JP2017058639A - 帯電部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
Description
0.01≦R2/R1≦0.9 ・・・(1)
1×104≦R1≦1×106・・・(2)
但し、R1[Ω・cm]:導電性発泡層の体積電気抵抗値、R2[Ω・cm]:低抵抗層の体積電気抵抗値
導電性基材と、導電性基材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された導電性表面層とを有し、
1MHzから1mHzまでの範囲で交流インピーダンス法により、前記導電性弾性層及び帯電部材の交流インピーダンスを各々測定したとき、前記導電性弾性層及び帯電部材における位相差θが極小となる周波数が共に63Hz以上1600Hz以下である帯電部材。
前記導電性表面層が、ポリアミド粒子、カーボンブラック、及びジメチルポリシロキサンを含有する請求項1に記載の帯電部材。
請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有する帯電装置。
電子写真感光体と、
請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式により前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー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。
前記電子写真感光体の電荷輸送性を有する表面層の合計の厚みが20μm以上50μm以下である請求項4に記載の画像形成装置。
前記電子写真感光体の表面における残留電荷を除電する除電装置を有さない請求項4又は請求項5に記載の画像形成装置。
請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
本実施形態に係る帯電部材は、導電性基材と、導電性基材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された導電性表面層とを有する。1MHzから1mHzまでの範囲で交流インピーダンス法により、導電性弾性層及び帯電部材の交流インピーダンスを各々測定したとき、導電性弾性層及び帯電部材における位相差θが極小となる周波数が共に63Hz以上1600Hz以下である。
微小色線の発生は、電子写真感光体(以下「感光体」とも称する)と帯電部材との接触部直後に生じる放電現象(ポスト放電)の頻度(以下「放電頻度」と称する)の大小が起因していると考えられる。直流のみを印加する帯電方式の場合、感光体と帯電部材との接触部直後の放電頻度が少なくなり易く、十分に帯電されない領域が不規則に発生し、微小色線が顕在化することがある。そして、この微小色線の発生の原因となる「感光体と帯電部材との接触部直後の放電頻度」の減少は、帯電部材における導電性弾性層と導電性表面層との電気的な応答性の差が大きいことに起因すると考えられる。
一方で、導電性弾性層における位相差θが極小となる周波数は、画像形成初期からの微小色線の発生抑制の点から、63Hz以上500Hz以下が好ましく、120Hz以上500Hz以下がより好ましい。また、帯電部材における位相差θが極小となる周波数は、300Hz以上1590Hz以下が好ましく、1000Hz以上1580Hz以下がより好ましい。
図1は本実施形態に係る帯電部材の構成の一例を示している。図1に示す帯電部材は、円筒状又は円柱状の棒状部材(シャフト)からなる導電性基材30と、シャフト30の外周面に配設された導電性弾性層31と、導電性弾性層31の外周面に配設された導電性表面層32と、を有する帯電ロール208である。なお、シャフト30と導電性弾性層31は、例えば、接着層(図示省略)によって接着されている。
基材30は、帯電ロールの電極及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,ニッケル等の金属または合金;クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄;導電性の樹脂などの導電性の材質が挙げられる。
基材30は、導電性の棒状部材であり、外周面にめっき処理を施した部材(例えば樹脂や、セラミック部材)、導電剤が分散された部材(例えば樹脂や、セラミック部材)等も挙げられる。
基材30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。
弾性層31は、導電性基材(シャフト)30の外周面にロール状に配置されている。
弾性層31は、例えば、弾性材料と、導電剤と、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。
電子導電剤の例としては、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;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの粉末が挙げられる。
イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等;が挙げられる。
導電剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
一方、イオン導電剤の場合は、弾性材料100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲であることが望ましく、0.5質量部以上3.0質量部以下の範囲であることがより望ましい。
また、弾性層31の体積抵抗率は103Ωcm以上1014Ωcm以下が望ましい。
