JP6480707B2 - 帯電ローラおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
この発明の帯電ローラによれば、印加電圧が低い場合であっても、放電量を確保しつつ画像不良の発生を抑制することができる。
なお、本発明において「十点表面粗さRz」は、JIS82Rzに従い測定するものとする。
図示の帯電ローラ1は、複写機、プリンター等の画像形成装置で用いることが可能であって、電圧を印加した帯電ローラ1を、画像形成装置内の感光体等の被帯電体に当接または近接させるとともに当該被帯電体に対して放電させることにより当該被帯電体を帯電させるものである(接触方式)。なお、この接触方式では、帯電ローラ1に電圧を印加させる方法として、直流電流により印加するDC帯電方式と、直流電流に交流電流を重畳させて印加するDC+AC帯電方式とが挙げられるが、環境条件に左右されない作像が可能となり安定した電位が得られるという点から、DC+AC帯電方式とするのが好ましい。
基層4は、ゴム、樹脂またはこれらの発泡体などの材料から形成することができる。また、ゴムまたは樹脂としては、限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、エピクロルヒドリンゴム等から選択される1つ以上を用いることができる。帯電ローラを用いた装置内で、当該帯電ローラが物理的に凹み、その履歴が残ると画像不良となる観点から、基層4を構成する材料が、発泡させたポリウレタンであることが好ましい。これにより、基層4が、優れた弾性(凹み回復性)を有することとなるためである。
接着層5は、限定されるものではないが、例えば、ポリアミド(ナイロンなど)、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン、エポキシ樹脂、尿素樹脂等の材料から形成することができる。なお、接着性および導電性の観点から、接着層5を構成する材料は、低Tg且つ低抵抗な材料であることが好ましい。
また、接着層5には、基層4に添加することが可能な導電剤や添加剤、例えば、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤、整泡剤、界面活性剤、充填剤、架橋剤、および分散剤などを任意に添加することができる。
下層6は、限定されるものではないが、ポリアミド(ナイロンなど)、ポリエステル、ウレタン変性アクリル樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、尿素樹脂、フッ素樹脂等の材料から形成することができる。なお、良好な抵抗値および耐溶剤性等が得られるとともにコストを抑えられるとの観点から、下層6を構成する材料はアクリル樹脂であることが好ましい。
また、下層6には、基層4に添加することが可能な導電剤や添加剤、例えば、フェノールやフェニルアミン等の酸化防止剤、低摩擦化剤、電荷調整剤、整泡剤、界面活性剤、充填剤、架橋剤、および分散剤など、さらに、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を適宜所望に応じて適量添加することができ、この場合添加剤は無機系、有機系のいずれであってもよい。
また、表層3には、基層4や下層6に添加することが可能な導電剤や添加剤、さらに架橋剤や分散剤を添加することができる。また、表層3には、後述のように、その表面の十点表面粗さRzを所望の範囲の値にするために、アクリル樹脂、ポリウレタンまたはポリアミド(ナイロンなど)からなる粒子を添加することができる。
5≦表面抵抗値(MΩ)≦4.0×Rz−3.6
である。
この構成によれば、表層3の表面粗さRzを14μm以上として粗くしたため、印加電圧を低下させた場合であっても、被帯電体に対する放電が発生しやすくなり放電量を確保することができる。具体的には、帯電ローラ1では、十点表面粗さRzが大きくなるに従い、表層3の表面の凸凹形状およびそこでの電荷分布で不均一性が増すので放電が発生しやすくなる。また、十点表面粗さRzを28μm以下にしたので、表層が粗過ぎることによる異常放電の発生を防止することができる。
ところで、上記のように表面粗さRzを大きくすると、画像に欠点が発生する。これは、表面粗さRzを大きくすると、局所的に生じた放電に、周囲からの電流が集中して起こる異常放電が生じているためと考えられる。帯電ローラ1で異常放電が生じると、異常放電に電流が集中するので、その周囲では電位が低下し、それ故に、被帯電体の表面において、異常放電を受けた高電位に帯電した部分と、その周囲に低電位に帯電した部分とが生じるので、画像に欠点(例えば砂地カブリ)が発生する。
そこで、本実施形態の帯電ローラ1では、表面抵抗値を5MΩ以上とすることにより、局所的に生じた放電に周囲からの電流が集中しないので、異常放電が生じるのを防止でき、それ故に画像に欠点が発生するのを抑制することができる。また、表層3において均一な表面抵抗値を得るとの観点から、帯電ローラ1の表面抵抗値の上限は、
表面抵抗値MΩ=4.0×Rz(μm)−3.6の式で求まる値以下である。
