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技術 電子写真帯電装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 荒平文弘會田修一溝江希克杷野祥史瀧口剛久木元力石原友司
出願日 1996年4月23日 (24年7ヶ月経過) 出願番号 1996-100960
公開日 1997年11月4日 (23年0ヶ月経過) 公開番号 1997-288403
状態 未査定
技術分野 電子写真の帯電 電子写真における帯電・転写・分離
主要キーワード 耐高電圧性 導電性樹脂溶液 最大印加電界 位置決定法 電圧印加部分 接触部分近傍 表面被覆用 導電性樹脂膜
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図面 (3)

課題

長時間良好な帯電特性と良好な帯電部材への耐汚染性が維持され、良好な注入帯電を行うことができる電子写真帯電装置を提供する。

解決手段

電子写真感光体と該電子写真感光体に接触配置される帯電部材を有し、該帯電部材に電圧印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置において、該電子写真感光体の体積抵抗値が1×108 Ωcm以上であり、かつ該帯電部材が0.001〜5重量%の燐成分を含有する磁性粒子を有し、該磁性粒子の体積抵抗値が1×104 Ωcm以上1×1011Ωcm以下である電子写真帯電装置。

概要

背景

従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には以下の方法が用いられる。即ち、帯電手段及び画像露光手段により感光体上に静電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナー現像を行って可視像トナー画像)とし、紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。この際、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子クリーニング工程により感光体上より除去される。

近年、電子写真感光体光導電性物質として種々の有機光導電性物質が開発され、特に電荷発生層電荷輸送層を積層した機能分離型のものが実用化され複写機プリンターファクシミリ等に搭載されている。このような電子写真装置での帯電手段としては、コロナ放電を利用した手段が用いられてきたが、多量のオゾンを発生することからフィルター具備する必要があり、装置の大型化またはランニングコストの上昇等の問題があった。

このような問題点を解決するための技術として、ローラまたはブレード等の帯電部材を感光体表面に当接させることにより、その接触部分近傍に狭い空間を形成し所謂パッシェンの法則解釈できるような放電を形成することによりオゾン発生を極力抑えた帯電方法が開発された。

この中でも特に帯電部材として帯電ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。この帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、あるしきい値電圧以上の電圧印加することにより帯電が開始される。

例えば、感光層の厚さが約25μmの有機光導電性物質を含有する感光体に対して帯電ローラを当接させた場合には、約640V以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1で線形感光体表面電位が増加する。以後このしきい値電圧を帯電開始電圧Vthと定義する。つまり、感光体表面電位Vdを得るためには帯電ローラにはVd+Vthという必要とされる以上の直流電圧が必要となる。また、環境変動等によって帯電ローラの抵抗値が変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。

このため、更なる帯電の均一化を図るためには特開昭63−149669号公報に開示されるように、所望のVdに相当する直流電圧に2×Vth以上のピーク間電圧を持つ交流電圧重畳した電圧を帯電ローラに印加するDC+AC帯電方式が用いられる。これは交流による電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位は交流電圧の中央であるVdに収束し、環境等の外乱には影響されにくく、帯電性についての向上は確認された。

しかしながら、このような帯電方法においてもその本質的な帯電機構は帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされる。また交流電圧の電界に起因する帯電部材と感光体の振動騒音(以下交流帯電音)の発生、また放電による感光体表面の劣化等が顕著になり、新たな問題点となっていた。

より帯電効率の良い帯電方法として、感光体への電荷直接注入する所謂注入帯電が知られている。

この帯電ローラ、帯電繊維ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加した帯電装置を用い、感光体表面にあるトラップ準位に電荷を注入する注入帯電を行う方法は、Japan Hardcopy 92年論文集P287の「導電性ローラを用いた接触帯電特性」等に記載があるが、これらの方法は暗所絶縁性の感光体に対して、電圧を印加した低抵抗の帯電部材で注入帯電を行う方法であり、帯電部材の抵抗値が十分に低く、更に帯電部材に導電性を持たせる材質導電フィラー等)が表面に十分に露出していることが条件になっていた。このため、前記の文献においても帯電部材としてはアルミ箔高湿環境下で十分抵抗値が下がったイオン導電性の帯電部材が好ましいとされている。本発明者等の検討によれば感光体に対して十分な電荷注入か可能な帯電部材の抵抗値は1×103 Ωcm以下であり、これ以上では印加電圧と帯電電位の間に差が生じ始め帯電電位の収束性に問題が生じることが分かっている。

しかしながら、このような抵抗値の低い帯電部材を実際に使用すると、感光体表面に生じた傷、ピンホール等に対して注入帯電部材から過大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良や、ピンホールの拡大、帯電部材の通電破壊が生じ易い。

これを防止するためには帯電部材の抵抗値を1×104 Ωcm程度以上にする必要があるが、この抵抗値の帯電部材では先に述べたように感光体への電荷注入が低下し帯電が行われないという矛盾が生じてしまう。

そこで、接触方式の帯電装置もしくは該帯電装置を用いた画像形成方法について上記のような問題点を解消すること、即ち低抵抗の接触帯電部材を用いないと生じなかった電荷注入による良好な帯電性と、低抵抗の接触帯電部材では防止することのできなかった被帯電体上のピンホールリークという背反した特性を同時に可能とすることが望まれ、そのためには所望の抵抗値に調整を行い、また帯電部材として感光体により多くの部材の接触が可能である磁性粒子を接触帯電部材に用いることにより達成されることが分かった。

概要

長時間良好な帯電特性と良好な帯電部材への耐汚染性が維持され、良好な注入帯電を行うことができる電子写真帯電装置を提供する。

電子写真感光体と該電子写真感光体に接触配置される帯電部材を有し、該帯電部材に電圧を印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置において、該電子写真感光体の体積抵抗値が1×108 Ωcm以上であり、かつ該帯電部材が0.001〜5重量%の燐成分を含有する磁性粒子を有し、該磁性粒子の体積抵抗値が1×104 Ωcm以上1×1011Ωcm以下である電子写真帯電装置。

目的

本発明の目的は、良好な帯電を行うことができる電子写真帯電装置、また本発明の目的は、良好な注入帯電を行うことができる電子写真帯電装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

電子写真感光体と該電子写真感光体に接触配置される帯電部材を有し、該帯電部材に電圧印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置において、該電子写真感光体の体積抵抗値が1×108 Ωcm以上であり、かつ該帯電部材が0.001〜5重量%の燐成分を含有する磁性粒子を有し、該磁性粒子の体積抵抗値が1×104 Ωcm以上1×1011Ωcm以下であることを特徴とする電子写真帯電装置。

請求項2

該磁性粒子に含有される燐量が0.005〜5重量%である請求項1記載の電子写真帯電装置。

請求項3

該磁性粒子に含有される燐成分が酸化燐である請求項1または2記載の電子写真帯電装置。

請求項4

該磁性粒子の体積分布の50%径が10μm以上100μm以下であり、かつ体積分布の50%径と体分布の5%径の比が1.40以上である請求項1乃至3のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項5

該磁性粒子の電圧印加部分と該電子写真感光体に接する部分との抵抗値が1×104 〜1×1011Ωである請求項1乃至4のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項6

該磁性粒子の表面層樹脂を含有する請求項1乃至5のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項7

該磁性粒子の表面層の樹脂のGPCクロマトグラムメインピーク分子量P1が10000以上である請求項1乃至6のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項8

