(57)【要約】【課題】  スポンジゴムのセルを微細、かつバラツキを減少させることによって、帯電部材の被帯電体への接触効率の向上、接触ムラを緩和することによって帯電均一性に優れた帯電ローラを実現する。【解決手段】  電圧が印加され、被帯電体面を帯電する方法に用いる帯電部材であって、被帯電体に対して速度差を持って移動し、少なくとも被帯電体とのニップ部に導電粒子が介在している帯電部材において、該帯電部材は導電性軸の外周面を導電性ゴム層のみで被われている導電性スポンジローラであり、前記導電性ゴム層は予めゴム１００重量部に対して、脂肪酸金属塩を１〜１０部混合した未加硫ゴムを硬化発泡させて形成されたことを特徴とする帯電ローラ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加され、被帯電体面を帯電する帯電方法に用いる帯電部材であって、被帯電体に対して速度差を持って移動し、少なくとも被帯電体とのニップ部に導電粒子が介在している帯電部材において、該帯電部材は導電性軸の外周面を導電性ゴム層のみで被われている導電性スポンジローラであり、前記導電性ゴム層は予めゴム１００重量部に対して、脂肪酸金属塩を１〜１０部混合した未加硫ゴムを硬化発泡させて形成されたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の導電性ゴム層は発泡ゴムからなり、発泡剤としてＡＤＣＡ、加硫剤として硫黄、導電性フィラーとしてカーボンブラックを含有する組生物を発泡硬化させて形成されることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項３】
請求項１に記載の導電性スポンジローラにおいて、発泡セルの平均セル径が６０〜８０μｍであることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項４】
請求項１に記載の導電性スポンジローラにおいて、発泡セルのセル径のバラツキが１〜２０μｍであることを特徴とする帯電ローラ。
【請求項５】
請求項１に記載の導電性ゴムローラにおいて、前記導電性ゴム層は水蒸気加熱により硬化発泡することにより形成されたことを特徴とする帯電ローラ。
【請求項６】
請求項１に記載の導電性ゴムローラに於いて、前記導電性ゴムローラの表面が発泡体を研磨することにより形成されたことを特徴とする帯電ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被帯電体の帯電装置に関し、複写機、プリンタ等の電子写真装置及びこの装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関するもので、特に感光体に帯電部材を接触させて帯電を行なう帯電ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において、電子写真感光体・静電記録誘電体などの像担持体（被帯電体）を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用されていた。コロナ帯電器は非接触型の帯電装置であり、例えば、ワイヤ電極等の放電電極と該放電電極を囲むシールド電極を備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に高圧を印加することにより、生じる放電電流（コロナシャワー）に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定に帯電させるものである。
【０００３】
近時は、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点があることから、前記したように被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電する接触方式の帯電装置（接触帯電装置）が実用化されてきている。
【０００４】
接触帯電装置は、像担持体等の被帯電体に、ローラ型（帯電ローラ）、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材を接触させ、この帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して、被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。
【０００５】
接触帯電の帯電機構（帯電のメカニズム、帯電原理）には、コロナ帯電で述べた（１）放電帯電機構とそれとは別の（２）直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特性が現れる。図４にそれぞれの代表的な帯電特性を示す。
【０００６】
直接注入帯電機構は帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加し、被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う機構である。放電現像が支配的でないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面のみであり、オゾンの発生も無い。接触部材として、導電性繊維毛ブラシ、スポンジローラのような多孔状のローラに、接触帯電性を向上させるための導電性粒子をコートしたものを用いる場合には、接触帯電部材と被帯電体間の接触を密にすることが可能であり、良好に注入帯電させることが可能となると考えられている。
