(57)【要約】【課題】画像形成装置において異常画像の発生を抑制できる帯電部材の提供。【解決手段】導電性基体上に、該導電性基体上に被覆されまたは該導電性基体に支持された弾性抵抗層、および該弾性抵抗層上に被覆されまたは該弾性抵抗層に支持された被覆抵抗層を備えた画像形成装置用帯電部材において、ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝が０．５〜１．３であり、かつ通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量が、通電前の該被覆抵抗層の重量に対して１％以下である条件を満たすようにする。ウレタン樹脂をアクリル樹脂で変性した材料を被覆抵抗層として使用する。【選択図】図１
2004219459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基体、該導電性基体上に被覆されまたは該導電性基体に支持された弾性抵抗層、および該弾性抵抗層上に被覆されまたは該弾性抵抗層に支持された被覆抵抗層を備えた画像形成装置用帯電部材において、
ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛＝（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝が０．５〜１．３であり、かつ通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量が、通電前の該被覆抵抗層の重量に対して１％以下であることを特徴とする画像形成装置用帯電部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やレーザープリンター等に用いられる帯電部材、該帯電部材を有するプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真装置において、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置としては、タングステン等の細いワイヤーに高電圧を印加し、その結果発生するコロナ放電を利用したコロトロン帯電器等が一般的である。しかし、このコロナ放電を利用した方法では高圧電源を必要とすることや、発生するオゾンによる強酸化作用のために感光体の劣化等の悪影響を招く等の欠点があった。そのため従来数多くのオゾンレス帯電方式が提案されてきた。それらは主に被帯電体である感光体に導電性の帯電部材から直接電荷を供給することにより放電電流を極力減少させ、結果として放電に際してオゾンの発生量を減少させるものであった。
【０００３】
オゾンレス帯電の形態を簡単に分類すると、例えば帯電部材に関しては弾性ローラを用いた方式、ファーブラシを用いた方式、固体放電素子を用いた方式等がある。また放電電界の形成方式については直流電圧を帯電部材に印加する方式、交流電圧と直流電圧を同時に印加する方式がある。
【０００４】
このような帯電部材として、導電性基体上に２層以上の抵抗層を設けた構成が多く採用されている。この場合、抵抗層の一つは、被帯電体との接触巾を適正にするための適度な弾性を保持させるため、ゴムや樹脂等の弾性体中に、カーボンブラック等の導電材料や金属塩等のイオン導電材料を配合すると共に、オイルや可塑剤等の軟化剤を添加させて構成された弾性抵抗層とする場合が多い。しかし、これらの軟化剤は一般に移行性があることにより、感光体を汚染する場合があるため、必要に応じて被覆抵抗層を施す必要がある。
【０００５】
このような弾性抵抗層と被覆抵抗層の抵抗構成について、導電性部材を例えば帯電部材２とした場合、一般に帯電部材の体積抵抗が高すぎると，感光体の帯電ムラや帯電不良により一般に砂地と呼ばれるベタ白およびハーフトーン画像上に白や黒の斑点が散乱した異常画像が発生する。逆に低すぎると、感光体表面に製造上または取り扱い上等の原因でピンホールが生じた場合、そのピンホール部に対応する画像上に反転現像のとき、菱形状の異常画像が発生する等、帯電部材の抵抗には適正な領域が存在する。
【０００６】
そこで帯電部材の抵抗を調整するため、被覆抵抗層には、導電性カーボンブラック等の導電材料を分散させて適度な抵抗を保持させ、被帯電体の帯電均一性、感光体等の被帯電体表面のピンホール、傷等によるリーク防止等を図ることが試みられており、被覆抵抗層の抵抗値を適正に制御することが重要になっている。
【０００７】
ところが、被覆抵抗層の抵抗値を適正に制御した帯電部材においても、複写機やレーザービームプリンターの長期使用に伴い、帯電部材の抵抗値が初期の抵抗値から変化し、抵抗値が増加した場合には帯電不良による異常画像が発生し、抵抗値が低下した場合には菱形状の異常画像が発生する場合があった。
【０００８】
