JP2008276020A - 帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性基体と、導電性の表面層を有する接触帯電用の帯電部材であり、該表面層は、バインダー樹脂及び該バインダー樹脂中に分散している樹脂粒子を含み、表面に該樹脂粒子に由来する凸部を有し、その表面における表面粗さRzjisが3μm以上20μm以下であり、前記樹脂粒子が、平均粒子径が1μm以上30μm以下であり、アイオノマー樹脂を含有し、かつ、導電性を有している。
【選択図】図5
Description
本発明の帯電部材における導電性基体は、導電性支持体と、その上に形成された導電性弾性層を有することが好ましい。
本発明の帯電部材における表面層は導電性であって、樹脂粒子を分散したバインダー樹脂により形成され、表面に前記樹脂粒子に由来する凸部を有する。
上記表面層に含有される樹脂粒子は、表面層の表面に凸部を形成し、これにより被帯電体とのニップ部において、被帯電体との表面間に放電空間を形成する。樹脂粒子が高分子化合物の樹脂により構成されることにより、適度な柔軟性と弾性を有し、無機微粒子に比べて被帯電体を損傷させるおそれがなく、好ましい。そして、樹脂粒子は凸部以外の表面層が付着物で覆われた場合でも、安定した帯電を行うことを可能とするため、導電性を有する。
上記表面層を構成するバインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂を用いることができる。具体的には、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂を挙げることができる。
上記表面層は導電性を有することにより、電圧を印加されて被帯電体間に放電を発生させ得る。表面層の体積抵抗率は上記環境1〜3において、それぞれ中・高抵抗領域の1.0×106Ω・cm以上1.0×1015Ω・cm以下であることが好ましい。表面層の体積抵抗率が1.0×106Ω・cm以上であれば、被帯電体に存在するピンホールに放電が集中して印加電圧が降下するのを抑制し、ピンホールが位置する被帯電体の長手方向全体に亘ってスジ状の帯電不良が発生するのを抑制することができる。表面層の体積抵抗率が1.0×1015Ω・cm以下であれば、帯電部材への通電を容易にし、これにより被帯電体を所定電位に帯電することができ、所望の濃度の画像を形成することができ、ゴースト画像等の発生を抑制することができる。
上記表面層のガラス転移温度Tgは粘弾性測定法で、ピーク温度で45℃以上が好ましく、特には50℃以上あることが好ましい。45℃以上であれば、被帯電体と接触したまま長期間放置した場合に被帯電体に貼着することを抑制し、トナー等の付着を抑制することができる。ガラス転移温度Tgは、表面層においてクラックの発生を抑制できる適度な可撓性を有するような範囲であることが好ましく、バインダー樹脂を構成する単量体の配合比を調整し、例えば、イソシアネートの配合比を調整し、所望の温度範囲とすることができる。
上記表面層の形成方法としては、例えば以下の方法を挙げることができる。上記表面層を構成する樹脂粒子、バインダー樹脂材料、その他の材料を、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル、パールミルビーズを利用した分散装置を用いて分散し、必要に応じて媒体と混合して表面層成形用塗料を作成する。得られた表面層成形用塗料を、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法、又はリングコート法により塗工、乾燥、硬化して成形することができる。
[表面の表面粗さ]
本発明の帯電部材において、その表面が表面粗さRzjisとして3μm以上20μm以下を有する。上記表面粗さは、JIS B0601−2001による十点平均粗さとするものであり、より好ましくは、5μm以上15μm以下である。かかる表面粗さを有することにより、被帯電体とのニップ部において相互の表面間に放電を良好に発生し得る微細な間隙を形成することができる。上記表面粗さRzjisが3μm以上であれば、放電を発生させることができ、スジ状の帯電不良の発生を抑制することができる。また、20μm以下であれば、帯電部材表面にトナーや外添剤等が付着するのを抑制し、不均一な帯電を行うことを抑制することができる。
本発明の帯電部材の電気抵抗としては、30℃/80%RHの高温高湿の環境中では1×104Ω以上であり、15℃/10%の低温低湿の環境中では1×108Ω以下であることが好ましい。低温低湿環境中の電気抵抗が1×108Ω以下であれば、被帯電体を所定の電位に帯電することができ、ゴースト画像の発生を抑制できることから、好ましい。また、高温高湿環境中の電気抵抗が1×104Ω以上であれば、被帯電体にピンホールがあったとしても印加電圧の電圧降下を生じさせず、画像上に横帯状の画像不良を発生させず好ましい。このような電気抵抗を上記範囲とするためには、例えば、導電性弾性層の体積抵抗率を1×104〜1×108Ω・cmに調整し、また、表面層を体積抵抗率を1×106〜1×1015Ω・cm、かつ膜厚を1〜100μmに調整することが挙げられる。
本発明の電子写真装置は、上記帯電部材と、被帯電体と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを有することを特徴とし、帯電部材に直流電圧のみを印加し、被帯電部材を帯電するものであることが好ましい。
本発明のプロセスカートリッジは、上記帯電部材と被帯電体とを備え、電子写真装置本体に着脱自在に一体化されたものであることを特徴とする。
[樹脂粒子1]