表面層32は主にトナー等による汚染の防止のために形成される層であり、結着樹脂中に粒子が分散されて形成されている。
その他の粒子としてフッ素系あるいはシリコーン系、アルミナやシリカ、ポリアミド系の粒子を用いることができ、粒径は3μm以上10μm以下であるものが望ましい。
なお、ポリアミド粒子としては、ポリアミド樹脂ハンドブック,福本修,8400,(日刊工業新聞社)に記述のポリアミド樹脂の粒子が挙げられる。これらの中でも、特に、ポリアミド樹脂としては、アルコール可溶性ポリアミド粒子が好ましく、アルコキシメチル化ポリアミド粒子(アルコキシメチル化ナイロン粒子)がより好ましく、メトキシメチル化ポリアミド粒子(メトキシメチル化ナイロン粒子)が更に好ましい。
表面層形成用塗布液の塗布方法としては、ロール塗布法、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、カーテン塗布法等の通常の方法を用いることができる。
また、表面層の体積抵抗率は1×103Ωcm以上1×1014Ωcm以下が望ましい。
本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真感光体と、前記本実施形態に係る帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式により前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体の表面に転写する転写装置と、を備える。
図2は、第1実施形態の画像形成装置の基本構成を概略的に示している。図2に示す画像形成装置200は、電子写真感光体1と、電源209に接続され、電子写真感光体1を帯電させるDC接触帯電方式の帯電装置と、帯電装置により帯電された電子写真感光体1を露光して静電潜像を形成する露光装置210(静電潜像形性装置の一例)と、露光装置210により形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置211と、電子写真感光体1の表面に形成されたトナー像を記録媒体500に転写する転写装置212と、転写後、電子写真感光体1の表面に残留するトナーを除去するトナー除去装置213と、記録媒体500に転写されたトナー像を記録媒体500に定着させる定着装置215と、を備える。
電子写真感光体1は特に限定されず、公知の電子写真感光体を用いることができる。例えば、導電性基材上に、下引層、電荷発生層、電荷輸送層がこの順序で積層され、電荷発生層と電荷輸送層とが別個に設けられた機能分離型の感光層を備えた感光体が挙げられる。また、電荷発生層と電荷輸送層とが一体的に形成された感光層を有する機能一体型の感光体であってもよい。
また、感光体1は、下引層を備えていないものでもよいし、下引層と感光層との間に中間層を設けてもよいし、感光層上に電荷輸送材料を含む保護層を設けてもよい。
つまり、機能一体型の感光体の場合も電荷輸送性を有する表面層の合計厚みが大きいほど、長寿命化を図れる反面、微小色線が発生し易くなる。これは、電荷輸送性を有する表面層の合計厚みが大きいほど、かかる表面層の電気的な応答性が低くなり、電子感光体1と帯電ロール208との接触部直後の放電頻度が低下し易くなると考えられるためである。
帯電装置は、帯電ロール208として本実施形態に係る帯電部材を有し、直流電圧を印加して、電子写真感光体1の表面を帯電するDC接触帯電方式の帯電装置である。印加する電圧は、要求される感光体帯電電位に応じて、正又は負の50V以上2000V以下の直流電圧が挙げられる。
露光装置210としては、公知の露光装置が用いられる。具体的には、例えば、半導体レーザ、LED(Light Emitting Diode)、液晶シャッター等の光源により露光する光学系装置等が用いられる。書きこみ時の光量としては、例えば、感光体表面上で0.5mJ/m2以上5.0mJ/m2の範囲が挙げられる。
現像装置211としては、例えば、キャリアとトナーとからなる現像剤が付着した現像ブラシ(現像剤保持体)を電子写真感光体1に接触させて現像させる二成分現像方式の現像装置、導電ゴム弾性体搬送ロール(現像剤保持体)上にトナーを付着させ電子写真感光体にトナーを現像する接触式一成分現像方式の現像装置等が挙げられる。
トナーとしては、公知のトナーであれば特に限定されない。具体的には、例えば、少なくとも結着樹脂が含まれ、必要に応じて着色剤、離型剤等が含まれたトナーであってもよい。
転写装置212としては、ロール状の接触型帯電部材の他、ベルト、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、又はコロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等、が挙げられる。
トナー除去装置213は、転写工程後の電子写真感光体1の表面に付着する残存トナーを除去するためのもので、これにより清浄面化された電子写真感光体1は上記の画像形成プロセスに繰り返し供される。トナー除去装置213としては、異物除去部材(クリーニングブレード)の他、ブラシクリーニング、ロールクリーニング等が用いられるが、これらの中でもクリーニングブレードを用いることが望ましい。また、クリーニングブレードの材質としてはウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。
なお、例えば感光体1の表面にトナーが残留しにくい場合など、残留トナーが問題にならない場合は、トナー除去装置213は設ける必要がない。
まず、帯電装置が感光体1の表面を、定められた電位に帯電させる。次に、帯電された感光体1の表面を、画像信号に基づいて、露光装置210によって露光して静電潜像を形成する。
