JP3936695B2 - 帯電部材、および該帯電部材を用いたプロセスカートリッジならびに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、感光体に対して帯電処理を行なう帯電ロール等の帯電部材に関する。

図１をもとに、帯電ローラ方式の画像形成装置について説明する。
帯電ローラは、画像形成装置に使用される帯電部材のうち最も一般的なものである。
図１において、（１）は静電潜像が形成される感光体ドラム、（３）は感光体（１）に帯電処理を行なう帯電ローラである。（５）はレーザー光あるいは、原稿の反射光等の露光である。（６）は感光体の静電潜像にトナーを付着させる現像ユニット、（１７）は転写ローラ、（９）は給紙部から搬送されてきた記録紙である。転写ローラ（１７）は感光体（１）上のトナー像を記録紙（９）に転写処理するものである。（１４），（１５）は感光体表面のクリーニング装置である。
なお、図１では他の電子写真プロセスにおいて通常必要な機能ユニットは、その記載を省略してある。
これらの画像形成装置では、感光体表面に付着したトナー、現像剤などの物質が帯電ローラに転移し、帯電ローラの汚れとなるおそれがあった。特に、感光体は各部材などとの接触による膜削れ等などの損傷を抑制するために、図１の例によればクリーニング装置のファーブラシ（１４）を介するなどの手段により潤滑剤（１６）が感光体表面へ塗布されることがあるが、この潤滑剤が帯電ローラへと転移し、帯電ローラの汚れの原因となっている可能性が高いことがわかった。これら帯電ローラの汚れは、帯電部材の帯電能力を低下させ、画像形成装置が異常画像を出力する原因となるおそれがあった。

これを回避する手段として、帯電ローラと感光体の間にわずかな間隙を設けることにより、帯電部材に帯電電圧を印加することにより感光体の表面に非接触で感光体表面を帯電させる手段がとられている。これにより帯電ローラの表面に付着する外添剤の付着量を抑制し、帯電ローラの超寿命化を図っている。しかし、感光体表面の付着物の大きさが帯電部材と感光体間の間隙を越えて帯電ローラへ接触するほど大きく成長した場合には付着物が帯電ローラへと転移し、帯電ローラの汚れとなるおそれがあった。

このため、この対策として、トナーと外添剤とを含む現像剤において外添剤の添加量を１．５％以上３％以下とすることにより感光体表面に生じる汚れの発生を防止することで帯電ローラの汚れの防止が図られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、トナーと外添剤とを含む現像剤において外添剤の添加量を制限する手段では外添剤の添加量が制限されるという欠点が存在する。これにより必ずしも画像形成装置に最適な現像剤を用いることが不可能となる。

また、帯電部材の表面に保護層を設け、フッ素原子含有樹脂粒子を含有させる手段が開示されており（例えば、特許文献２，３参照）、この手段を用いることにより感光体表面に付着したトナー、現像剤などの物質が帯電部材に転移し、帯電部材の汚れとなることを防止できることがわかった。しかし、帯電部材の表面に保護層を設け、フッ素原子含有樹脂粒子を含有させる手段では保護層形成用塗工液に含まれるフッ素原子含有樹脂粒子の分散性が良くないため保護層形成用塗工液を分散された状態に長期間保持できないことがあり、このような塗工液からは平滑で良好な塗膜品質である保護層を形成することが困難であった。このため帯電時に帯電ムラが生じ、これにより出力画像に地汚れ、画像ムラといった異常画像が生じた。