従来、この原因としては、帯電部材と感光体との放電現象により発生するオゾン等の放電生成物が抵抗層に使用される材料を劣化させることによると言われている。そのため、半導電性ローラを連続使用した場合に、アセトンを溶媒としたときのアセトン抽出量が、初期に比べ１．３倍以下である半導電性ローラが提案されている（参照：特許文献１）。
【０００９】
しかし、アセトン抽出量の変化率をこのような範囲になるように帯電部材を作製しても、長期使用に伴う帯電部材の抵抗値の変動を抑制できない場合があり、複写機やレーザービームプリンターの高速化、高精細化、高寿命化に対応するための帯電部材と感光体との電流が増加することに十分対応できていない。
【００１０】
この原因として、従来、帯電部材の長期使用に伴う抵抗値の変動の原因は、放電を伴うことにより発生すると考えられており、そのため解決法は放電生成物による劣化を抑制することで行われていた。しかし、帯電部材と感光体との通電による、帯電部材の抵抗値の変動について、本発明者が検討した結果、帯電部材の抵抗値の変動は、放電を伴わない状態でも起こることが分かった。そのため、放電生成物に由来する残留イオン量を制限したり、残留イオンによる加水分解反応を抑制したりしても、電気特性の劣化を十分抑制できない。また、抽出量の変化率を１．３倍以下にしても、架橋反応に伴う劣化は制限できず、帯電部材の通電による劣化を抑制できていない。
【００１１】
一方、抵抗層に添加される可塑剤等のブリードによる弊害を抑制するため、アセトン抽出成分量を５％以下にする、等多くの提案がなされている（参照：特許文献２）。しかし、可塑剤等のブリードは、高分子材料と可塑剤との相溶性が主な原因であり、帯電部材に通電が行われない状態でも発生する問題であり、帯電部材の硬度アップ等を招く。また、これらの提案のうち、帯電部材の長期使用による抽出量の変化について言及しているものはなく、さらに抵抗変動について開示しているものは無い。
【００１２】
また、従来、イオン導電性の材料では、イオン導電剤の分極や解離等により抵抗値が変動することが知られており、そのためイオン導電剤の分子構造の提案がなされているが、イオン導電剤の分子構造を規定しただけでは、長期通電による劣化を十分に抑制することができない。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１７３６３９号公報
【特許文献２】
特許第２５７７８８４号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、本来、分極等が起こらず長期的に安定した電気特性を発現すると言われている電子導電性の導電材料を使用した帯電部材においても、抵抗値の変動が起こることを見出し、それを抑制するための手段を提案するものである。また、長期使用した場合においても電気特性の安定した帯電部材を提供することにより、上記のような電子写真装置に組み込んだ場合においても常に良好な画像が得られる導電部材を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の帯電部材は、導電性基体、該導電性基体上に被覆されまたは該導電性基体に支持された弾性抵抗層、および該弾性抵抗層上に被覆されまたは該弾性抵抗層に支持された被覆抵抗層を備えた画像形成装置用帯電部材において、
ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝が０．５〜１．３であり、かつ通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量が、通電前の該被覆抵抗層の重量に対して１％以下であることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、前記発明において、ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛＝（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝が０．５〜１．０であり、かつ通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量が、通電前の該被覆抵抗層の重量に対して１％以下である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
帯電部材の抵抗値の変動は、オゾン等の放電生成物によるほか、長期にわたる通電によっても、高いエネルギーが与えられることになり、帯電部材の表面あるいは内部の結合エネルギーの低い位置において、ラジカルや官能基等の活性の高い部位が生じ、高分子鎖の切断といった分解の方向に進む場合のほか、架橋や重合が生じて安定にある場合がある。分解が進むケースまたは、架橋や重合が進むケース、いずれにしても当初予定の物性からずれて行く方向であり、言い換えると、帯電部材の電気特性の適正な制御を妨げることになる。
【００１８】
ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛＝（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝を０．５以上にすることで、架橋反応の進行を抑制でき、抵抗の変動と共に硬度が高くなり、感光体との接触状態が変化するばかりか、感光体表面を傷つける等の問題を抑制できる。また、ＴＨＦ抽出量の増加率を１．３以下にすることで、高分子鎖の切断を抑制でき、抵抗変動を抑制できる。さらに、ＴＨＦ抽出量の増加率を１．０以下にすることで、高分子鎖の切断による抵抗変動を抑制すると共に、抵抗層の機械的強度の劣化を十分に抑制できる。また、通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量を通電前の該被覆抵抗層の重量に対して１％以下にすることで、添加剤や導電剤等、被覆抵抗層内部の移動による抵抗変動を抑制できる。
【００１９】
以下本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の導電性部材の一実施例を示す断面図であり、図３は導電性部材を帯電部材として組み込んだプロセスカートリッジの一部を概念的に示す図であり、図４は導電性部材を帯電部材として画像形成装置に適用した例を示す断面図である。
【００２０】
帯電装置１は、導電性基体５を抵抗体６により覆設された構造を有する帯電部材２と電源３とから構成され、前記抵抗体６は最表面層の第一抵抗体層（被覆抵抗層）８と、下層の第二抵抗体層（弾性抵抗層）７からなっている。またドラム状電子写真感光体である感光ドラム１０は、Ｒ方向に回動可能な接地されたドラム基体１１に、有機光導電性物質（ＯＰＣ）、アモルファスシリコン、セレン、酸化亜鉛等の感光体１２を覆設した構造をしている。
【００２１】
本発明を実施した帯電部材の形態を以下に述べる。
【００２２】
導電性基体は、電気抵抗値が、弾性抵抗層や被覆抵抗層に比べ低く、また帯電部材の形状を維持し感光体との接触状態等を維持できる剛性を持つものであれば特に限定されず、鉄、アルミニウム等の金属が使用され、必要によりニッケルメッキ等の表面処理が行われる。
【００２３】
弾性抵抗層に用いる高分子材料としては、例えば、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンターゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、ＲＢ（ブタジエン樹脂）、ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレンエラストマー）等のポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン  、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル系樹脂、スチレン・酢酸ビニル共重合体、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体等の高分子材料に弾性を付与したものを用いることができる。このうち、ポリオレフィン系材料が広く使用されている。これは、ポリオレフィン系材料、特にＥＰＤＭ等よりなる成型体は、その表面に官能基がないため、耐溶剤性、耐オゾン性、耐熱性等が良いこと、また成型加工性に優れ、比較的安価で汚染性の少ないことから、電子写真装置等の長期の使用においても安定した性能を維持することができる弾性体である、等の理由からである。また、その弾性体の使用形態としては、ソリッドでも発泡体でもよく、またその表面は、ソリッドまたは発泡体の研磨面でも、モールド内面が転写された面やスキン面でもよく、特に限定されるものではないが、特に感光体とのニップ幅が十分にとれ、均一な帯電ができ、帯電部材に印加される電圧が直流電圧と交流電圧の重畳の場合に生じる帯電音に対して消音効果のある発泡体からなり、平滑なモールド内面が転写された面を持つことが好ましい。
【００２４】
本発明において用いられる導電材料は、特に限定されるものではなく、アセチレンブラック、ケッチェンブラックの導電性カーボンブラックや、カーボンブラック、グラファイト、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、または、適当な粒子の表面に、酸化錫、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化モリブデン、亜鉛、アルミニウム、金、銀、鉄、銅、クロム、コバルト、鉛、白金、ロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とう等により付着させたものでもよい。また、アニリン等の導電性化合物をナイロン等のビーズ表面に設けた導電性粒子でもよい。このうち、酸化錫を主成分とする導電性粒子は分散性に優れ、均一な帯電性が得られる。分散手段としては、ロールニーダー、バンバリーミキサー、ボールミル、サンドグラインダー、ペイントシェイカー等を適宜利用すればよい。また、これらは、適当なドーパントの選択、添加量により、公知のように、その体積固有抵抗を調節できる。
