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CN101063852A - 图像形成装置及其使用的处理盒、带电辊的制造方法 - Google Patents

图像形成装置及其使用的处理盒、带电辊的制造方法 Download PDF

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CN101063852A
CN101063852A CNA2007101019471A CN200710101947A CN101063852A CN 101063852 A CN101063852 A CN 101063852A CN A2007101019471 A CNA2007101019471 A CN A2007101019471A CN 200710101947 A CN200710101947 A CN 200710101947A CN 101063852 A CN101063852 A CN 101063852A
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Abstract

提供一种通过带电辊使涂敷了润滑剂的图像载体带电的图像形成装置,其可防止带电辊的滑移。带电辊是在芯棒上形成以环氧氯丙烷类橡胶为主要成分的橡胶层的装置。该橡胶层的表面通过含有异氰酸酯化合物的表面处理液进行硬化处理,通过二个磨石研磨步骤及一个抛光研磨步骤共三个研磨步骤,使十点平均粗糙度Rz变为11μm以上。

Description

图像形成装置及其使用的处理盒、带电辊的制造方法
技术领域
本发明涉及到一种在电子照相方式的图像形成装置中与形成静电潜影的图像载体抵接而使该图像载体带电的带电辊。
背景技术
在电子照相方式的图像形成中,在感光体表面形成和图像对应的静电潜影。此时,在静电潜影形成之前,需要进行使感光体表面平均带电的带电处理。其中,感光体的带电方法包括非接触带电方式、接触带电方式二种。
在非接触带电方式中,使用所谓无栅极网带电器或有栅极网带电器等,通过该带电器引起的电晕放电,以空气为介质向感光体提供电荷。在这种非接触带电方式中,由于带电器不接触感光体,因此具有可降低感光体污染及磨损的优点,但另一方面存在随着电晕放电而产生臭氧等副生成物的问题。
近些年来,从保护环境的角度出发,不利用电晕放电的接触式带电器引起世人注意。接触式带电器中,包括使施加电压的辊状的橡胶部件与感光体抵接的装置,这种含有橡胶部件的辊一般称为带电辊。
文献1公开了以下内容:为了长期、稳定地去除该带电辊(带电滚筒)表面的附着物、且充分抑制带电不良、带电不均的发生,使带电辊表面的十点平均粗糙度Rz为10μm以下。并且在文献1中还公开了:在使用该带电辊的图像形成装置中,为了提高感光体上的转印剩余色粉的清洁性、及防止感光体的膜减少,向感光体涂敷硬脂酸锌等润滑剂。
另一方面,文献2~9中公开了对带电辊的橡胶部件进行表面处理的技术。在这些文献所述的技术中,通过利用异氰酸酯化合物对由环氧氯丙烷类橡胶基材构成的橡胶部件的表面进行改性(硬化),无需在橡胶部件的周围进一步形成层,即可防止离子导电剂等从表面泄漏。
文献1:日本国公开专利公报的特开2005-189509号公报(2005年7月14日公开)
文献2:日本国公开专利公报的特开平5-281830号公报(1993年10月29日公开)
文献3:日本国公开专利公报的特开2000-346051号公报(2000年12月12日公开)
文献4:日本国公开专利公报的特开2001-348443号公报(2001年12月18日公开)
文献5:日本国公开专利公报的特开2002-40760号公报(2002年2月6日公开)
文献6:日本国公开专利公报的特开2002-82514号公报(2002年3月22日公开)
文献7:日本国公开专利公报的特开2004-191960号公报(2004年7月8日公开)
文献8:日本国公开专利公报的特开2004-191961号公报(2004年7月8日公开)
文献9:日本国公开专利公报的特开2006-53544号公报(2006年2月23日公开)
但是,上述现有的带电辊在使涂敷了硬脂酸锌等润滑剂的感光体带电时,存在易产生滑移的问题。带电辊使感光体带电时如果发生滑移,则在因滑移带电辊未接触的区域中产生电荷脱离,结果造成形成图像中产生黑条。
这种带电辊的滑移在处理速度例如为280mm/sec的高速时、或对感光体的润滑剂的涂敷量较多时变得尤其明显。并且,向带电辊仅施加直流恒定电压时,与重叠交流电压时相比,对感光体的带电电位的控制性变差,滑移引起的图像缺陷变得明显。
发明内容
本发明鉴于以上问题而产生,其目的在于提供一种通过带电辊使涂敷了润滑剂的图像载体带电的图像形成装置,其可防止带电辊的滑移。
为了解决上述问题,本发明涉及的图像形成装置,具备:涂敷了润滑剂的图像载体、及具有表面与上述图像载体抵接的橡胶层的带电辊,该图像形成装置的特征在于,上述橡胶层,其表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上。
在本说明书中,“十点平均粗糙度Rz”是指JIS B 0610-1994中规定的内容。
