JP2020181006A - 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
【解決手段】導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられ、凹凸形成粒子を含む表面層であって、表面層の表面から観察される前記凹凸形成粒子の個数粒度分布が2つ以上の極大値を持つ表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、を備える帯電装置。
【選択図】図1
Description
導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられ、凹凸形成粒子を含む表面層であって、表面層の表面から観察される前記凹凸形成粒子の個数粒度分布が2つ以上の極大値を持つ表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、
を備える帯電装置。
<2>
凹凸形成粒子が、前記2つ以上の極大値のうち、最も大径側の極大値P1と、大径側から2番目の極大値P2との差(P1−P2)が5μm以上27μm以下である、<1>に記載の帯電装置。
<3>
前記P1と前記P2との差(P1−P2)が、10μm以上22μm以下である、<2>に記載の帯電装置。
<4>
前記P1が、10μm以上32μm以下の範囲であり、前記P2が、5μm以上11μm以下の範囲である、<2>又は<3>に記載の帯電装置。
<5>
導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられ、体積平均粒径の異なる2種類以上の凹凸形成粒子を含む表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、
を備える帯電装置。
<6>
前記体積平均粒径の異なる2種類以上の凹凸形成粒子のうち、最も体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R1と、2番目に体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R2との差(R1−R2)が、5μm以上25μm以下である、<5>に記載の帯電装置。
<7>
前記R1と前記R2との差(R1−R2)が10μm以上20μm以下である、<6>に記載の帯電装置。
<8>
前記R1が10μm以上30μm以下であり、前記R2が5μm以上10μm以下である、<6>又は<7>に記載の帯電装置。
<9>
前記凹凸形成粒子がポリアミド粒子である、<1>〜<8>のいずれか1項に記載の帯電装置。
<10>
前記表面層に含まれる凹凸形成粒子の全含有量が、前記表面層に含まれる結着樹脂100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、<1>〜<9>のいずれか1項に記載の帯電装置。
電子写真感光体と、
<1>〜<10>のいずれか1項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。
<12>
前記電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電させる、<1>〜<10>のいずれか1項に記載の帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電荷像を形成する現像装置と、
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。
<2>、<3>に係る発明によれば、帯電部材の表面層を表面から観察したときの凹凸形成粒子の個数粒度分布の極大値が1つである場合に比べ、前記2つ以上の極大値のうち、最も大径側の極大値P1と、大径側から2番目の極大値P2との粒子径差(P1−P2)が5以上27以下である帯電装置であって、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置が提供される。
<4>に係る発明によれば、帯電部材の表面層を表面から観察したときの凹凸形成粒子の個数粒度分布の極大値が1つである場合に比べ、前記P1が、10以上32以下の範囲であり、前記P2が、5以上11以下の範囲である帯電装置であって、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置が提供される。
<6>、<7>に係る発明によれば、帯電部材の表面層に含まれる凹凸形成粒子が、体積平均粒径が小さい小径のみの凹凸形成粒子である場合、又は体積平均粒径が大きい大径のみの凹凸形成粒子である場合に比べ、最も体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R1と、2番目に体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R2との差(R1−R2)が、5μm以上25μm以下である帯電装置であって、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置が提供される。
<8>に係る発明によれば、帯電部材の表面層に含まれる凹凸形成粒子が、体積平均粒径が小さい小径のみの凹凸形成粒子である場合、又は体積平均粒径が大きい大径のみの凹凸形成粒子である場合に比べ、前記R1が10μm以上30μm以下であり、前記R2が5μm以上10μm以下である帯電装置であって、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置が提供される。
