(57)【要約】【課題】  感光ドラムと長期に亘り接触状態が続いた後に、ＤＣ帯電方式によって、例えば６００ｄｐｉの中間調画像の様な高精細カラー画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、セット跡が画像上に発生しなく、更に、異なるプロセススピードで使用しても長期間安定した帯電が行える導電性部材、この導電性部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供すること。【解決手段】  被帯電体に接触して、電圧を印加することにより、該被帯電体を帯電する導電性部材であって、導電性支持体と、その上に形成される１層以上の被覆層と、を有し、少なくとも最表面に位置する被覆層が表面粗し剤としての微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が３〜３０ｖｏｌ％であることを特徴とする導電性部材、この導電性部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジ。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体に接触して、電圧を印加することにより、該被帯電体を帯電する導電性部材であって、導電性支持体と、その上に形成される１層以上の被覆層と、を有し、少なくとも最表面に位置する被覆層が表面粗し剤としての微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が３〜３０ｖｏｌ％であることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記異形粒子の円形度が０．８５以下である請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記表面粗し剤としての微粒子が高分子化合物からなる微粒子である請求項１又は２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記表面粗し剤としての微粒子が架橋剤によって架橋されている請求項１〜３のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項５】
前記微粒子の架橋剤が微粒子のベースモノマー１００質量部に対して、１．０〜３０質量部添加され重合されている請求項１〜４のいずれかに記載の導電性部材。
【請求項６】
被帯電体である電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して該電子写真感光体表面を帯電する請求項１〜５のいずれかに記載の導電性部材と、該導電性部材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、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記導電性部材にＤＣ電圧のみを印加する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
被帯電体である電子写真感光体と、該電子写真感光体と接触している請求項１〜５のいずれかに記載の導電性部材と、該電子写真感光体及び該導電性部材を一体的に収容するカートリッジ容器とを備え、画像形成装置の本体に対して着脱自在に装着可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性部材、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、詳しくは、電圧を印加して被帯電体である電子写真感光体表面を所定の電位に帯電処理するための導電性部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置の一次帯電の方法として、接触帯電方法が実用化されている。
【０００３】
これは、低オゾン・低電力を目的としており、中でも特に帯電部材として導電性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で好ましく、広く用いられている。
【０００４】
ローラ帯電方式では、導電性の弾性ローラ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放電により被帯電体への帯電を行う。
【０００５】
具体的には、放電開始電圧（ＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、約５５０Ｖ）に、必要とされる感光体表面電位Ｖｄを足したＤＣ電圧を印加することで帯電を行うＤＣ帯電方式、あるいは、環境・耐久変動等による電位の変動を改善する目的として、必要とされる感光体表面電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧に放電開始電圧の２倍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ことで帯電を行うＡＣ帯電方式がある。
【０００６】
しかし、このような接触ローラ帯電方式においても、感光ドラムに接触させるという性格上、クリーニングブレードをすり抜けてくる微粉トナー、外添剤等により帯電ローラ表面が汚染され、特に低温低湿環境において付着物の抵抗アップによる帯電不良が発生し、画像に濃度ムラ（斑点状、スジ状及び帯状）や白部へのトナーの付着（カブリ）等が発生する場合があった。
【０００７】
そこで、このような帯電ローラの表面汚染への対策として、従来技術においては、帯電ローラ表面層の離型性の改良や、トナー処方の改良（微粉トナーのカット、帯電ローラ表面層の離型性を補助する外添剤を混合する等）等により、画像出力上問題のないレベルまで改善されてきた。
【０００８】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【０００９】
ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式に比較して一般的にコストは安いが問題点もある。つまり、ＡＣ＋ＤＣ帯電のようにＡＣ電流の均し効果が無いため、帯電の均一性が、ＡＣ＋ＤＣ帯電方式に比較して劣る。そのため導電性ローラ自身の電気抵抗の不均一性が画像上に微小なスジ状の濃度ムラとなって発生する場合がある。
