JP2011237470A - 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】導電性基体および表面層としての導電性樹脂層を有する帯電部材であって、該導電性樹脂層はバインダーと導電性微粒子とボウル形状の樹脂粒子とを含有しており、
一部の該ボウル形状の樹脂粒子は、該帯電部材の表面に露出しており、該帯電部材の表面は、該帯電部材の表面に露出している該ボウル形状の樹脂粒子の開口に由来する凹部および該ボウル形状の樹脂粒子の開口のエッジに由来する凸部とを有しており、かつ、該帯電部材の表面に露出している該ボウル形状の樹脂粒子は底部に亀裂を有しており、該亀裂において該導電性樹脂層が該帯電部材の表面に通じている。
【選択図】図2
Description
そこで、本発明の目的は、表面に凸部を有することにより、表面に汚れが蓄積された場合にも安定した帯電性能を維持でき、かつ、電子写真感光体の表面の削れをも有効に抑制することのできる帯電部材の提供にある。また、本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像の安定した形成に資するプロセスカートリッジ及び電子写真装置の提供にある。
図(2a)及び(2b)は、帯電部材の表面層を構成する導電性樹脂層3の表面部分の部分断面図である。導電性樹脂層に含有されている一部のボウル形状の樹脂粒子61は、前記帯電部材の表面に露出している。そして、帯電部材の表面は、表面に露出しているボウル形状の樹脂粒子の開口51に由来する凹部52と、表面に露出しているボウル形状の樹脂粒子の開口のエッジ53に由来する凸部54とを有している。また、表面に露出しているボウル形状の樹脂粒子は底部52に亀裂を有している。そして、該亀裂59において、導電性樹脂層3が帯電部材の表面に通じている。
本発明の導電性樹脂層に含有されるバインダーとしては、公知のゴムまたは樹脂を使用することができる。ゴムとしては、例えば、天然ゴムやこれを加硫処理したもの、合成ゴムを挙げることができる。合成ゴムとしては以下のものが挙げられる。エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム及びフッ素ゴム等。樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の如き樹脂が使用できる。中でも、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂がより好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。また、これらバインダーの原料である単量体を共重合させ、共重合体としてもよい。導電性樹脂層を、第1の導電性樹脂層と第2の導電性樹脂層で形成する場合、第1の導電性樹脂層に用いるバインダーは、ゴムを使用することが好ましい。これは、ボウル形状の樹脂粒子にかかる圧力が、より緩和されやすくなる傾向にあるためである。第1の導電性樹脂層に用いるバインダーとしてゴムを使用した場合、第2の導電性樹脂層に用いるバインダーは、樹脂を使用することが好ましい。これは、電子写真感光体との密着性及び摩擦性の制御を、より容易に行うことができるためである。導電性樹脂層は、プレポリマー化したバインダーの原料に架橋剤等を添加し、硬化または架橋することによって形成してもよい。本発明においては、上記混合物についても、以下、バインダーと称して説明する。
導電性樹脂層は導電性を発現するために公知の導電性微粒子を含有する。導電性微粒子としては金属酸化物、金属微粒子、カーボンブラック等が挙げられる。また、これらの導電性微粒子を、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。導電性樹脂層中における導電性微粒子の含有量の目安としては、バインダー100質量部に対して2〜200質量部、特には5〜100質量部である。第1の導電性樹脂層と第2の導電性樹脂層に使用するバインダー及び導電性微粒子は、同じであっても、異なっていてもよい。
導電性樹脂層を形成する方法を下記に例示する。まず、導電性基体上に、バインダーに導電性微粒子及び中空形状の樹脂粒子を分散させた被覆層(以下、「予備被覆層」と称す)を作成する。その後、表面を研磨することにより、中空形状の樹脂粒子の一部を削除してボウル形状とし、ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹部と、ボウル形状の樹脂粒子の開口のエッジによる凸部を形成する(以下、「ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹凸形状」と称す)。この様に導電性樹脂層を形成し、次にその表面に電子線照射を行い、樹脂粒子の底部に亀裂を生じさせる。
まず、予備被覆層に中空形状の樹脂粒子を分散させる方法について説明する。第1の方法としては、粒子の内部に気体を含有している、いわゆる中空形状の粒子を、バインダー及び導電性微粒子に分散させた導電性樹脂組成物を作製し、この組成物を、導電性基体上に被覆し、乾燥、硬化、または、架橋等を行う方法を例示することができる。中空形状の樹脂粒子に用いる材料としては、前述した公知の樹脂を挙げることができる。
続いて、予備被覆層の形成方法について説明する。予備被覆層の形成方法としては、静電スプレー塗布、ディッピング塗布、ロール塗布、所定の膜厚に成膜されたシート形状又はチューブ形状の層を接着又は被覆する方法、型内で所定の形状に材料を硬化、成形する方法等が挙げられる。また、特に、バインダーがゴムの場合には、クロスヘッドを備えた押出機を用いて、導電性基体と未加硫ゴム組成物を一体的に押出して作製することもできる。クロスヘッドとは、電線や針金の被覆層を構成するために用いられる、押出機のシリンダ先端に設置して使用する押出金型である。この後、乾燥、硬化または架橋等を経た後、予備被覆層の表面を研磨して、中空形状の樹脂粒子の一部を削除してボウル形状とする。研磨方法としては、円筒研磨方法やテープ研磨法を使用できる。円筒研磨機としては、トラバース方式のNC円筒研磨機、プランジカット方式のNC円筒研磨機等を例示できる。
