(57)【要約】【課題】帯電部材に直流電圧のみを印加して被帯電体の帯電処理を行った場合でも、良好な均一帯電性が得られ、導電性部材の汚れに起因した帯電不良が発生せず、長期にわたって良好な帯電特性を維持することが可能である導電性部材、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。【解決手段】被帯電体を帯電させる導電性部材において、該導電性部材が導電性支持体と、その外周に形成された被覆層とから構成され、少なくとも、該被覆層中に無機微粒子を含有し、かつ、該無機微粒子が、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、該無機微粒子の誘電率が３．７以上であることを特徴とする導電性部材、これを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置。【選択図】　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体を帯電させる導電性部材において、該導電性部材が導電性支持体と、その外周に形成された被覆層とから構成され、少なくとも、該被覆層中に無機微粒子を含有し、かつ、該無機微粒子が、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、該無機微粒子の誘電率が３．７以上であることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記無機微粒子が絶縁性無機微粒子である請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記絶縁性無機微粒子が金属酸化物である請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記金属酸化物が酸化アルミニウム、酸化チタンの少なくとも一方である請求項３に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記導電性部材の被覆層に表面処理された導電性粒子を含有する請求項１〜４のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項６】
前記被覆層が二層以上の積層構成からなる請求項１〜５のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項７】
前記導電性部材の被覆層のうち、最外層を形成する層が、少なくとも無機微粒子と導電性微粒子とを含有し、かつ、該無機微粒子が、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、該無機微粒子の誘電率が３．７以上である請求項１〜６のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項８】
前記被覆層のうち導電性支持体のその上に形成された層が弾性層である請求項１〜７のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項９】
前記導電性部材が一次帯電部材である請求項１〜８のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項１０】
前記導電性部材がローラ形状である請求項１〜９のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項１１】
前記導電性部材が直流電圧を印加される請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項１２】
少なくとも被帯電体である電子写真感光体及び請求項１〜１１のいずれかに記載の導電性部材とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１３】
少なくとも被帯電体である電子写真感光体、該電子写真感光体に当接させて電子写真感光体面を帯電する帯電手段、該帯電手段によって帯電された電子写真感光体表面を露光する露光手段、該露光手段によって形成された潜像を現像剤によって可視像化する現像手段及び可視像化された潜像を転写材に転写する転写手段とを具備する画像形成装置において、前記帯電手段を構成する導電性部材が請求項１〜１１のいずれかに記載の導電性部材であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における帯電部材、現像剤担持部材、転写部材、クリーニング部材、除電部材等の被接触物を電気的にコントロールする導電性部材、それを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスにおける帯電プロセスは、金属ワイヤーに高電圧（直流電圧６〜８ｋＶ）を印加して発生するコロナシャワーにより被帯電体である電子写真感光体面を所定の極性・電位に一様帯電させるコロナ帯電器が広く利用されていた。しかし、高圧電源を必要とする、比較的多量のオゾンが発生する等の問題があった。
【０００３】
これに対して導電性部材を感光体に接触させながら電圧を印加して、感光体表面を帯電させる接触帯電方式が実用化されている。これは、感光体に、ローラ型、ブレード型、ブラシ型及び磁気ブラシ型等の電荷供給部材としての導電性部材（帯電部材）を接触させ、この接触帯電部材に所定の帯電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に一様帯電させるものである。
【０００４】
この帯電方式は、電源の低電圧化とオゾンの発生量が少ないという利点を有している。この中でも特に接触帯電部材として導電性ローラ（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。しかしながら、帯電の均一性に関してはコロナ帯電器と比較してやや不利であった。
【０００５】
帯電均一性を改善するために、特開昭６３−１４９６６９号公報に開示されるように、所望の被帯電体表面電位Ｖｄに相当する直流電圧に帯電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧成分（ＡＣ電圧成分）を重畳した電圧（脈流電圧；時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧）を接触帯電部材に印加する「ＡＣ帯電方式」が用いられる。これは、ＡＣ電圧による電位の均し効果を目的としたものであり、被帯電体の電位はＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはなく、接触帯電方式として優れた方法である。
