JP2019197162A - 帯電ローラ、カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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- G03G15/0233—Structure, details of the charging member, e.g. chemical composition, surface properties
Abstract
Description
図1は、インライン方式(4ドラム系)の画像形成装置100の構成図である。画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像を形成する4つの画像形成部(画像形成ユニット)1a,1b,1c,1dを備えている。これらの4つの画像形成部1a,1b,1c,1dは一定の間隔をおいて一列に配置されている。
ここで、帯電ローラの表面粗さと、電子写真プロセスによって形成される画像の画質並びに帯電ローラの寿命との関係について説明する。従来、帯電ローラに適度な表面粗さを持たせることで、表面の凹凸に起因する異常放電を許容レベル以下に抑えつつ、帯電ローラへのトナー付着を抑えて帯電ローラの耐久性向上を図ることが知られている。表面粗さの指標としては、JIS B0601(1994)に規定されていた十点平均粗さRzjis(JIS B0601(2013)附属書JA参照)が広く用いられている。
外添剤とは、トナー粒子の外面に付着するように添加される、有機又は無機の微粒子の総称である。通常、電子写真装置の現像剤には、トナー粒子間の付着力を低下させて流動性を向上させたり、トナーの保持電荷を安定させたりといった機能を付与するために、1種類又は複数種類の外添剤が添加される。外添剤として用いられる粒子としては、シリカ、酸化チタン、及びシラン化合物を挙げることができる。外添剤は、重合法又は粉砕法等によって形成されたトナー粒子に添加されて撹拌されることにより、クーロン力及びファンデルワールス力等の作用でトナー粒子表面に付着する。
なお、帯電ローラを用いて像担持体を帯電させる方法としては、帯電ローラに直流電圧を印加する直流帯電方式と、帯電ローラに直流電圧と交流電圧とが重畳された電圧を印加する交流帯電方式とが知られている。このうち、交流帯電方式では、像担持体と帯電ローラとが帯電するニップ部において正逆方向の放電が繰り返され、像担持体の表面電位が目標値へと収束する。このため、交流帯電方式では、帯電ローラの表面形状の異常や抵抗のムラ等は、画像不良として表れにくい。一方、直流帯電方式では、交流帯電方式に比べて電源構成を簡素化できる一方で、帯電ローラの表面形状の異常等によって異常放電が発生した場合に、像担持体の帯電電位にムラが生じ、画像不良が発生しやすい。
また、近年、感光ドラムの表層を硬い材料で被覆する等の方法により、像担持体の耐久性が向上している。以下の各実施例で説明する帯電ローラは、耐久性が高い像担持体と組み合わせて用いることで、像担持体を含むカートリッジ全体又は画像形成装置全体の耐用期間を延ばすことが可能となり、ランニングコストの低減が可能となる。
ここで、帯電ローラ3の具体的な製造方法について説明する。以下に説明する製造処方は、後述の表1における(例1)の帯電ローラの処方であり、それ以外の帯電ローラの処方例とは粒子の外径や質量部数等が異なるが、製造方法自体は同じである。
表1は本実施例に係る帯電ローラの処方例及びその帯電ローラの試験結果を示している。
・「大粒子径D1」及び「小粒子径D2」は、いずれも帯電ローラ表層に分散させた粒子の平均粒径(単位はμm)を表し、D1がより大きい粒子(以下、大粒子とする)に対応し、D2がより小さい粒子(以下、小粒子とする)に対応する。
・「D1/D2」は、小粒子径に対する大粒子径の比である。
・「大粒子の配合比」は、表層に分散した全粒子に対する大粒子の質量比を表す。即ち、M1を大粒子の配合質量とし、M2を小粒子の配合質量としたときのM1/(M1+M2)である。
・「粒子配合量」は、粒子を除いた表層の全固形分に対する全粒子の配合量をパーセント表示したものである。即ち、上記表層32の全質量から大粒子及び小粒子の配合質量M1,M2を除いた値をM0としたときの(M1+M2)/M0×100(%)である。
・なお、単一の粒子のみを配合した場合、大粒子配合比及び粒子配合量についてはD2及びM2が0であるものとして計算を行った。
表1において、帯電ローラの表面の面粗さに関するパラメータである最大高さSz及び自己相関長さSalは、次の方法で求められる。まず、レーザー顕微鏡(VK−X1000、キーエンス製)を用い、50倍の対物レンズで帯電ローラの表面画像を撮影し、横273μm×縦204μmの面積の二次元高さデータを取得する。表面の曲率に対して自動補正を行った後、ISO25178に準拠したキーエンス製のマルチファイル解析アプリケーションを用い、最大高さ及び自己相関長さを得た。観察位置による測定値の偏差を低減するため、一本の帯電ローラにつき長手方向に3箇所(中心位置及びローラ両端部から2cmの位置)、回転方向に3箇所(任意の地点を基準に120度刻み)、合計で9箇所の画像から最大高さ及び自己相関長さを算出した。そして、各観察位置で取得した最大高さ及び自己相関長さの値の平均値を、この帯電ローラにおける表層の最大高さSz及び自己相関長さSalとした。
