JP2004094041A - Electrifying member and electrifying device - Google Patents

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Hiroshi Takayama
高山 拓
Hiroyuki Miura
三浦 宏之
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrifying member capable of obtaining stable and excellent uniform electrifying property and image quality over a long term by preventing the deterioration of the performance of the electrifying member caused by the staining of the surface of the electrifying member. <P>SOLUTION: The electrifying member is constituted so that the effective line length SR1r of a surface layer provided on its outer peripheral surface is ≤107%, and the Tabar's weare thereof is ≤4.5mg or it is constituted by including crystalline resin and nucleating agent. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合OA機器等の電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置における帯電部材、及び帯電装置に関する。より詳しくは、感光体や誘電体等の被帯電体表面に押圧して、被帯電体表面を均一に帯電処理する帯電部材、及び帯電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置では、感光体や誘電体等の被帯電体表面を帯電処理することが行われている。帯電処理手段としては、タングステンワイヤーに高電圧を印加して発生するコロナ放電により帯電を行なう非接触帯電方式が広く採用されている。しかし、このコロナ放電を利用した非接触帯電方式では、帯電時に発生するオゾンや窒素酸化物などの放電生成物が感光体表面を変質させ、該感光体の劣化や画像ボケの原因になったり、タングステンワイヤーの汚れが画質に影響し、画像の白抜けや黒筋が発生したりするという問題があった。
【0003】
上記非接触帯電方式に対し、帯電部材を被帯電体に接触させて帯電処理を行う接触帯電方式がある。この接触帯電方式では、一般に帯電部材に印加する電圧が小さく、オゾンの発生量が非常に少ないという利点があるが、使用中にクリーニングブレードをすり抜けてきたトナーや外添剤が帯電部材表面に付着あるいは固着し、これらに起因する帯電不良によって画像不良を発生させるという欠点がある。
【0004】
また、耐刷初期はトナーや外添剤の付着がなくても、連続使用によって汚れが加速される場合が常である。これは、感光体やトナーとの摩擦で接触帯電部材の表面が摩耗し、粗面化されることが原因である。
【0005】
このような接触帯電方式における欠点を改善する方法は、現在までにもいくつか検討されてきた。例えば、特開昭64−66673号公報に記載の技術によれば弾性体表面に形成された表面層にPTFE粉末を分散含有させた帯電部材について開示されている。この技術は動摩擦係数の低減により、使用開始初期においては帯電部材表面の汚染防止効果を発揮するものの、連続使用した場合においてはトナー外添剤等の硬い物質が帯電部材表面に突き刺さるように埋没し、これがトリガーとなって該帯電部材表面へのトナー等の固着を誘発するという問題がある。
【0006】
特開平4−303861号公報に記載の技術では、帯電部材の表面層に層状固体潤滑剤であるグラファイトと含有させて、帯電部材や感光体の汚染を防止する方法が開示されている。しかしながら、グラファイトはその表面エネルギーが大きいために、グラファイトの層間剥離による動摩擦係数を小さくする効果が相殺されてしまうため、大きな汚染防止効果は期待できない。
【0007】
特公昭50−13661号、特許第2649162号、特許第2632899号に記載の技術では、ナイロン系樹脂は良好な電気特性以外に、低付着性と機械的タフネス性とを兼ね備えており、他の樹脂に比べ、帯電部材表面層の汚染防止材料として有用であるとされている。しかしながら、近時、開発が急がれている長期間に亘って保守点検の必要がないプリンターや複写機、又は、ゼログラフィーを応用したオンデマンド軽印刷機等の高速機に実装できるまでには至っていないというのが実情である。
【0008】
【特許文献1】
特開昭64−66673号公報
【特許文献2】
特開平4−303861号公報
【特許文献3】
特公昭50−13661号
【特許文献4】
特許第2649162号
【特許文献5】
特許第2632899号
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明の目的は、帯電部材表面の汚れに起因する帯電部材の性能の低下を防止して、長期にわたって安定、且つ、良好な均一帯電性と、画像品質と、を得ることのできる帯電部材、及び帯電装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、帯電部材の性能の低下の原因となる帯電部材表面の汚れ、即ち、帯電部材表面へのトナーや外添剤の固着は、トナーや外添剤の一部が、帯電部材表面のトナーや外添剤の粒子径相当の微少凹凸に埋め込まれることで生じ、さらに当該凹凸は感光体、トナーや外添剤の接触によって帯電部材表面が粗面化されることで生じることを見出し、本発明に至った。即ち、本発明は、
【0011】
<1> 外周面に設けられる表面層の有効線長SRlrが107%以下であり、且つそのテーバー磨耗量が4.5mg以下であることを特徴とする帯電部材。
【0012】
<2> 外周面に設けられる表面層が、結晶性樹脂と核剤とを含んでなることを特徴とする帯電部材。
【0013】
<3> 核剤が、リン酸塩、カルボン酸金属塩、及びソルビトール系化合物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする前記<2>に記載の帯電部剤。
【0014】
<4>前記表面層が、熱処理を施されて形成されてなることを特徴とする前記<1>〜<3>のいずれかに記載の帯電部材。
【0015】
<5>帯電部材が被帯電体に当接され、該帯電部材に電圧を印加する手段を有する帯電装置であって、前記帯電部材が、前記<1>〜<4>のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とする帯電装置。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
(帯電部材)
―第1の本発明―
第1の本発明の帯電部材は、外周面に設けられる表面層の有効線長SRlrが107%以下であり、且つそのテーバー磨耗量が4.5mg以下であることを特徴とする。
【0017】
本発明の帯電部材では、帯電部材の性能の低下の原因となる帯電部材表面の汚れ、即ち、帯電部材表面へのトナーや外添剤の固着を回避するためには、トナーや外添剤の粒子径相当の微少凹凸を減少させる必要があると共に、感光体、トナーや外添剤との接触による帯電部材表面の摩耗量を減少させ、表面の粗面化を低減させる必要がある。そこで、表面層を、有効線長SRlrが107%以下、且つそのテーバー磨耗量が4.5mg以下とすることで、表面の微少凹凸を減少させると共に、粗面化による微少凹凸の発生を抑制させ、帯電部材表面の汚れに起因する帯電部材の性能の低下を防止して、長期にわたって安定、且つ、良好な均一帯電性と、画像品質と、を得ることができる。
【0018】
本発明の帯電部材において、表面層の有効線長SRlrは107%以下必要であるが、好ましくは100〜105%であり、より好ましくは100〜103%である。この有効線長SRlrが107%よりも大きい場合には、帯電部材の表面に、トナーが固着する等、汚れが次第に付着・蓄積することにより、時間の経過と共に、均一帯電性や、画像品質が低下する。
【0019】
この有効線長SRlrは、表面層を構成する結着樹脂の種類とその分子量(特に表面層をコーティング法で形成する場合に有効)、導電性微粒子を配合する場合はその粒子径と添加量や分散性、塗布条件などを適宜選択することにより調整することができる。
【0020】