【００２５】
また発泡剤を用いて発泡体を製造する場合、発泡剤としては、Ａ．Ｄ．Ｃ．Ａ．（アゾジカルボナミド）系、Ｄ．Ｐ．Ｔ．（ジニトロソペンタメチレンテトラミン）系、Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ．（４．４′−オキシビス−ベンゼンサルフォニル−ヒドラジド）系、Ｔ．Ｓ．Ｈ．（ｐ−トリエンサルフォニルヒドラジド）系、Ａ．Ｉ．Ｂ．Ｎ．（アゾビスイソブチロニトリル）系等を使用することができ、特にＡ．Ｄ．Ｃ．Ａ．系、Ｏ．Ｂ．Ｓ．Ｈ．系のブレンド系では、緻密で、かつ加硫のタイト（架橋密度が高い）な発泡体が得られる。
【００２６】
被覆抵抗層は、樹脂やゴム材で構成すればよい。被覆抵抗層に用いる材料としては、例えば、ＥＰＤＭ、ポリブタジエン、天然ゴム、ポリイソプレン、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、シリコーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム等のゴムや、ＲＢ（ブタジエン樹脂）、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレンエラストマー）等のポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル系樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系等の樹脂を挙げることができる。特に、ポリオール成分とポリイソシアネートを反応させることによって得られるポリウレタン樹脂を使用することが好ましく、膜として柔軟で、塗料等の溶液にした場合にも粘度が安定しており、導電剤の分散性も優れている。
【００２７】
ポリオール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、テトラエチレンジアミン、ビスフェノールＡ、蔗糖、ソルビトール等を出発物質とし、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシド等を付加したポリエーテルポリオールや、これらのポリオール成分とコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の多塩基酸あるいは炭酸との縮合物であるポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびポリカプロラクトン等が挙げられる。３官能以上のポリオールを、ジオールに対して重量比で少なくとも１／１以上含有することが、長期通電による劣化がなく好ましい。また、前記被覆抵抗層に使用される材料がポリオール成分を含み、アクリル成分を含むポリオール成分がアクリル成分を含まないポリオール成分に対して重量比で５％以上である。
【００２８】
ポリイソシアネートとしては、脂肪族、脂環式および芳香族ポリイソシアネートが挙げられる。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、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，４−シクロへキシレンジイソシアネート等やこれらがポリオール成分と反応したプレポリマーウレタン樹脂の製造方法は、公知の方法が使用でき、エチレングリコールやグリセリンが特に好ましい。
【００２９】
また必要により、鎖延長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等のポリオール類や、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミン、メラミン、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド等のアミン類等を使用することができる。
【００３０】
また、アクリル樹脂は、造膜性が優れ、粘着性が低いが、硬度が高く、感光体に接触使用した場合、傷をつけてしまう場合がある。そのためウレタン樹脂をアクリル樹脂で変性した材料を被覆抵抗層として使用することが好ましい。
【００３１】
アクリル変性ウレタン樹脂の製造に際して、ヒドロキシアルキルアクリレートを用い、これにアルキルアクリレートおよびそれらと共重合し得る化合物等を組合せ共重合させる。ヒドロキシアルキルアルキレートとしては、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート等のほか、ラクトン変性アクリル樹脂等市販の水酸基含有アクリル樹脂が使用できる。これらのアクリル樹脂とポリエーテルポリオールと末端にイソシアネート基を持つウレタンプレポリマーやトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等のイソシアネートモノマーとを反応させることにより製造できる。
