JP2015090454A - 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
請求項1に係る発明は、
導電性弾性層と、
前記導電性弾性層上に設けられ、像保持体と接する導電性表面層であって、樹脂と、含有量が前記樹脂100質量部に対して3質量部以上25質量部以下の多孔質樹脂粒子と、含有量が前記樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下のシリコーンオイルと、を含む導電性表面層と、
を有する帯電部材。
前記シリコーンオイルが、ポリエーテル変性シリコーンオイル、及びポリエステル変性シリコーンオイルからなる群から選択される少なくとも一種である請求項1に記載の帯電部材。
前記導電性表面層の厚みが、3μm以上15μm以下である請求項1又は2に記載の帯電部材。
前記導電性表面層の表面自由エネルギーが、50mN/m以上90mN/m以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の帯電部材。
請求項1〜4のいずれか1項に記載の帯電部材を備える帯電装置。
像保持体と、
前記像保持体を帯電する請求項5に記載の帯電装置と、
を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
像保持体と、
前記像保持体を帯電する請求項5に記載の帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
請求項2に記載の発明によれば、像保持体と接する導電性表面層がポリエーテル変性シリコーンオイル及びポリエステル変性シリコーンオイル以外のシリコーンオイルを含む場合に比べ、粒状性に優れた画像が得られる帯電部材が提供される。
請求項3に係る発明によれば、像保持体と接する導電性表面層が多孔質樹脂粒子を樹脂100質量部に対して3質量部未満若しくは25質量部超えで含む、又はシリコーンオイルを樹脂100質量部に対して0.1質量部未満で含む場合に比べ、導電性表面層の厚さが上記範囲内であっても、粒状性に優れた画像が得られる帯電部材が提供される。
請求項4に係る発明によれば、導電性表面層の表面自由エネルギーが上記範囲外の場合に比べ、繰り返し画像を形成しても、粒状性に優れた画像が得られる帯電部材が提供される。
図1は、本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。なお、図2は、図1のA−A断面図である。
そして、表面層33は、樹脂と、導電剤と、含有量が樹脂100質量部に対して3質量部以上25質量部以下の多孔質樹脂粒子と、含有量が前記樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下のシリコーンオイルと、を含んでいる。
支持体は、帯電部材の電極および支持部材として機能するものであり、例えば、その材質としては鉄(快削鋼等),銅,真鍮,ステンレス,アルミニウム,ニッケル等の金属又は合金;クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄;等が挙げられる。導電性支持体としては、外周面にメッキ処理を施した部材(例えば樹脂、セラミック部材)、導電剤が分散された部材(例えば樹脂、セラミック部材)等も挙げられる。支持体は、中空状の部材(筒状部材)であってもよし、非中空状の部材であってもよい。
接着層の材質としては、支持体と弾性層とを接着し、導電性を有する組成物である公知の接着剤が挙げられる。この接着剤としては、例えば、電子導電剤を含有する樹脂組成物、導電性樹脂を含む樹脂組成物が挙げられる。
弾性層は、弾性材料と、導電剤と、を含む。弾性層は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。なお、弾性層は、抵抗調整層を兼ねていることがよい。
これらの弾性材料の中でも、シリコ−ンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム、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共重合ゴム、これらを混合したゴムが好ましい。
ゴム材料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
電子導電性物質としては、例えば、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック、熱分解カーボン、グラファイト、亜鉛、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル、クロム、チタニウム等の金属、ZnO−Al2O3、SnO2−Sb2O3、In2O3−SnO2、ZnO−TiO2、MgO−Al2O3、FeO−TiO2、TiO2、SnO2、Sb2O3、In2O3、ZnO、MgO等の公知の金属酸化物が挙げられる。
イオン導電性物質としては、例えば、四級アンモニウム塩、アルカリ金属の過塩素酸塩、アルカリ土類金属の過塩素酸塩等の公知の塩が挙げられる。
具体的には、電子導電性物質の場合、導電剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、1質量部以上90質量部以下であることが好ましい。
一方、イオン導電性物質の場合、導電剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下であることが好ましい。
体積抵抗率(Ωcm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定試料厚(cm))
表面層は、樹脂と、多孔質樹脂粒子と、シリコーンオイル(以下「ポリシロキサン」と称する場合もある)と、を含む。表面層は、必要に応じて、その他の添加剤を含んでもよい。
ここで、共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、の内のいずれか1種又は複数種を重合単位として含む共重合体である。なお、共重合ナイロンには、6ナイロン、66ナイロン等の他の重合単位を含んでいてもよい。
・式:ゲル分率=100×(溶剤抽出後の質量)/(溶剤抽出前の質量)
多孔質樹脂粒子の個数平均粒径は、次の方法により測定された値である。まず、多孔質樹脂粒子をSEM試料台に貼りつけた導電性両面テープ上に保持し、これをサンプルとする。このサンプルをSEM(透過型電子顕微鏡)により観察する。例えば、多孔質樹脂粒子サンプルをFE−SEM(日本電子製 JSM−6700F),加速電圧5kV、の条件下二次電子像を観察する。そして、多孔質樹脂粒子50個の各々の投影面積に等しい円の直径を粒子径として、その平均値を個数平均粒径とする。