本发明涉及的图像形成装置所具有的带电辊和上述现有的带电辊相比,表面的十点平均粗糙度Rz的值变大。这样一来,通过使橡胶层表面比现有的表面粗糙,可提高带电辊和图像载体之间的摩擦力(夹紧力)。进一步,在本发明的图像形成装置中,对图像载体表面涂敷润滑剂,通过使带电辊的橡胶层表面变粗糙,从微观的角度而言,图像载体和带电辊的接触面积变小,因此从图像载体转移到带电辊的橡胶层表面的润滑剂的量减少。其结果是,可大幅抑制带电辊的滑移。
此外,本发明还包括一种安装到图像形成装置的处理盒,其至少具有上述图像载体和上述带电辊。
并且,本发明涉及的带电辊的制造方法中,上述带电辊具有表面与涂敷了润滑剂的图像载体抵接的橡胶层,该制造方法的特征在于,包括以下步骤:磨石研磨步骤,对上述橡胶层的表面进行磨石研磨;和抛光研磨步骤,对上述磨石研磨步骤后的上述橡胶层的表面进行抛光研磨,使该橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上,且使该橡胶层表面的最大高度Rmax小于25.8μm。
根据上述结构,可制造出不易产生滑移及砂状图像模糊的带电辊。
本发明的其他目的、特征及优点通过以下记载可得以明确。并且本发明的益处通过参照了附图的以下说明可得以明示。
附图说明
图1表示本发明的一个实施方式,是表示带电辊的结构的透视图。
图2表示本发明的一个实施方式,是表示图像形成装置的整体结构的剖视图。
图3表示本发明的一个实施方式,是表示感光体的结构的透视图。
图4表示本发明的一个实施方式,是表示感光体的内部结构的剖视图。
图5表示本发明的一个实施方式,是说明用于调节带电辊的表面粗糙度的研磨步骤之一的图。
图6表示本发明的一个实施方式,是说明用于调节带电辊的表面粗糙度的研磨步骤的另一个的图。
具体实施方式
根据图1至图6对本发明的一个实施方式进行如下说明。
首先,根据图2说明本实施方式的图像形成装置10的主要部件的结构。图2是从正面一侧观察图像形成装置10的纵向剖视图。
如图2所示,图像形成装置10通过电子照相方式在纸张上形成和图像数据对应的图像。图像形成装置10具有感光体(图像载体)1,其周围具有用于实施公知的卡尔逊处理(Carlson process)的结构的带电辊2、曝光单元3、显影单元4、转印单元5、定影单元6、及清洁单元7。
感光体1呈鼓状,可旋转地轴支撑在未图示的框体上。感光体1,在铝材等支撑体表面上形成有由OPC(Organic Photoconductor,有机光电导体)等构成的感光层。但感光体1也可用带状的感光体来替代该鼓状的感光体。
带电辊2与感光体1表面接触,使感光体1表面以所需的电位均匀带电,呈辊状。并且,该带电辊2可旋转地轴支撑在未图示的框体上。对带电辊2的具体结构稍后论述。
曝光单元3是将发光元件阵列状排列的ELD(electro luminescentdisplay,电致发光显示器)、LED(light emitting diode,发光二极管)等写入头,或者是具有激光照射部和反射镜的激光扫描单元(LSU)。曝光单元3具有以下功能:根据从外部输入的图像数据使感光体1曝光,从而在感光体1上形成和图像数据对应的静电潜影。
显影单元4,通过色粉使感光体1表面形成的静电潜影成像(显影),形成色粉图像。转印单元5具有被多个辊架起的旋转的环形带。在转印单元5中,色粉图像从感光体1转印到该环形带,并将转印的色粉图像进一步转印到纸张上,从而在纸张上形成色粉图像。
定影单元6,通过加热的辊从纸面的两侧压接转印了色粉图像的纸张,从而将色粉图像定影到纸张上。
清洁单元7用于清扫转印了色粉图像后的感光体1的表面。清洁单元7具有润滑剂7a、刷辊7b、及刮刀7c,这些部件被箱体7d覆盖。
刮刀7c用于回收感光体1表面残留的色粉,由以感光体1的轴方向为长度方向的长条状的橡胶部件形成。刮刀7c被配置为:其一个长边安装在箱体7d上设置的开口部的感光体1旋转方向下游一侧,另一个长边的边沿(角)与感光体1的表面接触。
润滑剂7a通过刷辊7b涂敷到感光体1的表面,是在长度方向上具有和感光体1的长度相同的长度(宽度)的立方体的固体形状。该润滑剂7a由润滑剂保持部件保持,当摩擦而剩余量变少时可更换。
润滑剂7a例如可使用作为金属皂公知的脂肪酸金属盐、或氟树脂等。脂肪酸金属盐包括硬脂酸锌(zinc stearate)、硬脂酸铜、硬脂酸铁、棕榈酸镁、油酸锌、棕榈酸钙、油酸锰、或油酸铅等较长链的脂肪酸的金属盐。
刷辊7b,是具有和感光体1基本相同长度(宽度)的筒形形状的刷子,并且被配置为:刷子的毛尖与感光体1的表面抵接,且其轴与感光体1的轴彼此平行配置。并且,刷辊7b被驱动而在和感光体1的旋转方向相反的方向上旋转,这样一来,两者在抵接部彼此向相同的方向滑动。
感光体的1与刷辊7b的抵接部位,比转印部位靠近感光体1的旋转方向下游一侧,使转印了色粉图像后的感光体1的表面和刷辊7b抵接。刷辊7b抓取比与感光体1的抵接部位靠近刷子旋转方向上游一侧配置的润滑剂7a,并且将抓取的润滑剂涂敷到感光体1的表面上。
这样一来,刷辊7b通过向感光体1表面涂敷润滑剂7a的微粒子,降低刮刀7c和感光体1表面之间的摩擦力,并且减弱色粉对感光体1表面的附着力,因此可有效地用刮刀7c去除色粉,同时抑制了感光体1的磨损。
并且在本实施方式的图像形成装置中,可以将感光体1及带电辊2可装卸地设置。即,至少使感光体1及带电辊2作为处理盒(处理装置)一体构成,并将该处理盒安装到图像形成装置上,由此也可实现上述图像形成装置。
