JP2009237099A - 画像形成装置用の弾性部材、画像形成装置用の帯電装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも基材122上に、弾性層124と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層126Aと、表層132と、をこの順に有する弾性部材、並びに、像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体表面に形成された潜像をトナーによって現像しトナー像として可視像化する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、前記帯電手段として、上記弾性部材を備えた帯電手段を用いる画像形成装置。
【選択図】図2
Description
また、本発明の別の目的は、基材のサビを抑制し、表層表面における凸部の発生が抑制される画像形成装置用の弾性部材、基材のサビを抑制し、表層表面における凸部の発生が抑制される画像形成装置用の帯電装置、凸部による画像欠陥の発生が抑制される画像形成装置を提供することにある。
すなわち、請求項1に係る発明は、少なくとも基材上に、弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層と、表層と、をこの順に有することを特徴とする画像形成装置用の弾性部材である。
以下、好ましい態様である第1の実施形態に係る画像形成装置(本明細書において「第1の画像形成装置」と称す)について詳細に説明する。
第1の画像形成装置は、像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体表面に形成された潜像をトナーによって現像しトナー像として可視像化する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、前記帯電手段として、少なくとも基材上に、弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備えた帯電手段を具備する。
尚、上記画像形成装置においては、クリーニング装置18を不要とするクリーナレス画像形成装置とすることもできる。
帯電装置は、感光体(被帯電体)に接触して帯電を行う帯電部材を備えている。第1の実施形態における上記帯電部材は、前述の通り弾性層と被覆層と表層とを有しており、またその形状はロール状に形成されている。尚、上記層構成を有し、且つ被帯電体と安定的に接触することができ、電圧印加によって当該被帯電体表面に電荷を与えることができるものであればその形状は限定されず、例えばプレート状、ブロック状、球状等の種々の形状とすることができる。中でもロール形状に形成されていることがより好ましい。ロール形状であることにより、常に感光体10と接触する面が変化しているため、例えばクリーニング装置18をすり抜けてきた微少な外添剤などが帯電面に堆積し、黒スジなどの画質欠陥の発生が低減される。また、ロール形状であることにより、帯電面にクリーニング装置24を具備することが容易であり、より信頼性が高く寿命が長い帯電装置12が実現される。
基材122は、帯電部材の電極および支持部材として機能するもので、例えば、アルミニウム、銅合金、ステンレス鋼等の金属または合金;クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄;導電性の樹脂;などの導電性の材質で構成される(ここで、導電性とは体積抵抗率で1.0×109Ωcm以下の範囲を意味し、以下同様である)。
弾性層124は、帯電部材が適切な圧力で被帯電体表面に接触し、被帯電体表面を良好に帯電できるよう、被帯電体と接触領域を形成し、さらに帯電部材を所定の抵抗値とするために設けられる。
尚、第1の実施形態における帯電ロール12では、弾性層124が表面に露出している領域を有することが好ましい。表面に露出している態様としては、例えば帯電ロール12の軸方向両端表面において弾性層124が露出している態様(より具体的には、帯電ロール12の側面(軸方向両端)が覆われておらず、帯電ロール12の層構成がそのまま観察し得る状態で形成されており、弾性層124も露出している態様)が挙げられる。
該中間層の材質として、ゴム材としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、天然ゴム等、およびこれらのブレンドゴム等が挙げられる。また、樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネ−ト、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、PEN、PEK、PES、PPS、PFA、PVdF、ETFE、CTFE等が挙げられる。
第1の実施形態における帯電ロール12では、上記弾性層124上に(弾性層124が発泡体である場合には、好ましくは前記の通り中間層上に)被覆層126Aが形成される。
まず、被覆層126Aを構成する「炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造のいずれも有する材料(以下、単に「アモルファスカーボン」と称す)」について図を用いて説明する。図3は前記アモルファスカーボンの結合の違いによる関係を分かり易く示した概念図である。
炭素は混成軌道の違いにより結合できる原子の数が異なり、図3に示すように、その結晶構造によりSP2結合している炭素原子からなるグラファイトから、SP3結合している炭素原子からなる高硬度のダイヤモンドに分類できる。そして、前記アモルファスカーボンはSP2結合とSP3結合とが混在した炭素原子からなるアモルファス膜(即ち、図3において三角で囲われている領域)である。
