(57)【要約】【課題】  ローラー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ロール、これを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することである。【解決手段】  少なくとも支持部材と導電性被覆部材を有する帯電ロールにおいて、該導電性被覆部材が熱可塑性エラストマーを含むシームレスチューブで構成され、かつその表面に粒子径が３．０μｍ以下でかつ絶縁性の微粒子が塗布されていることを特徴とする帯電ロール、これを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも支持部材と導電性被覆部材を有する帯電ロールにおいて、該導電性被覆部材が熱可塑性エラストマーを含むシームレスチューブで構成され、かつその表面に粒子径が３．０μｍ以下でかつ絶縁性の微粒子が塗布されていることを特徴とする帯電ロール。
【請求項２】
前記絶縁性の微粒子がハイドロタルサイトである請求項１に記載の帯電ロール。
【請求項３】
電子写真感光体及び帯電部材と、現像手段、クリーニング手段の一方又は両方の手段とを共に一体に支持し、電子写真装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該帯電部材が、該電子写真感光体に接触配置され、電圧を印加することにより該電子写真感光体を帯電させる帯電部材であって、請求項１又は２に記載の帯電ロールを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項４】
電子写真感光体、帯電部材、露光手段、現像手段及び転写手段を具備する電子写真装置において、該帯電部材が、該電子写真感光体に接触配置され、電圧を印加することにより該電子写真感光体を帯電させる帯電部材であって、請求項１又は２に記載の帯電ロールを用いたことを特徴とする電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電ロール、プロセスカートリッジ及び電子写真装置に関し、詳しくは、電子写真感光体に接触配置された導電性部材に電圧を印加することで電子写真感光体表面を所定の電位に帯電させる接触帯電装置に用いられる帯電ロール、それを用いたプロセスカートリッジ及び電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真法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、電子写真の帯電装置としては、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。
【０００４】
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。
【０００５】
具体的には、帯電は帯電部材から被帯電体への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧を印加することによって帯電が開始される。例を示すと、厚さ２５μｍの感光層を有する有機感光体（ＯＰＣ感光体）に対して帯電ロールを加圧当接させた場合には、絶対値で約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以後、この閾値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する。
【０００６】
つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ロールにはＶｄ＋Ｖｔｈという画像形成自体に必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して帯電を行う方法をＤＣ帯電と称する。
【０００７】
しかし、ＤＣ帯電においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗値が変動し易いため、また、感光体が削れることによって膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。
【０００８】
このため、更なる帯電の均一化を図るために、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した電圧を接触帯電部材に印加するＡＣ＋ＤＣ帯電方式が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。これは、ＡＣ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Ｖｄに収束し、環境等の外乱には影響され難い。
【０００９】
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２参照。）。更には、フッ素樹脂からなるシームレスチューブが開示され（例えば、特許文献３参照。）、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４参照。）。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。また、クロスヘッド押し出し機を用いた表面形成方法も提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
【００１０】
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、基体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。
【００１１】
支持部材にシームレスチューブを被覆するには、シームレスチューブ内径を被覆すべき支持部材の外径よりも大とし、物理的あるいは化学的手段、例えば熱によりチューブを収縮させ嵌合させるか、シームレスチューブ内径を被覆すべき支持部材の外径よりも小とし、物理あるいは化学的手段、例えば空気圧によりチューブを押し広げ嵌合させるかの手段がとられる（例えば、特許文献６参照。）。本発明は、前述のように製造するのに好ましいシームレスチューブを得ることができるので、結果として極めて優れた特性を有する導電性部材を提供することができる。また、多層同時成形チューブとすることも可能である（例えば、特許文献７参照。）。
【００１２】
シームレスチューブに導電性を持たせる手法としては、一般的に塩を導電剤として用いるイオン伝導法とカーボンブラックや導電性金属酸化物、金属粉末等を導電剤として用いる電子伝導法とが挙げられる。イオン伝導により導電性を持たせた場合、抵抗値の環境変動が大きくなり易く、また、電子写真感光体と当接するため塩が感光体を汚染し易いといった問題がある。従って、本発明においてはカーボンブラックを導電剤として用いた。
【００１３】