接着详述感光体1的结构。在本实施方式中,感光体1如图3所示呈鼓状,由支撑体41、及其表面上形成的感光层44构成。
支撑体41用于支撑感光层44,可使用如下物体:在(a)铝、铝合金、铜、锌、不锈钢、钛等金属材料、(b)聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚甲醛、或聚苯乙烯等高分子材料、硬质纸、或玻璃等表面上,层压金属箔而形成的物体;蒸镀金属材料而形成的物体;或者蒸镀或涂敷导电性高分子、氧化锡、氧化铟、碳素粒子、或金属粒子等导电性化合物的层而形成的物体等。
感光层44由OPC(Organic Photoconductor:有机光电导体)等构成,如图3所示,从支撑体41的表面一侧开始依次层叠电荷产生层45、电荷传送层46。电荷产生层45受到光照射而产生电荷。该电荷产生层45如图4所示包括:通过吸收光而产生电荷的电荷产生材料(CGM)42;和粘合该电荷产生材料42的粘合树脂48。
另一方面,电荷传送层46接收电荷产生层45产生的电荷,并传送到感光体1的表面。该电荷传送层46如图4所示包括:传送电荷的电荷传送材料(CTM)43;使该电荷传送材料43粘合的粘合树脂47。
这样一来,当感光层44通过光照射而曝光时,在曝光的区域中从电荷产生层45产生电荷,产生的电荷通过电荷传送层46传送到感光层44的表面。其结果是,感光层44的表面电荷被中和,形成静电潜影。
上述电荷产生材料42优选通过400~800nm的波长的光而产生电荷的物质。具体而言包括:双偶氮化合物、三偶氮化合物等偶氮化合物;酞菁化合物;squarylium化合物;azulenium化合物;二萘嵌苯类化合物;靛蓝化合物;喹吖啶酮化合物;多环醌化合物;菁色素;呫吨染料;聚-N-乙烯基咔唑、三硝基芴酮等电荷移动络合物等,并且,根据需要也可混合其二种以上。并且,电荷产生层45中的电荷产生材料42的含有率优选重量基准下为20~80%。
另一方面,上述电荷传送材料43例如可使用咔唑衍生物、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、噻唑衍生物、噻二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、咪唑酮衍生物、咪唑烷衍生物、双咪唑烷衍生物、苯乙烯化合物、腙化合物、吡唑啉衍生物、噁唑酮衍生物、苯并咪唑衍生物、喹唑啉衍生物、苯并呋喃衍生物、吖啶衍生物、吩嗪衍生物、氨基茋衍生物、三烯丙基胺衍生物、对苯二胺衍生物、茋衍生物、联苯胺衍生物、聚-N-乙烯咔唑、聚-1-乙烯基次甲基胆色素、或聚-9-乙烯基蒽等,根据需要也可混合其二种以上。此外,电荷传送层46中的电荷传送材料43的含有率优选重量基准下为20~80%。
上述粘合树脂47、48,例如是从聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氨酯树脂、苯酚树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂、丙烯酯树脂、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚丙烯酸树脂、苯氧基树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚乙烯醇缩甲醛树脂等各种树脂、及含有构成这些树脂的重复单位中的二个以上的共聚物树脂等构成的群中选择的一种来单独使用,或者二种以上混合使用。并且,例如也可是氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯-马来酸酐共聚物树脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物树脂等绝缘性的共聚物树脂。
感光体1可如下制造:在上述支撑体41上浸渍涂敷含有电荷产生材料42、粘合树脂48、及作为它们的溶剂的有机溶剂的电荷产生层液,蒸发有机溶剂并形成电荷产生层45后,进一步浸渍涂敷含有电荷传送材料43、粘合树脂47、及作为它们的溶剂的有机溶剂的电荷传送层液,蒸发有机溶剂并形成电荷传送层46。
接着对带电辊2的结构进行详述。在本实施方式中,带电辊2如图1所示呈辊状,由圆柱形的芯棒21、及其圆周面上形成的橡胶层22构成。其中,橡胶层22包括进行了表面处理的处理区域23、及未进行表面处理的非处理区域24,在橡胶层22中,处理区域23为表层一侧,并且非处理区域24为芯棒21一侧。
上述芯棒21例如可使用将不锈钢(SUS)等导电性金属成形为棒状的材料。向该芯棒21施加用于使感光体1带电的直流恒定电压。
并且,芯棒21周围的橡胶层22,由以如下材料为基材的组合物形成:从环氧氯丙烷均聚物、环氧氯丙烷-环氧乙烷共聚物、环氧氯丙烷-烯丙基缩水甘油醚共聚物、及环氧氯丙烷-环氧乙烷-烯丙基缩水甘油醚三元共聚物中选择的一种或二种以上的混合物所构成的环氧氯丙烷类橡胶。
