JP2016080986A - 帯電ロール、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
【解決手段】円筒状又は円柱状の導電性基材30と、導電性基材30の外周面上に設けられた導電性弾性層31と、を有し、帯電ロール121の表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.6<Rsk≦0を満たし、直流電圧100Vを印加したときの帯電ロール121の体積抵抗値の常用対数値が、7.65LogΩ以上8.10LogΩ以下である帯電ロール121である。
【選択図】図1
Description
円筒状又は円柱状の導電性基材と、前記導電性基材の外周面上に設けられた導電性弾性層と、を有する帯電ロールであって、
前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.6<Rsk≦0を満たし、
直流電圧100Vを印加したときの前記帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、7.65LogΩ以上8.10LogΩ以下である帯電ロール。
前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.5<Rsk≦−0.1を満たす請求項1に記載の帯電ロール。
請求項1又は請求項2に記載の帯電ロールを備える帯電装置。
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する請求項3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、
前記像保持体の表面を帯電する請求項3に記載の帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。
請求項6に係る発明は、
前記帯電装置による帯電後の前記像保持体の表面の帯電電圧と、前記現像装置による現像電圧との絶対値の差である電圧Vclnが、60V以上90V以下である請求項5に記載の画像形成装置。
請求項2に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.1<Rsk≦0を満たすに比べ、被帯電部材の帯電電位ムラを抑制する帯電ロールが提供される。
請求項6に係る発明によれば、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが0<Rskを満たす、又は帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が7.65LogΩ未満の帯電ロールを採用した場合に比べ、電圧Vclnが90V以下であっても、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりを抑制する画像形成装置が提供される。
図1は、本実施形態に係る帯電ロールを示す概略斜視図である。図2は、本実施形態に係る帯電ロール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、帯電ロール121は、帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.6<Rsk≦0を満たし、直流電圧100Vを印加したときの帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、7.65LogΩ以上8.10LogΩ以下である。
しかし、弾性層31を形成するときに研磨工程を経た帯電ロール121でも、表面の粗さ曲線のスキューネスRskを上記関係とし、且つ体積抵抗値の常用対数値を上記範囲とすることにより、被帯電部材の帯電電位ムラが抑制される。
帯電ロールの異常放電が発生すると、例えば、像保持体の表面に目的とする帯電電位よりも帯電電位が低下する領域(以下、「帯電電位低下領域」)が部分的に形成される。これが、像保持体の帯電電位ムラの原因となる。像保持体の表面の帯電電位低下領域では、帯電装置による帯電後の像保持体の表面の帯電電圧Vh(帯電電位)と、現像装置による現像電圧Vh(現像電位)との絶対値の差である電圧Vcln(電位差:以下、「背景電圧Vcln」とも称する)が低下する。そして、この背景電圧Vclnが低下した領域では、トナーが現像される傾向が高まり、背景かぶりが生じる。
これに対して、本実施形態に係る帯電ロール121は、異常放電の発生が抑えられ、像保持体の帯電電位ムラが抑制されるため、この背景かぶりの発生が抑制される。
粗さ曲線のスキューネスRskは、例えば、帯電ロールの外周面自体又は弾性層の研磨条件によって制御される。
粗さ曲線のスキューネスRskは、JIS B 0601(1982年)に準じて、帯電ロールの軸方向一端から他端の表面の粗さのプロファイルを測定して、得られた値である。測定装置としては、東京精密株式会社製、サーフコム1400を用いる。測定条件は、カットオフ:0.8mm、測定長:2.4mm、トラバーススピード:0.3mm/secとする。
十点平均粗さRzは、例えば、帯電ロールの弾性層の外周面自体又は弾性層の研磨条件によって制御される。
十点平均粗さRzは、JIS B 0601(1982年)に準じて、帯電ロールの軸方向両端20mm位置及び中央部の3か所を測定し、その平均値とし値である。測定装置としては、東京精密株式会社製、サーフコム1400を用いる。測定条件は、カットオフ:0.8mm、測定長:2.4mm、トラバーススピード:0.3mm/secとする。
体積抵抗値は、例えば、弾性層の導電剤の種類及び量によって制御される。
体積抵抗値は、次の方法により測定される値である。まず、金属板の上に、帯電ロールの外周面が金属板表面と接するように、金属板上に帯電ロールを置く。次に、帯電ロールの基材の軸方向両端部から金属板方向に500gの荷重を掛けた状態とする。この状態で、温度22℃、湿度55%RHの環境下、帯電ロールの基材と金属板との間に印加電圧100Vを印加して、10秒後の電流値I(A)を測定し、式「体積抵抗値R=印加電圧V/電流値I」によって体積抵抗値(R)を計算する。この測定と計算を、帯電ロールを90°ずつ周方向に回転させて4点について行い、その平均値を帯電ロールの体積抵抗値とする。
基材は、帯電ロール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。導電性基材としては、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。基材は、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、基材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。
帯電ロールは、必要に応じて、弾性層上に外周面を構成する表面層を設けてもよい。この表面層は、弾性層上に樹脂層等を独立して設けた態様であってもよいし、発泡した弾性層の表層部の気泡に樹脂等を含浸させて設けた態様(つまり、気泡に樹脂等が含浸した弾性層の表層部を表面層とした態様)であってもよい。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、共重合ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エチレンテトラフルオロエチレン樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリチオフェン樹脂。ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン樹脂、4フッ化エチレン樹脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等)が挙げられる。また、樹脂は、硬化性樹脂を硬化剤若しくは触媒により硬化又は架橋したものが好ましい。