予備被覆層の厚みが中空粒子の平均粒径の5倍以下場合、予備被覆層表面には、中空形状の樹脂粒子由来の凸部が、形成されている場合が多い。この場合には、中空形状の樹脂粒子の凸部の一部を削除して、ボウル形状とし、ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹凸形状を形成することができる。この場合、研磨時に帯電部材にかかる圧力が比較的小さい、テープ研磨を使用することがより好ましい。一例として、テープ研磨方式を使用する際の、予備被覆層の研磨条件として好ましい範囲を下記に示す。研磨テープは、研磨砥粒を樹脂に分散させ、それを、シート状基材に塗布している。研磨砥粒としては、酸化アルミニウム、酸化クロム、炭化珪素、酸化鉄、ダイヤモンド、酸化セリウム、コランダム、窒化珪素、炭化珪素、炭化モリブデン、炭化タングステン、炭化チタン及び酸化珪素等が例示できる。研磨砥粒の平均粒径は、0.01μm以上、50μm以下が好ましく、よりこのましくは、1μm以上、30μm以下である。なお、上記、研磨砥粒の平均粒径は、遠心沈降法で測定されたメジアン径D50である。上記好ましい範囲の研磨砥粒を有する研磨テープの番手の好ましい範囲は、500以上、20000以下であり、より好ましくは、1000以上、10000以下である。研磨テープの具体例を以下に挙げる。MAXIMA LAP、MAXIMA Tタイプ(商品名、レフライト株式会社製)、ラピカ(商品名、KOVAX社製)、マイクロフィニッシングフィルム、ラッピングフィルム(商品名、住友3M株式会社製)、ミラーフィルム、ラッピングフィルム(商品名、三共理化学株式会社製)、ミポックス(商品名、日本ミクロコーティング株式会社製)等。
予備被覆層の厚みが中空形状の樹脂粒子の平均粒径の5倍を超える場合、予備被覆層の表面には、中空形状の樹脂粒子由来の凸部が、形成されていない場合が発生する。この様な場合は、中空形状の樹脂粒子と予備被覆層との研磨性の差を利用して、ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹凸形状を形成することができる。中空形状の樹脂粒子は、内部に気体を内包しているため、高反発弾性を有する。これに対し、予備被覆層のバインダーとしては、比較的低い反発弾性を有し、かつ、伸びの小さなゴムまたは樹脂を選択する。これにより、予備被覆層は研磨されやすく、中空形状の樹脂粒子は研磨されにくい状態を達成することができる。上記状態の予備被覆層を研磨すると、中空形状の樹脂粒子は、予備被覆層と同じ状態で研磨されることなく、中空形状の樹脂粒子の一部のみを削除したボウル形状とすることができる。これにより、予備被覆層の表面に、ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹凸形状を形成することができる。この方法は、中空形状の樹脂粒子と予備被覆層との研磨性の差を利用して、凹凸形状を形成する方法であるため、予備被覆層に使用するバインダーには、ゴムを使用することが好ましい。この中でも、低反発弾性、かつ、伸びが小さいという観点から、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムを使用することが、特に好ましい。中空形状の樹脂粒子に使用する樹脂としては、気体透過性が低く、高反発弾性を有するという観点から、極性基を有する樹脂が好ましく、下記式(1)示すユニットを有する樹脂が、より好ましい。特に、研磨性を制御しやすいという観点から、式(1)に示すユニットと、式(5)に示すユニットの両方を有することが、更に好ましい。
〔研磨方法〕
研磨方法としては、円筒研磨方法やテープ研磨法を使用することができるが、材料の研磨性の差を顕著に引き出す必要があるため、より速く研磨する条件とすることが好ましい。この観点から、円筒研磨方法を使用することがより好ましい。円筒研磨法のなかでも、長手方向を同時に研磨でき、研磨時間が短縮できるという観点から、プランジカット方式を使用することが、更に好ましい。また、研磨面を均一にするという観点から従来行われていたスパークアウト工程(侵入速度0mm/minでの研磨工程)を、できるだけ短時間とする、もしくは行わないことが好ましい。一例として、プランジカット方式の円筒研磨機を使用する際の、予備被覆層の研磨条件として好ましい範囲を下記に示す。円筒研磨砥石の回転数は、1000〜4000rpm、特には、2000〜4000rpmが好ましい。予備被覆層への侵入速度は、5〜30mm/min、特には、10〜30mm/minがより好ましい。侵入工程の最後には、研磨表面に慣らし工程を有してもよく、0.1以上0.2mm/min以下の侵入速度で2秒以内とすることが好ましい。スパークアウト工程(侵入速度0mm/minでの研磨工程)は、3秒以下が好ましい。予備被覆層を形成した部材が回転可能な形状の場合(例えば、ローラ形状の場合)は、回転数を、50rpm以上、500rpm以下に設定することが好ましく、更には、200rpm以上に設定することがより好ましい。上記の条件とすることで、導電性樹脂層表面に、ボウル形状の樹脂粒子の開口による凹凸形状を、より容易に形成することができる。
次いで、作製した導電性樹脂層の表面に、更に電子線照射を行う。電子線照射を行うことにより、ボウル形状の樹脂粒子の底部に亀裂を生じさせ、帯電部材の表面に導電性樹脂層を露出させることができる。この際、導電性樹脂層は、前述したバインダーのうち電子線照射により架橋するゴムを使用することが好ましい。またボウル形状の樹脂粒子は、電子線照射により崩壊するユニットを有することが好ましい。電子線照射した際、以下のような挙動により、ボウル形状の樹脂粒子の底部に亀裂が生じ、導電性樹脂層が露出すると推測している。すなわち、電子線照射を行うと、導電性樹脂層は架橋により収縮する。ボウル形状の樹脂粒子は、電子線により崩壊するユニットの化学結合が切断され、ボウル形状の樹脂粒子の強度は低下する。このため、導電性樹脂層の収縮に伴う変形に、ボウル形状の樹脂粒子が追従できず、樹脂粒子に亀裂が生じ、導電性樹脂層が露出すると推測している。
D=(K・I)/V ・・・(1)