并且,也可向环氧氯丙烷类橡胶基材添加电子导电剂或离子导电剂。通过该导电剂的添加,可将橡胶层22的电阻值调节成所需的值。添加到橡胶基材的电子导电剂,例如可使用:碳黑、石墨或纳米碳管等导电性碳;或作为锡、锌或锑等的氧化物的氧化物微粒等。并且,添加到橡胶基材的离子导电剂,例如可使用:Li、Na、K、Ca或Mg等金属的氨络盐或高氯酸盐,或三氟乙酸钠或季铵盐等。并且,橡胶层22除了上述橡胶基材及各种导电剂外,也可进一步含有加硫促进剂及交联剂。
并且,对含有上述各种添加剂的橡胶基材涂敷表面处理液并浸渍,之后进行加热,从而在橡胶层22上形成处理区域23。此外,表面处理液的涂敷方法可使用溅射涂敷、浸渍涂敷等一般的涂敷方法。另一方面,不含有表面处理液的橡胶层22的内侧部分成为非处理区域24。此外,处理区域23和非处理区域24并不具有明确的边界。通过该表面处理,可防止离子导电剂等从橡胶层22渗出而污染感光体。
上述表面处理液可使用向异氰酸酯化合物添加了丙烯酸系氟类共聚物、丙烯酸系硅类共聚物及碳黑等导电剂的处理液。上述异氰酸酯化合物例如包括2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、对苯撑二异氰酸酯(PPDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)或3,3-二甲基联苯-4,4’-二异氰酸酯(TODI)及上述多聚体及改性体等。
并且,丙烯酸系氟类共聚物及丙烯酸系硅类共聚物可使用在预定溶剂中可溶性地与异氰酸酯化合物进行反应并可化学偶合的材料。具体而言,丙烯酸系氟类共聚物具有氢氧基、烷基、或羧基,是溶剂可溶性的氟类共聚物,例如包括丙烯酸酯和丙烯酸氟化烷类的嵌段共聚物、及其衍生物等。并且,丙烯酸系硅类共聚物是溶剂可溶性的硅类共聚物,例如包括丙烯酸酯和丙烯酸硅氧烷酯的嵌段共聚物及其衍生物等。
其中,在本实施方式的带电辊2的橡胶层22中应注意的是,橡胶层22的表面形成适当的表面粗糙度这一点。具体而言,橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz变为11μm以上,大于现有技术的数据。
如上所述,通过使橡胶层22的表面粗糙度大于现有的橡胶层,可提高带电辊2和感光体1之间的摩擦力(夹紧力)。进一步,在本实施方式的图像形成装置10中,感光体1的表面上涂敷有润滑剂7a,通过使带电辊2的橡胶层22表面变粗糙,从微观的角度而言,感光体1和带电辊2的接触面积变小,因此从感光体1转移到橡胶层22的润滑剂7a的量减少。其结果是,可大幅抑制带电辊2的滑移。
并且,橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz优选小于20μm。当橡胶层22的表面粗糙度过大时,带电辊2对感光体1的带电变得不平均,在感光体1上出现带电强的小点。结果在形成图像上产生砂状图像模糊。因此,如果使橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz小于20μm,则如下述实施例所示,可防止砂状图像模糊。
并且,为了防止砂状图像模糊,也可替代使橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz小于20μm,而使橡胶层22表面的最大高度Rmax小于25.8μm。造成砂状图像模糊的带电不均实际上是由于在橡胶层22表面上突出的凸部造成的,因此很大程度上受到最大高度的影响。因此,通过将最大高度Rmax抑制在25.8μm以下,也可防止砂状图像模糊。此外,如果将橡胶层22的表面的最大高度Rmax抑制得小于25.8μm,如下述实施例所示,即使十点平均粗糙度Rz略微超过20μm,也可防止砂状图像模糊。
此外,为了使橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上、且使橡胶层22表面的最大高度Rmax小于25.8μm,优选通过以下顺序进行三个研磨步骤。首先,第一研磨步骤是进行现有的磨石研磨。在该磨石研磨中,如图5所示,使圆盘状的磨石50的圆周面抵接到带电辊2的橡胶层22的表面,使双方相反地旋转。并且在该状态下,使磨石50在带电辊2的长度方向(沿旋转轴)往返运动。从而进行带电辊2的橡胶层22的粗研磨。
接着,作为第二研磨步骤,利用比第一研磨使用的磨石细的磨石进行磨石研磨。从而可降低橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz及最大高度Rmax。
最后,在本实施方式中,作为第三研磨步骤,进行抛光研磨(lapping)。在该抛光研磨中,如图6所示,在使分散了游离磨粒的研磨剂介于带电辊2的橡胶层22和工具(抛光器)51之间的状态下,使橡胶层22和工具滑动。在抛光研磨中,可使用金刚石、碳化硅、铝等微粉,或氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化铬等亲水性的氧化物类磨粒等。从而可基本保持橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz,同时可实质性地仅降低最大高度Rmax。
此外,研磨方法不限于此,例如也可进行磨光研磨(polishing)等研磨处理。
在研磨带电辊时,以往在上述三个研磨步骤中仅进行第一及第二个磨石研磨,但在本实施方式中,通过进一步追加抛光研磨,可在保持十点平均粗糙度Rz的同时仅降低最大高度Rmax。