ここで、有効線長SRlrは、帯電部材表面の微小凹凸を表す指標であり、表面層表面の断面形状の各周波数成分からトナー粒子径以上の周波数成分をカットオフし、得られた粗さ曲線の全長(a)を測定区間長(b)で割って百分率で表示したものである。図1は、表面層表面の上記カットオフ後の粗さ曲線を示し、帯電部材の周方向に対して半径方向の長さを強調して図示している。そして、有効線長SRlrは次式のように定義される。
式:SRlr(%)=(a/b)×100
この有効線長SRlrを求めるには、帯電部材表面の非常に微小な凹凸を測定する必要がある。そのため、本発明では、有効線長SRlrを、三次元表面形状解析装置(RD500:電子工学研究所製)を使用し、粗さ曲線の全長(a)と測定区間長(b)を測定し上記式により求める。この解析装置は、走査型電子顕微鏡(S4200:日立製作所製)の反射電子信号から試料表面の形状を解析する装置である。
【0021】
本発明の帯電部材において、表面層のテーバー磨耗量は4.5ミリグラム以下で必要であるが、好ましくは、0〜4.0ミリグラムであり、より好ましくは0〜3.5ミリグラムである。このテーバー摩耗量が4.5よりも大きい場合には、帯電部材の表面に、トナーが固着する等、汚れが次第に付着・蓄積することにより、時間の経過と共に、均一帯電性や、画像品質が低下する。
【0022】
このテーバー磨耗量は、表面層の構成する結着樹脂の種類とその分子量、導電性微粒子を配合する場合はその粒子径と添加量や分散性などを適宜選択することにより調整することができる。また、結晶性高分子を結着樹脂に用いる場合は、核剤の添加や塗布乾燥後の熱処理などよってもテーバー摩耗量を低減することができる。これは、核剤の添加や塗布乾燥後の熱処理より、樹脂の結晶化度が上がり、高剛性になることにより、摩耗が軽減されるものと考察される。
【0023】
ここで、テーバー磨耗量は、摩耗量を表す指標であり、次のようにして求めることができる。基盤の上に塗布された膜厚約100μmの樹脂層(表面層構成材料サンプル)を#2000ラッピングテープ(富士写真フィルム社製)を装着したテーバー摩耗試験機(品番812:コーティングテスター社製)に、荷重1000g、回転速度70rpmで1000回転させた時の摩耗量を求め、これをテーバー磨耗量する。
【0024】
―第2の本発明―
第2の本発明の帯電部材は、外周面に設けられる表面層が、結晶性樹脂と核剤とを含んでなることを特徴とする。結着樹脂としての結晶性樹脂に核剤を配合することで、結晶性樹脂の結晶の大きさ小さし、結晶化度を上げることができ、これらを含む表面層は、表面の微少凹凸を減少させると共に、粗面化による微少凹凸の発生を抑制させ、帯電部材表面の汚れに起因する帯電部材の性能の低下を防止して、長期にわたって安定、且つ、良好な均一帯電性と、画像品質と、を得ることのできる。また、好適に上記第1の本発明における表面層の有効線長SRlr及びテーバー磨耗量の条件を満たすことができる。
【0025】
結晶性樹脂としては、ナイロン系樹脂が好適に挙げられ、一方、核剤としては、リン酸2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウムのようなリン酸金属塩、アルミニウムヒドロキシビス(3−tert−ブチルベンゾエート)やナトリウムベンゾエートのようなカルボン酸金属塩、ベンジリデンソルビトールやパラメチルベンジリデンソルビトールのようなソルビトール系化合物を用いることができる。これらの中でも、リン酸金属塩が特に好適である。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0026】
核剤の結晶性樹脂への配合量は、結晶性樹脂に対し0.01〜5%が好ましく、より好ましくは、0.05〜3%であり、より好ましくは0.1〜2%である。
【0027】
―第1及び第2の本発明(以下、単に本発明という)の共通事項―
本発明の帯電部材の好適な形態としては、例えば、少なくとも導電性支持体上に、導電性弾性体層、表面層が順次設けられてなるものであり、必要に応じて、前記導電性弾性体層と、前記表面層と、の間に抵抗層を設けてもよい。
【0028】
前記表面層の構成する材料は、第1の本発明の場合、結着樹脂として、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の樹脂材料を用いることができ、第2の本発明の場合、結晶性樹脂及び核剤が用いられ、それぞれ必要に応じて、導電剤や架橋剤などの各種添加剤を添加することができる。
【0029】
前記導電剤としてカーボンブラック、酸化錫等の導電性金属酸化物などの公知の導電性材料を用いることができ、前記架橋剤としては、イソシアネート類、メラミン類、メチル化、エチル化、エポキシ樹脂類、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂類、エポキシ基材のポリマー類等、並びにこれらのブレンド物を用いることができる。また、これら以外のその他の添加剤も必要に応じて用いることができる。
【0030】
表面層は、例えば、次のようにして形成することができる。先ず、上記各材料を混合し、更にサンドミルなどで固形分を均一に分散して塗布液を調整する。この際、希釈溶剤の混合割合を調整して塗布液の粘度、造膜製を調整する。次いで、下地となる弾性層表面、又は、抵抗層表面に浸漬塗布法やディップ塗布法、スプレー塗布法(例えばスプレードライ方式など)等によりコーティングし、適当な温度で結着樹脂を乾燥固化させる。
【0031】
表面層の形成の際、ディップ塗布法を採用すると上記有効線長SRlrが低下する傾向となりコーティング方法として有効である。また、結着樹脂として結晶性樹脂を用いた場合(第2の本発明)、加熱処理を施すと、結晶化度が上がるので、高剛性となり、結果として低摩耗が実現でき、上記テーバー磨耗量が低減する傾向となり好適である。この加熱処理の温度として好ましくは80〜140℃であり、好ましくは100〜120℃である。一方、加熱時間として好ましくは10〜90分であり、より好ましくは30〜60分である。
【0032】
表面層の厚みは、0.5μm〜100μmの範囲内が好ましい。表面層の厚みが0.5μmよりも小さい場合には、帯電部材表面の汚染防止効果が得られなくなる場合がある。一方、100μmよりも大きい場合には、帯電部材の硬度が必要以上に大きくなるために、被帯電体表面との十分な密着性が得られなくなる場合がある。
【0033】
導電性支持体は、帯電部材を支持する剛性を有する導電性の材料であれば特に限定されないが、例えば、アルミニウム,銅合金,ステンレス鋼等の金属または合金、クロム,ニッケル等で鍍金処理を施した鉄,合成樹脂などの導電性の材質で構成される。導電性支持体の外径は通常4〜12mmの範囲にある。
【0034】
導電性弾性体層は、帯電部材が適切なニップ幅ないしニップ圧でもって被帯電体表面に押圧して被帯電体表面を均一に帯電できるよう、帯電部材を所定の抵抗値および硬度に収めるために設けられる。
この弾性体層はゴム材中に導電性粒子を分散させることによって形成される。ゴム材としては、イソプレンゴム,クロロプレンゴム,エピクロルヒドリンゴム,ブチルゴム,ウレタンゴム,シリコーンゴム,フッ素ゴム,SBR,NBR,EPDM,アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム、これらのブレンドゴム等が挙げられる。中でも、イソプレンゴム,シリコーンゴム,EPDMが好ましく用いられる。これらのゴム材は発泡したものでもあるいは無発泡のものでもよい。
【0035】
導電性粒子としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム,銅,ニッケル,ステンレス鋼等の各種導電性金属または合金、酸化錫,酸化インジウム,酸化チタン,酸化錫−酸化アンチモン固溶体,酸化錫−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物、絶縁物質の表面を導電化処理したものなどの微粉末を用いることができる。
例えば、カーボンブラックを用いる場合は、所望の体積固有抵抗値が得られるよう、ゴム材に対して30〜50重量%配合される。導電性弾性体層の厚さは、通常2〜6mmの範囲にあればよく、3〜5mmの範囲にあることが好ましい。また、導電性弾性体層の体積抵抗値については、10〜10Ω・cmの範囲にあることが好ましい。
【0036】
抵抗層は、帯電部材を所定の抵抗値に調整するために設けられるもので、樹脂中に前記した導電性粒子を分散させた薄膜から形成される。
前記樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリウレタン,ポリアミド,ポリエステル等の多少柔らかい部類に属する樹脂が好適である。また、導電性粒子として例えばカーボンブラックを用いる場合は、所望の体積固有抵抗値が得られるよう、樹脂に対して10〜30重量%配合される。抵抗層の体積抵抗値は10〜10Ω・cmの範囲にあることが好ましい。
