JP2008276021A - 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、導電性表面層とを有する接触帯電用の帯電部材であり、
前記表面層は、バインダー樹脂と該バインダー樹脂に分散した粒子を含み、表面に該粒子に由来する凸部を有し、前記粒子は、平均粒子径が1μm以上30μm以下であり、導電性金属酸化物及び金属から選ばれる少なくとも一方を含み、導電性を有している樹脂粒子であり、帯電部材の表面粗さRzjisが3μm以上20μm以下である。
【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し、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。上記樹脂粒子に導電性を付与する導電性物質としては、導電性金属酸化物や金属が用いられる。これらの物質は、樹脂粒子中に分散状態で含有されていても、樹脂粒子表面を被覆した状態で含有されていてもよく、樹脂粒子に均一に且つ中抵抗領域の導電性を付与する。このような金属酸化物や金属は、温度や湿度に対して安定であるものが、外的因子の変化に対しても樹脂粒子に安定した導電性を付与することができ、安定した均一放電により被帯電体の安定した帯電を実現できるため、好ましい。
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1×106Ω・cm以上1×1015Ω・cm以下であることが好ましい。表面層の体積抵抗率が1×106Ω・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1×1015Ω・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空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。
[導電性弾性層の作製]
[製造例1−1]導電性弾性層(導電性弾性ローラー)1
エピクロルヒドリンゴム(商品名エピクロマーCG105:ダイソー(株)製)100質量部、充填剤としてMTカーボン(商品名N991:Thermax社製)35質量部、酸化亜鉛5質量部及びステアリン酸1質量部をオープンロールで30分間混練した。この30分間混練したものに、下記の加硫促進剤と加硫剤とを加え、オープンロールでさらに15分間混練することによって、混練物を得た。
加硫促進剤:テトラメチルチウラムモノスルフィド(商品名ノクセラーTS:大内新興化学(株)製)0.5質量部、
加硫剤:イオウ1.2質量部。
製造例1−1と同様にして導電性弾性ローラー2〜14を作製した。
PMMA樹脂(商品名パラペットGF:(株)クラレ製)100質量部と導電剤Bとして酸化スズ(商品名S−1:(株)ジェムコ製)200質量部を250℃にてミキサー(W50EHT:ブラベンダー社製)にて10分溶融混錬した。室温で自然冷却後、液体窒素で樹脂を冷凍し、粉砕した後ふるいにて分級し、平均粒径5μm(粒径分布:±0.5μm)の樹脂粒子1を得た。
導電剤Bの種類、添加質量部数、分散時間、粒径を表1のように変更した以外は製造例2−1と同様にして樹脂粒子2〜9、12、13を作製した。使用した材料は以下のとおりである。
銅、商品名:COPPER POWDER 1050YP、三井金属鉱業(株)製
銀でコートされた銅(銀10%、銅90%)、商品名:10%Ag/COPPER POWDER1050YP、三井金属鉱業(株)製
[製造例2−10]樹脂粒子10
PMMA粒子(商品名MBX−5:積水化成品工業(株)製)500gに、メチルトリエトキシシラン(特級:キシダ化学)10gを、エッジランナーを稼動させながら添加し、588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で30分間混合攪拌を行った。次に、金属酸化物として酸化スズ(商品名S−1:(株)ジェムコ製)100gを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加し、更に588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で60分間混合攪拌を行った。これによりメチルトリエトキシシラン被覆に金属酸化物を付着させた後、乾燥機を用いて80℃で60分間乾燥を行い、樹脂粒子10を得た。このとき攪拌速度は22rpmで行った。
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液(商品名プラクセルDC2016:ダイセル化学工業(株)製)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。この溶液588.2質量部、上記アクリルポリオール溶液の固形分100質量部に対して、以下のものを入れ混合溶液を調整した。
導電性カーボン 20質量部
(商品名ケッチェンブラックEC600JD:ライオン(株)製)
変性ジメチルシリコーンオイル 0.08質量部
(商品名;SH28PA、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製)
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
このとき、HDIとIPDIの混合物は、「NCO/OH=1.0」となるように添加した。HDIとIPDIについては、HDI(商品名デュラネートTPA−B80E:旭化成工業製)、IPDI(商品名ベスタナートB1370:デグサ・ヒュルス製)を使用した。
樹脂粒子を樹脂粒子2〜10、12、13に変更した以外は、表面層溶液の製造例3−1と同様にして表面層溶液2〜10、12、13を製造した。
樹脂粒子を添加しない以外は、表面層溶液の製造例1と同様にして表面層溶液11を製造した。
樹脂粒子をPMMA粒子(商品名MBX−5:積水化成品工業(株)製)に変更した以外は、表面層溶液の製造例1と同様にして表面層溶液14を製造した。
表面層溶液1を導電性弾性ローラー1に1回ディッピング塗布し、常温で30分間以上風乾した後、80℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥し、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥して、導電性弾性ローラー1上に表面層を形成した。ディッピング塗布浸漬時間は9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が20mm/s、最終速度は2mm/sになるように調節し、20mm/sから2mm/sの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
製造例4−1と同様にして帯電部材2〜10、C1〜C3、R1を作製した。作製した帯電部材の物性を表1に示す。
帯電部材1をプロセスカートリッジに装着し、図6に示す電子写真装置に組み込み、ベタ画像(全面黒画像)を50枚出力して白画像(印字なし画像)を1枚出力することを1セットとして、6セット行い、帯電部材に汚れを付着させた。次に、現像装置、クリーニング装置を新品と交換し、E文字1%印字画像を1枚出力し、電子写真装置の回転を停止させた後、また画像形成動作を再開するという動作を繰り返した。この間欠方式にて(E文字1%印字画像を間欠耐久)、5000枚の画像出力(耐久試験)を行った。
実施例1と同様にして帯電部材2〜10について同様な評価を行った。結果を表2に示す。
実施例1と同様にして帯電部材C1〜C3、R1について同様な評価を行った。結果を表2に示す。
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 (8)
- 導電性基体と、導電性の表面層とを有する接触帯電用の帯電部材であり、
前記表面層は、バインダー樹脂と該バインダー樹脂に分散した粒子を含み、表面に該粒子に由来する凸部を有し、
前記粒子は、平均粒子径が1μm以上30μm以下であり、導電性金属酸化物及び金属から選ばれる少なくとも一方を含み、かつ導電性を有している樹脂粒子であり、
帯電部材の表面粗さRzjisが3μm以上20μm以下であることを特徴とする帯電部材。 - 前記粒子が、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。
- 前記導電性金属酸化物が導電性の酸化スズ及び導電性の酸化チタンから選ばれる少なくとも一方であり、前記金属が銅及び銀から選ばれる少なくとも一方であることを特徴とする請求項1又は2記載の帯電部材。
- 前記表面層が、平均粒子径が0.01μm以上、0.9μm以下である導電性の微粒子を更に含有することを特徴とする請求項1から3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4のいずれか記載の帯電部材。
- 請求項1から5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5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7記載の電子写真装置。
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