多孔質樹脂粒子の含有量を3質量%以上とすると、目的とする表面層の表面粗さが実現され易くなり、粒状性の向上と共に、トナーの外添剤の被覆(フィルミング)が抑制され難くなる。一方、多孔質樹脂粒子の含有量を25質量部以下とすると、表面層の抵抗均一性の低下が抑えられ、粒状性が向上する。
シリコーンオイルの含有量を0.1質量部以上とすると、表面層32を形成するときに生じるベナードセル現象の発生が抑制され、粒状性に優れた画像が得られる。一方、シリコーンオイルの含有量を10質量部以下とすることで、表面層からシリコーンオイルが染み出す現象(ブリード)の発生が抑制され易くなり、帯電部材の保管特性が向上する。
体積抵抗率(Ωcm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定試料膜厚(cm))
式: 体積抵抗率(Ωcm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定試料の厚み(cm))
式:DH=α×P/D2
なお、ダイナミック超微小硬度の測定は、ダイナミック超微小硬度計DUH−W201S((株)島津製作所社製)により行った。ダイナミック超微小硬度は、軟質材料測定により、三角錐圧子(頂角:115°、α:3.8584)を、帯電部材の表面層に押込み速度0.14mN/s、試験荷重1.0mNで進入させた時の押込み深さDを測定することにより求められる。
塗布液の塗布方法としては、例えば、ブレード塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法、フロー塗布法、リング塗布法、ダイ塗布法、インクジェット塗布法等が挙げられる。
塗布液に用いる溶剤としては、特に限定されず一般的なものが使用され、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類;テトラヒドロフラン;ジエチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル類などの溶媒を使用してもよい。また、これらの他、種々の溶媒を使用してもよいが、電子写真感光体の生産に一般的に使用される浸漬塗布法を適用するためには、アルコール溶剤若しくはケトン溶剤、又はそれらの混合溶剤が挙げられる。
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。
図3は、本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。
具体的には、本実施形態に係る帯電装置12は、図3に示すように、例えば、帯電部材121と、クリーニング部材122と、が特定の食い込み量で接触して配置されている。そして、帯電部材121の基材30およびクリーニング部材122の基材122Aの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け123(導電性ベアリング)で保持されている。導電性軸受け123の一方には電源124が接続されている。
なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材122を備えない形態であってもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体を帯電する帯電装置と、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、を備える。そして、帯電装置として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。
(帯電ローラAの作製)
−弾性層の形成−
表1に示した組成の混合物(表1の配合比は質量部)をオープンロールで混練りし、SUS303を材質とする直径8mmの導電性支持体表面に接着層を介してプレス成形機を用いて直径12.5mmのロールを形成した。その後、研磨により直径12mmの導電性弾性ロールを得た。
表2に示した組成の混合物(表2の配合比は質量部)15質量部をメタノール85質量部で希釈し、ビーズミルにて分散し得られた分散液を、得られた導電性弾性ロールの弾性層の外周面に浸漬塗布した後、140℃で30分間加熱して架橋させ、乾燥し、厚さ15μmの表面層を形成し、帯電ロールAを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を10質量部、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を0.5質量部にして、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールBを得た。
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を1.0質量部にして、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例2と同様にして帯電ロールCを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を5質量部、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を1.0質量部にして、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールDを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を3質量部、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を10質量部にして、膜厚3μmの表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールEを得た。
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンをポリエステル変性ポリジメチルシロキサン(商品名:BYK310/BYK社製)にして、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例3と同様にして帯電ロールFを得た。