【００３２】
感光ドラム１０は、次のように構成される。
【００３３】
感光体１２は、感光ドラム基体１１の上に設けられる。感光ドラム基体としては、支持体自体が導電性を持つもの、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、ニッケル等の金属を用いることができ、そのほかにアルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金等を真空蒸着によって被膜形成された層を有するプラスチック、導電性粒子（例えば、カーボンブラック、酸化錫粒子等）を適当なバインダーと共に金属やプラスチックに塗布した支持体、導電性バインダーを有するプラスチック等を用いることができる。
【００３４】
導電性支持体と感光層の中間に、バリヤー機能と接着機能を持つ下引層を設けることもできる。下引層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、共重合ナイロン等）、ポリウレタン、ゼラチン、酸化アルミニウム等によって形成できる。下引層の膜厚は５μｍ以下、好ましくは０．５μｍ〜３μｍが適当である。下引層はその機能を発揮するためには、１０Ｅ７  Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。
【００３５】
感光体１２は、有機または無機の光導電体を必要に応じてバインダー樹脂と共に塗工して形成され、また蒸着によっても形成することができる。感光体の形態としては、電荷発生層と電荷輸送層の機能分離型積層感光層が好ましい。
【００３６】
電荷発生層は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キノン顔料、ペリレン顔料等の電荷発生物質を、蒸着あるいは、適当なバインダー樹脂と共に（バインダーがなくても可）塗工することによって形成できる。電荷発生層の膜厚は０．０１μｍ〜５μｍ、特には０．０５μｍ〜２μｍが好ましい。
【００３７】
電荷輸送層は、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、オキサゾール化合物、トリアリールアミン化合物等の電荷輸送物質を成膜性のあるバインダー樹脂に溶解させて形成することができる。電荷輸送層の膜厚は５μｍ〜５０μｍ、特には１０μｍ〜３０μｍが好ましい。なお、紫外線等による劣化防止のために感光層の上に保護層を設けてもよい。
【００３８】
なお、前記感光体１２はドラム状に限らず、ベルト状若しくは、シート状であってもよく、また帯電部材２としては、非回転ローラやブレード状のパッド部材等であってもよい。本実施例ではローラ形状のものを用いた。
【００３９】
帯電部材２は感光体１２に当接し、また電源３を介して感光体１２と接続されて電気回路が構成されている。該電源３により、接触帯電装置２と感光体１２とのニップ部１３が帯電し、該ニップ部１３が感光体１２の動きにつれて移動するので感光体１２表面全体が帯電される。その後、図４に示すように画像情報に応じてレーザー光Ｌで露光して潜像を形成し、次に現像器３１でトナーにより現像し、転写部では転写手段３２で転写材に転写し、定着手段３３で熱定着する。一方、感光ドラム１０は、転写後、クリーナ３４でクリーニングされ、次回の像形成に備える。
【００４０】
図４に示すように、帯電部材２、クリーナ３４、感光ドラム１０は、画像形成装置に一体的に着脱可能なユニットとしてプロセスカートリッジ３５に支持される。プロセスカートリッジとは、像担持体としての、例えば、電子写真感光体等と、作用手段としての、例えば、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等の少なくとも一つとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。そこでより具体的には、前述プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置（例えば、複写機、ＬＢＰ等）本体に対して着脱可能とするものである。さらに、プロセスカートリッジは少なくとも感光ドラムと帯電部材とを備えていればよい。
【００４１】
本発明の実施の態様を以下のとおり列挙する。
【００４２】
［実施態様１］  導電性基体、該導電性基体上に被覆されまたは該導電性基体に支持された弾性抵抗層、および該弾性抵抗層上に被覆されまたは該弾性抵抗層に支持された被覆抵抗層を備えた画像形成装置用帯電部材において、
ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛＝（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）｝の割合が０．５〜１．３であり、かつ初期のＴＨＦ抽出量が、樹脂重量比で１％以下であることを特徴とする画像形成装置用帯電部材。