該磁性粒子の表面層の樹脂のGPCクロマトグラムが、メインピークの低分子量側に少なくとも1つのピークまたはショルダーを有する請求項1乃至7のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項9

該メインピークの分子量P1と、低分子量側のピークまたはショルダーの分子量P2の比P1:P2が3:1〜100:1である請求項8記載の電子写真帯電装置。

請求項10

該メインピークの分子量が30000〜400000であり、少なくとも1つの低分子量側のピークまたはショルダーの分子量が3000〜30000である請求項8または9記載の電子写真帯電装置。

請求項11

該磁性粒子の表面層の樹脂の重量平均分子量Mwが50000〜700000、数平均分子量Mnが5000〜50000であり、Mw/Mnが10以上である請求項1乃至10のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項12

該磁性粒子の表面層が少なくともポリオレフィン系樹脂を含有する請求項1乃至11のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項13

該磁性粒子の表面層の樹脂が導電性粒子を含有している請求項1乃至12のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項14

該電子写真感光体の表面層が電荷注入層である請求項1乃至13のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項15

該電荷注入層の体積抵抗値が1×108 Ωcm〜1×1015Ωcmである請求項14記載の電子写真帯電装置。

請求項16

該電荷注入層が導電性粒子及び結着樹脂を含有する請求項14または15記載の電子写真帯電装置。

請求項17

該電荷注入層が滑材粉末を含有する請求項14乃至16のいずれか記載の電子写真帯電装置。

請求項18

該滑材粉末がフッ素系樹脂シリコーン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂である請求項17記載の電子写真帯電装置。

請求項19

該電荷注入層が無機半導体層である請求項14記載の電子写真帯電装置。

技術分野

0001

本発明は、電子写真感光体と該電子写真感光体を接触帯電する部材を有し、該接触帯電部材電圧印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置に関する。

背景技術

0002

従来、電子写真法としては多数の方法が知られているが、一般には以下の方法が用いられる。即ち、帯電手段及び画像露光手段により感光体上に静電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナー現像を行って可視像トナー画像)とし、紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。この際、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子クリーニング工程により感光体上より除去される。

0003

近年、電子写真感光体の光導電性物質として種々の有機光導電性物質が開発され、特に電荷発生層電荷輸送層を積層した機能分離型のものが実用化され複写機プリンターファクシミリ等に搭載されている。このような電子写真装置での帯電手段としては、コロナ放電を利用した手段が用いられてきたが、多量のオゾンを発生することからフィルター具備する必要があり、装置の大型化またはランニングコストの上昇等の問題があった。

0004

このような問題点を解決するための技術として、ローラまたはブレード等の帯電部材を感光体表面に当接させることにより、その接触部分近傍に狭い空間を形成し所謂パッシェンの法則解釈できるような放電を形成することによりオゾン発生を極力抑えた帯電方法が開発された。

0005

この中でも特に帯電部材として帯電ローラを用いたローラ帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。この帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、あるしきい値電圧以上の電圧を印加することにより帯電が開始される。

0006

例えば、感光層の厚さが約25μmの有機光導電性物質を含有する感光体に対して帯電ローラを当接させた場合には、約640V以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1で線形感光体表面電位が増加する。以後このしきい値電圧を帯電開始電圧Vthと定義する。つまり、感光体表面電位Vdを得るためには帯電ローラにはVd+Vthという必要とされる以上の直流電圧が必要となる。また、環境変動等によって帯電ローラの抵抗値が変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。

0007

このため、更なる帯電の均一化を図るためには特開昭63−149669号公報に開示されるように、所望のVdに相当する直流電圧に2×Vth以上のピーク間電圧を持つ交流電圧重畳した電圧を帯電ローラに印加するDC+AC帯電方式が用いられる。これは交流による電位のならし効果を目的としたものであり、被帯電体の電位は交流電圧の中央であるVdに収束し、環境等の外乱には影響されにくく、帯電性についての向上は確認された。

0008

しかしながら、このような帯電方法においてもその本質的な帯電機構は帯電部材から感光体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は感光体表面電位以上の値が必要とされる。また交流電圧の電界に起因する帯電部材と感光体の振動騒音(以下交流帯電音)の発生、また放電による感光体表面の劣化等が顕著になり、新たな問題点となっていた。

0009

より帯電効率の良い帯電方法として、感光体への電荷直接注入する所謂注入帯電が知られている。

0010

この帯電ローラ、帯電繊維ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加した帯電装置を用い、感光体表面にあるトラップ準位に電荷を注入する注入帯電を行う方法は、Japan Hardcopy 92年論文集P287の「導電性ローラを用いた接触帯電特性」等に記載があるが、これらの方法は暗所絶縁性の感光体に対して、電圧を印加した低抵抗の帯電部材で注入帯電を行う方法であり、帯電部材の抵抗値が十分に低く、更に帯電部材に導電性を持たせる材質導電フィラー等)が表面に十分に露出していることが条件になっていた。このため、前記の文献においても帯電部材としてはアルミ箔高湿環境下で十分抵抗値が下がったイオン導電性の帯電部材が好ましいとされている。本発明者等の検討によれば感光体に対して十分な電荷注入か可能な帯電部材の抵抗値は1×103 Ωcm以下であり、これ以上では印加電圧と帯電電位の間に差が生じ始め帯電電位の収束性に問題が生じることが分かっている。

0011

しかしながら、このような抵抗値の低い帯電部材を実際に使用すると、感光体表面に生じた傷、ピンホール等に対して注入帯電部材から過大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良や、ピンホールの拡大、帯電部材の通電破壊が生じ易い。

0012

これを防止するためには帯電部材の抵抗値を1×104 Ωcm程度以上にする必要があるが、この抵抗値の帯電部材では先に述べたように感光体への電荷注入が低下し帯電が行われないという矛盾が生じてしまう。

0013

そこで、接触方式の帯電装置もしくは該帯電装置を用いた画像形成方法について上記のような問題点を解消すること、即ち低抵抗の接触帯電部材を用いないと生じなかった電荷注入による良好な帯電性と、低抵抗の接触帯電部材では防止することのできなかった被帯電体上のピンホールリークという背反した特性を同時に可能とすることが望まれ、そのためには所望の抵抗値に調整を行い、また帯電部材として感光体により多くの部材の接触が可能である磁性粒子を接触帯電部材に用いることにより達成されることが分かった。

発明が解決しようとする課題

0014

本発明の目的は、良好な帯電を行うことができる電子写真帯電装置、また本発明の目的は、良好な注入帯電を行うことができる電子写真帯電装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0015

本発明は、電子写真感光体と該電子写真感光体に接触配置される帯電部材を有し、該帯電部材に電圧を印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置において、該電子写真感光体の体積抵抗値が1×108 Ωcm以上であり、かつ該帯電部材が0.001〜5重量%の燐成分を含有する磁性粒子を有し、該磁性粒子の体積抵抗値が1×104 Ωcm以上1×1011Ωcm以下であることを特徴とする電子写真帯電装置である。

発明を実施するための最良の形態

0016

ここで、本発明に用いられる帯電部材について説明する。本発明に用いられる帯電部材は燐成分を含有している磁性粒子を有しており、該磁性粒子の抵抗値を燐量を調整することにより容易に所望の抵抗に、特に燐の添加により抵抗を容易に低く制御することができる。