【０００６】
しかしながら、直流電圧印加時における放電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、交流電流を多量に消費することにより、帯電ローラ及び感光体の耐久性が低下し易いという問題点があった。
【０００７】
これらの問題点は、帯電ローラに直流電圧のみを印加して帯電を行うことにより解消されるものの、帯電ローラに直流電圧のみを印加すると、以下の問題点が発生し易かった。
【０００８】
前記従来の帯電部材に直流電圧のみを印加すると、帯電処理された被帯電体表面の帯電電位がムラになり易く、帯電の均一性が得られ難い。また、帯電部材が連続使用により通電劣化し、帯電部材の抵抗が上昇（チャージアップ）し易く、それに伴い帯電処理された被帯電体表面の帯電電位が低下するという問題がある。また、接触帯電方式を用いる画像形成装置においては、帯電部材の汚れ（現像剤の表面付着）による帯電不良により画像濃度ムラ等が生じるという問題がある。特に、帯電部材に直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式の場合、帯電部材の汚れの影響がＡＣ帯電方式に比べ、画像不良として現れ易い傾向にある。
【０００９】
この問題に対し、帯電部材の表面層にシランカップリング処理した導電剤を含有させることによって酸素や水分による導電剤の酸化に起因する帯電部材の抵抗変化を小さくするという技術が、例えば特開平１０−２５４２１７号公報、特開２００１−１６６５６３に開示されている。
【００１０】
また、帯電部材の表面層に疎水化処理された無機粒子を配合して、帯電部材の汚れを防止するという技術が、例えば特開平９−１５９３８号公報、特開平１１−３５２７５２号公報に開示されている。また、同じく疎水化の技術を応用した事例であるが、特開平８−２８６４７０号公報では、環境変動に対する抵抗安定性の良化を目的としたものがある。
【００１１】
しかしながら、最近の電子写真技術においては高画質化及びカラー化の要求が高く、上記のような僅かな帯電不良がこれらの要求を満足するために解決すべき重要な課題となっており、更なるレベルアップが必要であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであって、帯電部材に直流電圧のみを印加して被帯電体の帯電処理を行った場合でも、良好な均一帯電性が得られ、長期にわたって良好な帯電特性を維持することができる導電性部材、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、導電性部材の汚れに起因した帯電不良が発生せず、長期にわたって良好な帯電特性を維持することを可能である導電性部材、これを用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、被帯電体を帯電させる導電性部材において、該導電性部材が導電性支持体と、その外周に形成された被覆層とから構成され、少なくとも、該被覆層中に無機微粒子を含有し、かつ、該無機微粒子が、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、該無機微粒子の誘電率が３．７以上であることを特徴とする導電性部材、これを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本発明の導電性部材を接触帯電部材（帯電ローラ）として用いる電子写真装置を示す。この帯電部材に電圧を印加すると、帯電部材と感光体との微小な空間で放電が起こって感光体表面が帯電される。
【００１７】
本発明においては、特定の導電剤と特定の無機微粒子を用いることが相乗的に作用し、導電性部材の帯電均一性を向上させることができるだけではなく、抵抗変化を抑えることができ、また導電性部材表面に汚れが付着し難くなり帯電部材の汚れに起因した帯電不良が発生せず、非常に優れた画像を得ることができる。特に図１のように現像、独立したクリーニング手段を有さず、転写後に感光体に残留したトナーを現像手段により回収する、いわゆる現像兼クリーニング（クリーナレス）方式を採用した画像形成装置の複数枚プリントを可能にするのに極めて有効である。
【００１８】
本発明のメカニズムは、本発明者等の鋭意検討により以下のことは解明できた。
【００１９】
先ず、被覆層に含有する無機微粒子及び導電剤を疎水化処理すること、かつ、無機微粒子の誘電率を３．７以上とすることによって、画質が良化することが分かった。このメカニズムは明確ではないが、誘電率が３．７以上の無機微粒子を被覆層に含有させることにより、被覆層の静電容量が大きくなり、被覆層にかかる電圧が小さくなり、その結果、空隙及び感光体にかかる電圧が大きくなり、暗部電位Ｖｄの飽和値が、添加しない場合に比べ数十ボルト高くなる、つまり、より多く帯電するため、帯電性が向上するものと思われる。
【００２０】
また、被覆層を塗工により形成する場合、被覆層に含有する無機微粒子及び導電剤を疎水化処理することによって、塗料溶剤との親和性が増し、無機微粒子及び導電剤の分散性が向上して塗工被膜の表面性に影響を与えるとともに、汚れの付着に対して有利であることがわかった。
【００２１】
また、導電性部材の連続使用時における抵抗変化は、少なくとも無機微粒子及び導電剤の表面状態（親水性や疎水性）に依存していることが分かった。例えば、親水性の無機微粒子及び導電剤を導電性部材に含有した場合では、導電性部材の連続使用により抵抗が上昇し易いことがわかった。特に、低温低湿環境において、導電性部材の抵抗上昇が大きい。そして、この低温低湿環境において、導電性部材の連続使用に伴う抵抗上昇を小さくするためには、疎水化処理された無機微粒子及び導電剤を導電性部材に併用して使用することが非常に有効であることがわかった。
【００２２】
導電性部材の連続使用時における抵抗上昇のメカニズムは、被覆層に親水性の無機微粒子及び導電剤を含有した場合に起きる抵抗上昇は、無機微粒子及び導電剤表面の親水基が通電によって分極等を起こし、チャージアップし、導電性部材としての導電性機能を失うのではないかと考えられている。
【００２３】
特に、低温低湿環境では、親水基の周りに水分が存在していないため、通電の影響を受け易いのではないかと考えられている。ゆえに、疎水化処理して親水基を無くすことで、チャージアップする部分を少なくすることができるので、帯電部材を連続使用（連続通電）しても抵抗上昇しないものと考えられる。
