(57)【要約】【課題】  接触式の帯電部材に関し、部材表面が充分に低粘着であり、部材表面へのトナー及び外添剤の付着を防止し、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られる帯電部材、及び該帯電部材を有する電子写真装置を提供することを目的とする。【解決手段】  導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられ、導電性シームレスチューブにより形成される中間層と、該中間層上に設けられた表面層とを少なくとも有する帯電部材において、該表面層は、ラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂を主成分として構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられ、導電性シームレスチューブにより形成される中間層と、該中間層上に設けられた表面層とを少なくとも有する帯電部材において、該表面層は、ラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂を主成分として構成されることを特徴とする帯電部材。
【請求項２】
前記導電性シームレスチューブが押し出し機により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の帯電部材。
【請求項３】
前記導電性シームレスチューブがウレタン系熱可塑性エラストマーを主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
【請求項４】
電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を含んでなる電子写真装置において、該帯電手段が請求項１〜３のいずれか１項に記載の帯電部材である電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電部材及びそれを用いた電子写真装置に関し、詳しくは、電圧を印加した帯電部材を被帯電体（感光ドラム）に接触させることで被帯電体を帯電処理する帯電部材に関し、更に電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置としては多数の方法が知られているが、一般には光導電性物質を利用し、種々の手段により感光体上に電気的潜像を形成し、次いで該潜像をトナーで現像を行って可視像とし、必要に応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、熱・圧力等により転写材上にトナー画像を定着して複写物を得るものである。また、転写材上に転写されずに感光体上に残ったトナー粒子はクリーニング工程により感光体上より除去される。
【０００３】
従来、電子写真装置の帯電処理装置としては、コロナ帯電器が使用されてきた。近年、これに代って、接触帯電装置が実用化されてきている。これは、低オゾン、低消費電力を目的としており、この中でも特に帯電部材として導電ロールを用いたロール帯電方式が、帯電の安定性という点から好ましく用いられている。ロール帯電では、導電性の弾性ロールを被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印加することによって被帯電体への帯電を行う。帯電用の導電性部材としては、導電性支持部材上に導電性シームレスチューブにより表面層を形成した例がある（例えば、特許文献１参照）。導電性の異なる層構成よりなる多層チューブも開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
帯電部材としての製造にかかる方法としては、前記従来技術として、挿入により形成する方法が挙げられている。
【０００５】
このような、シームレスチューブにより帯電ロールを形成する方法は、導電性支持部材上の弾性層として発泡体を用いても、それを更にシームレスチューブによって被覆することにより、平滑な面を形成することができ、より均一な帯電ができ易い。しかし、接触式の帯電部材に関し、帯電部材表面へトナー及び外添剤が付着しやすいと、帯電部材表面への付着により、抵抗値の変化やばらつきが生じ、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質を得る帯電部材を提供することが困難であった。従来、これを解決する手段としては、表面粗さを低減させる手法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、熱可塑性エラストマーをベースとしたシームレスチューブを表面層として作製した帯電部材の場合、特性上軟らかく粘着性があるために、表面粗さを下げて、平滑化するだけでは、帯電部材表面の汚染性を改善させることが困難であった。
【特許文献１】米国特許第４，９６７，２３１号明細書
【特許文献２】特開平５−９６６４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１３７３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、接触式の帯電部材に関し、部材表面が充分に低粘着であり、部材表面へのトナー及び外添剤の付着を防止し、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質が得られる帯電部材、及び該帯電部材を有する電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の通りである。
