(57)【要約】      （修正有）【課題】複写機やレーザープリンター等に用いられる帯電部材について、塗膜欠陥がなく耐久後も安定した画像形成性能を有しかつ塗工液の経時変化が少ない帯電部材を製造する。【解決手段】溶媒中に少なくとも導電性粉体及び非導電性粉体を分散した塗工液を導電性基体上に塗工することにより抵抗層を形成する帯電部材の製造方法において、前記塗工液の分散に使用するメディアとして２種類以上のメディア径のものを併用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中に少なくとも導電性粉体及び非導電性粉体を分散した塗工液を導電性基体上に塗工することにより抵抗層を形成する帯電部材の製造方法において、前記塗工液の分散に使用するメディアとして２種類以上のメディア径のものを併用することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項２】
前記メディアの相対的に大径と小径のものの使用比率が質量比率で１０：９０−９０：１０であることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材の製造方法。
【請求項３】
前記メディアの相対的に大径と小径のものの平均粒径の比が２−１０倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材の製造方法。
【請求項４】
前記導電性粉体として少なくともカーボンブラック、グラファイト、金属粉、金属酸化物から選ばれる１種を用いることを特徴とする請求項１−３のいずれかに記載の帯電部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザープリンター等に用いられる帯電部材について、塗膜欠陥がなく耐久後も安定した画像形成性能を有しかつ塗工液の経時変化が少ない帯電部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真装置において感光体表面を均一に帯電するための帯電装置としては、タングステン等の細いワイヤーに高電圧を印加し、その結果発生するコロナ放電を利用したコロトロン帯電器等が一般的であった。しかし、コロナ放電を利用した方法では高圧電源を必要とすることや、発生するオゾンによる強酸化作用のために感光体の劣化等の悪影響を招く等の欠点があった。そのため従来より数多くのオゾンレス帯電方式が提案されているが、それらは主に被帯電体である感光体に導電性の帯電部材から直接電荷を供給することにより放電電流を極力減少させ、結果として放電に際してオゾンの発生量を減少させるものであった。
【０００３】
オゾンレス帯電の形態を簡単に分類すると、弾性ローラや弾性ブレード等を用いた方式、ファーブラシを用いた方式及び固体放電素子を用いた方式等がある。また、放電電界の形成方式については、直流電圧を帯電部材に印加する方式、交流電圧と直流電圧を同時に印加する方式がある。
【０００４】
導電性を有する帯電部材の構成として、鉄やステンレス等の導電性基体上に抵抗層を被覆したものが広く使用されている。抵抗層は、被帯電面とのニップ巾を適正にするために、ゴムや樹脂等の弾性体中に、オイルや可塑剤等の軟化剤が添加させて構成されるとともに、カーボンブラックや金属紛等の導電性粉体が添加されて導電性を有する。
【０００５】
この帯電部材の抵抗層は導電性基体に直接塗工液の状態で塗布し硬化させたもの、導電性基体に弾性体として被覆したものや、さらに被覆された弾性体抵抗層の抵抗を調整する目的で塗工液を塗工して抵抗層を２層以上にしたものなどがある。
【０００６】
これら抵抗層に導電性付与の目的で添加する導電性粉体は、通常使用する際には乾燥粉末状であり数μｍ以上の乾燥凝集体となっているため、導電性粉体を樹脂やゴム材などのバインダーや溶媒中に添加したのち各種分散装置により凝集体を粉砕し分散したものを導電性基体上に抵抗層として被覆する工程がとられる。
【０００７】
ここで用いられる分散装置としては各種あるが例えば、分散する導電性粉体を含むスラリーをガラス、アルミナ、ジルコニア、変性ジルコニア等のメディアの衝撃力を利用し分散するメディア分散方式としてペイントシェイカー、ボールミル、アトライター、ダイノーミル、スパイクミルなど。またメディアを用いない分散装置としては、スラリーをせん断力により分散するターボミキサー、ヘンシェルミキサー、ホモミキサー、プラネタリーミキサー、ニーダー、２本ロール、３本ロールなど、高圧高速衝突させるマイクロフルイダイザー、ナノマイザー、アルティマイザーなど、超音波方式としては超音波ホモジナイザー、超音波ミルなどがある。
【０００８】
しかし帯電部材に使用する導電性粉体の分散は、分散装置を用いてもその要求される導電特性を範囲内に制御するのは困難な作業である。一般に分散が進むにつれ体積抵抗値が高くなることが知られているが、この体積抵抗が高過ぎると帯電性能が悪化し画像形成において筋状の画像ムラを発生することがある。
【０００９】
また導電性粉体の分散が弱いと、導電性粉体の分散が悪く帯電均一性が悪化したり帯電部材表面に微小突起物が発生することにより、接触帯電方式の場合にはこの微小突起物が感光体表面に残留するトナーや埃を吸着することによる帯電不良を発生するという問題があるため、帯電部材に使用する導電性粉体の分散の調整が重要となる。