【0037】
また、抵抗層の膜厚は、5〜100μmの範囲内が好ましく、10〜80μmの範囲内がより好ましい。膜厚が5μmより薄くなると、抵抗を調整する機能を充分に発揮することができないだけでなく、リークが発生しやすくなり被帯電体表面を損傷する恐れがある。一方、膜厚が100μmより厚いと、帯電部材の抵抗値および硬度が必要以上に上昇する。
【0038】
このような構成を有する本発明による帯電部材の体積抵抗値は、1×10Ω〜1×1010Ωの範囲内となるように調整されることが望ましい。
【0039】
(帯電器および画像形成装置)
図2は、本発明の帯電部材が組み込まれた画像形成装置の一例を示す概略図である。図2において、画像形成装置U本体内部には、矢印方向に回転する円筒状の感光体(ドラム)11が配置されていて、静電潜像担持体として機能する。画像形成装置U本体内部には、感光体11表面に静電潜像を書き込むレーザ書き込み装置12が配置されている。円筒状の感光体11の周囲には、その回転方向に沿って、順次感光体11表面を一様に帯電する帯電器13、上記静電潜像を顕像化する現像器14、顕像化されたトナー像を用紙(転写材)に転写させる転写器15、および感光体11上の残留トナーを除去するクリーニング装置16が、それぞれ配置されている。
【0040】
現像器14はトナーを収納する容器14aを備えている。この容器14a内には、トナーを攪拌する攪拌部材14bと、回転可能な現像剤担持体14cと、担持体14cにトナーを供給するトナー供給ローラ14dとが設けられている。現像剤担持体14cは、容器14aの開口部に臨んでいて、感光体11表面と僅かな間隙を介して容器14aに支持されている。
クリーニング装置16はケーシング16aを備えている。このケーシング16aには金属製のブレードホルダー16bが固定されていて、その先端部にはシート状のクリーニングブレード16cが固着されている。クリーニングブレード16cはその先端のエッジ部が感光体11表面に当接している。
【0041】
画像形成装置U本体の下部には、用紙を収容する給紙トレイ17が配置されている。給紙トレイ17の上面端部には給紙トレイ17から用紙を一枚ずつ取り出す用紙取り出しローラ18が配置されている。用紙取り出しローラ18の側部上方には、一対の用紙搬送ローラ19によって搬送される用紙をガイドする一対の用紙をガイド20が配置されている。
画像形成装置U本体内部の他側部上部には、加熱ローラ21aおよび加圧ローラ21bを有する定着装置21が配置されていて、定着装置21と前記転写器15との間にはトナー像が転写された用紙を搬送する搬送路22が設けられている。また、定着装置21の上方には、一対の排出ローラ23と、トナー像が定着された用紙を定着装置21から排出ローラ23までガイドする搬送路24が設けられている。そして、画像形成装置U本体の上面には上記排出ローラ23から排出される用紙を載置する排出トレイ25が形成されている。
【0042】
図3は、図1に示す帯電器13の要部拡大図であって、本発明の帯電部材を有する帯電器の一例を示す概略図である。図3において、帯電器13は、導電性支持体1a上に、導電性弾性体層1b、抵抗層1c、表面層1dが順次設けられてなる本発明の帯電部材1を備えている。但し、帯電部材1は、抵抗層1cを有さないものであってもよい。
帯電部材1は、その導電性支持体1aの両端部がクリーニング装置16の前記ケーシング16aに固定された支持部材31により支承されている。また、一端が支持部材31に他端が導電性支持体1aの端部にそれぞれ固定された2つの加圧スプリング32の付勢力によって、帯電部材1は感光体11表面に押圧され接触している。支持部材31には金属製のパッドホルダ33が固定されていて、その先端部に固着されたシート状のクリーニングパッド34により、帯電部材1表面にトナーが極わずかに付着してもこれを取り除くようになっている。
さらに、帯電部材1の導電性支持体1aには、直流電源35から直流電圧が印加される。さらに、必要に応じて、直流電圧に加えて、交流電源36から交流電圧を重畳する場合もある。したがって、帯電部材1の表面層1dと接触しながら所定の方向に回転する感光体11表面を一様に帯電処理することができる。
【0043】
本発明における画像形成装置Uの作用を簡単に説明すると次ぎのとおりである。上述のように、電圧が印加された帯電部材1によって、矢印方向に回転する感光体11はその表面が一様に帯電される。一様に帯電された感光体11はレーザ書き込み装置12により静電潜像が書き込まれる。感光体11上の静電潜像は現像器14によりトナー像に現像される。トナー像は転写器15により給紙トレイ17から搬送されてくる用紙に転写される。転写されたトナー像が定着装置21により定着された後、用紙は排出ローラ23により排出トレイ25上に排出される。また、上記トナー像が用紙に転写された後、感光体11表面に残留していたトナーはクリーニング装置のブレード16cにより除去され、次ぎの電子写真プロセスに備える。
【0044】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げてより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【0045】
<実施例1>
(弾性層の調合と作製)
Φ6mmのSUSシャフトに導電性シリコーンゴム(東レダウコーニング社製:X−34−2048AB)を厚さ3mmになるよう射出成形し、体積抵抗5×10Ωcm、ASKER−C硬度55度、Φ12mmの弾性ローラを得た。
【0046】
(抵抗層の調合と作製)
下記組成物をボールミルで混合して樹脂中にカーボンブラックが均一に分散した分散液を調整した。得られた分散液を上記弾性ローラにスプレー塗布した後、加熱・乾燥して、ポリウレタン膜で構成された膜厚20μmの抵抗調整層を形成した。
・一液型ウレタン樹脂                ・・・・100重量部
(DF−407:大日本インキ化学工業社製)
・カーボンブラック                   ・・・・5重量部
(Regal 660R:Cabot社製)
・2−ブタノン                   ・・・・100重量部
【0047】
(表面層の調合と作製)
下記組成物をボールミルで混合してナイロン樹脂中に導電剤と核剤が均一に分散した分散液を調整した。
・ナイロン四元共重合樹脂(CM8000:東レ社製) ・・・・100重量部
・酸化スズ(NS−100P:石原産業社製)      ・・・・20重量部
・リン酸2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ナトリウム(STAB NA−11:旭電化工業社製)   ・・・・0.5重量部
・メタノール/ブタノール混液            ・・・・900重量部
【0048】
得られた分散液を上記ローラにディップ塗布した後、120℃で加熱・乾燥して、膜厚2μmの表面層を形成した。この帯電ロールのSRlrは102%であり、テーバー磨耗量は2.6mgであった。
【0049】
<実施例2>
実施例1の表面層のコーティング方法をスプレドライ方式に変更した以外は実施例1と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは104%であり、テーバー磨耗量は2.6mgであった。
【0050】
<実施例3>
実施例1の表面層の核剤をパラメチルベンジリデンソルビトール(Gelall MD:新日本理化社製)に変更した以外は実施例1と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは104%であり、テーバー磨耗量は3.5mgであった。
【0051】
<実施例4>
実施例3の表面層のコーティング方法をスプレドライ方式に変更した以外は実施例3と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは107%であり、テーバー磨耗量は3.5mgであった。
【0052】
<実施例5>
実施例1の表面層の核剤をアルミニウムヒドロキシビス(3−tert−ブチルベンゾエート)(Al−PTBBA:シェル化学社製)に変更した以外は実施例1と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは103%であり、テーバー磨耗量は2.9mgであった。
【0053】
<実施例6>
実施例5の表面層のコーティング方法をスプレドライ方式に変更した以外は実施例5と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは105%であり、、テーバー磨耗量は2.9mgであった。
【0054】
<実施例7>
