(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に設けられた弾性層と、前記弾性層上に設けられた表面層と、を備え、
前記表面層が、少なくとも第１樹脂及び導電剤を含む海部と少なくとも第２樹脂を含む島部とからなる海島構造を有し、
前記島部の平均径が、１００ｎｍ以上且つ前記表面層の層厚の１０分の１以下であり、
前記海部に含まれる前記導電剤の量が、前記表面層に含まれる導電剤の総量の８０％以上であり、
前記海部に含まれる前記導電剤が、前記海部と前記島部との界面付近に偏在している、
導電性部材。
【請求項２】
前記海部が前記第１樹脂としてポリアミド樹脂を含む、請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記海部が前記第１樹脂としてメトキシメチル化ポリアミド樹脂を含む、請求項１に記載の導電性部材。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電装置。
【請求項５】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電手段と、
を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
【請求項６】
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成は、帯電及び露光により感光体表面に静電潜像を形成し、帯電したトナーにより静電潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を紙などの記録媒体に転写し定着することにより画像を形成する。この画像形成を行う画像形成装置内には、帯電手段または転写手段として導電性部材が搭載されている。例えば特許文献１には、海島構造を有し、島部の内部に含まれる全カーボンブラックに対して、島部と海部との界面から５０ｎｍ内側の領域に存在するカーボンブラックが９０％以上である表面層、を有する導電性部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４９３５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、海島構造を有する表面層において、島部の平均径が１００ｎｍ以上且つ表面層の層厚の１０分の１以下との範囲から外れる場合、又は、海部に含まれる導電剤が海部全体に分散している場合に比べて、画像の濃度ムラの発生を抑制する導電性部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
【０００６】
［１］に係る発明は、
基材と、前記基材上に設けられた弾性層と、前記弾性層上に設けられた表面層と、を備え、
前記表面層が、少なくとも第１樹脂及び導電剤を含む海部と少なくとも第２樹脂を含む島部とからなる海島構造を有し、
前記島部の平均径が、１００ｎｍ以上且つ前記表面層の層厚の１０分の１以下であり、
前記海部に含まれる前記導電剤が、前記海部と前記島部との界面付近に偏在している、
導電性部材。
【０００７】
［２］に係る発明は、
前記海部に含まれる前記導電剤の量が、前記表面層に含まれる導電剤の総量の８０％以上である、［１］に記載の導電性部材。
【０００８】
［３］に係る発明は、
前記海部が前記第１樹脂としてポリアミド樹脂を含む、［１］又は［２］に記載の導電性部材。
【０００９】
［４］に係る発明は、
前記海部が前記第１樹脂としてメトキシメチル化ポリアミド樹脂を含む、［１］又は［２］に記載の導電性部材。
【００１０】
［５］に係る発明は、
［１］〜［４］のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電装置。
【００１１】
［６］に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段であって、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電手段と、
を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
【００１２】
［７］に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段であって、［１］〜［４］のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
を備える画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
［１］、［３］及び［４］に係る発明によれば、海島構造を有する表面層において、島部の平均径が上記範囲から外れる場合、又は、海部に含まれる導電剤が海部全体に分散している場合に比べて、画像の濃度ムラの発生を抑制する導電性部材が提供される。
［２］に係る発明によれば、海部に含まれる導電剤の量が、表面層に含まれる導電剤の総量の８０％未満である場合に比べて、画像の濃度ムラの発生をより抑制する導電性部材が提供される。
