JP2004070170A

JP2004070170A - Electrifying member and image forming device having this member

Info

Publication number: JP2004070170A
Application number: JP2002231925A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Narita; 成田　豊; Akiko Tanaka; 田中　亜希子
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrifying member of a proximity electrifying system, which can prevent variation of resistance value, toner sticking, and electrification defects caused thereby, and is excellent in environmental stability, and to provide an image forming device having the electrifying member. <P>SOLUTION: As a resistance adjusting layer 202 formed on an electrically conductive support 201, a resin composition is used containing 30-70% ethylene-ethyl acrylate copolymer and 70-30% polyether ester amide. Also, as a protective layer 203 covering the surface of the resistance adjusting layer 202, there are used fluorinated carbon resin, silicone resin, acrylic resin, polyamide resin, polyurethane resin, polyester resin, and polyvinyl butyral resin, into which electrically conductive particles are dispersed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ、感光体に対して帯電処理を行う帯電部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体の表面を帯電させて静電潜像を形成して画像形成を行う。感光体に対して帯電処理を行う帯電部材としては、コロナ帯電方式に比べて低オゾン・低電力の帯電ローラを用いた帯電方式が一般的に用いられていた。
帯電ローラを用いた帯電方式としては、感光体にローラを接触させる接触帯電方式が一般に用いられていた。
しかし、接触帯電方式は、以下の問題があった。１つには、帯電ローラを構成している物質が帯電ローラから染み出し、被帯電体の表面に付着移行するために、被帯電体に帯電ローラ跡がつくことである。また、帯電ローラに交流電圧を印加したときに被帯電体に接触している帯電ローラが振動するために、帯電音が起きることである。さらに、特に上述の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなり、感光体上のトナーが帯電ローラに付着し、帯電性能が低下したり、帯電ローラ構成物質が感光体へ付着したりする。また、感光体を長期停止することにより、帯電ローラが永久変形してしまう。
【０００３】
このような問題を解決する方法として、特開平０３−２４００７６号公報等では、帯電ローラを接触させず、感光体に近接させる近接帯電方式に関する技術が提案されている。
近接帯電方式は、帯電ローラと感光体との最近接距離が０．００５〜０．３（ｍｍ）になるように対向させ、帯電ローラに電圧を印加することにより、感光体の帯電を行う帯電方式である。感光体と帯電ローラとの間の空隙を形成させるためには、帯電ローラ両端の非画像領域にスペーサ等の空隙保持部材を介在して近接させる。近接帯電方式では、帯電装置と感光体が接触していないために、接触帯電方式で問題となる、帯電ローラ物質の感光体への付着及び帯電ローラの永久変形は問題とはならない。また、感光体上のトナー付着による帯電ローラ性能の低下に関しても、帯電ローラに付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式の方が優れている。
【０００４】
近接帯電方式に使用される帯電ローラの要求特性は、接触帯電方式に使用される帯電ローラとは異なる。接触帯電方式で一般的に用いられてきた帯電ローラは、芯金の周囲に加硫ゴム等の弾性体が被覆された構成となっている。接触帯電方式では感光体を均一に帯電させるため、感光体に対して帯電ローラが均一に接触することが必要とされるからである。
近接帯電方式において、このような弾性体で形成された帯電ローラを使用した場合には、弾性体で形成された帯電ローラの場合、弾性体の変形により空隙を均一にすることが困難である。その結果、帯電電位変動やそれに起因する画像ムラが発生してしまう。また、弾性体を形成する加硫ゴム材料は、経時でのへたり、変形が生じやすく、そのため経時で空隙が変動してしまう。
上記不具合の解消のために、近接帯電方式の帯電ローラには、非弾性体である熱可塑性樹脂を用いられることが考えられる。これにより、感光体と帯電ローラとの間の空隙を均一にすることが可能である。
【０００５】
帯電ローラによる感光体表面への帯電メカニズムは、帯電ローラと感光体との間の微小放電におけるパッシェンの法則に従った放電であることが知られている。感光体を所定の帯電電位に保持する機能を得るためには、熱可塑性樹脂の抵抗値を半導電性領域（１０^６〜１０^９Ω・ｃｍ程度）に制御した抵抗調整層を帯電ローラに設けることが必要となる。
抵抗値を制御する方法としては、熱可塑性樹脂中にカーボンブラック等の導電性顔料を分散させる方法が一般的である。しかし、導電性顔料を用いて抵抗調整層を半導電性領域に設定しようとすると、抵抗値のばらつきが大きく、部分的帯電不良等の画像欠陥が発生するなどの問題がある。