特開２００２−１６９３２７号公報 特開２０００−１８１１９０号公報 特開２００１−５２６２号公報

前記のように、帯電部材の表面に保護層を設け、フッ素原子含有樹脂粒子を含有させる手段では保護層形成用塗工液に含まれるフッ素原子含有樹脂粒子の分散性が良くないため保護層形成用塗工液を分散された状態に長期間保持できないことがあり、このような塗工液からは平滑で良好な塗膜品質である０．１μｍ以上、５μｍ以下の膜厚である保護層を作製することが困難であった。塗膜品質が良好でない保護層を形成させた帯電部材は、帯電ムラによる地汚れ、画像ムラを生じさせ、５μｍを超える膜厚の保護層を形成させた帯電部材では帯電電位が低下することによる地汚れが生じるなどの画像欠陥を有していた。また、塗工を行なう際に、スプレー塗工を行なうとノズルの目詰まりが生じるなどの不具合が発生することも良好な塗膜品質である保護層を作製するには障害となっていた。
このため、本発明の目的はこれら上記の問題点を解決し、長期間保存可能で、帯電ムラによる地汚れ、画像ムラのない、平滑で良好な塗膜品質をもつ保護層が形成された帯電部材を提供することである。

上記課題は、本発明の（１）「画像形成装置に用いられる帯電部材の製造方法であって、導電性支持体上に半導電性弾性層を形成する段階と、該半導電性弾性層の表面に帯電部材保護層を形成する段階を含み、該帯電部材保護層の形成段階が、帯電部材保護層形成用塗工液により、膜厚０．１μｍ以上、５μｍ以下の保護層を形成するものであり、前記保護層形成用塗工液は、フッ素原子含有樹脂微粒子を含む液を圧力５０ＭＰａ以上の高速で液衝突させ、該フッ素原子含有樹脂微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散する段階と、分散媒を加え希釈する段階と、超音波を照射して分散処理する段階とを有する工程にて作製されたものであることを特徴とする帯電部材の製造方法」、（２）「形成された前記保護層表面の摩擦係数が０．０１以上、０．４以下であることを特徴とする前記第（１）項に記載の帯電部材の製造方法」、（３）「前記保護層表面の表面粗さが０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の帯電部材の製造方法」、（４）「前記保護層の膜厚が０．５μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の帯電部材の製造方法」、（５）「前記高速液衝突により前記塗工液中のフッ素原子含有樹脂微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散させる分散段階が、該塗工液を形成する該微粒子と分散媒の混合物を３回以上２０回以下液衝突させる処理を含むものであることを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の帯電部材の製造方法」、（６）「前記分散段階が、周波数１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の超音波を塗工液に照射する処理を含むことを特徴とする前記第（１）項乃至第（５）項のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法」、（７）「前記分散段階が、周波数１５ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の超音波を塗工液に照射する処理を含むことを特徴とする前記第（１）項乃至第（６）項のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法」、（８）「前記分散段階が、塗工液に超音波を１分以上６０分以下の時間照射するものであることを特徴とする前記第（１）項乃至第（７）項のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（９）「前記第（１）項乃至第（８）項のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする画像形成装置用の帯電部材」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（１０）「少なくとも電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する画像形成装置において、該帯電手段に前記第（９）項に記載の帯電部材を用いたものであることを特徴とする画像形成装置」によって解決される。
また、上記課題は、本発明の（１１）「露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体と前記第（９）項に記載の帯電部材を用いた帯電手段を具備してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。」によって解決される。

導電性支持体上に半導電性弾性層を形成した帯電部材の半導電性弾性体の表面にフッ素原子含有樹脂微粒子を含有する保護層を形成することにより、画像形成装置内において該帯電部材が帯電処理を行なう電子写真感光体に塗布される潤滑剤が帯電部材に付着することによる汚れの発生を抑制することが可能となる。また、分散性が良好で、塗工性に優れ、塗膜欠陥が生じない保護層形成用塗工液を用いることにより、画像ムラ、地汚れなどの異常画像の発生が抑制された帯電部材、画像形成装置、画像形成装置用プロセスカートリッジが提供されるというきわめて優れた効果を奏するものである。

本発明者等は上記課題に対し鋭意検討した結果、画像形成装置に用いられる帯電部材において、導電性支持体上に半導電性弾性層が形成され、さらに半導電性弾性層の表面に保護層が保護層形成用塗工液により塗工形成され、保護層形成用塗工液が含有する微粒子の体積平均粒径を、高速液衝突分散を行なうことで１０μｍ以下に分散させた後、該塗工液に超音波を照射することで保護層形成用塗工液を作製することで上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。このような帯電部材では多数回使用後も、帯電ムラによる地汚れ、画像ムラなどの画像欠陥は生じなかった。