【００２４】
また、導電剤の分散状態、導電剤同士の接触状態もチャージアップには影響しているものと考えられている。疎水化処理した無機微粒子を併用して使用することで導電剤の分散性が良くなり、帯電部材を連続使用（連続通電）しても抵抗上昇しないものと考えられる。
【００２５】
上記のような様々な検討により、導電性部材の被覆層に疎水化処理された無機微粒子及び導電剤を含有することで、帯電の安定性／耐久性に優れた、本発明の導電性部材に至ったものである。
【００２６】
次に、本発明の導電性部材を有する画像形成装置の概略構成について説明する。
【００２７】
（１）画像形成装置
図１は、本発明の導電性部材を有するプロセスカートリッジを具備する画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は、転写式電子写真利用の反転現像方式、現像兼クリーニング方式（クリーナレス）の装置である。
【００２８】
像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体１は、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。
【００２９】
電子写真感光体の帯電手段としての帯電ローラ２（本発明の導電性部材）は、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させてあり、本例では帯電ローラを駆動し、電子写真感光体１と等速回転する。この帯電ローラ２に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から所定の直流電圧（この場合−１１８０Ｖとした）が印加されることで電子写真感光体１の表面が所定の極性電位（暗部電位−６００Ｖとした）に一様に接触帯電方式・ＤＣ帯電方式で帯電処理される。
【００３０】
露光手段３は、例えばレーザービームスキャナーである。電子写真感光体１の帯電処理面に露光手段３により目的の画像情報に対応した露光Ｌがなされることにより、電子写真感光体の表面電位が露光明部の電位（明部電位−１２０Ｖとした）に選択的に低下（減衰）して静電潜像が形成される。
【００３１】
反転現像手段４は、電子写真感光体の静電潜像の露光明部に、電子写真感光体の帯電極性と同極性に帯電（現像バイアス−３５０Ｖ）しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー画像として可視化する。図中、４ａは現像ローラ、４ｂはトナー供給ローラ、４ｃはトナー層厚規制部材を示す。
【００３２】
転写手段としての転写ローラ５は、電子写真感光体１に所定の押圧力で接触させて転写部を形成させてあり、電子写真感光体の回転と順方向に電子写真感光体の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。また、転写バイアス印加電源Ｓ２からトナーの帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定の制御タイミングで給紙され、その給紙された転写材Ｐの裏面が転写電圧を印加した転写ローラ５によりトナーの帯電極性とは逆極性に帯電されることにより、転写部において電子写真感光体１上のトナー画像が転写材Ｐに静電転写される。
【００３３】
転写部でトナー画像の転写を受けた転写材は、電子写真感光体から分離されて、不図示のトナー画像定着手段へ導入されてトナー画像の定着処理を受けて画像形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画像形成モードの場合は、この画像形成物が不図示の再循環搬送機構に導入されて転写部へ再導入される。
【００３４】
転写残余トナー等の電子写真感光体上の残留物は、帯電ローラ２により電子写真感光体の帯電極性と同極性に帯電される。そしてその転写残余トナーは、露光部を通って現像手段４に至って、バックコントラストにより電気的に現像装置内に回収され、現像兼クリーニング（クリーナーレス）が達成されている。
【００３５】
本例では、電子写真感光体１、帯電ローラ２、現像手段４を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在のプロセスカートリッジ６としている。この際、現像手段４は別体としてもよい。
【００３６】
（２）導電性部材
例えば、導電性部材は図２に示すようにローラ形状であり、導電性支持体２ａと被覆層として、その外周に一体に形成された弾性層２ｂから構成されている。
【００３７】
本発明の導電性部材の他の構成を図３に示す。図３に示すように導電性部材は、被覆層が弾性層２ｂと表面層２ｃからなる２層であってもよいし、弾性層２ｂ及び抵抗層２ｄと表面層２ｃからなる３層及び、抵抗層２ｄと表面層２ｃの間に第２の抵抗層２ｅを設けた、４層以上を導電性支持体２ａの上に形成した構成としてもよい。
【００３８】
本発明に用いられる導電性支持体２ａは、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム及びニッケル等の金属材料の丸棒を用いることができる。更に、これらの金属表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。
【００３９】
帯電ローラ２において、弾性層２ｂは被帯電体としての電子写真感光体に対する給電や電子写真感光体１に対する良好な均一密着性を確保するために適当な導電性と弾性を持たせてある。また、帯電ローラ２と電子写真感光体１の均一密着性を確保するために弾性層２ｂを研磨によって中央部を一番太く、両端部に行くほど細くなる形状、いわゆるクラウン形状に形成することが好ましい。一般に使用されている帯電ローラ２が、支持体２ａの両端部に所定の押圧力を与えて電子写真感光体１と当接されているので、中央部の押圧力が小さく、両端部ほど大きくなっているために、帯電ローラ１の真直度が十分であれば問題ないが、十分でない場合には中央部と両端部に対応する画像に濃度ムラが生じてしまう場合がある。クラウン形状は、これを防止するために形成する。
【００４０】
