JP2009009056A - 帯電部材及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された、高分子弾性体を含む導電性弾性体層とを有する帯電部材において、該導電性弾性体層が、長径(a)が0.60μm以上0.80μm以下、短径(b)が0.20μm以上0.30μm以下、アスペクト比(a/b)が3.0以下のカルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムが凝集してなる、平均粒子径が3.00μm以上10.00μm以下の凝集体を含有している。
【選択図】なし
Description
該導電性弾性体層が、長径(a)が0.60μm以上0.80μm以下、短径(b)が0.20μm以上0.30μm以下、アスペクト比(a/b)が3.0以下のカルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムが凝集してなる、平均粒子径が3.00μm以上10.00μm以下の凝集体を含有していることを特徴とする。
上記導電性支持体は、その上に形成される導電性弾性層を支持し、感光体等の被帯電体との当接による負荷に十分に耐え得る強度を有するものである。その形状としては帯電部材の形状によって選択することができ、板状であってもよいが、帯電部材がローラー形状の場合、円柱状、円筒状等を挙げることができる。導電性支持体の材質としては、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル等の金属性(合金製)を挙げることができる。これらの導電性支持体には、導電性を阻害しない範囲で、耐傷性、防錆を目的としてメッキ処理等の表面処理を施してもよい。
本発明の帯電部材における導電性弾性体層は、導電性を有し、被帯電体との接触を確実に行うため、帯電部材に弾性を付与するために設けられるものであり、充実体、発泡体いずれであってもよく、1層であっても2層以上からなるものであってもよい。
上記導電性弾性体層は、更に、カルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムが凝集してなる凝集体として含有する。一般に炭酸カルシムの結晶構造としては、カルサイト型、アラゴナイト型、バテライト型が知られている。カルサイト型は紡錘形、立方形の粒子、アラゴナイト型は柱状粒子、バテライト型は球状粒子を形成する傾向にある。上記導電性弾性体層に用いる炭酸カルシウムはカルサイト型結晶構造を有するものを使用する。カルサイト型の炭酸カルシウムは、紡錘形粒子を容易に得ることができる。そのため、導電性弾性体層中に特定の凝集体を形成して存在させることができる。カルサイト型の炭酸カルシウムは、天然の鉱石を粉砕して得られる重質炭酸カルシウムに含有されるものであっても、合成されたものであってもよい。
一次反応液中のカルシウムのモル数(C1)と二次用水酸化カルシウム液中のカルシウムのモル数(C2)のモル比C1/C2の値が10以下であれば、炭酸カルシウム微粒子の凝集力を高くし、平均粒子径3.00μm以上の凝集体を形成することを可能とする。また、高濃度に分散した場合、凝集体が崩壊するのを抑制することができる。モル比C1/C2の値が1/20以上であれば、得られるカルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムにおいて凝集体を形成しない単離の紡錘形の炭酸カルシウムが多量になるのを抑制することができる。
本発明の帯電部材の形状としては、ブレード状、ベルト状等であってもよいが、ローラー状であることが好ましい。その一例として、図2の概略構成図に示すように、導電性支持体101、導電性弾性体層102を備えたものを挙げることができる。
上記導電性弾性体層上に設けられる表面層は、導電性弾性体層に含まれる低分子成分が滲出して感光体を汚染するのを抑制し、また、表面に適度な凹凸を形成する機能を有するものが好ましい。表面層は、例えば、バインダー樹脂に、導電剤、粗し剤、絶縁性の無機微粒子等を含有するものであってもよい。
本発明の帯電部材を適用した一実施形態としての電子写真画像形成装置を、図3の概略構成図を参照して以下に説明する。電子写真画像形成装置には、被帯電体である感光体204、上記帯電部材である帯電ローラー201、露光手段204、現像ローラー及びトナーを収納する現像剤容器を有する接触反転現像方式の現像手段206、転写ローラー(転写手段)208が設けられる。更に、クリーナー207、帯電除去手段205、記録材に画像を熱定着する定着装置(図示せず)等が設けられる。
[実施例1]
[導電性弾性体層の作製]
カルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムの凝集体を以下のように作製した。水酸化カルシウムを水に懸濁して50質量%の石灰乳を調整し、コーレスミキサー(高速インペラー分散機)で分散した後、40質量%に希釈した。25℃における粘度を測定したところ(B型粘度計60rpm)2500cpであった。この石灰乳を濃度100g/Lになるように水に分散した希釈石灰乳を、15℃に調整し、ガス分散撹拌型反応器(以下反応器R‐1という。)に30L仕込んだ。二酸化炭素濃度30容量%の二酸化炭素含有ガスを9.1Nm3/hr(水酸化カルシウム1モル当り、3.0モル/hr)で吹き込み、カルシウムを炭酸化率85%まで反応させた。得られた一次反応液を温度20℃に調整し、ガス吹き込み撹拌型反応器(以下反応器R‐2という。)に1.5L仕込み、二酸化炭素濃度30容量%の二酸化炭素含有ガスを6.0Nm3/hrで吹き込み反応させた。反応と同時に20℃に調整した上記希釈石灰乳28.5Lを反応液のpHが12〜12.5に保持されるように連続的に添加した。この際のガス量は混合スラリーのカルシウム1モル当り2.0モル/hrであり、一次反応液と上記希釈石灰乳のカルシウム全量のモル比は1:19であった。更に二酸化炭素含有ガスの吹き込みを続け、反応液のpHが7付近になったところでガスの吹き込みを停止した。反応生成物を走査型電子顕微鏡で観察すると、平均長径0.80μm、平均短径0.30μm、アスペクト比2.7の紡錘形の炭酸カルシウムが凝集した、平均粒子径が9.30μmの凝集体が認められた。炭酸カルシウムはフィルタープレスを用いて脱水し、乾燥、粉砕、分級を行い、粉体とした。