尚ここで、図3における「Ga−C」はグラファイト系(グラファイトに近い)のアモルファスカーボン(即ち、SP3結合が40%未満のアモルファスカーボン)を表し、「aCH」はamorphous Hydrogenated Carbonを表す。
Ta−C層の成膜は、炭素原子または炭素原子と所望の他の原子、あるいは他の複数原子をプラズマ化し、イオン化された原子を前記弾性層124上に(弾性層124が発泡体である場合には、好ましくは前記の通り中間層上に)付着させて形成される。前記Ta−C層として、導電性や耐磨耗性の観点から、SP2構造とSP3構造との総和に対するSP3構造の比率が40%以上85%以下とすることが好適である。
例えば、Ta−C層の形成は上記FCVA技術により行うことが可能であり、前記FCVA技術自体は従来公知、例えば帯電装置ではないが、磁気ディスクに耐磨耗膜を形成する特開2001−195717号公報や、現像ロール表面に耐磨耗膜を形成する特開2005−173141号公報等に記載の方法を採用することができる。
図4は、FCVA装置を説明する概念図である。40は炭素イオン発生源であり、カソード41とアノード42とで挟持される領域の真空アーク放電により炭素イオンC+を生じさせる。カソード41はディスク状の高純度グラファイトから成る。炭素イオン発生源40で生じた炭素イオンC+は、フィルター43を通過した後に試料T上に成膜される。フィルター43は電場および磁場を利用して必要とされる炭素イオンのみを通過させるものであり、不必要に大きな炭素粒子や中性の炭素原子はこのフィルター43によって取り除かれる。
(1)水素原子の含有量
第1の実施形態における帯電ロール12は、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造のいずれも有する材料(アモルファスカーボン)で形成された被覆層126Aを有する。該アモルファスカーボンにおける水素原子の含有量は10atm%以下であることが好ましい。また、7atm%以下であることがより好ましく、5atm%以下であることが特に好ましい。尚、上記アモルファスカーボンにおける水素原子の含有量は、被覆層126Aから深さ1nmまでを水素前方散乱法(HFS)により測定することで算出される。
また、上記アモルファスカーボンは、構成する炭素原子の内、SP3結合している炭素原子の比率が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、80%以上であることが更に好ましい。尚、上記SP3結合している炭素原子の比率は、透過電子顕微鏡(TEM)に接続した電子線エネルギー損失スペクトルでエネルギー損失関数によるピークを波形分離し、その各ピークの面積比から算出される。
また、弾性層124の表面に抵抗調整層128や保護層130等を介して被覆層126Aが形成されている場合には、該抵抗調整層128や保護層130における該被覆層126Aに接する面の表面粗さ(Sm1)との関係で、Sm1≧T1の関係を有することが好ましい。
また、被覆層126Aの膜厚(T1)は以下の方法により測定される。弾性部材を各層が積層された基材122に対して垂直方向にカットし(帯電ロール12であれば、基材122に対して垂直方向になるように各層をカットし)、カットされた面をSEM像により観察して被覆層126Aの膜厚が測定される。尚、測定場所は、カットされた面において両端から3cmの箇所と中心に当たる箇所との3点で、各点ごとに3箇所(即ちカットする箇所が3箇所)測定した合計9箇所の平均値を求めて、膜厚とした。
弾性層124の表面に形成された被覆層126A上に直接表層132を形成してもよいが、第1の実施形態における帯電ロール12においては帯電部材の抵抗調整のために抵抗調整層128が設けられる。またさらに、被帯電体表面の汚染防止等の観点から保護層130が設けられる。また、必要に応じて弾性層124と抵抗調整層128とで挟持される領域に電極層を設けてもよい。尚、該電極層とは、弾性層124中における導電性粒子が偏って存在することによる電流の集中を分散させるために設けられるものであり、導電性無機物質のみから構成される。
表層132は、被覆層126A、抵抗調整層128あるいは保護層130の表面(特に、帯電部材の周囲)に形成されるものである。
フッ素系樹脂粒子としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロエチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、およびテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体が挙げられる。
フッ素系樹脂粒子の含有量は、全体の抵抗等を考慮して、表層132の全量の1質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
第1の画像形成装置においては、帯電ロール12に接するように、クリーニングブレードを備えたクリーニング装置(清掃手段)24が設けられている。上記クリーニングブレードとしては、例えばSUS、高硬度の弾性体など、従来公知の素材によって形成されたブレードが用いられる。
第1の画像形成装置に使用される感光体は、導電性支持体上に有機感光層が形成されている。有機感光層は、少なくとも、電荷発生材料を含み適当な樹脂を結着材(バインダー樹脂)として結着してなる電荷発生層と、電荷輸送材料をバインダー樹脂中に分散あるいは溶解させた電荷輸送層と、の2層を含み、必要に応じて、下引き層や保護層等が形成されている。また、上記感光体の最表面には高硬度の表面保護層が形成されている。