【００１０】
帯電部材の帯電均一性を向上させる方法としては、抵抗層に樹脂微粒子を添加して表面の粗さを調整し、異物付着の防止効果を狙った方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【００１１】
しかしさらなる高画質化要求に対応するためには、これら抵抗層内に導電性粉体と非導電性粉体を併用した帯電部材を分散製造する工程において、より厳密に導電性粉体と非導電性粉体のそれぞれの最適な目標レベルに分散制御する必要があるため、それぞれの単独分散工程を実施した後両者を均一に混合するという手間による製造コスト上昇のみならず、混合ショックによる仕上がり品質のバラツキといった新たな問題を発生させていた。
【特許文献１】特開２００５−９１４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、複写機やレーザープリンター等に用いられる帯電部材について、塗膜欠陥がなく耐久後も安定した画像形成性能を有しかつ塗工液の経時変化が少ない帯電部材を製造することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明における上記課題は、溶媒中に少なくとも導電性粉体及び非導電性粉体を分散した塗工液を導電性基体上に塗工することにより抵抗層を形成する帯電部材の製造方法において、前記塗工液の分散に使用するメディアとして２種類以上のメディア径のものを併用することを特徴とする帯電部材の製造方法により達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、導電性基体上に抵抗層を被覆した構造を有する帯電部材において、抵抗層が、導電性粉体と非導電性粉体を含有する場合、抵抗層塗工液の分散に使用するメディアとして２種類以上のメディア径のものを併用することにより、抵抗層中の導電性粉体及び非導電性粉体それぞれについて最適な分散状態に仕上げることができるため、複写機やレーザープリンター等の使用に好適な塗膜欠陥がなく耐久後も安定した画像形成性能を有しかつ塗工液の経時変化が少ない帯電部材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
＜導電性基体＞
本発明に用いられる導電性基体は、導電性があり支持体としての強度が確保されるものであれば特に限定はされないが鉄、ステンレス、アルミニウム、導電性プラスチックなどが好ましい。また基体の形状は電子写真装置に組み込む際に十分な帯電性能を発揮する形状であれば限定されないがロール状、ブレード状、ブロック状、ロッド状、ベルト状等の形状が好ましい。
【００１７】
＜抵抗層の構成＞
本発明に用いられる抵抗層は、導電性粉体と非導電性粉体、その他に樹脂やゴム材などのバインダー成分などから構成されるが、導電性粉体と非導電性粉体は適当な溶媒やバインダー成分とともに分散させたスラリーを組成調整して塗工液を得、この塗工液を導電性基体に適当な塗工方法により塗布することにより形成される。
【００１８】
＜バインダー＞
抵抗層に用いられる樹脂やゴム材は、抵抗層構成された後でも導電性粉体及び非導電性粉体の分散状態が安定維持されるものであれば特に限定されない。具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、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、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂などが挙げられ、ゴム材としてはＥＰＤＭ、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどが挙げられる。
【００１９】
＜導電性粉体と非導電性粉体＞
抵抗層に用いられる導電性粉体は、公知の導電性粉体が使用できる。例えば、カーボンブラックやグラファイト、金属粉や、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などの金属酸化物、適当な粉体の表面に酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、クロム、コバルト、鉛、白金、ロジウムなどを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させたものがある。また、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムスルホネイトなどの４級アルキルアンモニウム塩やそのポリエチレンオキサイド変性体、過塩素酸リチウム、臭素酸ナトリウムなどの金属塩、又はエステル系可塑剤や界面活性剤などのイオン導電材を使用してもよい。また、これらは適当なドーパントの選択や、添加量を調節するなどの公知の方法で、その体積固有抵抗を調節できる。導電性粉体の体積固有抵抗としては、局所的な過剰電流を防止するため１×１０−２Ω・ｃｍ以上が好ましく、導電性粉体の大量添加によって抵抗層の強度低下を防止するためにも１×１０５Ω・ｃｍ以下が好ましい。これらの導電性粉体は単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００２０】