次に、現像装置211の現像剤保持体上に現像剤が保持され、保持された現像剤が感光体1まで搬送され、現像剤保持体と感光体1とが近接(又は接触)する位置で静電潜像に供給される。これによって静電潜像は顕像化されてトナー像となる。
現像されたトナー像は、転写装置212の位置まで搬送され、転写装置212によって記録媒体500に直接転写される。
次いで、トナー像が転写された記録媒体500は、定着装置215まで搬送され、定着装置215によってトナー像が記録媒体500に定着される。定着温度としては、例えば100℃以上180℃以下が挙げられる。
一方、トナー像が記録媒体500に転写された後、転写されずに感光体1に残留したトナー粒子がトナー除去装置213との接触位置まで運ばれ、トナー除去装置213によって回収される。
以上のようにして、画像形成装置200による画像形成が行われる。次の画像形成を行う場合は、感光体1の表面の電荷を除去する工程を経ずに次の画像形成プロセスが行われる。
図3は第2実施形態の画像形成装置の基本構成を概略的に示している。図3に示す画像形成装置220は中間転写方式の画像形成装置であり、ハウジング400内において4つの電子写真感光体1a,1b,1c,1dが中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。例えば、感光体1aがイエロー、感光体1bがマゼンタ、感光体1cがシアン、感光体1dがブラックの色の画像をそれぞれ形成する。
図3に示す画像形成装置220も、感光体表面のトナー像が転写された後、感光体表面に残留した電荷を除去する除電装置を備えない、イレーズレス方式の画像形成装置である。
これにより、電子写真感光体1a,1b,1c,1dの回転工程において帯電、露光、現像、1次転写、クリーニング(トナー等の異物除去)の各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト409上に重ねて転写される。そして、中間転写ベルト409上にトナー像が転写された後の電子写真感光体1a,1b,1c,1dは、表面の電荷を除去する工程を経ずに次の画像形成プロセスが行われる。
本実施形態のプロセスカートリッジは、前記本実施形態に係る帯電部材を有し、帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式(DC接触帯電方式)により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置を備え、画像形成装置に着脱される構成を有する。
図4は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例の基本構成を概略的に示している。このプロセスカートリッジ300は、電子写真感光体1と、帯電ロールに直流電圧を印加して、電子写真感光体1の表面を帯電させるDC接触帯電方式の帯電装置のほか、露光により電子写真感光体1上に形成された静電潜像をトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置211、転写後、電子写真感光体1の表面に残留するトナーを除去するトナー除去装置213、及び、露光のための開口部218を、取り付けレール216を用いて組み合わせて一体化したものである。
本実施形態のプロセスカートリッジ300は、電子写真感光体1、帯電装置、現像装置211、トナー除去装置213、及び露光のための開口部218のほかに、電子写真感光体1の表面を露光する露光装置(図示せず)を備えていてもよい。
[帯電ロールの作製]
−導電性弾性層の形成−
・エピクロロヒドリンゴム(3106、日本ゼオン社製): 100質量部
・カーボンブラック(旭♯60、旭カーボン社製): 6質量部
・炭酸カルシウム(ホワイトンSB、白石カルシウム社製): 20質量部
・イオン導電剤(BTEAC、ライオン社製): 5質量部
・加硫促進剤:ステアリン酸(日油社製): 1質量部
・加硫剤:硫黄(パルノックR、大内新興化学社製): 1質量部
・加硫促進剤:酸化亜鉛: 1.5質量部
上記に示した組成の混合物をオープンロールで混練りし、SUS303により形成された直径8mmの導電性基材(金属シャフト)表面に接着層を介してプレス成形機を用いて直径15mmのロールを形成、その後研磨により直径14mmの導電性弾性ロールを得た。
・結着樹脂:N−メトキシメチル化ナイロン1(商品名F30K、ナガセケムテックス社製): 100質量部
・粒子A:カーボンブラック(商品名:MONAHRCH1000、キャボット社製): 15質量部
・粒子B:ポリアミド粒子(ポリアミド12、アルケマ社製): 20質量部
・添加剤:ジメチルポリシロキサン(BYK−307、アルタナ社製): 1質量部
上記組成の混合物をメタノールで希釈し、ビーズミルにて分散し得られた分散液を、前記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布した後、130℃で30分間加熱乾燥し、厚さ9μmの表面層を形成し、実施例1の帯電部材(帯電ロール1)を得た。
導電性表面層の形成において、添加剤を0質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、実施例2の帯電ロールを得た。
導電性表面層の形成において、カーボンブラックを10質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、実施例3の帯電ロールを得た。
導電性弾性層の形成において、イオン導電剤を3.5質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、実施例5の帯電ロールを得た。
