JP2014157308A - 帯電装置及びこの帯電装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の帯電装置21は、静電潜像が形成される像担持体10の表面に接触されて表面を帯電させる帯電ローラ21aを備え、帯電ローラ21aは、その表面粗さRzが、Rz≧10 μm、帯電ローラ21aの表面の部分表面抵抗rsが、rs≧10 logΩ、帯電ローラ21aの表面と芯金21cとの間の部分体積抵抗rvが、rv≦10 logΩである。
【選択図】 図2
Description
その可視像は転写紙等の記録媒体の表面に転写され、その記録媒体は定着後に画像形成装置から排出される。
帯電能力は帯電ローラの抵抗値を低くすることにより向上させることができる。しかしながら、抵抗値が低過ぎると、リークによる異常画像が発生する。このため、帯電ローラの表面に高い抵抗層が形成されるように抵抗値を制御している。
特に、線速が200mm/s以上では、低温低湿環境条件のもとで、かつ、ハーフトーン画像において、黒ポチ、横スジが顕著に生じることが明らかになった。
帯電ローラの表面の部分表面抵抗rsが、rs≧10 logΩ、
帯電ローラの表面と芯金との間の部分体積抵抗rvが、rv≦10 logΩ、
であることを特徴とする。
図1は、画像形成装置としてのプリンタ1の構成を概略示す説明図である。このプリンタ1はフルカラー画像を形成するのに用いられ、画像形成部2、中間転写装置3及び給紙部4から概略構成されている。
中間転写装置3の上方には、各プロセスカートリッジ5(Y,C,M,K)に対応するトナーカートリッジ13(Y,C,M,K)が略水平方向に並べて配置されている。
各プロセスカートリッジ5の構成は、ほぼ同様であるので、以下の説明では色分け用の添え字Y、C、M、Kを省略して、プロセスカートリッジ5の構成及び動作について説明する。
その感光体10は、導電性支持体上に少なくとも感光層を有し、感光体10の表面層は、樹脂材料に無機微粒子を分散して形成されている。
図7(a)は導電性支持体10aの表面に無機微粒子を含有する感光層10bを形成した層構造を示している。このものでは、感光層10bが表面層10cとしての役割を果たす。図7(b)は導電性支持体10aに感光層10bを形成し、この感光層10bの表面に無機微粒子を含有する表面層10cを形成した層構造を示している。
この他、導電性支持体10a上に導電性粉体を結着樹脂に分散して塗布したものも本発明の実施例の導電性支持体10aに用いることができる。
感光層10bは単層でも積層でもよいが、説明の都合上、電荷発生層10dと電荷輸送層10eとの積層構造について説明する。
特に、アゾ顔料、及びチタニルフタロシアニン(特に、CuKαの特性X線(波長1.514Å)に対するブラッグ角2θの回折ピーク(±0.2゜)として、少なくとも27.2゜に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニン)を使用している。これらが、異常画像低減のうえで有効だからである。
電荷輸送物質としては、例えば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4−オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイド、ベンゾキノン誘導体等の電子受容性物質が用いられる。
結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂がある。
無機微粒子の一次粒径の平均が0.01μm以下の場合は、耐摩耗性の低下、分散性の低下等を引き起こし、0.5μm以上の場合には、分散液中において無機微粒子の沈降性が促進されたり、トナーのフィルミングが発生したりする可能性がある。
上述の電荷発生物質を結着樹脂中に分散した感光体10に使用できる。
単層の感光層10bは、電荷発生物質及び電荷輸送物質及び結着樹脂を溶剤に溶解ないし分散させ、これを導電性支持体10aに塗布して乾燥させることによって形成できる。
単層の感光層10bは、電荷発生物質、結着樹脂を必要ならば電荷輸送物質とともにテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジクロロエタン、シクロヘキサン等の溶媒を用いて分散機等で分散した塗工液を、浸漬塗工法やスプレーコート、ビードコート等を用いて塗工することにより形成できる。その単層の感光層10bの膜厚は、5〜25μm程度が望ましい。
更に、本発明の実施例では、下引き層10fとして、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、クロムカップリング剤等を使用することもできる。
表面層10cは、少なくとも無機微粒子とバインダー樹脂で構成される。バインダー樹脂には、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの架橋樹脂が用いられる。
その濃度の下限値は、通常、5重量%である。また、これらの無機微粒子は少なくとも一種の表面処理剤で表面処理することが可能であり、そうすることが無機微粒子の分散性の面から好ましい。
例えば、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコアルミネート系カップリング剤、高級脂肪酸等、あるいはこれらとシランカップリング剤との混合処理や、Al2O3、TiO2、ZrO2、シリコーン、ステアリン酸アルミニウム等、或いはそれらの混合処理を行うことが無機微粒子の分散性及び画像ボケの点からより好ましい。
これら無機微粒子の材料は単独若しくは2種類以上混合して用いられる。
試験方法 : 負荷除荷繰り返し(1回)試験
圧子 : マイクロビッカース圧子
最大荷重 : 9.8mN
負荷(除荷)時間 : 30秒
保持時間 : 5sec
帯電ローラ21aの表面の凹凸は表面粗さRzの範囲として10μm以上が好ましい。表面粗さRzが10μm以下で、その表面の凹凸が小さくなると異常画像としての横スジが発生しやすくなる。
その表面層21gには、粒径15μm程度の粒子21hが分散されている。この粒子21hによって凹凸の形状が構成されている。また、粒子21hを用いずに、帯電ローラ21aを回転させつつ研磨ペーパ等を帯電ローラ21aの表面に接触させることにより、図4に示すように導電性ゴム層21dの表面に周方向に沿って延びる凹凸21iをランダムに形成することもできる。その帯電ローラ21aの表面粗さRzは、サーフコム1400D(東京精密製)で測定する。