抵抗層に用いられる非導電性粉体は、表面粗さを制御するため又は被帯電体の帯電均一性を調整するために用いられ、溶媒などにより溶解されず分散安定化した状態で抵抗層に使用できるものであれば特に限定されない。非導電性粉体を表面粗さを制御することを目的として用いる場合には粗さ制御のし易さから粒子径は１μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。また被帯電体の帯電均一性を調整することを目的として用いる場合には、その非導電性としての効果から体積固有抵抗が１×１０８Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
具体的にはウレタン、アクリル、フッ素樹脂などの高分子重合体や、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛などの金属酸化物、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、クレイ、シラスバルーン、ベンゾグアナミン及びタルク等の無機粉体やガラスなどが使用できる。これらの非導電性粉体は単独又は２種以上混合して使用することができる。
【００２２】
＜溶媒＞
塗工液に用いられる溶媒としては、バインダーを溶解することができる溶媒であれば特に制限はなく、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類や、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類や、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなどのアミド類や、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類や、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類や、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類や、クロロホルム、塩化エチレン、ジクロルエチレン、四塩化炭素、トリクロロエチレンなどの脂肪族ハロゲン化炭化水素や、ベンゼン、トルエン、キシレン、リグロイン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどの芳香族化合物などが挙げられる。
【００２３】
＜塗工液の構成＞
導電性基体に抵抗層として塗工する塗工液は、導電性粉体、非導電性粉体、適当な量の溶媒やバインダーを混合したスラリーをメディアとして２種類以上のメディア径のものを充填した分散装置にかけた後、塗工液として必要な残りの材料を添加するなどの工程を経て製造される。またスラリー中に必要に応じて高分子分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、可塑剤などの添加剤を加えておくこともできる。
【００２４】
＜分散方法＞
この塗工液製造過程で使用される分散装置としてはメディア同士の衝撃力により粉体の乾燥凝集体を細かくして分散することができる分散装置であれば特に制限されない。具体的にはペイントシェイカー、ボールミル、遊星ボールミル、アトライター、ダイノーミル、バスケットミル、スパイクミルなどが挙げられる。
【００２５】
＜２種類以上のメディア＞
これら分散機に充填するメディアとしては２種類以上のメディア径のものを併用することが必須である。
【００２６】
一般にメディア径が大きいと分散時の衝撃力が強く、強固な乾燥凝集体を細かくするのに好適であるが、単位時間当りのメディア同士の衝突回数が少なくなるため分散処理時間は長くなる。逆にメディア径が小さいと衝撃力が弱く、強固な乾燥凝集体を粉砕するのに不向きだが、メディア径が小さくても凝集体を粉砕するのに十分な衝撃力が確保されている場合には単位時間当りのメディア同士の衝突回数が多くなり分散処理時間は短くなる。
【００２７】
本発明における塗工液中には、分散装置にかけるスラリー中に導電性粉体と非導電性粉体が混在しており、それぞれの粉体材質の違いや一次粒子径などの差から両者の粉体の分散性には差が生じてしまう。
【００２８】
抵抗層中に使用する導電性粉体は、その分散状態により帯電均一性への影響が大きく凝集体が抵抗層中に残存することを嫌うため、相対的に衝撃力を強めたメディア径の比較的大きいもので分散処理することを求められることが多く、この場合には非導電性粉体は相対的にメディア径が比較的小さいもので分散処理することが求められる。
【００２９】
しかし従来は、これら導電性粉体と非導電性粉体の混在するスラリーをそのまま単一のメディア径のものを用いて分散装置にかけて、どちらか一方の粉体に最適な分散状態で調整したものを作製しているため、塗工液全体としては経時変化が大きい、塗膜欠陥があるなど最適ではない状態での仕上がりになっていた。またこの粉体の分散性の差に対してそれぞれの粉体単独のスラリーを作製しそれぞれに最適なメディア径のもので分散した後、お互いを混合することにより塗工液を製造するなどの方法では、両者の粉体にとって最適な分散状態にすることはできるが、製造の手間がかかりコストアップが問題となっていた。