0017

磁性粒子中に含有される好ましい燐量は0.001〜5重量%の範囲であり、より好ましくは0.005〜5重量%の範囲であり、更に好ましくは0.01〜0.2重量%の範囲である。0.001重量%未満では抵抗値の低下作用がほとんどないので好ましくなく、5重量%を越えると磁気力が低下し、感光体へのキャリア付着が多くなるので好ましくない。

0018

本発明における帯電部材の磁性粒子の抵抗値は電圧印加部分と該感光体に接する部分との抵抗値がl×104 Ω〜l×l011Ωであることが好ましい。抵抗値が1×104 Ω未満ではピンホールリークが生じ易くなる傾向があり、1×1011Ωを超えると良好な帯電がしにくくなる傾向がある。また、帯電部材の抵抗値を上記範囲内に制御するためには、本発明の帯電部材の体積抵抗値はl×104Ωcm〜1×1011Ωcmであることが好ましい。

0019

本発明の帯電装置を注入帯電に用いる場合、帯電部材はこの感光体の電荷注入層に電荷を良好に注入する役割と、感光体上に生じたピンホール等の欠陥帯電電流が集中してしまうことに起因して生じる帯電部材及び感光体の通電破壊を防止する役割を兼ね備えなければならない。

0020

従って、帯電部材の磁性粒子の抵抗値は電圧印加部分と該感光体に接する部分との抵抗値がl×104 Ω〜l×109 Ωであることが好ましく、特にはl×104 Ω〜l×108 Ωであることが好ましい。帯電部材の抵抗値がl×104 Ω未満ではピンホールリークが生じ易くなる傾向があり、l×109 Ωを超えると良好な帯電がしにくくなる傾向がある。

0021

また、帯電部材の抵抗値を上記範囲内に制御するためには、本発明の帯電部材の体積抵抗値は1×104 Ωcm〜l×109 Ωcmであることが好ましく、特にはl×104 Ωcm〜l×l08 Ωcmであることが好ましい。

0022

また、感光体に電荷を直接注入する帯電方法ではなく帯電部材と感光体との微少な空隙での放電により感光体への帯電を行う場合、帯電部材である磁性粒子の抵抗値は1×l05 Ωcm〜1×1011Ωcmであることが好ましく、帯電部材の体積抵抗値は1×106 Ωcm〜l×1011Ωcmであることが好ましい。

0023

なお、帯電部材に用いられる磁性粒子の体積抵抗値の測定は、図1に示す電気抵抗測定装置を用いて測定した。即ち、セルAに粒子充填し、該充填粒子に接するように電極1及び電極2を配置する。ここで該電極間に電圧を印加し、その時流れる電流を測定することにより測定する。なお測定条件は23℃、65%の環境で充填粒子のセルとの接触面積S=2cm2 、厚みd=1mm、上部電極荷重l0kg、印加電圧l00Vである。

0024

ここで、図l中1は主電極、2は上部電極、3は絶縁物、4は電流計、5は電圧計、6は定電圧装置、7は磁性粒子、8はガイドリングを示す。

0025

更に、電荷注入層を有した感光体に接触して、注入により帯電を行う接触帯電部材である磁性粒子の抵抗値が、接触帯電部材に印加する印加電圧をV、該感光体と該接触帯電部材のニップ部に突入する(ニップ部から見て感光体移動方向の上流側)際の該感光体上の電位VD、接触帯電部材の電圧印加部分と該感光体のとの距離をdとしたような電子写真帯電装置である場合、該接触帯電部材の、帯電部材を導体回転体基体に接触させた動的抵抗測定方法における体積抵抗値が、(V−VD)/dかV/dのどちらか高い方の電界をV1(V/cm)とした時、20〜V1(V/cm)の印加電界範囲中において、104 Ωcm〜1010Ωcmの範囲中であることが好ましい。

0026

磁性粒子の動的抵抗測定方法による体積抵抗値の測定は、図3に示すような装置を用いて測定した。即ち、22の導電性基体であるアルミドラムと0.5mmの間隙24を有した21の磁性粒子保持部材であるマグ内包スリーブに磁性粒子27をアルミドラムとのニップ23が5mmになるように装着させ、実際に画像形成を行う際の回転速度、回転方向で帯電部材、感光体を回転させ、帯電部材に直流電圧を印加し、その系に流れた電流を測定することにより抵抗を求め、更に間隙24とニップ23及び磁性粒子とアルミドラムとの接触している幅より体積抵抗を算出した。26は定電圧装置である。

0027

なお、測定環境は23℃/65%の環境下で行った。

0028

帯電部材である磁性粒子の抵抗値は、一般的に帯電部材に印加される印加電界によって変動し、特に高い印加電界では抵抗が低く、低い印加電界では抵抗が高くなるという挙動を示し、印加電界の依存性が認められる。

0029

感光体に電荷を注入することにより帯電を行う場合において、感光体と帯電部材のニップ部に、感光体の帯電される面が突入(帯電部材からみて上流側)した場合、突入前の感光体の帯電電位と帯電部材に印加される電圧の電圧差は大きく、そのために帯電部材にかかる印加電界は高くなる。しかし、感光体がニップ部を通過することにより、感光体に電荷が注入され、ニップ部内において帯電が徐々に行われることにより、感光体上の電位が、帯電部材に印加される印加電圧に徐々に近づき、電圧印加部分に印加される印加電圧と感光体上との電位との差が小さく、差が0Vの方向に近づくため、それだけ帯電部材にかかる印加電界は小さくなる。つまり、感光体を帯電させる工程において帯電部材にかかる印加電界が帯電部材のニップ部の上流側と下流側では異なり、上流側では帯電部材にかかる印加電界は高く、下流側では低いということになる。

0030

従って、帯電工程を行う前に前露光等の電荷を除去する工程を経た場合は、帯電部材のニップ部に突入する際の感光体上の電位がほぼ0Vであるため、上流側の印加電界はほぼ帯電部材に印加される印加電圧によって決定されるが、そのような電荷を除去する工程を設けない場合は、帯電と転写の印加電圧、極性により、つまり転写後の感光体上の電位と、帯電部材に印加される印加電圧によって決定される。

0031

つまり、感光体上に電荷を注入して帯電を行う場合においては、帯電部材の抵抗値が、例えば帯電部材に印加される印加電圧の30%の印加電圧における印加電界0.3×V/d(V/cm)以下の範囲で1010Ωcm以上の抵抗になってしまうと、帯電部材のニップ部の下流側での注入による帯電が著しく低下してしまい、印加電圧の70%までの帯電は良好であるが、残り30%は電荷の注入性が悪化し、電荷が感光体上に注入しにくくなり、所望の電位まで帯電出来ず、帯電不良になってしまう。つまり、より低電界印加における抵抗値が感光体への電荷の注入性には大きな影響を及ぼすということである。

0032

従って、該接触帯電部材の、帯電部材を導体の回転体の基体に接触させた動的抵抗測定方法における、体積抵抗値が、(V−VD)/dかV/dのどちらか高い方の電界をV1(V/cm)とした時、20〜V1(V/cm)の印加電界範囲中において、104 Ωcm〜1010Ωcmの範囲中にあることが好ましく、また、感光体上の電位が印加電圧の80%程度までであれば良好な画像形成ができるという観点から、0.2×V/dの電界をV3(V/cm)とした時、V3〜V1(V/cm)の印加電界範囲中において、104 Ωcm〜1010Ωcmの範囲中にあることが好ましい。