<10>に係る発明によれば、帯電部材の表面層を表面から観察したときの凹凸形成粒子の個数粒度分布の極大値が1つである場合、又は、帯電部材の表面層に含まれる凹凸形成粒子が、体積平均粒径が小さい小径のみの凹凸形成粒子である場合、若しくは体積平均粒径が大きい大径のみの凹凸形成粒子である場合に比べ、前記表面層に含まれる凹凸形成粒子の全含有量が、前記表面層に含まれる結着樹脂100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である帯電装置であって、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置を提供することである。
<12>に係る発明によれば、帯電部材の表面層を表面から観察したときの凹凸形成粒子の個数粒度分布の極大値が1つである場合、又は、帯電部材の表面層に含まれる凹凸形成粒子が、体積平均粒径が小さい小径のみの凹凸形成粒子である場合、若しくは体積平均粒径が大きい大径のみの凹凸形成粒子である場合に比べ、画像スジの発生を抑制するとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される帯電装置を備えた画像形成装置が提供される。
本明細書において、「電子写真感光体」を単に「感光体」ともいう。本明細書において、帯電部材の「軸方向」とは、帯電部材の回転軸が延びる方向を意味する。
本明細書において「導電性」とは、20℃における体積抵抗率が1×1014Ωcm以下であることを意味する。
本明細書において、第1実施形態、及び第2実施形態に共通する事項については、「本実施形態」と称する。
本実施形態に係る帯電装置は、導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられた表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、を備える。
導電性軸受け123は、帯電部材121と清掃部材122とを一体で回転自在に保持するとともに、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。
この軸間距離を調整することで、帯電部材121と清掃部材122との食い込み量が制御される。具体的には、清掃部材122は、例えば、軸部122Aの軸方向両端部が帯電部材121に向けて、目的とする荷重により押されることで、食い込み量が調整される。そして、発泡弾性層122Bが帯電部材121へ押し付けられ、発泡弾性層122Bが帯電部材121の周面に沿って弾性変形して接触領域を形成する。
導電性軸受け123は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料及び形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。
本実施形態における帯電部材について説明する。
本実施形態における帯電部材は、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材である。帯電部材は、例えば、導電性基材と、導電性基材上に設けられた弾性層と、弾性層上に設けられた表面層と、を有する。
表面層に含まれる前記凹凸形成用粒子として、具体的には、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコン(ZrSiO4)粒子等の無機粒子、及び、ポリアミド粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等の樹脂粒子が挙げられる。
中でも、表面層に含まれる凹凸形成用粒子は、画像スジの発生を抑制されやすくなるとともに、電子写真感光体の表面の摩耗が抑制画像スジ故障の発生が抑制される観点で、樹脂粒子であることがより好ましく、ポリアミド粒子であることがさらに好ましい。凹凸形成用粒子は、本実施形態の趣旨を逸脱しない限り、表面層に、1種単独で含んでいても、2種以上を含んでいてもよい。体積平均粒径の異なる2種類以上の凹凸形成粒子を含む場合は、2種類以上の凹凸形成粒子ともに、ポリアミド粒子であることが好ましい。
導電性基材は、帯電部材の電極及び支持体として機能する。
導電性基材としては、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼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で構成されたものが用いられる。本実施形態における導電性基材は、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,ニッケル等の金属が挙げられる。本実施形態においては、前記導電性基材は、導電性の棒状部材であり、前記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。前記導電性基材は、中空状の部材(筒状部材)であってもよく、非中空状の部材であってもよい。
弾性層は、例えば、弾性材料と、導電剤と、を含む導電性の層である。弾性層は、必要に応じて、その他添加剤を含んでもよい。
電子導電剤としては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カラー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金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理した物質;などの粉末が挙げられる。
イオン導電剤としては、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、ベンジルトリアルキルアンモニウム等の過塩素酸塩又は塩素酸塩;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩;などが挙げられる。
導電剤は、1種を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。
導電剤は、例えば、平均一次粒径が1nm以上200nm以下であることが好ましい。
弾性層におけるイオン導電剤の含有量は、弾性材料100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下が好ましく、0.5質量部以上3質量部以下がより好ましい。