［５］、［６］及び［７］に係る発明によれば、導電性部材の海島構造を有する表面層において、島部の平均径が上記範囲から外れる場合、又は、海部に含まれる導電剤が海部全体に分散している場合に比べて、画像の濃度ムラの発生を抑制する帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態に係る導電性部材の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係る導電性部材の一例の概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る導電性部材の一例における表面層を示す拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係る帯電装置の一例の概略斜視図である。
【図５】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【図７】実施例１で作製した帯電ロールの表面層試料を走査型電子顕微鏡で観察した画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しつつ、説明する。
【００１６】
＜導電性部材＞
図１は、本実施形態に係る導電性部材の一例を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る導電性部材の一例の概略断面図である。図３は、本実施形態に係る導電性部材の一例における表面層を示す拡大断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、図１及び図２に示すように、例えば、シャフト３０（基材の一例）と、シャフト３０の外周面に配設された弾性層３１と、弾性層３１の外周面に配設された表面層３２と、を有するロール状部材である。
【００１８】
表面層３２は、図３に示すように、海部３３Ａと島部３３Ｂとからなる海島構造を有する。「海島構造」とは、少なくとも２種類の樹脂が互いに非相溶の状態で混在し、連続相である海部３３Ａの中に分散相である島部３３Ｂが含まれる構造を意味する。本明細書において、海部３３Ａに含まれる樹脂を「第１樹脂」と称し、島部３３Ｂに含まれる樹脂を「第２樹脂」と称する。
【００１９】
表面層３２において島部３３Ｂの平均径は、１００ｎｍ以上、且つ、表面層３２の層厚の１０分の１以下である。表面層３２の層厚は、３μｍ以上２５μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましく、６μｍ以上１５μｍ以下が更に好ましい。
【００２０】
島部３３Ｂの平均径は、次の方法で測定する。
クライオミクロトーム法により、厚さ方向に切った表面層３２の切片試料を調製し、この試料を走査型電子顕微鏡により観察して、島部３３Ｂを任意に１０個選択する。１０個の島部３３Ｂそれぞれについて、輪郭線上の任意の２点に引いた最大の長さ（いわゆる長径）を測定し、１０個の長径の平均値を島部３３Ｂの平均径（ｎｍ）とする。
【００２１】
表面層３２の層厚は、厚さ方向に断面を作製し、光学顕微鏡にて測定する。
【００２２】
表面層３２は、図３に示すように、海部３３Ａと島部３３Ｂとからなる海島構造を有すると共に、導電剤３４を含んでいる。
表面層３２に含まれる導電剤３４は、少なくとも海部３３Ａに含まれ、また島部３３Ｂに含まれていてもよいが、海部３３Ａにより多く含まれていることが好ましい。表面層３２に含まれる導電剤３４の総量に占める海部３３Ａに含まれる導電剤３４の量の割合（「海部３３Ａへの偏在率」とも称する。）は、８０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましい。
【００２３】
そして、海部３３Ａに含まれる導電剤３４は、海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在している。
海部３３Ａに含まれる導電剤３４が、海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在していることは、海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面から海部側に１００ｎｍ以内の領域に存在する導電剤３４の割合（「海部３３Ａにおける界面への偏在率」とも称する。）で示すことができる。海部３３Ａにおける界面への偏在率が８０％以上である場合を、海部３３Ａに含まれる導電剤３４が「海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在している」とする。海部３３Ａにおける界面への偏在率は、高いほど好ましく、８５％以上がより好ましい。
【００２４】
導電剤３４について、海部３３Ａへの偏在率、及び、海部３３Ａにおける界面への偏在率は、次の方法で測定する。
クライオミクロトーム法により、厚さ方向に切った表面層３２の切片試料を調製し、この試料を走査型電子顕微鏡により観察して、海部３３Ａ及び島部３３Ｂを含む４μｍ×４μｍ四方の領域を任意に１０領域選択する。それぞれの領域ごとに、全体における導電剤３４の面積と、海部３３Ａにおける導電剤３４の面積と、界面から海部側に１００ｎｍ以内の領域における導電剤３４の面積と、を測定する。なお、表面層３２の層厚が４μｍに満たない場合は、上記観察面積と同じ面積となるように、観察する領域数を増やす。
【００２５】
海部３３Ａへの偏在率は、{海部３３Ａにおける導電剤３４の面積÷全体における導電剤３４の面積×１００｝を算出し、１０領域の平均を算出し、これを、海部３３Ａへの偏在率（％）とする。
【００２６】
海部３３Ａにおける界面への偏在率は、{界面から海部側に１００ｎｍ以内の領域における導電剤３４の面積÷海部３３Ａにおける導電剤３４の面積×１００｝を算出し、１０領域の平均を算出し、これを、海部３３Ａにおける界面への偏在率（％）とする。