導電性支持体としては、従来から使用されているものであれば、如何なるものを使用してもよい。
例えば、アルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類;アルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、ITO等の薄膜を設けたプラスチックフィルム等;導電性付与剤を塗布、または含浸させた紙、およびプラスチックフィルム等;が挙げられる。さらに、必要に応じて導電性支持体の表面は、画質に影響のない範囲で各種の処理を行うことができる。例えば、表面の陽極酸化処理、薬品処理あるいは着色処理等、または、砂目立て、液体ホーニング等の乱反射処理を行うことができる。
下引き層の厚さは、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.2μm以上30μm以下であることがより好ましい。
電荷発生層は、導電性支持体上(下引き層が形成される場合は、該下引き層上)に形成される。
電荷発生層に含有される電荷発生材料としては、無金属フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が使用可能であり、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜および28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜および28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜および28.3゜に強い回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜および27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶を使用することができる。
以上のような電荷発生材料は、単独または2種以上を混合して使用することができる。
電荷発生材料と結着樹脂の配合比(質量比)は、10:1〜1:10の範囲であることが好ましい。
電荷輸送層は、電荷発生層上に形成される。
電荷輸送材料としては、例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体;1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体;トリフェニルアミン、トリ(p−メチルフェニル)アミニル−4−アミン、ジベンジルアニリン等の芳香族第3級アミノ化合物;N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン等の芳香族第3級ジアミノ化合物;3−(4’−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4’−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体;4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体;2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体;6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体;p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体;エナミン誘導体;N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体;ポリ−N−ビニルカルバゾールおよびその誘導体;等の正孔輸送物質を挙げることができる。
シランカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、ヘキサメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、o−メチルフェニルトリメトキシシラン、p−メチルフェニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
第1の画像形成装置に用いられる感光体(像保持体)10は、前述の通り最表面に高硬度の表面保護層を有する。ここで「高硬度」とは、少なくともダイナミック硬度が13.0×109N/m以上100.0×109N/m以下であることを意味する。
尚、上記硬度は以下の方法により測定される。前記ダイナミック硬度が、稜間角115
°、先端曲率半径0.1μm以下のダイアモンド圧子を、前記感光体10の前記表面保護層に対して0.05mN/secの応力速度で押し込み、そのときの押込み荷重と押込み深さから、下記式(1)に基づき算出されるものである。
DH=3.8584(P/D2) (1)
(式中、DHはダイナミック硬度[N/m2]、Pは押込み荷重[N]、Dは押込み深さ[m]を表す。)
架橋構造を有する樹脂としては、架橋構造を有するフェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、シロキサン系樹脂等が挙げられる。尚、架橋構造を有する樹脂は、電荷輸送性を有するものであることが好ましい。
架橋構造を有する樹脂としては種々の材料が用いられ、特性上、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シロキサン樹脂などが好ましく、シロキサン系樹脂からなるものがより好ましい。