【０００７】
しかし、実際には上記のような接触帯電装置は感光体表面各部が均一帯電されず、斑点状の帯電ムラが生じる、さらに帯電部材に導電性繊維毛ブラシを用いた場合はブラシの刷毛目状の帯電ムラを生じ、このため、これらの帯電ムラの感光体に像露光以下の作像プロセスを適用はても出力画像にはこれらの帯電ムラに対応した画像ムラが生じ、高品位な画像は得られない。これは被帯電体面と帯電部材の表面の微視的な凹凸による帯電ギャップのバラツキや、ローラまたはブラシの局所的な材質の不均一性や、ブラシの場合は局所的な接触や圧力のバラツキがブラシの刷毛目の様にも現れる等によって生じていると考えられる。また、スポンジローラのような多孔状のローラを用いた場合、一般にスポンジの木目が粗く、従来の帯電ローラに使用されているスポンジローラは、そのスポンジセルは発泡剤分解に伴うガス発生により形成され、サイズが２００μｍから３００μｍという大きなものであるため、被帯電体面との接触が不十分であるため帯電ムラが生じ、高品位な画質は得られない。また、セルのサイズにばらつきがあっても感光体への微少な接触ムラが生じ、帯電ムラとなり、良好な画像を得ることは困難である。そこで、スポンジゴムのセルのバラツキを低減させる方法としては、特開平５−３１８１５号に記載されているような、発泡剤の分解温度以下で均一に予熱してから加硫発泡温度まで昇温することによって、発泡時のゴムの粘度ムラを低減させて、セルのバラツキを小さくしている。しかし、加熱方式として、遠赤外線、熱風を利用しているため、セルの膨張の抑制効果がないため、０．３ｍｍ〜０．８ｍｍと本提案と比べサイズが大きいため利用できない。また、特開平７−２４１９３４号に記載されている、シリコーンゴムにシリコーンゴムパウダーを添加させることにより、スポンジゴムの発泡時に発泡剤から発生するガスから受ける応力を緩和することができ、スポンジゴム層に均一なセルが得られるとされているが、発泡時のゴム粘度を均一にするといった観点のものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、上記のような直接注入帯電において、例えば、導電性スポンジゴムローラのような安価かつ簡易な接触帯電部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れた直接注入帯電を実現する。つまり、スポンジゴムのセルを微細、かつバラツキを減少させることによって、帯電部材の被帯電体への接触効率の向上、接触ムラを緩和することによって帯電均一性に優れた帯電ローラを実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は、以下に示す本発明によって達成される。
【００１０】
すなわち本発明の要旨とするところは、
（１）帯電部材は導電性軸の外周面を導電性ゴム層のみで被われている導電性スポンジローラであり、前記導電性ゴム層は予めゴム１００重量部に対して、脂肪酸金属塩を１〜１０部混合した未加硫ゴムを硬化発泡させて形成することにより、スポンジゴムの発泡セルのサイズのバラツキを低減させた帯電ローラを実現できる。というのは、スポンジのセルがばらつく原因として、混合時の発泡剤の分散不良等が考えられるが、発泡セルの形状、サイズは発泡時のゴム粘度に大きく依存するため、ゴム中の粘度バラツキがあった場合、同じくセルもばらついてしまう。本発明では、分散性の良いステアリン酸亜鉛のような脂肪酸金属塩をゴムに混合することによって、架橋に必須である活性種をゴム中に均一に発生させることにより、加硫ムラなく加硫を進行させ、粘度ムラのないゴム中で発泡剤を分解させることによって、セルのバラツキの小さいスポンジゴムを形成することができる。
【００１１】
本発明の帯電ローラを用いることによって、直接帯電である注入帯電において、帯電部材表面と感光ドラム表面の間に接触ムラが減少することにより、帯電不良のない安定した帯電が可能となる。
【００１２】
更に本発明の要旨とするところは、
（２）上記（１）に記載の導電性ゴムローラにおいて、発泡ゴムを形成するための発泡剤としてＡＤＣＡの配合量が１６部以上２４部以下とすること、加えて、水蒸気加熱を用いて硬化発泡させることによって、発泡セルのセル径が６０〜８０μｍでかつ比重が０．２５〜０．４０である導電性ゴム層を緻密なセル、セル壁を有したスポンジゴムを形成することが可能となる。また、上記のようにして形成された導電性ゴム層を研磨することにより、微細な凹凸面が帯電ローラの表面に現われることにより、直接帯電である注入帯電において、導電粒子の被帯電体への十分な接触性が得られ、接触密度が向上し、帯電均一性に優れた安定した注入帯電が可能となる。というのは、セル、セル壁は帯電性に影響を与える。例えば、セルが大きいことにより、帯電促進粒子を十分に保持することが出来るが、一方、感光ドラムに対して非接触部の占める割合が大きくなり、帯電ニップ部での帯電促進粒子と、感光ドラムの接触頻度が不十分となり、帯電均一性を損ねてしまう。また、セル壁が大きすぎると、帯電促進粒子の保持が不十分になるため、帯電ニップ部での帯電促進粒子と、感光ドラムの接触頻度が不十分となり、帯電不良を引き起こしてしまう。