弾性層２ｂの導電性は、ゴム等の弾性材料中にカーボンブラック、グラファイト及び導電性金属酸化物等の電子伝導機構を有する導電剤及びアルカリ金属塩や四級アンモニウム塩等のイオン伝導機構を有する導電剤を適宜添加することにより１０１０Ω・ｃｍ未満に調整されるのが好ましい。弾性層２ｂの具体的弾性材料としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコンーンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）及びクロロプレンゴム（ＣＲ）等の合成ゴム、更にはポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂及びシリコーン樹脂等も挙げられる。
【００４１】
直流電圧のみを印加して、被帯電体の帯電処理を行う帯電部材においては、帯電均一性を達成するために、特に中抵抗の極性ゴム（例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ＣＲ及びウレタンゴム等）やポリウレタン樹脂を弾性材料として用いるのが好ましい。これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂は、ゴムや樹脂中の水分や不純物がキャリアとなり、僅かではあるが導電性をもつと考えられ、これらの導電機構はイオン伝導であると考えられる。但し、これらの極性ゴムやポリウレタン樹脂に導電剤を全く添加しないで弾性層を作製し、得られた帯電部材は低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）において、抵抗値が高くなり１０１０Ωｃｍ以上となってしまうものもあるため帯電部材に高電圧を印加しなければならなくなる。
【００４２】
そこで、Ｌ／Ｌ環境で帯電部材の抵抗値が１０１０Ωｃｍ未満になるように、前述した電子導電機構を有する導電剤やイオン導電機構を有する導電剤を適宜添加して調整するのが好ましい。しかしながら、イオン導電機構を有する導電剤は抵抗値を低くする効果が小さく、特にＬ／Ｌ環境でその効果が小さい。そのため、イオン導電機構を有する導電剤の添加と併せて電子導電機構を有する導電剤を補助的に添加して抵抗調整を行ってもよい。
【００４３】
また、弾性層２ｂはこれらの弾性材料を発泡成型した発泡体であってもよい。
【００４４】
抵抗層２ｄ（ｅ）は、弾性層に接した位置に形成されるため弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の帯電部材表面へのブリードアウトを防止する目的で設けたり、帯電部材全体の電気抵抗を調整する目的で設ける。
【００４５】
本発明に用いる抵抗層を構成する材料としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム、ＮＢＲ、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー及び塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの材料は、単独又は２種類以上を混合してもよく、共重合体であってもよい。
【００４６】
本発明に用いる抵抗層２ｄ（ｅ）は、導電性もしくは半導電性を有している必要がある。導電性、半導電性の発現のためには、各種電子伝導機構を有する導電剤（導電性カーボン、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉、アルカリ金属塩及びアンモニウム塩等）あるいはイオン導電剤を適宜用いることができる。この場合、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。本発明の抵抗層２ｄ（ｅ）には、表面処理された無機微粒子及び導電剤を含有することが特に好ましく、表面層が抵抗層を兼ねる場合には、表面処理された無機微粒子及び導電剤であることが好ましい。
【００４７】
また、表面層２ｃは、帯電部材の表面を構成し、被帯電体である感光体と接触するため感光体を汚染してしまう材料構成であってはならない。
【００４８】
本発明の特性を発揮させるための表面層２ｃの結着樹脂材料としては、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、スチレン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＳＥＢＣ）及びオレフィン−エチレン・ブチレン−オレフィン共重合体（ＣＥＢＣ）等が挙げられる。本発明における表面層の材料としては、特にはフッ素樹脂、アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等が好ましい。
【００４９】
これらの結着樹脂に静摩擦係数を小さくする目的で、グラファイト、雲母、二硫化モリブテン及びフッ素樹脂粉末等の固体潤滑剤、あるいはフッ素系界面活性剤、ワックス又はシリコーンオイル等を添加してもよい。
【００５０】
表面層には、各種導電剤（導電性カーボン、グラファイト、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉及び金属酸化物である導電性酸化錫や導電性酸化チタン等）を適宜用いる。本発明においては、所望の電気抵抗を得るためには、前記各種導電剤を２種以上併用してもよい。表面処理後の導電剤の粒径は平均粒径で１．０μｍ未満であることが好ましい。平均粒径が１．０μｍを超えると感光ドラム上にピンホールが存在した場合、ピンホールリークが発生し易くなるため好ましくない。また、導電剤粒子の比重が重い場合は平均粒径が１．０μｍを超えると塗料分散安定性が悪くなり、塗料中で沈降し易いので好ましくない。
【００５１】
ここでいう平均粒径とは、１０万倍の透過電子顕微鏡像から任意の一次粒子４００個の粒子径を実測し、個数平均径を算出したものである。粒子径としては、粒子の長軸を測定し、長軸／短軸比が２以上の場合にはその平均値をもって測定値とし、これらの値から算出する。
【００５２】
また、導電剤と結着樹脂の割合は質量比で０．１：１．０〜２．０：１．０であることが好ましい。導電剤が０．１に満たないと導電剤を含有させたことによる効果を得にくくなり、２．０を超えると表面層の機械的強度が低下し、層がもろくなったり、硬度がアップし、柔軟性がなくなり易い。
【００５３】
