本発明者らは鋭意検討した結果、帯電部材表面に凸部を形成するための粗し剤として、導電性を有する樹脂粒子を表面層に含有することが、前述の課題に対して有効であることが分かった。
本発明者らは、凸部を形成するための粗し剤としての導電性を有する樹脂粒子の作用を以下のように考察している。
まず、帯電部材の表面に凸部を形成すると、何故、スジ状の帯電不良が改善するのか、検討を行った。そこで、我々はDC帯電方式におけるスジ状の帯電不良を解析する目的で、帯電部材の放電状態を(ドラム表面電位を)観察することによって評価を試みた。その結果、樹脂粒子により凸部を形成した帯電部材では感光体とのニップ部両脇での放電に加え、ニップ内でも放電が起きることが確認された。しかしながら、樹脂粒子を含有しない平滑表面の帯電部材では、感光体とのニップ部両脇の空隙で放電するのみであり、ニップ内での放電は観察されなかった(概念図:図7)。
この結果から帯電部材の表面層に樹脂粒子を含有することによって、帯電部材表面に微小な凸部が形成される。これら凸部を有する帯電部材を接触帯電用の帯電部材として用いると、被帯電体である感光体とのニップ部において、微小な空隙を形成され放電が起きるものと考えた(概念図:図8)。すなわち、ニップ部上流側の空隙で発生したスジ状の帯電不良を、ニップ内放電にて均す作用があると考えている。
次に、表面に凹凸を形成した帯電部材において、耐久寿命後半にスジ状の帯電不良が発生する現象を以下のように考察した。
前述したように帯電部材の表面に凹凸を形成させる方法では、凹部に外添剤等が堆積しやすく、その影響で凹部の帯電能力が低下していくと考えている(概念図:図9)。ところが、帯電部材表面に凸部を形成するための粗し剤として、導電性を有する樹脂粒子を表面層に含有すると、例え、凹部に外添剤等が堆積し凹部の帯電能力が低下したとしても、凸部の斜面から放電が維持できる。そのために、耐久寿命後半のスジ状の帯電不良の改善に効果があるものと考えている(概念図:図10)。
このような帯電部材を使用することにより、長期間の繰り返し使用によっても、汚れ起因の帯電不良、及び帯電能力低下に起因したスジ状の帯電不良の発生を抑制することが可能になる。更には、汚れムラ画像、及びスジ状のムラ画像(帯電横スジ画像)の発生を抑制することができる。
上記帯電部材は、電気抵抗のムラに対する要求が厳しいDC帯電方式に使用することができ、その上、耐久性に優れている。
(樹脂粒子の第一の実施形態)
第一の実施形態の樹脂粒子は、ベースとなる熱可塑性樹脂あるいは合成ゴムと、それに導電性を付与する目的で、π共役金属錯体を含有してなる構成を特徴としている。
ベースとなる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等が挙げられる。ベースとなる合成ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。ベースとなる熱可塑性樹脂あるいは合成ゴムは1種で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第一の実施形態の樹脂粒子に導電性を付与する好ましいπ共役金属錯体としては、次のものが挙げられる。
・ポルフィリン骨格を有する金属錯体(一例を下記式(1)に示す)
・フタロシアニン骨格を有する金属錯体(一例を下記式(2)に示す)
・ナフタロシアニン骨格を有する金属錯体(一例を下記式(3)に示す)
・ピラゾール骨格及びフェノキシ骨格を有し且つアゾ基を有する金属錯体(一例を下記式(4)に示す)
式(1)中、Mは軸配位子を有してもよい第1族から第15族までの金属元素を示す。Xは、それぞれ独立して水素原子、または、ハロゲン原子、アルキル基、アリル基、アリール基、アシル基、アシロキシ基、シリル基、置換または無置換の複素環等に代表される置換基を示す。
式(2)中、Mは軸配位子を有してもよい第1族から第15族までの金属元素を示す。X1〜X4は、それぞれ独立して水素原子、または、ハロゲン原子、アルキル基、アリル基、アリール基、アシル基、アシロキシ基、シリル基、置換または無置換の複素環等に代表される置換基を示す。a〜dはそれぞれ独立して1〜4の整数である。
式(3)中、Mは軸配位子を有してもよい第1族から第15族までの金属元素を示す。X1〜X4は、それぞれ独立して水素原子、または、ハロゲン原子、アルキル基、アリル基、アリール基、アシル基、アシロキシ基、シリル基、置換または無置換の複素環等に代表される置換基を示す。
式(4)中、Mは軸配位子を有してもよい第1族から第15族までの金属元素を示す。Xは、それぞれ独立して水素原子、または、ハロゲン原子、アルキル基、アリル基、アリール基、アシル基、アシロキシ基、シリル基、置換または無置換の複素環等に代表される置換基を示す。
上記のようなπ共役金属錯体の中心に位置する金属原子Mとしては、特に制限はないが、好ましくは、銅、チタン、バナジウム、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、マグネシウム、ガリウム及びシリコン等を挙げることができる。この中でも、樹脂に含有した際の導電性の発現という観点から特に好ましいのは、ガリウム、チタン、シリコン、コバルト、クロム及び鉄である。なお、金属原子Mが3価以上の金属原子の場合には、分子平面の上下に更に配位子を結合または配位させることが可能となる。これにより、導電性の向上や、樹脂への分散性を向上させることも可能であるため更に好ましい。中心金属の配位子としては、酸素原子、硫黄原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルキルチオ基、シリルオキシ基等が挙げられる。特に、酸素原子を有する配位子を結合及び配位させると導電性が向上し、前述の効果をより顕著に奏することが可能になるために好ましい。
なお、式(1)〜式(4)における置換基の好ましい実施形態は以下の通りである。アルキル基の炭素数は1以上20以下が好ましい。アリール基の炭素数は6以上20以下が好ましい。アシル基およびアシロキシ基の炭素数は2以上20以下が好ましい。シリル基としては、トリアルキルシリル基、ジアルキルアルコキシ基、アルキルジアルコキシ基が挙げられる。複素環としては、ピロイル基、イミダゾイル基、ピラゾイル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基等が挙げられる。
π共役金属錯体の含有量は、第一の実施形態の樹脂粒子に所望の導電性を付与しうる量とすることができるが、通常は1質量%以上80質量%以下が好ましく、5質量%以上50質量%以下がより好ましい。
上記のようなπ共役金属錯体を用いて樹脂粒子に導電性を付与すると、均一に且つ中抵抗領域に導電性を付与することができ、安定した均一放電を実現できるものと推定される。更には、温度や湿度の環境変化に対しても安定的に導電性を発現できるので好ましい。特に、低温低湿環境においては、導電性の発現が低下してしまう場合が多いが、π共役金属錯体を使用すれば、低温低湿環境での導電性を十分に発現することが可能となる。また、高分子化合物からなる粗し剤としての樹脂粒子は弾性を有するため無機微粒子に比べて被帯電体である感光ドラムを傷つける恐れが少ないので好ましい。
第一の実施形態の樹脂粒子の作製方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂及び少なくともπ共役金属錯体からなる組成物を、この組成物と相溶性のない分散媒(樹脂やゴム等)と共に加圧混練機で加熱しながら混練し、分散媒中に組成物を微粒子サイズに分散していく。次に、得られた混練物を冷却しクラッシャーで粉砕した後、組成物の貧溶媒でかつ分散媒の良溶媒である展開溶媒と、前記混練物とを混合して懸濁液とする。この懸濁液から目的とする樹脂粒子を、遠心分離、濾過、又はこれらの方法を組み合わせて分離することにより作製することができる。
また、第一の実施形態の樹脂粒子の他の作製方法としては、樹脂組成物の機械粉砕や冷凍粉砕にて作製してもよい。更には、樹脂を形成する前のモノマーに前記π共役金属錯体を分散した組成物を、この組成物と相溶性のない分散媒(水等)に分散させ組成物を微粒子サイズに分散していく。その後、重合を行い懸濁液とする。得られた懸濁液を、遠心分離、濾過、又はこれらの方法を組み合わせて分離することにより作製することができる。
第一の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径は、1μm以上30μm以下が好ましく、より好ましくは、3μm以上15μm以下である。第一の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径が30μmを超えると、帯電ローラ表面が粗れ過ぎて帯電が不均一になったり、凹部へのトナーや外添剤の堆積量が増えるという弊害がある。また、第一の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径が1μm未満であると、樹脂粒子を添加してもニップ内で放電が起きにくいために帯電を安定化させる効果が現れないので好ましくない。
ここで、第一の実施形態の樹脂粒子の粒子径測定の具体例を示す。
まず、樹脂粒子の粒子径を粉体のまま測る場合は、コールターカウンターマルチサイザー等を用いて測定することができる。例えば、電解質溶液100〜150mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml添加し、これに測定試料(樹脂粒子)を2〜20mg添加する。試料を懸濁した電解質液を超音波分散器で1〜3分間分散処理して、コールターカウンターマルチサイザーにより17μm又は100μm等の適宜樹脂粒子サイズに合わせたアパチャーを用いて体積を基準として、0.3〜64μmの粒度分布等を測定する。この条件で測定した質量平均粒子径をコンピュータ処理により求める。
また、表面層中に含有されている樹脂粒子の粒子径は、層の断面を顕微鏡等で観察することにより簡易的に求めることもできる。例えば、導電性ローラの表面層を断面が観察できるように剃刀等で薄くスライスする。図3(c)は切断断面の模式図を示したものである。この薄くスライスした断面を電子顕微鏡にて観察撮影し、任意の樹脂粒子100個について粒子径を測定し、その平均値を求める。
第一の実施形態の樹脂粒子について、その添加量は塗工後の表面層中の質量割合として、1質量%以上80質量%以下が好ましく、5質量%以上70質量%以下がより好ましい。少なすぎると樹脂粒子を添加して帯電が安定する効果が得られない場合があり、多すぎると表面層塗料の粘度の制御に時間を要することになる。
第一の実施形態の樹脂粒子は、導電性を有している。第一の実施形態の樹脂粒子の体積抵抗率は、1.0×106Ω・cm以上1.0×1010Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×107Ω・cm以上1.0×109Ω・cm以下であることがより好ましい。体積抵抗率が上記以下になると、感光体にピンホールがある時にピンホールに過大な電流が流れてピンホールリークが発生する場合がある。体積抵抗率が上記以上になると、前述したスジ状の帯電不良の抑制効果が低減してしまう場合がある。
第一の実施形態の樹脂粒子の体積抵抗率測定は次のように行う。まず、三菱化学(株)製の抵抗測定装置に、樹脂粒子を適量投入し、10.1MPa(102kgf/cm2)の圧力をかけて圧縮したものを測定対象試料とする。この装置に、微小電流計(商品名:ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER、(株)アドバンテスト製)を接続して、200Vの電圧を印加して30秒後の電流を測定する。そして、試料の厚みと電極面積とから計算し、体積抵抗率を求める。
(樹脂粒子の第二の実施形態)
第二の実施形態の樹脂粒子は、ベースとなる熱可塑性樹脂あるいは合成ゴムと、それに導電性を付与する目的で、π共役系導電性高分子とを含む物質を含有してなる構成を特徴としている。
ベースとなる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリル/スチレン樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリメチルペンテン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフロロエチレン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等が挙げられる。ベースとなる合成ゴムとしては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。ベースとなる熱可塑性樹脂あるいは合成ゴムは1種で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
第二の実施形態の樹脂粒子に導電性を付与する物質としては、π共役系導電性高分子が好適である。例えば、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレンからなる群より選択される少なくとも1つを含むポリマーからなることができる。
ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンは、酸化剤の存在下、対応するモノマーを水中で化学酸化重合することによって製造することができる。モノマーとしては、重合体がドーピングにより導電性を有するものであれば特に限定はない。例えば、ピロール、3−メチル−4ピロールカルボン酸エチル、3−メチル−4ピロールカルボン酸ブチル、チオフェン、3−ブチルチオフェン、3−オクチルチオフェン、3,4−エチレンジオキシチオフェン、3−チオフェン−β−エタンスルホン酸、アニリン、アニリンスルホン酸等が挙げられる。酸化剤は、特に制限はなく、塩化第二鉄、過酸化水素、過硫酸アンモニウム等の酸化剤を使用すればよい。
ポリアセチレンは、チーグラーナッタ触媒存在下、アセチレンガスを重合することにより製造できる。
π共役系導電性高分子には、所望の導電性にあわせて、ドーパントを添加してもよい。