ここで、Dは線量(kGy)、Kは装置定数、Iは電子電流(mA)、Vは処理スピード(m/min)である。装置定数Kは装置個々の効率を表す定数であって、装置の性能の指標である。装置定数Kは一定の加速電圧の条件で、電子電流と処理スピードを変えて線量を測定することによって求めることができる。電子線の線量測定は、線量測定用フィルムをローラ表面に貼り付け、これを実際に電子線照射装置で処理し、この線量測定用フィルムの電子線の線量をフィルム線量計により測定する。線量測定用フィルムはFWT−60、フィルム線量計はFWT−92D型(いずれもFar West Technology社製)である。本発明における電子線の線量は30〜3000kGyの範囲が好ましい。30kGy以上で亀裂を発生させるのに十分な強度を得ることができる。また、3000kGy以下とすることで導電性樹脂層が高硬度化しすぎるのを抑制することができる。
本発明の導電樹脂層は、前記の導電性微粒子に加え、イオン導電剤や絶縁性粒子を含有してもよい。
本発明の帯電部材に用いられる導電性基体は、導電性を有し、その上に設けられる導電性樹脂層等を支持する機能を有するものである。材質としては、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケルの如き金属やその合金を挙げることができる。
本発明の帯電部材には、導電性基体と導電性樹脂層との間に、導電性弾性層を形成してもよい。導電性弾性層に使用するバインダーとしては、公知のゴムまたは樹脂を使用することができる。帯電部材と感光体との間で十分なニップを確保するという観点から、比較的低い弾性を有することが好ましく、ゴムを使用することがより好ましい。ゴムとしては、前述したゴムを例示することができる。導電性弾性層は、その体積抵抗率が、温度23℃、湿度50%RHの環境下で、102Ω・cm以上、1010Ω・cm以下であることが好ましい。
本発明に係る帯電部材は、上記導電性基体と導電性樹脂層を有するものであればよく、その形状も、ローラ状、平板状等いずれであってもよい。以下において、帯電部材の一例としての、帯電ローラを使用して詳細に説明する。導電性基体上には、その直上の層と、接着剤を介して接着してもよい。この場合、接着剤は導電性であることが好ましい。導電性とするため、接着剤には公知の導電剤を有することができる。
本発明に係る帯電部材は、電子写真装置の構成部品として使用することができる。この電子写真装置は、該帯電部材、露光装置及び現像装置を少なくとも有する。本発明の帯電部材を備える電子写真装置の一例の概略構成を図6に示す。電子写真装置は、電子写真感光体、電子写真感光体の帯電装置、潜像形成装置、現像装置、転写装置、電子写真感光体上の転写残トナーを回収するクリーニング装置および定着装置等を有する。
本発明に係るプロセスカートリッジは、上記した本発明にかかる帯電部材と、該帯電部材に接触して配置された被帯電体(電子写真感光体等)とが一体化され、電子写真装置の本体に着脱自在に構成されている。
図5は、帯電ローラの電気抵抗値の測定装置である。導電性基体1の両端を、荷重のかかった軸受け33、33により電子写真感光体と同じ曲率の円柱形金属32に、平行になるように当接させる。この状態で、モータ(不図示)により円柱形金属32を回転させ、当接した帯電ローラ5を従動回転させながら安定化電源34から直流電圧−200Vを印加する。この時に流れる電流を電流計35で測定し、帯電ローラの抵抗値を計算する。本発明において、荷重は各4.9Nとし、金属製円柱は直径φ30mm、金属製円柱の回転は周速45mm/secとする。
日本工業規格(JIS)B 0601−1994に基づき、表面粗さ測定器(商品名:SE−3500、株式会社小坂研究所製)を用いて測定する。Rzは帯電部材表面の無作為に選択した6箇所における測定値の平均値とする。Smは、帯電部材表面の無作為に選択した6箇所における10点測定値の平均値を求め、次いで当該6箇所の平均値として求められる値とする。測定にあたり、カットオフ値は0.8mm、評価長さは8mmとする。
導電性樹脂層の任意の点を500μmに亘って、20nmずつ集束イオンビーム(商品名:FB−2000C、日立製作所社製)にて切り出し、その断面画像を撮影する。そして同じボウル形状の樹脂粒子を撮影した画像を組み合わせ、ボウル形状の樹脂粒子の立体像を算出する。立体像から、図3で示すように最大径58と、図4で示す開口径の最小径74を算出する。また、上記立体像から、ボウル形状の樹脂粒子の任意の5点において、外径と内径の差を算出する。このような作業を視野内の樹脂粒子10個について行う。そして、同様の測定を帯電部材の長手方向10箇所について行い、得られた計100個の樹脂粒子の平均値を算出する。
帯電部材表面をレーザ顕微鏡(商品名:LXM5 PASCAL;カール・ツアイス(Carl Zeiss)社製)を用いて、縦0.5mm、横0.5mmの視野で観察する。レーザを視野内のX−Y平面でスキャンさせることにより2次元の画像データを得、更に焦点をZ方向に移動させ、上記のスキャンを繰り返すことにより3次元の画像データを得る。その結果、まず、ボウル形状の樹脂粒子の開口に由来する凹部と、ボウル形状の樹脂粒子の開口のエッジに由来する凸部を有していることを確認できる。更に、前記凸部54の頂点55と、前記凹部の底部56との高低差57を算出する。更にボウル形状の樹脂粒子は底部において亀裂を有しており、そこから導電性樹脂層が露出していることを確認できる。このような作業を視野内のボウル形状の樹脂粒子2個について行う。そして、同様の測定を帯電部材の長手方向50箇所について行い、得られた計100個の樹脂粒子の平均値を算出する。
以下製造例1〜37について説明するが、製造例の内訳は次の通りである。製造例1〜29は樹脂粒子の製造例である。製造例30〜33は樹脂粒子を含む導電性ゴム組成物1〜4の製造例である。製造例34は複合導電性微粒子の製造例である。製造例35は表面処理酸化チタン粒子の製造例である。製造例36及び37は、樹脂粒子を含む導電性樹脂塗布液1及び2の製造例である。樹脂粒子の平均粒径は体積平均粒径を意味する。
イオン交換水4000質量部と、分散安定剤としてコロイダルシリカ9質量部及びポリビニルピロリドン0.15質量部を添加し、水性混合液を調製した。次いで、重合性単量体としてアクリロニトリル50質量部、メタクリロニトリル45質量部及び、メチルメタクリレート5質量部と、内包物質としてノルマルヘキサン12.5質量部と、重合開始剤としてジクミルパーオキシド0.75質量部からなる油性混合液を調製した。この油性混合液を、前記水性混合液に添加し、更に水酸化ナトリウム0.4質量部を添加することにより、分散液を調製した。