したがって、本発明によれば、印加電圧が低い場合であっても、放電量を確保しつつ画像不良の発生を抑制することができる。さらに、印加電圧を低くすることができるので、DC+AC帯電方式を採用した帯電ローラ1の場合には、DC+AC帯電方式に特有の、帯電ローラ1および被帯電体の帯電時に発生しやすい帯電音を低減することができる。
また、この実施形態では、表層3に含まれる導電剤の含有量が、当該表層3を構成する樹脂(材料)100重量部に対して20重量部以上であることが好ましい。含有量を20重量部以上にすることにより、表層3内での導電剤の局在化(即ち、分散しにくくなる)を防止することができ、それ故に、表層3の表面での帯電が均一になり、画像不良(カブリなど)の発生を防止することができる。
なお、同様な観点からは、粒子は、直径30μmであることがより好ましい。
本発明の画像形成装置は、上述した帯電ローラを有することを特徴とする。本発明の画像形成装置は、上記帯電ローラを有する以外、特に制限はなく公知の構成とすることができる。
実施例1の帯電ローラは、図1に示すように、シャフト(φ6mm、長さ260mm、材質:硫黄快削鋼)、基層(材料:ウレタン、導電剤:カーボンブラック)、接着層(材料:ウレタン、導電剤:カーボンブラック)、下層(材料:アクリル樹脂、導電剤:カーボンブラック)、および表層(材料:フッ素樹脂、導電剤:カーボンブラック、粒子:アクリル樹脂、架橋剤:フッ素樹脂の反応基に対して2.4等量)を有している。また、実施例1の帯電ローラは、表1に示すような、含有粒子の粒子径およびその際の十点表面粗さRz、並びに導電剤の含有量および表面抵抗値を有している。
実施例2〜8、並びに比較例1〜10の帯電ローラは、表1に示す諸元を変化させた以外、実施例1の帯電ローラと同じ構成を有する。
なお、表層に用いたフッ素樹脂は、旭硝子株式会社製LF200であり、カーボンブラックは、DBP吸油量:70cm3/100g、一次粒径:23nm、粒径:110〜120nmの物性値を有し、アクリル樹脂の粒子は、積水化成品工業株式会社製テクポリマーMBX−30であり、架橋剤は、亜細亜工業株式会社製エクセルハードナーHXである。
[放電量起因の画像不良]
各実施例1〜8並びに比較例1〜10の帯電ローラの感光体への放電量の適否を、帯電ローラに印加した電圧と、そのときの電流との関係に基づいて評価した。
具体的には、帯電ローラへの印加電圧およびそのときの電流値を測定して、印加電圧に対する電流値との関係を調査した。当該関係は、ある特定の電圧までは直線状に変化するが、放電が生じると、その特定の電圧からは電流値が直線状の関係から乖離し、計測される電流値が上昇する(その乖離した量が放電量である)。そして、放電現象が生じる始める電圧以上の電圧である1.4kV程度の印加電圧において、電流値が550μAとなる時の放電量(即ち、直線状の関係から乖離した量)について、適否を評価した。
評価基準は以下のようにした。
○・・・65以上であり、25%ハーフトーンを印字した際に印字画像より黒くならなかった為OK
△・・・50以上65未満であり、25%ハーフトーンを印字した際に印字画像より黒くならなかった為OK
×・・・50未満であり、25%ハーフトーンを印字した際に印字画像よりも黒くなった為NG
[Rz起因の画像不良]
上記の帯電ローラについて、プリントした画像に不良(カブリ)が生じたか否か、またその個数について評価した結果を表1に示す。
なお、評価基準は以下のようにした。
○・・・印加電圧1.3Vの時にカブリが発生しなかった為OK
△・・・印加電圧1.4Vの時にカブリが発生しなかった為OK
×・・・印加電圧1.4Vの時にカブリが発生した為NG
2:シャフト
3:表層
4:基層
5:接着層
6:下層
7:銅電板
8:電極
9:画像形成装置
10:感光体(被帯電体)
11:現像ローラ
12:転写ローラ
13:クリーニングブレード
14:定着ローラ
Claims (5)
- 被帯電体との間に電圧を印加することにより該被帯電体を帯電させる帯電ローラであって、
シャフトと、該シャフトの外周側に形成された基層と、前記帯電ローラの表面を形成する表層とを備え、
前記表層の十点表面粗さRzが14〜28μmであり、
前記表層の表面抵抗値が、
5≦表面抵抗値(MΩ)≦4.0×Rz(μm)−3.6であり、
前記表層が樹脂および導電剤を含み、該導電剤の含有量が該樹脂100重量部に対して20〜30重量部であり、
前記導電剤がカーボンブラックであることを特徴とする帯電ローラ。 - 前記表層が、直径20〜40μmの粒子を有する、請求項1に記載の帯電ローラ。
- 前記帯電ローラは、DC+AC帯電方式である、請求項1又は2に記載の帯電ローラ。
- 前記表層の表面抵抗値(MΩ)が、10.3〜37.1である、請求項1〜3のいずれかに記載の帯電ローラ。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の帯電ローラを有することを特徴とする、画像形成装置。
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