実施例1の表面層の調合と組成を以下に記したように変更した以外は実施例1と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは104%であり、テーバー磨耗量は4.5mgであった。
【0055】
(表面層の調合と作製)
下記組成物をボールミルで混合してポリビニルブチラール樹脂中に導電剤を均一に分散した分散液を調整した。
・ポリビニルブチラール樹脂             ・・・・100重量部
(Butvar B74:モンサント社製)
・酸化スズ(NS−100P:石原産業社製)      ・・・・20重量部
・エタノール/イソプロパノール混液         ・・・・900重量部
【0056】
<実施例8>
実施例1と同様の表面層と作製し、120℃で1時間アニール処理を施して、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは102%であり、テーバー磨耗量は1.6mgであった。
【0057】
<比較例1>
実施例7の表面層のコーティング方法をスプレドライ方式に変更した以外は実施例7と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは109%であり、テーバー磨耗量は4.5mgであった。
【0058】
<比較例2>
実施例1の表面層組成から核剤を除いた以外は実施例1と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは108%であり、テーバー磨耗量は5.0mgであった。
【0059】
<比較例3>
比較例2の表面層のコーティング方法をスプレドライ方式に変更した以外は比較例2と同等な操作を行い、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは110%であり、テーバー磨耗量は5.0mgであった。
【0060】
<比較例4>
比較例2と同様の表面層と作製し、120℃で1時間アニール処理を施して、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは108%であり、テーバー磨耗量は4.0mgであった。
【0061】
<比較例5>
実施例7の表面層組成のポリビニルブチラール樹脂を、重量平均分子量を90×10のポリビニルブチラール樹脂(Butvar B−90:サンモント社製)に変更した以外は実施例7と同様な操作を行ない、帯電ロールを作製した。この帯電ロールのSRlrは110%であり、テーバー磨耗量は8.1mgであった。
【0062】
<評価>
(帯電電位評価試験)
得られた上記帯電ロールを、画像形成装置(Able3221:富士ゼロックス社製)における帯電器に装着し、さらに、感光体表面の電位が測定できるように前記画像形成装置の改造を行った。当該帯電ロールと接触する外径30mmの感光体表面を一様に−420Vに帯電処理させ、上記画像形成装置を作動させ、現像剤担持体の位置で感光体表面の電位を連続して測定した。この時の、感光体一周分の電位の平均値、一周中の最大電位と最低電位との差(電位ばらつき)を表1に示す。30万枚耐久後の帯電電位と電位ばらつきは、初期に−420Vを与える印加条件下で測定されたものである。
【0063】
(画質評価および帯電部材表面の汚染評価)
画像評価および帯電部材表面の汚染評価は、上記の画像形成装置に各々の実施例および比較例で得られた帯電部材を装着し、最大で30万枚の画像形成テストを行った。結果を表1に示す。
【0064】
なお、画像評価および帯電部材表面の汚染評価は以下の基準にて実施した。
−画像評価の基準−
〇:30万枚の画出し後において、画質の劣化無し。
×:30万枚未満の画出しで、顕著な画質の劣化が発生。
−帯電部材表面評価の基準−
〇:30万枚の画出し後において、帯電部材表面の汚れ無し。
△:30万枚の画出しで、帯電部材表面に軽微な汚れが発生。
×:30万枚未満の画出しで、帯電部材表面に顕著な汚れが発生。
【0065】
【表1】

Figure 2004094041
【0066】
表1の結果、実施例1、2、3、4、5、6、7および8の帯電部材においては、30万枚の画出し後も帯電ムラによる画像欠陥が発生せず、鮮明な画像が得られた。ただし、実施例4と6の帯電部材表面は画像に影響がない軽度な汚染が認められた。他の実施例の帯電部材表面は30万枚画出しテスト後も汚れはなかった。一方、比較例1、2、3、および4の帯電部材においては、画像形成テスト時の帯電部材表面の汚れがひどく、数百枚の画像形成後に、帯電ムラによる画質欠陥が現われた。
【0067】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、帯電部材表面の汚れに起因する帯電部材の性能の低下を防止して、長期にわたって安定、且つ、良好な均一帯電性と、画像品質と、を得ることのできる帯電部材、及び帯電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】有効線長SRlrを説明するための図である。
【図2】本発明の帯電部材が組み込まれた画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図3】本発明の帯電部材を有する帯電器(帯電装置)の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
1  帯電部材
1a 導電性支持体
1b 導電性弾性体層
1c 抵抗層
1d 表面層
11  感光体
12  レーザー書き込み装置
13  帯電器
14  現像器
14a トナーを収容する容器
14b 攪拌部材
14c 担持体
14d 供給ローラ
15  転写器
16  クリーニング装置
16a ケーシング
16b ブレードホルダー
16c クリーニングブレード
17  給紙トレイ
18  用紙取りだしローラ
19  用紙搬送ローラ
20  ガイド
21  定着装置
21a 加熱ローラ
21b 加圧ローラ
22  搬送路
23  排出ローラ
24  搬送路
25  排出トレイ
31  支持部材
32  加圧スプリング
33  パッドホルダ
34  クリーニングパッド
35  直流電源
36  交流電源
U   画像形成装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging member and a charging device in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, and a composite OA apparatus thereof, and an electrostatic recording apparatus. More specifically, the present invention relates to a charging member and a charging device that press against a surface of a charged body such as a photoconductor or a dielectric to uniformly charge the surface of the charged body.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, a charging process is performed on a surface of a member to be charged such as a photoconductor or a dielectric. As the charging means, a non-contact charging method of charging by corona discharge generated by applying a high voltage to a tungsten wire is widely used. However, in the non-contact charging method using the corona discharge, discharge products such as ozone and nitrogen oxides generated at the time of charging deteriorate the surface of the photoconductor, causing deterioration of the photoconductor and image blur, There has been a problem that contamination of the tungsten wire affects the image quality, causing white spots and black streaks in the image.
