JP2018013763A - 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
支持部材と、
前記支持部材上に配置され、外周面の被帯電部材と接触する領域に、軸方向の一端から他端にかけて螺旋状に連続した高さ2μm以上10μm以下の凸部を有する表面層と、
を有する帯電部材。
前記凸部の幅が0.1mm以上1mm以下である、請求項1に記載の帯電部材。
前記凸部の螺旋周期が0.5mm以上10mm以下である、請求項1又は請求項2に記載の帯電部材。
前記表面層が前記凸部を2筋以上有し、2筋以上の前記凸部が互いに平行して配置されている、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の帯電部材。
2筋以上の前記凸部は、一筋の前記凸部とこれに最も近い別の一筋の前記凸部との間の距離が0.5mm以上1mm以下である、請求項4に記載の帯電部材。
前記支持部材と、前記支持部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前記表面層とを有する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の帯電部材。
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電装置。
電子写真感光体と、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
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。
電子写真感光体と、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体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潜像を形成する潜像形成装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光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、
を備える画像形成装置。
本実施形態に係る帯電部材の一実施形態は、支持部材と、支持部材上に配置された表面層とを有する。本実施形態に係る帯電部材の別の一実施形態は、支持部材と、支持部材上に配置された導電性弾性層と、導電性弾性層上に配置された表面層とを有する。いずれの実施形態でも、本実施形態に係る帯電部材において表面層は、その外周面の被帯電部材と接触する領域に、軸方向の一端から他端にかけて螺旋状に連続した高さ2μm以上10μm以下の凸部を有する。
これに対して、本実施形態に係る帯電部材においては、帯電部材が感光体に接触して回転する際に帯電部材の外周面上で移動したトナーが螺旋状の凸部36の側面に集積し、帯電部材が感光体に接触して回転するにつれ、トナーが凸部36の螺旋に沿って帯電部材の端部まで運ばれ、軸方向の外側に向けて押し出されるように排出される。そのため、本実施形態に係る帯電部材は、トナーによる汚染が発生しにくい。
一方、凸部36の高さが10μm以下であるので、感光体外周面と帯電部材外周面との間に形成される電界のムラが抑えられ、帯電部材による感光体帯電の均一性を損ないにくく、その結果、画像に濃度ムラが発生することが抑制される。この観点から、凸部36の高さは、8μm以下がより好ましく、7μm以下が更に好ましい。
凸部36が複数筋形成されている場合は、それぞれの凸部36が上記範囲である。
一方、凸部36の幅が1mm以下であると、帯電部材による感光体帯電の均一性を損ないにくく、その結果、画像に濃度ムラが発生することが抑制される。この観点から、凸部36の幅は、0.8mm以下がより好ましく、0.6mm以下が更に好ましい。
凸部36が複数筋形成されている場合は、それぞれの凸部36が上記範囲である。
一方、凸部36の螺旋周期が10mm以下であると、トナーが凸部36の側面に集積しやすい。この観点から、凸部36の螺旋周期は、8mm以下がより好ましく、6mm以下が更に好ましい。
凸部36が複数筋形成されている場合は、それぞれの凸部36が上記範囲である。
図3Cに示す帯電部材208Eを例にして説明すると、「一筋の凸部36とこれに最も近い別の一筋の凸部36との間の距離」とは、
凸部36Aについては、凸部36B又は凸部36Cのうち近い方との距離、
凸部36Bについては、凸部36A又は凸部36Cのうち近い方との距離、
凸部36Cについては、凸部36A又は凸部36Bのうち近い方との距離である。
凸部36Aと凸部36Bとの距離は、凸部36A及び凸部36Bそれぞれにおいて図4に示す点Pを定め、凸部36Aの点Pと、それに隣り合う凸部36Bの点Pとの距離を少なくとも10個測定し平均した値である。凸部36Bと凸部36Cとの距離、及び、凸部36Aと凸部36Cとの距離についても同様である。
凸部36が3筋以上形成されている場合は、それぞれの上記距離が上記範囲である。
支持部材は、帯電部材の電極及び支持体として機能する導電性部材である。支持部材は、中空状の部材であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。
本実施形態において、表面層は、帯電部材の最外周面を構成する。表面層は、導電性を有し、体積抵抗率が1×107Ωcm以上1×108Ωcm以下であることが好ましい。
軸方向を水平方向にして設置した支持部材91を、回転装置(不図示)が矢印Aの向きに回転させると共に、ノズル92が矢印Bの向きに移動しながら塗布液34を流下することにより、支持部材91の一端から他端に向かって(図面上の右側から左側に向かって)、支持部材91の外周面に塗布液34の層が形成される。この際に、ブレード98を、塗布液34の層に押し当てながら、ノズル92に追随させて矢印Bの向きに移動させる。塗布液34の層にブレード98を押し当てることにより、ブレード98で掻かれた塗布液34が隆起し、支持部材91の一端から他端に向かって(図面上の右側から左側に向かって)連続した螺旋状の凸部が形成される。次いで、塗布液34の層を加熱乾燥させ、螺旋状の凸部を有する表面層とする。