エチレン-アクリル酸共重合体(アクリル酸含有量3mmol/g)を12.5Kg、キシレン23.5Kg、イソブチルアルコール28Kgを用意した。250L反応槽に用意したエチレン−アクリル酸共重合体、キシレン、イソブチルアルコールを入れ、水酸化カリウム1.6Kgを5Lのメタノールに溶解した液を攪拌下の反応槽に加えた。攪拌下で110℃に加熱し、6時間反応させた。室温まで冷却し静置して上澄み液を抜き取った。続いて、更にアセトン50Lを加えて再び30分間攪拌した後、上澄み液を抜き取り、50℃で減圧乾燥した。得られた樹脂を、2軸押出機にて210℃でペレタイズしてペレットを得た。
エチレン-アクリル酸共重合体(アクリル酸含有量3mmol/g)に替えてエチレン-メチルメタクリレート共重合体(MMA含有量2mmol/g)を用い、水酸化カリウムの使用量を1.25Kgとした以外は樹脂粒子(1)と同様にしてペレットを製造した。得られたペレットを樹脂粒子(1)と同様に粉砕を行い、その後分級を行って、平均粒子径8.3μmの樹脂粒子(2)を得た。樹脂粒子(2)の体積抵抗率は2.7×107Ω・cmであった。樹脂の架橋構造を以下に示す。
水酸化カリウム1.6kgに替えて炭酸セシウム5.4Kgとした以外は樹脂粒子(1)と同様にしてペレットを製造した。得られたペレットを樹脂粒子(1)と同様に粉砕を行い、その後分級を行って、平均粒子径7.9μmの樹脂粒子(3)を得た。樹脂粒子(3)の体積抵抗率は6.0×105Ω・cmであった。樹脂の架橋構造を以下に示す。
平均粒子径1.5μmとなるように分級した以外は樹脂粒子(1)と同様にして、平均粒子径1.3μmの樹脂粒子(4)を得た。樹脂粒子(4)の体積抵抗率は2.1×108Ω・cmであった。
平均粒子径20μmとなるように分級した以外は樹脂粒子(1)と同様にして、平均粒子径20.5μmの樹脂粒子(5)を得た。樹脂粒子(5)の体積抵抗率は1.9×108Ω・cmであった。
平均粒子径30μmとなるように分級した以外は樹脂粒子(1)と同様にして、平均粒子径29.8μmの樹脂粒子(6)を得た。樹脂粒子(4)の体積抵抗率は2.3×108Ω・cmであった。
実施例1で得た樹脂3Kgとニュクレル1601(商品名:三井・デュポンポリケミカル社製、Naアイオノマー)2Kgのアイオノマーをバンバリーミキサーにより溶融混合し、アンダーエクストルーダーでペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子(1)と同様に粉砕を行い、その後分級を行って、平均粒子径7.9μmの樹脂粒子(7)を得た。記樹脂粒子(7)の体積抵抗率は7.2×1010Ω・cmであった。
平均粒子径0.5μmとなるように分級した以外は樹脂粒子(1)と同様にして、平均粒子径0.4μmの樹脂粒子(8)を得た。樹脂粒子(8)の体積抵抗率は7.7×107Ω・cmであった。
平均粒子径35μmとなるように分級した以外は樹脂粒子(1)と同様にして、平均粒子径35.2μmの樹脂粒子(9)を得た。樹脂粒子(9)の体積抵抗率は7.7×107Ω・cmであった。
[帯電部材の作製]
[導電性弾性層の作製]
以下の物質を密閉型ミキサーで10分間混練した。
エピクロルヒドリンゴム(エピクロルヒドリン-エチレンオキサイド-アリルグリシジルエーテル三元共重合体) 100質量部
炭酸カルシウム(充填剤) 50質量部
ステアリン酸亜鉛(滑剤) 1質量部
カーボンブラック(FEF)(研磨性改善のための補強材) 5質量部
酸化亜鉛 5質量部
セバシン酸とプロピレングリコールの共重合体(分子量8000)(可塑剤)5質量部
2−メルカプトベンズイミダゾール(老化防止剤) 1質量部
過塩素酸4級アンモニウム塩(下記式) 2質量部
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が17質量%となるように調整した。この混合液588.2質量部に、固形分100質量部に対して、以下のものを添加して混合液を調製した。
針状ルチル型酸化チタン微粒子 30質量部
変性ジメチルシリコーンオイル 0.08質量部
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)とイソホロンジイソシアネート(IPDI)の各ブタノンオキシムブロック体の7:3の混合物
80.14質量部
針状ルチル型酸化チタン微粒子は、ヘキサメチレンジシラザンとジメチルシリコーンで表面処理し、平均粒子径0.015μm、縦:横=3:1である。ブロックHDIとブロックIPDIの混合物は、「NCO/OH=1.0」となるように添加した。
[汚れ付着促進]
帯電ローラーをプロセスカートリッジに装着し、カラーレーザージェット3800(キヤノン社製)により、常温常湿環境下(25℃、50%RH)で単色ベタ画像を50枚連続出力し、その後、ベタ白画像を1枚通紙した。この操作を6回繰り返して、合計で、300枚の単色ベタ画像を出力した。この作業によって、帯電ローラー表面に強制的にトナーや外添剤を付着させた。
汚れ付着帯電ローラーを用いて、以下に示すように画像形成を行い、帯電を評価した。