【００２７】
本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、島部３３Ｂの平均径が１００ｎｍ以上且つ表面層３２の層厚の１０分の１以下であり、海部３３Ａに含まれる導電剤３４が海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在していることにより、画像の濃度ムラの発生を抑制する。その機序として、下記が推測される。
【００２８】
導電性部材は、電子写真方式の画像形成装置において、例えば、像保持体を帯電する帯電部材として用いられる。濃度ムラが抑制された画像を形成するには、帯電部材としての導電性部材が、像保持体の表面を帯電させる際において、像保持体の回転速度に見合った速度で導電し放電して、像保持体の表面を均一性高く帯電させることが求められる。像保持体の回転速度に対して導電性部材の導電速度が遅いと、像保持体の表面を均一性高く帯電させることは難しい。
導電性部材の導電速度を上げる方策の一つとして、表面層の導電剤の配合量を多くすることが考えられる。しかし、導電剤の配合量を多くした場合、表面層内の導電剤の分散に偏りが生じて放電ムラが生じたり、比較的大型の凝集体が形成されて放電ムラが発生したりする場合がある。
【００２９】
これに対し、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、島部３３Ｂの平均径が１００ｎｍ以上且つ表面層３２の層厚の１０分の１以下であり、海部３３Ａに含まれる導電剤３４が海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在している。このことは、適度な大きさの島部３３Ｂの外側に、島部３３Ｂに沿って導電剤３４が高濃度で配置されていることを意味する。
【００３０】
導電性部材１２１Ａでは、海部３３Ａに含まれる導電剤３４が海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面付近に偏在しているため、海部全体に導電剤が分散している場合に比べて、導電剤３４がより高濃度で存在する領域が島部３３Ｂの外表面に形成されている。導電性部材１２１Ａでは、この導電剤３４の高濃度領域が、いわば飛び石状に存在する導電経路となり、海部全体に導電剤が分散している場合に比べて、表面層３２の層厚方向の導電効率が高いと推測される。
なお、導電剤が、海部と島部との界面付近ではあるが島部の外側ではなく内側に偏在している場合と比べると、島部の内側ではなく外側に偏在している方が、導電剤の高濃度領域どうしの距離が近く、また、導電剤の高濃度領域と表面層表面との距離が近いので、表面層全体の層厚方向の導電効率が高くなると考えられる。
【００３１】
そして、導電性部材１２１Ａでは、島部３３Ｂの平均径が１００ｎｍ以上、且つ、表面層３２の層厚の１０分の１以下であるので、表面層３２の層厚方向の導電効率が高いと推測される。
島部の平均径が１００ｎｍ未満の場合には、表面層の層厚方向に並ぶ島部の個数が多くなってしまい、表面層全体の導電効率は向上しないと推測される。したがって、島部３３Ｂの平均径は、１００ｎｍ以上であり、好ましくは１５０ｎｍ以上であり、より好ましくは２００ｎｍ以上である。
一方、島部の平均径が表面層の層厚の１０分の１超の場合には、島部１個当たりの体積が大きくなり、島部３３Ｂの外表面に沿った導電経路が長くなってしまうと考えられる。また、ロール表面からの放電がまばらになり、放電ムラが発生しやすくなる。したがって、島部３３Ｂの平均径は、表面層３２の層厚の１０分の１以下であり、好ましくは１５分の１以下であり、より好ましくは２０分の１以下である。島部３３Ｂの平均径は、具体的には、１０００ｎｍ以下が好ましく、８００ｎｍ以下がより好ましく、６００ｎｍ以下が更に好ましい。
【００３２】
加えて、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、表面層全体における導電剤の配合量を多くすることを要しないので、導電剤の分散の偏りや比較的大型の凝集体が形成されることに起因する放電ムラも発生しにくい。
【００３３】
以上の機序により、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、表面層３２において、一方の面から他方の面へと効率的に導電を行う導電経路が形成されており、表面層３２の層厚方向の導電速度が高まり、導電性部材１２１Ａは、像保持体の回転速度が速いほど生じやすい像保持体表面の帯電ムラを抑制し得ると推測される。本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、使用の初期においても、画像形成を繰り返しても、画像の濃度ムラの発生を抑制する。
【００３４】
さらに、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、導電剤３４の海部３３Ａへの偏在率が８０％以上（好ましくは８５％以上）であると、表面層３２の層厚方向の導電効率がより向上し、画像の濃度ムラの発生をより抑制すると推測される。
【００３５】
島部３３Ｂの平均径と、導電剤３４の偏在とは、例えば下記の方法により制御し得る。
【００３６】
島部３３Ｂの平均径は、例えば、溶剤に第１樹脂、第２樹脂及び導電剤を溶解及び分散した分散液を弾性層３１の外周面に塗布して表面層３２を形成する場合において、前記分散液における第１樹脂と第２樹脂の含有比を調整することにより制御し得る。