その理由は明確になっていないが、高速液衝突分散により微粒子を分散させて作製した帯電部材保護層形成用塗工液は、フッ素原子含有樹脂微粒子が充分に微細化されず分散が不充分であるため分散された状態を長期間保持できない場合があるが、高速液衝突分散を行ないその後分散液に超音波を照射することにより、高速液衝突分散において充分に微細化されなかったフッ素原子含有樹脂微粒子が超音波により微細化され、その微細化された状態を保持するため、分散された状態を長期間保持することが可能であり、安定して平滑である塗膜を作製可能ではないかと推測される。

本発明によれば、導電性支持体上に半導電性弾性層を形成した帯電部材であって、半導電性弾性層の表面に保護層が保護層形成用塗工液により塗工形成され、該保護層形成用塗工液はフッ素樹脂微粒子を含有し、該微粒子の体積平均粒径を高速液衝突により１０μｍ以下に分散させた後、該塗工液に超音波を照射し保護層形成用塗工液が作製されることにより、感光体表面に付着したトナー、現像剤などの物質が帯電部材に転移し、帯電部材の汚れとなることを防止可能であり、かつ、安定して平滑である塗膜品質とした保護層が形成され、帯電ムラが生じず、地汚れなどの画像欠陥を生じない帯電部材が提供される。

また本発明によれば、前記保護層表面の摩擦係数を０．０１以上０．４以下、また前記保護層表面の表面粗さを０．０１以上、１０μｍ以下、また、前記保護層の膜厚を０．１μｍ以上、５μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上、３μｍ以下とすることにより、感光体表面に付着したトナー、現像剤などの物質が帯電部材に転移し、帯電部材の汚れとなることを防止する作用が強く発現し、帯電ムラが生じず、地汚れなどの画像欠陥を生じない帯電部材が提供される。

また本発明によれば、前記微粒子がフッ素原子含有樹脂微粒子からなることにより、感光体表面に付着したトナー、現像剤などの物質が帯電ローラに転移し、帯電ローラの汚れとなることを防止可能である帯電部材が提供される。

また本発明によれば、高速液衝突分散により前記塗工液中の微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散させる際に、該塗工液を形成する該微粒子と分散媒の混合物に５０ＭＰａ以上の圧力を加え正面衝突させることを３回以上２０回以下繰り返し行ない分散させることにより、安定して平滑で薄膜である塗膜品質とした保護層が形成され、帯電ムラが生じず、地汚れなどの画像欠陥を生じない帯電部材が提供される。

また本発明によれば、前記塗工液に照射する超音波を周波数１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下、より好ましくは１５ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下とし、照射時間を１分以上６０分以下とすることにより、安定して平滑で薄膜である塗膜品質とした保護層が形成され、帯電ムラが生じず、地汚れなどの画像欠陥を生じない帯電部材が提供される。

また本発明によれば、少なくとも電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する画像形成装置において、該帯電手段に本発明の帯電部材を用いることにより、欠陥のない高画質な画像を与える画像形成装置が提供される。

また本発明によれば、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体と前記帯電部材を用いた帯電手段を具備してなる画像形成装置用プロセスカートリッジが提供される。これにより欠陥のない高画質な画像を与える帯電部材を含め、その他プロセス部材の交換を短時間に、容易に行なうことができるので、メンテナンスに要する時間が短縮できコストダウンにつながる。また、同時に、プロセス部材と電子写真感光体が一体となっているので取り付け位置の精度向上などの利点も得られる。

