JP2009244667A - Electrifying member, process cartridge and electrophotographic equipment using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、帯電部材、これを用いたプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関し、より詳しくは、電子写真感光体を接触帯電する帯電部材に関する。 The present invention relates to a charging member, a process cartridge and an electrophotographic apparatus using the charging member, and more particularly to a charging member that contacts and charges an electrophotographic photosensitive member.
複写機やレーザープリンター等の電子写真装置において、感光体表面を一様に帯電し画像を介して露光することにより静電潜像を形成し、静電潜像を現像して得られるトナー像を記録材へ転写して画像の形成が行われている。このように感光体表面を一様に帯電するために、感光体表面に接触しその表面を帯電する帯電ローラーが使用されている。この種の帯電ローラーとして、軸芯上に発泡体からなる導電性弾性層を形成し、これをシームレスチューブに挿入し表面層を形成することにより、表面に平滑面を形成し、感光体表面の均一な帯電を可能としたものが知られている(特許文献1)。 In an electrophotographic apparatus such as a copying machine or a laser printer, an electrostatic latent image is formed by uniformly charging the surface of a photosensitive member and exposing through an image, and a toner image obtained by developing the electrostatic latent image is obtained. An image is formed by transferring to a recording material. In order to uniformly charge the surface of the photoreceptor in this way, a charging roller that contacts the surface of the photoreceptor and charges the surface is used. As this type of charging roller, a conductive elastic layer made of foam is formed on the shaft core, and this is inserted into a seamless tube to form a surface layer, thereby forming a smooth surface on the surface of the photoreceptor. A device that enables uniform charging is known (Patent Document 1).
近年、省スペース、省エネルギー等の観点から、電子写真装置に対し小型化、軽量化の要請に加え、更なる高速、高画質、高信頼性が要請されている。帯電ローラーに対しては特に長期に亘って感光体の均一帯電を維持することが求められている。帯電ローラーの装着されたトナーカートリッジにおいては、1枚目からトナーを消費して最後の1枚の画像形成に至るまで、帯電ローラーにより感光体を一定の電荷に帯電し、常に安定した画像を形成することが求められる。帯電ローラーの帯電性を悪化させる主な要因の1つには、トナーに含まれる添加剤成分や記録材からの紙粉、カートリッジ内の各パーツをスムーズに駆動させる潤滑材等の絶縁性の成分が、感光体を介して帯電ローラー表面に付着することが挙げられる。このような絶縁性の成分の付着を抑制する対策として、帯電ローラーの表面の形成に離型性がよいとされるフッ素系樹脂材料を用いる方法や(特許文献2)、ポリアクリロニトリル材料を用いる方法が提案されている(特許文献3)。 In recent years, from the viewpoints of space saving, energy saving, etc., in addition to requests for miniaturization and weight reduction of electrophotographic apparatuses, further high speed, high image quality, and high reliability are required. The charging roller is required to maintain uniform charging of the photosensitive member particularly for a long period of time. In a toner cartridge equipped with a charging roller, the charging roller charges the photoconductor to a constant charge from the first sheet until toner is consumed and the last image is formed, and a stable image is always formed. It is required to do. One of the main factors that deteriorate the charging property of the charging roller is an insulating component such as an additive component contained in the toner, paper dust from the recording material, and a lubricant that smoothly drives each part in the cartridge. May adhere to the surface of the charging roller through the photosensitive member. As a measure for suppressing the adhesion of such insulating components, a method using a fluororesin material that is considered to have good releasability for forming the surface of the charging roller, or a method using a polyacrylonitrile material (Patent Document 2) Has been proposed (Patent Document 3).
しかしながらこれらの対策を行っても、例えばトナー添加剤成分のシリカ等の絶縁性の微粉体が徐々に帯電ローラー表面に付着・堆積し、感光体との均一な接触が阻害され、感光体の帯電に不均一が生じ、高速、高画質の画像形成には問題がある。
本発明の課題は、これらの絶縁性の微粒子の帯電部材への付着を抑制し、長期に亘って感光体の均一な帯電を可能とし、耐久終了時も良好な画像が得られる帯電部材を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a charging member that suppresses the adhesion of these insulating fine particles to the charging member, enables uniform charging of the photoreceptor over a long period of time, and obtains a good image even at the end of the durability. There is to do.
本発明者らは、帯電部材表面に微粉体が付着する原因について探求した。その原因として、感光体と帯電部材との接触面において微粉体が押しつぶされ、より軟らかい帯電部材に減り込み堆積すると考えられた。そこで、帯電部材表面を粗面化し帯電部材と感光体との接触面に適度な隙間を形成し、絶縁性の微粉体を帯電部材と感光体間で押し潰すことを抑制することで、帯電部材への減り込みを抑制することができると考えた。そこで、表面層に特定の範囲の粒子径を有する樹脂粒子を含有させ、マトリックス樹脂と樹脂粒子の溶解性パラメーター(SP値ともいう。)が特定の関係を有し、表面粗さを特定の範囲とすることにより、帯電部材への微粉体の付着を抑制できることの知見を得た。かかる知見に基づき、本発明を完成するに至った。 The present inventors have investigated the cause of the fine powder adhering to the surface of the charging member. As a cause, it was considered that the fine powder was crushed on the contact surface between the photosensitive member and the charging member, and decreased and deposited on the softer charging member. Therefore, the charging member surface is roughened to form an appropriate gap on the contact surface between the charging member and the photosensitive member, and to suppress crushing of the insulating fine powder between the charging member and the photosensitive member. It was thought that the decline to the can be suppressed. Therefore, the surface layer contains resin particles having a particle diameter in a specific range, the solubility parameter (also referred to as SP value) of the matrix resin and the resin particles has a specific relationship, and the surface roughness is in a specific range. As a result, it was found that adhesion of fine powder to the charging member can be suppressed. Based on this knowledge, the present invention has been completed.