コロイダルシリカの添加部数を4.5質量部に変更した以外は製造例1と同様の方法で樹脂粒子を作製した。また同様に分級して平均粒径50μmの樹脂粒子2を得た。
<製造例3>〔樹脂粒子3の作製〕
製造例2で分級した粒経違いの平均粒径60μmの粒子を樹脂粒子3とした。
<製造例4>〔樹脂粒子4の作製〕
製造例1で分級した粒経違いの平均粒径18μmの粒子を樹脂粒子4とした。
<製造例5>〔樹脂粒子5の作製〕
製造例1で分級した粒経違いの平均粒径10μmの粒子を樹脂粒子5とした。
製造例2で分級した粒経違いの平均粒径40μmの粒子を樹脂粒子6とした。
<製造例7>〔樹脂粒子7の作製〕
製造例1で分級した粒経違いの平均粒径15μmの粒子を樹脂粒子7とした。
<製造例8>〔樹脂粒子8の作製〕
重合性単量体をアクリロニトリル80質量部及びメチルメタクリレート20質量部に変更した以外は、製造例2と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径30μmの樹脂粒子8を得た。
<製造例9>〔樹脂粒子9の作製〕
コロイダルシリカの添加部数を9質量部に変更した以外は製造例8と同様にして、樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径10μmの樹脂粒子9を得た。
製造例9で分級した粒経違いの平均粒径15μmの粒子を樹脂粒子10とした。
<製造例11>〔樹脂粒子11の作製〕
製造例8で分級した粒経違いの平均粒径50μmの粒子を樹脂粒子11とした。
<製造例12>〔樹脂粒子12の作製〕
製造例1において、重合性単量体をメタクリロニトリル45質量部及びメチルアクリレート55質量部に変更した以外は、製造例1と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径25μmの樹脂粒子12を得た。
<製造例13>〔樹脂粒子13の作製〕
製造例12で分級した粒経違いの平均粒径15μmの粒子を樹脂粒子13とした。
コロイダルシリカの添加部数を4.5質量部に変更した以外は製造例12と同様にして、樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径30μmの樹脂粒子14を得た。
<製造例15>〔樹脂粒子15の作製〕
製造例14で分級した粒経違いの平均粒径40μmの粒子を樹脂粒子15とした。
<製造例16>〔樹脂粒子16の作製〕
重合性単量体をアクリルアミド45質量部及び、メタクリルアミド55質量部に変更した以外は、製造例2と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径40μmの樹脂粒子16を得た。
製造例16で分級した粒経違いの平均粒径45μmの粒子を樹脂粒子17とした。
<製造例18>〔樹脂粒子18の作製〕
製造例16で分級した粒経違いの平均粒径30μmの粒子を樹脂粒子18とした。
<製造例19>〔樹脂粒子19の作製〕
重合性単量体をアクリロニトリル37.5質量部及び、メタクリルアミド62.5質量部に変更した以外は、製造例1と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径8μmの樹脂粒子19を得た。
<製造例20>〔樹脂粒子20の作製〕
製造例19で分級した粒経違いの平均粒径20μmの粒子を樹脂粒子20とした。
製造例19で分級した粒経違いの平均粒径25μmの粒子を樹脂粒子21とした。
<製造例22>〔樹脂粒子22の作製〕
製造例1において、重合性単量体をメタクリロニトリル50質量部及び、アクリルアミド50質量部に変更した以外は、製造例1と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径20μmの樹脂粒子22を得た。
<製造例23>〔樹脂粒子23の作製〕
コロイダルシリカの添加部数を4.5質量部に変更した以外は製造例22と同様にして、樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径30μmの樹脂粒子23を得た。
重合性単量体をメチルメタクリレート60質量部及び、アクリルアミド40質量部に変更した以外は、製造例2と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径40μmの樹脂粒子24を得た。
<製造例25>〔樹脂粒子25の作製〕
製造例24で分級した粒経違いの平均粒径50μmの粒子を樹脂粒子25とした。
<製造例26>〔樹脂粒子26の作製〕
コロイダルシリカの添加部数を18質量部に変更した以外は製造例24と同様にして、樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径10μmの樹脂粒子26を得た。
重合性単量体をアクリルアミド100質量部に変更した以外は、製造例1と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径8μmの樹脂粒子27を得た。
<製造例28>〔樹脂粒子28の作製〕
重合性単量体をアクリロニトリル100質量部に変更した以外は、製造例2と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径50μmの樹脂粒子28を得た。
<製造例29>〔樹脂粒子29の作製〕
重合性単量体を塩化ビニリデン100質量部に変更した以外は、製造例2と同様の方法で樹脂粒子を作製し、分級して、平均粒径50μmの樹脂粒子29を得た。
アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)(商品名:N230SV、JSR社製)100質量部に対し下記4成分を加えて、50℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
・カーボンブラック(商品名:トーカブラック#7360SB、東海カーボン社製):48質量部、