【０００６】
一方、抵抗値を制御するための別の手段として、特開平１０−１６１３９７号公報等では、イオン導電性材料、すなわちＬｉ塩等の電解質塩を用いる帯電部材が提案されている。イオン導電性材料はマトリックスポリマー中に分子レベルで分散するため、導電性顔料が分散する上記のものに比べて抵抗値のばらつきが小さく、部分的な帯電不良は画像品質的に問題とならない。ところが、電解質塩は低分子量であるため、マトリックスポリマーの表面にブリードアウトしやすい性質があり、帯電ローラ表面へブリードアウトした場合にトナーの固着を発生させてしまい、画像不良の不具合を引き起こす。
【０００７】
そこで、イオン導電性材料のブリードアウトを避けるために、高分子量のイオン導電性材料を使用することが考えられる。この場合、イオン導電性材料がマトリックス樹脂中に分散固定化され、表面へのブリードアウトが起こり難い。例えば、特開平７−１２１００９号公報では、４級アンモニウム塩基を有する高分子量のイオン導電性材料を使用することで、経時劣化の少ない帯電部材を開示している。
しかしながら、このようなイオン導電性材料を用いた抵抗調整層における共通の課題として、電気抵抗値の環境依存性が大きく、帯電ローラの抵抗値が低温低湿時には上昇し、高温高湿時には低下してしまう不具合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記不具合に鑑みてなされたもので、その課題は、近接帯電方式の帯電部材における抵抗値ばらつき、トナー固着及びそれらに伴う帯電不良を防止でき、かつ、環境安定性に優れた帯電部材及びそれを有する画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、導電性支持体と、導電性支持体上に形成される抵抗調整層と、抵抗調整層の表面を被覆する保護層とからなる帯電部材において、前記抵抗調整層は、エチレン−エチルアクリレート共重合体と、ポリエーテルエステルアミドとを含有する樹脂組成物からなることを特徴とする帯電部材である。
請求項２に記載の本発明は、前記抵抗調整層に含有される樹脂組成物は、エチレン−エチルアクリレート共重合体が３０〜７０重量％、ポリエーテルエステルアミドが７０〜３０重量％の配合比であることを特徴とする請求項１記載の帯電部材である。
請求項３に記載の本発明は、前記保護層は、導電性粒子が分散される樹脂組成物であることを特徴とする請求項１または２に記載の帯電部材である。
請求項４に記載の本発明は、前記保護層をなす樹脂組成物は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂のうちのいずれかからなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の帯電部材である。
請求項５に記載の本発明は、少なくとも、帯電部材と、被帯電体とを備える画像形成装置において、前記帯電部材は、請求項１ないし５のいずれかに記載の帯電部材であって、被帯電体上に近接配置させて用いられることを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明を説明する。
図１は電子写真方式の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
１０１は静電潜像が形成される感光体、１０２は感光体１０１に接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電ローラ、１０３はレーザー光あるいは原稿の反射光等の露光、１０４は感光体１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ、１０５は帯電ローラ１０２に電圧を印加するためのパワーパック、１０６は感光体１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ、１０７は給紙部から搬送されてきた記録紙、１０８は転写処理後の感光体１０１をクリーニングするためのクリーニング装置、１０９は感光体１０１の表面電位を測定する表面電位計である。なお、図１では、他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、本件では必要としないので省略してある。
【００１１】
画像形成装置では次のような手段で、画像の形成を行う。
１．帯電ローラ１０２が、感光体１０１の表面を所望の電位に帯電する。
２．不図示の露光装置が、感光体１０１に露光１０３を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を、感光体１０１上に形成する。
３．現像ローラ１０４が、静電潜像をトナーによって現像し、感光体１０１上にトナー像（顕像）を形成する。
４．転写ローラ１０６が、感光体１０１上のトナー像を、記録紙１０７に転写する。
５．クリーニング装置１０８が、転写されず感光体１０１上に残留したトナーを清掃する。
６．転写ローラ１０６によって、トナー像を転写された記録紙１０７は、不図示の定着装置へと搬送される。定着装置は、トナーを加熱及び加圧して記録紙１０７上に定着する。
上記の１から６の手順を繰り返すことによって、記録紙１０７上に所望の画像が形成されていく。
なお、フルカラー画像形成装置の場合は、記録紙１０７に直接転写せずに、中間転写体を介して転写しても良い。
【００１２】
図２は本発明における帯電ローラ１０２の断面図である。
帯電ローラ１０２は、導電性支持体２０１の周囲に抵抗調整層２０２と、抵抗調整層２０２の表面を被覆する保護層２０３とが形成されている。
導電性支持体２０１は、金属、または絶縁材料に金属コーティングや導電性塗料塗布を施したもの等を用いることができる。
抵抗調整層２０２は、エチレン−エチルアクリレート共重合体と、ポリエーテルエステルアミドとを含む樹脂組成物により形成されている。抵抗調整層の環境依存性低減のためには、樹脂組成物の含水率の変動を抑制することが有効であり、含有水分を抑える本構成が好ましい。
【００１３】
エチレン−エチルアクリレート共重合体は以下の（Ｉ）式で示されるものであり、低吸水性であるエチレン単位と耐衝撃性に優れるエチルアクリレート単位から構成される。
【化１】