以下、図面に沿って本発明をさらに詳細に説明する。
図２は、帯電部材の代表例である帯電ローラの構成を示す横断面図である。この帯電ローラは、導電性支持体（４１）上に半導電性弾性層（４２）を形成（被覆）した構造となっている。半導電性層（４２）はイオン導電材料（イオン導電剤）を分散した熱可塑性エラストマーで形成されている。
熱可塑性エストマーへの前記イオン導電剤の分散は二軸混練機、ニーダー等の手段を用いることにより容易に行なうことができる。また、導電性支持体（４１）を熱可塑性エラストマー組成物で被覆する場合には押出成形機や射出成形機等の手段を用いることで、ゴム組成物に必要な加硫行程を経ることなく、半導電性弾性層（被覆層）（４２）の肉厚・形状を任意のものに仕上げることができる。

イオン導電剤としては、過酸化リチウム等のアルカリ金属過酸化物、過塩素酸リチウム等の過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩等の４級アンモニウム塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。イオン導電剤の配合量については、半導電性弾性層（４２）の抵抗値を所定の範囲（１０^５〜１０^９Ωｃｍ程度）に調整する必要があることから、１００重量部の基材（熱可塑性エストマー）に対してイオン導電剤を１〜１０重量部の範囲で配合するのが好ましい。

イオン導電剤は、熱可塑性エラストマー中の不対電子を有する原子と一種の配位結合をするため、エラストマー中に分子レベルで均一に分散される。従って、カーボンブラック等の導電性顔料を分散したエラストマーにより形成された半導電性弾性層を有する導電材料に見られるような分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じず、部分的帯電不良等による画像欠陥が発生することがない。

半導電性弾性層（４２）を形成するための熱可塑性エラストマーは、帯電ローラに求められる柔軟性を有していればよく、該エラストマーの種類等はとくに限定されるものではないが、好ましくは、構成成分としてポリエーテル連鎖、あるいはポリエステル連鎖が含まれているエラストマーのほうが、イオンの移動が容易になるので、半導電性弾性層（４２）の抵抗値のバラツキが小さくなり、安定した導電性を示す帯電ローラが得られる。

図２に示すように導電性支持体（４１）上に半導電性弾性層（４２）のみを形成して帯電ローラを構成すると、半導電性弾性層（４２）の表面性が良くない場合には、帯電の均一性が劣るときがある。
このような不具合には図３に示すように、半導電性弾性層（４２）の上にさらに保護層（４３）を形成することでなくすことができる。保護層（４３）を形成する材料としてはポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。

また、保護層を用いる場合、導電性支持体上に半導電性弾性層を形成した帯電部材の半導電性弾性体の表面にフッ素原子含有樹脂微粒子を含有する保護層を形成することにより、画像形成装置内において該帯電部材が帯電処理を行なう電子写真感光体に塗布される潤滑剤が帯電ローラに付着することで帯電ローラが汚れを生じることを抑制することが可能となる。また、分散性が良好で、塗工性に優れ、塗膜欠陥が生じない保護層形成用塗工液を用いることにより画像ムラ、地汚れなどの異常画像の発生が抑制された帯電部材を提供可能となる。

保護層にはイオン導電剤を添加しても良い。イオン導電剤としては過酸化リチウム等のアルカリ金属過酸化物、過塩素酸リチウム等の過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩等の４級アンモニウム塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。

保護層表面の摩擦係数はフッ素原子含有樹脂粒子を適度に含有させることによりその特性を発揮させるために０．０１以上、０．４以下であることが好ましい。保護層の表面粗さは大きすぎると帯電部材上において帯電部材と感光体間の距離が場所により差が生じ、画像ムラの原因となるので０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。保護層の体積抵抗は大きすぎると感光体の帯電電位低下を引き起こし地汚れの原因となるので１０^６Ωｃｍ以上、１０^１１Ωｃｍ以下であることが好ましい。
保護層の膜厚は０．１〜５μｍの範囲が適当であるが、やや厚く保護層を形成させた帯電部材では帯電電位が低下することによる地汚れが生じるなどの画像欠陥を有するため、０．５〜３μｍの範囲がより好ましい。