【００１０】
また、接触ローラ帯電方式においては、感光ドラムに接触させるという性格上、感光ドラムと長期に亘り接触状態が続くとローラの当接部が圧縮変形してしまい、画像にローラ周期毎の横帯（以下“セット跡”と記す）が発生する場合があった。これもＡＣ電流の均し効果がないためにＤＣ帯電方式の方が画像上に顕著に現れてしまう。
【００１１】
更に、やはり均し効果が無いということで、帯電ローラ表面に付着した汚れや、帯電ローラ自身の電気抵抗の不均一性が画像に細かいスジ状のムラとなって出易いという問題もある。
【００１２】
また、近年の市場の高画質化の要求により、トナーが小粒径化し、微粉トナーの割合も増加し、それに伴い帯電ローラの汚染の度合いも増加してきた。
【００１３】
また、長寿命化、カラー化等の要求により、帯電ローラ及び感光ドラムを含むユニットの目標耐久寿命値が伸びており（カラー化により１枚の出力を得るための動作時間は長くなる）、それにより付着物の堆積量が大きくなり、以前の耐久枚数では発生しなかった画像不良も耐久後半で顕在化してくるようになった。
【００１４】
また、帯電ローラ表面の汚染対策として、帯電ローラ表面の表面粗さを小さくし離型性を向上させる手法が取られている（例えば、特許文献１）。ＡＣ＋ＤＣ帯電方式では、この手法は効果的であった。しかしながら、このような帯電ローラにおいてもＤＣ帯電方式で使用した場合には、表面の汚染とは別に導電性ローラの電気抵抗の不均一性よって画像上に微小なスジ状の帯電ムラが発生し高画質化、カラー化を達成する上で解決しなければならない課題となっていた。
【００１５】
また、印刷メディアの厚さ等の理由により、電子写真装置を異なる２つ以上のプロセススピードで駆動して画像を出力するような場合には、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式に比較して良好な帯電特性を発揮するプロセススピードの範囲が狭いという問題点もある。つまり、印刷メディアの熱容量に応じ、メディアの厚みが厚い印刷メディアの場合にプロセススピードを遅くして定着部分を通過する時間を長くしたい場合や、あるいは、トランスペアレンシーシートに印刷する場合の様に、光の散乱を極力抑え、光の透過性の良い画像を得るために定着部でトナーを充分に溶融、混合させるためやはり定着部分を通過する時間を長くしたい場合等の場面で、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式に比較して良好な帯電を行うことがより困難であるという課題がある。
【特許文献１】特開平５−１８８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、このような課題に対処してなされたもので、感光ドラムと長期に亘り接触状態が続いた後に、ＤＣ帯電方式によって、例えば６００ｄｐｉの中間調画像の様な高精細カラー画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、セット跡が画像上に発生しない導電性部材を提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、ＤＣ帯電方式において、異なるプロセススピードで使用しても長期間安定した帯電が行える導電性部材を提供することにある。
【００１８】
本発明の更に別の目的は、上記導電性部材を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的は、以下の本発明によって達成される。即ち、本発明の一態様は、[１]被帯電体に接触して、電圧を印加することにより、該被帯電体を帯電する導電性部材であって、導電性支持体と、その上に形成される１層以上の被覆層と、を有し、少なくとも最表面に位置する被覆層が表面粗し剤としての微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が３〜３０ｖｏｌ％であることを特徴とする導電性部材である。
【００２０】
上記の構成を有する導電性部材の好ましい形態としては、下記の[２]〜[５]が挙げられる。
【００２１】
[２]  前記異形粒子の円形度が０．８５以下である[１]に記載の導電性部材。
【００２２】
[３]  前記表面粗し剤としての微粒子が高分子化合物からなる微粒子である前記[１]又は[２]に記載の導電性部材。
【００２３】
[４]  前記表面粗し剤としての微粒子が架橋剤によって架橋されている前記[１]〜[３]のいずれかに記載の導電性部材。
【００２４】
[５]  前記微粒子の架橋剤が微粒子のベースモノマー１００質量部に対して、１．０〜３０質量部添加され重合されている前記[１]〜[４]のいずれかに記載の導電性部材。
【００２５】
また本発明の他の態様は、被帯電体である電子写真感光体と、該電子写真感光体に接触して該電子写真感光体表面を帯電する前記[１]〜[５]の何れかに記載の導電性部材と、該導電性部材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、を備えていることを特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
更に本発明の他の態様は、被帯電体である電子写真感光体と、該電子写真感光体と接触している前記[１]〜[５]のいずれかに記載の導電性部材と、該電子写真感光体及び該導電性部材を一体的に収容するカートリッジ容器とを備え、画像形成装置の本体に対して着脱自在に装着することを特徴とするプロセスカートリッジである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により長期に亘り、帯電ローラが感光ドラムと接触した状態にあっても、ローラの圧縮変形に起因したローラ周期毎の画像不良（Ｃセット跡）が発生しない良好な画像を得ることができる導電性部材を提供することができる。
【００２８】
また、本発明により、ＤＣ帯電法によって、例えば６００ｄｐｉの中間調画像の様な高精細画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、異なるプロセススピードで使用しても長期間安定した帯電が行える帯電部材を提供することができる。