即ち、本発明は、支持部材と、導電性被覆層とを有する帯電部材において、
導電性被覆層は、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれるいずれか1種以上を含有するマトリックス樹脂と、平均粒径が3μm以上30μm以下の樹脂粒子とを含有し、
マトリックス樹脂の溶解性パラメーターと樹脂粒子の溶解性パラメーターとの差が絶対値で1.5以上3.0以下であり、表面の10点平均粗さRzの値が2.5μm以上、7.5μm以下の範囲であることを特徴とする帯電部材に関する。
That is, the present invention provides a charging member having a support member and a conductive coating layer.
The conductive coating layer contains a matrix resin containing any one or more selected from thermoplastic elastomers and thermoplastic resins, and resin particles having an average particle size of 3 μm or more and 30 μm or less,
The difference between the solubility parameter of the matrix resin and the solubility parameter of the resin particles is 1.5 to 3.0 in absolute value, and the value of the 10-point average roughness Rz of the surface is 2.5 μm to 7.5 μm The present invention relates to a charging member having the following range.
また、本発明は、電子写真装置に着脱自在に設けられ、静電潜像を担持する感光体、帯電部材、現像手段及びクリーニング手段から選ばれるいずれか2以上を有するプロセスカートリッジにおいて、
帯電部材が上記帯電部材であることを特徴とするプロセスカートリッジに関する。
Further, the present invention provides a process cartridge that is detachably provided in an electrophotographic apparatus and has any two or more selected from a photosensitive member that carries an electrostatic latent image, a charging member, a developing unit, and a cleaning unit.
The present invention relates to a process cartridge, wherein the charging member is the charging member.
また、本発明は、静電潜像を担持する感光体と、帯電部材と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段とを有する電子写真装置において、帯電部材が上記帯電部材であることを特徴とする電子写真装置に関する。 The present invention also provides an electrophotographic apparatus having a photosensitive member carrying an electrostatic latent image, a charging member, a developing unit, a transfer unit, and a cleaning unit, wherein the charging member is the charging member. The present invention relates to an electrophotographic apparatus.
本発明の帯電部材は、絶縁性の微粒子の帯電部材への付着を抑制し、長期に亘って感光体の均一な帯電を可能とし、耐久終了時も良好な画像を得ることができる。 The charging member of the present invention suppresses the adhesion of insulating fine particles to the charging member, makes it possible to uniformly charge the photosensitive member over a long period of time, and a good image can be obtained even at the end of durability.
本発明の帯電部材は、支持部材と、導電性被覆層とを有する。そして、導電性被覆層は、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれるいずれか1種以上を含有するマトリックス樹脂と、平均粒径が3μm以上30μm以下の樹脂粒子とを含有する。マトリックス樹脂の溶解性パラメーターと樹脂粒子の溶解性パラメーターとの差が絶対値で1.5以上3.0以下であり、表面の10点平均粗さRzの値が2.5μm以上7.5μm以下の範囲であることを特徴とする。 The charging member of the present invention has a support member and a conductive coating layer. And an electroconductive coating layer contains the matrix resin containing any 1 or more types chosen from a thermoplastic elastomer and a thermoplastic resin, and the resin particle whose average particle diameter is 3 micrometers or more and 30 micrometers or less. The difference between the solubility parameter of the matrix resin and the solubility parameter of the resin particles is 1.5 to 3.0 in absolute value, and the value of the 10-point average roughness Rz of the surface is 2.5 to 7.5 μm It is the range of these.
[支持部材]
本発明の帯電部材における支持部材は、導電性であり、上層の導電性被覆層を支持し、感光体の帯電を行うことができる強度を有するものであれば、その材質、形状を問わない。支持部材としては、支持体上に弾性層を有するものが、感光体とニップを形成して接触しその帯電を均一に行うことができるため、好ましい。支持体の材質としては、具体的には、鉄、銅、ステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属あるいは金属酸化物分散樹脂等を挙げることができる。支持体の形状としては、板状であってもよいが、帯電部材がローラー状であることが、感光体との均一な接触が容易となるため、円筒状、円柱状であることが好ましい。かかる円筒状、円柱状の支持体としては、例えば7mm〜16mmの外径を有するものを挙げることができる。支持体上に設けられる弾性層の材質としては、具体的には以下のものを挙げることができる。クロロプレンゴム、イソプレンゴム、EPDMゴム、ポリウレタンゴム、エポキシゴム、又はブチルゴム等のゴムや、ポリスチレンブタジエン、ポリウレタン、ポリエステル、又はポリエチレン酢酸ビニル等の樹脂。
[Support member]
The supporting member in the charging member of the present invention is not particularly limited as long as it is conductive, supports the upper conductive coating layer, and has a strength capable of charging the photosensitive member. As the support member, one having an elastic layer on the support is preferable because it can form a nip and contact with the photoconductor to uniformly charge the photoconductor. Specific examples of the material for the support include metals such as iron, copper, and stainless steel, carbon dispersion resins, metals, and metal oxide dispersion resins. The shape of the support may be a plate shape, but it is preferable that the charging member is a roller shape so that uniform contact with the photoreceptor is facilitated, so that it is cylindrical or columnar. Examples of the cylindrical and columnar supports include those having an outer diameter of 7 mm to 16 mm, for example. Specific examples of the material for the elastic layer provided on the support include the following. Rubbers such as chloroprene rubber, isoprene rubber, EPDM rubber, polyurethane rubber, epoxy rubber, or butyl rubber, and resins such as polystyrene butadiene, polyurethane, polyester, or polyethylene vinyl acetate.