[0003]
In contrast to the non-contact charging method, there is a contact charging method in which a charging member is brought into contact with a member to be charged to perform a charging process. This contact charging method has the advantage that the voltage applied to the charging member is generally small and the amount of generated ozone is very small.However, toner or external additives that have passed through the cleaning blade during use adhere to the surface of the charging member. Alternatively, there is a drawback that the image sticks and sticks and an image defect occurs due to a charging failure caused by these.
[0004]
Further, in the early stage of printing, even when there is no adhesion of toner and external additives, stains are usually accelerated by continuous use. This is because the surface of the contact charging member is worn out due to friction with the photoreceptor and the toner, and is roughened.
[0005]
Several methods for improving the disadvantages of such a contact charging method have been studied so far. For example, according to the technique described in JP-A-64-66673, there is disclosed a charging member in which PTFE powder is dispersed and contained in a surface layer formed on the surface of an elastic body. Although this technology has the effect of preventing contamination of the charging member surface at the beginning of use by reducing the coefficient of kinetic friction, when it is used continuously, hard substances such as toner external additives are buried so as to pierce the charging member surface. There is a problem that this triggers to cause toner and the like to adhere to the surface of the charging member.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-303861 discloses a method in which graphite as a layered solid lubricant is contained in the surface layer of a charging member to prevent contamination of the charging member and the photoreceptor. However, since graphite has a large surface energy, the effect of reducing the kinetic friction coefficient due to the delamination of graphite is offset, so that a large pollution prevention effect cannot be expected.
[0007]
In the techniques described in Japanese Patent Publication No. 50-13661, Japanese Patent No. 2649162, and Japanese Patent No. 2632899, in addition to good electrical properties, a nylon resin has both low adhesion and mechanical toughness, and other resins. It is described as being more useful as a contamination preventing material for the surface layer of the charging member. However, recently, development has been urgently required until it can be implemented in high-speed machines such as printers and copiers that do not require maintenance over a long period of time, or on-demand light printing machines that apply xerography. The fact is that it has not been reached.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-64-66673
[Patent Document 2]
JP-A-4-303861
[Patent Document 3]
Japanese Patent Publication No. 50-13661
[Patent Document 4]
Patent No. 2649162
[Patent Document 5]
Patent No. 2632899
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-described conventional problems and achieve the following objects. That is, an object of the present invention is to prevent deterioration in the performance of a charging member due to contamination on the surface of the charging member, and to provide a stable and good uniform charging property for a long period of time and an image quality capable of obtaining image quality. It is to provide a member and a charging device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have found that contamination of the surface of the charging member, which causes deterioration of the performance of the charging member, that is, adhesion of the toner and the external additive to the surface of the charging member is partially caused by the fact that the toner and the external additive are partially removed from the surface of the charging member. Are found to be caused by embedding in minute irregularities corresponding to the particle size of the toner or external additive, and the irregularities are caused by the surface of the charging member being roughened by contact of the photoconductor, the toner or the external additive. This has led to the present invention. That is, the present invention
[0011]
<1> A charging member, wherein the effective line length SRlr of the surface layer provided on the outer peripheral surface is 107% or less, and the amount of Taber abrasion is 4.5 mg or less.
[0012]
<2> A charging member, wherein the surface layer provided on the outer peripheral surface contains a crystalline resin and a nucleating agent.
[0013]
<3> The charging agent according to <2>, wherein the nucleating agent is at least one selected from a phosphate, a metal carboxylate, and a sorbitol compound.
[0014]
<4> The charging member according to any one of <1> to <3>, wherein the surface layer is formed by performing a heat treatment.
[0015]
<5> A charging device in which a charging member is brought into contact with a member to be charged and has means for applying a voltage to the charging member, wherein the charging member is any one of <1> to <4>. A charging device, which is a charging member.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(Charging member)
-First invention-
The charging member according to the first aspect of the present invention is characterized in that the surface layer provided on the outer peripheral surface has an effective line length SRlr of 107% or less and a Taber abrasion amount of 4.5 mg or less.
[0017]
In the charging member of the present invention, in order to avoid contamination of the surface of the charging member, which causes deterioration of the performance of the charging member, that is, fixation of the toner or the external additive to the surface of the charging member, the toner or the external additive is used. It is necessary to reduce fine irregularities corresponding to the particle diameter, and also to reduce the amount of wear on the surface of the charging member due to contact with the photoconductor, toner and external additives, and to reduce the surface roughness. Therefore, by setting the effective line length SRlr of the surface layer to 107% or less and the Taber abrasion amount to 4.5 mg or less, the fine irregularities on the surface are reduced, and the occurrence of the minute irregularities due to the roughening is suppressed. In addition, it is possible to prevent deterioration of the performance of the charging member due to contamination on the surface of the charging member, and to obtain stable and good uniform charging properties and image quality for a long period of time.
[0018]
In the charging member of the present invention, the effective line length SRlr of the surface layer needs to be 107% or less, but is preferably 100 to 105%, and more preferably 100 to 103%. If the effective line length SRlr is greater than 107%, the dirt gradually adheres to and accumulates on the surface of the charging member, for example, so that the uniform chargeability and image quality can be improved over time. descend.
[0019]
The effective line length SRlr is determined based on the type and the molecular weight of the binder resin constituting the surface layer (particularly effective when the surface layer is formed by a coating method), the particle diameter and the addition amount when the conductive fine particles are blended. It can be adjusted by appropriately selecting dispersibility, application conditions, and the like.
[0020]
Here, the effective line length SRlr is an index indicating minute irregularities on the surface of the charging member, and cuts off frequency components equal to or larger than the toner particle diameter from each frequency component of the cross-sectional shape of the surface layer surface, and obtains a roughness curve. Is divided by the measurement section length (b) and expressed as a percentage. FIG. 1 shows a roughness curve of the surface layer surface after the cutoff, in which the length in the radial direction with respect to the circumferential direction of the charging member is emphasized. Then, the effective line length SRlr is defined as in the following equation.
Formula: SRlr (%) = (a / b) × 100
In order to determine the effective line length SRlr, it is necessary to measure extremely minute irregularities on the surface of the charging member. Therefore, in the present invention, the effective line length SRlr is measured using a three-dimensional surface shape analyzer (RD500: manufactured by Electronic Engineering Laboratory) to measure the total length (a) of the roughness curve and the measurement section length (b). It is determined by the formula. This analyzer analyzes the shape of the sample surface from the reflected electron signal of a scanning electron microscope (S4200: manufactured by Hitachi, Ltd.).
[0021]
In the charging member of the present invention, the Taber abrasion amount of the surface layer is required to be 4.5 mg or less, but is preferably 0 to 4.0 mg, more preferably 0 to 3.5 mg. When the Taber abrasion amount is larger than 4.5, dirt gradually adheres and accumulates on the surface of the charging member, such as toner, so that uniform charging properties and image quality can be improved over time. descend.
[0022]
The amount of Taber abrasion can be adjusted by appropriately selecting the kind and the molecular weight of the binder resin constituting the surface layer, and when the conductive fine particles are blended, the particle diameter, the added amount, the dispersibility and the like. When a crystalline polymer is used for the binder resin, the Taber abrasion can be reduced by adding a nucleating agent or performing heat treatment after coating and drying. This is considered to be due to the fact that the degree of crystallinity of the resin is increased and the rigidity is increased due to the addition of the nucleating agent and the heat treatment after coating and drying, thereby reducing abrasion.