上記表面保護層に分散させる無機粒子の好ましい例としては、アルミナ、チタニアが挙げられる。上記無機粒子を分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、ダイノーミル、サンドミル、コロイドミルなどの公知の方法が適用される。また、上記表面保護層中における無機粒子の添加量としては、0.2質量%以上1.0質量%以下が好ましい。
電子写真装置を稼動させる際に発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光、熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤等の添加剤を添加することができる。
例えば、酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、パラフェニレンジアミン、アリールアルカン、ハイドロキノン、スピロクロマン、スピロインダノンおよびそれらの誘導体、有機硫黄化合物、有機リン化合物等が挙げられる。
光安定剤の例としては、ベンゾフェノン、ベンゾアゾール、ジチオカルバメート、テトラメチルピペン等の誘導体が挙げられる。また、表面の平滑性を向上させる目的で、表面表面保護層中にシリコーンオイル等のレベリング剤を添加することができる。
次いで、好ましい態様である第2の実施形態に係る画像形成装置(本明細書において「第2の画像形成装置」と称す)について詳細に説明する。
第2の画像形成装置は、像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体表面に形成された潜像をトナーによって現像しトナー像として可視像化する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、前記帯電手段として、少なくとも基材表面に接するように形成され、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層を有し、該被覆層上に弾性層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備えた帯電手段を具備する。
第2の実施形態における帯電装置は、感光体(被帯電体)に接触して帯電を行う帯電部材を備えている。第2の実施形態における上記帯電部材は、前述の通り基材表面に接するように形成された被覆層と、該被覆層上に弾性層と表層とを有しており、またその形状はロール状に形成されている。尚、上記層構成を有し、且つ被帯電体と安定的に接触することができ、電圧印加によって当該被帯電体表面に電荷を与えることができるものであればその形状は限定されず、例えばプレート状、ブロック状、球状等の種々の形状とすることができる点は、第1の画像形成装置にも記載した通りである。
基材122は、前記第1の実施形態における基材をそのまま採用することができる。
第2の実施形態における帯電ロール12では、上記基材122上に被覆層126Bが形成される。尚、該被覆層126Bとしては前記第1の実施形態に記載の被覆層126Aを採用することができ、形成方法や好ましい態様等は前述の通りである。
但し、第2の実施形態における帯電ロール12では、被覆層126Bは、基材122表面に、他の層を介することなく直接接するようにして形成される必要がある。
また、被覆層126Bの膜厚(T2)も、前述の第1の実施形態に記載の方法によって測定することができる。
弾性層124、抵抗調整層128、保護層130および表層132としては、前記第1の実施形態における各層を採用することができる。
<帯電ロールの作製>
(1)基材
基材として、SUM製の直径(外径)8mmの金属ロールを準備した。
上記基材表面に、下記組成からなる弾性層用塗布液を塗布し、乾燥して厚さ2mmの弾性層を形成した。
・ゴム材 100部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、
Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック、アサヒサーマル:旭カーボン社製)25部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製) 8部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム) 20部
・加硫剤(硫黄)200メッシュ:鶴見化学工業社製 1部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製) 2.0部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製) 0.5部
・酸化亜鉛(酸化亜鉛1種:正同化学工業社製) 5部
尚、形成された弾性層の表面粗さ(Sm1)を前述の方法により測定したところ、90μmであった。
前記弾性層表面に、島津製作所製のFCVA装置を用い、成膜温度や成膜速度、印加電圧のバイアスや波形を調整して、厚み(T1)0.1μm、SP3結合している炭素原子の比率60%以上70%以下であるTa−C(テトラヘドラルアモルファスカーボン)の層を形成した。
・高分子材料 100部
(共重合ナイロン、アラミンCM8000:東レ社製)
・導電剤 14部
(カーボンブラック、MONARCH1000:キャボット社製)
・溶剤(メタノール) 500部
・溶剤(ブタノール) 240部
上記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノール510部で希釈して導電性表層用塗布液を得た。
その後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ8μmの表層を形成した。こうして、弾性層が軸方向両端の表面において露出しており、形状がロール形状である実施例1の帯電ロールが得られた。