弾性層には、更に、カーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤を含有させてもよい。また、弾性層は複数層から構成されるものであってもよい。 The elastic layer may further contain a conductive agent such as carbon black, metal and metal oxide particles. The elastic layer may be composed of a plurality of layers.
このような弾性層は、例えば、0.5mm〜5mmの厚さであることが好ましい。また、弾性層は、例えば、体積抵抗が101Ω・cm〜109Ω・cm程度の範囲の抵抗値を有することが好ましい。 Such an elastic layer preferably has a thickness of 0.5 mm to 5 mm, for example. The elastic layer preferably has a resistance value in the range of, for example, a volume resistance of about 10 1 Ω · cm to 10 9 Ω · cm.
[導電性被覆層]
[マトリックス樹脂]
本発明の帯電部材の導電性被覆層は、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれるいずれか1種以上を含有する。マトリックス樹脂を形成する熱可塑性エラストマーとしては、具体的には、以下のものを挙げることができる。ポリエステル、ポリウレタン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12等のポリアミド、スチレンエチレンブチル、エチレンブチル、ニトリルブタジエンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン。1,2−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)、スチレン−ブタジエン−スチレンの水添加物(SEBS)等。
[Conductive coating layer]
[Matrix resin]
The conductive coating layer of the charging member of the present invention contains any one or more selected from thermoplastic elastomers and thermoplastic resins. Specific examples of the thermoplastic elastomer forming the matrix resin include the following. Polyamides such as polyester, polyurethane,
また、マトリックス樹脂を形成する熱可塑性樹脂としては、具体的には、以下のものを挙げることができる。ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、又はポリブチレンテレフタレート(PBT)等の飽和ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリスチレン。ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、ポリウレタン、ポリフェニレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン。アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)、アクリロニトリル−エチレン/プロピレンゴム−スチレン樹脂(AES)又はアクリロニトリル−アクリルゴム−スチレン樹脂(AAS)等のスチレン系及びアクリル系樹脂。ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のポモポリマー、コーポリマー。 Specific examples of the thermoplastic resin forming the matrix resin include the following. Saturated polyester such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), or polybutylene terephthalate (PBT), polyether, polyamide, polycarbonate, polyacetal, acrylonitrile butadiene styrene, polystyrene. High impact polystyrene (HIPS), polyurethane, polyphenylene oxide, polyvinyl acetate, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene. Styrenic and acrylic resins such as acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), acrylonitrile-ethylene / propylene rubber-styrene resin (AES) or acrylonitrile-acrylic rubber-styrene resin (AAS). Pomopolymers and copolymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride.
上記熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂は1種又は2種以上を組み合わせて使用することができるが、マトリックス樹脂中、熱可塑性エラストマーを50質量%以上含有することが好ましい。熱可塑性エラストマーの含有量が50質量%以上であれば、導電性被覆層においてゴム性が得られ、表面にひび割れが発生するなどの弊害を抑制することができる。 The thermoplastic elastomer and the thermoplastic resin can be used alone or in combination of two or more, but the matrix resin preferably contains 50% by mass or more of the thermoplastic elastomer. If the content of the thermoplastic elastomer is 50% by mass or more, the conductive coating layer can be made rubbery, and adverse effects such as the occurrence of cracks on the surface can be suppressed.
[樹脂粒子]
上記導電性被覆層に含有される樹脂粒子は、導電性被覆層の形成時に、上記熱可塑性材料との混練、押出し成形時において、例えば、200℃近傍の温度領域において溶融したり変形しない耐熱性、耐分解性、耐反応性を有する必要がある。樹脂粒子はマトリックス樹脂との関連において材質を適宜選択する。具体的には、アクリル粒子、ウレタン粒子、ポリメタクリル酸メチル粒子、ポリメタクリル酸ブチル粒子、ポリスチレン粒子等を挙げることができる。
[Resin particles]
The resin particles contained in the conductive coating layer have a heat resistance that does not melt or deform in the temperature range near 200 ° C., for example, during kneading or extrusion molding with the thermoplastic material when forming the conductive coating layer. It must have decomposition resistance and reaction resistance. The material of the resin particles is appropriately selected in relation to the matrix resin. Specific examples include acrylic particles, urethane particles, polymethyl methacrylate particles, polybutyl methacrylate particles, and polystyrene particles.
樹脂粒子の平均粒子径は、3μm以上30μm以下であり、より好ましくは5μm以上15μm以下である。樹脂粒子の平均粒子径が3μm以上であれば、導電性被覆層表面に適切な粗さを形成することができ、絶縁性微粉の付着を抑制することができる。平均粒子径が30μm以下であれば充分な表面粗さを形成することができ、また、表面粗さが過大となって異常放電が発生し、画像不良を招来することを抑制することができる。 The average particle diameter of the resin particles is 3 μm or more and 30 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 15 μm or less. If the average particle diameter of the resin particles is 3 μm or more, an appropriate roughness can be formed on the surface of the conductive coating layer, and adhesion of insulating fine powder can be suppressed. If the average particle size is 30 μm or less, a sufficient surface roughness can be formed, and an excessive discharge due to an excessive surface roughness can be prevented from causing an image defect.