π共役系導電性高分子の含有量は、第二の実施形態の樹脂粒子に所望の導電性を付与しうる量とすることができるが、通常は1質量%以上100質量%以下が好ましく、5質量%以上80質量%以下がより好ましい。
上記のようなπ共役系導電性高分子を用いて樹脂粒子に導電性を付与すると、均一に且つ中抵抗領域に導電性を付与することができ、安定した均一放電を実現できるものと推定される。さらに、温度や湿度の環境変化に対しても安定的に導電性を発現するので好ましい。高分子化合物からなる粗し剤としての樹脂粒子は弾性を有するため無機微粒子に比べて被帯電体である感光ドラムを傷つける恐れが少ないので好ましい。
第二の実施形態の樹脂粒子の作製方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。例えば、熱可塑性樹脂及び少なくともπ共役系導電性高分子からなる組成物を、この組成物と相溶性のない分散媒(樹脂やゴム等)と共に加圧混練機で加熱しながら混練し、分散媒中に組成物を微粒子サイズに分散していく。次に、得られた混練物を冷却しクラッシャーで粉砕した後、組成物の貧溶媒でかつ分散媒の良溶媒である展開溶媒と、前記混練物とを混合して懸濁液とする。この懸濁液から目的とする樹脂粒子を、遠心分離、濾過、又はこれらの方法を組み合わせて分離する。
また、第二の実施形態の樹脂粒子の他の作製方法としては、樹脂組成物の機械粉砕や冷凍粉砕にて作製してもよい。
第二の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径は、1μm以上30μm以下に制御するが、好ましくは、3μm以上15μm以下である。第二の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径が30μmを超えると、帯電ローラ表面が粗れ過ぎて帯電が不均一になったり、凹部へのトナーや外添剤の堆積量が増えるという弊害がある。また、第二の実施形態の樹脂粒子の平均粒子径が1μm未満であると、樹脂粒子を添加してもニップ内で放電が起きにくいために帯電を安定化させる効果が現れないので好ましくない。
ここで、第二の実施形態の樹脂粒子の粒子径測定の具体例を示す。
まず、樹脂粒子の粒子径を粉体のまま測る場合は、コールターカウンターマルチサイザー等を用いて測定することができる。例えば、電解質溶液100〜150mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml添加し、これに測定試料(樹脂粒子)を2〜20mg添加する。試料を懸濁した電解質液を超音波分散器で1〜3分間分散処理して、コールターカウンターマルチサイザーにより17μm又は100μm等の適宜樹脂粒子サイズに合わせたアパチャーを用いて体積を基準として、0.3〜64μmの粒度分布等を測定する。この条件で測定した質量平均粒子径をコンピュータ処理により求める。
また、表面層中に含有されている樹脂粒子の粒子径は、層の断面を顕微鏡等で観察することにより簡易的に求めることもできる。例えば、導電性ローラの表面層を断面が観察できるように剃刀等で薄くスライスする。図3(c)は切断断面の模式図を示したものである。この薄くスライスした断面を電子顕微鏡にて観察撮影し、任意の樹脂粒子100個について粒子径を測定し、その平均値を求める。
第二の実施形態の樹脂粒子について、その添加量は塗工後の表面層中の質量割合として、1質量%以上80質量%以下が好ましく、5質量%以上70質量%以下がより好ましい。少なすぎると樹脂粒子を添加して帯電が安定する効果が得られない場合があり、多すぎると表面層塗料の粘度の制御に時間を要することになる。
第二の実施形態の樹脂粒子は、導電性を有している。第二の実施形態の樹脂粒子の体積抵抗率は、1.0×106Ω・cm以上1.0×1010Ω・cm以下であることが好ましく、1.0×107Ω・cm以上1.0×109Ω・cm以下であることがより好ましい。体積抵抗率が上記以下になると、感光体にピンホールがある時にピンホールに過大な電流が流れてピンホールリークが発生する場合がある。体積抵抗率が上記以上になると、前述したスジ状の帯電不良の抑制効果が低減してしまう場合がある。
第一の実施形態の樹脂粒子の体積抵抗率測定は次のように行う。まず、三菱化学(株)製の抵抗測定装置に、樹脂粒子を適量投入し、10.1MPa(102kgf/cm2)の圧力をかけて圧縮したものを測定対象試料とする。この装置に、微小電流計(商品名:ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER、(株)アドバンテスト製)を接続して、200Vの電圧を印加して30秒後の電流を測定する。そして、試料の厚みと電極面積とから計算し、体積抵抗率を求める。
次に、本発明の帯電部材、それを用いた画像形成装置、帯電方法及びプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
<1>帯電部材
本発明の帯電部材の具体的な構成を図1に示す。図1(a)は、帯電部材の横断面を示し、図1の(b)は、縦断面を示したものである。
(1)導電性基体
本発明の帯電部材は、導電性支持体1とその外周に形成された導電性弾性層2と、該導電性弾性層2の外周を被覆する表面層3とを有する帯電部材である。この場合、導電性支持体1と導電性弾性層2を合わせて導電性基体と称することにした。
導電性支持体1としては、例えば、炭素鋼合金表面に5μmの厚さのニッケルメッキを施した円柱を用いることができる。導電性支持体を構成する他の材料として以下のものが挙げられる。鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルの如き金属;これらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅の如き合金;カーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料。剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもできる。また、形状としては円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状とすることもできる。
本発明では、好ましくは、上記導電性支持体1の外周に導電性弾性層2を成形する。導電性弾性層2は導電性弾性体からなっている。導電性弾性体は、導電剤と高分子弾性体とを混合して成形される。
高分子弾性体としては以下のものが挙げられる。エピクロルヒドリンゴム、NBR(ニトリルゴム)、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、あるいはSBS(スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー)、SEBS(スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー)等の熱可塑性エラストマー。
高分子弾性体としては、特にエピクロルヒドリンゴムが好適に用いられる。エピクロルヒドリンゴムは、ポリマー自体が中抵抗領域の導電性を有し、導電剤の添加量が少なくても良好な導電性を発揮することができる。また、位置による電気抵抗のバラツキも小さくすることができるので、高分子弾性体として好適に用いられる。エピクロルヒドリンゴムとしては以下のものが挙げられる。エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体及びエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体。この中でも安定した中抵抗領域の導電性を示すことから、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体が特に好適に用いられる。エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体は、重合度や組成比を任意に調整することで導電性や加工性を制御できる。
高分子弾性体は、エピクロルヒドリンゴム単独でもよいが、エピクロルヒドリンゴムを主成分として、必要に応じてその他の一般的なゴムを含有してもよい。その他の一般的なゴムとしては、以下のものが挙げられる。EPM(エチレン・プロピレンゴム)、EPDM(エチレン・プロピレンゴム)、NBR(ニトリルゴム)、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。また、SBS(スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー)、SEBS(スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー)の如き熱可塑性エラストマーを含有してもよい。上記の一般的なゴムを含有する場合、その含有量は、高分子弾性体全量に対し1〜50質量%であるのが好ましい。
導電剤としては、イオン導電剤または電子導電剤を用いることができる。導電性弾性層の電気抵抗率のムラを小さくするという目的により、イオン導電剤を含有することが好ましい。イオン導電剤が高分子弾性体の中に均一に分散し、導電性弾性体の電気抵抗を均一化することにより、帯電ローラを直流電圧のみの電圧印加で使用したときでも均一な帯電を得ることができる。
イオン導電剤としては、イオン導電性を示すイオン導電剤であれば特に限定されるものではない。イオン導電剤としては以下のものが挙げられる。過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウムの如き無機イオン物質;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリオクチルプロピルアンモニウムブロミド、変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェートの如き陽イオン性界面活性剤;ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ジメチルアルキルラウリルベタインの如き両性イオン界面活性剤;過塩素酸テトラエチルアンモニウム、過塩素酸テトラブチルアンモニウム、過塩素酸トリメチルオクタデシルアンモニウムの如き第四級アンモニウム塩;トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の有機酸リチウム塩。これらを単独又は2種類以上組み合わせて用いることができる。イオン導電剤の中でも、環境変化に対して抵抗が安定なことから特に過塩素酸4級アンモニウム塩が好適に用いられる。
電子導電剤としては、電子導電性を示す電子導電剤であれば特に限定されるものではない。電子導電剤としては以下のものが挙げられる。アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀の如き金属系の粉体や繊維;酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛の如き金属酸化物;適当な粒子の表面を酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、又はロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体;ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、PAN(ポリアクリロニトリル)系カーボン、ピッチ系カーボンの如きカーボン粉。
ファーネスブラックとしては以下のものが挙げられる。SAF−HS、SAF、ISAF−HS、ISAF、ISAF−LS、I−ISAF−HS、HAF−HS、HAF、HAF−LS、T−HS、T−NS、MAF、FEF、GPF、SRF−HS−HM、SRF−LM、ECF、FEF−HS。サーマルブラックとしては、FT、MTがある。
また、これら導電剤を単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
本発明の導電性弾性体に配合する導電剤の配合量としては、導電性弾性体の体積抵抗率が、低温低湿環境、常温常湿環境、高温高湿環境の全てで、中抵抗領域(体積抵抗率が1×104〜1×108Ω・cm)になるように決めることが好ましい。なお、低温低湿環境とは15℃/10%RH(環境1)、常温常湿環境とは23℃/50%RH(環境2)、高温高湿環境とは30℃/80%RH(環境3)である。
導電性弾性体の体積抵抗率がこれよりも小さいと、被帯電部材である感光体にピンホールがあった場合に大電流がピンホールに一気に集中してしまい、印加電圧が降下し、高精細なハーフトーン画像上に帯状となって帯電電位が不足した部分が現れる傾向がある。また、ピンホールをより大きくしてしまうといった不具合が発生する恐れがある。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、所望する帯電電位を得るためには高電圧を印加しなければならない。
導電性弾性体の体積抵抗率は、次のようにして求める。まず、厚さ1mmのシートに成型した後、両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製する。次いで、微小電流計(商品名:ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER、(株)アドバンテスト製)を用いて200Vの電圧を印加する。そして、30秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。
この他にも導電性弾性体には必要に応じて、可塑剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤の配合剤を加えることもできる。
導電性弾性体の成形方法としては、上記の導電性弾性体の原料を密閉型ミキサーで混合して、例えば、押し出し成形、射出成形、又は圧縮成形の如き公知の方法により成型するのが好ましい。また、導電性弾性層は、導電性支持体の上に直接導電性弾性体を成形して作製してもよいし、予めチューブ形状に成形した導電性弾性体を導電性支持体上に被覆形成させてもよい。なお、導電性弾性層の作製後に表面を研磨して形状を整えてもよい。