【００２９】
更に、本発明の導電性部材を使用することにより、ＤＣ帯電法によって高精細画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、異なるプロセススピードで長期間安定した帯電が行える画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
本発明者らは、ＤＣ帯電方式に用いる導電性部材として、導電性支持体と、その上に形成される１層以上の被覆層から構成されており、少なくとも最表面に位置する被覆層が表面粗し剤としての微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が３〜３０ｖｏｌ％とすることにより、感光ドラムと長期に亘り当接状態が続いても、導電性部材の圧縮変形に起因したセット跡が画像上に現れないという知見を得て本発明に至った。
【００３２】
また、従来は、ＤＣ帯電方式では低温低湿環境下で安定な帯電を得ることが難しかった。また、印刷メディアの厚さ等の理由により、１つの電子写真装置を異なる２つ以上のプロセススピードで使用するような場合には、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電方式に比較して良好な帯電特性を発揮するプロセススピードの範囲が狭いという問題点もあった。本発明においては、少なくとも最表面に位置する被覆層が表面粗し剤として微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が３〜３０ｖｏｌ％とすることにより、ＤＣ帯電法によって、例えば６００ｄｐｉの中間調画像の様な高精細画像を出力した場合においても、良好な帯電特性により、異なるプロセススピードで使用しても長期間安定した帯電が行える導電性部材を提供する。このようなローラを使用することにより、異なるプロセススピードにて使用可能で、かつ電気抵抗のムラに対する要求が厳しいＤＣ帯電方式に使用することができる導電性部材が得られることを発見し、本発明に至った。
【００３３】
次に、本発明の導電性部材、それを用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジについて詳細に説明する。
【００３４】
＜１＞導電性部材
本発明の導電性部材の具体的な構成を図１に示す。図１（ａ）は導電性部材の横断面を示し、図１（ｂ）は縦断面を示したものである。
【００３５】
本発明の導電性部材は、導電性支持体１とその外周に形成された導電性弾性層２と、導電性弾性層２の外周を被覆する表面層３とを有する導電性部材である。
【００３６】
図１に示す本発明で使用する導電性支持体１は、炭素鋼合金表面に５μｍの厚さの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、銅及びニッケル等の金属やこれらの金属を含むステンレス、ジュラルミン、真鍮及び青銅等の合金、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等の、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できる。
【００３７】
本発明では、まず上記導電性支持体１の外周に導電性弾性層２を成形する。導電性弾性層２は導電性弾性体からなっている。導電性弾性体は、導電剤と高分子弾性体とを混合して成形される。導電剤は少なくともイオン導電剤が含有されている。高分子弾性体としては例えば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、あるいはＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー）等の熱可塑性エラストマー等が挙げられる。高分子弾性体としては特にエピクロルヒドリンゴムが好適に用いられる。エピクロルヒドリンゴムは、ポリマー自体が中抵抗領域の導電性を有し、導電剤の添加量が少なくても良好な導電性を発揮することができる。また、位置による電気抵抗のバラツキも小さくすることが出来るので、高分子弾性体として好適に用いられる。
【００３８】
エピクロルヒドリンゴムとしては、エピクロルヒドリン単独重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−アリルグリシジルエーテル共重合体及びエピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体等が挙げられる。この中でも安定した中抵抗領域の導電性を示すことから、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体が特に好適に用いられる。エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体は、重合度や組成比を任意に調整することで導電性や加工性を制御できる。
【００３９】
高分子弾性体はエピクロルヒドリンゴムを主成分とするが、必要に応じてその他の一般的なゴムを含有してもよい。
【００４０】
その他の一般的なゴムとしては、例えばＥＰＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、クロロプレンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ウレタンゴム及びシリコーンゴム等が挙げられる。また、ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン−ブロックコポリマー）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレンブチレン・スチレン−ブロックコポリマー）等の熱可塑性エラストマーを含有してもよい。
【００４１】
上記の一般的なゴムを含有する場合、その含有量は、高分子弾性体全量に対し１〜５０質量％であるのが好ましい。
【００４２】