本発明の高速液衝突分散の例としては図４に示すようなものが挙げられる。
高圧が加えられた溶媒と微粒子の混合物が分散チャンバー両側に備えられた分散チャンバー注入口へ送られてくる。ここで混合液は極細のジェット流とされ、分散チャンバー内へ両側から噴出される。ジェット流はチャンバー内で衝突し、微粒子は細かく砕かれ分散液となる。分散液は分散チャンバー排出口より排出される。

本発明では、高速液衝突分散の液衝突圧力は、前記溶媒中の微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散させるために５０ＭＰａ以上が好ましい。５０ＭＰａ未満では該微粒子を分散させる力が不足し、未分散の該微粒子により塗膜に欠陥が生じることがあるので好ましくない。また、液衝突回数が１回では分散が不充分であることがあるので、３回以上液衝突させ分散させることが好ましい。しかし、２０回以上もの回数を行なうと分散液の組成が変化してしまうなどの弊害が生じることがあるので多くとも２０回以下の回数であることが好ましい。

本発明では、前記電荷輸送層形成用塗工液作製する際に、分散液に照射される超音波の周波数は前記微粒子を分散させるために１０ｋＨｚ以上、１００ｋＨｚ以下であることが好ましい。１０ｋＨｚより低い場合は、キャビテーション強度が弱くなり分散能力が低下し超音波の効果が充分に得られないことがある。一方、１００ｋＨｚより高い場合は、凝集作用が強く発現してくるため分散効果が充分に得られないことがある。さらに好ましい周波数範囲は１５ｋＨｚ以上、６０ｋＨｚであり、この範囲では超音波による分散効果が発現し、かつ凝集作用は強く発現しない。また、超音波照射時間としては、１分以上、６０分以下であることが好ましい。１分以下では本発明の効果が見られないことが、６０分以上では該塗工液が含有するバインダー樹脂の分子量が低下するなどの悪影響が生じることがあるので好ましくない。
また、本発明においては、他の条件にもよるが、前記微粒子の平均粒径は０．０５μｍ以上２．０μｍ以下であることがより好ましい。

本発明にかかる保護層は、浸漬塗工、スプレー塗工、ブレード塗工、ナイフ塗工等の常法の塗工方法を用いて感光層上に形成される。特に、量産性、塗膜品質などの面から浸漬塗工、スプレー塗工が有利である。スプレー塗工する際に、一度に多量の塗工液を吹き付けるとローラ表面において液が滞留することで乾燥時にムラとなる原因となるので注意が必要である。

本発明の画像形成装置について、図を参照して説明をする。
図５は、本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。なお、下記するような変形例も本発明の範疇に属するものである。
図５に示すように、本発明に係る電子写真感光体を用いた画像形成装置は、本発明に係るドラム状の感光体（１）と、帯電ローラ（３）と、転写前チャージャ（７）と、転写チャージャ（１０）と、分離チャージャ（１１）と、クリーニング前チャージャ（１３）などから構成されている。なお、感光体（１）の形状は、ドラム状の形状に限定されるものではなく、例えば、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。また、各種チャージャとしては、コロトロン、スコロトロン、固体帯電器（ソリッド・ステート・チャージャ）、帯電ローラを始めとする公知の手段を用いることができる。

転写手段としては、一般には上記の帯電器が使用できるが、図示するような転写チャージャ（１０）と分離チャージャ（１１）とを併用したものが効果的である。

また、画像露光部（５）、除電ランプ（２）等の光源には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
かかる光源等は、図５に示される工程の他に、光照射を併用した転写工程、除電工程、クリーニング工程、あるいは前露光などの工程を設けることにより、感光体に光を照射することができる。

さて、現像ユニット（６）により感光体（１）上に現像されたトナーは、転写紙（９）に転写されるが、全部が転写されるわけではなく、感光体（１）上にトナーが残存する。このようなトナーは、クリーニングブラシ（１４）及びブレード（１５）により、感光体より除去される。クリーニングは、クリーニングブラシまたはブレード単独で行なわれることもあり、クリーニングブラシにはファーブラシ、マグファーブラシを始めとする公知のものが用いられる。
ここで、感光体は各部材などとの接触による膜削れ等などの損傷を抑制するため、クリーニングブラシ（１４）を介するなどの手段により潤滑剤（１６）を感光体（１）へ塗布しても良い。