導電性弾性層の形状は、帯電ローラと電子写真感光体の均一性密着性を確保するために中央部を一番太く、両端部に行くほど細くなる、クラウン形状に形成することが好ましい。一般に使用されている帯電ローラが、支持体の両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっている。そのために、帯電ローラの真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。クラウン形状は、これを防止するために形成する。
また、ローラ回転時の当接ニップ幅が均一となるために、導電性弾性層を形成したローラ(導電性弾性体基層ローラ)の外径差振れは小さい方が好ましい。
振れの測定値は、図2のように、導電性支持体を回転軸として導電性弾性体基層ローラを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器で測定した導電性弾性体基層ローラの半径の最大値と最小値の差を値として求める。本発明においては、非接触レーザー測長器として、(株)キーエンス製のLS−5000(商品名)を用いる。導電性弾性体基層ローラの軸方向に1cmピッチで前記半径の最大値と最小値の差を求め、更にその値(最大値)の中で最大の値を導電性弾性体基層ローラの振れの値とする。
導電性弾性体基層ローラの振れの好ましい値は、ローラ中央部の直径の0.5%以下、より好ましくは0.25%以下である。例えば、ローラの直径が12mm程度の場合、振れの値は具体的には60μm以下が好ましく、より好ましくは30μm以下とする。
また、ローラの直径とは、同様に導電性支持体を回転軸として導電性弾性体基層ローラを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器で測定した導電性弾性層の直径の最大値と最小値の平均とする。例えば、軸方向250mm程度のローラの場合、導電性弾性体基層ローラの軸方向中央部の直径D1と、軸方向中央部から90mm端部側の部分の直径D2,D3の値2つの平均との差{D1−(D2+D3)/2}を、クラウン量の値として求める。
クラウン量の値は,出来上がったローラのニップ幅が均一になるように決めるが、好ましくはローラ直径の5.0%以下が好ましい。具体的には直径12mm程度の場合、600μm以下が好ましい。
導電性弾性体の硬度は、マイクロ硬度(MD−1型)で70°以下が好ましく、より好ましくは60°以下である。マイクロ硬度(MD−1型)が70°を超えると、帯電部材と感光体との間のニップ幅が小さくなり、帯電部材と感光体との間の当接力が狭い面積に集中し、当接圧力が大きくなる。これによって帯電が安定しなくなったり、あるいは感光体や帯電部材の表面に現像剤その他が付着し易くなったりする等の弊害が起きる場合がある。
なお、「マイクロ硬度(MD−1型)」とは、アスカー マイクロゴム硬度計MD−1型(商品名、高分子計器株式会社製)を用いて測定した帯電部材の硬度である。具体的には、常温常湿(23℃/55%RH)の環境中に12時間以上放置した帯電部材に対して該硬度計を10Nのピークホールドモードで測定した値とする。
マイクロ硬度(MD−1型)を小さくする目的で、導電性弾性体に可塑剤を配合してもよい。可塑剤の配合量は、好ましくは1質量部〜30質量部であり、より好ましくは3質量部〜20質量部である。可塑剤としては、高分子タイプのものを用いることが好ましい。高分子可塑剤の分子量は、好ましくは2000以上、より好ましくは4000以上である。分子量が2000より小さいと可塑剤がローラの表面に染み出してきて感光体を汚染する恐れがある。
導電性弾性層は、必要に応じて導電性支持体と接着剤を介して接着される。この場合、接着剤は導電性であることが好ましい。導電性とするため、接着剤には公知の導電剤を有することができる。接着剤のバインダーとしては、熱硬化性樹脂、又は熱可塑性樹脂の如き樹脂が挙げられる。ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系、エポキシ系の如き公知の接着剤を用いることができる。接着剤に導電性を付与するための導電剤としては、前述したものを用いることができる。導電剤は単独で又は2種類以上組み合わせて用いることができる。
導電性弾性層を作製した後に、その被覆層として表面層3を設ける。
(2)表面層
表面層は、バインダー樹脂及び前記の第一または第二の実施形態の樹脂粒子を含み構成され、第一または第二の実施形態の樹脂粒子はバインダー樹脂中に分散している。第一または第二の実施形態の樹脂粒子の添加量は、前述の通りである。
表面層のバインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が用いられる。本発明の表面層のバインダー樹脂としては、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂が挙げられる。中でも、ラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネートで架橋したウレタン樹脂が特に好適に用いられる。
ラクトン変性アクリルポリオールは、分子鎖骨格がスチレンとアクリルの共重合体であり、適度な硬度と非汚染性を有する。また、末端に水酸基を有する変性したラクトン基が多数の架橋点となり、イソシアネートで密に架橋することが可能であり、導電性弾性層からの低分子成分の染み出しを防止することができる。ラクトン変性アクリルポリオールのOH価は、50〜150KOHmg/g程度であることが好ましい。OH価が少ないと、イソシアネートで架橋されにくくなり、それによって樹脂が柔らかくなり過ぎて感光体に貼り付き易くなる。OH基が大き過ぎると塗膜が硬くなり過ぎて衝撃を受けたときに割れ易くなる。
イソシアネートとしては、イソシアヌレート型の3量体を用いることがより好ましい。分子の剛直な3量体が架橋点となり、表面層がより密に架橋することができ、導電性弾性層からの低分子成分の染み出し物質がローラ表面に染み出してくることをより一層効果的に防止することができる。また、イソシアネートは、イソシアネート基がブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネートとすることがより好ましい。この理由としては、上記イソシアネート基は反応し易く、表面層塗工用塗料を常温に長時間放置しておくと徐々に反応が進み、塗料の特性が変化してしまう場合があるからである。これに対してブロックイソシアネートは、活性なイソシアネート基がブロックされ、ブロック剤の解離温度までは反応しないので、塗料の取扱が容易になるというメリットがある。マスキングを行うブロック剤には、フェノール、クレゾールの如きフェノール類、ε−カプロラクタムのラクタム類及びメチルエチルケトオキシム等のオキシム類が挙げられるが、本発明の場合、解離温度が比較的低温のオキシム類が好ましい。
ラクトン変性アクリルポリオール樹脂とイソシアネートとの配合比は、配合した塗料中のイソシアネートのNCO基の数(A)と、ラクトン変性アクリルポリオール樹脂のOH基の数(B)との比(NCO/OH=A/B)で0.1〜2.0が好ましい。特に好ましくは、A/Bで0.3〜1.5の範囲になるように調整する。
ラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネートで架橋することにより、導電性弾性層からの低分子成分の染み出しを防止するとともに、帯電ローラ自体がトナーや外添剤等に対して汚れにくく、かつ感光体を汚染しない表面層を形成することができる。
表面層には、他に導電性微粒子を導電剤として含有させることができる。かかる導電性微粒子としては、前述のようなイオン導電剤や電子導電剤等を用いることができる。表面層に導電剤を使用する場合は、環境などの外的因子に影響を受けにくいものが好ましい。そのため一般的には電子導電剤を用いることが多い。
導電性微粒子としては、その一次粒子の平均粒子径が0.01μm以上0.9μm以下の導電性微粒子を用いることが好ましい。
表面層のバインダー樹脂に加える導電剤の添加量は、表面層の体積抵抗率が、低温低湿環境、常温常湿環境、高温高湿環境の全てで、中・高抵抗領域(体積抵抗率が1×106〜1×1015Ω・cm)になるように決めることが好ましい。なお、低温低湿環境とは15℃/10%RH(環境1)、常温常湿環境とは23℃/50%RH(環境2)、高温高湿環境とは30℃/80%RH(環境3)である。
表面層の体積抵抗率がこれよりも小さいと、帯電ローラとして使用した場合、感光体にピンホールがある時にピンホールに過大な電流が流れて印加電圧が電圧降下してしまい、ピンホール部の長手方向全域が帯状の帯電不良となって画像に現れる場合がある。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、帯電ローラに電流が流れにくくなり、感光体を所定の電位に帯電することができず画像が所望する濃度にならないという弊害が発生する場合がある。また、ある程度の電位に帯電したとしても帯電能力が低いためゴースト画像等の弊害が現れる場合がある。
表面層の体積抵抗率は、次のようにして求める。まず、ローラ状態から表面層を剥がし、5mm×5mm程度の短冊形に切り出す。両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製し測定用サンプルを得る。あるいはアルミシートの上に塗布して表面層塗膜を形成し、塗膜面に金属を蒸着して測定用サンプルを得る。得られた測定用サンプルについて微小電流計(商品名:ADVANTEST R8340A ULTRA HIGH RESISTANCE METER、(株)アドバンテスト製)を用いて200Vの電圧を印加する。そして、30秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。
導電剤の添加量としては、塗工後の表面層に対して2質量%以上80質量%以下が好ましく、特に好ましくは20質量%以上60質量%以下である。
本発明に用いられる導電剤は、表面がカップリング剤で表面処理されていてもよい。上記カップリング剤は、同一分子内に加水分解可能な基と疎水基を有し、珪素、アルミニウム、チタン又はジルコニウム等の中心元素に結合している化合物で、この疎水基部分に長鎖アルキル基を有するものである。
加水分解基としては、例えば比較的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基の如きアルコキシ基が用いられる。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、これらの変性体及びハロゲンも用いられる。また疎水基としては、その構造中に炭素原子が6個以上直鎖状に連なる構成を含むものであればよく、中心元素との結合形態においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、スルホン酸エステル又は燐酸エステルを介して、あるいはダイレクトに結合していてもよい。更に、疎水基の構造中に、エーテル結合、エポキシ基及びアミノ基の如き官能基を含んでもよい。カップリング剤処理することで導電剤表面への水分の吸着を抑え、より環境変動の小さい表面層材料を得ることができる。本発明に用いるカップリング剤としては、反応性が高いシランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤としては以下のものが挙げられる。ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン及びヘキシルトリメトキシシラン。
表面層には絶縁性の無機粒子を添加してもよい。無機粒子としては、シリカや酸化チタンを含有することが好ましい。無機粒子は一次粒子径が0.5μm以下の微粒子であることが好ましい。
更に、表面処理されているシリカや酸化チタンの如き微粉体を用いてもよい。表面処理するには、シリカ微粉体や酸化チタン微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物で化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては以下のものが挙げられる。
・ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ微粉体をシランカップリング剤で処理する方法;
・シリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法;
・シランカップリング剤で処理した後、或いはシランカップリング剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法。
表面処理に使用されるシランカップリング剤としては以下のものが挙げられる。ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン及び1,3−ジフェニルテトラメチルジシロキサン。
表面処理に使用される有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイルが挙げられ、好ましいシリコーンオイルとしては、25℃における粘度がおよそ30〜1,000センチストークスのものが用いられる。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル又はフッ素変性シリコーンオイルを用いることが好ましい。
シリコーンオイルによる表面処理の方法としては、例えば、シランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合してもよい。また、ベースとなるシリカ微分体ヘシリコーンオイルを噴射する方法によってもよい。あるいは、適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、ベースのシリカ微粉体と混合し、溶剤を除去することによって表面処理してもよい。
無機粒子の添加量は塗工後の表面層中の質量割合として、0.1質量%以上30質量%以下が好ましい。少なすぎると無機粒子を添加して帯電が安定する効果が得られないし、多すぎると表面層塗料の粘度の制御に時間を要することになる。