・ステアリン酸亜鉛(商品名:SZ−2000、堺化学工業社製):1質量部、
・酸化亜鉛(商品名:亜鉛華2種、堺化学工業社製):5質量部、
・炭酸カルシウム(商品名:シルバーW、白石工業社製):20質量部。
スチレンブタジエンゴム(SBR)(商品名:SBR1500、JSR社製)100質量部に対し下記6成分を加えて、80℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
・酸化亜鉛(製造例30と同様のもの):5質量部、
・ステアリン酸亜鉛(製造例30と同様のもの):2質量部、
・カーボンブラック(商品名:ケッチェンブラックEC600JD、ライオン社製):8質量部、
・カーボンブラック(商品名:シーストS、東海カーボン社製):40質量部、
・炭酸カルシウム(製造例30と同様のもの):15質量部、
・パラフィンオイル(商品名:PW380、出光興産社製):20質量部。
アクリロニトリルブタジエンゴムをブタジエンゴム(BR)「JSR BR01」(商品名、JSR社製)に変更し、カーボンブラックを30質量部に変更した。上記以外は、製造例30と同様にして、導電性ゴム組成物3を作製した。
クロロプレンゴム(商品名:ショープレンWRT、昭和電工(株)製)75質量部に対し下記3成分を加えて、50℃に調節した密閉型ミキサーにて15分間混練した。
・NBR(商品名:ニッポール401LL、日本ゼオン(株)製):25質量部、
・ハイドロタルサイト(商品名:DHT−4A−2、協和化学工業(株)製):3質量部、
・第4級アンモニウム塩(商品名:KS−555、花王(株)製):5質量部。
シリカ粒子(平均粒子径15nm、体積抵抗率1.8×1012Ω・cm)7000質量部に、メチルハイドロジェンポリシロキサン140質量部を、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分間混合攪拌した。この時の攪拌速度は22rpmであった。その中に、カーボンブラック「#52」(商品名、三菱化学社製)7000質量部を、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。このようにしてメチルハイドロジェンポリシロキサンで被覆したシリカ粒子の表面にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて80℃で60分間乾燥を行い、複合導電性微粒子1を作製した。この時の攪拌速度は22rpmであった。なお、得られた複合導電性微粒子は、平均粒径が15nmであり、体積抵抗率は1.1×102Ω・cmであった。
針状ルチル型酸化チタン粒子(平均粒径15nm、縦:横=3:1、体積抵抗率2.3×1010Ω・cm)1000質量部に、表面処理剤としてイソブチルトリメトキシシラン110質量部及び溶媒としてトルエン3000質量部を配合してスラリーを調製した。このスラリーを、攪拌機で30分間混合した後、有効内容積の80%が平均粒子径0.8mmのガラスビーズで充填されたビスコミルに供給し、温度35±5℃で湿式解砕処理を行った。湿式解砕処理して得たスラリーを、ニーダーを用いて減圧蒸留(バス温度:110℃、製品温度:30〜60℃、減圧度:約100Torr)によりトルエンを除去し、120℃で2時間表面処理剤の焼付け処理を行った。焼付け処理した粒子を室温まで冷却した後、ピンミルを用いて粉砕して、表面処理酸化チタン粒子1を作製した。
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液「プラクセルDC2016」(商品名、ダイセル化学工業株式会社製)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1000質量部(アクリルポリオール固形分100質量部)に対して、下記成分を加え、混合溶液を調整した。
・複合導電性微粒子(製造例34で作製):45質量部、
・表面処理酸化チタン粒子(製造例35で作製):20質量部、
・変性ジメチルシリコーンオイル(*1):0.08質量部、
・ブロックイソシアネート混合物(*2):80.14質量部、
このとき、ブロックイソシアネート混合物は、イソシアネート量としては「NCO/OH=1.0」となる量であった。
(*1)変性ジメチルシリコーンオイル「SH28PA」(商品名、東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製)
(*2)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混合物。
樹脂粒子1を樹脂粒子18に変更した以外は、製造例36と同様にして、導電性樹脂塗布液2を作製した。
実施例1は、図(1a)に示したように、導電性基体上に導電性樹脂層を有している帯電ローラにかかるものである。
直径6mm、長さ252.5mmのステンレス製基体に、カーボンブラックを10質量%含有させた熱硬化性接着剤を塗布し、乾燥したものを導電性基体として使用した。
図7に示すクロスヘッドを具備する押出成形装置を用いて、導電性基体を中心軸として、同軸上に円筒状に製造例30で作製した導電性ゴム組成物1を被覆した。被覆したゴム組成物の厚みは、1.75mmに調整した。なお、図7において、36は導電性気体、37は送りローラ、38は押出機、40はクロスヘッド、41は押出後のローラを示している。
ローラ1に対して、以下の条件で表面を電子線照射により処理を行い、帯電ローラ1を得た。電子線の照射には、最大加速電圧150kV、最大電子電流40mAの電子線照射装置(岩崎電気株式会社製)を用い、照射時には窒素ガスパージを行った。処理条件は加速電圧:125kV、電子電流:35mA、処理速度:1.27m/min、酸素濃度:100ppmであった。本電子線照射装置の加速電圧125kVにおける装置定数は36.2であり、前記式(1)より算出される線量は1000kGyである。
帯電ローラ1の電気抵抗値は1.2×105Ωであった。また帯電ローラ1の表面粗さRzjisは35μmであり、平均凹凸間隔Smは80μmであった。結果を表1に示す。