樹脂粒子の平均粒子径は、動的光散乱法・レーザー回折法・遠心沈降法等の測定方法により測定することができるが、これらのうちレーザー回折法が好ましい。レーザー回析法による測定値としは、光の回折現象とミー散乱現象を利用したSIMAZU社製SALDにて測定して得られる測定値を採用することができる。 The average particle diameter of the resin particles can be measured by a measuring method such as a dynamic light scattering method, a laser diffraction method, or a centrifugal sedimentation method, and among these, the laser diffraction method is preferable. As a measured value by the laser diffraction method, a measured value obtained by measuring with a SALD manufactured by SIMAZU using a light diffraction phenomenon and a Mie scattering phenomenon can be adopted.
樹脂粒子は、導電性被覆層にマトリックス樹脂100質量部に対し5質量部以上50質量部以下の範囲で含有されることが好ましい。樹脂粒子がこの範囲で含有されることにより、導電性被覆層の表面10点平均粗さRzの値を2.5μm以上、7.5μm以下の範囲とすることが容易となる。 The resin particles are preferably contained in the conductive coating layer in the range of 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the matrix resin. By containing the resin particles in this range, it becomes easy to set the value of the surface 10-point average roughness Rz of the conductive coating layer to a range of 2.5 μm or more and 7.5 μm or less.
導電性被覆層の表面10点平均粗さRzは、JIS規格のとおり、粗さ曲線で最高の山頂から5番目までの山高さの平均と、最深の谷底から深い順に5番目までの谷深さの和で示される。本件の粗さ測定は、ローラーの長手方向の粗さを測定している。測定装置としては東京精密社製サーフコムを使用することができる。測定条件は測定速度0.5mm/s・測定長さ2.5mmにて、測定箇所はローラーの長手方向で中央と中央から左右に各90mm離れた箇所、周方向で0度と180度の合計6点を測定し、その平均の値を採用することができる。 The average 10-point surface roughness Rz of the conductive coating layer is the average of the peak height from the highest peak to the fifth peak in the roughness curve, and the valley depth from the deepest valley bottom to the fifth deepest, as per JIS standards. It is indicated by the sum of The roughness measurement in this case measures the roughness in the longitudinal direction of the roller. A surfcom manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd. can be used as a measuring device. The measurement conditions are a measurement speed of 0.5mm / s and a measurement length of 2.5mm. The measurement points are the center in the longitudinal direction of the roller, 90mm from the center to the left and right, and 6 points in total, 0 and 180 degrees in the circumferential direction. The average value can be adopted.
[マトリックス樹脂と樹脂粒子のSP値]
上記マトリックス樹脂のSP値と上記樹脂粒子のSP値は絶対値で1.5以上3.0以下の差を有する。SP値はFedors式によって算出されたSP値(Solubility Parameter)である。SP値は、具体的には、Polymer Engineering and Science,14,(2),147(1974)に記載の以下に示すFedors式、及び該文献に纏められているΔe1とΔv1のデータから算出した値を採用することができる。
[SP value of matrix resin and resin particles]
The SP value of the matrix resin and the SP value of the resin particles have a difference of 1.5 to 3.0 in absolute value. The SP value is an SP value (Solubility Parameter) calculated by the Fedors equation. Specifically, the SP value is a value calculated from the following Fedors equation described in Polymer Engineering and Science, 14, (2), 147 (1974), and Δe1 and Δv1 data summarized in the document Can be adopted.
δ=√〔Σ(Δe1)/Σ(Δv1)〕
式中、Δe1は各単位官能基当たりの凝集エネルギー、Δv1は各単位官能基当たりの分子容を示し、δの単位は(cal/cm3)1/2である。共重合体のSP値は、加成則が成立すると仮定し、単量体ユニットのSP値の質量比の比例配分により算出し、これをSP値とする。
δ = √ [Σ (Δe1) / Σ (Δv1)]
In the formula, Δe1 represents the cohesive energy per unit functional group, Δv1 represents the molecular volume per unit functional group, and the unit of δ is (cal / cm 3 ) 1/2 . The SP value of the copolymer is calculated by proportional distribution of the mass ratio of the SP values of the monomer units, assuming that the addition rule is established, and this is used as the SP value.
マトリックス樹脂と樹脂粒子のSP値の差が絶対値で1.5以上であれば、導電性被覆層への絶縁性微粒子の付着を抑制することができる。また、これらのSP値の差が絶対値で3.0以下であればマトリックス樹脂へ樹脂粒子を充分に分散させることができ、均一の表面粗さを有する導電性被覆層を得ることができ、感光体の均一な帯電を可能とする。 If the difference in SP value between the matrix resin and the resin particles is 1.5 or more in absolute value, adhesion of insulating fine particles to the conductive coating layer can be suppressed. Further, if the difference between these SP values is 3.0 or less in absolute value, the resin particles can be sufficiently dispersed in the matrix resin, and a conductive coating layer having a uniform surface roughness can be obtained, It enables uniform charging of the photoreceptor.