また、島部３３Ｂの平均径は、前記分散液を弾性層３１の外周面に塗布して表面層３２を形成する場合において、弾性層３１の外周面に塗布した前記分散液（「塗膜」とも称する。）の乾燥時間（塗膜が湿った状態の時間）を調整することにより制御し得る。塗膜が湿った状態である時間が長いほど、島部の大きさが大きくなり、塗膜が湿った状態である時間が短いほど、島部の大きさが小さくなる傾向がある。塗膜の乾燥時間は、前記分散液の調製に用いる溶剤の種類及び混合比、前記分散液の液温、塗膜の乾燥環境（温度、湿度、送風など）により制御し得る。
【００３７】
導電剤３４の海部３３Ａへの偏在は、例えば、第２樹脂として、第１樹脂に比べて導電剤との親和性が低い樹脂を選択することにより実現でき、導電剤と両樹脂の親和性の程度により導電剤３４の海部３３Ａへの偏在率、及び、導電剤３４の海部３３Ａにおける界面への偏在率を制御することができる。これらは、ほかに例えば、導電剤の表面処理や改質；溶剤に第１樹脂、第２樹脂及び導電剤を溶解及び分散した分散液の分散性制御；前記分散液に含まれる導電剤の量（導電剤の量が多いほど、界面付近への偏在の度合いが低くなる傾向がある）；これらの組合せ；によっても制御し得る。
【００３８】
以下、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａの各層の詳細及び製造方法について説明する。
【００３９】
−表面層３２−
表面層３２は、海島構造を有する。海島構造は、第１樹脂と第２樹脂との溶解度パラメータ（ＳＰ値）の差、及び、第１樹脂と第２樹脂との混合比を調整することで形成される。第１樹脂と第２樹脂とのＳＰ値差は、海島構造が形成されやすい観点から、２以上１０以下が好ましい。第１樹脂と第２樹脂との混合比は、適度な大きさの島部が形成されやすい観点から、第１樹脂１００質量部に対して、第２樹脂を２質量部乃至２０質量部混合することが好ましく、５質量部乃至１５質量部がより好ましい。
【００４０】
本実施形態において、溶解度パラメータ（ＳＰ値）の計算方法は「ポリマーハンドブック第４版Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ」ＶＩＩ６８０〜６８３に記載されている方法である。主な樹脂の溶解度パラメータは上記文献のＶＩＩ７０２〜７１１に記載されている。
【００４１】
海部３３Ａを構成する第１樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、共重合ナイロン、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレンブタジエン樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（例えば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、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等）、尿素樹脂等が挙げられる。共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン及び１２ナイロンのいずれか１種又は複数種を重合単位として含む共重合体であり、他の重合単位として６ナイロン、６６ナイロン等を含んでもよい。第１樹脂としては、弾性層３１に配合される弾性材料を適用してもよい。第１樹脂として、樹脂１種を単独で用いてもよく、樹脂２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４２】
海部３３Ａを構成する第１樹脂としては、表面層３２の電気特性や汚染への耐性；弾性層３１上に表面層３２が設けられることから表面層３２の適度な硬度、維持性；分散液を用いて表面層３２を形成する場合の導電剤の分散適性や塗膜形成性；等の観点から、ポリアミド樹脂（ナイロン）が好ましく、メトキシメチル化ポリアミド樹脂（メトキシメチル化ナイロン）がより好ましい。
【００４３】
島部３３Ｂを構成する第２樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられる。第２樹脂として、樹脂１種を単独で用いてもよく、樹脂２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４４】
導電剤３４としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理した物；などの粉末が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等のオニウム類の過塩素酸塩又は塩素酸塩；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩；などが挙げられる。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４５】
導電剤３４としては、カーボンブラックが好適である。カーボンブラックとしては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ｐＨ５以下の酸化処理カーボンブラック等が挙げられる。より具体的には、オリオンエンジニアドカーボンズ社製「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ８８０」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。