【００１３】
（３）つまり、セル、セル壁が共に小さくすることによって帯電促進粒子を十分に保持することができ、かつそのセル径のバラツキを減少させることにより被帯電体へ均一に接触させることが可能となることで、被帯電体を均一に帯電することが可能となる。本発明のように材料、加工法を構成することによって、このような、セル、セル壁が共に微細かつサイズ的なバラツキの小さい構造をもったスポンジゴムを形成することが可能となる。
【００１４】
（４）尚、本発明におけるセルエッジについて説明すると、スポンジは、図２に示すように、（１）セル３１（２）セル壁３２によって構成されている。（１）セル３１はスポンジを構成する凹部をさし、（２）セル壁３２は、スポンジを構成する凸部を示す。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、電圧が印加され、被帯電体面を帯電する帯電方法に用いる帯電部材であって、被帯電体に対して速度差を持って移動し、少なくとも被帯電体とのニップ部に導電粒子が介在している帯電部材において、該帯電部材は導電性軸の外周面を導電性ゴム層のみで被われている導電性スポンジローラであり、前記導電性ゴム層は予めゴム１００重量部に対して、脂肪酸金属塩を１〜１０部混合した未加硫ゴムを硬化発泡させて形成されたこと、かつ導電性ゴム層は発泡ゴムからなり、発泡剤としてＡＤＣＡ、加硫剤として硫黄、導電性フィラーとしてカーボンブラックを含有する組生物を発泡硬化させて形成されることを特徴とする帯電ローラを用いることにより、直接帯電である注入帯電において、帯電部材表面と感光ドラム表面の間に十分な接触性が得られ、帯電不良のない安定した帯電が可能となる。また、本発明により、接触帯電において、ローラ状の簡易な帯電部材を用いた場合でも、より帯電均一性に優れた直接注入帯電を実現し、即ち、低印加電圧でオゾンレスの直接注入帯電を簡易な構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明について詳細に説明する。本発明において、帯電ローラは導電性の芯金に半導電性のゴムチューブを被覆、接着することによって構成される。ゴムチューブを構成する材料として、ジエンを含有してなるエチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）に予めカーボンブラック、亜鉛華、脂肪酸金属塩、オイルをミキサーにて混合し、その後、オープンロールによって加硫促進剤、加硫剤、発泡剤を混合し、押し出し機によって押し出した未加硫ゴムチューブを加硫缶により水蒸気加熱し、硬化発泡させた加硫チューブを導電性芯金に圧入、接着したのちチューブ表面を研磨し、所望の帯電ローラを作る。
【００１７】
導電性付与剤としてのカーボンブラックが配合されてなるが、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック等を組み合わせて所望の半導電性（１０3 〜１０8 Ω）を得ることが可能であるが、本発明は半導電性のスポンジゴムであるので、発泡状態によって表面抵抗が変化するため、それにあわせてカーボンブラックを適宜配合調整する。
【００１８】
脂肪酸金属塩は加え過ぎるとスコーチを引き起こすため、１部から５部配合するのが好ましい。
【００１９】
また、加硫促進剤、加硫剤、発泡剤を配合してなるが、加硫促進剤としては少なくとも、チアゾール系、ジチオカルバミン酸塩系を配合している。
【００２０】
また、発泡剤としてはＡＤＣＡを単独で用いるのが好ましく、尿素等の助剤を入れた場合、分解が顕著に速くなり、加硫を先行させることができなくなるため用いるとしてもほんの少量しか用いない方が良い。また、配合量としては１５部以下ではゴム中に十分にセルを形成させることが難しく、また２５部以上加えると、発生ガスが大きくなるためにワレ等の問題が生じるため、１６〜２４部用いるのが好ましい。さらなる詳細は後述する実施例、比較例に示す。
【００２１】
次に、本発明の帯電ローラを用いた画像形成装置の構成例について、図５を用いて説明する。本説明例は、ドラムクリーニングを装備することなく、トナーリサイクルを可能にした電子写真画像形成装置である。本記録装置は図５に示されるように、感光ドラム１の周囲に配置された、帯電装置２、露光器３、現像器４、転写帯電器５、定着装置６から構成されている。ここで、感光体１、帯電器２、現像器３は一体型のカートリッジに内包される構成をとっているが、装置形態はこれに限定するものではない。
【００２２】
次に本装置全体の動作について、図５を用いて説明する。帯電ローラ芯金２ａには−６２０Ｖの直流電圧が印加され、感光ドラム１表面は印加電圧とほぼ同電位に帯電される。その後プリントパターンに応じ画像部をレーザスキャナ等の露光器Ｌで走査し感光ドラム１上に静電潜像を作る。その後、感光ドラム１上の静電潜像を摩擦帯電したトナーｔにより可視化する。現像された感光体１上のトナー像は最終的に記録材Ｐに転写され定着装置６により記録画像を得る。