図1に示す構成の画像形成装置として、カラー複写機(DocuCentre Color400CP:富士ゼロックス社製)を準備した。この画像形成装置の感光体用帯電装置12として、上記より得た帯電ロールを搭載した。
また、上記帯電ロール表面には、清掃手段24としてカラー複写機(DocuCentre Color400CPに標準装備されているプロセス・カートリッジ(CRU:Customer Replaceable Unit)内に配置されている標準のクリーニングブレードが図1に示すように配置されている。
前記帯電ロールを、温度28℃湿度85%の環境、および温度45℃湿度95%の環境にそれぞれ放置し、低分子成分の表層表面への析出を観察して、下記基準により評価した。結果を下記表1に示す。
・未発生:感光体と帯電ロールの接触部跡が目視で観察されず、プリントにより感光体と帯電ロールの接触部跡が白帯状にプリントされないこと。また、接触部を顕微鏡で観察しても変化が見られないこと。
・軽微:感光体と帯電ロールの接触部跡が目視で観察されるが、プリントにより感光体と帯電ロールの接触部跡が白帯状にプリントされないこと。
・発生:感光体と帯電ロールの接触部跡が目視で観察され、プリントにより感光体と帯電ロールの接触部跡が白帯状にプリントされる。さらに、接触部を顕微鏡で観察すると、帯電ロールからの析出物だけでなく、感光体にひび割れが発生している状態(ただし、ひび割れは通常の電荷輸送層を有する感光体に対してだけ発生するため、仮に高硬度の表面保護層を有する感光体を用いた場合であれば、析出物だけが観察される)。
・全面発生:上記の「発生」状態に加え、感光体との接触部以外の帯電ロール表面を顕微鏡で観察すると、析出物が結晶状になっている状態が観測される。
実施例1において、被覆層の膜厚(T1)および表層の膜厚を下記表1に記載の膜厚となるよう変更し、且つ基材表面の粗さと弾性層の膜厚を調整することによって弾性層の表面粗さ(Sm1)が表1に記載の粗さとなるよう変更した以外は、実施例1に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表1に示す。
実施例1において、被覆層の膜厚(T1)および表層の膜厚を下記表1に記載の膜厚となるよう変更し、且つ基材表面の粗さと弾性層の膜厚を調整することによって弾性層の表面粗さ(Sm1)が表1に記載の粗さとなるよう変更した以外は、実施例1に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表1に示す。
実施例1において、被覆層の膜厚(T1)および表層の膜厚を下記表1に記載の膜厚となるよう変更し、且つ基材表面の粗さと弾性層の膜厚を調整することによって弾性層の表面粗さ(Sm1)が表1に記載の粗さとなるよう変更した以外は、実施例1に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表1に示す。
実施例1において、被覆層の膜厚(T1)および表層の膜厚を下記表1に記載の膜厚となるよう変更し、且つ基材表面の粗さと弾性層の膜厚を調整することによって弾性層の表面粗さ(Sm1)が表1に記載の粗さとなるよう変更した以外は、実施例1に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表1に示す。
実施例1において、弾性層の上に被覆層を設けずに弾性層の上に直接表層を設けた以外は、実施例1に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、弾性層の表面粗さ(Sm1)は表1に記載の通りである)。結果を下記表1に示す。
実施例2において、弾性層の上に被覆層を設けずに弾性層の上に直接表層を設けた以外は、実施例2に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、弾性層の表面粗さ(Sm1)は表1に記載の通りである)。結果を下記表1に示す。
実施例3において、弾性層の上に被覆層を設けずに弾性層の上に直接表層を設けた以外は、実施例3に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、弾性層の表面粗さ(Sm1)は表1に記載の通りである)。結果を下記表1に示す。
実施例4において、弾性層の上に被覆層を設けずに弾性層の上に直接表層を設けた以外は、実施例4に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、弾性層の表面粗さ(Sm1)は表1に記載の通りである)。結果を下記表1に示す。
実施例5において、弾性層の上に被覆層を設けずに弾性層の上に直接表層を設けた以外は、実施例5に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、弾性層の表面粗さ(Sm1)は表1に記載の通りである)。結果を下記表1に示す。
さらに、上記実施例1〜実施例5にて得られた画像形成装置を用いて25000枚のサンプルプリント試験を行ったところ、被覆層の剥がれが発生するものはなく、また弾性層から析出する低分子成分による感光体表面へのフィルミングの発生は発見されなかった。
<帯電ロールの作製>
(a)基材
基材として、SUM製の直径(外径)8mmの金属ロールを準備した。
尚、形成された基材の表面粗さ(Sm2)を前述の方法により測定したところ、61.5μmであった。
前記基材表面に、島津製作所製のFCVA装置を用い、成膜温度や成膜速度、印加電圧のバイアスや波形を調整して、厚み(T2)0.05μm、SP3結合している炭素原子の比率60%以上70%以下であるTa−C(テトラヘドラルアモルファスカーボン)の層を形成した。