表面層となる塗膜のガラス転移温度Tgは、粘弾性測定法による損失正接tanδのピーク温度で45℃以上が好ましく、特には50℃以上あることが好ましい。45℃未満であると、感光体と当接したまま長期間放置した場合に感光体に貼り付いてしまったり、あるいは帯電ローラ表面がトナー等によって汚れ易くなったりするという弊害が生じる場合がある。また特に限定はしないが、あまりTgが高過ぎても樹脂の可撓性がなくなり、塗膜が割れ易くなるので好ましくない。Tgは、架橋させるイソシアネートの比率又は量によって調節する。
本発明におけるガラス転移温度Tgの測定方法は以下のようにする。まず、測定用の表面層塗膜サンプルは、ローラ状態から表面層を剥がす、あるいは、PET樹脂シートやフッ素系樹脂シートの上に塗布して表面層塗膜を形成した後に剥がし、5mm×40mm程度の短冊形に切り出す。測定装置は、動的粘弾性測定装置RSA−II(商品名、レオメトリックス・サイエンティフィック・エフ・イー(株)製)を用い、また治具としてフィルムテンションフィクスチャーを用いる。測定は、−50℃〜150℃の温度範囲において測定周波数6.28rad/sec、昇温速度5℃/min.、初期歪0.07〜0.25%のオートテンションモードで行う。損失正接tanδの温度分散を測定し、ピーク温度をTgとする。
表面層を形成する樹脂塗料には、レベリング剤を混合してもよい。レベリング剤としては、例えばシリコーンオイルが挙げられる。
表面層の形成は、次のように行うことができる。まず、上記の表面層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル及びパールミルの如きビーズを利用した従来公知の分散装置を用いて公知の方法により分散する。そして、得られた表面層形成用の樹脂塗料を、ディッピング法、スプレーコート法、ロールコート法、又はリングコート法等により、帯電部材の表面、本発明においては導電性弾性層の上に塗工する。
表面層の膜厚は、粗し剤として用いる樹脂粒子の平均粒子径に対して、好ましくは、1/3倍以上10倍以下、より好ましくは、1/2倍以上5倍以下である。樹脂粒子の平均粒子径に対して、表面層の膜厚が厚すぎると、膜中に樹脂粒子が埋もれて帯電部材表面に樹脂粒子由来の凸部が形成しにくくなる。逆に、薄すぎると、感光体との接触や摺擦で樹脂粒子が欠落する恐れがある。
なお、表面層の膜厚は、図3(a)及び(b)に示す位置でローラ断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定できる。
表面層の膜厚を調整するために、表面層塗料の樹脂の固形分と塗工引き上げ速度を制御する。表面層形成用塗料中の樹脂の固形分を大きくすると表面層の膜厚が大きくなり、固形分を小さくすると膜厚も小さくなる。本発明の表面層塗料においては、揮発する溶媒に対する樹脂の固形分を10〜40質量%に調整することが好ましい。また、塗工引き上げ速度を大きくすると膜厚が大きくなり、速度を小さくすると膜厚も小さくなるので、本発明においては塗工引き上げ速度を20〜5000mm/min.に調整することが好ましい。
表面層の表面における表面粗さとしては、好ましくはJIS B0601−2001による十点平均粗さRzjisで、3μm以上20μm以下である。より好ましくは十点平均粗さRzjisで5μm以上15μm以下である。表面粗さがあまり大き過ぎると導電性ローラ表面がトナーや外添剤等で汚れやすくなる。また、帯電が不均一となる恐れがある。一方、表面粗さが小さすぎるとスジ状の帯電不良を抑制する効果(ニップ内放電の効果)が現れにくいので好ましくない。Rzjisが3μm未満では、ニップ内放電がほとんど発生しないことが我々の検討で分かっている。
十点平均粗さ(Rzjis)の測定方法としては、JIS B0601−2001の表面粗さに基づき、小坂研究所製サーフコーダーSE3400(商品名)にて、軸方向3箇所、その円周方向に2箇所の合計6点について各々測定し、その平均値をとる。本発明においては、接触針は先端半径2μmのダイヤモンドとし、測定スピード0.5mm/s、カットオフλc0.8mm、基準長さ0.8mm、評価長さ8.0mmとした。
上記範囲の表面粗さを有する帯電部材とするため、導電性弾性層の表面粗さ、表面層の膜厚、樹脂粒子の平均粒子径と添加量を調整する。
但し、感光体とのニップ部において、帯電部材表面の凸部に由来した空隙を形成するためには、導電性弾性層の表面粗さを小さくし、樹脂粒子の平均粒子径と添加量で表面粗さを調整した方が好ましい傾向にあった。
一方、導電性弾性層で表面粗さを調整した場合は、前述の樹脂粒子で表面粗さを調整した場合に比べて、スジ状の帯電不良を抑制する効果が小さい傾向にあった。これは、導電性弾性層が比較的柔らかいため、感光体との当接圧力によって圧縮変形し、十分な空隙を形成できないためと考えている。
上記のような検討結果を踏まえて、導電性弾性層の表面における十点平均粗さはRzjisで、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下とする。
また、本発明の帯電部材の電気抵抗としては、30℃/80%RHの高温高湿の環境中では1×104Ω以上であり、15℃/10%の低温低湿の環境中では1×108Ω以下であることが好ましい。電気抵抗の測定方法については、後述する。
低温低湿環境中の電気抵抗が上記に示した1×108Ω以下であると、感光ドラムを所定の電位に帯電することができ、ゴースト画像がほとんど発生しないので好ましい。また、高温高湿環境中の電気抵抗が上記に示した1×104Ω以上であると、感光体にピンホールがあったとしても印加電圧の電圧降下がほとんど起きないので、画像上に横帯状の画像不良となって現れることがないので好ましい。
電気抵抗を上記範囲とするためには、例えば、帯電部材の導電性弾性層の体積抵抗率を1×104〜1×108Ω・cmに調整し、また、表面層の体積抵抗率が1×106〜1×1015Ω・cmでかつ表面層の膜厚が1〜100μmになるように調整すればよい。
<2>画像形成装置
本発明の画像形成装置は、本発明の帯電部材と被帯電部材とが少なくとも一体化されてなるプロセスカートリッジと、露光手段と、現像手段とを少なくとも有する電子写真画像形成装置である。プロセスカートリッジについては後述する。
図4に本発明における帯電部材の一つの実施形態である帯電ローラ5を用いた画像形成装置を示す。像担持体である感光体ドラム4は矢印の方向に回転しながら、帯電ローラ5によって一次帯電され、次に露光手段により露光11が照射され静電潜像が形成される。
また、トナー供給ローラ14により供給され、弾性規制ブレード13により現像手段である現像ローラ6上で薄層になったトナーは、次いで感光体ドラム4の表面と接触することによって、静電潜像が現像され、可視化したトナー像が形成される。
現像されたトナー像は、転写部材である転写ローラ8と感光体ドラム4の間の現像部において、感光体ドラム4から被転写部材である印刷メディア7に転写され、その後定着部9で熱と圧力により定着され、永久画像となる。帯電前露光装置12によって感光体ドラム4に残った潜像に露光し、感光体ドラム4の電位がアース電位に戻る。転写されなかった転写残トナーは、クリーニング手段であるクリーニングブレード10で回収される。
現像ローラ6、帯電ローラ5、転写ローラ8のそれぞれには画像形成装置の電源18、19、20から、それぞれ電圧が印加されている。
ここで、本発明の帯電部材である帯電ローラ5には、電源19から直流電圧のみが印加される。印加電圧に直流電圧を用いることで、電源のコストを低く抑えることができるという利点がある。また、交流電圧を印加したときに発生する帯電音が発生しないという利点がある。印加する直流電圧の絶対値は、空気の放電開始電圧と被帯電体表面(感光体表面)の一次帯電電位との和とすることが好ましい。通常空気の放電開始電圧は500〜700V程度、感光体表面の一次帯電電位は300〜800V程度なので、具体的な一次帯電電圧としては800〜1500Vとすることが好ましい。
また、カラー画像形成装置とする場合は、後述するプロセスカートリッジを4色分(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)用意して、直列に配置することもできる。
<3>プロセスカートリッジ
本発明のプロセスカートリッジは、本発明の帯電部材と被帯電部材とが少なくとも一体化されてなり、電子写真画像形成装置本体に着脱自在である。また、帯電部材の表面層の凸部は、被帯電部材とのニップ部において空隙を生じさせている。
本発明のプロセスカートリッジは、現像手段やクリーニング手段も一体化されていてもよい。例えば、図5に示すように、感光体ドラム4、帯電ローラ5、現像ローラ6、トナー供給ローラ14及びクリーニングブレード10が一体に支持された、画像形成装置の本体と脱着自在な構成である。
電子写真プロセスカートリッジが使用される前には、トナーシール30で現像ローラ6とトナーの接触を避けておくことが好ましい。
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。
<樹脂粒子[A1]の製造例>
・イオン交換水 400質量部
・ポリビニルアルコール(鹸化度85%) 8質量部
・ラウリル硫酸ナトリウム 0.04質量部
の混合液を用意した。一方、
・エチレングリコールジメタクリレート 0.1質量部
・過酸化ベンゾイル 0.5質量部
・メタクリル酸メチル 100質量部
・ガリウムフタロシアニン(下記式(A1)) 60質量部
(l、m、n、o=0)
の混合物をφ0.5のジルコニアビーズを充填したビスコミル分散機を用い、周速度10m/sで60時間分散させた混合液を用意した。
高速撹拌装置TK式ホモミキサー(商品名、特殊機化工業社製)を備えた2リットル用4つ口フラスコ中に上記2種類の溶液を投入し、回転数を13000rpmで分散した。その後、撹拌機、温度計を備えた重合器にこの分散液を入れ、空間を窒素置換した後、60℃で12時間攪拌(撹拌機の回転は55rpm)を続けて懸濁重合を完了した。冷却後、この懸濁液を濾過、洗浄し、乾燥、分級を行い、樹脂粒子[A1]を得た。
なお、樹脂粒子[A1]の平均粒子径は10.2μm、体積抵抗率は環境1(15℃/10%RH)で1.0×108Ω・cm、環境2(23℃/50%RH)で9.5×107
Ω・cm、環境3(30℃/80%RH)で5.7×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A2]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりにチタニルフタロシアニン(下記式(A2))80質量部とし、高速撹拌ホモミキサーの回転数を15000rpmに変更した以外は樹脂粒子[A1]の製造例と同様にして樹脂粒子[A2]を製造した。なお、樹脂粒子[A2]の平均粒子径は5.7μm、体積抵抗率は、環境1で3.0×106Ω・cm、環境2で1.5×106Ω・cm、環境3で1.0×106Ω・cmであった。
(a、b、c、d=0)
<樹脂粒子[A3]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりにシリコンフタロシアニン(下記式(A3))とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様にして樹脂粒子[A3]を製造した。なお、樹脂粒子[A3]の平均粒子径は12.1μm、体積抵抗率は、環境1で5.9×108Ω・cm、環境2で3.0×108Ω・cm、環境3で1.0×108Ω・cmであった。
(a、b、c、d=0)
<樹脂粒子[A4]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりにシリコンナフタロシアニン(下記式(A4))とし、高速撹拌ホモミキサーの回転数を15000rpmに変更した以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A4]を製造した。なお、樹脂粒子[A4]の平均粒子径は13.5μm、体積抵抗率は、環境1で6.0×106Ω・cm、環境2で5.0×106Ω・cm、環境3で1.5×106Ω・cmでであった。
<樹脂粒子[A5]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A5)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A5]を製造した。なお、樹脂粒子[A5]の平均粒子径は10.5μm、体積抵抗率は、環境1で9.8×109Ω・cm、環境2で7.5×109Ω・cm、環境3で5.0×109Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A6]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A6)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A6]を製造した。なお、樹脂粒子[A6]の平均粒子径は11.0μm、体積抵抗率は、環境1で5.0×1010Ω・cm、環境2で9.7×109Ω・cm、環境3で4.8×108Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A7]の製造例>
高速撹拌ホモミキサーの回転数を9800rpmに変更した以外は樹脂粒子[A2]の製造例と同様に樹脂粒子[A7]を製造した。なお、樹脂粒子[A7]の平均粒子径は20.8μm、体積抵抗率は、環境1で5.0×107Ω・cm、環境2で2.5×107Ω・cm、環境3で1.3×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A8]の製造例>
高速撹拌ホモミキサーの回転数を8000rpmに変更した以外は樹脂粒子[A2]の製造例と同様に樹脂粒子[A8]を製造した。なお、樹脂粒子[A8]の平均粒子径は29.5μm、体積抵抗率は、環境1で6.8×108Ω・cm、環境2で2.0×108Ω・cm、環境3で9.7×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A9]の製造例>