図6に示す構成を有する電子写真装置である日本ヒューレットパッカート社製モノクロレーザープリンタ(「LaserJet P4515n」(商品名))を使用し、外部より、帯電部材に電圧を印加した。印加する電圧は、交流電圧として、ピークピーク電圧(Vpp)を1800V、周波数(f)を2930Hz、直流電圧(Vdc)を−600Vとした。画像の解像度は、600dpiで出力した。なお、プロセスカートリッジとして、上記プリンタ用のプロセスカートリッジを用いた。上記プロセスカートリッジから付属の帯電ローラを取り外し、作製した帯電ローラ1をセットした。また、帯電ローラ1は、電子写真感光体に対し、一端で4.9N、両端で合計9.8Nのバネによる押し圧力で当接させた。帯電ローラ1を、上記プロセスカートリッジにセットしこのプロセスカートリッジを15℃/10%RH環境(環境1)、温度23℃/湿度50%RH環境(環境2)及び温度32.5℃/湿度80%RH環境(環境3)の3つの環境に24時間馴染ませた。その後、各々の環境にて耐久評価を行った。具体的には、電子写真感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔176ドットの横線画像を2枚間欠耐久試験(2枚ごとにプリンタの回転を3秒停止して耐久)を行った。その途中(18千枚終了時、24千枚終了時、30千枚終了時、36千枚終了時)で、ハーフトーン画像(電子写真感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描く画像)を、出力し、評価した。なお、評価は、ハーフトーン画像を目視にて観察し、前述した、ポチ状画像、横スジ状画像、及び縦スジ状画像を、下記基準で判定した。
ランク1;ポチ状画像、横スジ状画像、縦スジ状画像は発生しない。
ランク2;軽微なポチ状画像、横スジ状画像、縦スジ画像が認められるのみである。
ランク3;ポチ状画像、横スジ状画像が帯電ローラのピッチで確認でき、一部に縦スジ画像が確認できる。
ランク4;ポチ状画像、横スジ状画、縦スジ状画像が目立つ。
図6に示す構成を有する電子写真装置であるヒューレットパッカート社製モノクロレーザープリンタ(「LaserJet P4014n」(商品名))を使用し、外部より、帯電部材に電圧を印加した。1次帯電の出力は直流電圧−1100V、画像の解像度は、600dpiとした。プロセスカートリッジとして、上記プリンタ用のプロセスカートリッジを用いた。その途中(6千枚終了時、9千枚終了時、12千枚終了時、15千枚終了時)での画像を出力とした以外は、耐久評価1と同様にして、評価を行った。本実施例の帯電部材においては、ポチ状画像、横スジ状画像、縦スジ状画像が発生せず、好な画像が得られた。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ2〜9を作製した。
導電性ゴム組成物1を、製造例31において作成した導電性ゴム組成物2に変更し、実施例1と同様にして弾性ローラ10を作製した。この際、切込み速度を30mm/minに変更した。弾性ローラ10に対し、表面を電子線照射により処理を行い、帯電ローラ10を作製した。電子線照射条件は実施例1と同条件とした。
導電性ゴム組成物1を、製造例32において作成した導電性ゴム組成物3に変更し、実施例1と同様にして、弾性ローラ11を作製した。弾性ローラ11に対し、表面を電子線照射により処理を行い、帯電ローラ11を作製した。電子線照射条件は実施例1と同条件とした。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、加速電圧を80kV、電子電流を20mA、処理速度を1.36m/minに変更した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ12を作製した。本電子線照射装置の加速電圧80kVにおける装置定数は20.4であり、前記数式(1)より算出される線量は300kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、処理速度を0.41m/minに変更した以外は実施例12と同様にして、帯電ローラ13を作製した。前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、電子電流を20mA、処理速度を1.45m/minに変更した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ14を作製した。前記数式(1)より算出される線量は500kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、加速電圧を150kV、電子電流を20mA、処理速度を1.51m/minに変更した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ15を作製した。本電子線照射装置の加速電圧150kVにおける装置定数は37.8であり、前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、処理速度を0.76m/minに変更した以外は実施例15と同様にして、帯電ローラ16を作製した。前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、電子電流を35mA、処理速度を0.66m/minに変更した以外は実施例15と同様にして、帯電ローラ17を作製した。前記数式(1)より算出される線量は2000kGyであった。