[0023]
Here, the Taber wear amount is an index indicating the wear amount, and can be obtained as follows. A resin layer (surface layer constituent material sample) having a thickness of about 100 μm applied on the base was applied to a Taber abrasion tester (product number 812: manufactured by Coating Tester) equipped with # 2000 wrapping tape (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.). The amount of abrasion when 1,000 rotations at a load of 1000 g and a rotation speed of 70 rpm is determined, and this is defined as the Taber abrasion amount.
[0024]
-Second invention-
A charging member according to a second aspect of the present invention is characterized in that the surface layer provided on the outer peripheral surface contains a crystalline resin and a nucleating agent. By adding a nucleating agent to the crystalline resin as the binder resin, the crystal size of the crystalline resin can be reduced and the crystallinity can be increased, and the surface layer containing these can reduce minute irregularities on the surface While suppressing the occurrence of minute irregularities due to surface roughening, preventing the deterioration of the performance of the charging member due to contamination on the surface of the charging member, stable over a long period of time, and good uniform chargeability, image quality and , You can get. Further, the conditions of the effective line length SRlr and Taber abrasion amount of the surface layer in the first aspect of the present invention can be preferably satisfied.
[0025]
As the crystalline resin, a nylon resin is preferably mentioned, while as the nucleating agent, a metal phosphate such as sodium 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) phosphate; Metal salts of carboxylic acids such as aluminum hydroxybis (3-tert-butylbenzoate) and sodium benzoate, and sorbitol compounds such as benzylidene sorbitol and paramethylbenzylidene sorbitol can be used. Among these, metal phosphates are particularly preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
[0026]
The compounding amount of the nucleating agent to the crystalline resin is preferably 0.01 to 5%, more preferably 0.05 to 3%, more preferably 0.1 to 2% based on the crystalline resin. .
[0027]
-Common matters of the first and second inventions (hereinafter simply referred to as the invention)-
As a preferable mode of the charging member of the present invention, for example, a conductive elastic material layer and a surface layer are sequentially provided on at least a conductive support, and if necessary, the conductive elastic material A resistance layer may be provided between the layer and the surface layer.
[0028]
For the material constituting the surface layer, in the case of the first invention, as the binder resin, a known resin material such as a polyamide resin, a polyester resin, or a polyurethane resin can be used. In the case of the second invention, A crystalline resin and a nucleating agent are used, and various additives such as a conductive agent and a crosslinking agent can be added as necessary.
[0029]
Known conductive materials such as carbon black and conductive metal oxides such as tin oxide can be used as the conductive agent. Examples of the crosslinking agent include isocyanates, melamines, methylated, ethylated, and epoxy resins. , Bisphenol-type epoxy resins, epoxy-based polymers, and the like, and blends thereof can be used. In addition, other additives other than these can be used as needed.
[0030]
The surface layer can be formed, for example, as follows. First, the above-mentioned materials are mixed, and the solid content is evenly dispersed using a sand mill or the like to prepare a coating solution. At this time, the viscosity of the coating solution and the film formation are adjusted by adjusting the mixing ratio of the diluting solvent. Next, the surface of the elastic layer or the surface of the resistive layer serving as a base is coated by a dip coating method, a dip coating method, a spray coating method (eg, a spray drying method) or the like, and the binder resin is dried and solidified at an appropriate temperature.
[0031]
When the dip coating method is employed in forming the surface layer, the effective line length SRlr tends to decrease, which is effective as a coating method. When a crystalline resin is used as the binder resin (second invention), the heat treatment increases the degree of crystallinity, resulting in high rigidity. As a result, low wear can be realized. Is a tendency to decrease. The temperature of this heat treatment is preferably from 80 to 140C, and more preferably from 100 to 120C. On the other hand, the heating time is preferably from 10 to 90 minutes, more preferably from 30 to 60 minutes.
[0032]
The thickness of the surface layer is preferably in the range of 0.5 μm to 100 μm. If the thickness of the surface layer is smaller than 0.5 μm, the effect of preventing contamination of the surface of the charging member may not be obtained. On the other hand, when the thickness is larger than 100 μm, the hardness of the charging member becomes unnecessarily large, so that sufficient adhesion to the surface of the member to be charged may not be obtained.
[0033]
The conductive support is not particularly limited as long as it is a conductive material having rigidity that supports the charging member. For example, the conductive support is plated with a metal or alloy such as aluminum, copper alloy, stainless steel, chromium, nickel, or the like. It is made of conductive material such as iron or synthetic resin. The outer diameter of the conductive support is usually in the range of 4 to 12 mm.
[0034]
The conductive elastic layer is used to press the charging member with a proper nip width or nip pressure against the surface of the member to be charged and uniformly charge the surface of the member to be charged. Is provided.
This elastic layer is formed by dispersing conductive particles in a rubber material. Examples of the rubber material include isoprene rubber, chloroprene rubber, epichlorohydrin rubber, butyl rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber, SBR, NBR, EPDM, acrylonitrile-butadiene-styrene rubber, and a blend rubber thereof. Among them, isoprene rubber, silicone rubber and EPDM are preferably used. These rubber materials may be foamed or non-foamed.
[0035]
Examples of the conductive particles include various conductive metals or alloys such as carbon black, graphite, aluminum, copper, nickel, and stainless steel, tin oxide, indium oxide, titanium oxide, tin oxide-antimony oxide solid solution, and tin oxide-indium oxide solid solution. And various kinds of conductive metal oxides and fine powders obtained by subjecting the surface of an insulating material to a conductive treatment can be used.
For example, when using carbon black, it is blended in an amount of 30 to 50% by weight based on the rubber material so as to obtain a desired volume resistivity. The thickness of the conductive elastic layer may be usually in the range of 2 to 6 mm, and is preferably in the range of 3 to 5 mm. The volume resistance of the conductive elastic layer was 10 2 -10 5 It is preferably in the range of Ω · cm.
[0036]
The resistance layer is provided to adjust the charging member to a predetermined resistance value, and is formed from a thin film in which the above-described conductive particles are dispersed in a resin.
The resin is not particularly limited, but is preferably a resin belonging to a somewhat soft class such as polyurethane, polyamide, and polyester. When, for example, carbon black is used as the conductive particles, it is added in an amount of 10 to 30% by weight with respect to the resin so as to obtain a desired volume resistivity. The volume resistance value of the resistance layer is 10 5 -10 9 It is preferably in the range of Ω · cm.
[0037]
Further, the thickness of the resistance layer is preferably in the range of 5 to 100 μm, and more preferably in the range of 10 to 80 μm. If the film thickness is less than 5 μm, not only the function of adjusting the resistance cannot be sufficiently exhibited, but also the leak is likely to occur and the surface of the member to be charged may be damaged. On the other hand, when the film thickness is larger than 100 μm, the resistance value and the hardness of the charging member increase more than necessary.
[0038]
The volume resistance value of the charging member according to the present invention having such a configuration is 1 × 10 7 Ω ~ 1 × 10 10 It is desirable to adjust so as to be within the range of Ω.