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。
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、帯電ロール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、帯電ロール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(電圧印加装置の一例)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、像保持体の表面を帯電する帯電装置と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、を備える画像形成装置を備える。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。
中間転写方式の装置の場合、転写装置は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写装置と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写装置と、を有する構成が適用される。
背景電圧Vclnが60V以上90V以下とした画像形成装置であっても、上述のように、像保持体の帯電電位ムラに起因して生じる背景かぶりが抑制される。
下記成分の混合物をオープンロールで混練りし、SUS416からなる直径6mmの導電性基材の表面に、厚さ1.5mmとなるように円筒状に被覆した。これを、内径18.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫させ、金型から取り出した後、研磨して円筒状の発泡弾性層を得た。
ここで、研磨は、水口製作所社製 LEO-600FSを用いて、被研磨物の回転数200rpm、砥石回転数2,300rpmの条件で実施した。
・ゴム材料: 100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム)Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製): 25質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製): 8質量部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム): 1質量部
・加硫剤(硫黄)200メッシュ:鶴見化学工業社製: 1質量部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製): 2.0質量部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製): 0.5質量部
・高分子材料: 100質量部
(共重合ナイロン)アラミンCM8000:東レ社製
・導電剤: 30質量部
(アンチモンドープ酸化スズ)SN−100P:石原産業社製
・溶剤(メタノール): 500質量部
・溶剤(ブタノール): 240質量部
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数300rpm、砥石回転数3,450rpmと変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
表面層の形成において、溶剤量を調整して、粘度0.06Pa・sの塗布液を調製した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数600rpm、砥石回転数6,900rpmと変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数600rpm、砥石回転数6,900rpmと変更し、表面層の形成において、溶剤量を調整して粘度0.06Pa・sの塗布液を調製した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数240rpm、砥石回転数2,760rpmと変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数240rpm、砥石回転数2,760rpmと変更し、表面層の形成において、溶剤量を調整して粘度0.06Pa・sの塗布液を調製した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
発泡弾性層の形成において、研磨条件を被研磨物の回転数100rpm、砥石回転数1,150rpmと変更した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
表面層の形成において、溶剤量を調整して、粘度0.02Pa・sの塗布液を調製した以外は、実施例1と同様にして、帯電ロールを得た。
(各種測定)
各例の帯電ロールについて、ロール表面の粗さ曲線のスキューネスRsk(表中「Rsk」と表記)、ロール表面の十点平均粗さRz(表中「Rz」と表記)、直流電圧100Vを印加したときの体積抵抗値の常用対数値(表中「R」と表記)を既述の方法に従って測定した。結果を表1に示す。
各例の帯電ロールを富士ゼロックス社製「DocuPrintCP200w」に装着し、評価用の装置とした。この評価用の装置は、帯電ロールおよび現像ロールへ印加する電圧を可変可能とし、帯電装置による帯電後の感光体の表面の帯電電圧(帯電電位)と現像装置による現像電圧(現像電圧)を調整可能に改造した装置とした。これにより、評価用の装置は、帯電電圧(帯電電位)と現像電圧(現像電圧)との絶対値の差である背景電圧(背景電位)を設定可能とした。
A: 背景かぶりの発生は全く無し
B: よく見たら、背景かぶりの発生が確認された。
C: やや、背景かぶりの発生が確認されたものの、実施上問題ないレベル
D: 一目でわかる程度に、背景かぶりの発生が確認された。
E: ある程度の濃度を持った背景かぶりの発生が確認された。
また、本実施例では、背景電圧Vclnが90V以下でも、比較例に比べ、背景かぶりの発生が抑制されていることがわかる。
Claims (6)
- 円筒状又は円柱状の導電性基材と、前記導電性基材の外周面上に設けられた導電性弾性層と、を有する帯電ロールであって、
前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.6<Rsk≦0を満たし、
直流電圧100Vを印加したときの前記帯電ロールの体積抵抗値の常用対数値が、7.65LogΩ以上8.10LogΩ以下である帯電ロール。 - 前記帯電ロールの表面の粗さ曲線のスキューネスRskが、−0.5<Rsk≦−0.1を満たす請求項1に記載の帯電ロール。
- 請求項1又は請求項2に記載の帯電ロールを備える帯電装置。
- 像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電する請求項3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、
前記像保持体の表面を帯電する請求項3に記載の帯電装置と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像装置と、
前記像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。 - 前記帯電装置による帯電後の前記像保持体の表面の帯電電圧と、前記現像装置よる現像電圧との絶対値の差である電圧Vclnが、60V以上90V以下である請求項5に記載の画像形成装置。
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