なお、平均粒子径は、弾性層を切り出した試料を用い、電子顕微鏡により観察し、導電剤の100個の直径(最大径)を測定し、それを平均することにより算出する。また、平均粒径は、例えば、シスメックス社製ゼータサイザーナノZSを用いて測定してもよい。
弾性層の体積抵抗率は、1×103Ωcm以上1×1014Ωcm以下が好ましい。
弾性層からシート状の測定試料を採取し、その測定試料に対し、JIS K 6911(1995)に従って、測定治具(R12702A/Bレジスティビティ・チェンバ:アドバンテスト社製)と高抵抗測定器(R8340Aデジタル高抵抗/微小電流計:アドバンテスト社製)とを用い、電場(印加電圧/組成物シート厚)が1000V/cmになるよう調節した電圧を30秒印加した後、その流れる電流値より、下記式を用いて算出する。
体積抵抗率(Ωcm)=(19.63×印加電圧(V))/(電流値(A)×測定試料厚(cm))
本実施形態に係る帯電部材は、弾性層上に表面層を更に有する。表面層は、例えば、樹脂を含む層である。表面層は、必要に応じて、その他添加剤等を含んでもよい。
表面層に用いることのできる前記結着樹脂としては、ウレタン樹脂、ポリエステル、フェノール、アクリル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、セルロース等が挙げられる。
表面層の抵抗率を適当な値に調整するために導電性粒子を含有させる場合が多い。
導電性粒子としては、粒径が3μm以下で体積抵抗率が109Ωcm以下であるものが好ましい。例えば、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物、若しくはそれらの合金からなる粒子、又はカーボンブラック等を用いられる。
表面層の体積抵抗率は、1×105Ωcm以上1×108Ωcm以下が好ましい。
本実施形態に係る帯電部材は、導電性基材と弾性層との間に、接着層を有していてもよい。
弾性層と導電性基材との間に介在する接着層としては、樹脂層が挙げられ、具体的には、ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ニトリルゴム、塩素ゴム、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層が挙げられる。接着層は、導電剤(例えば、前述の電子導電剤又はイオン導電剤)を含有していてもよい。
本実施形態に係る画像形成装置は、特定の表面層が設けられ、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部とを備えた帯電装置が適用される。
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。
[帯電ロール1の作製]
−基材の準備−
SUS303により形成された直径8mmの導電性基材を準備した。
次いで、下記混合物をボールミルで1時間混合後、刷毛塗りにより前記基材表面に膜厚10μmの接着層を形成した。
・塩素化ポリプロピレン樹脂(無水マレイン酸塩素化ポリプロピレン樹脂、スーパークロン930、日本製紙ケミカル(株)製):100部
・エポキシ樹脂(EP4000、(株)ADEKA製):10部
・導電剤(カーボンブラック、ケッチェンブラックEC、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製):2.5部
なお、粘度調整には、トルエン又はキシレンを用いた。
・エピクロロヒドリンゴム(Hydrin T3106、日本ゼオン(株)製):100質量部
・カーボンブラック(旭♯60、旭カーボン(株)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(株)製):20質量部
・イオン導電剤(BTEAC、ライオン(株)製):5質量部
・加硫促進剤:ステアリン酸(日油(株)製):1質量部
・加硫剤:硫黄(パルノックR、大内新興化学工業(株)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の導電性支持体表面に接着層を介して押出し成形機を用いて直径12mmのロールを形成した後、175℃で70分間加熱して、弾性層(導電性弾性層)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、(株)鉛市 製):100質量部
・導電剤:カーボンブラック(商品名:MONAHRCH1000、キャボット社製):15質量部
・凹凸形成用粒子1:ポリアミド粒子(体積平均粒径30μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部
・凹凸形成用粒子2:ポリアミド粒子(体積平均粒径5μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部
上記組成の混合物をメタノールで希釈し、ビーズミルにて下記条件にて分散した。
・ビーズ材質:ガラス、ビーズ径:1.3mm、プロペラ回転数:2,000rpm、分散時間:60分
上記で得られた分散液を前記導電性弾性層の表面に浸漬塗布した後、150℃で30分間加熱乾燥し、厚さ10μmの表面層を形成し、帯電ロール1を得た。
凹凸形成粒子2をポリアミド粒子(体積平均粒径10μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部、とした以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロール2を得た。
凹凸形成粒子1をポリアミド粒子(体積平均粒径20μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部、凹凸形成粒子2を、ポリアミド粒子(平均粒径5μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部、とした以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロール3を得た。