【００３０】
本発明ではこれら問題を解決すべく、導電性粉体と非導電性粉体が同一スラリー内に混在していても分散装置内において、メディアとして２種類以上のメディア径のものを併用することにより、それぞれの粉体にとって最適な分散状態を同一分散装置で作り出すことができるため、この方法により製造された塗工液で塗工された帯電部材は塗膜欠陥がなく、安定した画像形成性能を有しかつ塗工液の経時変化が少なくなることを見出した。
【００３１】
２種類のメディア径のものを併用した場合、導電性粉体と非導電性粉体のそれぞれの分散に好適なメディア径を選ぶならば２種類のメディア径の大きさは限定されないが、相対的に大径であるメディア径は小径であるメディア径に対して平均粒径の比が２−１０倍であることが好ましい。平均粒径の比が小さいと、分散でのそれぞれのメディアの衝撃力に差が生じず本発明の効果が小さくなる。また平均粒径の比が大きすぎる場合には、相対的に大径であるメディアの衝撃力が小径のメディアに対して大きくなりすぎ、小径のメディアの添加効果が損なわれてしまう。
【００３２】
また、２種類のメディア径のものを併用した場合、相対的に大径と小径のものの使用比率が質量比率で１０：９０−９０：１０であることが好ましい。
【００３３】
メディアの材質は特に限定はされず従来からある材質のものを使用することができる。例えばセラミック製としてはジルコニアビーズ、ジルコンビーズ、チタニアビーズ、アルミナビーズなど、ガラス製としてはαビーズ、ソーダガラスビーズなど、スチール製としてクロムビーズなどがある。２種類のメディア径を選択する際に材質は異なるもの同士でも使用可能だが、材質硬度の違いによる衝突磨耗を極力防ぐためにも同じ材質同士を使用するほうが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下実施例及び比較例を示し本発明を具体的に説明するが、本発明は下記に限定されるおのではない。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
【００３５】
（実施例１）
＜弾性層＞
エピクロルヒドリンゴム    １００部
四級アンモニウム塩            ２部
炭酸カルシウム              ３０部
酸化亜鉛                      ５部
脂肪酸                        ５部
【００３６】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム１００部に対してエーテルエステル系可塑剤を１５部加え、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドにエピクロルヒドリンゴム１００部に対して加硫剤として硫黄を１部、加硫促進剤としてノクセラーＤＭを１部及び、ノクセラーＴＳを０．５部加え、２０℃に冷却した２本ロールにて１０分間混練した。得られたコンパウンドをφ６ｍｍステンレス製の導電性基体の周囲にローラ状になるように押し出し成型機にて成型し、加熱加硫した後、外径φ８．５ｍｍになるように研磨処理して図２（ａ）のような弾性体を被覆したローラを得た。ここで図２の２ａは導電性基体を、２ｂは弾性体を示している。
【００３７】
＜抵抗層用塗工液＞
上記弾性体の表面に抵抗層として塗工する塗工液を下記のとおり作製した。
【００３８】
アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％、希釈溶媒としてキシレン３０質量％含有）  １００部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％、希釈溶媒としてｎ−酢酸ブチル１５質量％及びキシレン２５質量％含有）  ４０部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％、希釈溶媒として酢酸エチル２０質量％含有）  ３０部
表面処理した導電性酸化錫（導電性粉体、処理剤：フルオロアルキルアルコキシシラン）  １００部
ＭＴ−５００Ｂ（非導電性粉体、酸化チタン、テイカ社製）  ２０部
メチルイソブチルケトン  ３６０部
【００３９】
これらをミキサーにより３０分撹拌混合した液を４５０ｍｌマヨネーズビンにとり、φ２．０ｍｍガラスビーズ１００ｇ及びφ０．５ｍｍガラスビーズ１００ｇを加え、ペイントシェイカーにて１０時間分散させた。
【００４０】
次に弾性体を被覆したローラを前記塗工液の表面に対して垂直状態に保持して、塗工液中に浸漬したのち、３０分室温放置し溶媒を蒸発させ、１６０℃に調整した乾燥機中に１時間放置し硬化反応させることにより図２の２ｃのような２層目の抵抗層を形成し、ローラ形状の図２（ｂ）のような帯電部材を得た。
【００４１】