エチルアクリレート単位の含有比率は０．１〜０．４が望ましい。０．１未満だと耐衝撃性の低下によるワレの問題が生じ、０．４を超えると軟化し感光体との空隙保持が困難となる。
【００１４】
ポリエーテルエステルアミドは以下の（ＩＩ）式で示されるものであり、ポリアミド単位のハード成分と、ポリエーテル単位のソフト成分からなる共重合体である。
【化２】

ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。したがって、導電性顔料を分散した組成物に見られるような導電性顔料の分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また高分子材料であるため、表面へのブリードアウトが生じ難い。
【００１５】
樹脂組成物の配合については、抵抗調整層２０２の体積固有抵抗を調整する必要があるので、エチレン−エチルアクリレート共重合体が３０〜７０重量％、ポリエーテルエステルアミドが７０〜３０重量％とした配合比がよい。
抵抗調整層２０２の抵抗値は、半導電性領域である１０^６〜１０^９Ω・ｃｍにする必要がある。１０^９Ω・ｃｍを越えると帯電量の不足により、均一画像を得る為の十分な帯電電位を得ることができなくなる。１０^６Ω・ｃｍよりも抵抗値が低いと、感光体１０１全体への電圧集中、異常放電（リーク）が生じてしまう。
【００１６】
抵抗調整層２０２を構成する樹脂組成物の製造方法に関しては、特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。また、樹脂組成物の強度、硬度をあげる目的から、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン／プロピレン共重合体等を混合することも可能である。
抵抗調整層２０２の導電性支持体２０１上への形成としては、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体２０１に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、簡便に行うことができる。また、任意の段階で、表面を切削、研削加工をして、必要とされる表面精度を得ることができる。
【００１７】
保護層２０３を構成する材料としては、製膜性が良好であるという点で樹脂組成物が好適である。樹脂材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。これらは単独あるいは２種類以上組み合わせて用いることができる。
また、樹脂材料は電気的に絶縁性であるため、単体で保護層２０３を形成すると、帯電ローラとしての特性が得られない。そこで、前記樹脂材料に対し、カーボンブラック等の公知の各種導電性粒子を分散することによって保護層２０３の抵抗を調整する。また、保護層２０３と抵抗調整層２０２との接着性を向上させるため、樹脂材料にイソシアネート等の反応性硬化剤を分散させても良い。
【００１８】
保護層２０３の抵抗値は、抵抗調整層２０２のそれよりも大きくなるように形成され、それによって感光体１０１欠陥部への電圧集中、異常放電を回避することができる。ただし、保護層２０３の抵抗値を高くしすぎると帯電効率が低下するため、保護層２０３と抵抗調整層２０２との抵抗値の差が、１０^３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。
保護層２０３の抵抗調整層２０２上への形成は、上記保護層構成材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング等によってコーティングすることによって行う。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてエチルアクリレート含有比が０．２５であるエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＮＵＣ６５７０、日本ユニカー製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ製）５０重量％からなる樹脂組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により膜厚約１０μｍの保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２０】
（実施例２）
実施例１と同様に形成した抵抗調整層の表面に、ポリエステル樹脂（バイロン２０ＳＳ、東洋紡製）、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により膜厚約１０μｍの保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２１】
（実施例３）
実施例１と同様に形成した抵抗調整層の表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）、及びカーボンブラック（全固形分に対して１０重量％）からなる混合物により膜厚約１０μｍの保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２２】
（実施例４）
実施例１と同様に形成した抵抗調整層の表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により膜厚約１０μｍの保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２３】
（実施例５）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてエチルアクリレート含有比が０．２５であるエチレン−エチルアクリレート共重合体（ＮＵＣ６５７０、日本ユニカー製）３５重量％、ポリプロピレン（ＭＡ０３、日本ポリケム製）１５重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ　Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ製）５０重量％からなる樹脂組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により膜厚約１０μｍの保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２４】
（比較例１）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてエピクロルヒドリンゴム（エピクロマーＣＧ、ダイソー社製）１００重量部に過塩素酸アンモニウム３重量部を配合したゴム組成物を、押出成形、加硫工程を経て被覆した。次いでこの表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２５】
（比較例２）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製）１００重量部に導電性カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ、ケッチェンブラックインターナショナル社製）１５重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、ポリアミド樹脂（ダイアミドＴ−１７１、ダイセルヒュルス社製）、カーボンブラック（全固形分に対して１０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２６】
（比較例３）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製）１００重量部に過塩素酸リチウムを３重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２７】
（比較例４）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製）１００重量部に、高分子型ノニオン性導電材料（ゼオスパンＡＳＮ８１００、日本ゼオン製）３０重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２８】
（比較例５）
導電性支持体としてステンレスからなる芯軸（φ８ｍｍ）に、ＡＢＳ樹脂（ＧＲ−１５００、電気化学工業製）１００重量部に、四級アンモニウム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物（レオレックスＡＳ−１７２０、第一工業製薬製）３０重量部を配合した組成物を、射出成形により被覆した。次いでこの表面に、ポリビニルブチラール樹脂（デンカブチラール３０００−Ｋ、電気化学工業社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物により保護層を形成し、帯電ローラ（φ１２ｍｍ）を得た。
【００２９】
（試験１）
以上の帯電ローラについて、図１に示した画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位測定および画像評価を行った。この際、帯電ローラの両端部に空隙規制部材としてスペーサテープを貼りつけ、帯電ローラと感光体との間の空隙を５０μｍとなるように配置した。また、帯電ローラに印加する電圧はＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ｋＨｚ）とした。評価環境を２３℃、６０％ＲＨとした。
また、感光体欠陥部への電圧集中、異常放電によって生じる異常画像の有無を評価した。
次いで連続複写を行い、１００，０００枚通紙後の帯電ローラ表面へのトナー固着評価及び画像評価を行った。
いずれも評価環境は２３℃５０％ＲＨである。
以上の評価結果を表１に示す。
【表１】

