部材を用い、帯電手段に用
いた導電性部材表面の十点平均粗さが、現像手段に用い
た導電性部材表面の十点平均粗さよりも小さい請求項1
7〜36のいずれかに記載の電子写真装置。 - 【請求項38】 帯電装置、電子写真感光体及び現像装
置の群より選ばれた少なくとも一つを一体に支持し、少
なくとも帯電装置に用いられる導電性部材として請求項
1〜16のいずれかに記載の導電性部材を使用した電子
写真装置に着脱自在なことを特徴とするプロセスカート
リッジ。 - 【請求項39】 請求項1〜16のいずれかに記載の導
電性部材を再生後、再利用した請求項38に記載のプロ
セスカートリッジ。
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