JP2009003082A - 帯電ローラ及び電子写真装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】帯電ローラは、導電性支持体の上に導電性粒子を含有する導電層を有し、該導電層の23℃における水素核スピン−スピン緩和時間T2(μs)が20<T2<300であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
(1)低分子運動性の材料からなる導電層とすること。
(2)導電性粒子としては分子の熱運動の影響を受け難い比較的大きな粒径のものを使用すること。
(1)電子写真感光体。(2)電子写真感光体の表面を本発明に係る帯電ローラにより帯電する帯電手段。(3)電子写真感光体を露光して潜像を形成する潜像形成手段。(4)トナーを感光体上に供給する現像手段。(5)感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写手段。(6)感光体上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段。(7)トナー像が形成された被転写体を定着する手段。
(1)珪素原子を主成分とする非晶質材料で形成した光導電層有する電子写真感光体
(2)表面保護層と感光層の合計の層厚が20μm以下の有機感光体
上記(1)としては、例えばアルミニウム(Al)、ステンレスなどの導電性材料からなる基体上に、光導電層および表面保護層を順次積層したものである。なお、これら層の他に、阻止層、反射防止層ないし界面層などの種々の機能層を必要に応じて設けてもよい。例えば、阻止層、界面層などを設けそのドーパントをIII族元素、V族元素など選択することにより、正帯電、負帯電といった帯電極性の制御も可能となる。本発明に係る電子写真装置においては、帯電性生成物による画像ボケ等の画像不良の観点から、正帯電性のシリコンドラムが望ましい。
(帯電ローラの作製)
下記の各材料を混合し、加圧ニーダーで30分混練した(表1参照)。
・アクリルニトリル−ブタジエンゴム(JSR社製:商品名「N215SL」、結合アクリロニトリル48%)(以下、NBR1と略す):100質量部。
・亜鉛華:5質量部。
・ステアリン酸亜鉛:1質量部。
・可塑剤:10質量部。
・炭酸カルシウム(丸尾カルシウム社製:商品名「ナノックス#30」):20質量部。
・カーボンブラック1(ケッチェンブラックインターナショナル社製:商品名「ケッチェンブラックEC600JD」、平均粒径40nm):4質量部。
・カーボンブラック2(旭カーボン株式会社製:商品名「アサヒサーマル」、平均粒径80nm):40質量部。
カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3(Cancarb社製、N990、平均粒径230nm)の混合系に変えて、配合量をそれぞれ3.4質量部、40質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を4.5質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をアクリルニトリル−ブタジエンゴム(JSR社製:商品名「N232S」、結合アクリロニトリル35%)(以下、NBR2と略す)に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ2.8質量部、60質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR2に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3の混合系に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ2.2質量部、60質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR2に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を4.6質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をアクリルニトリル−ブタジエンゴム(JSR社製:商品名「N240S」、結合アクリロニトリル26%)(以下、NBR3と略す)に変えて、カーボンブラックの配合量をそれぞれ3.8質量部、40質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR3に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3の混合系に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ3.2質量部、40質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR3に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を4.6質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をアクリルニトリル−ブタジエンゴム(JSR社製:商品名「N640