感光体10の表面の凹凸10iは帯電によるダメージ、クリーニングブレード部材23や帯電ローラ21aとの摺擦によって摩耗するため、初期の表面形状を維持できない場合がある。
クリーニングブレード部材23はその長尺方向に延びる当接辺をエッジ部23aとして、そのエッジ部23aが感光体10の表面に押し付けられている。これにより、感光体10の表面上の転写残りのトナーTo等の不要な付着物が除去される。クリーニングブレード部材23にはウレタンゴム材料を使用している。
プリンタ1は、図示を略すオペレーションパネルやパーソナルコンピュータ等の外部機器からプリント命令を受けると、まず、感光体10を矢印P2方向(図2参照)に回転させる。感光体10の表面は帯電ローラ21aによって所定の極性で一様に帯電される。
{実施例1}
<エステルワックスの合成>
脂肪酸成分とアルコール成分とを、触媒(有効量)とともに反応容器内に入れ、窒素気流下、240℃でエステル化反応させ、エステルワックスを合成した。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、1,10−デカン二酸2120g、1,8−オクタンジオール1520g、1,6−ヘキサンジオール1200g、ハイドロキノン4.9gを入れ、180℃で10時間反応させた後、200℃に昇温して3時間反応させ、更に、8.3kPaで2時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂を得た。
冷却管、攪拌機及び窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物67部、ビスフェノールAプロピオンオキサイド3モル付加物84部、テレフタル酸274部、及びジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧下、230℃で8時間反応させた。次いで、該反応液を10〜15mmHgの減圧下で5時間反応させて、非結晶性ポリエステル樹脂を合成した。
水1000部、カーボンブラック(Printex35;デグサ社製、DBP吸油量=42mL/100g、pH=9.5)540部、及び未変性ポリエステル樹脂1200部を、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)を用いて混合した。混合物を二本ロールにより150℃で30分混練した後、圧延冷却し、パルペライザー(ホソカワミクロン社製)で粉砕して、マスターバッチを調製した。
金属製容器(容量2リットル)に結晶性ポリエステル樹脂1を100g、酢酸エチルを400g入れ、70℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で20℃/分の速度で急冷した。冷却後、分散液に結晶性ポリエステル樹脂1を100g溶解させ、これにガラスビーズ(3mmφ)500mLを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で平均液温24℃に保ちながら10時間粉砕を行い、体積平均粒径が0.3μmの[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]を得た。
冷却管、撹拌機及び窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部及びジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧下、230℃で8時間反応させ、更に10〜15mmHgの減圧下、5時間反応させて[中間体ポリエステル1]を得た。
[プレポリマー1]の遊離イソシアネート量は、1.53質量%であった。
撹拌棒及び温度計をセットした容器に、[非結晶性ポリエステル樹脂1]378部、[エステルワックス1]110部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時間かけて30℃に冷却した。次いで容器にマスターバッチ500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合して[原料溶解液1]を得た。
撹拌棒及び温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30:三洋化成工業社製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌して白色の乳濁液を得た。
水990部、[微粒子分散液1]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON−7:三洋化成工業社製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相1]とする。
[顔料・WAX分散液1]664部、[プレポリマー1]109.4部、[結晶性ポリエステル樹脂分散液1]73.9部、[ケチミン化合物1]4.6部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化社製)を用いて5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相1]1200部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数11,000rpmで5分間)し、[乳化スラリー1]を得た。
―洗浄・乾燥―
[分散スラリー1]100部を減圧濾過して得た濾過ケーキに対し、以下の(1)〜(4)の操作を行った。
(1)濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後、濾過した。
(2)次いで、10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3)次いで、10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4)次いで、イオン交換水300部を加え、混風乾燥機により45℃で48時間乾燥し、トナー母体粒子Bを得た。