[0039]
(Charging device and image forming device)
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of an image forming apparatus in which the charging member of the present invention is incorporated. In FIG. 2, a cylindrical photoconductor (drum) 11 that rotates in the direction of the arrow is arranged inside the main body of the image forming apparatus U, and functions as an electrostatic latent image carrier. A laser writing device 12 that writes an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 11 is disposed inside the main body of the image forming apparatus U. Around the cylindrical photoreceptor 11, a charger 13 for uniformly charging the surface of the photoreceptor 11 sequentially along a rotation direction thereof, a developing device 14 for visualizing the electrostatic latent image, a visualization A transfer device 15 for transferring the toner image thus formed onto a sheet (transfer material) and a cleaning device 16 for removing residual toner on the photoconductor 11 are provided.
[0040]
The developing device 14 includes a container 14a for storing toner. A stirring member 14b for stirring the toner, a rotatable developer carrier 14c, and a toner supply roller 14d for supplying the toner to the carrier 14c are provided in the container 14a. The developer carrier 14c faces the opening of the container 14a, and is supported by the container 14a with a slight gap from the surface of the photoconductor 11.
The cleaning device 16 has a casing 16a. A metal blade holder 16b is fixed to the casing 16a, and a sheet-like cleaning blade 16c is fixed to a tip of the metal blade holder 16b. The edge of the tip of the cleaning blade 16c is in contact with the surface of the photoconductor 11.
[0041]
At the lower part of the image forming apparatus U main body, a paper feed tray 17 for storing paper is arranged. A paper take-out roller 18 for taking out paper one by one from the paper feed tray 17 is arranged at an upper end portion of the paper feed tray 17. A pair of paper guides 20 that guide the paper conveyed by the pair of paper conveyance rollers 19 are disposed above the side of the paper take-out roller 18.
A fixing device 21 having a heating roller 21a and a pressure roller 21b is arranged on the upper side of the other side inside the image forming apparatus U body, and a toner image is transferred between the fixing device 21 and the transfer device 15. A conveyance path 22 that conveys the cut sheet is provided. Above the fixing device 21, a pair of discharge rollers 23 and a transport path 24 for guiding the sheet on which the toner image is fixed from the fixing device 21 to the discharge rollers 23 are provided. A discharge tray 25 on which the paper discharged from the discharge roller 23 is placed is formed on the upper surface of the main body of the image forming apparatus U.
[0042]
FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the charger 13 shown in FIG. 1, and is a schematic view showing an example of a charger having the charging member of the present invention. In FIG. 3, the charger 13 includes the charging member 1 of the present invention in which a conductive elastic layer 1b, a resistance layer 1c, and a surface layer 1d are sequentially provided on a conductive support 1a. However, the charging member 1 may not have the resistance layer 1c.
The charging member 1 is supported at both ends of the conductive support 1 a by support members 31 fixed to the casing 16 a of the cleaning device 16. Further, the charging member 1 is pressed against the surface of the photoconductor 11 by the urging forces of two pressure springs 32, one end of which is fixed to the support member 31 and the other end of which is fixed to the end of the conductive support 1a. . A metal pad holder 33 is fixed to the support member 31, and a sheet-like cleaning pad 34 fixed to the tip of the support member 31 removes even a very small amount of toner from the surface of the charging member 1. It has become.
Further, a DC voltage is applied to the conductive support 1 a of the charging member 1 from a DC power supply 35. Further, if necessary, an AC voltage may be superimposed from the AC power supply 36 in addition to the DC voltage. Therefore, the surface of the photoconductor 11 rotating in a predetermined direction while contacting the surface layer 1d of the charging member 1 can be uniformly charged.
[0043]
The operation of the image forming apparatus U according to the present invention will be briefly described as follows. As described above, the surface of the photoconductor 11 rotating in the direction of the arrow is uniformly charged by the charging member 1 to which the voltage is applied. An electrostatic latent image is written on the uniformly charged photoconductor 11 by a laser writing device 12. The electrostatic latent image on the photoconductor 11 is developed into a toner image by the developing device 14. The toner image is transferred to a sheet conveyed from the sheet feed tray 17 by the transfer unit 15. After the transferred toner image is fixed by the fixing device 21, the sheet is discharged onto a discharge tray 25 by a discharge roller 23. After the toner image is transferred to the sheet, the toner remaining on the surface of the photoreceptor 11 is removed by the blade 16c of the cleaning device to prepare for the next electrophotographic process.
[0044]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
[0045]
<Example 1>
(Formulation and preparation of elastic layer)
A conductive silicone rubber (X-34-2048AB, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) is injection-molded to a SUS shaft having a diameter of 6 mm to a thickness of 3 mm, and a volume resistance of 5 × 10 3 An elastic roller having Ωcm, ASKER-C hardness of 55 degrees and Φ12 mm was obtained.
[0046]
(Formulation and preparation of resistance layer)
The following composition was mixed in a ball mill to prepare a dispersion in which carbon black was uniformly dispersed in the resin. The obtained dispersion was spray-coated on the elastic roller, and then heated and dried to form a 20 μm-thick resistance adjusting layer made of a polyurethane film.
・ One-pack type urethane resin ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(DF-407: manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
・ Carbon black ・ ・ ・ ・ 5 parts by weight
(Regal 660R: manufactured by Cabot)
・ 2-butanone ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
[0047]
(Formulation and preparation of surface layer)
The following composition was mixed in a ball mill to prepare a dispersion in which a conductive agent and a nucleating agent were uniformly dispersed in a nylon resin.
・ Nylon quaternary copolymer resin (CM8000: manufactured by Toray) ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
・ Tin oxide (NS-100P: manufactured by Ishihara Sangyo) ・ ・ ・ ・ 20 parts by weight
・ Sodium 2,2-methylenebis (4,6-di-tert-butylphenyl) phosphate (STAB NA-11: manufactured by Asahi Denka Kogyo KK) 0.5 parts by weight
・ Methanol / butanol mixture ・ ・ ・ ・ 900 parts by weight
[0048]
The resulting dispersion was applied to the roller by dip coating, and then heated and dried at 120 ° C. to form a surface layer having a thickness of 2 μm. The SRlr of this charging roll was 102%, and the Taber abrasion amount was 2.6 mg.
[0049]
<Example 2>
The same operation as in Example 1 was performed, except that the method of coating the surface layer in Example 1 was changed to the spray-dry method, to produce a charging roll. The SRlr of this charging roll was 104%, and the Taber abrasion amount was 2.6 mg.
[0050]
<Example 3>
A charging roll was prepared in the same manner as in Example 1 except that the nucleating agent for the surface layer in Example 1 was changed to paramethylbenzylidene sorbitol (Gallall MD: manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd.). The SRlr of this charging roll was 104%, and the Taber abrasion was 3.5 mg.
[0051]
<Example 4>
A charging roll was prepared in the same manner as in Example 3, except that the method of coating the surface layer in Example 3 was changed to the spray-dry method. The SRlr of this charging roll was 107%, and the Taber abrasion was 3.5 mg.
[0052]
<Example 5>
The same operation as in Example 1 was performed except that the nucleating agent for the surface layer in Example 1 was changed to aluminum hydroxybis (3-tert-butylbenzoate) (Al-PTBBA: manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) to prepare a charging roll. did. The SRlr of this charging roll was 103%, and the Taber abrasion was 2.9 mg.