[導電性]
上記導電性被覆層は、抵抗値が、1×106Ω・cm以上、1×1011Ω・cm以下であることが好ましい。導電性被覆層の抵抗値が1×106Ω・cm以上であれば、感光体を適切に帯電することができ、1×1011Ω・cm以下であれば、感光体の帯電時に帯電部材の抵抗が上昇し耐久性が低下するのを抑制することができる。このような抵抗値を付与するためには、導電性被覆層に導電剤を含有させる方法を採用することができる。導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタン、酸化鉛等の金属酸化物を用いることができるが、カーボンブラックが適切な導電性を付与することができるため好ましい。カーボンブラックとしては、具体的には、以下の市販品を適用することができる。ケッチェンブラック(ライオンアクゾ社製)、Printex、Special Black、Color Black(以上デグサ社製)、BLACK PEARLS(キャボット社製)、旭カーボン(旭カーボン社製)、三菱カーボン(三菱化学社製)。デンカブラック(電気化学工業社製)、シースト、トーカブラック(以上東海カーボン社製)等。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
[Conductivity]
The conductive coating layer preferably has a resistance value of 1 × 10 6 Ω · cm or more and 1 × 10 11 Ω · cm or less. If the resistance value of the conductive coating layer is 1 × 10 6 Ω · cm or more, the photoconductor can be appropriately charged. If the resistance value is 1 × 10 11 Ω · cm or less, the charging member is charged when the photoconductor is charged. It is possible to prevent the resistance from increasing and the durability from decreasing. In order to provide such a resistance value, a method in which a conductive agent is contained in the conductive coating layer can be employed. As the conductive agent, metal oxides such as carbon black, graphite, titanium oxide, and lead oxide can be used, but carbon black is preferable because it can impart appropriate conductivity. As carbon black, specifically, the following commercially available products can be applied. Ketjen Black (manufactured by Lion Akzo), Printex, Special Black, Color Black (manufactured by Degussa), BLACK PEARLS (manufactured by Cabot), Asahi Carbon (manufactured by Asahi Carbon), Mitsubishi Carbon (manufactured by Mitsubishi Chemical). Denka Black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo), Seest, Toka Black (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) These can be used alone or in combination of two or more.
カーボンブラックの導電性被覆層中の含有量としては、10質量%以上60質量%以下であることが好ましく、より好ましくは、20質量%以上40質量%以下である。カーボンブラックの含有量が10質量%以上であれば、感光体の帯電時の抵抗上昇を抑制し、帯電部材の耐久性が低下するのを抑制することができる。一方、カーボンブラックの含有量が60質量%以下であれば、導電性樹脂層が高硬度となるのを抑制することができる。 The content of carbon black in the conductive coating layer is preferably 10% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 40% by mass or less. When the content of carbon black is 10% by mass or more, it is possible to suppress an increase in resistance during charging of the photoreceptor and to suppress a decrease in durability of the charging member. On the other hand, if the content of carbon black is 60% by mass or less, the conductive resin layer can be prevented from having high hardness.
上記導電性被覆層には、必要に応じて上記物質の機能を阻害しない範囲において、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、補強剤、充填剤等を含有させることができる。 The conductive coating layer can contain an anti-aging agent, a softening agent, a plasticizer, a reinforcing agent, a filler, and the like as long as the function of the substance is not impaired as required.
[導電性被覆層の形成]
導電性被覆層の形成は、押出成形、注型成形等いずれの方法によってもよいが、導電性被覆層を構成するマトリックス樹脂、樹脂粒子、カーボンブラック等の添加剤を混練して、チューブ状に形成したシームレスチューブを用いることが好ましい。具体的には、マトリックス樹脂、樹脂粒子、カーボンブラック等の添加剤とを混練し、ペレットとし、これを押出し成形機を用いてチューブ状に成形しシームレスチューブを得る。得られたシームレスチューブに支持部材を挿入し、導電性被覆層を形成する。支持部材にシームレスチューブを被覆する方法として、シームレスチューブの内径を支持部材の外径よりも大とし、物理的あるいは化学的手段、例えば熱によりシームレスチューブを収縮させ、支持部材に密着させる方法を挙げることができる。また、シームレスチューブ内径を支持部材の外径よりも小とし、物理あるいは化学的手段、例えば空気圧によりシームレスチューブを押し広げ、支持部材を圧入させて支持部材に密着させる方法を挙げることができる。シームレルチューブは、例えば、マトリックス樹脂と樹脂粒子とを含有する外層と、マトリックス樹脂とカーボンブラック等の他の添加剤とを含有する内層とからなる多層構造として形成することもできる。従来上記範囲の中程度の抵抗値を均一に有する導電性被覆層を安定して成形することは困難とされていたが、上記のようにシームレスチューブを用いることにより、極めて優れた特性を有する導電性被覆層の安定生産を行うことができる。
[Formation of conductive coating layer]
The conductive coating layer may be formed by any method such as extrusion molding or cast molding. However, additives such as matrix resin, resin particles, and carbon black constituting the conductive coating layer are kneaded into a tube shape. It is preferable to use the formed seamless tube. Specifically, additives such as matrix resin, resin particles, and carbon black are kneaded to form pellets, which are molded into a tube shape using an extrusion molding machine to obtain a seamless tube. A support member is inserted into the obtained seamless tube to form a conductive coating layer. As a method of covering the support member with the seamless tube, there is a method in which the seamless tube has an inner diameter larger than the outer diameter of the support member, and the seamless tube is contracted by physical or chemical means, for example, heat, to be in close contact with the support member. be able to. Further, there can be mentioned a method in which the inner diameter of the seamless tube is made smaller than the outer diameter of the support member, the seamless tube is expanded by physical or chemical means such as air pressure, and the support member is press-fitted and brought into close contact with the support member. The seamrel tube can also be formed as a multilayer structure including, for example, an outer layer containing a matrix resin and resin particles and an inner layer containing a matrix resin and other additives such as carbon black. Conventionally, it has been difficult to stably form a conductive coating layer having a uniform resistance value in the above range, but by using a seamless tube as described above, a conductive layer having extremely excellent characteristics can be obtained. The stable production of the conductive coating layer can be performed.