【００４６】
表面層３２に含まれる導電剤３４の含有量は、表面層３２の質量に対して３質量％以上３０質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下がより好ましい。
表面層３２の体積抵抗率は、１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が好ましい。
【００４７】
−弾性層３１−
弾性層３１は、例えば、弾性材料と導電剤とその他添加剤とを含む。
【００４８】
弾性材料としては、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、ポリウレタン、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、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム、これらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、ＮＢＲ、これらのブレンドゴムが望ましい。これらの弾性材料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
【００４９】
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン、グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理した物；などの粉末が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等のオニウム類の過塩素酸塩又は塩素酸塩；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩；などが挙げられる。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
カーボンブラックとしては、具体的には、オリオンエンジニアドカーボンズ社製「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ８８０」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、同「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。
【００５１】
導電剤の配合量は、特に制限はないが、電子導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲であることが望ましく、１５質量部以上２５質量部以下の範囲であることがより望ましい。イオン導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが望ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲であることがより望ましい。
【００５２】
弾性層３１に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤（シリカ、炭酸カルシウム等）等の弾性層に配合され得る通常の材料が挙げられる。
【００５３】
弾性層３１の層厚は、平均で１ｍｍ以上１５ｍｍ以下程度が望ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度がより望ましい。
弾性層３１の体積抵抗率は１０３Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下が望ましい。
【００５４】
−シャフト３０−
シャフト３０は、導電性の円筒状又は円柱状の部材であり、ここで導電性とは、体積抵抗率が１０１３Ωｃｍ未満を意味する。
【００５５】
シャフト３０の材質としては例えば、鉄（快削鋼等）、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属が挙げられる。シャフト３０としては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂やセラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂やセラミック部材）等も挙げられる。
【００５６】
−導電性部材１２１Ａの製造方法−
まず、円筒状又は円柱状のシャフト３０の外周面に弾性層３１が設けられたロール状部材を用意する。本ロール状部材の製造方法は、特に限定されない。例えば、ゴム材料と、必要に応じて、導電剤と、その他の添加剤とを含む混合物をシャフト３０に巻き付け、加熱し加硫させて弾性層３１を形成する製造方法が挙げられる。
【００５７】
弾性層３１の外周面に表面層３２を設ける方法は、特に限定されないが、溶剤に第１樹脂、第２樹脂及び導電剤を溶解及び分散した分散液を弾性層３１の外周面に塗布し、塗布した前記分散液を乾燥させて設けることが望ましい。前記分散液の塗布方法としては、例えば、ブレード塗布法、マイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、浸漬塗布法、ビード塗布法、エアーナイフ塗布法、カーテン塗布法等が挙げられる。
【００５８】
以上、本実施形態に係る導電性部材としてロール状部材である導電性部材１２１Ａの形態を説明したが、本実施形態に係る転写部材はこれに限られず、無端ベルト状部材であってもよいし、シート状部材であってもよい。