并且,橡胶层22优选表面的JIS-A硬度为35°以下。当橡胶层22的表面硬度高时,在带电辊2和感光体1之间易于产生滑移,但如下述实施例所示,当在35°以下时,以较低的负荷也可充分夹紧,可抑制黑条的产生。在处理速度例如快达280mm/秒以上时、施加电压为直流恒定电压时、向感光体大量涂敷硬脂酸锌等润滑剂时,降低橡胶硬度尤其有效。
并且,设橡胶层22和感光体1之间的夹持宽度(旋转方向的宽度)为W、橡胶层22的外径为D时,W及D优选下述公式(1)
D/W<45    …(1)
D/W表示夹持宽度(nip width)的单位长度下的带电辊2的外径的长度。当夹持宽度较大时,则带电辊2和感光体1的抵接面积变大,因此可降低滑移的发生,但当带电辊径较大时,旋转时的惯性力变大,因此易于滑移。如果以使D/W小于45的方式设置夹持宽度W的大小,则如下述实施例所示,无论带电辊2的外径如何,均能良好地防止滑移。
并且,如上所述,在本实施方式中,图像形成时施加到带电辊2的电压是直流恒定电压。如果使图像形成时用于使感光体平均带电的施加电压为直流恒定电压,则具有可降低臭氧等副生成物的产生的优点。另一方面,如果带电辊2的施加电压使用直流恒定电压,则和重叠交流电压时相比,对感光体的带电电位的控制性变差,滑移引起的图像缺陷变得明显。这是因为,在重叠交流电压时,在感光体和带电辊之间反复进行放电/逆放电,因此产生感光体的表面电位向一定电位聚集的作用,但仅有直流恒定电压时,没有这一作用。但是,在本实施方式的带电辊2中,如上调节了橡胶层22的表面粗糙度,因此可防止滑移及其导致的黑条的产生。并且,图像形成时以外的、例如图像形成前进行的前旋转或图像形成后进行的后旋转时的施加电压不限于直流恒定电压,也可是向直流电压重叠交流电压的电压。
并且,在本实施方式的图像形成装置10中,在图像形成时,可使感光体1及随之从动旋转的带电辊2以圆周面为280mm/秒以上的速度旋转驱动。如果在上述旋转速度下旋转驱动感光体1及带电辊2,则图像形成装置的处理速度(图像形成处理速度)变为280mm/秒以上,可进行高速处理。通常增加处理速度时,在带电辊2和感光体1之间易于产生滑移,但在本实施方式的带电辊2中,由于橡胶层22的表面粗糙度如上所述设定,因此可防止滑移及其导致的黑条的产生。
(实施例)
接着说明为了验证本发明的有效性而进行的实施例。
(实验1)
在本实验中,利用使橡胶层22表面的硬度及十点平均粗糙度Rz进行了各种变化的带电辊2进行图像形成,研究形成的图像中是否产生黑条或砂状图像模糊。并且,明确了橡胶层22的十点平均粗糙度Rz和产生黑条或砂状图像模糊的关系。
在本实验中,以直径8mm的SUS棒为芯棒21,橡胶层22的橡胶基材则使用环氧氯丙烷橡胶。并且,向该橡胶基材混入以碳黑为主要成分的电子导电剂及以高氯酸锂为主要成分的离子导电剂,从而在芯棒21上成形含有离子导电剂的橡胶层22,制造出模拟带电辊12。此时,通过改变橡胶软化材料(石蜡油)的添加量,将橡胶硬度调节为各实施例及比较例分别不同的值。具体而言,橡胶层22的表面硬度(JIS-A规格)在比较例1-1、比较例1-2、比较例1-3、实施例1-4中为39度,在实施例1-1、实施例1-3、实施例1-5、比较例1-4中为35度,在实施1-2中为31度。
并且,对模拟带电辊12的橡胶层22的表面依次进行二次上述磨石研磨及一次抛光研磨,使橡胶层22的外径为21mm。并且在上述研磨步骤中,通过调节研磨所使用的磨粒的粗糙度及研磨时间等,按照各实施例及比较例制造出十点平均粗糙度Rz不同的带电辊。具体而言,橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz(JIS B 0601-1994)在比较例1-1中为8.7μm,在比较例1-2中为9μm,在比较例1-3中为9.3μm,在实施例1-1中为11.4μm,在实施例1-2、实施例1-3、实施例1-4中为13.8μm,在实施例1-5中为17.6μm,在比较例1-4中为20μm。并且,十点平均粗糙度Rz利用接触式表面粗糙度量计(株式会社小板研究所制造表面粗糙度测定器サ一フコ一ダSE-30H)测量。
接着,对该模拟带电辊12用喷射机喷涂并浸渍含有异氰酸酯化合物、丙烯酸系氟类共聚物、丙烯酸系硅类共聚物的表面处理液后,通过烧固处理进行模拟带电辊12的表面处理,制造出带电辊2。
另一方面,感光体1的支撑体41使用表面粗糙度(JIS B 0601-1982的最大高度)Rmax为3μm、直径为80mm的铝管。作为感光体1的电荷产生层45的材料的电荷产生层液调制含有以下物质的液体:
·Y型氧代钛氧基酞菁(SYNTEC制造,电荷产生物质)  1重量份
·聚乙烯醇缩丁醛(积水化学工业公司制造,商品名:エスレツクBMS,粘合树脂)  1重量份
·甲基乙基酮(有机溶剂)  98重量份
并且,作为电荷传送层46的材料的电荷传送层液,调制了含有以下物质的液体:
·由以下结构式表示的苯乙烯类化合物(电荷传送物质)  100重量份
(化学式1)
Figure A20071010194700181
·聚碳酸树脂(帝人化成公司制造,商品名:C1400,粘度平均分子量:38,000,粘合树脂)  100重量份
·甲基乙基酮(有机溶剂)  800重量份
·硅油(東レダウコ一ニング·シリコ一ン公司制造,商品名:SH200,添加剂)  0.02重量份