高速撹拌ホモミキサーの回転数を5000rpmに変更した以外は樹脂粒子[A2]の製造例と同様に樹脂粒子[A9]を製造した。なお、樹脂粒子[A9]の平均粒子径は34.5μm、体積抵抗率は、環境1で9.8×109Ω・cm、環境2で6.8×109Ω・cm、環境3で4.5×109Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A10]の製造例>
高速撹拌ホモミキサーの回転数を17000rpmに変更した以外は樹脂粒子[A2]の製造例と同様に樹脂粒子[A10]を製造した。なお、樹脂粒子[A10]の平均粒子径は1.3μm、体積抵抗率は、環境1で1.4×106Ω・cm、環境2で8.9×105Ω・cm、環境3で4.9×105Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A11]の製造例>
熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂100質量部と、下記式(A11):
で表される化合物を80質量部の混合物をタンブラーミキサーでドライブレンドし、その後、2軸押出機にて240℃で混練し、ペレタイズしてペレットを得た。
得られたペレットをエチレンオキサイド150質量部と良く混合した後、2軸型の加圧混練機中で、250℃に均一に加熱しながら混合し、熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂組成物が微粒子サイズになるように分散して、混合物を得た。得られた混合物を約140℃に冷却した後、展開溶媒である水と混合し、懸濁液とした。遠心分離によりフタロシアニンを含有した熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を懸濁液中から分離した後、加熱乾燥して、樹脂粒子[A11]を製造した。なお、樹脂粒子[A11]の平均粒子径は5.8μm、体積抵抗率は、環境1で6.8×109Ω・cm、環境2で3.4×108Ω・cm、環境3で8.5×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A12]の製造例>
ガリウムフタロシアニンを混合せず、ビスコミル分散を行わなかった以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様にして、樹脂粒子[A12]を製造した。樹脂粒子[A12]の平均粒子径は11.2μm、体積抵抗率は、環境1で6.8×1016Ω・cm、環境2で1.5×1014Ω・cm、環境3で4.2×1012Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A13]の製造例>
高速撹拌ホモミキサーの回転数を19000rpmに変更した以外は樹脂粒子[A2]の製造例と同様に樹脂粒子[A13]を製造した。なお、樹脂粒子[A13]の平均粒子径は0.63μm、体積抵抗率は、環境1で6.9×107Ω・cm、環境2で2.5×107Ω・cm、環境3で9.8×106Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A14]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A14)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A14]を製造した。なお、樹脂粒子[A14]の平均粒子径は12.0μm、体積抵抗率は、環境1で5.0×1010Ω・cm、環境2で1.0×108Ω・cm、環境3で4.8×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A15]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A15)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A15]を製造した。なお、樹脂粒子[A15]の平均粒子径は13.0μm、体積抵抗率は、環境1で9.2×106Ω・cm、環境2で7.5×106Ω・cm、環境3で4.8×106Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A16]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A16)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A16]を製造した。なお、樹脂粒子[A16]の平均粒子径は12.0μm、体積抵抗率は、環境1で1.8×1010Ω・cm、環境2で7.5×109Ω・cm、環境3で1.3×109Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A17]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A17)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A17]を製造した。なお、樹脂粒子[A17]の平均粒子径は13.0μm、体積抵抗率は、環境1で2.3×108Ω・cm、環境2で9.8×107Ω・cm、環境3で2.3×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A18]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A18)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A18]を製造した。なお、樹脂粒子[A18]の平均粒子径は16.0μm、体積抵抗率は、環境1で3.5×107Ω・cm、環境2で1.0×107Ω・cm、環境3で8.5×106Ω・cmであった。
<樹脂粒子[A19]の製造例>
ガリウムフタロシアニンのかわりに、下記式(A19)で表される化合物とした以外は、樹脂粒子[A1]の製造例と同様に樹脂粒子[A19]を製造した。なお、樹脂粒子[A19]の平均粒子径は12.0μm、体積抵抗率は、環境1で1.0×107Ω・cm、環境2で8.5×106Ω・cm、環境3は5.2×106Ω・cmであった。
<π共役系導電性高分子;ポリピロールの製造例>
ピロール1molに対し、酸化剤(塩化第二鉄)0.1mol存在下の水溶液にピロールを滴下しながら、攪拌し、化学酸化重合させた。メタノール、精製水により得られた重合物を十分に洗浄後、乾燥してポリピロールを得た。
<π共役系導電性高分子;ポリアニリンの製造例>
アニリン1molに対し、酸化剤(塩化第二鉄)0.1mol存在下の水溶液にアニリンを滴下しながら、攪拌し、化学酸化重合させた。メタノール、精製水により得られた重合物を十分に洗浄後、乾燥してポリアニリンを得た。
<π共役系導電性高分子;ポリチオフェンの製造例>
チオフェン1molに対し、酸化剤(塩化第二鉄)0.1mol存在下の水溶液にアニリンを滴下しながら、攪拌し、化学酸化重合させた。メタノール、精製水により得られた重合物を十分に洗浄後、乾燥してポリチオフェンを得た。
<π共役系導電性高分子;ポリアセチレンの製造例>
−40℃〜0℃の範囲に調整されたステンレス製耐圧容器にアセチレン1molに対し、ジシクロペンタジエニルチタンクロライドを0.01mol添加し、耐圧容器を真空引きした後、アセチレンガスを導入し、重合させた。室温に戻した後ポリアセチレンを得た。
<樹脂粒子[B1]の製造例>
ポリエステル系ポリウレタン樹脂100質量部とポリピロール40質量部とをタンブラーミキサーでドライブレンドし、その後、2軸押出機にて175℃で混練し、ペレタイズしてペレットを得た。得られたペレットをピンミルにて機械粉砕し、更に液体窒素温度下にて冷凍粉砕を行い、その後平均粒子径が8μmとなるように分級を行って、平均粒子径7.8μmのポリピロールが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B1]とする。なお、樹脂粒子[B1]の体積抵抗率は3.0×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B2]の製造例>
ポリピロールのかわりに2,3,6,7−テトラシアノ−1,4,5,8−テトラアザナフタレンをドーパントとして添加したポリ(3−メチル−4ピロールカルボン酸エチル)60質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が6μmとなるように分級を行って、平均粒子径5.5μmの前記ポリピロールが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B2]とする。なお、樹脂粒子[B2]の体積抵抗率は1.2×106Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B3]の製造例>
ポリピロールのかわりにポリアニリンを40質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が7μmとなるように分級を行って、平均粒子径6.5μmのポリアニリンが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B3]とする。なお、樹脂粒子[B3]の体積抵抗率は6.2×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B4]の製造例>
ポリピロールのかわりにポリ(アニリンスルホン酸)を40質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が7μmとなるように分級を行って、平均粒子径6.8μmの前記ポリアニリンが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B3]とする。なお、樹脂粒子[B4]の体積抵抗率は4.2×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B5]の製造例>
ポリピロールのかわりにポリチオフェンを20質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が7μmとなるように分級を行って、平均粒子径7.2μmのポリチオフェンが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B5]とする。なお、樹脂粒子[B5]の体積抵抗率は9.6×109Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B6]の製造例>
ポリピロールのかわりにポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)を45質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が7μmとなるように分級を行って、平均粒子径6.6μmのポリチオフェンが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B6]とする。なお、樹脂粒子[B6]の体積抵抗率は8.2×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B7]の製造例>
ポリピロールのかわりにポリアセチレンを55質量部とした以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にしてペレットを得た。得られたペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、その後平均粒子径が10μmとなるように分級を行って、平均粒子径9.6μmのポリアセチレンが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B7]とする。なお、樹脂粒子[B7]の体積抵抗率は4.6×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B8]の製造例>
平均粒子径が20μmとなるように分級した以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にして、平均粒子径20.5μmの樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B8]とする。なお、樹脂粒子[B8]の体積抵抗率は7.5×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B9]の製造例>
平均粒子径が30μmとなるように分級した以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にして、平均粒子径29.5μmの樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B9]とする。なお、樹脂粒子[B9]の体積抵抗率は1.4×108Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B10]の製造例>
平均粒子径が35μmとなるように分級した以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にして、平均粒子径35μmの樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B10]とする。なお、樹脂粒子[B10]の体積抵抗率は2.5×108Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B11]の製造例>
平均粒子径が2μmとなるように分級した以外は樹脂粒子[B1]の製造例と同様にして、平均粒子径1.8μmの樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B11]とする。なお、樹脂粒子[B11]の体積抵抗率は1.5×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B12]の製造例>
熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂100質量部とポリピロール50質量部とをタンブラーミキサーでドライブレンドし、その後、2軸押出機にて175℃で混練し、ペレタイズしてペレットを得た。得られたペレットをポリエチレンオキサイド150質量部と良く混合した後、2軸型の加圧混練機中で、175℃に均一に加熱しながら混合し、熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂組成物が微粒子サイズになるように分散して、混合物を得た。得られた混合物を約140℃に冷却した後、展開溶媒である水と混合し、懸濁液とした。遠心分離によりポリピロールを含有した熱可塑性ポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を懸濁液中から分離した後、加熱乾燥して、平均粒子径5.2μmのポリピロールが均一に分散されたポリエステル系ポリウレタン樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B12]とする。なお、樹脂粒子[B12]の体積抵抗率は2.3×107Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B13]の製造例>
平均粒子径が0.8μmとなるように分級した以外は樹脂粒子[B2]の製造例と同様にして、平均粒子径0.8μmの樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B14]とする。なお、樹脂粒子[B13]の体積抵抗率は1.0×106Ω・cmであった。
<樹脂粒子[B14]の製造例>
ポリエステル樹脂(ポリブチレンテレフタレート)のペレットを樹脂粒子[B1]の製造例と同様に粉砕を行い、平均粒子径8μmとなるように分級を行って、平均粒子径8.2μmのポリエステル樹脂粒子を得た。これを樹脂粒子[B14]とする。なお、樹脂粒子[B14]の体積抵抗率は8.8×1015Ω・cmであった。
(実施例A1)
<帯電ローラの作製>
(1)導電性弾性層の作製
・エピクロルヒドリンゴム 100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体)
・充填剤 70質量部
(炭酸カルシウム、商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム社製)
・滑剤 1質量部
(ステアリン酸亜鉛)
・研磨性改善のための補強材 5質量部
(カーボンブラック、FEF)
・酸化亜鉛 5質量部
・可塑剤 8質量部
(セバシン酸とプロピレングリコールの共重合体、数平均分子量8000)
・過塩素酸4級アンモニウム塩 2質量部
(下記化合物)
・老化防止剤 1質量部
(2−メルカプトベンズイミダゾール)
を密閉型ミキサーで10分間混練した。更に、加硫促進剤としてのDM(2−ベンゾチアゾリルジサルファイド)1質量部、加硫促進剤としてのTS(テトラメチルチウラムモノサルファイド)0.5質量部、加硫剤としての硫黄1質量部を加えて、更にオープンロールで5分間混練した。
上記エピクロルヒドリンゴム混練物を押出し機を使用して、外径13.5mm、内径5.5mmの円筒形に押し出し、250mmの長さに裁断し、蒸気加硫缶を使用して、温度160℃の水蒸気中で40分間一次加硫し、導電性弾性層ゴム一次加硫チューブを得た。
次に、直径6mm、長さ256mmの円柱形の導電性支持体(鋼製、表面はニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央部231mmに金属とゴムとの熱硬化性接着剤を塗布し、80℃で10分間乾燥した。この導電性支持体を、前記導電性弾性層ゴム一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンの中で温度160℃で1時間、加熱処理を行い、未研磨層ローラを得た。
この未研磨層ローラのゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを232mmとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、中央部から両脇90mm位置が直径12.00mm、中央部が直径12.15mmのクラウン形状とした。そして、表面の十点平均粗さRzjisが4.3μm、振れが27.8μmの導電性弾性層を有する導電性弾性体基層ローラを得た。
(2)表面層の作製
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が17質量%となるように調整した。この溶液588.2質量部(上記アクリルポリオール溶液の固形分100質量部)に対して、
・カーボンブラック 20質量部
(商品名:トーカブラック#7400、東海カーボン社製)
・針状ルチル型酸化チタン微粒子 30質量部
(イソブチルシランで表面処理したもの、平均粒子径0.014μm、縦:横=2:1)
・変性ジメチルシリコーンオイル 0.08質量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)とイソホロンジイソシアネート(IPDI)の各ブタノンオキシムブロック体の7:3の混合物 80.14質量部
を入れ、混合溶液を調製した。このとき、ブロックHDIとブロックIPDIの混合物は、「NCO/OH=1.0」となるように添加した。
450mLのガラス瓶に上記混合溶液210質量部と、メディアとしての平均粒子径0.8mmのガラスビーズ200質量部を混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて60時間分散した。分散後、樹脂粒子[A1]を5.44質量部(アクリルポリール100質量部に対して20質量部相当)を添加した後、更に1時間分散して表面層形成用塗料を得た。
この表面層形成用塗料を、導電性基体(上記導電性弾性体基層ローラ)上に1回ディッピング塗布し、常温で30分間以上風乾した。次いで、80℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥し、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥して、導電性基体上に表面層を形成した。ディッピング塗布浸漬時間は9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が20mm/s、最終速度は2mm/sになるように調節し、20mm/sから2mm/sの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
このようにして、導電性基体上に表面層を有する帯電ローラを作製した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、17μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)測定は、前述した方法を用いて行った。結果を表1に示す。
<帯電ローラの評価>
(1)評価の準備;汚れ付着促進試験
上記のように製造された帯電ローラを上記帯電ローラに交換したキヤノン社製のカラーレーザージェット3800(商品名)用のプロセスカートリッジに装着した。このプロセスカートリッジを装着したカラーレーザージェット3800(商品名)を用いて、常温常湿環境下(25℃、50%RH)で単色ベタ画像を50枚連続出力し、その後、ベタ白画像を1枚通紙した。この操作を6回繰り返して、合計で300枚の単色ベタ画像を出力した。この作業によって、帯電ローラ表面に強制的にトナーや外添剤を付着させた。
(2)連続複数枚数画像出し耐久試験
上記のようにして得られた帯電ローラを用いて、以下に示すようにして評価を行った。この評価で使用した電子写真式レーザプリンタはA4縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、200mm/secと100mm/secの2種類、画像の解像度は600dpiである。
一次帯電は、上記で強制的に汚れを付着させた帯電ローラを用い、直流電圧−1100Vを帯電ローラに印加した。低温低湿環境(環境1:15℃/10%RH)、常温常湿環境(環境2:23℃/50%RH)、高温高湿環境(環境3:30℃/80%RH)において評価を行った。具体的には、印字濃度4%画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔50ドットの横線を描くような画像)をプロセススピード150mm/secで連続複数枚印字する耐久試験を行った。また、各環境で、初期、3000枚画像出し後及び6000枚画像出し後に画像チェックのためにハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描くような画像)画像を出力した。なお、画像チェックは2種類のプロセススピードで画像を出力し、評価を行った。
得られた画像を目視にて観察し、帯電ムラが原因で発生する細かいスジ状の濃度ムラ(横スジ)を評価した。この横スジが全く発生しなかったものをランクA、ごく僅かに発生しているレベルのものをランクB、少し発生しているがそれほど目立たないレベルのものをランクC、横スジがやや目立つレベルのものをランクDとした。横スジがかなり目立つレベルのものをランクEとした。結果を表2に示す。
なお、3,000枚及び6,000枚画像出し後の画像チェックは、3,000枚及び6,000枚画像出しの直後と、その12時間後に行った(以後、直後の画像チェックをラスト画像チェック、12時間後を朝一画像チェックと呼ぶ)。
(3)帯電ローラの抵抗測定
電気抵抗の測定方法としては、まず図6(a)のように、帯電ローラの両端の軸1を荷重のかかった軸受け33aと33bとにより感光体と同じ曲率の円柱形金属32に対して帯電ローラが平行になるように当接させる。次に図6(b)のように、図示しないモータにより円柱形金属32を回転させ、ローラを円柱形金属に当接させたまま従動回転させながら安定化電源34から直流電圧−200Vを印加する。このときに帯電ローラに流れる電流を電流計35で測定して帯電ローラの抵抗を計算した(本発明では軸の両端にそれぞれ5Nの力を加えて、直径φ30mmの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速45mm/secで回転させた)。
なお、実施例A1の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.5×105Ωであった。
(実施例A2)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A2]にかえ、添加部数を40質量部相当にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が13μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、12.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A2の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、3.2×105Ωであった。
(実施例A3)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A3]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が19μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、18.3μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A3の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.1×106Ωであった。
(実施例A4)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A4]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、21.0μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A4の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、6.2×105Ωであった。
(実施例A5)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A5]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が15μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、14μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A5の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、3.5×105Ωであった。
(実施例A6)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A6]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が16μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。但し、本実施例の塗料の粘度は経時で若干変化する傾向にあり、塗料の粘度調整に少し時間を要した。これは、樹脂粒子に含まれるアンモニウム塩の影響ではないかと考えている。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、16.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A6の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、9.5×105Ωであった。