また、本実施形態に係る導電性部材は、例えば、基材と弾性層との間に配設される接着層（プライマー層）、弾性層と表面層との間に配設される抵抗調整層又は移行防止層、表面層の外側（最表面）に配設されるコーティング層（保護層）を設けた構成であってもよい。
【００５９】
＜帯電装置＞
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。図４は、本実施形態に係る帯電装置の一例の概略斜視図である。本実施形態に係る帯電装置は、帯電部材として、本実施形態に係る導電性部材を適用した形態である。
【００６０】
本実施形態に係る帯電装置１２は、図４に示すように、例えば、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とが接触して配置されている。帯電部材１２１のシャフト及びクリーニング部材１２２のシャフト１２２Ａの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）で保持されている。導電性軸受け１２３の一方には電源１２４が接続されている。なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材１２２を備えない形態であってもよい。
【００６１】
クリーニング部材１２２は、帯電部材１２１の表面を清掃するための清掃部材であり、例えばロール状である。クリーニング部材１２２は、例えば、シャフト１２２Ａと、シャフト１２２Ａの外周面に配置した弾性層１２２Ｂと、で構成される。
【００６２】
シャフト１２２Ａは、導電性の円筒状又は円柱状の部材であり、その材質としては例えば、鉄（快削鋼等）、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属が挙げられる。シャフト１２２Ａとしては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂やセラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂やセラミック部材）等も挙げられる。
【００６３】
弾性層１２２Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部が存在し、弾性を有していることがよい。弾性層１２２Ｂの具体的な材質としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン又はポリプロピレン、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル等の発泡性の樹脂材料又はゴム材料が挙げられる。
【００６４】
これらの発泡性の樹脂材料又はゴム材料のなかでも、帯電部材１２１との従動摺擦によりトナーや外添剤などの異物を効率的にクリーニングする観点、帯電部材１２１の表面にクリーニング部材１２２との擦れによる傷をつけにくい観点、及び、長期にわたり千切れや破損を生じにくい観点から、ポリウレタンが好適である。
【００６５】
ポリウレタンとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール等）と、イソシアネート（２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等）との反応物が挙げられ、これらの鎖延長剤（例えば１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど）による反応物であってもよい。ポリウレタンは、発泡剤（水又は、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物）を用いて発泡させるのが一般的である。
【００６６】
導電性軸受け１２３は、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを一体で回転自在に保持すると共に、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。導電性軸受け１２３は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料及び形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。
【００６７】
電源１２４は、導電性軸受け１２３へ電圧を印加することにより帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを帯電させる装置であり、公知の高圧電源装置が採用される。
【００６８】
＜画像形成装置、プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える。そして、帯電手段として、本実施形態に係る導電性部材を備える帯電手段、即ち、本実施形態に係る帯電装置を適用する。
【００６９】
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱され、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、を備える。そして、帯電手段として、本実施形態に係る導電性部材を備える帯電手段、即ち、本実施形態に係る帯電装置を適用する。
【００７０】