「トナー母体粒子B」100部に対し、シリカA(UFP−35、日本電気化学工業社製)1.5部を添加し、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)により周速13m/sで1分間混合し、次いで、周速40m/sで10分間混合した。これに体積平均粒径20nmの酸化チタン0.5部を添加し、ヘンシェルミキサーにより周速13m/sで1分間混合し、次いで、周速40m/sで10分間混合した。
現像剤の作製
トルエン100部に、シリコーン樹脂オルガノストレートシリコーン100部、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン5部及びカーボンブラック10部を添加し、ホモミキサーで20分間分散させて、樹脂層塗布液を調製した。
次いで、流動床型コーティング装置を用いて、体積平均粒径50μmの球状マグネタイト1,000部の表面に樹脂層塗布液を塗布して、キャリアを作製した。
ボールミルを用いて、実施例、比較例の各トナー5部とキャリア95部を混合し、現像剤を作製した。
評価方法及び評価結果
得られた各現像剤を用いて、以下の評価を行った。評価結果を以下に説明する。
画像面積率95%チャートを1,000枚出力した後、清掃工程を通過した感光体上の転写残トナーをスコッチテープ(住友スリーエム社製)で白紙に移し、それをマクベス反射濃度計RD514型で測定し、評価した。ブランクテープとの差が0.005未満でクリーニング性に問題は無かった。
画像面積率100%、75%、50%の各帯チャートを1,000枚出力した後の現像ローラ、及び感光体上のフィルミングを観察し、評価した。うっすらとフィルミングが確認で出来るが問題の無いレベルであった。
タイプ6200紙(リコー社製)に複写テストを行った。具体的には定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)を求め、下記基準で評価した。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120〜150mm/秒、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
定着下限温度は、消費電力が抑えられることから、低い方が好ましく、130℃以下であれば、実使用上問題の無いレベルである。定着下限温度は125℃以下であった。
トナーToを補給用ボトルに充填し、40℃60%Rhで4週間保管した。前記現像剤とトナー補給用ボトルを用いて、ベタ100枚連続印刷し、評価した。均一で良好であった。
このトナーを使用し、前述の画像形成装置を用いて帯電ローラ21aの評価を行った。
下記の表1に評価結果を示す。
本実施例によれば、帯電ローラ21aの表面粗さRzをRz≧10 μm、帯電ローラ21aの表面の部分表面抵抗rsをrs≧10 logΩ/スクエア、帯電ローラ21aの表面と芯金21cとの間の部分体積抵抗rvをrv≦10 logΩ/スクエアとすることにより、高線速(線速200mm/s以上)における帯電能力が向上した。また、帯電ローラ21aの表面の電荷の流れによる異常画像を防止できた。
更に、帯電ローラ21aの表面に周方向に沿って延びる凹凸を帯電ローラ21aを回転させて形成することにより、帯電ローラ21aの凹凸の形成が容易である。
また、帯電ローラ21aの表面の凹凸形状によって接触部とギャップ部が適度に分布するため、帯電が安定し、放電による感光体10に対するダメージも一様になるため、感光体10が摩耗しても感光体10の表面の凹凸形状が維持される。
2…画像形成部
3…中間転写装置
5…プロセスカートリッジ
6…中間転写ベルト
10…感光体(像担持体)
21…帯電装置
21a…帯電ローラ
21c…芯金
21d…導電性ゴム層
22a…現像ローラ
Claims (7)
- 静電潜像が形成される像担持体の表面に接触されて該表面を帯電させる帯電ローラを備え、該帯電ローラは、その表面粗さRzが、Rz≧10 μm、
帯電ローラの表面の部分表面抵抗rsが、rs≧10 logΩ、
帯電ローラの表面と芯金との間の部分体積抵抗rvが、rv≦10 logΩ、
であることを特徴とする帯電装置。 - 前記帯電ローラに直流の電圧が印加されていることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
- 前記帯電ローラの表面は周方向に沿って延びる凹凸がランダムに形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の帯電装置。
- 前記帯電ローラの表面層に粒子を分散することにより表面層に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の帯電装置。
- 像担持体と、該像担持体に対向して像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体に静電潜像を形成する書き込み装置と、前記静電潜像を現像剤により現像してトナー像を前記像担持体に形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、転写後に前記像担持体上に残存する現像剤を除去するクリーニング装置とを備えた画像形成装置において、
該帯電装置は前記像担持体に接触する帯電ローラを含み、該帯電ローラは、
凹凸を有する表面の表面粗さRzがRz≧10 μm、
前記帯電ローラの表面の部分表面抵抗rsがrs≧10 logΩ、
前記帯電ローラの表面と芯金との間の部分体積抵抗rvがrv≦10 logΩであり、
前記像担持体は微粒子を含有することにより凹凸が形成された表面層を有し、前記帯電ローラの表面の凹凸に対して前記像担持体の表面の凹凸が小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 前記帯電ローラの表面に、周方向に沿って延びる凹凸がランダムに形成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の回りに配置される前記帯電装置と前記現像装置と前記クリーニング装置とのうち少なくとも一つと前記感光体とが一体化されてプロセスカートリッジにより構成されていることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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