凸部の高さは、ブレード98の押圧によって制御し得る。ブレード98の押圧が高いほど、凸部の高さが高くなる。
凸部の幅は、ブレード98で掻かれて隆起する塗布液34の量によって制御し得る。ブレード98で掻かれて隆起する塗布液34の量が多いほど、凸部の幅は広くなる。具体的には、塗布液34の供給量又はブレード98の押圧を調節することで制御し得る。
凸部の螺旋周期は、支持部材91の回転速度又はブレード98の移動速度によって制御し得る。支持部材91の回転速度が遅いほど又はブレード98の移動速度が速いほど、凸部の螺旋周期が長くなる。
凸部の筋数は、例えば、ブレード98の塗布液34の層に接触する部位に凹部を設け、その凹部の個数によって制御し得る。この場合、ブレード98に設けた凹部においては塗布液34がすり抜け表面層に凸部が形成される。一つの凸部と別の凸部との距離は、ブレード98に設ける複数個の凹部間の距離により制御し得る。
凸部の筋数は、ほかに例えば、ブレード98の個数によって制御し得る。この場合、一つの凸部と別の凸部との距離は、複数個のブレード98間の距離により制御し得る。
本実施形態の一実施形態においては、支持部材と表面層との間に、導電性弾性層が配置されている。導電性弾性層は、支持部材の外周面上に直接配置されていてもよく、接着層を介して支持部材の外周面上に配置されていてもよい。
導電性弾性層における加硫促進剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、0.01質量部以上10質量部以下が好ましく、0.1質量部以上6質量部以下がより好ましい。
導電性弾性層における加硫促進助剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、0.5質量部以上20質量部以下が好ましく、1質量部以上15質量部以下がより好ましい。
導電性弾性層における充填剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、5質量部以上60質量部以下が好ましく、10質量部以上60質量部以下がより好ましい。
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、本実施形態に係る帯電部材を備え、接触帯電方式により感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、感光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。
感光体401aの周囲には、感光体401aの回転方向に順に、帯電ロール402a、現像装置404a、1次転写ロール410a、クリーニングブレード415aが配置されている。1次転写ロール410aは、中間転写ベルト409を介して感光体401aに押圧している。現像装置404aには、トナーカートリッジ405aに収容されたトナーが供給される。
本実施形態に係る画像形成装置に適用される現像剤は、特に限定されない。現像剤は、トナーのみを含む一成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤でもよい。
[実施例1]
−ゴム組成物の調製−
下記材料の混合物を2.5Lのニーダーで混練りしてゴム組成物を得た。
・導電剤:カーボンブラック(#3030B、三菱化学社製) 5部
・イオン導電剤:ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド(BTEAC、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製) 1部
・加硫剤:4,4'−ジチオジモルホリン(バルノックR、大内新興化学工業社製)
1.5部
・加硫促進剤:ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド(ノクセラーDM−P、大内新興化学工業社製) 1.5部
・加硫促進剤:テトラエチルチウラムジスルフィド(ノクセラーTET−G、大内新興化学工業社製) 1.8部
・加硫促進助剤:酸化亜鉛(正同化学工業社製) 3部
・ステアリン酸 1部
・重質炭酸カルシウム 40部
無電解ニッケルメッキ後に6価クロム酸処理を施した、直径8mmのSUM23L製のシャフトの外周面に、接着剤(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)を塗布して厚さ5μmの接着層を形成した。ゴム組成物を、接着層を有するシャフトと共に、クロスヘッドダイを備えた1軸ゴム押出し機(シリンダー内径60mm、L/D20、スクリュー回転25rpm、シリンダー部、スクリュー部、ヘッド部及びダイ部の温度80℃)から押出して、シャフトの外周面上にゴム組成物の層を形成し、次いで、空気加熱炉にて165℃で70分間加熱し、導電性弾性層ロール(直径12mm)を得た。
下記材料の混合物をビーズミルにて分散処理し、メタノールで希釈して、表面層形成用組成物とした。
100部
・結着樹脂:ポリビニルブチラール樹脂(エスレックBL−1、積水化学工業社製)
10部
・フィラー:ポリアミド樹脂(Orgasol2001DNat1、一次粒径5μm、アルケマ社製) 20部
・導電性粒子:酸化亜鉛(一次粒径15nm) 20部
・触媒:NACURE4167(楠本化成社製) 4部
・溶剤:メタノール 700部
・溶剤:ブタノール 200部
表面層形成用組成物を、導電性弾性層ロールの外周面にブレード塗布により塗布した。このとき、塗布装置の回転部の回転数(つまり導電性弾性層ロールの回転数)を1000rpmに、塗布装置のノズル及びブレードの移動速度を4mm/secに、ブレードの押圧を1×10−4N/mm2に設定し、連続した螺旋状の凸部を1筋塗膜に形成した。塗膜を130℃で30分間加熱乾燥して溶剤を除去し、表面層とした。これにより、実施例1の帯電ロールを得た。表面層の軸方向長さは、310mmとした。