【０００９】
（１）導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられ、導電性シームレスチューブにより形成される中間層と、該中間層上に設けられた表面層とを少なくとも有する帯電部材において、該表面層は、ラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂を主成分として構成されることを特徴とする帯電部材。
【００１０】
（２）前記導電性シームレスチューブが押し出し機により形成されたものであることを特徴とする（１）に記載の帯電部材。
【００１１】
（３）前記導電性シームレスチューブがウレタン系熱可塑性エラストマーを主成分とすることを特徴とする（１）又は（２）に記載の帯電部材。
【００１２】
（４）電子写真感光体、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段を含んでなる電子写真装置において、該帯電手段が（１）から（３）のいずれか一つに記載の帯電部材である電子写真装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、表面へのトナー及び外添剤が付着しにくく、抵抗値の変化が生じにくい帯電部材を提供することが出来る。また、電子写真装置に本発明の帯電部材を用いれば、安定かつ良好な均一帯電特性と出力画像品質を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を以下に詳細に説明する。
【００１５】
＜１＞  本発明の帯電部材
本発明の帯電部材は、導電性支持部材と、該導電性支持部材上に設けられ、導電性シームレスチューブにより形成される中間層と、表面層とを少なくとも有する帯電部材において、該表面層は、ラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂を主成分とすることを特徴とする。
【００１６】
本発明の帯電部材の具体的な構成例を図１に示す。図１の（ａ）は帯電部材の横断面を示し、図１の（ｂ）は、縦断面を示したものである。本発明の帯電部材は、導電性支持部材１とその外周に形成された導電性シームレスチューブ２と最外層の表層３とを有する帯電部材である。
【００１７】
本発明で使用する導電性支持部材１は、炭素鋼合金表面に５μｍの厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。導電性支持体を構成する材料として他にも、例えば鉄、アルミニウム、チタン、銅及びニッケルなどの金属やこれらの金属を含むステンレススチール、ジュラルミン、真鍮及び青銅などの合金、更にカーボンブラックや炭素繊維をプラスチックで固めた複合材料などの、剛直で導電性を示す公知の材料を使用することもできる。また、形状としては円柱形状の他に、中心部分を空洞とした円筒形状とすることも出来る。
【００１８】
本発明で使用する導電性シームレスチューブ２として、具体的には、オレフィン系（ＴＰＯ）、スチレン系（ＴＰＳ）、ウレタン系（ＴＰＵ）、エステル系（ＴＰＥＥ）、アミド系（ＴＰＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）系などがあげられる。次に導電性シームレスチューブの製造方法としては、まず熱可塑性エラストマー、カーボンブラック等導電顔料を必要な添加剤とともに混練し、続いてペレット化する。次に得られたペレットを押出し成形機によりシームレスチューブとする。そして、成形加工されたシームレスチューブを導電性支持部材に被覆し、導電性部材とするのである。また、多層同時成形チューブとすることもなんら制限されるものではない。
【００１９】
本発明で使用する表層３には、ラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネート架橋したアクリルウレタン樹脂をメインバインダ樹脂として用いる。ラクトン変性アクリルポリオールのＯＨ価は８０ＫＯＨｍｇ／ｇ程度であることが望ましい。ＯＨ価が少ないと、アクリルポリウレタン樹脂とイソシアネートで架橋されにくくなり、柔らかすぎて感光体に貼りつきやすくなる。ＯＨ基が大きすぎると塗膜が硬くなりすぎて割れやすくなる。表層に用いられるイソシアネートとしては、イソシアネート基を分子中に２つ以上有する化合物であればいずれのイソシアネートを使用してもよいが、取り扱いが簡単で高品質な塗膜が得られるので、特にＭＤＩ（ジフェニルメタン−４，４'−ジイソシアネート）やＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）が好適に用いられる。表層に用いるラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネート架橋したアクリルウレタン樹脂のガラス転移温度Ｔｇは粘弾性測定法で、ピーク温度が４５℃以上、好ましくは５０℃以上あることが望ましい。４５℃以下であると、感光体と当接したまま長期間放置した場合に感光体に貼り付いてしまったり、あるいは帯電ローラ表面がトナー等によって汚れやすくなったりするという弊害がある。