表１からわかるように、実施例１〜５の帯電ローラは全項目で良好な結果が得られたが、比較例１〜４の帯電ローラでは不具合が見られた。
【００３０】
（試験２）
実施例１と、試験１で良好な結果を示した比較例５との帯電ローラに関し、抵抗調整層を形成する樹脂組成物の含水率をカール−フィッシャー式含水率計で測定した。評価環境は１０℃１５％ＲＨ、２３℃５０％ＲＨ及び３０℃９０％ＲＨとした。
以上の評価結果を図３のグラフに示す。
図３からわかるように、各環境下における含水率の変動が、実施例１のほうが明らかに小さいことがわかった。
【００３１】
（試験３）
次に、１００Ｖの電圧を印加した時の、帯電ローラの体積抵抗率を測定した。評価環境は１０℃１５％ＲＨ、２３℃５０％ＲＨ及び３０℃９０％ＲＨとした。
以上の評価結果を表２に示す。
【表２】

表２からわかるように、実施例の帯電ローラは各環境下で体積固有抵抗が帯電ローラに必要な半導電性領域（１０^６〜１０^９Ω・ｃｍ）を維持しているのに対し、試験１で良好な結果を示した比較例５は、体積抵抗率の環境依存性が大きく、他の比較例とともに、低温低湿時、高温高湿時にその範囲を超えてしまった。
【００３２】
（試験４）
試験１と同様に、図１に示した画像形成装置を使用して、感光体の帯電電位測定および画像評価を行った。また感光体欠陥部への電圧集中、異常放電によって生じる異常画像の有無を評価した。ここでは評価環境を１０℃１５％ＲＨ及び３０℃９０％ＲＨとした。
以上の評価結果を表３に示す。
【表３】