次に、帯電ローラの耐久試験の方法と、画像評価に用いた電子写真装置の説明を行う。本試験で使用した電子写真式複写機は、A3横出力用のマシンで、記録材の出力スピードは240mm/sec、画像解像度は600dpiである。像担持体はアルミニウムシリンダーにOPC層をコートし、更にその上にオーバーコート層をコートした反転現像方式の感光ドラムである。トナーは、ポリエステルを主材料とした平均直径6μmの粉砕ワックス内添トナーをシリカ等で外添処理を施したものである。耐久後の画像評価を行う際は複写機に低温低湿(L/L:15℃/10%RH)の環境下で画像比率5%の画像を10万枚連続して出力させた。
以上のような評価方法で行った結果を記載した表1に関して説明する。まず、帯電ローラの表層に平均粒径5μmの単一粒子を、表層全固形分に対する配合比が25%になるように配合し、平均膜厚が12μmになるように表層をコーティングした帯電ローラ(例1)を製造した。この処方で製造した帯電ローラ(例1)を複写機に装着し、ハーフトーン画像を出力させた所、黒ポチ状の画像欠陥は無く評価は◎であった。10万枚耐久後のハーフトーン画像を出力した所、黒スジは発生せず◎の評価だったが、白スジが発生し評価は×であった。
8≦Sz≦16 かつ Sal≧13
の関係を満たす場合に、帯電電位の均一性を確保すると共に、トナーフィルミング及び外添剤フィルミングの発生が抑制される。これにより、長期間に亘って画像品位を維持することが可能な帯電ローラを提供することが可能となった。このような帯電ローラは、電子写真装置において、トナーの平均粒径が10μm以下であり、外添剤の平均粒径(一次粒径)が0.5μm以下であるような現像剤と共に好適に使用することができる。
11.4≦Sz かつ Sal≧15.5
の関係が満たされる場合(表1の例3、9参照)に、より良好な評価が得られることが判明した。
Claims (10)
- 像担持体の表面を帯電させる帯電ローラであって、
支持体と、
前記支持体より外周側に設けられた弾性層と、
前記弾性層より外周側に設けられ、帯電ローラの表面を構成する表層と、を有し、
前記表層は、粒子が分散された樹脂材料で形成され、
前記粒子の平均粒径が2μm以上15μm以下であり、
前記樹脂材料の平均膜厚が20μm以下であり、
帯電ローラの表面の面粗さに関する最大高さSz[μm]及び自己相関長さSal[μm]が、
8≦Sz≦16 かつ Sal≧13
の関係を満たす、
ことを特徴とする帯電ローラ。 - 前記最大高さSz及び前記自己相関長さSalが、
11.4≦Sz かつ Sal≧15.5
の関係を満たす、
ことを特徴とする請求項1に記載の帯電ローラ。 - 前記樹脂材料の前記平均膜厚に対する前記粒子の突出量が4μm以上である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の帯電ローラ。 - 前記表層の前記粒子を含まない質量に対する、前記表層に含まれる前記粒子の質量の比が50%以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の帯電ローラ。 - 前記粒子は、第1の粒子と、前記第1の粒子に比べて平均粒径が小さい第2の粒子と、を含み、
前記第1の粒子の平均粒径をD1[μm]とし、前記第2の粒子の平均粒径をD2[μm]とした場合、5<D1<20かつ3<D2≦D1/2である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の帯電ローラ。 - 回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の帯電ローラと、を備え、
画像形成装置に対して着脱可能に装着される、
ことを特徴とするカートリッジ。 - 前記像担持体に担持された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像手段をさらに備え、
前記現像剤に含まれるトナーの平均粒径が10μm以下であり、
前記現像剤に含まれる外添剤の平均粒径が0.5μm以下である、
ことを特徴とする請求項6に記載のカートリッジ。 - 回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面を帯電させる、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の帯電ローラと、
前記帯電ローラによって帯電した前記像担持体を露光して、前記像担持体の表面に静電潜像を書き込む露光手段と、
前記像担持体に担持された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像する現像手段と、
前記現像手段によって現像され前記像担持体に担持されているトナー像を記録材に転写する転写手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤に含まれるトナーの平均粒径が10μm以下であり、
前記現像剤に含まれる外添剤の平均粒径が0.5μm以下である、
ことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。 - 前記帯電ローラに直流電圧を印加することで前記像担持体の表面を帯電させる電圧印加手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の画像形成装置。
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