【００４３】
［実施態様２］
実施態様１において、ソックスレー抽出器を用い、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶剤として、１０時間還流して該被覆抵抗層から抽出されるＴＨＦ抽出量に関して、該被覆抵抗層に電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電する前後でのＴＨＦ抽出量の増加率｛＝（通電後の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）／（通電前の該被覆抵抗層のＴＨＦ抽出量）が０．５〜１．０であり、かつ初期のＴＨＦ抽出量が、樹脂重量比で１％以下である。
【００４４】
［実施態様３］
実施態様１または２において、前記被覆抵抗層に使用される材料が、ポリイソシアネートとポリオール成分を反応させることによって得られるポリウレタン樹脂を含み、３官能以上のポリオールとジオールとの重量比が１／１以上である。
【００４５】
［実施態様４］
実施態様１乃至３のいずれかにおいて、前記被覆抵抗層に使用される材料がポリオール成分を含み、アクリル成分を含むポリオール成分がアクリル成分を含まないポリオール成分に対して重量比で５％以上である。
【００４６】
［実施態様５］
実施態様１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置用帯電部材を構成成分として有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００４７】
［実施態様６］
実施態様１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置用帯電部材を構成成分として有することを特徴とする画像形成装置。
【００４８】
【実施例】
実施例１
本実施例で使用した帯電部材は以下のような方法で製造した。
【００４９】
ポリマー原料としてＥＰＤＭ（ＥＰＴ４０４５：三井石油化学）１００質量部、亜鉛華１号１０質量部、ステアリン酸２質量部、導電性カーボンブラック（ケッチェンブラック）１０質量部、発泡剤（セルマイクＣ：三協化成）７質量部、その他公知の添加剤、加硫剤等を添加し、混練りした。次に、得られた原料組成物をチューブ状に成型するために、外径がφ５．０であるマンドレルと内径がφ７．５ｍｍであるダイをセットした押し出し機を用いて、チューブ状に押し出した後、押し出し品の長さを金型内の空孔部の長さ２２４ｍｍに対し、略同一長さにカットし、外径はφ９．８ｍｍ、内径はφ６．３ｍｍであるチューブ状の成型品２２を作製した。
【００５０】
次に、第２図に模式的に示すように、予め接着剤を塗布した芯金５を、チューブ状の原料組成物の成型品２２に挿入し、円筒形金型２０内部に、金型両端に設けられている蓋体２１で固定し、配置した。次に、予め１８０℃に熱した加熱盤に挿入し、１５分間加熱することで、加硫、発泡を行い、直径φ６ｍｍの芯金上に、弾性抵抗層を形成し、直径φ１１．８ｍｍ、長さ２２４ｍｍ、発泡による空孔部の直径が平均で１００μｍ、表面が１０点平均粗さＲｚ０．９μｍの導電性発泡体を得た。
【００５１】
導電性発泡体の使用形態はソリッド状でもスポンジ状でもよいが、接触巾を適正にするため、低硬度の点からスポンジ状のものが好ましい。また、非回転ローラやブレード状のパッド部材等であってもよい。
【００５２】
導電性発泡体を、オレフィン系接着剤をトルエンに希釈した接着剤溶液に、ディッピングにより３０秒間含侵処理を行い、ついで１３０℃のオーブンで２分間乾燥させた。
【００５３】
被覆層用塗料として、２官能ポリオール（Ｄｉｏｌ−１０００：三井武田ケミカル）１００質量部に対して、カーボンブラック１０質量部（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ：ライオン）を、メチルエチルケトン２００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。ついで、トリレンジイソシアネート（コスモネートＴ−１００：三井武田ケミカル）（ＮＣＯ／ＯＨ：２００％）３５質量部を混合したのち、導電性発泡体に対してディッピングにより塗工し、室温で１時間乾燥し、１５０℃のオーブンで１時間架橋反応を行わせて層の厚みがおよそ２０μｍになるように被覆層を形成し、図３に概略図示される帯電部材１を作製した。帯電部材１の抵抗値は３×１０６Ωであった。
【００５４】
帯電部材の抵抗値としては、発泡体を円柱状の金属ドラムに当接させ、回転させた状態で、導電性基体と金属ドラム間に直流１００Ｖの電圧を印加し、金属ドラムと直列に接続した抵抗体に掛かる電圧を測定することにより求めた。
【００５５】