樹脂粒子1を樹脂粒子8に変更し、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ18を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子8に変更し、添加部数を12質量部に変更し、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は、実施例10と同様にして、帯電ローラ19を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子9に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は、実施例10と同様にして、帯電ローラ19を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例20と同様にして、帯電ローラ21及び22を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子8に変更し、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は、実施例11と同様にして、帯電ローラ23を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ24〜28を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子13に変更し、添加部数を10質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ29を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子14に変更し、添加部数を15質量部に変更し、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ30を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子13に変更し、添加部数を10質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ31を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子15に変更し、添加部数を10質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ32を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子6に変更し、添加部数を5質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を3秒に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ33を作製した。
樹脂粒子6の添加部数を10質量部に変更し、切込み速度を20mm/minに変更した以外は、実施例10と同様にして、帯電ローラ34を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子1に変更し、添加部数を8質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ35を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子16に変更し、添加部数を12質量部に変更し、切込み速度を20mm/minに変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ36を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子16に変更し、添加部数を9質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を1秒に変更した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ37を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例37と同様にして、帯電ローラ38を作製した。
樹脂粒子6を樹脂粒子18に変更し、添加部数を9質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は実施例10と同様にして、帯電ローラ39を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例39と同様にして、帯電ローラ40を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子20に変更し、添加部数を9質量部に変更し、切込み速度を5mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ41を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ42を作製した。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、加速電圧を80kV、電子電流を20mA、処理速度を1.36m/minに変更した以外は実施例1と同様にして帯電ローラ43を作製した。本電子線照射装置の加速電圧80kVにおける装置定数は20.4であり、前記数式(1)より算出される線量は300kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、処理速度を0.41m/minに変更した以外は実施例43と同様にして、帯電ローラ44を作製した。前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、電子電流を20mA、処理速度を1.45m/minに変更した以外は実施例42と同様にして、帯電ローラ45を作製した。前記数式(1)より算出される線量は500kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、加速電圧を150kV、電子電流を20mA、処理速度を1.51m/minに変更した以外は実施例42と同様にして、帯電ローラ46を作製した。本電子線照射装置の加速電圧150kVにおける装置定数は37.8であり、前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、処理速度を0.76m/minに変更した以外は実施例46と同様にして、帯電ローラ47を作製した。前記数式(1)より算出される線量は1000kGyであった。
ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成時に、電子電流を35mA、処理速度を0.66m/minに変更した以外は実施例46と同様にして、帯電ローラ48を作製した。前記数式(1)より算出される線量は2000kGyであった。