上記被覆層表面に、下記組成からなる弾性層用塗布液を塗布し、乾燥して厚さ2mmの弾性層を形成した。
・ゴム材 100部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、
Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック、アサヒサーマル:旭カーボン社製)25部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製) 8部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム) 20部
・加硫剤(硫黄)200メッシュ:鶴見化学工業社製 1部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製) 2.0部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製) 0.5部
・酸化亜鉛(酸化亜鉛1種:正同化学工業社製) 5部
・高分子材料 100部
(共重合ナイロン、アラミンCM8000:東レ社製)
・導電剤 14部
(カーボンブラック、MONARCH1000:キャボット社製)
・溶剤(メタノール) 500部
・溶剤(ブタノール) 240部
上記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノール510部で希釈して導電性表層用塗布液を得た。
その後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ8μmの表層を形成した。こうして、弾性層が軸方向両端の表面において露出しており、形状がロール形状である実施例6の帯電ロールが得られた。
図1に示す構成の画像形成装置として、カラー複写機(DocuCentre Color400CP:富士ゼロックス社製)を準備し、この画像形成装置の感光体用帯電装置12として、上記より得た帯電ロールを搭載した。
前記帯電ロールを、温度28℃湿度85%の環境、および温度45℃湿度95%の環境にそれぞれ放置し、表層表面におけるふくれ(凸部)の発生を観察して、下記基準により評価した。結果を下記表2に示す。
・未発生:目視により外観検査を行っても、表面のふくれが観察されないこと。
・発生(数値):目視により外観検査を行って表面のふくれが観測されるが、表面粗さ測定装置(SURFCOM、東京精密製)でふくれの高さを測定しても、5μm以上15μm以下であること。さらに、上記複写機で30%および50%のハーフトーンをプリントしてもふくれがプリントされないこと。
・発生:目視により外観検査を行って表面のふくれが観測され、表面粗さ測定装置SURFCOMでふくれの高さを測定すると10μm以上であるが、個数が1本の帯電ロール内で20個未満。さらに、上記複写機で30%および50%のハーフトーンをプリントすると、ふくれが白い円形状のプリント抜けとしてプリントされる状態。
・全面発生:目視により外観検査を行って表面のふくれが観測され、表面粗さ測定装置SURFCOMでふくれの高さを測定すると10μm以上であり、個数が1本の帯電ロール内で20個以上。また、1つ1つのふくれの大きさ(幅)が5mm以上。さらに、上記複写機で30%および50%のハーフトーンをプリントすると、ふくれが白い円形状のプリント抜けとしてプリントされる状態。
実施例6において、被覆層の膜厚(T2)および基材の表面粗さ(Sm2)を下記表2に記載のものとなるよう変更した以外は、実施例6に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表2に示す。
実施例6において、被覆層の膜厚(T2)および基材の表面粗さ(Sm2)を下記表2に記載のものとなるよう変更した以外は、実施例6に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表2に示す。
実施例6において、被覆層の膜厚(T2)および基材の表面粗さ(Sm2)を下記表2に記載のものとなるよう変更した以外は、実施例6に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表2に示す。
実施例6において、被覆層の膜厚(T2)および基材の表面粗さ(Sm2)を下記表2に記載のものとなるよう変更した以外は、実施例6に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った。結果を下記表2に示す。
実施例6において、基材の上に被覆層を設けずに基材の上に直接弾性層を設けた以外は、実施例6に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、基材の表面粗さ(Sm2)は表2に記載の通りである)。結果を下記表2に示す。
実施例7において、基材の上に被覆層を設けずに基材の上に直接弾性層を設けた以外は、実施例7に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、基材の表面粗さ(Sm2)は表2に記載の通りである)。結果を下記表2に示す。
実施例8において、基材の上に被覆層を設けずに基材の上に直接弾性層を設けた以外は、実施例8に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、基材の表面粗さ(Sm2)は表2に記載の通りである)。結果を下記表2に示す。