表３からわかるように、実施例１〜５の帯電ローラは各環境下で良好な結果が得られたが、試験１で良好な結果を示した比較例５は、体積抵抗率の環境依存性が大きく、他の比較例とともに、低温低湿時、高温高湿時に画像上の不具合が見られた。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、抵抗調整層として、エチレン−エチルアクリレート共重合体とポリエーテルエステルアミドとを含有する樹脂組成物を用いることで、含有水分の環境依存性が抑制され、環境安定性に優れた帯電部材を得ることができる。
また、請求項２に記載の本発明によれば、抵抗調整層を構成する樹脂組成物の配合比を規定することで、抵抗調整層に要求される抵抗値を容易に得ることが可能な帯電部材を得ることができる。
さらに、請求項３に記載の本発明によれば、保護層として、導電性粒子を分散した樹脂組成物を用いることで、保護層の電気特性を容易に調整可能な帯電部材を得ることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明によれば、保護層を構成する樹脂組成物として非粘着性に優れる樹脂を用いることで、トナー固着を防止した帯電部材を得ることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明によれば、上記帯電部材を用いることで、優れた画像品質を得ることが可能な近接帯電方式の画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】帯電ローラの断面図である。
【図３】実施例における試験２の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０１　感光体
１０２　帯電ローラ
１０３　露光
１０４　現像ローラ
１０５　パワーパック
１０６　転写ローラ
１０７　記録紙
１０８　クリーニング装置
１０９　表面電位計
２０１　導電性支持体
２０２　抵抗調整層
２０３　保護層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging member that is used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, and performs a charging process on a photosensitive member.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile, an image is formed by charging a surface of a photoconductor as an image carrier to form an electrostatic latent image. As a charging member for performing a charging process on a photoreceptor, a charging method using a charging roller having lower ozone and lower power than a corona charging method has been generally used.
As a charging method using a charging roller, a contact charging method of bringing a roller into contact with a photoconductor has been generally used.
However, the contact charging method has the following problems. One is that the material constituting the charging roller oozes out of the charging roller and adheres to and transfers to the surface of the charged object, so that a trace of the charging roller is formed on the charged object. Further, when an AC voltage is applied to the charging roller, the charging roller that is in contact with the member to be vibrated may generate a charging noise. Further, particularly, due to the above-mentioned bleeding, the toner is more likely to adhere, the toner on the photoconductor adheres to the charging roller, and the charging performance is reduced, and the constituent material of the charging roller adheres to the photoconductor. In addition, the charging roller is permanently deformed by stopping the photoconductor for a long time.
[0003]
As a method for solving such a problem, Japanese Unexamined Patent Publication No. 03-240076 proposes a technique relating to a proximity charging method in which a charging roller is brought into close proximity to a photosensitive member without being brought into contact.
In the proximity charging method, a charging roller is charged so that the closest distance between the charging roller and the photoconductor is 0.005 to 0.3 (mm) and a voltage is applied to the charging roller to charge the photoconductor. It is a method. In order to form a gap between the photoreceptor and the charging roller, the non-image areas at both ends of the charging roller are brought close to each other with a gap holding member such as a spacer interposed therebetween. In the proximity charging method, since the charging device is not in contact with the photoreceptor, adhesion of the charging roller substance to the photoreceptor and permanent deformation of the charging roller, which are problems in the contact charging method, are not a problem. Also, regarding the deterioration of the charging roller performance due to the adhesion of the toner on the photoconductor, the toner adhering to the charging roller is reduced, so that the proximity charging method is superior.
[0004]
The required characteristics of the charging roller used in the proximity charging system are different from those of the charging roller used in the contact charging system. A charging roller generally used in a contact charging system has a configuration in which an elastic body such as a vulcanized rubber is coated around a cored bar. This is because, in the contact charging method, the charging roller needs to contact the photoconductor uniformly in order to uniformly charge the photoconductor.
In the proximity charging method, when a charging roller formed of such an elastic body is used, it is difficult to uniform the gap due to deformation of the elastic body in the case of a charging roller formed of an elastic body. As a result, fluctuations in charging potential and image unevenness due to the fluctuation occur. Further, the vulcanized rubber material forming the elastic body is liable to be set or deformed with the passage of time, so that the gap varies with the passage of time.
In order to solve the above problem, it is conceivable that a non-elastic thermoplastic resin is used for the charging roller of the proximity charging system. Thereby, the gap between the photoconductor and the charging roller can be made uniform.
[0005]
It is known that the mechanism of charging the surface of the photoconductor by the charging roller is a discharge in accordance with Paschen's law in a minute discharge between the charging roller and the photoconductor. In order to obtain a function of maintaining the photoconductor at a predetermined charging potential, a charging roller is provided with a resistance adjusting layer in which the resistance value of the thermoplastic resin is controlled in a semiconductive region (about 10 ⁶ to 10 ⁹ Ω · cm). It is necessary.
As a method of controlling the resistance value, a method of dispersing a conductive pigment such as carbon black in a thermoplastic resin is generally used. However, when the resistance adjusting layer is set in a semiconductive region using a conductive pigment, there is a problem that the resistance value greatly varies and image defects such as partial charging failure occur.
[0006]
On the other hand, as another means for controlling the resistance value, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-161397 proposes a charging member using an ion conductive material, that is, an electrolyte salt such as a Li salt. Since the ionic conductive material is dispersed at the molecular level in the matrix polymer, the dispersion of the resistance value is smaller than that of the above-described one in which the conductive pigment is dispersed, and partial charging failure does not pose a problem in image quality. However, since the electrolyte salt has a low molecular weight, it tends to bleed out on the surface of the matrix polymer, and when bleeding out to the surface of the charging roller, the toner is stuck to the surface, which causes an image defect.