樹脂粒子6を樹脂粒子22に変更し、添加部数を7質量部に変更し、切込み速度を5mm/min、スパークアウト時間を3秒に変更した以外は、実施例10と同様にして、帯電ローラ49を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子23に変更し、添加部数を8質量部に変更し、切込み速度を10mm/min、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は、実施例11と同様にして、帯電ローラ50を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子23に変更し、添加部数を20質量部に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ51を作製した。
樹脂粒子1を樹脂粒子24に変更し、添加部数を15質量部に変更し、スパークアウト時間を2秒に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ52を作製した。
樹脂粒子の種類と添加部数を表1に示すように変更した以外は、実施例11と同様にして、帯電ローラ53〜55を作製した。
実施例56は、導電性基体上に導電性弾性層および導電性樹脂層をこの順に有する帯電ローラにかかるものである。
導電性ゴム組成物1から樹脂粒子1を除いた導電性ゴム組成物を用いた以外は、実施例1の導電性樹脂層の製法と同様にして導電性弾性層を有するローラ56を作製した。上記の導電性ゴム組成物を導電性基体に被覆する際、導電性ゴム組成物の厚みは、3.25mmになるよう調整した。次いで、導電性樹脂塗布液1をローラ56の周面に1回ディッピング塗布した。常温で30分間風乾した後、熱風循環乾燥機にて温度80℃で1時間、更に温度160℃で1時間乾燥した。ここで、ディッピング塗布は以下の通りである。浸漬時間9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度20mm/s、最終速度2mm/s、その間は時間に対して直線的に速度を変化させて行った。なお、導電性樹脂塗布液1により形成した、導電性樹脂層の膜厚は、10μmであった。続いて、得られたローラをテープ研磨法により研磨した。研磨装置は、フィルム方式超仕上げ装置スーパーフィニッシャーSP100型(松田精機株式会社製)を使用した。研磨テープとしては、ラッピングフィルム(住友スリーエム社株式会社製、研磨砥粒:酸化アルミニウム、平均粒径:12μm(#1200))を使用した。研磨テープのローラ長手方向の移動速度を、200mm/min、ローラの回転数を500rpm、研磨テープの押し当て圧を0.2MPa、研磨テープの送り速度を、40mm/min、揺動速度(オシレーション)を500サイクル/minとした。研磨テープとローラの回転方向は反対方向(カウンターの方向)とし、導電性樹脂層を有する弾性ローラ56を作製した。
〔ボウル形状の樹脂粒子への亀裂の形成〕
実施例1と同様の条件で表面を電子線照射処理し、帯電ローラ56を作製した。
導電性樹脂塗布液1を導電性樹脂塗布液2に変更した以外は、実施例56と同様にして、帯電ローラ57を作製した。
導電性ゴム組成物を、製造例33において作製した導電性ゴム組成物4に変更し、実施例1と同様にして、弾性ゴムローラ58を作製した。この際、切込み速度は砥石が未研磨ローラに接してからφ12に成形されるまでに10mm/minから0.1mm/minまで段階的に変化する条件に変更し、スパークアウト時間は10秒に変更した。弾性ローラ58に対し、電子線照射により表面処理を行い、帯電ローラ58を作製した。電子線照射条件は実施例1と同条件とした。帯電ローラ58は、ローラ表面に凸部を有していなかった。
樹脂粒子27を樹脂粒子44に変更し、添加部数を5質量部に変更した以外は、比較例1と同様にして、帯電ローラ59を作製した。帯電ローラ59はローラ表面に凸部を有していなかった。
樹脂粒子1を樹脂粒子45に変更し、添加部数を3質量部に変更し、研磨条件を比較例1と同条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラ60を作製した。帯電ローラ60は、ローラ表面に凸部を有していなかった。
電子線照射を行わなかった以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ61を作製した。
樹脂粒子1を添加せず、発泡剤としてADCA(アゾジカルボンアミド)15質量部を添加した以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ61を作製した。
樹脂粒子1を添加しない以外は実施例1と同様にして、帯電ローラ63を作製した。
樹脂粒子1を添加しない以外は実施例11と同様にして、帯電ローラ64を作製した。
2 導電性弾性層
3 導電性樹脂層
5 帯電部材(帯電ローラ)
31 導電性樹脂層
61 ボウル形状の樹脂粒子
Claims (3)
- 導電性基体および表面層としての導電性樹脂層を有する帯電部材であって、
該導電性樹脂層はバインダーと導電性微粒子とボウル形状の樹脂粒子とを含有しており、
一部の該ボウル形状の樹脂粒子は、該帯電部材の表面に露出しており、
該帯電部材の表面は、該帯電部材の表面に露出している該ボウル形状の樹脂粒子の開口に由来する凹部および該ボウル形状の樹脂粒子の開口のエッジに由来する凸部とを有しており、かつ、該帯電部材の表面に露出している該ボウル形状の樹脂粒子は底部に亀裂を有しており、該亀裂において該導電性樹脂層が該帯電部材の表面に通じていることを特徴とする帯電部材。 - 請求項1に記載の帯電部材と、該帯電部材と接触して配置されている電子写真感光体とが一体化され、電子写真装置の本体に着脱自在に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項1に記載の帯電部材と、該帯電部材と接触して配置されている電子写真感光体とを有することを特徴とする電子写真装置。
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