0033

一方、帯電部材に印加される印加電圧における印加電界で104 Ωcm以下になってしまうと感光体表面に生じたキズ、ピンホール等に対して接触帯電部材から過大なリーク電流が流れ込み、周辺の帯電不良や、ピンホールの拡大、帯電部材の通電破壊が生じる。感光体上のキズやピンホール部は感光体の導電層金属基体)が表面に露出していることから感光体上の電位は0Vであり、従って帯電部材にかかる最大印加電界は帯電部材に印加される印加電圧により決定される。

0034

従って、該感光体を帯電させるために、帯電部材にかかる最大電界、つまり帯電部材ニップ部の上流側における感光体電位と帯電部材に印加される印加電圧の電圧差によって決定される印加電界か、前露光工程を設置、あるいは感光体上に傷等によりピンホールが存在する場合の帯電部材に印加される印加電圧により決定される印加電界のどちらか高い方の印加電界V1(V/cm)とした時、20〜V1(V/cm)の印加電界範囲中において、抵抗値が104 Ωcm〜1010Ωcmの抵抗値であることが好ましい。

0035

また、帯電部材と感光体とのニップ幅を広くすればするほど帯電部材と感光体との接触面積が増し、接触時間も増すことから、感光体表面への電荷注入は良好に行われ、帯電が良好に行われる。しかし、ニップ幅を狭くしても十分な電荷注入性を得るために、帯電部材の抵抗値は、その印加電界の範囲内において、印加電界による抵抗値の最大R1と最小R2とした時、R1/R2≦1000の範囲内であることが好ましい。帯電がニップ内で行われる工程において、急激に抵抗が変化することで、感光体への電荷の注入が追随せず、ニップ部を通過してしまい、十分な帯電が行われない場合があるためである。

0036

本発明における磁性粒子は、磁性抵抗物質磁気によって立ちさせて、この磁気ブラシを感光体に接触させて帯電させる。

0037

従って、帯電部材に含有される磁性粒子としては鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物等が用いられる。好ましくは、酸化処理還元処理組成調整等を行って体積抵抗値を好ましい範囲に調整したフェライト粒子が用いられる。

0038

該磁性粒子の粒径体積分布径2.2μm以上の磁性粒子において、体積分布50%径が10μm以上100μm以下であり、かつ体積分布50%径と体分布5%径の比(以降、粒径比と記す))が1.40以上であることが好ましく、より好ましくは体積分布50%径は10μm以上60μm以下、粒径比は1.55以上5.00以下である。

0039

接触帯電では、感光体との接触性向上が帯電能を高める重要な要素であり、その達成手段として上記の粒径及び粒径比の範囲にある磁性粒子を用いることが有効である。

0040

即ち、上記粒度分布をもつ磁性粒子の場合、体積分布50%径よりも小さい粒径の磁性粒子は、補助粒子として磁性粒子間を移動し付着(磁力による拘束)することができるので、以下のような効果が得られる。

0041

1)磁性粒子と感光体との接触面をより密接に接触させる。

0042

2)磁性粒子間を密にし、磁気ブラシ内の抵抗を均一にする。

0043

ここで、粒径比が1.40未満では補助粒子としての効果が低下し、低温低湿条件下で帯電不良が発生することがある。また、体積分布の小粒径側において、体積分布径が2.2μm未満である磁性粒子は感光体に付着することがあり、このような場合には感光体の削れを引き起こす要因にもなる。

0044

ここで、磁性粒子の体積分布径はレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子(株)製)を用いて、0.05μm〜200μmの範囲を32対数分割して測定した。

0045

ところで、以上に述べた磁性粒子は一般に、磁性粒子を拘束させるためのマグネット等の永久磁石を内包した任意の表面粗さを有する金属筒金属箔によって保持させた形態で用いられる。

0046

このようにして作製された帯電部材はバネ等の抑圧手段を用いて帯電ニップを形成させ、感光体に対して抑圧接触させた状態で用いられる。

0047

磁性粒子を保持する保持部材と感光体との間隙は0.2〜2mmの範囲が好ましい。0.2mmより小さいと磁性粒子がその間隙を通りにくくなり、スムーズに保持部材上を磁性粒子が搬送されずに帯電不良や、ニップ部に磁性粒子が過剰に溜り、感光体への付着が生じ易くなり、2mm以上では感光体と磁性粒子のニップ幅を広く形成しにくいので好ましくない。更に好ましくは0.2〜1mm、特には0.3〜0.7mmが好ましい。

0048

本発明では画像形成による帯電部材である磁性粒子への汚染の抑制の点から、磁性粒子表面表面層を設けることが好ましい。

0049

表面層を有する磁性粒子の形態は、該磁性粒子の表面を蒸着膜や、導電性樹脂膜導電性顔料分散樹脂膜等でコートしたものである。この表面層は必ずしも該磁性粒子を完全に被覆する必要は無く、本発明の効果が得られる範囲で該磁性粒子が露出していてもよい。つまり、表面層が不連続に形成されていてもよい。

0050

また、生産性コスト等の観点から導電性顔料分散樹脂膜をコートするのが好ましい。

0051

当然のことながらコート後の磁性粒子の抵抗は、上述の範囲に収める必要がある。

0052

樹脂のみからなる表面層を磁性粒子の表面に設けた場合、樹脂は一般に抵抗が高いので、磁性粒子の抵抗が上昇し、コート量にもよるが、表面層を設けない場合に比べ帯電特性が悪化する傾向がある。

0053

従って、この場合表面層として導電性粒子を分散させて抵抗制御した表面層が用いられる。

0054

また、表面層のみで磁性粒子の抵抗を制御することは、高電界側での急激な抵抗低下、また感光体上の傷の大きさ、深さによるリーク画像発生の許容範囲を広くするという観点から好ましくなく、母体の磁性粒子の抵抗も上述の範囲に収まっていることが好ましい。

0055

従って、表面層の抵抗はコア材の抵抗と同程度にする必要がある。

0056

磁性粒子の被覆用に用いられる結着樹脂としては、スチレンクロルスチレン等のスチレン類エチレンプロピレンブチレンイソブチレン等のモノオレフィン酢酸ビニルプロピオン酸ビニル安息香酸ビニル酪酸ビニル等のビニルエステルアクリル酸メチルアクリル酸エチルアクリル酸ブチルアクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニルメタクリル酸メチルメタクリル酸エチルメタクリル酸ブチルメタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステルビニルメチルエーテルビニルエチルエーテルビニルブチルエーテル等のビニルエーテル;ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類単独重合体あるいは共重合体等が挙げられ、特に代表的な結着樹脂としては、導電性微粒子分散性コート層としての成膜性及び生産性という点等から、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体ポリエチレンポリプロピレン等が挙げられる。更に、ポリカーボネートフェノール樹脂ポリエステルポリウレタンエポキシ樹脂ポリオレフィンフッ素樹脂シリコーン樹脂ポリアミド等が挙げられる。