[0007]
Therefore, in order to avoid bleed-out of the ion conductive material, it is conceivable to use a high molecular weight ion conductive material. In this case, the ion conductive material is dispersed and fixed in the matrix resin, and bleed out to the surface hardly occurs. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-12109 discloses a charging member that is less deteriorated with time by using a high molecular weight ion conductive material having a quaternary ammonium base.
However, as a common problem in the resistance adjusting layer using such an ion conductive material, the electric resistance value is largely dependent on the environment, and the resistance value of the charging roller increases at low temperature and low humidity and decreases at high temperature and high humidity. There is a problem that goes wrong.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to solve the problem of resistance value variation in a proximity charging type charging member, prevention of toner sticking and charging failure associated therewith, and charging member excellent in environmental stability. And an image forming apparatus having the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 includes a conductive support, a resistance adjustment layer formed on the conductive support, and a protective layer covering the surface of the resistance adjustment layer. In the above charging member, the resistance adjusting layer is formed of a resin composition containing an ethylene-ethyl acrylate copolymer and polyetheresteramide.
According to a second aspect of the present invention, in the resin composition contained in the resistance adjusting layer, the mixing ratio of the ethylene-ethyl acrylate copolymer is 30 to 70% by weight and the polyetheresteramide is 70 to 30% by weight. The charging member according to claim 1, wherein:
According to a third aspect of the present invention, in the charging member according to the first or second aspect, the protective layer is a resin composition in which conductive particles are dispersed.
The present invention according to claim 4, wherein the resin composition forming the protective layer is made of any one of a fluorine resin, a silicone resin, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, and a polyvinyl butyral resin. A charging member according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
According to a fifth aspect of the present invention, in an image forming apparatus including at least a charging member and a member to be charged, the charging member is the charging member according to any one of claims 1 to 5, wherein An image forming apparatus, which is used by being arranged close to a charged member.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an electrophotographic image forming apparatus.
101 is a photoconductor on which an electrostatic latent image is formed, 102 is a charging roller which is placed in contact with or close to the photoconductor 101 and performs a charging process, 103 is exposure to laser light or light reflected from a document, and 104 is the photoconductor 101 , A developing roller for applying toner to the electrostatic latent image, a power pack 105 for applying a voltage to the charging roller 102, a transfer roller 106 for transferring a toner image on the photoconductor 101 to a recording paper 107, and a transfer roller 107. The recording paper conveyed from the paper feeding unit, 108 is a cleaning device for cleaning the photoconductor 101 after the transfer process, and 109 is a surface voltmeter for measuring the surface potential of the photoconductor 101. In FIG. 1, functional units normally required in other electrophotographic processes are omitted because they are not required in the present case.
[0011]
The image forming apparatus forms an image by the following means.
1. The charging roller 102 charges the surface of the photoconductor 101 to a desired potential.
2. An exposure device (not shown) projects the exposure 103 onto the photoconductor 101 to form an electrostatic latent image corresponding to a desired image on the photoconductor 101.
3. The developing roller 104 develops the electrostatic latent image with toner to form a toner image (visible image) on the photoconductor 101.
4. The transfer roller 106 transfers the toner image on the photoconductor 101 to the recording paper 107.
5. The cleaning device 108 cleans toner remaining on the photoconductor 101 without being transferred.
6. The recording paper 107 on which the toner image has been transferred by the transfer roller 106 is conveyed to a fixing device (not shown). The fixing device fixes the toner on the recording paper 107 by heating and pressing the toner.
By repeating the above steps 1 to 6, a desired image is formed on the recording paper 107.
In the case of a full-color image forming apparatus, transfer may be performed via an intermediate transfer member instead of directly transferring to the recording paper 107.
[0012]
FIG. 2 is a sectional view of the charging roller 102 according to the present invention.
In the charging roller 102, a resistance adjustment layer 202 and a protective layer 203 covering the surface of the resistance adjustment layer 202 are formed around a conductive support 201.
As the conductive support 201, a metal or an insulating material obtained by applying a metal coating or a conductive paint to a material or the like can be used.
The resistance adjusting layer 202 is formed of a resin composition containing an ethylene-ethyl acrylate copolymer and polyetheresteramide. In order to reduce the dependence of the resistance adjusting layer on the environment, it is effective to suppress a change in the water content of the resin composition, and this configuration for suppressing the water content is preferable.
[0013]
The ethylene-ethyl acrylate copolymer is represented by the following formula (I), and is composed of an ethylene unit having low water absorption and an ethyl acrylate unit having excellent impact resistance.
Embedded image