本発明の被覆層に含有される無機微粒子としては、絶縁性無機微粒子が好ましく、例えは、酸化物、複酸化物、金属酸化物、金属、炭素、炭素化合物、フラーレン、ホウ素化合物、炭化物、窒化物、セラミックス及びカルコゲン化合物が挙げられる。本発明においては、前記各種無機微粒子を２種以上併用してもよい。これらの中でも、本発明においては、体積抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ以上の絶縁性無機微粒子を用いることが好ましい。本発明にもちいる無機微粒子の体積抵抗率は、Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰ又はＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰにＭＣＰ−ＰＤ４１（全て三菱化学（株）社製）を接続して測定した値をもって微粒子の体積抵抗率とした。印加圧力は一定の１０．１ＭＰａ（１０２ｋｇｆ／ｃｍ２）とした。印加電圧は、Ｌｏｒｅｓｔａ−ＧＰにより測定する際には１０Ｖに固定し、Ｈｉｒｅｓｔａ−ＵＰにより測定する際には、印加電圧により測定する抵抗領域が異なるため、測定する抵抗値にあわせて適時印加電圧を変化させた。更に、絶縁性無機微粒子の中でも、本発明においては、金属酸化物を用いることが好ましい。また、金属酸化物の中でも、帯電飽和値が適度で、しかも環境による帯電性が安定している酸化アルミニウム及び酸化チタンが特に好ましい。
【００５４】
本発明に用いることのできる酸化アルミニウムとしては、バイヤー法、改良バイヤー法、エチレンクロルヒドリン法、水中火花放電法、有機アルミニウム加水分解法、アルミニウムミョウバン熱分解法、アンモニウムアルミニウム炭酸塩熱分解法及び塩化アルミニウムの火焔分解法によって得られる酸化アルミニウムが挙げられる。結晶系としては、α、β、γ、δ、ξ、η、θ、κ、χ、ρ型、これらの混晶型及びアモルファスのいずれのものも用いることができる。本発明においては、特に、α、γ、δ、θ、これらの混晶型及びアモルファスのものを用いることが好ましい。
【００５５】
本発明において用いることのできる酸化チタンとしては、硫酸法や塩素法、あるいは揮発性チタン化合物、例えば、チタンアルコキシド、チタンハライド、チタンアセチルアセトネートの低温酸化（熱分解や加水分解）により得られる酸化チタンが挙げられる。結晶系としては、アナターゼ型、ルチル型、これらの混晶型、アモルファスのいずれのものも用いることができる。
【００５６】
また、本発明の被覆層を構成する無機微粒子としては、表面処理後の無機微粒子の平均粒径が１．０μｍ未満のものを用いることが好ましい。即ち、平均粒径が１．０μｍを超えると塗料分散安定性が悪くなり、塗料中に沈降し易くなるので好ましくない。但し、比重が軽く沈降しにくい粒子の場合は、２０μｍ以下でもよい。２０μｍを超える場合は帯電部材の表面粗さに影響を与え、凹凸に起因した斑点状の画像不良が発生するので好ましくない。
【００５７】
更に、本発明で使用する無機微粒子は、メタノール疎水化度が５０％以上であり、好ましくは６０％以上、特には８０％以上が好ましい。５０％未満となると疎水性が不充分になり始め、この値が低くなるほど耐湿性に劣るようになる。即ち、高湿下における帯電均一性や、耐久性、通電劣化を生じるようになってくる。
【００５８】
本発明のような絶縁性無機微粒子に対する疎水化の処理の作用は定かでは無いが、導電性粒子の分布に影響を与えているのではないかと思われる。
【００５９】
また、更にはメタノール濡れ性半値が５５％以上に処理された条件を選択することにより、均一性の高い無機微粒子が得られる。
【００６０】
上記のメタノール疎水化度は、下記の方法で測定した。先ず、２００ｃｍ３のビーカーにイオン交換水５０ｃｍ３を入れ、更に、この中に試料０．２００ｇを精量して秤入れ、測定用サンプルを調製する。次に、この液を攪拌しながら、ビュレットによりメタノールを滴下していき、液面上に浮いた試料が完全になくなった点を終点として滴定量を測定し、次式によって疎水化度を求める。
【００６１】
【数１】
2004004146.tif 000002
【００６２】
ここで、メタノール濡れ性半値とは、メタノール疎水化度測定時に利用されるメタノール滴定で透過率を測定し、試料が全て沈んだ点、即ち透過率が最小となる点（メタノール疎水化度は、この点を終点とし、メタノールの使用体積％で表わす）の透過率と試料添加前の透過率の中間の透過率に達した時点におけるメタノール使用体積％をもって定義する。
【００６３】
本発明では被覆層の無機微粒子及び導電剤は、疎水化処理されていることを特徴としている。疎水化処理剤としては、カップリング剤（珪素、チタン、アルミニウム及びジルコニウム等の中心元素は特に選ばない）、オイル、ワニス及び有機化合物等がよい。特に、アルコキシシランカップリング剤及びフルオロアルキルアルコキシシランカップリング剤が好ましい。
【００６４】
無機微粒子及び導電剤の疎水化処理の方法としては、例えばシランカップリング剤の場合、乾式法と湿式法の２つの方法がある。
【００６５】
（ａ）乾式法
無機微粒子及び導電剤をよくかき混ぜながらシランカップリング剤を噴霧するか蒸気状態で吹込む。必要に応じて加熱処理を入れる。
【００６６】
（ｂ）湿式法
無機微粒子及び導電剤を溶媒中に分散させ、シランカップリング剤を水や有機溶媒に希釈し、スラリー状態で激しくかき混ぜながら添加する。均一処理をするにはこちらの方法が好ましい。更に、導電剤及び無機微粒子表面のシラン前処理としての具体的方法としては、以下の３つの方法がある。
【００６７】
（Ｉ）水溶液法
約０．１〜０．５質量％のシランを、一定ｐＨの水、あるいは水−溶媒に十分攪拌しながら注入溶解させ、加水分解する。フィラーをこの溶液中に浸した後、ろ過あるいは圧搾して、ある程度水を除き、その後１２０〜１３０℃で十分乾燥する。
【００６８】
（ＩＩ）有機溶媒法
少量の水と、加水分解用溶媒（塩酸や酢酸）を含む有機溶媒（アルコール、ベンゼン又はハロゲン化炭化水素）にシランを溶解する。フィラーをこの溶液に浸した後、ろ過あるいは圧搾し、溶媒を除き、１２０〜１３０℃で十分乾燥する。
【００６９】
（ＩＩＩ）スプレー法
フィラーを激しく攪拌しながら、シランの水溶液あるいは、溶媒液をスプレーする。その後、１２０〜１３０℃で十分乾燥する。
【００７０】
更に、本発明で使用する無機微粒子は、誘電率が３．７以上であることが必須である。誘電率が３．７以上の無機微粒子を用いると、暗部電位Ｖｄの飽和値が添加しない場合に比べ数十ボルト、より多く帯電し帯電性が向上する。３．７未満であるとその効果が十分に得られない。このメカニズムは明確ではないが、誘電率が３．７未満では、帯電に必要とされる十分な静電容量が得られないためであると思われる。
【００７１】