0057

特にトナー汚染防止という観点から、臨界表面張力の小さい樹脂、例えばポリオレフィン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等を含んでいることがより望ましい。更に、高電界側の抵抗低下による、また感光体上の傷によるリーク画像防止の許容範囲を広く保つ観点から、磁性粒子にコートする樹脂は耐高電圧性のあるシリコーン樹脂等が好ましい。

0058

フッ素樹脂としては、例えばポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリトリフルオロエチレンポリクロトリフロオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレンなどと、他のモノマーが共重合した溶媒可溶の共重合体が挙げられる。

0059

また、シリコーン樹脂としては、例えば信越シリコーン社製KR271、KR282、KR311、KR255、KR155(ストレートシリコーンワニス)、KR211、KR212、KR216、KR213、KR217、KR9218(変性シリコーンワニス)、SA−4、KR206、KR5206(シリコーンアルキッドワニス)、ES1001、ES1001N、ES1002T、ES1004(シリコーンエポキシワニス)、KR9706(シリコーンアクリルワニス)、KR5203、KR5221(シリコーンポリエステルワニス)や東レシリコーン社製のSR2100、SR2101、SR2107、SR2110、SR2108、SR2109、SR2400、SR2410、SR2411、SH805、SH806A、SH840等が用いられる。

0060

しかし、導電性粒子を分散させて抵抗制御した表面層を用いる場合、帯電特性は向上するものの、芯材との密着性や膜強度が低下する場合が多く、従来、表面を樹脂で被覆した磁性粒子においては樹脂の摩耗、剥がれ、スペントが問題となり、磁性粒子を用いた帯電装置においては長期の耐久において帯電が不均一となり画像の劣化の原因となっていた。また、導電性粒子の脱離による抵抗変動の結果、帯電特性の変化も起こり易く、長期使用においては問題であった。

0061

そこで、本発明は磁性粒子表面に特定の分子量分布を有する樹脂を被覆することが好ましい。

0062

具体的には、高分子量側メインピークによって樹脂の耐摩耗性を向上させると共に、トナー等による表面のスペントを防止する。また、低分子量側のサブピークまたはショルダーによって磁性粒子コアと樹脂との密着性を向上させ、磁性粒子からの被覆樹脂の剥がれを防止する効果がある。これらの相乗効果で大きなシェアのかかり易い帯電部材の磁性粒子においても磁性粒子の劣化が少なく、長期の耐久によっても均一な帯電が得られ、良好な画像を得られ易い。

0063

本発明は、該磁性粒子のGPCクロマトグラムのメインピークの分子量が10000以上、好ましくは30000〜400000であり、少なくとも1つの低分子量側のピークまたはショルダーが3000〜30000の間にあることが好ましく、また、重量平均分子量Mwが50000〜700000、数平均分子量Mnが5000〜50000の範囲にあり、Mw/Mnが10以上であること、更には、Z平均分子量Mzが1000000〜5000000の範囲にあることが好ましい。

0064

メインピークの分子量が10000未満であると、耐摩耗性に対する効果が十分でない。また、低分子量側のピークまたはショルダーが3000未満であると耐摩耗性に対する効果が十分でなく、30000を超えると磁性粒子表面からの樹脂の剥がれが生じ易くなる。

0065

同様に、数平均分子量Mn、重量平均分子量Mw、Z平均分子量Mz、Mw/Mnが上記の範囲であることで、樹脂の耐摩耗性、剥がれ防止、トナー等のスペント防止に有効である。

0066

好ましくは、メインピークの分子量が50000〜300000、低分子量側のピークまたはショルダーが3000〜15000、重量平均分子量Mwが100000〜500000、数平均分子量Mnが7000〜40000、Mw/Mnが20以上であることが好ましい。

0067

また、該メインピークの分子量P1と、低分子量側のピークまたはショルダーの分子量P2の比が3:1〜100:1であることが磁性粒子への樹脂の密着性と耐摩耗性の両立の観点から好ましい。特に好ましくは5:1〜50:1の範囲である。

0068

ここで、磁性粒子表面の樹脂の分子量測定は以下のように行った。

0069

装置は、ウォーターズ社ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)測定装置、GPC−150Cを使用し、以下の条件で測定した。

0070

カラム:ShodexHT−806M 2本(プレカラムShodex HT−800P 1本)
温度:ポリエチレン樹脂の場合 145℃、その他の樹脂40℃
溶媒:ポリエチレン樹脂の場合 o−ジクロロベンゼン(0.1%アイオノール添加)、その他の樹脂テトラヒドロフラン
流速:1.0ml/min
試料:0.15%の試料を0.4ml注入

0071

測定試料としては、キシレン溶媒を用いて20時間磁性粒子のソックスレー抽出を行い、抽出液よりキシレンエバポレーター等で除去、乾燥した後、得られた固形分を試料として用いた。

0072

試料の分子量算出にあったては単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量較正曲線を使用し算出した。

0073

また、ピーク/ショルダーの位置決定法としては、GPCクロマトグラムの微分曲線の変極点をもって、ピーク/ショルダーの位置とした。

0074

また、本発明に係わる導電性微粒子としては、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、金、銀等の金属あるいは酸化鉄フェライト酸化亜鉛酸化スズ酸化アンチモン酸化チタン等の金属酸化物更にはカーボンブラック等の電子伝導性導電紛が挙げられ、更にイオン導電剤として、過塩素酸リチウム、4級アンモニウム塩等が挙げられる。

0075

本発明に係わる導電性微粒子含有の樹脂コート磁性粒子の製造方法としては、導電性微粒子及び被覆樹脂を適当な溶媒に溶解させて調製したコート層溶液中に被コート材粒子を浸漬させた後、スプレードライヤーを用いて溶剤揮発させてコート層を形成させる方法、あるいは一般的な流動床コーティング装置中に被コート材粒子を入れ流動床を形成させながらコート層溶液をスプレーしつつ乾燥させ、徐々にコート層を形成させる方法等が挙げられる。

0076

また、例えば反転現像を用いた電子写真装置の場合、トナーの電荷量を感光体の極性にそろえることで、帯電装置中に混入したトナーを感光体に現像することによってトナーを吐きだすことが可能になる。従って、被覆しない場合に比べ耐スペント性も向上すると考えられる。

0077

また、帯電として放電を用いる場合には、オゾンの発生や放電エネルギー等によるダメージによって磁性粒子への汚染が悪化する傾向にある。一方注入帯電を用いると、放電のように帯電に大きな電圧を必要としないので、これらの点から注入帯電が好ましい。

0078

また、本発明におけるコート層の芯材に対する量は、被覆層固形分が0.1〜20重量%が好ましい。0.1重量%未満では、被覆効果が十分でなく、20重量%を越えると、導電性粒子を分散させた場合であっても帯電性向上は見られず、むしろ芯材との密着性が低下し、膜の剥がれや導電性粒子の脱離が生じ易いので効果が不十分であり好ましくない。

0079

本発明の帯電装置が注入帯電に用いられる場合、本発明に用いられる感光体は支持体より最も離れた層、即ち表面層として電荷注入層を有する。この電荷注入層の体積抵抗値は、十分な帯電性が得られ、また画像流れを起こしにくくするため、体積抵抗値が1×108 〜1×1015Ωcmであることが好ましく、特に画像流れの点から、体積抵抗値が1×1010〜1×1014Ωcm、更に体積抵抗値の環境変動等も考慮すると1×1012〜1×1014Ωcmであることが好ましい。