The content ratio of the ethyl acrylate unit is preferably from 0.1 to 0.4. If it is less than 0.1, a problem of cracking due to a decrease in impact resistance occurs.
[0014]
The polyetheresteramide is represented by the following formula (II), and is a copolymer comprising a hard component of a polyamide unit and a soft component of a polyether unit.
Embedded image

Polyetheresteramide is an ion-conductive polymer material, and is uniformly dispersed and fixed at the molecular level in a matrix polymer. Therefore, there is no variation in the resistance value due to poor dispersion of the conductive pigment as seen in a composition in which the conductive pigment is dispersed. In addition, since it is a polymer material, bleed out to the surface hardly occurs.
[0015]
Since it is necessary to adjust the volume resistivity of the resistance adjusting layer 202 for the composition of the resin composition, the ethylene-ethyl acrylate copolymer is 30 to 70% by weight, and the polyetheresteramide is 70 to 30% by weight. Good mixing ratio.
The resistance value of the resistance adjustment layer 202 needs to be 10 ⁶ to 10 ⁹ Ω · cm, which is a semiconductive region. If it exceeds 10 ⁹ Ω · cm, it is not possible to obtain a sufficient charging potential for obtaining a uniform image due to an insufficient charge amount. When the resistance value is lower than 10 ⁶ Ω · cm, voltage concentration and abnormal discharge (leak) occur on the entire photoconductor 101.
[0016]
The method for producing the resin composition constituting the resistance adjusting layer 202 is not particularly limited, and the resin composition can be easily produced by melt-kneading a mixture of each material with a twin-screw kneader, a kneader, or the like. Further, for the purpose of increasing the strength and hardness of the resin composition, it is also possible to mix a polyolefin, for example, polyethylene, polypropylene, ethylene / propylene copolymer, etc., within a range not to impair the object of the present invention.
The formation of the resistance adjusting layer 202 on the conductive support 201 can be easily performed by coating the conductive support 201 with the semiconductive resin composition by means such as extrusion molding or injection molding. it can. Also, the surface can be cut and ground at any stage to obtain the required surface accuracy.
[0017]
As a material for forming the protective layer 203, a resin composition is preferable in that film forming properties are good. As the resin material, a fluororesin, a silicone resin, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, and a polyvinyl butyral resin are excellent in non-adhesiveness and are preferable from the viewpoint of preventing toner adhesion. These can be used alone or in combination of two or more.
Further, since the resin material is electrically insulative, if the protective layer 203 is formed alone, characteristics as a charging roller cannot be obtained. Therefore, the resistance of the protective layer 203 is adjusted by dispersing various known conductive particles such as carbon black in the resin material. Further, in order to improve the adhesiveness between the protective layer 203 and the resistance adjusting layer 202, a reactive curing agent such as isocyanate may be dispersed in the resin material.
[0018]
The resistance value of the protection layer 203 is formed to be larger than that of the resistance adjustment layer 202, so that voltage concentration and abnormal discharge on the defective portion of the photoconductor 101 can be avoided. However, if the resistance value of the protective layer 203 is too high, the charging efficiency decreases, so that the difference in resistance value between the protective layer 203 and the resistance adjusting layer 202 is preferably 10 ³ Ω · cm or less.
The protective layer 203 is formed on the resistance adjusting layer 202 by dispersing the above-described constituent material of the protective layer in an organic solvent to prepare a paint, and coating the paint by spray coating, dipping, or the like.
[0019]
【Example】
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
(Example 1)
50% by weight of an ethylene-ethyl acrylate copolymer (NUC6570, manufactured by Nippon Unicar) having a content ratio of ethyl acrylate of 0.25 on a core shaft (φ8 mm) made of stainless steel as a conductive support, and a polyetherester as a resistance adjusting layer A resin composition comprising 50% by weight of amide (IRGASTAT P18, manufactured by Ciba Specialty Chemicals) was coated by injection molding. Next, a protective layer having a film thickness of about 10 μm is formed on this surface with a mixture of a fluororesin (Lumiflon LF-600, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0020]
(Example 2)
A protective layer having a thickness of about 10 μm was formed on the surface of the resistance adjusting layer formed in the same manner as in Example 1 with a mixture of a polyester resin (Vylon 20SS, manufactured by Toyobo) and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Was formed to obtain a charging roller (φ12 mm).
[0021]
(Example 3)
The surface of the resistance adjusting layer formed in the same manner as in Example 1 was coated with a mixture of a polyamide resin (Diamid T-171, manufactured by Daicel Huls) and carbon black (10% by weight based on the total solid content). A protective layer having a thickness of about 10 μm was formed to obtain a charging roller (φ12 mm).
[0022]
(Example 4)
On the surface of the resistance adjusting layer formed in the same manner as in Example 1, a polyvinyl butyral resin (Denka Butyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content) ) To form a protective layer having a thickness of about 10 μm to obtain a charging roller (φ12 mm).
[0023]
(Example 5)
35% by weight of an ethylene-ethyl acrylate copolymer (NUC 6570, manufactured by Nippon Unicar) having an ethyl acrylate content ratio of 0.25 as a resistance adjusting layer on a core shaft (φ8 mm) made of stainless steel as a conductive support, and polypropylene (MA03) , Japan Polychem) and 50% by weight of polyetheresteramide (IRGASTAT P18, Ciba Specialty Chemicals) were coated by injection molding. Next, a protective layer having a film thickness of about 10 μm is formed on this surface with a mixture of a fluororesin (Lumiflon LF-600, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0024]
(Comparative Example 1)
Extrusion molding of a rubber composition comprising a core shaft (φ8 mm) made of stainless steel as a conductive support, 100 parts by weight of epichlorohydrin rubber (Epichromer CG, manufactured by Daiso Co., Ltd.) and 3 parts by weight of ammonium perchlorate as a resistance adjusting layer. , Through a vulcanization process. Next, a protective layer was formed on this surface with a mixture of a polyvinyl butyral resin (Denka Butyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0025]
(Comparative Example 2)
100% by weight of ABS resin (GR-1500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a resistance adjusting layer and conductive carbon black (Ketjen Black EC, Ketjen Black International) ) Was coated by injection molding. Next, a protective layer was formed on this surface with a mixture of a polyamide resin (Daiamide T-171, manufactured by Daicel Huls) and carbon black (10% by weight based on the total solid content) to obtain a charging roller (φ12 mm). Was.
[0026]
(Comparative Example 3)
A composition obtained by mixing 3 parts by weight of lithium perchlorate with 100 parts by weight of an ABS resin (GR-1500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a resistance adjusting layer on a core shaft (φ8 mm) made of stainless steel as a conductive support, Coated by injection molding. Next, a protective layer was formed on this surface with a mixture of a polyvinyl butyral resin (Denka Butyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0027]
(Comparative Example 4)
A conductive shaft (φ8 mm) made of stainless steel, 100 parts by weight of an ABS resin (GR-1500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) as a resistance adjusting layer, a polymer-type nonionic conductive material (Zeospan ASN8100, manufactured by Zeon Japan) ) A composition containing 30 parts by weight was coated by injection molding. Next, a protective layer was formed on this surface with a mixture of a polyvinyl butyral resin (Denka Butyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0028]
(Comparative Example 5)
An ion conductive polymer compound containing a quaternary ammonium base (Reolex AS) in 100 parts by weight of ABS resin (GR-1500, manufactured by Denki Kagaku Kogyo) on a core shaft (φ8 mm) made of stainless steel as a conductive support (-1720, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was coated by injection molding. Next, a protective layer was formed on this surface with a mixture of a polyvinyl butyral resin (Denka Butyral 3000-K, manufactured by Denki Kagaku Kogyo), an isocyanate-based curing agent, and tin oxide (60% by weight based on the total solid content). Thus, a charging roller (φ12 mm) was obtained.
[0029]
(Test 1)
Using the image forming apparatus shown in FIG. 1, the charging potential of the photoreceptor was measured and the image of the charging roller was evaluated. At this time, a spacer tape was adhered to both ends of the charging roller as a gap regulating member, and the gap between the charging roller and the photoconductor was arranged to be 50 μm. The voltage applied to the charging roller was DC = −800 V, AC = 2400 Vpp (frequency = 2 kHz). The evaluation environment was 23 ° C. and 60% RH.
In addition, the presence or absence of an abnormal image caused by voltage concentration on the photosensitive member defective portion and abnormal discharge was evaluated.
Next, continuous copying was performed, and after 100,000 sheets were passed, the evaluation of toner adhesion to the surface of the charging roller and the image evaluation were performed.
In each case, the evaluation environment was 23 ° C. and 50% RH.
Table 1 shows the above evaluation results.
[Table 1]