導電剤としては、導電性弾性層の電気抵抗率のムラを小さくするという目的により、イオン導電剤を含有することが好ましい。イオン導電剤が高分子弾性体の中に均一に分散し、導電性弾性体の電子抵抗率を均一化することにより、帯電ローラを直流電圧のみの電圧印加で使用したときでも均一な帯電を得ることができる。
【００４３】
イオン導電剤としては、例えば、ＬｉＣｌＯ４やＮａＣｌＯ４等の過塩素酸塩及び４級アンモニウム塩等が挙げられ、これらを単独又は２種類以上組み合わせて用いることができる。イオン導電剤の中でも、環境変化に対して抵抗が安定なことから特に過塩素酸４級アンモニウム塩が好適に用いられる。
【００４４】
イオン導電剤に加えて、導電性弾性体の電気抵抗にムラを生じさせない範囲で、電子導電性の導電剤を添加することができる。電子導電性の導電剤は、電子導電性の導電剤の担う導電性が、イオン導電剤の担う導電性よりも小さい範囲で使用することができる。電子導電性の導電剤としては、例えば、アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系の粉体や繊維や酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物や、適当な粒子の表面を酸化スズ、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、白金又はロジウムを電解処理、スプレー塗工、混合振とうにより付着させた粉体や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系カーボン及びピッチ系カーボン等のカーボン粉がある。これらを単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００４５】
本発明において、これらの導電剤の配合量は導電性弾性体の体積抵抗率が、低温低湿環境（環境１；１５℃／１０％ＲＨ）、常温常湿環境（環境２：２３℃／５０％ＲＨ）、高温高湿環境（環境３：３０℃／８０％ＲＨ）で、中抵抗領域（体積抵抗率が１×１０４〜１×１０１０Ω・ｃｍ）になるような量が好ましい。
【００４６】
導電性弾性体の体積抵抗は、厚さ１ｍｍのシートに成型した後、両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製し、微小電流計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ  Ｒ８３４０Ａ  ＵＬＴＲＡ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＭＥＴＥＲ  （株）アドバンテスト社製）を用いて２００Ｖの電圧を印加して３０秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。
【００４７】
導電性弾性体の体積抵抗率がこれよりも小さいと、像担持体である感光体にピンホールがあった場合に大電流がピンホールに一気に集中してしまい、印加電圧が降下し、電流が流れなくなって、高精細なハーフトーン画像上に帯状となって帯電電位が不足した部分が現れてしまう。また、ピンホールをより大きくしてしまう、といった不具合が発生する恐れがある。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、所望する帯電電位を得るためには高電圧を印加しなければならない。
【００４８】
この他にも導電性弾性体には必要に応じて、可塑剤、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、分散剤及び離型剤等の配合剤を加えることもできる。
【００４９】
導電性弾性体の成形方法としては、上記の導電性弾性体の原料を密閉型ミキサー等で混合して、例えば、押し出し成形や射出成形、圧縮成形等の公知の方法により成型するのが好ましい。また、導電性弾性体基層は、導電性支持体の上に直接導電性弾性体を成形して作製してもよいし、予めチューブ形状に成形した導電性弾性体を導電性支持体上に被覆形成させてもよい。なお、導電性弾性層の作製後に表面を研磨して形状を整えてもよい。
【００５０】
導電性弾性層の形状は、帯電ローラ２と電子写真感光体１の均一性密着性を確保するために中央部を一番太く、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。
【００５１】
また、ローラ回転時の当接ニップ幅が均一となるために、導電性弾性層ローラの外径差振れは小さい方が好ましい。
【００５２】
振れの測定値は、図２のように、導電性支持体を回転軸として導電性弾性層ローラを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器（本発明においては、（株）キーエンス製  ＬＳ−５０００）で測定した導電性弾性層ローラの半径の最大値と最小値の差を値として求める。導電性弾性層ローラの軸方向に１ｃｍピッチで前記半径の最大値と最小値の差を求め、その値の中で最大の値を導電性弾性層ローラの振れの値とする。
【００５３】
また、ローラの直径とは、同様に導電性支持体を回転軸として導電性弾性体基層ローラを回転させ、回転軸と垂直に非接触レーザー測長器で測定した導電性弾性体基層の直径の最大値と最小値の平均とする。
【００５４】
導電性弾性層ローラの軸方向中央部の直径と、弾性体の中央部から１０ｍｍ端部側の部分の直径の値２つの平均との差を、クラウン量の値として求める。
【００５５】
導電性弾性層ローラの振れの好ましい値は、ローラ中央部の直径の０．５％以下、特には０．２５％以下である。例えば、ローラの直径が１２ｍｍ程度の場合、振れの値は具体的には６０μｍ以下が好ましく、より好ましくは３０μｍ以下とする。
【００５６】
クラウン量の値は出来上がったローラのニップ幅が均一になるように決めるが、好ましくはローラ直径の５．０％以下が好ましい。具体的には直径１２ｍｍ程度の場合、６００μｍが好ましい。
【００５７】
導電性弾性体の硬度は、マイクロ硬度（ＭＤ−１型）で７０°以下が好ましく、より好ましくは６０°以下である。マイクロ硬度（ＭＤ−１型）が７０°を超えると、帯電部材と感光体との間のニップ幅が小さくなり、帯電部材と感光体との間の当接力が狭い面積に集中し、当接圧力が大きくなる。これによって帯電が安定しなくなったり、あるいは感光体や帯電部材の表面に現像剤その他が付着し易くなったりする等の弊害が顕著になる。