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、像保持体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段、及び転写後の像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段から選択される少なくとも一つを備えていてもよい。
【００７１】
本実施形態に係る画像形成装置、及びプロセスカートリッジについて図面を参照しつつ説明する。図５は、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
【００７２】
本実施形態に係る画像形成装置１０１は、図５に示すように、像保持体１０を備え、その周囲に、像保持体を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２により帯電された像保持体１０を露光して潜像を形成する露光装置１４と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ａに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、転写装置１８により記録媒体Ａに転写されたトナー像を定着する定着装置２２と、を備える。
【００７３】
画像形成装置１０１における帯電装置１２としては、例えば、図４に示す帯電装置１２が適用される。画像形成装置１０１における像保持体１０、露光装置１４、現像装置１６、転写装置１８、クリーニング装置２０、及び定着装置２２としては、電子写真方式の画像形成装置の各構成として従来公知の構成が適用される。以下、各構成の一例を説明する。
【００７４】
像保持体１０としては、特に制限なく、公知の感光体が適用される。像保持体１０としては、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体；表面層が、電荷輸送性を有し架橋構造を有するシロキサン系樹脂又はフェノール系樹脂で構成された感光体；が好適である。
【００７５】
露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ等が適用される。
【００７６】
現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体１０に接触又は近接させて、像保持体１０の表面の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置である。現像装置１６の現像方式は、二成分現像剤による現像方式が好適である。
【００７７】
転写装置１８としては、例えば、コロトロン、スコロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ａを介して導電性の転写ロールを像保持体１０に接触させ記録媒体Ａにトナー像を転写する接触転写方式が挙げられる。
【００７８】
クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレードを像保持体１０の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミ等を除去する部材である。クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。
【００７９】
定着装置２２としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適である。加熱定着装置は、例えば、定着ローラと、定着ローラに対し接触して配置された加圧ローラ又は加圧ベルトとで構成される。定着ローラは、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、円筒状芯金の外周面に離型層（例えば、耐熱性樹脂被膜層、耐熱性ゴム被膜層）を備えている。加圧ローラは、例えば、円筒状芯金の外周面に耐熱性弾性体層を備えている。加圧ベルトは、例えば、ベルト状基材表面に耐熱性弾性体層を備えている。
未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ａを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。
【００８０】
本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を適用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。
【００８１】
本実施形態に係るプロセスカートリッジ１０２は、図６に示すように、図５に示す画像形成装置において、筐体２４により、像保持体１０と、帯電装置１２と、現像装置１６と、クリーニング装置２０とを一体的に組み合わせたプロセスカートリッジである。筐体２４は、露光のための開口部２４Ａ、除電露光のための開口部２４Ｂ、及び取り付けレール２４Ｃを備えている。プロセスカートリッジ１０２は、図５に示す画像形成装置１０１に着脱自在に装着される。
【００８２】
以上、本実施形態に係る画像形成装置として、帯電装置（その帯電部材）に本実施形態に係る導電性部材を備えた形態を説明したが、本実施形態に係る画像形成装置は、転写装置（その転写部材）に本実施形態に係る導電性部材を備えた形態であってもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に限定されるものではない。
【００８４】
＜実施例１：帯電ロールの作製＞
［弾性層の形成］