并且,向上述支撑体41浸渍涂敷各个层液,并蒸发有机溶剂,从而形成感光层44。
并且,使带电辊2抵接到感光体1,使带电辊2对感光体1的负荷为500gf(4.9N),一边向带电辊2施加直流电压一边以处理速度395mm/秒在纸张上进行图像形成。此时,向感光体1以30μg/A4(每页图像形成的A4纸为30μg的比例)涂敷由硬脂酸锌构成的润滑剂。并且,通过目视确认纸张上形成的图像中是否发生黑条及砂状图像模糊。
其结果是,黑条如下表所示,在比较例1-1、比较例1-2、比较例1-3中,形成的图像中产生了黑条。并且,在实施例1-1中,发生了少量黑条。并且,在实施例1-2、实施例1-3、实施例1-4、实施例1-5、比较例1-4中,未产生黑条。而砂状图像模糊仅在比较例1-4中产生,其它未发生。
(表1)
带电辊 黑条 砂状图像模糊
橡胶硬度(度) 表面粗糙度(μm)
比较例1-1     39     8.7   ×     ○
比较例1-2     39     9   ×     ○
比较例1-3     39     9.3   ×     ○
实施例1-1     35     11.4   △     ○
实施例1-2     31     13.8   ○     ○
实施例1-3     35     13.8   ○     ○
实施例1-4     39     13.8   ○     ○
实施例1-5     35     17.6   ○     ○
比较例1-4     35     20   ○     ×
其中,关于表1的“黑条”,“○”表示完全未发生黑条,“△”表示略微发生黑条,“×”表示发生了黑条。并且,关于“砂状图像模糊”,“○”表示完全未发生砂状图像模糊,“△”表示略微发生砂状图像模糊,“×”表示发生了砂状图像模糊。
并且,在本实验中,未制造出硬度30度、十点平均粗糙度例如大到20μm的带电辊2,这是因为,当带电辊2的硬度较高时易于研磨,因此难于稳定地增大表面的十点平均粗糙度Rz的值。并且,同样未制造出硬度31度、十点平均粗糙度例如小到10μm的带电辊2,这是因为,当带电辊2的硬度较低时难于研磨,因此难于降低表面的十点平均粗糙度Rz的值。
从以上实验结果可知,为了防止黑条产生,优选将带电辊2的橡胶层22表面的十点平均粗糙度Rz设为11μm(准确而言为11.4μm)以上,进一步优选为13μm(准确而言为13.8μm)以上。并且,为了防止砂状图像模糊产生,优选使带电辊2的橡胶层22的十点平均粗糙度Rz小于20μm。
(实验2)
以下利用通过和实验1同样的方法制造的带电辊2及感光体1,研究与夹持宽度的大小相对的带电辊2的外径的大小、与黑条的产生之间的关系。在本实验中,使具有各种表面硬度的带电辊2以各种负荷抵接到感光体1,向带电辊2施加直流恒定电压的同时对纸张以处理速度395mm/秒进行图像形成,通过目视确认形成的图像中有没有产生黑条。此时,向感光体1以30μg/A4涂敷由硬脂酸锌构成的润滑剂。并且,准备三种外径不同的带电辊2及感光体1,研究在各种外径条件下共同的倾向。
具体的实验条件如下所示。首先,在本实验的所有实施例及比较例中,使带电辊2的十点平均粗糙度为13.8μm。并且,在比较例2a-1、比较例2a-2、实施例2a-1、实施例2a-2、实施例2a-3、实施例2a-4、实施例2a-5中,使带电辊的外径为21mm,感光体1的外径为80mm。并且,在比较例2b-1、比较例2b-2、实施例2b-1、实施例2b-2、实施例2b-3、实施例2b-4、实施例2b-5中,使带电辊的外径为18mm,感光体1的外径为60mm。并且,在比较例2c-1、实施例2c-1、实施例2c-2、实施例2c-3、实施例2c-4、实施例2c-6中,使带电辊的外径为14mm、感光体1的外径为30mm。并且,各实施例及比较例中的橡胶硬度(JIS-A硬度)及负荷、及其时的夹持宽度、辊径/夹持宽度如下述表2至4所示。
其结果是,如表2至4所示,当辊径/夹持宽度的大小为45以上时产生黑条,当小于44时(准确而言为43.8以下)不产生黑条。
(表2)
带电辊φ21mm、感光体φ80mm
    带电辊 夹持宽度(mm)     辊径/夹持宽度   黑条
橡胶硬度(度) 负荷(gf)
比较例2a-1     39     240     0.4     52.5     ×
比较例2a-2     35     240     0.37     56.8     ×
实施例2a-1     31     240     0.48     43.8     ○
实施例2a-2     39     500     0.57     36.8     ○
实施例2a-3     35     500     0.63     33.3     ○
实施例2a-4     31     500     0.69     30.4     ○
实施例2a-5     39     1000     0.8     26.3     ○
(表3)
带电辊φ18mm、感光体φ60mm
    带电辊   夹持宽度(mm)     辊径/夹持宽度     黑条
橡胶硬度(度) 负荷(gf)
比较例2b-1     39     240     0.36     50.0     ×