【００２３】
実施例でのセル径の計測について説明する。ローラ表面を光学顕微鏡（ライカマイクロシステム株式会社製ＤＭＲ  ＨＣ金属顕微鏡）により観測し、得られたローラ表面画像を画像処理（ライカマイクロシステム株式会社製Ｑ５００１Ｗ-−ＥＸ画像解析計測システム）し、１ｍｍ2 内に存在する該凹部の最上部のふちと凹部を２値化しセル径を１０μｍ以下のセルを除いたセル径を全数計算し、平均した物を平均セル径、最大値と最小値の差をバラツキをして測定したものとする。
【００２４】
画像評価はハーフトーン再現性を測定することによって行う。
【００２５】
１００μの細線を１００μ間隔に主走査方向に出力しライン画像を作成する。この画像を、任意に２０点、顕微鏡にて観察し、現像された細線の一様性（線の凹凸）および再現性（潜像に対する変位）について評価する。
【００２６】
○  →  一様性：凹凸１０μ以内／再現性：±１０μ
△  →  一様性：凹凸３０μ以内／再現性：±２０μ
×  →  一様性：凹凸６０μ以内／再現性：±４０μ
以下、実施例，比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【実施例１】
【００２７】
本実施例ではスポンジの材料としては以下に示す材料を用いた。
【００２８】
ＥＰＤＭ１００部にケッチェンブラックを１０部、ＳＲＦカーボン５０部、亜鉛華３部、ステアリン酸亜鉛１０部、オイルを５０部加えてニーダーで混錬した後、混錬したゴム１００重量部に対してオープンロールにてチアゾール系促進剤、ジチオカルバミン酸塩系促進剤、チウラム系促進剤とイオウをそれぞれ２部、計８部、発泡剤としてＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）を２２部を混合して調製したゴムを押し出し成形によってチューブ状に成形し、水蒸気加硫方式によって１６０℃で３０分の一次加硫を行い発泡体とし、さらに電気炉中で１６０℃で３０分の二次加硫を行った。水蒸気加硫方式では、加熱時、加硫、発泡が進行するおりに、水蒸気圧により発生したセルの膨張が抑制される。加えて発泡剤としてＡＤＣＡを用いることにより、発泡剤の分解を遅らせる、すなわち加硫をある程度進行させゴムコンパウンドの粘度を上昇させることでセルの膨張を抑制し、微細なセルを形成することができ、また、発泡剤を上記の量添加していることにより、加硫の進行が遅延せず、豊富な発生ガス量が得られるため、発泡倍率が高く、セル壁の薄いスポンジゴムを得ることが可能となる。また、ステアリン酸亜鉛塩を加えることにより、ゴム中での架橋反応が均一に進行するので、セルのサイズ、形状が均一なスポンジゴムを得ることが可能となる。このようにして得られたチューブに芯金を圧入し、表面の研磨を行い直径１２ｍｍのスポンジローラとした。
【００２９】
これによってできたスポンジローラの物性値はセル径６０〜８０μｍ、比重０．３３，ローラ抵抗は図３で示すようにローラ２の芯金に総圧１ｋｇの荷重がかかるようにφ３０のアルミドラムに圧着した状態で芯金２ａとアルミドラムに１００Ｖの電圧を印加して計測する方法で測定したところ、１０6 （Ω・ｃｍ）となった。実施例、比較例の物性と画像評価の結果は表１に示す。
【００３０】
（比較例１）
本比較例ではステアリン酸亜鉛を用いずにステアリン酸２部と亜鉛華５部を配合して実施例１とその他の材料を同じくし、同じ加工条件を用いて、帯電ローラを作製した。
【００３１】
実施例１で示した方法により測定したスポンジローラの物性値は、セル径１０〜８０μｍ、比重０．３３、抵抗１０6 （Ω・ｃｍ）であった。発泡剤、発泡助剤を上記のように組み合わせた場合、加硫の進行と発泡剤の分解がほぼ同時に進行するため、実施例１に比べてセルのバラツキが大きくなる。
【００３２】
【表１】
2005115199.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の帯電装置に於いて用いられる帯電器の構成及び動作を示す断面図である。
【図２】セル、セル壁を示した発泡体の構成図である。
【図３】実施例に於いて、ローラ抵抗を測定した装置の構成図である。
【図４】２種類の帯電機構の帯電特性を示すグラフである。
【図５】本発明の帯電装置を用いた画像形成装置の構成及び動作を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  感光体
２  帯電装置
２１  帯電ローラ
２ａ  芯金
２ｂ  弾性体ローラ
３  露光器
４  現像器
４ａ  現像スリーブ
ｔ  トナー
ｍ  帯電促進粒子
ｎ  帯電ニップ
５  転写帯電器
６  定着装置
３１  セル
３２  セル壁
４１  芯金
４２  弾性体
４３  アルミドラム
【図１】
2005115199.tif 000004
【図２】
2005115199.tif 000005
【図３】
2005115199.tif 000006
【図４】
2005115199.tif 000007
【図５】
2005115199.tif 000008