更に、接触式の帯電ロールに関し、ローラー表面へのトナー及び外添剤が付着し易いと、ローラー表面への付着により、抵抗値変化やそのばらつきが生じ、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ロールを提供することが困難であった。これを解決する手段として、一般的に表面粗さ（Ｒｚ；十点平均粗さ）を下げ、平滑化する手法が提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【００１４】
また、予めトナーの外添剤を帯電ローラー表面に付着させる手段も提案されている（例えば、特許文献９参照）。
【００１５】
しかしながら、上記に記載した通り、従来より付着性低減が必要不可欠な物性としてもたれているため、後工程にて、意図的に何らかの物質を均一に付着させることが困難であった。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】米国特許４，９６７，２３１号明細書
【特許文献３】特開平５−２３１３号公報
【特許文献４】特開平５−９６６４８号公報
【特許文献５】特開平６−５８３２５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２８１５６号公報
【特許文献７】特開平１１−１２５９５２号公報
【特許文献８】特開２０００−１３７３６９号公報
【特許文献９】特開２０００−８１７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
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作製した場合、特性上軟らかいために、表面粗さ（Ｒｚｊｉｓ；十点平均粗さ）を下げ、平滑化するだけでは、トナー付着性を改善させることが困難である。
【００１７】
また、トナー外添剤を帯電ローラー表面に付着させる手段においては、トナー外添剤が明確でなければならず、現像剤に合わせて帯電ローラーを作製しなければならない等の制限が大きい。あるいは、帯電ローラーの表面状態によっては、付着させることが困難な場合もある。
【００１８】
本発明の目的は接触式の帯電ロールに関し、ローラー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ロール、これを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に従って、少なくとも支持部材と導電性被覆部材を有する帯電ロールにおいて、該導電性被覆部材が熱可塑性エラストマーを含むシームレスチューブで構成され、かつその表面に粒子径が３．０μｍ以下でかつ絶縁性の微粒子が塗布されていることを特徴とする帯電ロールが提供される。
【００２０】
また、本発明に従って、上記帯電ロールを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
以上により、本発明は、ローラー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ロール、これを具備するプロセスカートリッジ及び電子写真装置を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、更に詳細に本発明について説明する。
【００２３】
本発明において、トナー及びその外添剤の付着防止のために導電性被覆部材の表面に塗布する微粒子としては、平均粒子径が３．０μｍ以下でありかつ絶縁性であれば特に制限されることはないが、微粒子を均一、薄くかつ強固に固着させるために、導電性被覆部材として熱可塑性エラストマーのシームレスチューブを用いた。
【００２４】
導電性被覆部材の表面に塗布する微粒子の粒子径としては、３．０μｍ以下である必要がある。好ましくは１．０μｍ以下である。粒子径が３．０μｍを超えるとローラー表面上に定着されず付着防止の効果が発揮されない、画像ムラとして発生し易い等の問題が生じる。
【００２５】
表面に塗布させる微粒子として具体的には、疎水性又は親水性シリカ、チタニア、セリア、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の各種金属酸化物、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等の複合金属酸化物、ハイドロタルサイト、ゼオライト、モンモリロナイト等の層状無機微粒子、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素系微粒子が挙げられ、好ましくはハイドロタルサイトである。
【００２６】
帯電ローラー表面上への微粒子の塗布方法としては、静電粉体塗装法、流動浸漬塗装法、静電流動浸漬塗装法及び溶射粉体塗装法等の直接塗装、また、アセトン、メタノール、Ｎ−ヘキサン等の溶媒中に微粒子を分散させ、スプレー塗装により帯電ローラーの表面に吹き付ける方法等ある。更に好ましくは、微粒子を各種方法にて塗布させた後、ペーパーワイパー等を表面に擦りつけ、完全に表面に吸着されなかった微粒子を除去させ均一に微粒子を塗布させることが効果的である。また、微粒子塗布のタイミングは種々選択することができるが、導電性ローラーを作製した後の最終工程で塗布するのが好ましい。
【００２７】
一方、導電性被覆部材に用いられる熱可塑性エラストマーとしては、特に制限されることはないが、粉体の固着性をふまえ、好ましくはショアーＡ硬度で８０°以下であるものがよい。
【００２８】
熱可塑性エラストマーとして具体的には、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）及び塩化ビニル（ＰＶＣ）系等が挙げられる。
【００２９】
次に、本発明の導電性被覆層を形成する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やカーボンブラック等の導電顔料を必要な添加剤と共に混練し、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支持部材に被覆し、導電性部材とするのである。
【００３０】
本発明におけるシームレスチューブの厚みには特に制限はないが、好ましくは１００〜６００μｍ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。
【００３１】
本発明において用いられる、被覆される支持部材としての構成、材質あるいは製造方法を例示する。
【００３２】
その形態としては、弾性ローラーが用いられる。材質としては、導電性基体として、鉄、銅及びステンレス等の金属、カーボン分散樹脂、金属あるいは金属酸化物分散樹脂等が用いられ、その形状としては、棒状及び板状等が使用できる。例えば、弾性ローラーの構成としては、導電性基体上に弾性層を設け、更に導電層又は抵抗層を設けたもの等が用いられ、弾性層としては、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、ポリウレタンゴム、エポキシゴム及びブチルゴム等のゴム又はスポンジや、スチレンブタジエン、ポリウレタン、ポリエステル及びエチレン−酢酸ビニル等の熱可塑性樹脂で形成することができる。これらのゴムや樹脂にカーボンブラック、金属及び金属酸化物粒子等の導電剤を含有させてもよい。