電子写真感光体に正（負）帯電を施し、画像露光を行なうと、感光体表面上には正（負）の静電潜像が形成される。これを負（正）極性のトナー（検電微粒子）で現像すれば、ポジ画像が得られるし、また正（負）極性のトナーで現像すれば、ネガ画像が得られる。かかる現像手段としては、公知の方法が適用され、また、除電手段にも公知の方法が用いられる。

図６には、本発明による画像形成装置を用いた別のプロセスの例を示す。図６において、感光体（２２）は、本発明にて製造された電子写真感光体を有しており、駆動ローラ（２３）により駆動され、帯電ローラ（２０）による帯電、光源（２１）による像露光、現像（図示せず）、帯電器（２５）を用いる転写、ブラシ（２６）によるクリーニング、光源（２７）による除電が繰返し行なわれる。

以上に示したような画像形成手段は、複写装置、ファクシミリ、プリンタ内に固定して組み込まれていてもよいが、プロセスカートリッジの形でそれら装置内に組み込まれてもよい。プロセスカートリッジとは、感光体を内蔵し、他に帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段、除電手段を含んだ１つの装置（部品）である。プロセスカートリッジの形状等は多く挙げられるが、一般的な例として、図７に示すものが挙げられる。

以下、本発明を実施例および、比較例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
ステンレススチール製の芯軸（φ６ｍｍ導電性支持体）を半導電性弾性層で被覆した、図２に示す構造の帯電ローラを製作した。半導電性弾性層の材料として、ポリエステル成分を含む熱可塑性エラストマー（エラステージＥＳ５０００Ａ、東ソー社製）１００重量部に過塩素酸リチウム０．５重量部を配合した組成物を用い、この材料を押出成形機により成形して芯軸を被覆し、φ１４ｍｍの帯電ローラを得た。この帯電ローラの表面硬度はＪＩＳ−Ａで５０°、抵抗値は４×１０^８Ωｃｍであった。
さらに、半導電性弾性層上に保護層をコーティングした。以下に保護層および保護層形成用塗工液の作製方法を記す。テトラヒドロフラン７０重量部、シクロヘキサノン２０重量部の溶媒に、パーフルオロアルコキシ樹脂微粒子（ＰＦＡ微粒子）２０重量部、３０ｗｔ％フッ素ブロック共重合体（モディパーＦ２１０：日本油脂製）（溶媒：メチルエチルケトン、キシレン）６重量部を加えた混合物に対して、高速液衝突分散装置であるアルティマイザー（スギノマシン製）を用いて液衝突圧力６０Ｍｐａ、液衝突回数５回の条件で分散した。これを実施例１の分散液とした。これに対して遠心式粒度分布測定装置（堀場製作所製、超遠心式自動粒度分布測定装置ＣＡＰＡ−７００）により体積平均粒径を測定すると３．１５μｍであった。分散液を２０重量部分取し、これにテトラヒドロフラン２５重量部、シクロヘキサノン４０重量部を溶媒とした濃度２．０ｗｔ％のビスフェノールＺ型ポリカーボネート樹脂溶液を１２０重量部加え希釈分散液とした。希釈分散液に対して周波数２８ｋＨｚ、５００Ｗである超音波を１０分間、超音波洗浄用装置において照射し実施例１の保護層形成塗工液とした。実施例１の保護層塗工液を１週間静置保存した後に、体積平均粒径を求めた。結果は表１に示される。実施例１の保護層形成塗工液を電荷輸送層上にスプレー塗工法によって塗工し、その後１５０℃３０分間乾燥し、膜厚１μｍの保護層を形成し、実施例１用の帯電部材を作製した。