【００５８】
なお、「マイクロ硬度（ＭＤ−１型）」とは、アスカー  マイクロゴム硬度計  ＭＤ−１型（高分子計器株式会社製）を用いて測定した帯電部材の硬度であり、常温常湿（２３℃／５５％ＲＨ）の環境中に１２時間以上放置した帯電部材に対して硬度計を１０Ｎのピークホールドモードで測定した値とする。
【００５９】
マイクロ硬度（ＭＤ−１型）を小さくするため、導電性弾性体に可塑剤を配合する。配合量は、好ましくは１質量部〜３０質量部であり、より好ましくは３質量部〜２０質量部である。可塑剤としては、高分子タイプのものを用いることが好ましい。高分子可塑剤の分子量は、好ましくは２０００以上、より好ましくは４０００以上である。分子量が２０００より小さいと可塑剤がローラの表面に染み出してきて感光体を汚染する可能性がある。
【００６０】
導電性弾性層は、必要に応じて導電性支持体と接着剤を介して接着される。この場合、接着剤は導電性であることが好ましい。導電性とするため、接着剤には公知の導電剤を有することができる。
【００６１】
接着剤のバインダーとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂が挙げられ、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系、ポリエーテル系及びエポキシ系等の公知の接着剤を用いることができる。
【００６２】
導電剤としては、前述したものを用いることができる。導電剤は単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００６３】
導電性弾性層が作製した後に、その被覆層として表面層３を設ける。
【００６４】
本発明の導電性部材の表面層は、少なくとも表面粗し剤としての微粒子を含有し、該微粒子が球状粒子と異形粒子からなり、かつ微粒子中に占める異形粒子の体積比率が２〜３０ｖｏｌ％である。
【００６５】
表面層に含有する粗し剤としては、架橋した高分子化合物からなる微粒子を用いることが好ましい。高分子化合物からなる微粒子は弾性を有するため無機微粒子に比べて被帯電体である感光ドラムを傷つける恐れが少ない。
【００６６】
また、架橋していない高分子化合物からなる微粒子だと表面層塗工用の塗料を作製としたときに溶解する恐れがあるので好ましくない。架橋した高分子微粒子を作るモノマーとしては、特には限定しないが、重合の容易さ等から、ビニル系のモノマーが好適に用いられる。
【００６７】
本発明に用いるビニル系モノマーは、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルへキシル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸へキシル等のメタクリル酸エステル、スチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン等の芳香族系ビニル単量体、酢酸ビニル及びアクリロニトリル等が挙げられる。
【００６８】
樹脂粒子が架橋された高分子微粒子となるために、本発明においては、上記のビニル系モノマー以外に、分子内にビニル基を２つ以上有する架橋性のビニル系モノマーを使用する。このような架橋性のビニル系モノマーとしては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート及びトリメチロールプロパントリメタアクリレート等が挙げられる。これら架橋性のビニル系モノマーの添加量は、非架橋性のビニルモノマーに対して１〜３０質量部が好ましい。添加量が３０質量部を超えると、ビーズ等の分散メディアを用いたビーズミル分散機で表面層塗工用の塗料作製すると、高架橋の微粒子は砕け易くなる傾向にあった。また、添加量が１質量部未満であると、塗料作製時に微粒子が溶解してしまう恐れがある。
【００６９】
これらの架橋された高分子微粒子は、シード乳化重合、分散重合、懸濁重合等により重合されるが、低分子の界面活性剤等の残留が少ないので、懸濁重合によって重合されることが好ましい。重合開始剤は、特に限定されないが、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸化物系触媒、アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ系触媒が挙げられる。
【００７０】
本発明で使用される架橋された高分子微粒子は、形状がより真球形状に近い球状粒子と、非球状の異形粒子を併せて用いるのが好ましい。
【００７１】
具体的には、球状粒子は平均円形度が０．９５以上であることが好ましい。平均円形度が０．９５以上となるように高分子微粒子の粒子形状を精密に制御することにより、導電性ローラ表面の凸部が均一になり、異なるプロセススピードで使用してもより均一な帯電特性を得ることが出来る。また、帯電ローラ表面へのトナーや外添剤の付着を最小限に抑えることができ、安定した帯電特性を長期に亘り維持することができる。
【００７２】
本発明における円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものであり、本発明では導電性ローラ表面層を薄くスライスして、その断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて粒子形状を実際に測定して、円形度を下式により求める；
円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
【００７３】
ここで、「粒子投影面積」とは二値化された樹脂粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該樹脂粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。
【００７４】
本発明における円形度は、粒子の凹凸の度合いを示す指標であり、粒子が完全な球形の場合に１．０００を示し、表面形状が複雑になる程、円形度は小さな値となる。
【００７５】