0080

体積抵抗値が1×108 Ωcm未満では高湿環境で帯電電荷が表面方向に保持されないため画像流を生じ易くなる。また1×1015Ωcmを超えると帯電部材からの帯電電荷を十分注入保持できず帯電不良を生じ易くなる傾向にある。

0081

ここで、本発明における電荷注入層の体積抵抗値の測定方法は、表面に金を蒸着させたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に表面層を作成しこれを体積抵抗測定装置(ヒューレットパッカード社製4140B pA MATER)にて、23℃、65%の環境で100Vの電圧を印加して測定するというものである。

0082

このような機能層を感光体表面に設けることによって、帯電部材から注入された帯電電荷を保持する役割を果し、更に光露光時にこの電荷を感光体支持体に逃がす役割を果し残留電位を低減させる。

0083

また、本発明の帯電装置と上述した感光体を用いることによって、帯電開始電圧Vthが小さく感光体帯電電位を帯電部材に印加する電圧の殆ど90%以上までに帯電させることが可能になった。

0084

例えば、本発明の帯電装置に絶対値で100〜2000Vの直流電圧を1000mm/分以下のプロセススピードで印加した時、本発明における電荷注入層を有する電子写真感光体の帯電電位を印加電圧の80%以上、更には90%以上にすることができる。これに対し従来の放電を利用した帯電によって得られる感光体の帯電電位は、印加電圧が640V以下では殆ど0Vであり、640V以上では印加電圧から640Vを引いた値の帯電電位程度しか得られなかった。

0085

この電荷注入層は金属蒸着膜等の無機の層あるいは導電性微粒子を結着樹脂中に分散させた導電粉分散樹脂層等によって構成され、蒸着膜は蒸着、導電粉分散樹脂膜はディッピング工法スプレー塗工法ロールコート塗工法及びビーム塗工法等の適当な塗工法にて塗工することによって形成される。また絶縁性の結着樹脂に光透過性の高いイオン導電性を持つ樹脂を混合もしくは共重合させて構成するもの、または中抵抗で光導電性のある樹脂単体で構成するものでもよい。

0086

導電性微粒子分散膜の場合、導電性微粒子の添加量は結着樹脂100重量部に対して2〜250重量部、より好ましくは2〜190重量部である。2重量部より少ない場合には所望の体積抵抗値を得にくくなり、また250重量部より多い場合には膜強度が低下してしまい電荷注入層が削りとられ易くなり、感光体の寿命が短くなる。また、抵抗が低くなってしまい潜像電位が流れることによる画像不良を生じ易くなるからである。

0087

また、電荷注入層の結着樹脂は下層の結着樹脂と同じとすることも可能であるが、この場合には電荷注入層の塗工時に電荷輸送層の塗工面を乱してしまう可能性があるため、被覆方法を特に選択する必要がある。

0088

また、本発明においては、感光体の耐久性を向上させるために、電荷注入層が滑材粒子を含有することが好ましい。特に、滑材粒子として臨界表面張力の低いフッ素系樹脂シリコーン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂を用いるのがより望ましい。更に好ましくは四フッ化エチレン樹脂PTFE)が用いられる。この場合、滑材粒子の添加量は、結着樹脂100重量部に対して好ましくは2〜50重量部であり、より好ましくは5〜40重量部である。2重量部より少ない場合には耐久性の向上が不十分になる傾向があり、また50重量部より多い場合には、画像の分解能や感光体の感度が低下する傾向がある。

0089

また、本発明における電荷注入層の膜厚は0.1〜10μmであることが好ましく、特には1〜7μmであることが好ましい。

0090

以下に本発明に使用される部材の構成、材質、製造方法等を例示する。
トナー製造例]
ポリエステル樹脂100部(重量部、以下同様)
カーボンブラック3重量部
ジ−tert−ブチルサリチル酸クロム化合物4重量部
上記材料をヘンシェルミキサーにより十分予備混合を行い、2軸押出混練機により溶融混練し、冷却後ハンマーミルを用いて約1mm程度に粗粉砕し、次いでエアージェット方式による微粉砕機微粉砕した。更に得られた微粉砕物風力分級して、重量平均粒径が10μmである黒色粉体を得た。

0091

上記黒色粉体100部と表面を疎水化処理したシリカ微粉末平均粒径0.05μm)1.5部とをヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得た。

0092

[感光体製造例1]感光体は負帯電用の有機光導電性物質を用いた感光体であり、φ30mmのアルミニウム製のシリンダー上に機能層を5層設ける。

0093

第1層は導電層であり、アルミニウムシリンダーの欠陥等をならすため、またレーザ露光反射によるモアレの発生を防止するために設けられている厚さ約20μmの導電性粒子分散樹脂層である。

0094

第2層は正電荷注入防止層下引層)であり、アルミニウム支持体から注入された正電荷が感光体表面に帯電された負電荷打ち消すのを防止する役割を果たし、6−66−610−12ナイロン樹脂メトキシメチル化ナイロンによって106 Ωcm程度に抵抗調整された厚さ約1μmの中抵抗層である。

0095

第3層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層であり、レーザ露光を受けることによって正負電荷対を発生する。

0096

第4層は電荷輸送層であり、ポリカーボネート樹脂ヒドラゾンを分散した厚さ約25μmの層であり、P型半導体である。従って、感光体表面に帯電された負電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光体表面に輸送することができる。

0097

第5層は本発明の特徴である電荷注入層であり、光硬化性アクリル樹脂にSnO2超微粒子、更に粒径約0.25μmの四フッ化エチレン樹脂粒子を分散したものである。具体的にはアンチモンドーピング低抵抗化した粒径約0.03μmのSnO2粒子を樹脂100部に対して167部、更に四フッ化エチレン樹脂粒子を20部、分散剤を1.2部分散したものである。このようにして調製した塗工液をスプレー塗工法にて厚さ約2.5μmに塗工して電荷注入層とした。

0098

これによって感光体表面層の体積抵抗値は電荷輸送層単体の場合の1×1015Ωcmであったのに比べ、感光体表面の抵抗は5×1012Ωcmにまで低下した。

0099

[感光体製造例2]感光体製造例1で第5層を設けなかったこと以外は、感光体製造例1と同様に感光体を作成した。

0100

これにより、感光体表面層の体積抵抗値は、1×1015Ωcmであった。

0101

[感光体製造例3]感光体製造例1の第5層を、アンチモンをドーピングし、低抵抗化した粒径約0.03μmのSnO2粒子を光硬化性のアクリル樹脂100重量部に対して300重量部分散したものを加えたこと以外は、感光体製造例1と同様に感光体を作成した。

0102

これにより、感光体表面層の体積抵抗値は、2×107 Ωcmにまで低下した。

0103

[感光体製造例4]鏡面加工を施したアルミシリンダーにグロー放電法を用いて、阻止層光導電層及び表面層を順次形成した。

0104

まず、反応室を約7.5×10-3Paにした後、アルミシリンダーを250℃に保ちつつ、SiH4 ,B2 H6 ,NO及びH2ガスを反応室に送り込む一方、反応室よりガスを流出させ、30Pa程度の内圧にした後にグロー放電を生起させ、5μmの阻止層を形成した。