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンを配合せず、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例2と同様にして帯電ロールGを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を26質量部にした以外は、実施例1と同様にして帯電ロールHを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を2質量部、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を15質量部にして、膜厚3μmの表面層を形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールIを得た。
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンをフッ素変性ポリシロキサン(商品名:FL−100 信越化学工業社製)に変更して、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例3と同様にして帯電ロールJを得た。
多孔質ポリアミドフィラーの配合比を25質量部にして、膜厚10μmの表面層を形成した以外は、実施例3と同様にして帯電ロールKを得た。
下記組成の混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液を、MEK(メチルエチルケトン)で希釈し、前記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布した後、180℃で30分間加熱乾燥した以外は実施例3と同様にして帯電ロールLを得た。
・高分子材料: 100質量部
(飽和共重合ポリエステル樹脂溶液 バイロン30SS:東洋紡績社製)
・硬化剤: 26.3質量部
(アミノ樹脂溶液 スーパーベッカミンG−821−60:DIC社製)
・導電剤: 13質量部
(カーボンブラック MONARCH1000:キャボット社製)
・多孔質樹脂粒子: 10質量部
(多孔質ポリアミドフィラー Orgasol 2001UDNAT1/アルケマ社製)
・酸触媒(NACURE4167/キングインダストリー社製):1.0質量部
・シリコーンオイル: 1.0質量部
(ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン BYK307/BYK社製))
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンの配合比を0.08質量部にした以外は、実施例8と同様にして帯電ロールMを得た。
各例で作製した帯電ロールについて、既述の方法に従って、表面層の表面粗さRz、厚み、表面自由エネルギー、弾性層シートに表面層をコートした測定物の体積抵抗率を測定した。また、各例で作製した帯電ロールの表面層を観察し、ベナードセルの発生状況について確認した。その結果を表3に示す。
測定装置として、デジタルマイクロスコープVHX−200(キーエンス社製)を用い、帯電ロールの軸方向中央部を500倍で観察して、ベナードセルの有無を確認した。
各例で作製した帯電ロールを、富士ゼロックス社製700 Digital Color Pressの改造機に搭載し、以下の評価を行った。結果を表3にまとめて示す。
カラーノイズの評価は、各20mm×20mmの大きさのパッチを、画像密度10〜100%まで、10%毎に採取し、最もざらつき感の大きいパッチを選択し、目視により評価した。
G1:ざらつき感がない
G2:わずかにざらつき感がある
G3:ざらつき感がある
G4:大きなざらつき感がある
画像密度5%のランダムチャートを10℃、15%RH環境下でA4用紙200,000枚印印刷後、デジタルマイクロスコープVHX−200(キーエンス社製)を用い700倍以上1000倍以下で全面観察して、評価した。
G1:全面割れの発生がない
G2:端部に極軽微な割れが散見される。(1以上5以下)
G3:端部に軽微な割れが散見される。(6以上10以下)
G4:端部に割れが発生(11以上)
帯電ロールを富士ゼロックス社製700 Digital Color Press用のドラムカートリッジに装着し、45℃、95%環境下に1ヶ月放置した後、ドラムカートリッジを富士ゼロックス社製700 Digital Color Pressの改造機に装着して、常温常湿(22℃55%RH)環境で画像密度30%の全面ハーフトーン画像を出力し、下記の基準でハーフトン画像中での帯電ロールピッチおよび感光体ピッチのスジの発生有無を目視により評価した。
G1:スジの発生無し。
G2:極軽微なスジ発生。
G3:軽微なスジ発生。
G4:スジ発生。
常温常湿(22℃55%RH)環境で画像密度30%の全面ハーフトーン画像をA3用紙(富士ゼロックス社製)に10万枚出力した。その後、装置から帯電ロールを取り出し、下記の基準で目視にて汚染状態を評価した。
G1:極軽微な汚染が確認された。
G2:軽微な汚染が確認された。
G3:汚染が確認された。
G4:甚大な汚染が確認された。
特に、ポリエーテル又はポリエステル変性のシリコーンオイルを使用した本実施例3及び6は、フッ素変性のシリコーンオイルを使用した実施例7に比べ、画像の粒状性について良好であることがわかる。
なお、比較例3では、過剰にシリコーンオイルを配合したため、実施例に比べ、保管評価(感光体ピッチのスジの発生)が劣っていた。
Claims (7)
- 導電性弾性層と、
前記導電性弾性層上に設けられ、像保持体と接する導電性表面層であって、樹脂と、含有量が前記樹脂100質量部に対して3質量部以上25質量部以下の多孔質樹脂粒子と、含有量が前記樹脂100質量部に対して0.1質量部以上10質量部以下のシリコーンオイルと、を含む導電性表面層と、
を有する帯電部材。 - 前記シリコーンオイルが、ポリエーテル変性シリコーンオイル、及びポリエステル変性シリコーンオイルからなる群から選択される少なくとも一種である請求項1に記載の帯電部材。
- 前記導電性表面層の厚みが、3μm以上15μm以下である請求項1又は2に記載の帯電部材。
- 前記導電性表面層の表面自由エネルギーが、50mN/m以上90mN/m以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の帯電部材。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の帯電部材を備える帯電装置。
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電する請求項5に記載の帯電装置と、
を備え、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電する請求項5に記載の帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
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