導電剤のメタノール疎水化度としては、２０〜９８％の範囲が好ましく、特に３０〜７０％が好ましい。メタノール疎水化度が２０％未満の場合は、低温低湿環境において帯電部材を連続使用すると、抵抗が問題となるレベルまで上昇して被帯電体表面の帯電電位が低下し易くなる。更に、メタノール疎水化度が９８％を超える場合は、導電剤としての機能（導電性）のコントロールが難しくなったり、顔料の凝集が強くなったりし易くなる。
【００７２】
表面層の抵抗値は、１０４〜１０１５Ω・ｃｍであることが好ましい。また、膜厚は１〜５００μｍであることが好ましい。特には１〜５０μｍであることが好ましい。
【００７３】
（３）電子写真感光体
本発明に用いられる電子写真感光体は特に限定されるものではない。
【００７４】
【実施例】
以下に、具体的な実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。
【００７５】
（実施例１）
下記の要領で本発明の帯電部材としての帯電ローラを作製した。
【００７６】
エピクロルヒドリンゴム　　　　　　　　　　　　　１００部
四級アンモニウム塩　　　　　　　　　　　　　　　　　２部
炭酸カルシウム　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０部
酸化亜鉛　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５部
脂肪酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５部
【００７７】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、エピクロルヒドリンゴム１００部に対してエーテルエステル系可塑剤１５部を加え、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム１００部に対し加硫剤としての硫黄１部、加硫促進剤としてのノクセラーＤＭ１部及びノクセラーＴＳ０．５部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製支持体の周囲にローラ状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理して弾性層を得た。
【００７８】
上記弾性層の上に以下に示すような表面層を被覆形成した。表面層２ｃの材料として、
アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％）　　　　　１００部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％）　　　４０部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％）　　　３０部
疎水化処理した酸化アルミニウム粒子　　　　　　　　　　　　５部
（平均粒径０．７μｍ、誘電率９．３）
疎水化処理した導電性酸化錫粒子　　　　　　　　　　　　　７０部
（平均粒径０．０９μｍ、誘電率２．８）
メチルイソブチルケトン　　　　　　　　　　　　　　　　３４０部
をミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作製した。次いで、その混合溶液をビーズミル分散機を用いて分散処理を行い、ディッピング用塗料を作製し、ディッピング法にて塗布して膜厚が２０μｍの表面層を被覆形成し、ローラ形状の帯電部材を得た。
【００７９】
なお、酸化アルミニウムの疎水化処理剤としては、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、導電性酸化錫の疎水化処理剤としては、ｎ−ヘキシルトリメトキシシランを用いた。また、フィラーの疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。
【００８０】
本実施例の酸化アルミニウムのメタノール疎水化度を前述の方法で測定した結果、メタノール疎水化度は７０％、メタノール濡れ性半値は６５％であった。導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【００８１】
＜帯電ローラに直流電圧のみを印加した時の画像評価＞
図１に示す電子写真方式の画像形成装置に上記で得られた帯電ローラを取り付けて、環境１（温度２３℃／湿度５５％ＲＨ）、環境２（温度３２．５℃／湿度８０％ＲＨ）、環境３（温度１５℃／湿度１０％ＲＨ）の各環境下において、初期画像出し及び印字率４％のＡ４画像連続１５０００枚の画像出しを行い、５００枚ごとにハーフトーン画像をプリントし、帯電ローラの抵抗値ムラに起因した画像濃度ムラ及び微小領域での画像不良（ポチやガサツキ）の発生について、目視にて画像評価を行った。結果を表２に示す。但し、電子写真感光体の暗部電位Ｖｄが画像出し耐久試験初期に、−６００Ｖ付近となるように印字電圧（直流電圧のみ）を各環境で設定して画像出し耐久試験を行った。
【００８２】
表２中のＡは得られた画像が非常に良好、Ｂは良い、Ｃはハーフトーン画像にやや濃度ムラあり、Ｄはハーフトーン画像に濃度ムラ、濃度のガサツキがあることを示す。
【００８３】
また、感光体表面の飽和電位を環境３（温度１５℃／湿度１０％ＲＨ）において初期に測定した。結果を表１に示す。一般的に帯電ローラのような導電性部材は低温低湿環境下で、最も電気抵抗が高くなり帯電能力が低下する傾向にある。そのため、最も厳しい環境下で感光体表面の帯電電位を測定し帯電ローラの帯電能力の評価を行った。
【００８４】
また、画像出し耐久試験を始める前（初期）と連続１５０００枚の画像出し直後、それぞれについて、帯電ローラの抵抗測定を図４に示すような方法で行った。結果を表２に示す。図中、２は導電性部材、１１はステンレス製の円筒電極、１２は抵抗、１３はレコーダーを示す。これらの間の押圧力は用いられる画像形成装置と同様にし、外部電源Ｓ３から−２５０Ｖを印加した際の抵抗値を測定した。
【００８５】
＜帯電ローラ上のトナー付着による画像カブリ評価＞
上記評価で用いたものと同様の電子写真方式の画像形成装置に上記で得られた帯電ローラを取り付けて、環境１（温度２３℃／湿度５５％ＲＨ）、環境２（温度３２．５℃／湿度８０％ＲＨ）及び環境３（温度１５℃／湿度１０％ＲＨ）の各環境下において、複数枚画像出し耐久試験を行った。得られた画像を目視にて観察することによって、帯電ローラ上にトナーが付着し、それが原因となる印字用紙上のカブリの発生について評価を行った。具体的には、印字率４％のＡ４画像を複数枚画像出しし、５００枚ごとにベタ白画像とハーフトーン画像をプリントし、目視にて評価した。結果を表２に示す。