上記導電性被覆層の厚さは特に制限はないが、例えば、100μm以上600μm以下とすることができる。 Although the thickness of the said conductive coating layer does not have a restriction | limiting in particular, For example, it can be 100 micrometers or more and 600 micrometers or less.
本発明の帯電部材の一例として、支持部材とシームレスチューブを有する帯電部材は、特に製造安定性に優れ、従来安定生産が難しいとされた中抵抗領域を安定して生産できる。 As an example of the charging member of the present invention, a charging member having a support member and a seamless tube is particularly excellent in manufacturing stability, and can stably produce a medium resistance region, which has been conventionally difficult to produce stably.
本発明の帯電部材の一例として、図1に示す帯電ローラーを例示することができる。図1に示す帯電ローラーは、導電性軸芯の支持体1上に、弾性層2、導電性被覆層3を順次有し、導電性被覆層3は、導電剤含有層3aと樹脂粒子含有層3bを有する。導電性被覆層が導電剤を含有する層と樹脂粒子を含有する層との2層構造を有する場合、表面粗さを容易に制御することができる。
As an example of the charging member of the present invention, the charging roller shown in FIG. 1 can be exemplified. The charging roller shown in FIG. 1 has an
本発明のプロセスカートリッジは、電子写真装置に着脱自在に設けられ、静電潜像を担持する感光体、帯電部材、現像手段及びクリーニング手段から選ばれるいずれか2以上を有するプロセスカートリッジにおいて、上記帯電部材を備えたことを特徴とする。 The process cartridge of the present invention is a process cartridge which is detachably provided in an electrophotographic apparatus and has any two or more selected from a photoconductor that carries an electrostatic latent image, a charging member, a developing unit, and a cleaning unit. A member is provided.
本発明のプロセスカートリッジの一例として、図2に示すものを挙げることができる。図2に示すプロセスカートリッジには、主として、矢印の方向に回転可能な静電潜像を担持する感光体5が設けられる。感光体に対向して、現像手段である現像ローラー4と、帯電部材である帯電ローラー8とが配置され、現像剤を収納する現像剤容器9内に現像剤塗布用ローラー6が設けられ、現像剤容器9の端部に現像ブレード7とが一体化されて設けられている。
An example of the process cartridge of the present invention is shown in FIG. The process cartridge shown in FIG. 2 is mainly provided with a
本発明の電子写真装置は、静電潜像を担持する感光体と、帯電部材と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段とを有する電子写真装置において、帯電部材が上記帯電部材であることを特徴とする。 The electrophotographic apparatus of the present invention is an electrophotographic apparatus having a photosensitive member carrying an electrostatic latent image, a charging member, a developing unit, a transfer unit, and a cleaning unit, wherein the charging member is the charging member. It is characterized by.
本発明の電子写真装置の一例として、図3に示すタンデム方式のカラー電子写真装置を挙げることができる。図3の概略構成図に示す電子写真装置には、イエロートナー、マゼンダトナー、シアントナー、ブラックトナーなど各色トナー毎に設けられる画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kが設けられる。各画像形成ユニットは上記プロセスカートリッジを適用することができる。この、電子写真装置には、帯電ローラー8によって一様に帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段(図示せず)が設けられる。更に、記録材を搬送する搬送ベルト10を介して、各画像形成ユニットの感光体に対向して設けられる転写手段としての転写ローラー12、記録材上の画像の定着を行う定着装置13等が備えられる。その他、転写後に感光体上に残留する現像剤の除去を行うクリーニング手段(図示せず)等が設けられる。
As an example of the electrophotographic apparatus of the present invention, a tandem color electrophotographic apparatus shown in FIG. 3 can be given. The electrophotographic apparatus shown in the schematic configuration diagram of FIG. 3 includes
このような電子写真装置による画像形成は、以下のようにして行う。 Image formation by such an electrophotographic apparatus is performed as follows.
感光体5を帯電ローラー8によって均一に帯電する。次に、露光手段によって感光体上に、潜像を形成する。現像剤塗布用ローラー6によって、現像ローラー4の表面に現像剤を送り、現像ブレード7によって現像ローラー4の表面上に均一の厚さの現像剤の薄膜を形成する。その状態で現像ローラーと感光体を接触させ現像を行う。感光体上に形成したトナー像は、搬送ベルト10によって搬送される記録材Pの裏面から転写ローラーによって押圧され、転写ローラーに印加した転写バイアス電荷によって記録材へ移動する。搬送ベルトは各画像形成ユニットと同期して移動して記録材を搬送するため、各画像形成ユニットにおいて形成されたトナー像は記録材に重畳して転写される。記録材上の重畳トナー像が、定着装置において熱と圧力によって、記録材上に定着されることにより、画像形成が完了する。
The
本発明のプロセスカートリッジは、上記の他、感光体上のトナー像を転写材に転写する転写ローラーや、クリーニング部材等を上記の部材と共に又は上記の部材のいずれか一個または二個以上と交換して一体的に設けたものであってもよい。 In the process cartridge of the present invention, in addition to the above, the transfer roller for transferring the toner image on the photosensitive member to the transfer material, the cleaning member, etc. are exchanged together with the above member or one or more of the above members. May be provided integrally.
以下に、本発明の帯電部材、プロセスカートリッジ、電子写真装置を具体的に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されるものではない。 The charging member, process cartridge, and electrophotographic apparatus of the present invention will be specifically described below in detail, but the technical scope of the present invention is not limited to these.