(実施例A7)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A7]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が27μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、27.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A7の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、6.5×106Ωであった。
(実施例A8)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A8]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が75μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、74.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A8の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、7.8×106Ωであった。
(実施例A9)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A10]にかえ、添加量を50質量部相当にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が4μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、3.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A9の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、7.0×105Ωであった。
(実施例A10)
導電性弾性体基層ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)を7.5μmに調整し、樹脂粒子[A10]の添加量を20質量部相当にかえた以外は、実施例A9と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が9μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、9.2μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A10の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、2.5×105Ωであった。
(実施例A11)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A11]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が12μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、11.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.2×105Ωであった。
(実施例A12)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A14]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が15μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、14.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、6.8×106Ωであった。
(実施例A13)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A15]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が15μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、14.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、5.2×105Ωであった。
(実施例A14)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A16]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、19.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、9.8×106Ωであった。
(実施例A15)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A17]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、19.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、8.2×106Ωであった。
(実施例A16)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A18]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が18μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、17.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、5.8×105Ωであった。
(実施例A17)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A19]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が15μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、14.3μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.2×105Ωであった。
(比較例A1)
樹脂粒子を添加しなかった以外は、実施例A1の帯電ローラと同様にして比較例A1の帯電ローラを得た。なお、表面層の膜厚も実施例A1同様に17μmとなるように調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、17μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。初期から横スジの帯電不良が発生し、耐久枚数の増加とともに更に横スジ状の画像ムラのレベルが悪化していった。また、比較例A1の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、2.4×105Ωであった。
(比較例A2)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A13]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が26μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、25.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、比較例A2の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、5.0×106Ωであった。
(比較例A3)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A9]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が40μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、41.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、比較例A3の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、5.2×106Ωであった。
(参考例A1)
樹脂粒子[A1]を樹脂粒子[A12]にかえた以外は、実施例A1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が18μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、17.8μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例A1同様に表1に示す。
この帯電ローラを実施例A1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表2に示す。また、実施例A6の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.2×106Ωであった。
(実施例B1)
<帯電ローラの作製>
(1)導電性弾性層の作製
・エピクロルヒドリンゴム 100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体)
・充填剤 60質量部
(炭酸カルシウム、商品名:ナノックス#30、丸尾カルシウム社製)
・滑剤 1質量部
(ステアリン酸亜鉛)
・研磨性改善のための補強材 5質量部
(カーボンブラック、FEF)
・酸化亜鉛 5質量部
・可塑剤 8質量部
(セバシン酸とプロピレングリコールの共重合体、数平均分子量8000)
・過塩素酸4級アンモニウム塩 2質量部
(下記化合物)
・老化防止剤 1質量部
(2−メルカプトベンズイミダゾール)
を密閉型ミキサーで10分間混練した。
更に、加硫促進剤としてのDM(2−ベンゾチアゾリルジサルファイド)1質量部、加硫促進剤としてのTS(テトラメチルチウラムモノサルファイド)1質量部、加硫剤としての硫黄1質量部を加えて、更にオープンロールで5分間混練した。
上記エピクロルヒドリンゴム混練物を押出し機を使用して、外径13.5mm、内径5.5mmの円筒形に押し出し、250mmの長さに裁断し、蒸気加硫缶を使用して、温度160℃の水蒸気中で40分間一次加硫し、導電性弾性層ゴム一次加硫チューブを得た。
次に、直径6mm、長さ256mmの円柱形の導電性支持体(鋼製、表面はニッケルメッキ)の円柱面の軸方向中央部231mmに金属とゴムとの熱硬化性接着剤を塗布し、80℃で10分間乾燥した。この導電性支持体を、前記導電性弾性層ゴム一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンの中で温度150℃で1時間、加熱処理を行い、未研磨層ローラを得た。
この未研磨層ローラのゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを232mmとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、中央部から両脇90mm位置が直径12.00mm、中央部が直径12.15mmのクラウン形状とした。そして、表面の十点平均粗さRzjisが4.5μm、振れが28μmの導電性弾性層を有する導電性弾性体基層ローラを得た。
(2)表面層の作製
カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液にメチルイソブチルケトンを加え、固形分が17質量%となるように調整した。この溶液588.2質量部(上記アクリルポリオール溶液の固形分100質量部)に対して、
・カーボンブラック(HAF) 15質量部
・針状ルチル型酸化チタン微粒子 30質量部
(ヘキサメチレンジシラザンとジメチルシリコーンで表面処理したもの。平均粒子径0.015μm、縦:横=3:1)
・変性ジメチルシリコーンオイル 0.08質量部
・ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)とイソホロンジイソシアネート(IPDI)の各ブタノンオキシムブロック体の7:3の混 80.14質量部
を入れ、混合溶液を調整した。このとき、ブロックHDIとブロックIPDIの混合物は、「NCO/OH=1.0」となるように添加した。
450mLのガラス瓶に上記混合溶液210質量部と、メディアとしての平均粒子径0.8mmのガラスビーズ200質量部を混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて24時間分散した。分散後、樹脂粒子[B1]を6.8質量部(アクリルポリール100質量部に対して25質量部相当)を添加した後、更に30分間分散して表面層形成用塗料を得た。
この表面層形成用塗料を、導電性基体(上記導電性弾性体基層ローラ)上に1回ディッピング塗布し、常温で30分間以上風乾した。次いで、90℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥し、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥して、導電性基体上に表面層を形成した。ディッピング塗布浸漬時間は9秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が20mm/s、最終速度は2mm/sになるように調節し、20mm/sから2mm/sの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。