【００３３】
帯電ロールとして、支持部材とシームレスチューブを有する本発明の構成のものは、製造安定性に優れ、従来安定生産が難しいとされた中抵抗領域を安定して生産できる。
【００３４】
本発明の帯電ロール１’の構成の例を図１に示す。図１は導電性被覆層が２層の場合であり、図中１は導電性基体、２は弾性層、３が導電性被覆層であり、３（ｉ）が内部層、３（ｏ）が表面層である。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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導電性部材１’によりその周面に正又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等の露光手段（不図示）からの露光光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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
以下、具体的な実施例で本発明を説明する。本実施例においては、以下に示す方法にて、２層同時成形チューブを作製した。
【００４２】
図３に示すように、成形に用いるダイス４には、気体導入用の中央通孔５の周囲に内外二重の環状の押出し流路６、７が設けられており、成形に際しては内側流路６に第１押出機８から内部層用材料を、また外側流路７に第２押出機９から表面層用材料をそれぞれ加圧注入し、内部層３（ｉ）と表面層３（ｏ）を重ね合わせ一体化して押し出して得られた２層同時成形チューブ３の外周に設けた水冷リング１０にて冷却し、これをチューブ送り装置により引っ張り、所定長さに順次切断し、帯電ロール用のシームレスチューブとして、次工程にて、芯金１を有する発泡弾性体層に被覆する。図３中、２２はチューブ引き取り装置である。
【００４３】
このように、シームレスチューブ３を多層同時押出し成形により形成することにより、単独でチューブとして被覆することが困難な薄肉の層を含む複層膜のチューブを容易に作製することもできる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を挙げて説明をするが、本発明は実施例に限定されるものではない。なお本実施例中の「部」は質量部を示す。
【００４５】
〔シームレスチューブ作製例１〕
チューブ表面層用として、ＳＥＢＣ（スチレン含率２０％）を６０部、ＨＩＰＳ４０部、ケッチェンブラックＥＣ５部、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ  ２５０  ２０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。
【００４６】
チューブ内部層用として、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。
【００４７】
上記のペレットを用いて、内径φ１６．５ｍｍのダイスと外径φ１８．５ｍｍのポイントを備えた二色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φ１１．１ｍｍ、表面層の厚さ１００μｍ、内部層の厚さ４００μｍのシームレスチューブに成形加工した。
【００４８】
〔シームレスチューブ作製例２〕
チューブ表面層用として、ＳＥＢＣ（スチレン含率２０％）６０部、ＬＤＰＥ４０部にケッチェンブラック１０部、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ  ２５０  ２０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。チューブ内層用及び、その後の工程はシームレスチューブ作製例１と同様の製造工程を経て、内径φ１１．１ｍｍ、表面層の厚さ１００μｍ、内部層の厚さ４００μｍのシームレスチューブに成形加工した。
【００４９】
得られたシームレスチューブを前記発泡弾性体層に被覆し、図１に示すような導電性ローラー１’を作製した。図１中内部層３（ｉ）及び表面層３（ｏ）が上記にて作製したシームレスチューブである。
【００５０】
（実施例１〜５及び比較例１〜２）
上記で作製した導電性ローラーに表１に示す各種微粒子を塗布し、帯電ロールを作製した。
【００５１】
本発明の実施例における各種粉体のローラーへの塗布方法は、粘着性のローラーに予め指定の粉体を付着させ、ローラーをカウンター回転させながら擦りつけるように転写させた。
【００５２】
トナー付着性の評価は、得られた帯電ロールを図２に示すプロセスカートリッジに組み込み、連続１０００枚画像出しし、画像出し後のローラー表面を観察してトナーの付着状況を４段階にてランク付け評価した。更に同ローラーを用いて、連続１００００枚画像出しして、トナー付着由来の画像不良の発生有無の確認を行った。結果を表１に示した。
【００５３】
以上により、熱可塑性エラストマーを含むシームレスチューブで構成された表面を持つ帯電ロール上に、粒子径が３．０μｍ以下でかつ絶縁性の微粒子が均一に塗布されたことにより、トナー付着性が低減され、トナー付着由来による画像不良が発生しづらくなった。
【００５４】
【表１】
2005115254.tif 000002
【００５５】
＜トナー付着性＞
Ａ：トナー付着がほとんどない
Ｂ：わずかにトナー付着が確認される
Ｃ：トナー付着が確認される
Ｄ：トナー成分が多量に付着している
＜トナー付着由来の画像評価＞
◎：画像上トナー付着由来の画像不良が全く確認されない
○：画像上ほとんどトナー付着由来の不良が確認されない
△：わずかにトナー付着由来の黒スジが確認される
×：トナー付着由来の画像不良（黒スジ）がはっきりと確認される
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の帯電ロールの概略構成図である。
【図２】本発明の帯電ロールを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概略構成図である。
【図３】本発明の帯電ロールを作製するのに用いた二層チューブ成形装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  導電性基体
１’  帯電ロール
２  弾性層
３  導電性被覆層
３（ｉ）  内部層
３（ｏ）  外部層
４  ダイス
５  中央通孔（気体導入用）
６  内側流路
７  外側流路
８  内層用押し出し機
９  外層用押し出し機
１０  水冷リング
１２  電源
１３  感光体
１４  露光光
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
２２  チューブ引き取り装置
【図１】
2005115254.tif 000003
【図２】
2005115254.tif 000004
【図３】
2005115254.tif 000005