高分子弾性体:エピクロルヒドリン23mol%/エチレンオキサイド73mol%/アリルグリシジルエーテル4mol%の3元共重合体ゴム 100質量部
上記炭酸カルシウム粉体:120質量部
イオン導電剤:ジメチル-ヒドロキシエチル-オクチルアンモニウムパークロレート 2質量部
充填剤:カーボンブラック(トーカブラックシーストSO:東海カーボン(株))5質量部
酸化亜鉛 5質量部
ステアリン酸亜鉛 1質量部
老化防止剤(2−メルカプトベンゾイミダゾール) 0.5質量部
エステル系可塑剤(ポリサイザーP202:大日本インキ工業(株)) 5質量部。
ラクトン変性アクリルポリオール「プラクセルDC2009」(ダイセル化学工業株式会社製)200質量部を、MIBK(メチルイソブチルケトン)500質量部と混合し、固形分16質量%の混合液とした。このアクリルポリオール混合液200質量部に対してカーボンブラック(MA100:三菱化学株式会社製)12質量部を加え、これに直径0.8mmのガラスビーズ200質量部を加えて、ペイントシェーカを使い12時間分散した。
作製した帯電ローラーを、直径24mmの電子写真感光体ドラムに一端で0.5kg重、両端で合計1kg重のバネによる押し圧力で当接させ、40℃/95%RH環境に1ヶ月間放置した。その後、23℃/50%RH環境に6時間放置した。その後、帯電ローラーを、図3に示す構成の電子写真画像形成装置(帯電部材には直流電圧のみの電圧を印加)に装着し、23℃/50%RH環境下において、ハーフトーン画像を出力した。画像形成に用いた感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚18μmのOPC層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層であった。帯電ローラーによる帯電後の感光体の表面電位(暗部電位)VDは−400Vとなるように調節した。また、プロセススピードは94mm/sとした。トナーは、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子等を外添した、ガラス転移点63℃、質量平均粒径6μmの重合トナーを用いた。
ランク1:画像欠陥が認められない。
ランク2:一部に軽微な画像欠陥があるが実用上問題ない。
ランク3:一部に僅かにスジ状の画像欠陥がある。
ランク4:全面にスジ状の画像欠陥があり著しく品質が劣る。
帯電ローラーの変形量を測定した。帯電ローラーの導電性芯軸を軸として、全自動ローラー測定装置(東京光電子工業(株))を用い、帯電ローラーを芯軸の周囲に1°ずつ回転させながら半径を測定し、360°全周の測定を行った。最小の測定値と、当接していない部分の測定値との差を求めた。帯電ローラーの長手中央部と中央部から90mmの位置の3箇所で測定を行ない、最も大きな変形量を、帯電ローラーの変形量、即ち、圧縮永久歪量とした。評価結果を表1に示す。
炭酸カルシウム粉体を以下のように作成した。
炭酸カルシウム粉体を以下のように作成した。
炭酸カルシウム粉体を25質量部に変更した以外は実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、その評価を行った。結果を表1に示す。
炭酸カルシウム粉体として、実施例1で調製した炭酸カルシウム粉体60質量部と、シルバーW(白石化学工業株式会社製)5質量部とを用いた以外は、実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、その評価を行った。結果を表1に示す。
炭酸カルシウム粉体として、実施例1で調製した炭酸カルシウム粉体20質量部と、シルバーW(白石化学工業株式会社製)5質量部とを用いた以外は、実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、その評価を行った。結果を表1に示す。
炭酸カルシウム粉体として、シルバーW(白石化学工業株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、その評価を行った。結果を表1に示す。
炭酸カルシウム粉体として、スーパーS(丸尾カルシウム株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様に帯電ローラーを作製し、その評価を行った。結果を表1に示す。
102 導電性弾性体層
201 帯電ローラー(帯電部材)
Claims (5)
- 導電性支持体と、該導電性支持体上に形成された、高分子弾性体を含む導電性弾性体層とを有する帯電部材において、
該導電性弾性体層が、長径(a)が0.60μm以上0.80μm以下、短径(b)が0.20μm以上0.30μm以下、アスペクト比(a/b)が3.0以下のカルサイト型の紡錘形の炭酸カルシウムが凝集してなる、平均粒子径が3.00μm以上10.00μm以下の凝集体を含有していることを特徴とする帯電部材。 - 導電性弾性体層が、前記カルサイト型の炭酸カルシウムの90質量%以上を前記凝集体として含有することを特徴とする請求項1記載の帯電部材。
- 高分子弾性体が、エピクロルヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、及びポリエーテル共重合体から選ばれる少なくとも1つである請求項1又は2に記載の帯電部材。
- 前記導電性弾性体層が、前記高分子弾性体100質量部に対して、前記カルサイト型の炭酸カルシウムを30質量部以上150質量部以下の範囲で含有する請求項1から3のいずれかに記載の帯電部材。
- 請求項1から4のいずれかに記載の帯電部材と、該帯電部材により帯電されるように配置された電子写真感光体とを具備していることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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