[実施例1]
以下の材料を加圧式ニーダーを用いて20〜220℃で溶融混練した後、冷却、粉砕機で粉砕し、単軸押出機を用いて140℃〜200℃で外層用ペレットを造粒した。
熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマー100質量部
樹脂粒子としてSP値10.0、平均粒子径8μmのウレタン樹脂粒子20質量部
導電剤としてカーボンブラック60質量部
添加剤としてステアリン酸カルシウム1質量部
また、以下の材料を加圧式ニーダーを用いて180℃で15分間混練し、冷却粉砕し、単軸押出機を用いて内層用ペレットを造粒した。
熱可塑性ポリウレタンエラストマー100質量部
ケッチェンブラック16質量部
酸化マグネシウム10質量部
ステアリン酸カルシウム1質量部
上記2種のペレットを用いて、内径16.5mmのダイスと外径18.5mmのポイントを備えた二層押し出し機で押し出し成形後、サイジング、冷却工程を行った。その後、内径11.1mm、外層の厚さ100μm、内層の厚さ400μmの二層シームレスチューブを成形した。
[Example 1]
The following materials were melt-kneaded at 20 to 220 ° C. using a pressure kneader, then cooled and pulverized by a pulverizer, and pellets for outer layers were granulated at 140 ° C. to 200 ° C. using a single screw extruder.
100 parts by mass of olefin elastomer with SP value of 8.0 as thermoplastic elastomer, 10.0 parts by mass of resin particles as urethane particles, 20 parts by mass of urethane resin particles with an average particle diameter of 8 μm, 60 parts by mass of carbon black as an additive, calcium stearate 1 Further, the following materials were kneaded at 180 ° C. for 15 minutes using a pressure kneader, cooled and pulverized, and pellets for the inner layer were granulated using a single screw extruder.
Thermoplastic polyurethane elastomer 100 parts by weight Ketjen black 16 parts by
外径6.0mm、長さ259mmの芯金上にカーボンを配合したEPDM発泡弾性ゴム層を形成し、研磨して端部外径11.20mm、中央部外径11.40mm、長さ230mmの発泡弾性ゴム層を有する支持部材を得た。 An EPDM foamed elastic rubber layer compounded with carbon is formed on a core metal having an outer diameter of 6.0 mm and a length of 259 mm, and polished to have an end outer diameter of 11.20 mm, a central outer diameter of 11.40 mm, and a length of 230 mm. A support member having a foamed elastic rubber layer was obtained.
この支持部材にエアー圧によってシームレスチューブを嵌め込み圧密着して帯電ローラーを得た。 A seamless tube was fitted into the support member by air pressure and brought into close contact with the pressure member to obtain a charging roller.
得られた帯電ローラーのRzは、4.5μmであった。 Rz of the obtained charging roller was 4.5 μm.
[実施例2]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値6.5のフッ素系エラストマー、樹脂粒子としてSP値9.5、平均粒子径30μmのPMMA樹脂粒子50質量部を用いた。導電剤としてカーボンブラック30質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは7.2μmであった。
[Example 2]
As the outer layer pellets, a fluoroelastomer having an SP value of 6.5 as a thermoplastic elastomer, and 50 parts by mass of PMMA resin particles having an SP value of 9.5 and an average particle diameter of 30 μm were used as resin particles. 30 parts by mass of carbon black was used as a conductive agent. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the charging roller. Rz of the charging roller was 7.2 μm.
[実施例3]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマーとAS樹脂を質量比6:4で混合したものを用いた。樹脂粒子としてSP値10.0、平均粒子径3μmのウレタン樹脂粒子10質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは2.8μmであった。
[Example 3]
As an outer layer pellet, a thermoplastic elastomer having an SP value of 8.0 and an AS resin mixed at a mass ratio of 6: 4 was used. As resin particles, 10 parts by mass of urethane resin particles having an SP value of 10.0 and an average particle diameter of 3 μm were used. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the charging roller. Rz of the charging roller was 2.8 μm.
[比較例1]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値6.5のフッ素系エラストマー、樹脂粒子としてSP値10.0、平均粒子径5μmのウレタン樹脂粒子5質量部を用いた。導電剤としてカーボンブラック30質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを作成した。シームレスチューブを形成する際、チューブ表面がいびつになる面荒れが発生したが、そのまま帯電ローラーを作成した。帯電ローラーのRzは測定不能であった。
[Comparative Example 1]
As the outer layer pellet, a fluoroelastomer having an SP value of 6.5 was used as the thermoplastic elastomer, and 5 parts by mass of urethane resin particles having an SP value of 10.0 and an average particle diameter of 5 μm were used as the resin particles. 30 parts by mass of carbon black was used as a conductive agent. Other than that was carried out similarly to Example 1, and created the charging roller. When the seamless tube was formed, the surface of the tube became rough, but a charging roller was created as it was. The Rz of the charging roller could not be measured.
[比較例2]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマーを用いた。樹脂粒子としてSP値10.0、平均粒子径2.5μmのウレタン樹脂粒子10質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは2.1μmであった。
[Comparative Example 2]
As the outer layer pellet, an olefin elastomer having an SP value of 8.0 was used as the thermoplastic elastomer. As resin particles, 10 parts by mass of urethane resin particles having an SP value of 10.0 and an average particle diameter of 2.5 μm were used. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the charging roller. Rz of the charging roller was 2.1 μm.
[比較例3]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマーを用いた。樹脂粒子を用いない以外は実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは1.9μmであった。
[Comparative Example 3]
As the outer layer pellet, an olefin elastomer having an SP value of 8.0 was used as the thermoplastic elastomer. A charging roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the resin particles were not used. Rz of the charging roller was 1.9 μm.