比较例2b-2     35     240     0.4     45.0     ×
实施例2b-1     31     240     0.44     40.9     ○
实施例2b-2     39     500     0.52     34.6     ○
实施例2b-3     35     500     0.57     31.6     ○
实施例2b-4     31     500     0.63     28.6     ○
实施例2b-5     39     1000     0.74     24.3     ○
(表4)
带电辊φ14mm、感光体φ30mm
    带电辊   夹持宽度(mm)     辊径/夹持宽度     黑条
橡胶硬度(度)  负荷(gf)
比较例2c-1     39     240     0.3     46.7     ×
比较例2c-2     35     240     0.33     42.4     ×
实施例2c-1     31     240     0.36     38.9     ○
实施例2c-2     39     500     0.43     32.6     ○
实施例2c-3     35     500     0.48     29.2     ○
实施例2c-4     31     500     0.52     26.9     ○
实施例2c-5     39     1000     0.61     23.0     ○
其中,关于表2至表4的“黑条”,“○”表示完全未发生黑条,“△”表示略微发生黑条,“×”表示发生了黑条。
从以上实验结果可知,为了防止产生黑条,优选带电辊2的外径/夹持宽度小于45,进一步优选43.8以下。
并且,橡胶硬度越低,以较小的负荷也可确保充分的夹紧力,可抑制黑条产生。
(实验3)
以下利用通过和实验1同样的方法制造的带电辊2及感光体1,研究橡胶层22的表面的最大高度Rmax和砂状图像模糊产生的关系。在本实验中,使橡胶层22的表面最大高度Rmax不同的带电辊2抵接到感光体1,向带电辊2施加直流恒定电压的同时对纸张以处理速度395mm/秒进行图像形成,通过目视确认形成的图像中有没有产生砂状图像模糊。此时,向感光体1以30μg/A4涂敷由硬脂酸锌构成的润滑剂。
各实施例及比较例中的条件、即橡胶层22表面的最大高度Rmax、及此时的十点平均粗糙度Rz如下述表5所示。并且,十点平均粗糙度Rz及最大高度Rmax利用触针式表面粗糙度量计来测量。
其结果如表5所示,橡胶层22表面的最大高度Rmax为27.5时砂状图像模糊较明显地发生,在25.8时发生少量砂状图像模糊,在24.2以下时完全不发生砂状图像模糊。
(表5)
    带电辊   砂状图像模糊
    Rz(μm)     Rmax(μm)
  实施例3-1     17.6     20.0     ○
  比较例3-1     20.0     27.5     ×
  实施例3-2     20.8     25.8     △
  实施例3-3     20.3     24.2     ○
  实施例3-4     20.0     22.9     ○
其中,关于表5的“砂状图像模糊”,“○”表示完全未发生砂状图像模糊,“△”表示略微发生砂状图像模糊,“×”表示发生了砂状图像模糊。
从上述结果可知,为了防止砂状图像模糊,优选使橡胶层22表面的最大高度Rmax小于25.8μm,进一步优选为24.2μm以下。并且,如果满足该条件,即使略微十点平均粗糙度Rz略超过20μm,也不会产生砂状图像模糊。
本发明不限于上述实施方式及实施例,在权利要求所示范围内可进行各种变更。即,通过组合权利要求范围内适当变更的技术手段而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
并且,在本说明书所示的数值范围以外,只要是不违反本发明主旨的合理的范围,当然也包含在本发明中。
如上所述,本发明涉及的图像形成装置及处理盒中,带电辊的橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上。因此如上所述,在通过带电辊使涂敷了润滑剂的图像载体带电的图像形成装置中,可防止带电辊的滑移引起的图像缺陷。
并且,优选上述橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz小于20μm。或者上述橡胶层表面的最大高度Rmax小于25.8μm。
在本说明书中,“最大高度Rmax”是指JIS B 0601-1982中规定的内容。
当橡胶层表面的Rmax较大时,由于部分(点状)地存在凸部,因此带电辊对图像载体的带电不会平均,在图像载体上出现带电强的小点。其结果是在形成图像上产生砂状图像模糊。因此,如果将橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz抑制为小于20μm、或将橡胶层表面的最大高度Rmax抑制为小于25.8μm,则点状的凸部变小,可防止砂状图像模糊。
并且,优选上述橡胶层表面通过至少含有异氰酸酯化合物的溶剂进行硬化处理。