0105

この後、阻止層の形成と同様な方法を用い、SiH4 及びH2ガスを使用し、50Paの内圧にした後に、20μmの光導電層を形成し、更に、SiH4 、CH4 及びH2 ガスを使用し、55Paの圧力下でグロー放電により膜厚0.5μmのSiとCからなる表面層を形成し、アモルファスシリコン感光体を作成した。

0106

[帯電部材製造例1]Fe2 O3 、CuO、Zn0のそれぞれの金属酸化物をモル比2.3:1:1になるように量混合し、更に燐を全重量の0.042重量%となるように添加し、得られた混合粉に結着樹脂としてPVA(ポリビニルアルコール)の水溶液(PVA量としては0.5〜5.0重量%)を加え、スラリーとした後、スプレードライヤーにより造粒した。得られた造粒粉大気中で1100〜1300℃で焼成し、解砕した後、分級による所望の粒度の磁性粒子を得た。

0107

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は32.3μm、50%径と5%径の比1.66であった。

0108

[帯電部材製造例2]添加する燐を酸化燐として、添加量を磁性粒子全重量に含有される燐量が0.035重量%となるようにした以外は製造例1と同様の方法で作製した。

0109

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は24.7μm、50%径と5%径の比は1.58であった。

0110

[帯電部材製造例3]製造例1で金属酸化物であるFe2 O3 、CuO、Zn0のモル比を2.4:1:1となるように秤量混合し、燐を全重量の0.003重量%となるよにした以外は製造例1と同様の方法で磁性粒子を作製した。粒度分布をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は45μm、50%径と5%径の比は1.61である磁性粒子。

0111

[帯電部材製造例4]製造例1で金属酸化物であるFe2 O3 、CuO、Zn0のモル比を3.5:1:0.5となるように秤量混合し、燐を全重量の0.95重量%となるように添加した以外は製造例1と同様の方法で磁性粒子を作製した。

0112

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は42μm、50%径と5%径の比は1.59であった。

0113

[帯電部材製造例5]磁性粒子芯材として磁性粒子製造例1で得られたフェライト粒子を用い、表面被覆材として、ピーク分子量28000のポリパーフロロアルキルメタクリレートポリメチルメタクリレート共重合体及びピーク分子量28000のメチルメタクリレートブチルアクリレート共重合体それぞれ5部ずつをトルエンメチルエチルケトン(1:1)混合溶媒10部中に添加、混合し、更にその樹脂溶液導電性カーボンブラックを分散させて抵抗を調整した導電性樹脂溶液を作製した。混合樹脂全体としてはMn=8000、Mw=45000、Mw/Mn=5.6であった。この被覆溶液を、上記の磁性粒子粒子に、樹脂被覆量が磁性粒子に対し1部となるよう塗布し、所望のカーボン含有フッ素系樹脂被覆磁性粒子の帯電部材を作製した。

0114

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は33.4μm、50%径と5%径の比は1.58であった。

0115

[帯電部材製造例6]磁性粒子芯材として磁性粒子製造例1で得られたフェライト粒子を用い、表面被覆材として、ピーク分子量28000のポリパーフロロアルキルメタクリレート−ポリメチルメタクリレート共重合体及びピーク分子量3800のメチルメタクリレート−ブチルアクリレート共重合体それぞれ5部ずつをトルエン−メチルエチルケトン(1:1)混合溶媒100部中に添加、混合し、更にその樹脂溶液に導電性カーボンブラックを分散させて抵抗を調整した導電性樹脂溶液を作製した。混合樹脂全体としてはMn=4000、Mw=42000、Mw/Mn=10.5であった。これらの原料を使用し、磁性粒子製造例5と同様の方法により得られたカーボン含有フッ素系樹脂被覆磁性粒子の帯電部材を作製した。

0116

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は33.1μm、50%径と5%径の比は1.58であった。

0117

[帯電部材製造例7]磁性粒子芯材として磁性粒子製造例1で得られたフェライト粒子を用い、表面被覆材として、ピーク分子量4000のポリエチレン樹脂0.1部、ピーク分子量100000のポリエチレン樹脂0.9部及に導電性カーボン20部を分散して抵抗を調整した導電性樹脂溶液を用いた。混合樹脂全体としてはMn=13000、Mw=370000、Mw/Mn=28.5であった。これらの原料を使用し、磁性粒子製造例5と同様の方法により得られたカーボン含有ポリエチレン樹脂被覆磁性粒子を帯電部材として作製した。

0118

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は33.8μm、50%径と5%径の比は1.59であった。

0119

[帯電部材製造例8]磁性粒子として磁性粒子製造例1で得られたフェライト粒子を用い、表面被覆用樹脂として、ピーク分子量50000、Mn=9000、Mw=140000、Mw/Mn=15.6のポリエチレン樹脂を用いた以外は磁性粒子製造例7と同様の方法により得られたポリエチレン樹脂被覆磁性粒子を帯電部材として作製した。

0120

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は33.2μm、50%径と5%径の比は1.58であった。

0121

[帯電部材製造例9]磁性粒子として磁性粒子製造例2で得られたフェライト粒子を用い、表面被覆用樹脂として、トルエンーメチルエチルケトンーブタノール水系混合溶媒に導電性カーボンブラックを分散させて抵抗を調整したシリコーン樹脂被覆溶液を用い、この被覆溶液を上記磁性粒子に樹脂被覆量が磁性粒子に対して1部となるように塗布し、所望のカーボン含有シリコーン系樹脂被覆磁性粒子を作製した。

0122

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は30.8μm、50%径と5%径の比は1.59であった。

0123

[帯電部材製造例10]磁性粒子としてマグネタイト(FeO・Fe2 O3 )粒子の帯電部材である磁性粒子を作製した。

0124

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径20μm、50%径と5%径の比は1.81であった。

0125

[帯電部材製造例11]添加する燐の添加量を磁性粒子全重量に含有される燐量が6.0重量%となるようにした以外は製造例1と同様の方法で作製した。

0126

上記の磁性粒子をレーザー回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、測定したところ、50%径は35.3μm、50%径と5%径の比は1.70であった。

0127

(実施例1)前記感光体と接触帯電部材を用いて帯電を行う際の原理について説明する。

0128

本発明においては中抵抗の接触帯電部材で、中抵抗の表面抵抗を持つ感光体表面に電荷注入を行うものであるが、本実施例は感光体表面材質の持つトラップ準位に電荷を注入するものではなく、電荷注入層の導電性粒子に電荷を充電して帯電を行うものである。

0129

具体的には電荷輸送層を誘電体アルミ基板と電荷注入層内の導電粒子両電極板とする微小コンデンサーに接触帯電部材で電荷を充電する理論に基づくものである。この際、導電性粒子は互いに電気的には独立であり、一種の微小なフロート電極を形成している。このため、マクロ的には感光体表面は均一電位に充電、帯電されているように見えるが、実際には微小な無数の充電された導電性粒子が感光体表面を覆っているような状況となっている。このため、レーザーによって画像露光を行ってもそれぞれの粒子は電気的に独立であるため静電潜像を保持することが可能になる。

0130

次に、本実施例で用いた電子写真方式のプリンターについて図2を用いて説明する。プロセススピードは98mm/secであり、感光体10は感光体製造例1で製造された感光体を使用した。