（実施例２）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ１．５ｍｍガラスビーズ１２０ｇ及びφ０．５ｍｍガラスビーズ８０ｇに置き換えたこと以外は全て実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００４２】
（実施例３）
弾性体の表面に抵抗層として塗工する塗工液を下記のとおり作製した。
【００４３】
アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％、希釈溶媒としてキシレン３０質量％含有）  １００部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％、希釈溶媒としてｎ−酢酸ブチル１５質量％及びキシレン２５質量％含有）  ４０部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％、希釈溶媒として酢酸エチル２０質量％含有）  ３０部
ＭＡ１００（導電性粉体、カーボンブラック、三菱化学社製）  ２５部
ＭＴ−５００Ｂ（非導電性粉体、酸化チタン、テイカ社製）  ２０部
ポリメチルメタクリレート樹脂粒子（非導電性粉体、粒径８μｍ）  ３５部
メチルイソブチルケトン  １５０部
【００４４】
これらをミキサーにより３０分撹拌混合した液を４５０ｍｌマヨネーズビンにとり、φ１．０ｍｍジルコニアビーズ８０ｇ及びφ０．５ｍｍジルコニアビーズ３２０ｇを加え、ペイントシェイカーにて６時間分散させた後、メチルイソブチルケトンを１５０部添加して１時間分散させた。
【００４５】
この塗工液を実施例１で作製した弾性体に実施例１と同様に塗工して帯電部材を得た。
【００４６】
（実施例４）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ２．０ｍｍジルコニアビーズ３６０ｇ及びφ０．３ｍｍガラスビーズ４０ｇに置き換えたこと以外は全て実施例３と同様にして帯電部材を得た。
【００４７】
（実施例５）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ３．０ｍｍジルコニアビーズ２０ｇ及びφ０．３ｍｍジルコニアビーズ３８０ｇに置き換えたこと以外は全て実施例３と同様にして帯電部材を得た。
【００４８】
（比較例１）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ０．３ｍｍガラスビーズ２００ｇに置き換えたこと以外は全て実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００４９】
（比較例２）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ１．０ｍｍガラスビーズ２００ｇに置き換えたこと以外は全て実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００５０】
（比較例３）
抵抗層用塗工液作製時に使用するメディアとしてφ０．３ｍｍジルコニアビーズ４００ｇに置き換えたこと以外は全て実施例３と同様にして帯電部材を得た。
【００５１】
＜帯電部材の評価＞
・塗膜欠陥は、上記で作成された帯電ローラの抵抗層表面を目視にて微小突起物の有無を観察して個数を合計した。
【００５２】
・画像評価は、帯電ローラに直流電圧のみを印加した時の連続複数枚画像出し耐久試験として、図１に示す電子写真方式の画像形成装置に上記で得られた帯電ローラを取り付け、温度２３．５℃／湿度５０％の環境において印字率４％のＡ４画像連続１５０００枚の画像出しを行い、５００枚ごとにハーフトーン画像をプリントし、帯電ローラの塗膜欠陥や導電性粉体の均一分散性に起因した画像不良の発生について目視評価した。結果を表１に示す。但し、電子写真感光体の暗部電位Ｖｄが画像出し耐久試験初期に、−４００Ｖ付近となるように印加電圧（直流電圧のみ）を設定して画像出し耐久試験を行った。表中のＡは得られた画像が非常に良い、Ｂは良い、Ｃはハーフトーン画像にやや濃度ムラあり、Ｄはハーフトーン画像に濃度ムラ、濃度のガサツキがあることを示す。
【００５３】
図１において、１は像担持体（電子写真感光体）、２は帯電部材（帯電ローラ）、３は像露光手段、Ｌは露光光、４は現像手段、４ａは現像ローラ、４ｂは塗布ローラ、４ｃはトナー規制部材、５は転写手段（転写ローラ）、６はプロセスカートリッジ、Ｓ１，Ｓ２はバイアス印加電源、Ｐは転写材である。
【００５４】
・塗工液粘度は塗工液作成直後及び密閉容器中に充填された状態で回転架台に７日間経時保管した後について、Ｂ型粘度計にて２２℃±２℃における６０ｒｐｍの測定値を求めた。
【００５５】
【表１】
2007271706.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】帯電ローラの概略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１；像担持体（電子写真感光体）
２；帯電部材（帯電ローラ）
３；像露光手段
４；現像手段
５；転写手段（転写ローラ）
６；プロセスカートリッジ
Ｓ１，Ｓ２；バイアス印加電源
Ｐ；転写材
【図１】
2007271706.tif 000003
【図２】
2007271706.tif 000004