」、結合アクリロニトリル25%)(以下、NBR5と略す)に変えて、カーボンブラックの配合量をそれぞれ3.4質量部、40質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR5に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3の混合系に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ3.6質量部、40質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をNBR5に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を4.3質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をヒドリン(ダイソー社製:商品名「エピクロマーCG102」)に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ1.4質量部、40質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をヒドリンに、カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3の混合系に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ0.9質量部、40質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をヒドリンに、カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を2.5質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は○であった。
NBR1をアクリルニトリル−ブタジエンゴム(日本ゼオン社製:商品名「NipolDN003」、結合アクリロニトリル50%)(以下、NBR4と略す)に変えて、カーボンブラックの配合量をそれぞれ3.5質量部、40質量部に変えた(表1参照)。それ以外は、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は×であった。
NBR1をNBR4に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1とカーボンブラック3の混合系に変えて、カーボンブラック配合量をそれぞれ3.8質量部、40質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は×であった。
NBR1をNBR4に、カーボンブラック処方をカーボンブラック1のみとし、その配合量を4.1質量部に変えた以外は(表1参照)、実施例1と同様の方法で、帯電ローラを作製した。亀裂の評価は×であった。
NBR2:JSR社製N232S(結合アクリロニトリル35%)、
NBR3:JSR社製N240S(結合アクリロニトリル26%)、
NBR4:日本ゼオン社製NipolDN003(結合アクリロニトリル50%)、
NBR5:JSR社製N640(結合アクリロニトリル25%)、
ヒドリン:ダイソー社製エピクロマーCG102、
カーボンブラック1:ケッチェンブラックEC600JD(平均粒径40nm)、
カーボンブラック2:アサヒサーマル(平均粒径80nm)、
カーボンブラック3:MTカーボンN990(平均粒径230nm)。
T2の測定には、実施例1乃至9、比較例1乃至6で作製した帯電ローラの導電層を削り取ったもの(UV処理した表面を除く)を試料として供した。測定装置は日本電子株式会社製(商品名:MU25A)パルスNMR装置を用いた。T2の値は、パルスNMR測定により水素核を測定核とし、ソリッドエコー法を用いて得られたエコー強度Sから求める。測定条件は、測定周波数20MHz、90°パルス幅(Pw1)2.0μsec、パルス間隔(Pi1)=12μsec、温度23℃とし、ソリッドエコー法(90°xτ90°y)を用いた。観測されたエコー強度Sから最小2乗法によりT2を求める。観測されるエコー強度Sは次式(1)で与えられる。
ここで、tは時間(τ)、S0iは各i成分のt=0におけるエコー強度、またT2iは各i成分のT2を表し、Σはiについての合計を表す。例えば、i成分の数が3であった場合、エコー強度Sは次式(2)で与えられる。
各成分S、M、Lの関係は、T2S<T2M<T2Lであり、また、導電層中における各成分の分率がS0S、S0M、S0Lの比で与えられる。従って、導電層のT2の平均値は、次式(3)で与えられる。
(ΣS0=S0S+S0M+S0L)
成分iの数については、導電層に含有されるベースポリマーや添加物(カーボンブラック等)の種類や添加量によって異なる。本実施例においては、成分iの数は、2または3であった。
図2に示す装置に、実施例1乃至9、比較例1乃至6で作製した帯電ローラを取り付け、室温低湿環境(N/L:23℃/5%RH)において通電劣化加速試験を行い、通電劣化指数を求めた。図2に示す装置は、帯電ローラ1をアルミドラム2に当接し、帯電バイアス電源3から直流+交流電流を供給しながら、ドラム駆動モーター4でアルミドラムを駆動させて、バネ加圧5で固定した帯電ローラを回転させる装置である。