【００２０】
ガラス転移温度を測定する場合、ローラ状態から表層を剥がし、５ｍｍ×４０ｍｍ程度の短冊形に切り出したものを試料として用いる。測定装置は、動的粘弾性測定装置ＲＳＡ−II（レオメトリックス・サイエンティフィック・エフ・イー（株）製）を用い、また治具としてフィルムテンションフィクスチャーを用いる。測定は、−５０℃〜１５０℃の温度範囲において測定周波数６．２８ｒａｄ／ｓｅｃ、昇温速度５℃／ｍｉｎ．、初期歪０．０７〜０．２５％のオートテンションモードで行う。損失正接ｔａｎδの温度分散を測定し、ピーク温度をＴｇとする。また特に限定はしないが、あまりＴｇが高すぎても樹脂の可撓性がなくなり、塗膜が割れやすくなるので好ましくない。Ｔｇは架橋させるイソシアネートの量によって調節する。
【００２１】
ラクトン変性アクリルポリオール樹脂とイソシアネートとの配合比は、配合した塗料中のイソシアネートの中のＮＣＯ基の数（Ａ）と、ラクトン変性アクリルポリオール樹脂中のＯＨ基の数（Ｂ）との比、ＮＣＯ／ＯＨ比＝Ａ／Ｂが０．１〜２．０、好ましくは、０．３〜１．５の範囲になるように調整する。表層を形成する樹脂塗料には各種の導電剤、レべリング剤を混合することも好ましい。
【００２２】
表層に用いる導電剤としては、例えばアルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀などの金属系の粉体や繊維、カーボンブラック、金属粉や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物、硫化銅、硫化亜鉛などの金属化合物、または酸化スズ、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、銅、クロム、コバルト、鉄、鉛、白金、ロジウム等を電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより表面に付着させた粉体、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン、ピッチ系カーボンなどのカーボン粉がある。レべリング剤としては、例えばシリコーンオイルが挙げられる。
【００２３】
表層の成形方法としては、上記の表層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェーカー、ダイノミル、パールミル等のビーズを利用した従来公知の分散装置を用いて公知の方法により分散させ、得られた表層形成用の樹脂塗料を、ディッピング法やスプレーコート法により、帯電部材の表面、本発明においては導電性シームレスチューブ層の上に塗工する。表層塗料の利用効率を考慮すると、ディッピング法が好ましい。表層膜厚を調整するために表層塗料中の樹脂量と塗工引き上げ速度を制御する。表層塗料中の樹脂量を多くすると表層の膜厚が大きくなり、樹脂量を少なくすると膜厚も小さくなる。本発明の表層塗料においては、揮発する溶媒に対する樹脂を１２〜２５％に調整する。また塗工引き上げ速度を大きくすると膜厚が大きくなり、速度を小さくすると膜厚も小さくなるので、本発明においては塗工引き上げ速度を２０〜２０００ｍｍ／ｍｉｎ．に調整する。本発明の帯電部材の表面粗さとしては、好ましくは十点平均粗さＲｚで１０μｍ以下、Ｒａで２．０μｍ以下、より好ましくは十点平均粗さＲｚで５μｍ以下、Ｒａで１μｍ以下である。表面粗さがあまり大きすぎると帯電ムラとして出力画像に表れやすい。平均粗さ（Ｒａ、Ｒｚ）の測定方法としては、ＪＩＳ  Ｂ０６０１の表面粗さに基づき、小坂研究所製サーフコーダーＳＥ３４００にて、軸方向３点×周方向２点＝６点について各々測定し、その平均値をとる。
【００２４】
＜２＞  本発明の電子写真装置
本発明は、また、本発明の帯電部材を用いた電子写真装置である。
【００２５】
本発明に用いられる電子写真感光体、露光手段、現像手段、転写手段及びクリーニング手段は特に限定されるものではない。図２に本発明の帯電ロールを一次帯電手段として有するプロセスカートリッジを具備する電子写真装置の構成の例を示す。図２において、１３は電子写真感光体であり、矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。感光体１３は、回転過程において、一次帯電手段としての本発明の帯電部材１’によりその周面に正または負の所定電位の均一帯電を受け、次いで、スリット露光やレーザービーム走査露光などの像露光手段（不図示）からの画像露光１４を受ける。こうして感光体１３の周面に静電潜像が順次形成されていく。形成された静電潜像は、次いで現像手段１５によりトナー現像され、現像されたトナー現像像は、不図示の給紙部から感光体１３と転写手段１６との間に感光体１３の回転と同期取りされて給紙された転写材１７に、転写装置１６により順次転写されていく。像転写を受けた転写材１７は、感光体面から分離されて像定着手段１８へ導入されて像定着を受けることにより複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体１３の表面は、クリーニング手段１９によって転写残りトナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し像形成に使用される。
【００２６】