帯電部材の長期通電試験は、帯電部材と金毒ドラムとの接触面積を計測し、抵抗測定し使用した測定器を用いて、電流密度１Ａ／ｃｍ２で１２時間通電させた。
【００５６】
ソックスレー抽出機による抽出試験は、長期通電試験を実施する前と実施した後の両方で行い、帯電部材から被覆抵抗層部分１ｇを切り出し、円筒ろ紙に入れソックスレー抽出管に装着した。テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１００ｍｌを抽出用溶剤として、大気圧下、９０℃で１０時間還流を行った。次いで、抽出残分として残った抵抗層を十分乾燥させ、抽出前の重量に対する重量の減少分の割合を求め、ＴＨＦ抽出量（％）とした。表１には、通電前の抽出量（％）と、通電前後での抽出量の増加率（通電後の抽出量／通電前の抽出量）を示した。
【００５７】
また、長期通電試験を行う前と、１０時間実施後で、帯電部材を帯電装置１に取り付け、帯電不良による異常画像の発生が無くなる最低交流電圧（砂地電圧）を測定した。
【００５８】
ローラ表面近傍の硬度は、最終のローラ状態で、マイクロゴム硬度計ＭＤ−１（高分子計器株式会社製）にて測定した。
【００５９】
帯電装置１は、帯電部材１と電源３から構成され、またドラム状電子写真感光体である感光ドラム１０は、Ｒ方向に回転可能な感光ドラム基体１１に、ＯＰＣ、アモルファスシリコン、セレン、酸化亜鉛等の感光体を被覆した構造のいずれでもよく、本実施例ではＯＰＣの感光体を覆接した感光ドラムを使用した。帯電部材１は感光体１２に当接し、また電源３を介して感光体１２と接続された電気回路が構成されている。また、−６７０Ｖの直流電圧に、９２０Ｈｚの交流電圧を変化させながら重畳したものを印加し、ＯＰＣ感光体ドラムの周速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００６０】
抽出試験および画像評価の結果を表１にまとめて記述する。
【００６１】
表１より、帯電部材１は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低く、通電後においても砂地電圧が１．７ｋＶｐｐと低く使用上問題ないことが分かった。
【００６２】
実施例２
被覆層用塗料の導電材料として、トリレンジイソシアネート（コスモネートＴ−１００：三井武田ケミカル）（ＮＣＯ／ＯＨ：１００％）１７質量部を添加した以外は実施例１と同様に行い、帯電部材２を作製した。帯電部材２の抵抗値は１×１０６Ωであった。
【００６３】
表１より、帯電部材２は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低く、通電後においても砂地電圧が２．１ｋＶｐｐであるものの、使用上問題ないことが分かった。
【００６４】
実施例３
被覆層用塗料の導電材料のポリオール成分として、テトラエチレンジアミンを出発原料とした４官能ポリオール（ＥＤＰ−３００：旭電化工業）を１００質量部使用し、トリレンジイソシアネート（コスモネートＴ−１００：三井武田ケミカル）（ＮＣＯ／ＯＨ：５０％）５０質量部を添加した以外は実施例１と同様に行い、帯電部材３を作製した。帯電部材３の抵抗値は２×１０６Ωであった。
【００６５】
表１より、帯電部材３は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低く、通電後においても砂地電圧が１．４ｋＶｐｐと低く使用上問題ないことが分かった。
【００６６】
実施例４
被覆層用塗料の導電材料として、アルコール可溶性ナイロンであるＮ−メトキシメチル化ナイロン６の１００質量部に、イオン性導電剤としてテトラブチルアンモニウムクロライド１０質量部を、メタノール２００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。ついで、実施例１と同様に被覆工程を行い、帯電部材４を作製した。帯電部材４の抵抗値は１×１０７Ωであった。
【００６７】
表１より、帯電部材４は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低い。また通電後において砂地電圧が１．９ｋＶｐｐと若干高いものの、使用上問題ないことが分かった。またローラの表面硬度は通電により＋４度増加していたが、画像評価に伴って感光体への傷の発生は無かった。
【００６８】
実施例５
被覆層用塗料の導電材料のポリオールとして、２官能ポリオール（Ｄｉｏｌ−１０００：三井武田ケミカル）１００質量部に、３官能ポリオール（ＭＮ３００：三井武田ケミカル）１００質量部、カーボンブラック２０質量部（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ：ライオン）を、メチルエチルケトン４００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。トリレンジイソシアネート（コスモネートＴ−１００：三井武田ケミカル）（ＮＣＯ／ＯＨ：１００％）５０質量部を添加した以外は実施例１と同様に行い、帯電部材５を作製した。帯電部材５の抵抗値７×１０６Ωであった。