(1)1日目通電前、(2)1日目8時間通電後(8時間後)、(3)2日目通電前(8時間朝)、(4)2日目8時間通電後(16時間後)、(5)3日目通電前(16時間朝)、(6)3日目8時間通電後(24時間後)、(7)4日目朝(24時間朝)。尚、8時間後と8時間朝、16時間後と16時間朝、24時間後と24時間朝に関しては、それぞれ8、16、24の同時間にプロットした。また、次式(4)を用いてフィッティングした(図3)。
〔R(電気抵抗測定値:Ω)、R0(初期電気抵抗値:Ω)、A(通電劣化指数)、T(時間)〕
通電劣化の指標として、通電劣化指数(A)の値を用いた。Aの評価としては、
◎:0<|A|(Aの絶対値)<100:通電劣化が非常に良好である。
○:100≦|A|≦220:通電劣化が実用に耐えることのできるレベルである。
×:220<|A|:通電劣化が悪化して、実用に耐えることのできるレベルでない。
とした。
アルミドラム2と帯電ローラ1の接触面積が均一になるように導電性支持体5の両端部に300gの加重をかけつつ、アルミドラム2を回転させて帯電ローラを従動回転させながら、300Vの直流電圧をアルミドラムと導電性支持体との間に印加し、その間に流れる電流を測定することにより求めた(図4)。
(1)アモルファスシリコン感光体(a−Si)を用いた通紙耐久試験
キヤノン社製複写機GP405を改造し、実施例1乃至9、比較例1乃至6で作製した帯電ローラを取り付けた。また、複写機のプロセス速度を400mm/sに設定し、帯電バイアスは外部電源から供給した。帯電条件はDC電圧+600V、AC電圧1.5kV、AC周波数3.5kHzとした。露光方式は、バックスキャン方式に変更した。現像手段は、感光体ドラム(アモルファスシリコン感光体)にあわせて下記に示したものを用いた。
○:通紙耐久試験前後のドラム電位を測定し、ドラム電位の低下が認められない。
×:通紙耐久試験中にドラム電位の低下が発生した。
帯電条件をDC電圧−750V、AC電圧2.0kV、AC周波数3.2kHzに、露光方式をイメージスキャン方式に変更し、薄膜有機感光体を搭載した以外は、上記アモルファスシリコン感光体を用いた通紙耐久試験と同様の方法で通紙耐久試験を行った。結果を表2に示す。
2 アルミドラム
3 帯電バイアス電源(AC+DC)
4 ドラム駆動モーター
5 バネ加圧
6 電子写真感光体
7 軸
8 露光手段
9 現像手段
10 転写手段
11 クリーニング手段
12 定着手段
P 転写材
Claims (9)
- 導電性支持体の上に導電性粒子を含有する導電層を有する帯電ローラであって、該導電層の23℃における水素核スピン−スピン緩和時間T2が20μs<T2<300μsであることを特徴とする帯電ローラ。
- 前記導電層を形成するベースポリマーが少なくともアクリルニトリル−ブタジエンゴムから構成され、
前記アクリルニトリル−ブタジエンゴムのアクリロニトリル含有率が25%超49%未満であることを特徴とする請求項1に記載の帯電ローラ。 - 前記導電性粒子の平均粒径(電子顕微鏡による算術平均粒子径)が75nm超300nm未満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。
- 前記導電性粒子がカーボンブラックであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの請求項に記載の帯電ローラ。
- 前記導電層の表面がUV処理されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの請求項に記載の帯電ローラ。
- 請求項1乃至5のいずれかの請求項に記載の帯電ローラを具備することを特徴とする電子写真装置。
- 前記電子写真装置が、
少なくとも、珪素原子を母体とする非結晶材料で構成された光導電層を有する感光体と、
該感光体に近接または接触して該感光体の表面を帯電する帯電手段と、
画像を露光して潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー像を感光体に形成する現像手段と、
トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有し、
前記帯電手段が、請求項1乃至5のいずれかの請求項に記載の帯電ローラを有している請求項6に記載の電子写真装置。 - 前記電子写真装置が、
少なくとも、表面保護層と感光層の合計の層厚が20μm以下の薄膜有機感光体と、
該薄膜有機感光体に近接または接触して該薄膜有機感光体の表面を帯電する帯電手段と、
画像を露光して潜像を形成する潜像形成手段と、
トナー像を感光体に形成する現像手段と、
トナー像を被転写体に転写する転写手段とを有し、
前記帯電手段が、請求項1乃至5のいずれかの請求項に記載の帯電ローラを有している請求項6に記載の電子写真装置。 - 前記帯電ローラの導電層を形成するベースポリマーが少なくともアクリルニトリル−ブタジエンゴムから構成され、かつ、該アクリルニトリル−ブタジエンゴムのアクリロニトリル含有率が34%超49%未満である請求項6乃至8の何れかに記載の電子写真装置。
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