樹脂粒子の平均粒径は、０．５〜３０μｍであることが好ましい。更に好ましくは３〜１５μｍである。粒径が大き過ぎると帯電ローラ表面が粗れ過ぎて帯電が不均一になってしまうという弊害がある。また、小さ過ぎると樹脂粒子を添加して低プロセススピードの領域での帯電を安定化させる効果が現れないので好ましくない。
【００７６】
以下に、本発明における樹脂粒子の粒径測定の具体例を示す。
【００７７】
導電性ローラの表面層を断面が観察できるように剃刀等で薄くスライスする。少なくとも図３に示すように導電性ローラの軸方向に３箇所、その円周方向に３箇所の合計９箇所の断面を電子顕微鏡にて観察撮影する。
【００７８】
図４に示すように各断面観察用サンプルを電子顕微鏡で撮影し、その画像をコンピュータ処理により二値化して樹脂粒子の円形度及び樹脂粒子の断面積を求める。円形度が０．８５以下の異形樹脂粒子の断面積の総和と樹脂粒子全体（ＳＥＭ画像中）の断面積の総和との関係から、樹脂粒子全体に占める異形粒子の体積比率を予想する。本発明では断面積の比率をもって、体積比率の値とし、異形粒子の占める割合が粒子全体の３〜３０ｖｏｌ％である。
【００７９】
樹脂粒子の添加量は塗工後の表面層中の質量割合として、１〜８０質量％が好ましい。少な過ぎると樹脂粒子を添加して帯電が安定する効果が得られないし、多過ぎると表層塗料の粘度の制御が難しくなり、均一に塗工することが難しくなるので、好ましくない。
【００８０】
また、異形粒子は予め球状粒子を粉砕したものを表面層用塗料に調製するとき、球状粒子と共に本発明の比率となるように配合してもよい。
【００８１】
更には、本発明者等は塗料の分散を制御することによって樹脂粒子の一部を砕き異形粒子とすることが可能であることを見出した。具体的な方法としては、分散処理を低シェアで長時間行う方法、及び、表面層用塗料の固形分を小さくして分散処理を行う方法がある。本発明者等はこれらの方法を合わせて行い異形粒子の混在比率を制御することに成功した。
【００８２】
また、本発明においては導電剤以外に絶縁性の無機粒子を添加してもよい。無機粒子としては、シリカや酸化チタン等を含有することが好ましい。シリカや酸化チタンの一次粒子径は０．５μｍ以下の微粒子であることが好ましい。
【００８３】
更に、本発明においては、表面処理されているシリカや酸化チタン等の微粉体を用いることが好ましい。これら表面処理を行ったシリカや酸化チタンを含有すると、高抵抗な帯電ローラを使用しても帯電電位の絶対値（飽和帯電電位）が大きくなり、かつ安定する。また、帯電電位の環境依存性も小さくなるので、ＤＣ帯電ローラ用として特に好ましい。
【００８４】
表面処理するには、シリカ微粉体や酸化チタン微粉体と反応あるいは物理吸着する有機ケイ素化合物で化学的に処理することによって付与される。好ましい方法としては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ微粉体をシランカップリング剤で処理する方法、あるいはシリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法、あるいはシランカップリング剤で処理した後、或いはシランカップリング剤で処理すると同時にシリコーンオイルの如き有機ケイ素化合物で処理する方法等が挙げられる。
【００８５】
表面処理に使用されるシランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、β−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、トリオルガノシランメルカプタン、トリメチルシリルメルカプタン、トリオルガノシリルアクリレート、ビニルジメチルアセトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン及び１，３−ジフェニルテトラメチルジシロキサンが挙げられる。
【００８６】
表面処理に使用される有機ケイ素化合物としては、シリコーンオイルが挙げられ、好ましいシリコーンオイルとしては、２５℃における粘度がおよそ３０〜１，０００センチストークスのものが用いられる。例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、α−メチルスチレン変性シリコーンオイル、クロルフェニルシリコーンオイル又はフッ素変性シリコーンオイルを用いることが好ましい。
【００８７】
シリコーンオイルによる表面処理の方法としては、例えば、シランカップリング剤で処理されたシリカ微粉体とシリコーンオイルとをヘンシェルミキサーの如き混合機を用いて直接混合してもよいし、ベースとなるシリカヘシリコーンオイルを噴射する方法によってもよい。あるいは、適当な溶剤にシリコーンオイルを溶解あるいは分散せしめた後、ベースのシリカ微粉体と混合し、溶剤を除去することによって表面処理してもよい。
【００８８】
無機粒子の添加量は塗工後の表層中の質量割合として、０．１〜３０質量％が好ましい。少な過ぎると無機粒子を添加して帯電が安定する効果が得られないし、多過ぎると表層塗料の粘度の制御が難しくなり、均一に塗工することが難しくなるので、好ましくない。
【００８９】
表面層のバインダーとしては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂が用いられる。具体的には、ウレタン樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びポリアミド樹脂等が挙げられる。ラクトン変性アクリルポリオールを、イソシアネートとで架橋したウレタン樹脂が特に好適に用いられる。
【００９０】
イソシアネートは、イソシアヌレート型の３量体とすることがより好ましい。分子の剛直な３量体が架橋点となり、表面層がより密に架橋することができ、導電性弾性層からの低分子成分の染み出し物質がローラ表面に染み出してくることをより一層効果的に防止することができる。
【００９１】
また、イソシアネートは、イソシアネート基がブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネートとすることがより好ましい。この理由としては、上記イソシアネート基は反応し易く、表面層塗工用塗料を常温に長時間放置しておくと徐々に反応が進み、塗料の特性が変化してしまう恐れがあるからである。これに対してブロックイソシアネートは、活性なイソシアネート基がブロックされ、ブロック剤の解離温度までは反応しないので、塗料の取り扱いが容易になるというメリットがある。マスキングを行うブロック剤には、フェノールやクレゾール等のフェノール類、ε−カプロラクタムのラクタム類及びメチルエチルケトオキシム等のオキシム類等が挙げられるが、本発明の場合、解離温度が比較的低温のオキシム類が好ましい。