導電性表面層の形成において、カーボンブラックを20質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、比較例1の帯電ロールを得た。
導電性表面層の形成において、加熱乾燥の温度を160℃とした以外は実施例1と同様の方法で、比較例2の帯電ロールを得た。
導電性弾性層の形成において、イオン導電剤を2質量部とした以外は実施例1と同様の方法で、比較例3の帯電ロールを得た。
導電性表面層の形成において、添加剤をイオン導電剤(BTEAC、ライオン社製)1質量部とした以外は実施例2と同様の方法で、比較例4の帯電ロールを得た。
上記実施例および比較例で得られた帯電ロールについて、次の各種測定及び評価を実施した。結果を表1〜表2に示す。
−測定方法−
交流インピーダンスの測定には電源および電流計としてSI 1260 inpedance/gain phase analyzer(東陽テクニカ製)、電流アンプとして1296 dielectric interface(東陽テクニカ製)を用いた。
インピーダンス測定用試料としての上記実施例および比較例で得られた帯電ロールに対して、導電性基材(金属シャフト)を陰極、帯電ロール表面に幅1.5cmのアルミプレートを一周巻き付けたものを陽極として、1Vp−pの交流電圧を周波数1MHzから1mHzまでの範囲で高周波側から印加し、各帯電ロールの交流インピーダンスを測定した。そして、この測定により得られる位相差θ及び周波数から、ボード線図を作成し、位相差θが極小となる周波数を求めた。
一方、各帯電ロールから表面層を除去した導電性弾性ロールをインピーダンス測定用試料として、上記同様にして、位相差θが極小となる周波数を求めた。
帯電装置に直流電圧のみが印加された接触帯電装置を有する画像形成装置「DocuCentre 505a(富士ゼロックス社製)」の改造機(電荷輸送性を有する表面層の合計の厚みが28μmの感光体を搭載し、除電装置を備えないイレーズレス方式の改造機)に、上記実施例および比較例で得られた帯電ロールを組み込んだ。そして、この改造機を用いて、高温高湿の条件下にて画像密度30%の全面ハーフトーン画像をA4紙に出力した。出力画像の左上から縦94mm、横200mmのエリアに発生した微小色線の発生数を下記評価基準で評価した。ここで高温高湿とは、28℃ 85RH%の周辺環境である。
そして、この微小色線の評価を「評価1」とし、評価1において、改造機に搭載する感光体における電荷輸送性を有する表面層の合計の厚みを薄い16μmに変更した以外は、評価1と同様にして評価2を実施した。
また、評価1において、改造機に除電装置を搭載した以外は、評価1と同様にして評価3を実施した。
G0 : 微小色線未発生
G1 : 1箇所以上3箇所以下の微小色線発生
G2 : 4箇所以上10箇所以下の微小色線発生
G3 : 11箇所以上20箇所以下の微小色線発生
G4 : 21箇所以上の微小色線発生
また、改造機に搭載する感光体における電荷輸送性を有する表面層の合計の厚みが28μmと厚いときの微小色線の評価1と、16μmと薄いときの微小色線の評価2との比較から、微小色線の評価1のときの方が、微小色線が発生し易く(比較例参照)、本実施例では、この微小色線が抑制されていることがわかる。
さらに、改造機に除電装置を搭載しないときの微小色線の評価1と、搭載したときの微小色線の評価3との比較から、微小色線の評価1のときの方が、微小色線が発生し易く(比較例参照)、本実施例では、この微小色線が抑制されていることがわかる。
Claims (7)
- 導電性基材と、導電性基材上に配置された導電性弾性層と、前記導電性弾性層上に配置された導電性表面層とを有し、
1MHzから1mHzまでの範囲で交流インピーダンス法により、前記導電性弾性層及び帯電部材の交流インピーダンスを各々測定したとき、前記導電性弾性層及び帯電部材における位相差θが極小となる周波数が共に63Hz以上1600Hz以下である帯電部材。 - 前記導電性表面層が、ポリアミド粒子、カーボンブラック、及びジメチルポリシロキサンを含有する請求項1に記載の帯電部材。
- 請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有する帯電装置。
- 電子写真感光体と、
請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式により前記電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、
トナーを含む現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー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。 - 前記電子写真感光体の電荷輸送性を有する表面層の合計の厚みが20μm以上50μm以下である請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記電子写真感光体の表面における残留電荷を除電する除電装置を有さない請求項4又は請求項5に記載の画像形成装置。
- 請求項1又は請求項2に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加する接触帯電方式により電子写真感光体の表面を帯電させる帯電装置を備え、
画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
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