[0053]
<Example 6>
A charging roll was prepared in the same manner as in Example 5, except that the method of coating the surface layer in Example 5 was changed to the spray drying method. The SRlr of this charging roll was 105%, and the Taber abrasion was 2.9 mg.
[0054]
<Example 7>
A charging roll was prepared in the same manner as in Example 1 except that the preparation and composition of the surface layer of Example 1 were changed as described below. The SRlr of this charging roll was 104%, and the Taber abrasion amount was 4.5 mg.
[0055]
(Formulation and preparation of surface layer)
The following composition was mixed in a ball mill to prepare a dispersion in which the conductive agent was uniformly dispersed in the polyvinyl butyral resin.
・ Polyvinyl butyral resin ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Butvar B74: manufactured by Monsanto)
・ Tin oxide (NS-100P: manufactured by Ishihara Sangyo) ・ ・ ・ ・ 20 parts by weight
・ Ethanol / isopropanol mixture ・ ・ ・ ・ 900 parts by weight
[0056]
Example 8
The same surface layer as that of Example 1 was prepared, and an annealing treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour to prepare a charging roll. The SRlr of this charging roll was 102%, and the Taber abrasion was 1.6 mg.
[0057]
<Comparative Example 1>
A charging roll was prepared in the same manner as in Example 7, except that the method of coating the surface layer in Example 7 was changed to the spray drying method. The SRlr of this charging roll was 109%, and the Taber abrasion amount was 4.5 mg.
[0058]
<Comparative Example 2>
The same operation as in Example 1 was performed except that the nucleating agent was removed from the surface layer composition of Example 1, to prepare a charging roll. The SRlr of this charging roll was 108%, and the Taber abrasion amount was 5.0 mg.
[0059]
<Comparative Example 3>
The same operation as in Comparative Example 2 was performed, except that the method of coating the surface layer in Comparative Example 2 was changed to the spray-dry method, to produce a charging roll. The SRlr of this charging roll was 110%, and the Taber abrasion amount was 5.0 mg.
[0060]
<Comparative Example 4>
The same surface layer as that of Comparative Example 2 was prepared, and an annealing treatment was performed at 120 ° C. for 1 hour to prepare a charging roll. The SRlr of this charging roll was 108%, and the Taber abrasion was 4.0 mg.
[0061]
<Comparative Example 5>
The polyvinyl butyral resin having the surface layer composition of Example 7 was prepared by adjusting the weight average molecular weight to 90 × 10 3 The same operation as in Example 7 was carried out except that the polyvinyl butyral resin (Butvar B-90: manufactured by Sunmont Co., Ltd.) was used, to prepare a charging roll. The SRlr of this charging roll was 110%, and the Taber abrasion amount was 8.1 mg.
[0062]
<Evaluation>
(Charging potential evaluation test)
The obtained charging roll was attached to a charger in an image forming apparatus (Able3221: manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.), and the image forming apparatus was modified so that the potential on the surface of the photoreceptor could be measured. The surface of the photoreceptor having an outer diameter of 30 mm in contact with the charging roll was uniformly charged to -420 V, the image forming apparatus was operated, and the potential of the photoreceptor surface was continuously measured at the position of the developer carrier. . Table 1 shows the average value of the potential for one rotation of the photoconductor and the difference (potential variation) between the maximum potential and the minimum potential during one rotation. The charging potential and the variation in potential after 300,000 sheets were run were measured under an applied condition of initially applying −420 V.
[0063]
(Evaluation of image quality and evaluation of contamination on charging member surface)
The image evaluation and the contamination evaluation on the surface of the charging member were performed by mounting the charging members obtained in the respective Examples and Comparative Examples on the above-described image forming apparatus and performing an image forming test on a maximum of 300,000 sheets. Table 1 shows the results.
[0064]
The image evaluation and the contamination evaluation of the charging member surface were performed according to the following criteria.
-Image evaluation criteria-
〇: There is no deterioration in image quality after 300,000 images are output.
×: Remarkable deterioration of image quality occurs with less than 300,000 images.
−Criteria for evaluating charging member surface−
〇: No contamination on the surface of the charging member after 300,000 sheets of images were output.
Δ: Minute stains were generated on the surface of the charging member after 300,000 sheets of images were output.
×: Not more than 300,000 images were printed, and remarkable stains were generated on the surface of the charging member.
[0065]
[Table 1]
Figure 2004094041
[0066]
As a result of Table 1, the charging members of Examples 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 did not cause image defects due to charging unevenness even after 300,000 sheets of images were output, and provided clear images. was gotten. However, the surfaces of the charging members of Examples 4 and 6 were slightly contaminated without affecting the image. The surface of the charging member of the other examples was not stained even after the image output test for 300,000 sheets. On the other hand, in the charging members of Comparative Examples 1, 2, 3, and 4, the surface of the charging member during the image forming test was significantly stained, and image defects due to charging unevenness appeared after forming hundreds of images.
[0067]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent deterioration in the performance of the charging member due to contamination on the surface of the charging member, and to obtain a stable and good uniform charging property and image quality for a long period of time. A member and a charging device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an effective line length SRlr.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of an image forming apparatus in which the charging member of the present invention is incorporated.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a charger (charging device) having the charging member of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Charging member
1a conductive support
1b Conductive elastic layer
1c Resistance layer
1d surface layer
11 Photoconductor
12 Laser writing device
13 Charger
14 Developing device
14a Container for storing toner
14b Stirring member
14c carrier
14d supply roller
15 Transfer device
16 Cleaning device
16a Casing
16b blade holder
16c cleaning blade
17 Paper tray
18 Paper take-out roller
19 Paper transport roller
20 Guide
21 Fixing device
21a heating roller
21b Pressure roller
22 Transport path
23 Discharge roller
24 transport path
25 discharge tray
31 Supporting member
32 pressure spring
33 pad holder
34 Cleaning Pad
35 DC power supply
36 AC power supply
U image forming device

Claims (5)

外周面に設けられる表面層の有効線長SRlrが107%以下であり、且つそのテーバー磨耗量が4.5mg以下であることを特徴とする帯電部材。A charging member, wherein the effective line length SRlr of the surface layer provided on the outer peripheral surface is 107% or less, and the Taber abrasion amount is 4.5 mg or less. 外周面に設けられる表面層が、結晶性樹脂と核剤とを含んでなることを特徴とする帯電部材。A charging member, wherein a surface layer provided on an outer peripheral surface includes a crystalline resin and a nucleating agent. 核剤が、リン酸塩、カルボン酸金属塩、及びソルビトール系化合物から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項2に記載の帯電部剤。The charging agent according to claim 2, wherein the nucleating agent is at least one selected from a phosphate, a metal carboxylate, and a sorbitol compound. 前記表面層が、熱処理を施されて形成されてな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。The charging member according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface layer is formed by performing a heat treatment. 帯電部材が被帯電体に当接され、該帯電部材に電圧を印加する手段を有する帯電装置であって、前記帯電部材が、請求項1〜4のいずれかに記載の帯電部材であることを特徴とする帯電装置。A charging device in which a charging member is brought into contact with a member to be charged and has a means for applying a voltage to the charging member, wherein the charging member is the charging member according to any one of claims 1 to 4. Characteristic charging device.
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