＜実施例２＞
希釈分散液を作製する際に分散液を２０重量部分取するのに代えて１０重量部分取した以外は実施例１と同様にして実施例２の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例２の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例２用の帯電部材を作製した。

＜実施例３＞
膜厚０．５μｍの保護層を形成した以外は実施例１と同様にして実施例３の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例３の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例３用の帯電部材を作製した。

＜実施例４＞
膜厚３μｍの保護層を形成した以外は実施例１と同様にして実施例４の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例４の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例４用の帯電部材を作製した。

＜実施例５＞
膜厚５μｍの保護層を形成した以外は実施例１と同様にして実施例５の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例５の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例５用の帯電部材を作製した。

＜実施例６＞
液衝突圧力を６０ＭＰａに代えて１１０ＭＰａにおいて行なった以外は実施例１と同様にして実施例６の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例６の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例６用の帯電部材を作製した。

＜実施例７＞
液衝突回数を５回に代えて３回において行なった以外は実施例１と同様にして実施例７の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例７の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例７用の帯電部材を作製した。

＜実施例８＞
液衝突回数を５回に代えて１０回において行なった以外は実施例１と同様にして実施例８の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例８の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例８用の帯電部材を作製した。

＜実施例９＞
実施例１と同様の分散液に対して照射を行なった超音波条件を周波数２８ｋＨｚ、５００Ｗに代えて周波数１０ｋＨｚ、５００Ｗとした以外は実施例１と同様にして実施例９の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例９の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例９用の帯電部材を作製した。

＜実施例１０＞
実施例１と同様の分散液に対して照射を行なった超音波を周波数２８ｋＨｚ、５００Ｗに代えて周波数１００ｋＨｚ、５００Ｗとした以外は実施例１と同様にして実施例１０の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例１０の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例１０用の帯電部材を作製した。

＜実施例１１＞
実施例１と同様の分散液に対して超音波照射時間を１０分に代えて６０分とした以外は実施例１と同様にして実施例１１の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。実施例１１の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして実施例１１用の帯電部材を作製した。

＜比較例１＞
保護層を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例１用の帯電部材を作製した。

＜比較例２＞
実施例１と同様の分散液に対して超音波を照射しなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例２の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。比較例２の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして比較例２用の帯電部材を作製した。

＜比較例３＞
高速液衝突分散を行わなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例３の分散液を作製し、平均粒径を測定すると２６．７０μｍであった。比較例３の分散液より実施例１と同様にして比較例３の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。比較例３の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして比較例３用の帯電部材を作製した。

＜比較例４＞
液衝突回数を５回に代えて３０回において行ない、超音波を照射しなかったこと以外は実施例１と同様にして比較例４の保護層形成塗工液を作製し、実施例１と同様に体積平均粒径を求めた。比較例４の保護層形成塗工液を用いて実施例１と同様にして比較例４用の帯電部材を作製した。

得られた帯電部材１〜１１、比較用帯電部材１〜４を、感光体表面へ潤滑剤塗布機能を取り付けたリコー製Ｉｐｓｉｏ Ｃｏｌｏｒ ８１００改造機に搭載し、連続してトータル１万枚の印刷を行ない、その際初期画像及び１万枚印刷後の画像について評価を行なった。印刷は６００ｄｐｉ相当の書き込みによってＡ４サイズ、画像面積率５％となるテスト画像を出力した。
保護層形成塗工液１〜１１と比較用保護層形成塗工液１〜４の平均粒径測定と、帯電部材１〜１１、比較用帯電部材１〜４の表面の摩擦係数、表面粗さを測定した。
帯電ローラの膜厚が厚かったり、帯電ローラ表面の平滑性が不良であると、感光体の帯電電位が低下したり、帯電ムラが生じるため、帯電部材１〜１１、比較用帯電部材１〜３を組み込んだＩｐｓｉｏ Ｃｏｌｏｒ ８１００改造機において帯電ローラに印加する電圧をＡＣＤＣ重畳印加ＡＣ成分２０００Ｖ、ＤＣ成分７００Ｖとしたときの初期の時点と１万枚出力後の時点での感光体帯電電位を測定した。
感光体の帯電電位の低下や帯電ムラにより地汚れや画像ムラといった異常画像が出力されるので各帯電ローラについて初期と１万枚出力後の地汚れ、画像ムラが見られるかどうかを評価した。
また、各帯電ローラの汚れ防止の効果について確認するため１万枚出力後の帯電ローラの汚れの有無を評価した。