[比較例4]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマーを用いた。樹脂粒子としてSP値9.0、平均粒子径7μmのスチレン樹脂粒子20質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは3.6μmであった。
[Comparative Example 4]
As the outer layer pellet, an olefin elastomer having an SP value of 8.0 was used as the thermoplastic elastomer. As resin particles, 20 parts by mass of styrene resin particles having an SP value of 9.0 and an average particle diameter of 7 μm were used. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the charging roller. The charging roller Rz was 3.6 μm.
[比較例5]
外層用ペレットとして、熱可塑性エラストマーとしてSP値8.0のオレフィン系エラストマーを用いた。樹脂粒子としてSP値9.5、平均粒子径40μmのPMMA樹脂粒子30質量部を用いた。それ以外は、実施例1と同様にして、帯電ローラーを得た。帯電ローラーのRzは10.5μmであった。
[Comparative Example 5]
As the outer layer pellet, an olefin elastomer having an SP value of 8.0 was used as the thermoplastic elastomer. As the resin particles, 30 parts by mass of PMMA resin particles having an SP value of 9.5 and an average particle diameter of 40 μm were used. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the charging roller. Rz of the charging roller was 10.5 μm.
[電子写真プロセスカートリッジ]
得られた帯電ローラーを図2に示すプロセスカートリッジに組み込み、これを電子写真装置に装着した。ハーフトーン画像パターンの2万枚の連続出力を行い、耐久試験を行った。初期画像と、2万枚出力後の画像について、画像上の白ポチ、黒ポチ、黒スジ等の画像不良の有無により、以下の基準により画像評価を行った。
◎:画像不良が全く認められない。
○:画像不良が殆ど認められない。
△:画像不良がローラー周期で見られる。
×:画像不良が多数見られる。
[Electrophotographic process cartridge]
The obtained charging roller was assembled in a process cartridge shown in FIG. 2 and mounted on an electrophotographic apparatus. A continuous test of 20,000 halftone image patterns was performed and a durability test was performed. For the initial image and the image after output of 20,000 sheets, image evaluation was performed according to the following criteria depending on the presence or absence of image defects such as white spots, black spots, and black stripes.
(Double-circle): Image defect is not recognized at all.
○: Almost no image defect is observed.
Δ: Image defects are seen in the roller cycle.
X: Many image defects are seen.
実施例による帯電ローラーにおいては初期、2万枚出力後も共に良好な画像を得られ、カートリッジから取り出した帯電ローラーは僅かに汚れているだけであった。一方、比較例1のローラーは初期から帯電不良による白ポチが多数発生し、比較例5のローラーは初期から異常放電起因の黒ポチが発生したため、ここで評価を中止した。比較例2、3、4、6の帯電ローラーは2万枚出力後に帯電不良による白ポチが発生した。カートリッジから帯電ローラーを取り出すとトナー外添材由来と思われるシリカの微粒子が多量に付着していた。 In the charging roller according to the example, good images were obtained at the initial stage even after outputting 20,000 sheets, and the charging roller taken out from the cartridge was only slightly stained. On the other hand, the roller of Comparative Example 1 had many white spots due to poor charging from the beginning, and the roller of Comparative Example 5 had black spots caused by abnormal discharge from the beginning, so the evaluation was stopped here. The charging rollers of Comparative Examples 2, 3, 4, and 6 generated white spots due to poor charging after outputting 20,000 sheets. When the charging roller was taken out of the cartridge, a large amount of silica fine particles that were thought to be derived from the toner external additive were adhered.
以上の結果から、本発明の帯電部材において帯電部材への付着物を低減することができ、長期に亘って良好な画像が得られることが明らかである。 From the above results, it is clear that in the charging member of the present invention, deposits on the charging member can be reduced, and a good image can be obtained over a long period of time.
1 支持体(支持部材)
2 弾性層(支持部材)
3a 導電剤含有層(導電性被覆層)
3b 樹脂粒子含有層(導電性被覆層)
4 現像ローラー(現像手段)
5 感光体
6 塗布用ローラー(現像手段)
7 現像ブレード(現像手段)
8 帯電ローラー(帯電部材)
9 現像剤容器(現像手段)
12 転写ローラー(転写手段)
P 記録材
1 Support (support member)
2 Elastic layer (support member)
3a Conductive agent-containing layer (conductive coating layer)
3b Resin particle-containing layer (conductive coating layer)
4 Development roller (development means)
5
7 Development blade (development means)
8 Charging roller (charging member)
9 Developer container (developing means)
12 Transfer roller (transfer means)
P Recording material
Claims (7)
導電性被覆層は、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂から選ばれるいずれか1種以上を含有するマトリックス樹脂と、平均粒径が3μm以上30μm以下の樹脂粒子とを含有し、マトリックス樹脂の溶解性パラメーターと樹脂粒子の溶解性パラメーターとの差が絶対値で1.5以上3.0以下であり、表面の10点平均粗さRzの値が2.5μm以上、7.5μm以下の範囲であることを特徴とする帯電部材。 In a charging member having a support member and a conductive coating layer,
The conductive coating layer contains a matrix resin containing at least one selected from thermoplastic elastomers and thermoplastic resins, and resin particles having an average particle size of 3 μm to 30 μm, and the solubility parameter of the matrix resin The absolute value of the difference between the solubility parameter of the resin particle and the resin particle is 1.5 or more and 3.0 or less, and the 10-point average roughness Rz of the surface is in the range of 2.5 μm or more and 7.5 μm or less. A charging member.
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