弾性材料（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）１００質量部に対して、導電剤（カーボンブラック、旭カーボン社製アサヒサーマル）１５質量部、加硫剤（硫黄、２００メッシュ。鶴見化学工業社製）１質量部、及び加硫促進剤（大内新興化学工業社製ノクセラーＤＭ）２．０質量部を加えた混合物を、オープンロールで混練りし、弾性層形成用組成物を得た。ＳＵＳ３０３を材質とする直径８ｍｍのシャフト（導電性支持体）の外周面に、接着層を介して、プレス成形機を用いて弾性層形成用組成物を巻き付け、温度１８０℃の炉に入れて３０分間加熱処理を施し、シャフト上に層厚３．５ｍｍの弾性層を形成した。この弾性層の外周面を研磨して、層厚３．０ｍｍの弾性層を有する直径１４ｍｍの導電性弾性ロールを得た。
【００８５】
［表面層の形成］
メタノールと１−ブタノールの混合溶剤（メタノール：１−ブタノール＝質量比３：１）に第１樹脂としてナイロン樹脂（Ｎ−メトキシメチル化ナイロン、鉛市製ＦＲ−１０１）を溶解した第１樹脂溶液（固形分濃度８質量％）１００質量部と、メタノールと１−ブタノールの混合溶剤（メタノール：１−ブタノール＝質量比３：１）に第２樹脂としてポリビニルブチラール樹脂（電気化学工業製デンカブチラール）１０質量部を溶解し、カーボンブラック（キャボット社製ＭＯＮＡＲＣＨ８８０）８質量部を加えて３０分間攪拌して調製した第２樹脂溶液と、硬化剤（クエン酸）２質量部と、を混合し、ビーズミルにて分散し、分散液を得た。
分散液の温度を１８．５℃に調整し、導電性弾性ロールの外周面に、環境温度２１℃下にて浸漬塗布し、同温度下に保持して乾燥させた。
その後、１６０℃で２０分間加熱して焼成し、層厚８μｍの表面層を形成した。
【００８６】
＜実施例２〜８、比較例１〜５：帯電ロールの作製＞
実施例１の［表面層の形成］において、表１に従って樹脂を溶解する溶剤種及びその混合比、導電剤の部数、分散液の温度、並びに、塗布及び乾燥の環境温度を変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。
【００８７】
＜実施例９：帯電ロールの作製＞
実施例１の［表面層の形成］において、カーボンブラック８質量部をケッチェンブラックＥＣ（ライオン社製）１０質量部に変更し、表１に従って樹脂を溶解する溶剤種及びその混合比、分散液の温度、並びに、塗布及び乾燥の環境温度を変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。
【００８８】
＜実施例１０：帯電ロールの作製＞
実施例１の［表面層の形成］において、第１樹脂をアラミンＣＭ８０００（東レ社製）１００質量部に変更し、第２樹脂をエスレックＢ（積水化学製）１０質量部に変更し、表１に従って樹脂を溶解する溶剤種及びその混合比、導電剤の部数、分散液の温度、並びに、塗布及び乾燥の環境温度を変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロールを得た。
【００８９】
＜帯電ロールの評価＞
［表面層の特性］
既述の通りにして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、島部の平均径、海部への偏在率、及び海部における界面への偏在率を測定した。結果を表１に示す。
【００９０】
実施例１で作製した帯電ロールの表面層のＳＥＭ画像を図７に示す。図７のＳＥＭ画像において、白い点状の領域がカーボンブラックである。図７から、帯電ロールの表面層において、海部に含まれるカーボンブラックが島部の周辺に偏在していることがわかる。
【００９１】
［画像の濃度ムラの評価］
富士ゼロックス製カラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ Ｃｏｌｏｒ４５０のプロセスカートリッジに、作製した帯電ロールを搭載し、温度１０℃、相対湿度１５％の環境下で、ハーフトーン画像（画像濃度５０％）を出力し、１０枚目及び１万枚目において濃度ムラを目視で観察し、下記のとおりに分類した。
【００９２】
Ｇ１（○）：濃度ムラの発生は認められない。
Ｇ２（△）：よく観察してようやく識別できる程度であり、許容できる。
ＮＧ（×）：明らかに識別できる程度であり、許容できない。
【００９３】
【表１】
0006519362.tif 000002
【００９４】
表１において、「ＰＶＢ」はポリビニルブチラール樹脂を意味し、「ＣＢ」はカーボンブラックを意味し、「ＫＢ」はケッチェンブラックを意味する。
【符号の説明】
【００９５】
１０ 像保持体、１２ 帯電装置、１４ 露光装置、１６ 現像装置、１８ 転写装置、２０ クリーニング装置、２２ 定着装置、２４ 筐体、２４Ａ 開口部、２４Ｂ 開口部、２４Ｃ 取り付けレール、３０ シャフト、３１ 弾性層、３２ 表面層、３３Ａ 海部、３３Ｂ 島部、１０１ 画像形成装置、１０２ プロセスカートリッジ、１２１ 帯電部材、１２１Ａ導電性部材、１２２ クリーニング部材、１２３ 導電性軸受け、１２２Ａ シャフト、１２２Ｂ 弾性層、１２４ 電源
【図１】
0006519362.tif 000003
【図２】
0006519362.tif 000004
【図３】
0006519362.tif 000005
【図４】
0006519362.tif 000006
【図５】
0006519362.tif 000007
【図６】
0006519362.tif 000008
【図７】
0006519362.tif 000009