【００８６】
表２中のＡは得られた画像が非常に良い、Ｂは良い、Ｃはハーフトーン画像においてカブリがある、Ｄはハーフトーン画像及びベタ白画像においてカブリがあることを示す。
【００８７】
その結果、全ての環境下で初期から良好な画像が得られ、１５０００枚の画像出し後でも初期とほとんど変わらない画像が得られた。
【００８８】
（実施例２）
下記の要領で本発明の帯電部材としての帯電ローラを作製した。
【００８９】
ＮＢＲ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１００部
四級アンモニウム塩　　　　　　　　　　　　　　　３部
エステル系可塑剤　　　　　　　　　　　　　　　２５部
炭酸カルシウム　　　　　　　　　　　　　　　　３０部
酸化亜鉛　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５部
脂肪酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２部
【００９０】
以上の材料を６０℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練した後、２０℃に冷却した密閉型ミキサーで更に２０分間混練し、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料ゴムのＮＢＲ１００部に対し加硫剤としての硫黄１部、加硫促進剤としてのノクセラーＴＳ３部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを、φ６ｍｍステンレス製支持体の周囲にローラ状になるように押出成型機にて成型し、加熱加硫成型した後、外径φ１２ｍｍになるように研磨処理して弾性層を得た。
【００９１】
上記弾性層の上に以下に示すような表面層を被覆形成した。表面層２ｃの材料として、
アクリルポリオール溶液（有効成分７０質量％）　　　　　　　　１００部
イソシアネートＡ（ＩＰＤＩ）（有効成分６０質量％）　　　　　４０部
イソシアネートＢ（ＨＤＩ）（有効成分８０質量％）　　　　　　３０部
疎水化処理した酸化チタン粒子　　　　　　　　　　　　　　　　　　５部
（平均粒径０．１μｍ、誘電率３１）
疎水化処理した導電性酸化錫粒子　　　　　　　　　　　　　　　　９０部
（平均粒径０．０９μｍ、誘電率２．８）
メチルイソブチルケトン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３４０部
をミキサーを用いて攪拌し混合溶液を作製した。次いで、その混合溶液をビーズミル分散機を用いて分散処理を行い、ディッピング用塗料を作製し、ディッピング法にて塗布して膜厚が２５μｍの表面層を被覆形成しローラ形状の帯電部材を得た。
【００９２】
なお、酸化チタンの疎水化処理剤として、３−クロロプロピルトリエトキシシランを用いた。導電性酸化錫の疎水化処理剤としては、トリフルオロプロピルトリメトキシシランを用いた。また、疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。
【００９３】
また、本実施例の酸化チタンのメタノール疎水化度を前述の方法で測定した結果、メタノール疎水化度は７５％、メタノール濡れ性半値は６８％であった。導電性酸化錫のメタノール疎水化度は７０％、メタノール濡れ性半値は６２％であった。
【００９４】
この帯電ローラについて実施例１と同様にして評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。
【００９５】
（実施例３）
帯電部材の表面に疎水化処理された酸化アルミニウムの代わりに疎水化処理された窒化ホウ素（平均粒径１．０μｍ、誘電率４．２）５部を加えた以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。
【００９６】
疎水化処理剤として、３−クロロプロピルトリエトキシシランを用いた。また、疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。本実施例の窒化ホウ素のメタノール疎水化度は６０％、メタノール濡れ性半値は５８％、導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【００９７】
この帯電ローラについて実施例１と同様にして評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。
【００９８】
（実施例４）
帯電部材の表面に疎水化処理された酸化チタン（平均粒径０．１μｍ、誘電率３１）５部を更に加えた以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。
【００９９】
疎水化処理剤として、３−クロロプロピルトリエトキシシランを用いた。また、疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。本実施例の酸化アルミニウムのメタノール疎水化度は７０％、メタノール濡れ性半値は６５％、酸化チタンのメタノール疎水化度は７５％、メタノール濡れ性半値は６８％、導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【０１００】
この帯電ローラについて実施例１と同様にして評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。
【０１０１】
（比較例１）
帯電部材の表面に疎水化処理されていない酸化アルミニウム粒子（平均粒径０．７μｍ、誘電率９．３）５部を用いた以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。
【０１０２】
本実施例の酸化アルミニウムのメタノール疎水化度は４０％、メタノール濡れ性半値は３５％、導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【０１０３】
この帯電ローラについて実施例１と同様にして評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。
【０１０４】
（比較例２）