根据上述结构,无需在橡胶层的周围进一步形成表面层,可确保橡胶层的表面硬度,可防止橡胶层中含有的物质(例如离子导电剂等)泄漏污染图像载体。
并且优选上述橡胶层表面的JIS-A硬度为35°以下。
当橡胶层表面硬度高时,无法确保充分的夹持,因此夹紧力不足,在带电辊和图像载体之间易产生滑移,通过为35°以下,即使是较低的负荷也可充分地夹紧,可进一步抑制黑条产生。
进一步优选:上述橡胶层是中空的圆筒形状,作为上述橡胶层和上述图像载体的抵接宽度的夹持宽度W、与上述橡胶层的外径D满足下述公式(1):
D/W<45    …(1)。
D/W表示夹持宽度的单位长度下的带电辊的外径的长度。当夹持宽度较大时,带电辊2和感光体1的抵接面积变大,因此可降低滑移的发生,但当带电辊径较大时,旋转时的惯性变大,因此易于滑移。如果以使D/W小于45的方式设置夹持宽度W的大小,则可确保充分的夹持宽度,无论带电辊的外径如何,均可良好地防止滑移。
并且,上述带电辊在使上述图像载体带电时也可被施加直流恒定电压。
如果使图像形成时用于使图像载体平均带电的施加电压为直流恒定电压,则具有可降低臭氧等副生成物发生的优点。另一方面存在易产生源自滑移的黑条的缺点。但是,在本发明涉及的图像形成装置的带电辊中,橡胶层的表面粗糙度如上调节,因此即使施加电压为直流恒定电压,也可防止滑移及因滑移产生的黑条。
并且,也可是上述图像载体及上述带电辊在图像形成时旋转驱动,使周面速度为280mm/秒以上。
旋转驱动时的图像载体的圆周面的速度和作为图像形成处理速度指标的处理速度相等。如上所述,如果使圆周面中的速度为280mm/秒以上,则可进行高速的图像形成处理。通常增加处理速度时,在带电辊和图像载体之间易于产生滑移,但在本实施方式的带电辊中,由于橡胶层的表面粗糙度如上所述设定,因此可防止滑移及源自该滑移的黑条的产生。
并且,优选对上述橡胶层进行抛光研磨。具体而言,优选对上述橡胶层进行包括磨石研磨及抛光研磨的至少二个研磨处理。
为了保持十点平均粗糙度Rz的同时降低最大高度Rmax,将抛光研磨补充到现有的研磨步骤中,从而易于使橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上、且最大高度Rmax小于25.8。
根据本发明,在通过带电辊使涂敷了润滑剂的图像载体带电的图像形成装置中,可防止带电辊的滑移。因此,本发明适用于电子照相方式的图像形成装置。
上述具体实施方式或实施例仅用于明确本发明的技术内容,不得限定于这种具体示例作狭义的解释,在本发明的主旨及权利要求范围内,可进行各种变更并实施。

Claims (13)

1.一种图像形成装置,具备:涂敷了润滑剂的图像载体、及具有表面与上述图像载体抵接的橡胶层的带电辊,该图像形成装置的特征在于,
上述橡胶层,其表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述橡胶层,其表面的十点平均粗糙度Rz小于20μm。
3.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述橡胶层,其表面的最大高度Rmax小于25.8μm。
4.根据权利要求3所述的图像形成装置,其特征在于,上述橡胶层,其表面的最大高度Rmax为20.0μm以上。
5.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述橡胶层,通过至少含有异氰酸酯化合物的溶剂对其表面进行硬化处理。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述橡胶层,其表面的JIS-A硬度为35°以下。
7.根据权利要求3所述的图像形成装置,其特征在于,
上述橡胶层是中空的圆筒形状,
作为上述橡胶层和上述图像载体的抵接宽度的夹持宽度W、与上述橡胶层的外径D满足下述公式(1):
D/W<45    …(1)。
8.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述带电辊,在使上述图像载体带电时,被施加直流恒定电压。
9.根据权利要求1所述的图像形成装置,其特征在于,上述图像载体及上述带电辊,在图像形成时,以使周面速度为280mm/秒以上的方式旋转驱动。
10.根据权利要求3所述的图像形成装置,其特征在于,对上述橡胶层进行抛光研磨。
11.根据权利要求10所述的图像形成装置,其特征在于,对上述橡胶层进行包括磨石研磨及抛光研磨的至少二个研磨处理。
12.一种处理盒,安装在图像形成装置上,其特征在于,
具有:涂敷了润滑剂的图像载体;和
具有表面与上述图像载体抵接的橡胶层的带电辊,
上述橡胶层,其表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上。
13.一种带电辊的制造方法,上述带电辊具有表面与涂敷了润滑剂的图像载体抵接的橡胶层,该制造方法的特征在于,包括以下步骤:
磨石研磨步骤,对上述橡胶层的表面进行磨石研磨;和
抛光研磨步骤,对上述磨石研磨步骤后的上述橡胶层的表面进行抛光研磨,使该橡胶层表面的十点平均粗糙度Rz为11μm以上,且使该橡胶层表面的最大高度Rmax小于25.8μm。
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