表面層を形成する際に、表面層形成用組成物の塗布量、塗布装置のノズル及びブレードの移動速度、及びブレードの押圧を制御し、凸部の高さ等を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
シャフトの外周面に表面層形成用組成物を直接塗布した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
表面層を浸漬塗布により形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
表面層を形成する際に、ブレードの押し当て方を変えて、周方向に一周している環状の凸部を離間させて複数筋形成した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
表面層を形成する際に、表面層形成用組成物の塗布量、塗布装置のノズル及びブレードの移動速度、並びにブレードの押圧を制御し、凸部の高さ等を表1の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
表面層に2筋の凸部を平行して形成するため、塗布装置のブレードの先端に2個の凹部を設け、2個の凹部間の距離、2個の凹部の大きさ、表面層形成用組成物の塗布量、塗布装置のノズル及びブレードの移動速度、及びブレードの押圧を制御し、凸部の高さ等を表2の通りに変更した以外は、実施例1と同様にして帯電ロールを作製した。
実施例21と同様にして、但し、ブレード先端の2個の凹部間の距離、2個の凹部の大きさ、表面層形成用組成物の塗布量、塗布装置のノズル及びブレードの移動速度、及びブレードの押圧を制御し、凸部の高さ等を表2の通りに変更して、帯電ロールを作製した。
各例の帯電ロールを、軸方向に平行且つ表面層の厚さ方向(帯電ロールの径方向)に切断したときに現われる切断面を、光学顕微鏡(キーエンス社製VHX−200)を用いて倍率1000倍で観察した。凸部の断面10個について高さH、幅W、及び周期Dを測定し平均することにより、凸部の高さ、幅及び螺旋周期を求めた。凸部が2筋形成されている帯電ロールについては、2筋の凸部間の距離も求めた。
電子写真方式の画像形成装置として、帯電ロールに直流電圧のみを印加する接触帯電方式の画像形成装置である富士ゼロックス社製DocuCentre SC2021 CPSを用意した。現像剤として、トナー粒子の体積平均粒径が5μmである黒色トナーを用意した。
各例の帯電ロールを、感光体の帯電部材として画像形成装置に装着し、温度23℃且つ相対湿度50%の環境下で、A4紙に画像濃度30%の全面ハーフトーン画像を1万枚連続出力した。
1万枚目の画像を目視で観察し、下記のとおりに分類した。結果を表1に記す。
A:画像欠陥は認められない。
B:トナー汚染に起因する筋状の画像欠陥が1個認められる。
C:トナー汚染に起因する筋状の画像欠陥が2個〜3個認められる。
D:トナー汚染に起因する筋状の画像欠陥が4個以上認められる。
E:トナー汚染に起因する筋状の画像欠陥が全面に認められる。
比較例1の帯電ロールは、外周面全体にトナー汚染が認められた。
比較例2の帯電ロールは、特に環状の凸部の側面にトナー汚染が認められた。
実施例1〜12及び21〜26の帯電ロールは、螺旋状の凸部の側面にトナーの集積が認められ、螺旋状の凸部の端部からトナーが押し出されるように排出されていた。
画像濃度計X−Rite938(X−Rite社製)を用いて、1万枚目の画像上を任意に10点測定し、画像濃度の最大値と最小値の差である画像濃度差を求め、下記のとおりに分類した。結果を表1に記す。
A:画像濃度差が0.2以下。
B:画像濃度差が0.2超0.25以下。
C:画像濃度差が0.25超0.3以下。
D:画質濃度差が0.3超。
Claims (9)
- 支持部材と、
前記支持部材上に配置され、外周面の被帯電部材と接触する領域に、軸方向の一端から他端にかけて螺旋状に連続した高さ2μm以上10μm以下の凸部を有する表面層と、
を有する帯電部材。 - 前記凸部の幅が0.1mm以上1mm以下である、請求項1に記載の帯電部材。
- 前記凸部の螺旋周期が0.5mm以上10mm以下である、請求項1又は請求項2に記載の帯電部材。
- 前記表面層が前記凸部を2筋以上有し、2筋以上の前記凸部が互いに平行して配置されている、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の帯電部材。
- 2筋以上の前記凸部は、一筋の前記凸部とこれに最も近い別の一筋の前記凸部との間の距離が0.5mm以上1mm以下である、請求項4に記載の帯電部材。
- 前記支持部材と、前記支持部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前記表面層とを有する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の帯電部材。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電装置。
- 電子写真感光体と、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、
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。 - 電子写真感光体と、
請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の帯電部材を有し、接触帯電方式により前記電子写真感光体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潜像を形成する潜像形成装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、前記電子写真感光体の表面にトナー像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光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、
を備える画像形成装置。
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