【００９２】
また、ラクトン変性アクリルポリオールのＯＨ価は８０ＫＯＨｍｇ／ｇ程度であることが好ましい。ＯＨ価が少ないと、イソシアネートで架橋され難くなり、それによって樹脂が柔らかくなり過ぎて感光体に貼り付き易くなる。ＯＨ基が大き過ぎると塗膜が硬くなり過ぎて衝撃を受けたときに割れ易くなる。
【００９３】
ラクトン変性アクリルポリオールは、分子鎖骨格がスチレンとアクリルの共重合体であり、適度な硬度と非汚染性を有する。また、末端に水酸基を有する変性したラクトン基が多数の架橋点となり、イソシアネートで密に架橋することが可能であり、導電性弾性層からの低分子成分の染み出しを防止することができる。
【００９４】
表面層に用いる塗膜のガラス転移温度Ｔｇは粘弾性測定法で、ピーク温度が４５℃以上が好ましく、特には５０℃以上あることが好ましい。４５℃未満であると、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易くなったりするという弊害が生じることがある。
【００９５】
ガラス転移温度Ｔｇの測定方法は以下のようにする。まず、測定用の表面層塗膜サンプルは、ローラ状態から表面層を剥がす、あるいはＰＥＴ樹脂シートやフッ素系樹脂シートの上に塗布して表面層塗膜を形成した後に剥がし、５ｍｍ×４０ｍｍ程度の短冊形に切り出す。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。
【００９６】
また特に限定はしないが、あまりＴｇが高過ぎても樹脂の可撓性がなくなり、塗膜が割れ易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比率又は量によって調節する。
【００９７】
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が好ましく、特に好ましくは０．３〜１．５の範囲になるように調整する。
【００９８】
ラクトン変性アクリルポリオールをイソシアネートで架橋することにより、導電性弾性層からの低分子成分の染み出しを防止するとともに、帯電ローラ自体がトナー等に対して汚れ難く、かつ感光体を汚染しない表面層を形成することができる。
【００９９】
表面層を形成する樹脂塗料には、レべリング剤を混合することも好ましい。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。
【０１００】
表面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、銀等の金属系の粉体や繊維や、酸化チタン、酸化錫及び酸化亜鉛等の金属酸化物や、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、白金又は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や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＰＡＮ系カーボン及びピッチ系カーボン等のカーボン粉が挙げられる。
【０１０１】
表面層の樹脂に加えるこれらの導電剤の添加量は、表面層の樹脂の体積抵抗率が低温低湿環境（環境１：１５℃／１０％ＲＨ）、常温常湿環境（環境２：２３℃／５０％ＲＨ）、高温高湿環境（環境３：３０℃／８０％ＲＨ）で、中抵抗領域（体積抵抗率が１×１０６〜１×１０１５Ω・ｃｍ）になるように決める。
【０１０２】
表面層の体積抵抗率がこれよりも小さいと、帯電ローラとして使用した場合、感光体にピンホールがある時にピンホールに過大な電流が流れて印加電圧が電圧降下してしまい、ピンホール部の長手方向全域が帯状の帯電不良となって画像に表れてしまうので好ましくない。逆に体積抵抗率が大き過ぎると、帯電ローラに電流が流れず、感光体を所定の電位に帯電することができず画像が所望する濃度にならないという弊害がある。また、ある程度の電位に帯電したとしても帯電能力が低いためゴースト画像等の弊害が表れてしまうので好ましくない。
【０１０３】
表面層の体積抵抗は、ローラ状態から表面層を剥がし、５ｍｍ×５ｍｍ程度の短冊形に切り出す。両面に金属を蒸着して電極とガード電極とを作製し測定用サンプルを得る。あるいはアルミニウムシートの上に塗布して表面層塗膜を形成し、塗膜面に金属を蒸着して測定用サンプルを得る。得られた測定用サンプルについて微小電流計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ  Ｒ８３４０Ａ  ＵＬＴＲＡ  ＨＩＧＨ  ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ  ＭＥＴＥＲ  （株）アドバンテスト社製）を用いて２００Ｖの電圧を印加して３０秒後の電流を測定し、膜厚と電極面積とから計算して求める。
【０１０４】
導電剤の添加量としては、塗工後の表面層に対して２〜８０質量％が好ましく、特に好ましくは２０〜６０質量％である。導電剤の一次粒子径は、示差走査型電子顕微鏡を用いた観察で、１．０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましい。表面層塗料中で二次粒子が小さくなるまで公知の方法で分散する。二次粒子径は、遠心沈降式粒度分布計（ＣＡＰＡ７００：堀場製作所製）による体積平均粒径ＭＥＤＩＡＮの値で、１．０μｍ以下が好ましく、特に好ましくは０．５μｍ以下に分散する。二次粒子径が大きいと表面層材料の抵抗の位置によるばらつきが大きくなり、帯電ムラの原因となるので好ましくない。
【０１０５】
本発明に用いられる導電剤は、表面がカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。上記カップリング剤は、同一分子内に加水分解可能な基と疎水基を有し、珪素、アルミニウム、チタン又はジルコニウム等の中心元素に結合している化合物で、この疎水基部分に長鎖アルキル基を有するものである。