凹凸形成粒子1をポリアミド粒子(体積平均粒径20μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部、とした以外は、帯電ロール2の作製と同様にして、帯電ロール4を得た。
凹凸形成粒子1をポリアミド粒子(体積平均粒径10μm、ポリアミド12、アルケマ社製):10質量部、とした以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロール5を得た。
凹凸形成粒子1と凹凸形成粒子2の割合(質量比)を表1にしたがって変更した以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロール6及び帯電ロール7を得た。
凹凸形成粒子1と凹凸形成粒子2の種類と、それぞれの体積平均粒径を、表1にしたがって変更した以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロール8を得た。
凹凸形成粒子として、凹凸形成粒子1のみ用いた以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロールC1を得た。また、凹凸形成粒子として、凹凸形成粒子2のみ用いた以外は、帯電ロール1の作製と同様にして、帯電ロールC2を得た。
[帯電装置の作製]
上記で得られたそれぞれの帯電ロールを、帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する電圧印加部を備え、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に装着し、各例の帯電装置を得た。
上記で得られた帯電ロールC1を、帯電部材に直流電圧のみを印加する電圧印加部を備え、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帯に装着して、参考例の帯電装置を得た。
画像形成装置(DocuCentre−V C7776)の改造機に、上記実施例、比較例、又は参考例で得られた帯電装置を組みこんで、低温低湿(10℃15%RH)の条件下にて画像密度20%のA4ハーフトーン画像を260,000枚出力した後、画像密度60%のハーフトーン画像を1枚出力した。1枚出力した画像密度60%のハーフトーン上に発生した、帯電ロールの汚染を起因とする画質スジ故障のレベルから、G0〜G3で画質維持性を評価した。G0〜G2で使用上問題無いレベルである。
画像スジ評価後の感光体の膜厚を渦電流式膜厚測定機(フィッシャースコープMMS)にて測定し、摩耗厚みを感光体走行サイクルで除算して摩耗レートを算出した。摩耗レートは低いほうが摩耗が少ないことを表す。
Claims (12)
- 導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられ、凹凸形成粒子を含む表面層であって、表面層の表面から観察される前記凹凸形成粒子の個数粒度分布が2つ以上の極大値を持つ表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、
を備える帯電装置。 - 凹凸形成粒子において、前記2つ以上の極大値のうち、最も大径側の極大値P1と、大径側から2番目の極大値P2との差(P1−P2)が5μm以上27μm以下である、請求項1に記載の帯電装置。
- 前記P1と前記P2との差(P1−P2)が、10μm以上22μm以下である、請求項2に記載の帯電装置。
- 前記P1が、10μm以上32μm以下の範囲であり、前記P2が、5μm以上11μm以下の範囲である、請求項2又は3に記載の帯電装置。
- 導電性基材、前記導電性基材上に設けられた弾性層、及び前記弾性層上に設けられ、体積平均粒径の異なる2種類以上の凹凸形成粒子を含む表面層を有し、接触帯電方式により電子写真感光体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に直流電圧に交流電圧を重畳して印加する電圧印加部と、
を備える帯電装置。 - 前記体積平均粒径の異なる2種類以上の凹凸形成粒子のうち、最も体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R1と、2番目に体積平均粒径が大きい凹凸形成粒子の体積平均粒径R2との差(R1−R2)が、5μm以上25μm以下である、請求項5に記載の帯電装置。
- 前記R1と前記R2との差(R1−R2)が10μm以上20μm以下である、請求項6に記載の帯電装置。
- 前記R1が10μm以上30μm以下であり、前記R2が5μm以上10μm以下である、請求項6又は7に記載の帯電装置。
- 前記凹凸形成粒子がポリアミド粒子である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の帯電装置。
- 前記表面層に含まれる凹凸形成粒子の全含有量が、前記表面層に含まれる結着樹脂100質量部に対して、5質量部以上30質量部以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の帯電装置。
- 電子写真感光体と、
請求項1〜10のいずれか1項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。 - 前記電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電させる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電荷像を形成する現像装置と、
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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