0131

接触帯電部材l1は磁気ブラシとして穂立ちさせるための表面をブラスト処理した非磁性のアルミニウム製の導電スリーブと、これに内包されるマグネットロールから構成されるものを用い、該磁性粒子保持スリーブと感光体との間隙は約500μmとし、帯電部材として帯電部材製造例1で得られた磁性粒子を、感光体との間に幅約5mmの帯電ニップを形成させるようにスリーブ上にコートした。また、マグネットロールは固定、スリーブ表面が感光体表面の周速に対して1倍の速さで逆方向に回転するようにし、感光体と磁気ブラシが均一に接触するようにした。

0132

なお、磁気ブラシと感光体の間に周速差を設けない場合には、磁気ブラシ自体は物理的な復元力を持たないため、感光体のフレ偏心等で磁気ブラシが押し退けられた場合、磁気ブラシのニップが確保できなくなり易く帯電不良を起こすことがある。このため常に新しい磁気ブラシの面を当てることが好ましいので、本実施例では2倍の速さで逆方向に回転させるようにした帯電装置を用いて帯電を行った。

0133

次に、露光部で画像露光を受ける。これは、画像信号に従って強度変調を受けたレーザダイオードからのレーザ光12をポリゴンミラーを用いて走査することにより、感光体にレーザー光照射し静電潜像を形成する。

0134

次に、前記製造例のトナーを用いて2成分現像を行う。

0135

現像剤は平均粒径が35μmであり、表面をシリコーン樹脂で被覆したCu−Znフェライトキャリアとトナー製造例のトナーからなる現像剤を用いる。トナーとキャリアは重量比で5:100の比率で混合した。

0136

マグネットを内包したトナー担持体13上に現像剤のコート層制御のために500μmのギャップを設けて非磁性のステンレス製ブレードを取り付け、これに前記現像材をコートし、コート厚を規制した。

0137

この状態で、−550Vの直流電圧に周波数2000Hz、ピーク間電圧2.0KVの交流電圧を重畳した電圧を印加して、トナー担持体と感光体の間で2成分現象を行った。なお、トナー担持体であるステンレススリーブの回転速度は、感光体との対向部分において同方向に、感光体と200%に設定した。

0138

このようにしてトナーで顕視化された像は、次に転写材14に転写される。転写手段としては中抵抗の転写ローラ15を用いる。本実施例ではローラ抵抗値は5×108 Ωのものを用い、+2500VのDC電圧を印加して転写を行った。

0139

転写材上にトナー像を転写されたプリント画像は、その後熱定着ローラ17によって定着を受け、機外に排出される。また、転写されなかったトナーはクリーニングブレード16で感光体表面からかき落とされ、次の画像形成に備えられる。

0140

以上のような構成のプリンターで感光体の表面電位、リーク、流れ画像評価を23℃/65%の環境下で、以下の評価項目に従って評価を行った。結果を表2に示す。

0141

評価1)磁性粒子の抵抗値を図1で示す粒子を充填させる方法で100V印加電圧で測定した。

0142

評価2)帯電装置の評価として帯電部材に−700Vの直流電圧を印加し、0Vであった感光体の1周目の表面電位と、2周目以降の飽和電位を測定し、飽和電位と1周目電位の電位差(電位の収束性)を測定した。

0143

○:電位差が15V以内
○△:電位差が15〜30V
△:電位差が30〜60V(実用下限レベル
×:電位差が60V以上

0144

評価3)感光体製造例1の感光体を使用し、感光体上の感光層を1mm2 程度剥ぎ取りアルミ基層を露出させた状態の欠陥感光体を用いて、画像出しを行い、絶縁破壊による帯電不良による画像不良の程度を以下の評価項目に従って評価を行った。

0145

○:優秀(画像不良が感光体の欠陥部分にとどまっている)
△:実用下限(画像不良が感光体の欠陥部分から30mm程度のもの)
×:実用不可(画像不良が画像全体に拡がっているもの)

0146

評価4)電位が横方向に流れることによる画像流れの評価を文字画像によって、以下の評価項目に従って評価を行った。

0147

○:優秀(画像流れ未発生)
×:実用不可(画像流れ発生)

0148

評価5)耐久性の促進評価としてクリーニング部材であるクリーニングブレードを除去し、ベタ黒画像の画像出し耐久を500枚行い、耐久前後の帯電性を、新品な感光体に交換して評価2)と同様の方法で評価し、耐久前後での帯電性の低下を以下の評価項目に従い評価をした。

0149

○:耐久後の帯電性が耐久前に比べて30V以内の低下
○△:耐久後の帯電性が耐久前に比べて30〜50Vの範囲の低下
△:耐久後の帯電性の耐久前に比べて50〜90Vの範囲の低下(実用下限レベル)
×:耐久後の帯電性の耐久前に比べて90V以上の低下

0150

(実施例2〜12、比較例1〜3)表1に実施例1〜12、比較例1〜3の内容を整理し、結果を表2に示す。

0151

なお、実施例7の画像出し耐久評価は画像露光を非画像部へのレーザー露光であるバックスキャンにして正現像を行い、現像バイアスを+180Vの直流電圧に周波数2000Hz、ピーク間電圧1.5KVの交流電圧を重畳した電圧と変更して画像出しを行った。

0152

0153

ID=000003HE=120 WI=108 LX=0510 LY=0300
なお、比較例3は感光体への付着があり、測定不可能。

発明の効果

0154

本発明では、電子写真感光体と該電子写真感光体に接触配置される帯電部材を有し、該帯電部材に電圧を印加することにより該電子写真感光体を帯電させる電子写真帯電装置において、該電子写真感光体の体積抵抗値が1×108 Ωcm以上であり、かつ該帯電部材が0.001〜5重量%の燐成分を含有する磁性粒子を有し、該磁性粒子の体積抵抗値が1×104 Ωcm以上1×1011Ωcm以下であることにより、感光体上へ良好な帯電を行うことが可能になり、更に、感光体表面に電荷を注入させるための電荷注入層を設け、これに対して上述と同様な磁性粒子による接触帯電装置で帯電を行うことにより、注入帯電により均一な帯電を感光体表面に与え、感光体に欠陥が生じてもリーク画像等の画像不良の無い、安定した画像を得ることが可能になり、また磁性粒子の表面に樹脂被覆層を設けることで磁性粒子へのトナーの付着、汚染を抑制することができ、長期にわたり良好な画像を得ることが可能になる。

図面の簡単な説明

0155

図1電気抵抗測定装置を模式的に示した概略図である。
図2本発明の電子写真方式のプリンターの概略構成図である。
図3動的電気抵抗測定装置を模式的に示した概略図である。

--

0156

1主電極
2 上部電極
3絶縁物
4電流計
5電圧計
6定電圧装置
7磁性粒子
8ガイドリング
10感光ドラム
11接触帯電部材
12露光手段
13トナー担持体
14転写材
15転写ローラ
16クリーニングブレード
17熱定着ローラ
21 はマグ内包スリーブ
21−a導電スリーブ
21−bマグネットロール
22アルミドラム
23帯電部材とアルミドラムとのニップ幅
24 マグ内包スリーブとアルミドラムとのギャップ
25 電流計
26 定電圧装置
27 帯電部材である磁性粒子

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