このようにして、導電性基体上に表面層を有する帯電ローラを作製した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、16μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)測定は、前述した方法を用いて行った。結果を表3に示す。
<帯電ローラの評価>
(1)評価の準備;汚れ付着促進試験
上記のように製造された帯電ローラを上記帯電ローラに交換したキヤノン社製のカラーレーザージェット3800(商品名)用のプロセスカートリッジに装着した。このプロセスカートリッジを装着したカラーレーザージェット3800(商品名)を用いて、常温常湿環境下(25℃、50%RH)で単色ベタ画像を50枚連続出力し、その後、ベタ白画像を1枚通紙した。この操作を6回繰り返して、合計で300枚の単色ベタ画像を出力した。この作業によって、帯電ローラ表面に強制的にトナーや外添剤を付着させた。
(2)連続複数枚数画像出し耐久試験
上記のようにして得られた帯電ローラを用いて、以下に示すようにして評価を行った。この評価で使用した電子写真式レーザプリンタはA4縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、200mm/secと100mm/secの2種類、画像の解像度は600dpiである。
一次帯電は、上記で強制的に汚れを付着させた帯電ローラを用い、直流電圧−1100Vを帯電ローラに印加した。低温低湿環境(環境1:15℃/10%RH)、常温常湿環境(環境2:23℃/50%RH)、高温高湿環境(環境3:30℃/80%RH)において評価を行った。具体的には、印字濃度4%画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔50ドットの横線を描くような画像)をプロセススピード150mm/secで連続複数枚印字する耐久試験を行った。また、各環境で、初期、3000枚画像出し後及び6000枚画像出し後に画像チェックのためにハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描くような画像)画像を出力した。なお、画像チェックは2種類のプロセススピードで画像を出力し、評価を行った。
得られた画像を目視にて観察し、帯電ムラが原因で発生する細かいスジ状の濃度ムラ(横スジ)を評価した。この横スジが全く発生しなかったものをランクA、ごく僅かに発生しているレベルのものをランクB、少し発生しているがそれほど目立たないレベルのものをランクC、横スジがやや目立つレベルのものをランクDとした。横スジがかなり目立つレベルのものをランクEとした。結果を表4に示す。
なお、3,000枚及び6,000枚画像出し後の画像チェックは、3,000枚及び6,000枚画像出しの直後と、その12時間後に行った(以後、直後の画像チェックをラスト画像チェック、12時間後を朝一画像チェックと呼ぶ)。
(3)帯電ローラの抵抗測定
電気抵抗の測定方法としては、まず図6(a)のように、帯電ローラの両端の軸1を荷重のかかった軸受け33aと33bとにより感光体と同じ曲率の円柱形金属32に対して帯電ローラが平行になるように当接させる。次に図6(b)のように、図示しないモータにより円柱形金属32を回転させ、ローラを円柱形金属に当接させたまま従動回転させながら安定化電源34から直流電圧−200Vを印加する。このときに帯電ローラに流れる電流を電流計35で測定して帯電ローラの抵抗を計算した(本発明では軸の両端にそれぞれ5Nの力を加えて、直径φ30mmの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速45mm/secで回転させた)。
なお、実施例B1の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、3.7×105Ωであった。
(実施例B2)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B2]にかえ、添加部数を45質量部相当にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が14μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、13μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B2の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.1×105Ωであった。
(実施例B3)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B3]にかえ、添加部数を40質量部相当にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が16μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、16μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B3の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、2.3×106Ωであった。
(実施例B4)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B4]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、21μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B4の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、6.2×105Ωであった。
(実施例B5)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B5]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が18μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、17μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B5の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、8.2×106Ωであった。
(実施例B6)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B6]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が18μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、18μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B6の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、8.0×105Ωであった。
(実施例B7)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B7]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が15μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、15μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B7の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、4.5×105Ωであった。
(実施例B8)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B8]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、21μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B8の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.6×106Ωであった。
(実施例B9)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B9]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が50μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、50.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B9の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、3.3×106Ωであった。
(実施例B10)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B11]にかえ、添加量を60質量部相当にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が5μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B10の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、7.7×105Ωであった。
(実施例B11)
導電性弾性体基層ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)を7.6μmに調整し、樹脂粒子[B11]の添加量を25質量部相当にかえた以外は、実施例B9と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が10μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、10μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B11の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、3.6×106Ωであった。
(実施例B12)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B12]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が12μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、12.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、実施例B12の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、2.1×105Ωであった。
(比較例B1)
樹脂粒子を添加しなかった以外は、実施例B1の帯電ローラと同様にして比較例B1の帯電ローラを得た。なお、表面層の膜厚も実施例B1同様に20μmとなるように調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、20μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。初期から横スジの帯電不良が発生し、耐久枚数の増加とともに更に横スジ状の画像ムラのレベルが悪化していった。また、比較例B1の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、4.7×105Ωであった。
(比較例B2)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B13]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が20μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、21μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、比較例B2の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、2.8×106Ωであった。
(比較例B3)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B10]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が42μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、45μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、比較例B3の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.8×106Ωであった。
(参考例B1)
樹脂粒子[B1]を樹脂粒子[B14]にかえた以外は、実施例B1と同様にして帯電ローラを作製した。なお、表面層の膜厚が16μmになるようにディッピング引き上げ速度や塗料粘度等を調整した。得られた帯電ローラの表面層膜厚は、15.5μmであった。また、得られた帯電ローラの表面における十点平均粗さ(Rzjis)の測定結果は、実施例B1同様に表3に示す。
この帯電ローラを実施例B1と同様に汚れ付着促進試験を行った後、耐久画像評価を行った。結果を表4に示す。また、参考例B1の帯電ローラをN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、電気抵抗を測定したところ、1.8×106Ωであった。