以下に本発明を実施例をもって説明するが、本発明は実施例よって制限されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
＜帯電部材の作製＞
〔工程１：中間層の作成〕
導電性シームレスチューブ用として、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）１００部にケッチェンブラックＥＣ１６部、酸化マグネシウム１０部、ステアリン酸カルシウム１部を添加し、加圧式ニーダーを用いて１８０℃で１５分間混練し、冷却粉砕後造粒用押し出し機によりペレット化した。上記のペレットを用いて、外径φ９．３ｍｍのポイントと内径φ１３．０ｍｍのダイスとを備えた押し出し機で押し出し成形後、サイジング、冷却工程を経て、内径φ５．９ｍｍ、厚さ１．３ｍｍのシームレスチューブに成形加工した。得られたシームレスチューブを前記導電性支持部材に被覆し帯電部材を作製した。
【００２８】
〔工程２：表面層の作製〕
ラクトン変性アクリルポリオール（商品名「プラクセルＤＣ２００９」：ダイセル化学工業（株）製）１００質量部を、６００質量部のＭＥＫに溶解し、固形分１０質量％の溶液とした。このアクリルポリオール溶液１００質量部に対して導電性酸化スズ粉体（商品名「ＳＮ−１０２Ｐ」：石原産業（株）製）を１２質量部、シリコーンオイル（ＳＨ−２８ＰＡ：東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製）を０．０１質量部配合し、これに直径１．５ｍｍのガラスビーズ１００質量部を加えて、４５０ｍｌのマヨネーズビンで４時間分散し、さらにこの分散液にＨＤＩ（商品名「デュラネート２４Ａ−１００：旭化成工業（株）製」）を３質量部加えてさらに１０分間攪拌し、最後に３００メッシュの網で溶液を濾過して表層塗料を得た。前記表層塗料をディッピンク法により前記導電性弾性体層と中間層を有する帯電部材の表面に塗工した。引き上げ速度８００ｍｍ／ｍｉｎで塗工し、３０分間風乾した後、ローラの塗工時の軸方向を反転してもう一度引き上げ速度８００ｍｍ／ｍｉｎで塗工し、もう一度３０分間風乾した後、１５０℃で６０分間乾燥した。膜厚は１０μｍであった。こうして完成したローラを実施例１の帯電部材とした。
【実施例２】
【００２９】
表層塗料のディッピング回数を増やすことによって実施例２の帯電部材を得た。
【実施例３】
【００３０】
表層塗料のディッピング回数を増やすことによって実施例３の帯電部材を得た。
［比較例１］
表面層を塗工せずに、導電性シームレスチューブを被覆して得られた帯電部材を比較例１とする。
【００３１】
＜帯電ローラの評価＞
上記のようにして得られた帯電部材を用いて、図２に示す電子写真画像形成装置の帯電部材として組み込み、連続で３０００枚画出しを行ない、帯電部材の表面の汚れに起因する帯電ムラが発生しないかどうかをみた。帯電ムラが発生しないものを○、ムラが発生するものを×とした。以上の評価結果を表１にまとめて記す。
【００３２】
【表１】
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実施例と比較例から分かるように、本発明の帯電部材は、導電性シームレスチューブを導電性支持部材上に被覆形成したまでで、塗工表層をまったく塗工しない比較例に比べて、帯電部材の表面の汚れに起因する帯電ムラ画像が発生しないことがわかる。ラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂を主成分とする表面層が形成されていないと、比較例として複数テストした結果では、良好な傾向の結果を示すものもあるが、多くは、帯電部材が耐久によって汚れてしまい、帯電ムラが画像に出てしまう傾向にあった。
【００３３】
以上のような結果から、導電性シームレスチューブにより形成される帯電部材の表面の汚れを防止するにはラクトン変性アクリルポリオールがイソシアネート架橋されたアクリルウレタン樹脂の表層を形成することが、重要であることが分かる。また、通常、導電性弾性体層を導電性支持部材上に基層として設けたものが多いが、本発明の評価では、より高速印字のプロセスであるためか導電性弾性体基層を設けなくとも、良好な結果が得られている。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は電子写真装置の分野に広く利用できる見込みである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の帯電部材の概略断面図である。
【図２】本発明の帯電部材を使用した電子写真装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１．    導電性支持部材
１’．    帯電部材
２．    中間層（導電性シームレスチューブ）
３．    表面層
１２．    電源
１３．    感光体
１４．    画像露光
１５．    現像機
１６．    転写装置
１７．    転写材
１８．    定着装置
１９．    クリーニング装置
２０．    プロセスカートリッジ装着のための装置本体レール
２１．    プロセスカートリッジ
【図１】
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【図２】
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