本発明の帯電ローラ方式の画像形成装置を示す図である。 本発明の帯電ローラの構成の一例を示す横断面図である。 本発明の帯電ローラの構成の他の例を示す横断面図である。 本発明で用いる高速液衝突分散の例を示す図である。 本発明の画像形成装置を説明するための概略図である。 本発明の画像形成装置を用いた別のプロセスの例を示す図である。 本発明のプロセスカートリッジを説明するための概略図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 除電ランプ
３ 帯電チャージャ
４ イレーサ
５ 画像露光部
６ 現像ユニット
７ 転写前チャージャ
８ レジストローラ
９ 転写紙
１０ 転写チャージャ
１１ 分離チャージャ
１２ 分離爪
１３ クリーニング前チャージャ
１４ ファーブラシ
１５ クリーニングブラシ
１６ 潤滑剤
１７ 転写ローラ
２０ 帯電チャージャ
２１ 像露光光源
２２ 感光体
２３ 駆動ローラ
２４ テンションローラ
２５ 転写チャージャ
２６ クリーニングブラシ
２７ 除電光源
２８ 従動ローラ
３０ 感光体
３１ 帯電チャージャ
３２ クリーニングブラシ
３３ 画像露光部
３４ 現像ローラ
４１ 導電性支持体
４２ 半導電性弾性層
４３ 保護層

Claims (11)

1. 画像形成装置に用いられる帯電部材の製造方法であって、導電性支持体上に半導電性弾性層を形成する段階と、該半導電性弾性層の表面に帯電部材保護層を形成する段階を含み、該帯電部材保護層の形成段階が、帯電部材保護層形成用塗工液により、膜厚０．１μｍ以上、５μｍ以下の保護層を形成するものであり、前記保護層形成用塗工液は、フッ素原子含有樹脂微粒子を含む液を圧力５０ＭＰａ以上の高速で液衝突させ、該フッ素原子含有樹脂微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散する段階と、分散媒を加え希釈する段階と、超音波を照射して分散処理する段階とを有する工程にて作製されたものであることを特徴とする帯電部材の製造方法。
2. 形成された前記保護層表面の摩擦係数が０．０１以上、０．４以下であることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材の製造方法。
3. 前記保護層表面の表面粗さが０．０１μｍ以上、１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材の製造方法。
4. 前記保護層の膜厚が０．５μｍ以上、３μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電部材の製造方法。
5. 前記高速液衝突により前記塗工液中のフッ素原子含有樹脂微粒子の体積平均粒径を１０μｍ以下に分散させる分散段階が、該塗工液を形成する該微粒子と分散媒の混合物を３回以上２０回以下液衝突させる処理を含むものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部材の製造方法。
6. 前記分散段階が、周波数１０ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の超音波を塗工液に照射する処理を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法。
7. 前記分散段階が、周波数１５ｋＨｚ以上６０ｋＨｚ以下の超音波を塗工液に照射する処理を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法。
8. 前記分散段階が、塗工液に超音波を１分以上６０分以下の時間照射するものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の保護層形成用塗工液の帯電部材の製造方法。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の製造方法により製造されたことを特徴とする画像形成装置用の帯電部材。
10. 少なくとも電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段を有する画像形成装置において、該帯電手段に請求項９に記載の帯電部材を用いたものであることを特徴とする画像形成装置。
11. 露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体と前記請求項９に記載の帯電部材を用いた帯電手段を具備してなることを特徴とする画像形成装置用プロセスカートリッジ。
    

Images