【００６９】
表１より、帯電部材５は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低く、通電後においても砂地電圧が１．５ｋＶｐｐと低く使用上問題ないことが分かった。
【００７０】
実施例６
被覆層用塗料の導電材料のポリオールとして、２官能ポリオール（Ｄｉｏｌ−１０００：三井武田ケミカル）１００質量部に、３官能ポリオール（ＭＮ３００：三井武田ケミカル）１００質量部、水酸基含有アクリル（Ｓ−２０６０：東亞合成株式会社）２０質量部、カーボンブラック２０質量部（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ：ライオン）を、メチルエチルケトン４００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。トリレンジイソシアネート（コスモネートＴ−１００：三井武田ケミカル）（ＮＣＯ／ＯＨ：１００％）５０質量部を添加した以外は実施例１と同様に行い、帯電部材６を作製した。帯電部材６の抵抗値は２×１０６Ωであった。
【００７１】
表１より、帯電部材６は、通電前の抽出量および通電後の抽出量の増加率も低く、通電後においても砂地電圧が１．４ｋＶｐｐと低く使用上問題ないことが分かった。
【００７２】
比較例１
被覆層用塗料の導電材料として、アルコール可溶性ナイロンであるＮ−メトキシメチル化ナイロン６の１００質量部に、シリコーンオイル（ＳＨ−２００：東レ・ダウ・コーニング）５質量部、カーボンブラック１０質量部（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ：ライオン）を、メチルエチルケトン１００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。次いで、実施例１と同様に被覆工程を行い、帯電部材７を作製した。帯電部材７の抵抗値は３×１０７Ωであった。
【００７３】
表１より、帯電部材７は、通電前の抽出量が多く、また通電後の抽出量の増加率も大きいことが分かった。そのため、通電後では、砂地電圧が２．８ｋＶｐｐと高く使用上問題があることが分かった。また、通電によりローラ硬度が＋６と増加しており、画像評価に伴って感光体への傷の発生が観測できた。
【００７４】
比較例２
被覆抵抗層用塗料として、アクリル樹脂（ＳＰ−１３５０：東亞合成株式会社）１００質量部にカーボンブラック１０質量部（ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ：ライオン）を、トルエン１００質量部と共に混合し、ペイントシェイカーで７時間分散処理を行った。ついで、実施例１と同様に被覆工程を行い、帯電部材８を作製した。帯電部材８の抵抗値は３×１０７Ωであった。
【００７５】
表１より、帯電部材８は、通電前の抽出量が多く、また通電後の抽出量の増加率も大きいことが分かった。そのため、通電後では、砂地電圧が３．５ｋＶｐｐ以上と高く使用上問題があることが分かった。また、通電によりローラ硬度が＋４と増加していた。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、長期通電による抵抗の変動もなく帯電ムラや帯電不良による異常画像の発生を抑制できる。これにより、プロセススピードの速い電子写真装置や高耐久の電子写真装置においても異常画像の発生がなくなり、安定した性能を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜６および比較例１に適用される帯電部材の断面概念図である。
【図２】本発明の実施例１〜６および比較例１に適用される帯電部材成型用金型の断面概略図である。
【図３】本発明の帯電部材が適用される接触帯電装置を示す図である。
【図４】本発明の帯電部材が適用されるプロセスカートリッジおよび、画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
１    帯電装置
２    帯電部材
３    電源
５    導電性基体
６    抵抗体
７    第二抵抗体層／弾性抵抗層
８    第一抵抗体層／被覆抵抗層
１０    感光ドラム
１１    ドラム基体
１２    感光体
１３    ニップ部
２０    円筒形金型
２１    蓋体
２２    チューブ状原料組成物の成型品
３１    現像器
３２    転写手段
３３    定着手段
３４    クリーナ
３５    プロセスカートリッジ
Ｒ    右方向
Ｌ    レーザー光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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