実施例9において、基材の上に被覆層を設けずに基材の上に直接弾性層を設けた以外は、実施例9に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、基材の表面粗さ(Sm2)は表2に記載の通りである)。結果を下記表2に示す。
実施例10において、基材の上に被覆層を設けずに基材の上に直接弾性層を設けた以外は、実施例10に記載の方法により帯電ロールおよび画像形成装置を作製し、評価試験を行った(尚、基材の表面粗さ(Sm2)は表2に記載の通りである)。結果を下記表2に示す。
12 帯電ロール
14 露光装置
16 現像装置
18 クリーニング装置
20 転写ロール
22 転写材
24 帯電ロール用クリーニング装置
40 炭素イオン発生源
41 カソード
42 アノード
43 フィルター
44 磁気コイル
122 基材
124 弾性層
126A,126B 被覆層
128 抵抗調整層
130 保護層
132 表層
Claims (14)
- 少なくとも基材上に、弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層と、表層と、をこの順に有することを特徴とする画像形成装置用の弾性部材。
- 前記被覆層の基材側表面に接して形成される層における該被覆層に接する面の表面粗さを(Sm1)、前記被覆層の膜厚を(T1)とした場合に、Sm1≧T1の関係を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置用の弾性部材。
- 前記弾性層が、表面に露出している領域を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置用の弾性部材。
- 少なくとも基材表面に接するように形成され、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層を有し、該被覆層上に弾性層と、表層と、をこの順に有することを特徴とする画像形成装置用の弾性部材。
- 前記基材の被覆層に接する面の表面粗さを(Sm2)、前記被覆層の膜厚を(T2)とした場合に、Sm2≧T2の関係を有することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置用の弾性部材。
- 少なくとも基材表面に接するように形成され、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された第1の被覆層を有し、該第1の被覆層上に弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された第2の被覆層と、表層と、をこの順に有することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の画像形成装置用の弾性部材。
- 少なくとも基材上に、弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備え、
該帯電部材によって被帯電体を帯電させることを特徴とする画像形成装置用の帯電装置。 - 前記帯電部材がロール形状であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置用の帯電装置。
- 前記帯電部材の表面に接触して清掃する清掃手段を有することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の画像形成装置用の帯電装置。
- 少なくとも基材表面に接するように形成され、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層を有し、該被覆層上に弾性層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備え、
該帯電部材によって被帯電体を帯電させることを特徴とする画像形成装置用の帯電装置。 - 前記帯電部材がロール形状であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置用の帯電装置。
- 像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体表面に形成された潜像をトナーによって現像しトナー像として可視像化する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、
前記帯電手段として、少なくとも基材上に、弾性層と、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備えた帯電手段を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像保持体が高硬度の表面保護層を有することを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 像保持体と、該像保持体を帯電させる帯電手段と、前記像保持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体表面に形成された潜像をトナーによって現像しトナー像として可視像化する現像手段と、該トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を少なくとも有し、
前記帯電手段として、少なくとも基材表面に接するように形成され、炭素原子を含み該炭素原子によるSP2構造およびSP3構造の何れも有する被覆材料で形成された被覆層を有し、該被覆層上に弾性層と、表層と、をこの順に有する帯電部材を備えた帯電手段を用いることを特徴とする画像形成装置。
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