帯電部材の表面に別の処理剤で疎水化処理した酸化アルミニウム（平均粒径０．７μｍ、誘電率９．３）５部を用いた以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。
【０１０５】
疎水化処理剤として、２−クロロエチルトリメトキシシランを用いた。疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。
【０１０６】
本実施例の酸化アルミニウムのメタノール疎水化度は７０％、メタノール濡れ性半値は５０％、導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【０１０７】
（比較例３）
帯電部材の表面に疎水化処理したチタン酸カリウム（平均粒径０．５μｍ、誘電率３．６）５部を用いた以外は、実施例１と同様にして帯電部材を作製した。
【０１０８】
疎水化処理剤として、３−クロロプロピルトリエトキシシランを用いた。疎水化処理方法としては、前述の有機溶媒法を選択した。
【０１０９】
本実施例のチタン酸カリウムのメタノール疎水化度は７０％、メタノール濡れ性半値は６５％、導電性酸化錫のメタノール疎水化度は６２％、メタノール濡れ性半値は５５％であった。
【０１１０】
この帯電ローラについて実施例１と同様にして評価を行い、その結果を表１及び表２に示す。
【０１１１】
【表１】
2004004146.tif 000003
【０１１２】
【表２】
2004004146.tif 000004
【０１１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、帯電性が向上し、帯電均一性が更に向上するので高画質化を達成することができた。また、帯電ローラ表面へのトナー付着が少ないので、トナー付着が原因となる画像カブリ及び画像濃度ムラが生じなくなる。その結果、画像形成装置の総印字枚数が大幅に増え、耐久安定性が向上する。また、帯電部材の連続使用における抵抗上昇（チャージアップ）がほとんどないため、長期にわたり安定して被帯電体表面の帯電電位が得られる。従って、本発明の導電性部材を画像形成装置に用いることで長期にわたり高画質を維持することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電性部材を有する画像形成装置の概略構成図である。
【図２】帯電ローラの概略図である。
【図３】別の帯電ローラの概略図である。
【図４】帯電部材の抵抗測定装置の概略図である。
【符号の説明】
１　像担持体（電子写真感光体）
２　帯電部材（帯電ローラ）
３　露光手段
４　現像手段
５　転写手段（転写ローラ）
６　クリーニング手段
１１　円筒電極（金属ローラ）
１２　固定抵抗器
１３　レコーダー
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３　バイアス印加電源
Ｐ　転写材
【図１】
2004004146.tif 000005
【図２】
2004004146.tif 000006
【図３】
2004004146.tif 000007
【図４】
2004004146.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月10日(2003.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体を帯電させるのに用いられる導電性部材であって、導電性支持体と、その外周面を被覆している、無機微粒子を含有している層と、を含み、
該無機微粒子は、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、誘電率が３．７以上であることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
該導電性支持体が、複数の層で被覆されており、最外表面を構成している層が、前記無機微粒子を含有している層である請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
該導電性支持体を被覆している複数の層のうちの一つが、弾性層である請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記無機微粒子が絶縁性無機微粒子である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項５】
前記絶縁性無機微粒子が金属酸化物である請求項４に記載の導電性部材。
【請求項６】
前記金属酸化物が酸化アルミニウム及び酸化チタンから選ばれる少なくとも一方である請求項５に記載の導電性部材。
【請求項７】
前記無機微粒子を含有している層が、更に表面処理された導電性粒子を含有している請求項１〜６のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項８】
前記導電性部材がローラ形状を有している請求項１〜７のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項９】
被帯電体である電子写真感光体と、請求項１〜８のいずれかに記載の導電性部材と、を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１０】
電子写真感光体と、該電子写真感光体に当接させて電子写真感光体面を帯電する帯電手段と、該帯電手段によって帯電された電子写真感光体表面を露光する露光手段と、該露光手段によって形成された潜像を現像剤によって可視像化する現像手段と、可視像化された潜像を転写材に転写する転写手段と、を具備している画像形成装置において、
前記帯電手段が、請求項１〜８のいずれかに記載の導電性部材を含んでいることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記帯電手段が、該導電性部材が直流電圧を印加する手段を含んでいる請求項１０に記載の画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、被帯電体を帯電させるのに用いられる導電性部材であって、導電性支持体と、その外周面を被覆している、無機微粒子を含有している層と、を含み、
該無機微粒子は、メタノール疎水化度５０％以上、メタノール濡れ性半値が５５％以上に表面処理されており、かつ、誘電率が３．７以上であることを特徴とする導電性部材、これを有するプロセスカートリッジ及び画像形成装置が提供される。