As can be seen from Table 1, the charging rollers of Examples 1 to 5 obtained good results in all items, but the charging rollers of Comparative Examples 1 to 4 showed defects.
[0030]
(Test 2)
With respect to the charging rollers of Example 1 and Comparative Example 5 showing good results in Test 1, the water content of the resin composition forming the resistance adjusting layer was measured by a Karl-Fischer water content meter. The evaluation environment was 10 ° C. 15% RH, 23 ° C. 50% RH, and 30 ° C. 90% RH.
The above evaluation results are shown in the graph of FIG.
As can be seen from FIG. 3, it was found that the variation of the water content under each environment was clearly smaller in Example 1.
[0031]
(Test 3)
Next, the volume resistivity of the charging roller when a voltage of 100 V was applied was measured. The evaluation environment was 10 ° C. 15% RH, 23 ° C. 50% RH, and 30 ° C. 90% RH.
Table 2 shows the above evaluation results.
[Table 2]

As can be seen from Table 2, the charging roller of the example maintains a semiconductive region (10 ⁶ to 10 ⁹ Ω · cm) required for the charging roller in the volume resistivity under each environment, whereas the charging roller of the embodiment has a test. Comparative Example 5, which showed a good result in Example 1, had a large environmental dependency of the volume resistivity, and exceeded the range at the time of low temperature, low humidity, and high temperature, high humidity together with other comparative examples.
[0032]
(Test 4)
As in Test 1, using the image forming apparatus shown in FIG. 1, measurement of the charging potential of the photoreceptor and image evaluation were performed. Further, the presence or absence of an abnormal image caused by voltage concentration on the photosensitive member defective portion and abnormal discharge was evaluated. Here, the evaluation environment was 10 ° C. 15% RH and 30 ° C. 90% RH.
Table 3 shows the above evaluation results.
[Table 3]

As can be seen from Table 3, the charging rollers of Examples 1 to 5 obtained good results in each environment, but Comparative Example 5, which showed good results in Test 1, showed the environmental dependency of the volume resistivity. And defects in the image were observed at low temperature and low humidity, and at high temperature and high humidity, along with the other comparative examples.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention described in claim 1, by using a resin composition containing an ethylene-ethyl acrylate copolymer and a polyetheresteramide as the resistance adjusting layer, Environment dependency is suppressed, and a charging member excellent in environmental stability can be obtained.
According to the second aspect of the present invention, by defining the mixing ratio of the resin composition constituting the resistance adjustment layer, it is possible to easily obtain a resistance value required for the resistance adjustment layer. A member can be obtained.
Further, according to the third aspect of the present invention, by using a resin composition in which conductive particles are dispersed as the protective layer, it is possible to obtain a charging member capable of easily adjusting the electrical characteristics of the protective layer. .
Further, according to the present invention, by using a resin having excellent non-adhesiveness as the resin composition constituting the protective layer, it is possible to obtain a charging member in which toner fixation is prevented.
Further, according to the present invention, by using the charging member, it is possible to obtain a proximity charging type image forming apparatus capable of obtaining excellent image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a charging roller.
FIG. 3 is a graph showing evaluation results of Test 2 in Examples.
[Explanation of symbols]
101 Photoconductor 102 Charging Roller 103 Exposure 104 Developing Roller 105 Power Pack 106 Transfer Roller 107 Recording Paper 108 Cleaning Device 109 Surface Electrometer 201 Conductive Support 202 Resistance Adjusting Layer 203 Protective Layer

Claims

In a charging member comprising a conductive support, a resistance adjustment layer formed on the conductive support, and a protective layer covering the surface of the resistance adjustment layer,
The charging member, wherein the resistance adjusting layer is made of a resin composition containing an ethylene-ethyl acrylate copolymer and a polyetheresteramide.

The resin composition contained in the resistance adjusting layer has a compounding ratio of 30 to 70% by weight of an ethylene-ethyl acrylate copolymer and 70 to 30% by weight of a polyetheresteramide. The charging member as described in the above.

The charging member according to claim 1, wherein the protective layer is a resin composition in which conductive particles are dispersed.

4. The resin composition according to claim 1, wherein the resin composition forming the protective layer is made of any one of a fluorine resin, a silicone resin, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, and a polyvinyl butyral resin. A charging member according to any one of the above.

At least, in an image forming apparatus including a charging member and a member to be charged,
The charging member is the charging member according to any one of claims 1 to 5,
An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is used by being arranged close to a member to be charged.