図4に示す電気抵抗値の測定装置を用い、安定化電源34から直流電圧−200Vを印加したときに帯電ローラーに流れる電流を電流計35で測定して帯電ローラーの抵抗を計算した。測定は、軸の両端にそれぞれ5Nの力を加えて、直径30mmの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速45mm/secで回転させ、N/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した帯電ローラーについて行った。電気抵抗は、2.2×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(2)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、14μm、電気抵抗は、1.9×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(3)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、16μm、電気抵抗は、1.5×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(4)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面層作製において膜厚が5μmとなるようにディッピング引き上げ速度や、塗料濃度を調整した。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、5.1μm、電気抵抗は、3.2×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(5)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面層作製において膜厚が28μmとなるようにディッピング引き上げ速度や、塗料濃度を調整した。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、27.5μm、電気抵抗は、3.7×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(6)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面層作製において膜厚が75μmとなるようにディッピング引き上げ速度や、塗料濃度を調整した。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、74.5μm、電気抵抗は、5.7×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(7)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、14.8μm、電気抵抗は、8.7×105Ωであった。
樹脂粒子を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、帯電評価を行った。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。初期から横スジの帯電不良が発生し、耐久枚数の増加とともに更に横スジ状の画像ムラのレベルが悪化していった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(8)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面層作製において膜厚が5μmとなるようにディッピング引き上げ速度や、塗料濃度を調整した。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、5.2μm、電気抵抗は、5.1×105Ωであった。
樹脂粒子(1)を樹脂粒子(9)に替えた以外は、実施例1と同様にして帯電ローラーを作製し、表面粗さ、膜厚、電気抵抗を測定し、帯電評価を行った。表面層作製において膜厚が45μmとなるようにディッピング引き上げ速度や、塗料濃度を調整した。表面粗さ、帯電評価の結果を、それぞれ表1、2に示す。表面層の膜厚は、48μm、電気抵抗は、7.7×105Ωであった。
2 導電性弾性層(導電性基体)
3 表面層
4 感光体(被帯電体)
5 帯電ローラー(帯電部材)
6 現像ローラー(現像手段)
8 転写ローラー(転写手段)
11 露光
Claims (9)
- 導電性基体と、導電性の表面層を有する接触帯電用の帯電部材であり、
該表面層は、バインダー樹脂及び該バインダー樹脂中に分散している樹脂粒子を含み、表面に該樹脂粒子に由来する凸部を有し、その表面における表面粗さRzjisが3μm以上20μm以下であり、
前記樹脂粒子が、平均粒子径が1μm以上30μm以下であり、アイオノマー樹脂を含有し、かつ、導電性を有していることを特徴とする帯電部材。 - 前記樹脂粒子が、1.0×106Ω・cm以上1.0×1010Ω・cm以下の体積抵抗率を有することを特徴とする請求項1記載の帯電部材。
- 前記樹脂粒子が、アルカリ金属をイオン源とした、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の帯電部材。
- 前記イオン源がカリウム、ルビジウム、及びセシウムから選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項3記載の帯電部材。
- 前記表面層が、一次粒子径が0.01μm以上、0.9μm以下である導電性の微粒子を含有することを特徴とする請求項1から4のいずれか記載の帯電部材。
- 前記表面層が塗布方法により形成されたものであることを特徴とする請求項1から5のいずれか記載の帯電部材。
- 請求項1から6のいずれか記載の帯電部材と被帯電体とを備え、電子写真装置本体に着脱自在に一体化されたものであることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1から6のいずれか記載の帯電部材と、被帯電体と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを有することを特徴とする電子写真装置。
- 帯電部材に直流電圧のみを印加し、被帯電部材を帯電することを特徴とする請求項8記載の電子写真装置。
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