【０１０６】
加水分解基としては、例えば比較的親水性の高い、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基及びブトキシ基等のアルコキシ基等が用いられる。その他、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、これらの変性体及びハロゲン等も用いられる。また疎水基としては、その構造中に炭素原子が６個以上直鎖状に連なる構成を含むものであればよく、中心元素との結合形態においては、カルボン酸エステル、アルコキシ、スルホン酸エステル又は燐酸エステルを介して、あるいはダイレクトに結合していてもよい。更に、疎水基の構造中に、エーテル結合、エポキシ基及びアミノ基等の官能基を含んでもよい。カップリング剤処理することで導電剤表面への水分の吸着を抑え、より環境変動の小さい表面層材料を得ることができる。本発明に用いるカップリング剤としては、反応性が高いシランカップリング剤が好ましい。
【０１０７】
シランカップリング剤としては、例えば、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン及びヘキシルトリメトキシシラン等が挙げられるが、特に導電剤の体積抵抗率の環境変動を小さく抑えることができるので、トリフルオロプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。
【０１０８】
表面層の成形方法としては、上記の表面層を構成する材料を、サンドミル、ペイントシェーカ、ダイノミル及び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、得られた表面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弾性層の上に塗工する。表面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。
【０１０９】
表面層の膜厚は、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは５〜５０μｍである。表面層の膜厚が１００μｍよりも大きいと、ローラの柔軟性が損なわれ、ローラ硬度が高くなり、感光ドラム表面やローラ表面にトナー等が融着する恐れがあるので好ましくない。また、表面層の膜厚が１μｍより小さいと、導電性弾性層から低分子成分が染み出してくる恐れがあるので好ましくない。なお、膜厚は、ローラ断面を鋭利な刃物で切り出して、光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察することで測定できる。
【０１１０】
表面層膜厚を調整するために表面層塗料の樹脂の固形分と塗工引き上げ速度を制御する。表面層塗料中の樹脂の固形分を大きくすると表面層の膜厚が大きくなり、固形分を小さくすると膜厚も小さくなる。表面層塗料においては、揮発する溶媒に対する樹脂の固形分を１０〜４０％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、塗工引き上げ速度を２０〜５０００ｍｍ／ｍｉｎ．に調整する。
【０１１１】
帯電部材の表面粗さとしては、好ましくはＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４による十点平均粗さＲｚで０．５μｍ以上２０μｍ以下、Ｒａで０．１μｍ以上５μｍ以下、より好ましくは十点平均粗さＲｚで１μｍ以上１０μｍ以下、Ｒａで０．４μｍ以上３μｍ以下である。表面粗さがあまり大き過ぎると導電性ローラ表面がトナー等で汚れ易くなる。また、凹凸が帯電ムラとして出力画像に表れ易い。一方、表面粗さが小さ過ぎると遅いプロセススピードでの帯電を安定させる効果が現れないので好ましくない。
【０１１２】
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箇所、その円周方向に２箇所の合計６点について各々測定し、その平均値をとる。本発明においては、接触針は先端半径２μｍのダイヤモンドとし、測定スピード０．５ｍｍ／ｓ、カットオフλｃ０．８ｍｍ、基準長さ０．８ｍｍ、評価長さ８．０ｍｍとした。
【０１１３】
上記範囲の表面粗さを有する導電性部材とするため、導電性弾性層の表面粗さ、表面層の膜厚、樹脂粒子の平均粒径と添加量を調整する。導電性弾性層の十点平均粗さはＲｚで１５μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以下とする。
【０１１４】
また、帯電部材は、図７の様に、画像形成装置に用いた場合の使用状態と同様の応力で、感光体と同じ曲率の円相形円柱形金属に当接させて、使用状態と同様の回転速度で円柱形金属を回転させながら（本発明では軸の両端にそれぞれ５Ｎの力を加えて、直径３０ｍｍの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速４５ｍｍ／ｓで回転させた）直流電圧−２５０Ｖを印加したときの帯電部材の電気抵抗が、３０℃／８０％ＲＨの高温高湿の環境中では５×１０４Ω以上であり、１５℃／１０％の低温低湿の環境中では１×１０８Ω以下であることが好ましい。より好ましくは、３０℃／８０％ＲＨの高温高湿の環境中では１×１０６Ω以上であり、１５℃／１０％の低温低湿環境中では６×１０７Ω以下であることが好ましい。
【０１１５】
低温低湿の環境中の抵抗が上記に示した１×１０８Ωより小さいと、感光ドラムを所定の電位に帯電することができ、ゴースト画像がほとんど発生しないので好ましい。また、高温高湿環境中の抵抗が上記に示した５×１０４Ωより大きいと、感光体にピンホールがあったとしても印加電圧の電圧降下がほとんど起きないので、ハーフトーン画像上に横帯状の濃度ムラが現れることがないので好ましい。
【０１１６】
電気抵抗を上記範囲とするためには、帯電部材の導電性弾性層の体積抵抗率を１×１０４〜１×１０７Ω・ｃｍに、また表面層の体積抵抗率が１×１０８〜１×１０１５Ω・ｃｍでかつ表面層の膜厚が５〜５０μｍになるように調整すればよい。
【０１１７】
＜２＞画像形成装置
図５に本発明の導電性部材の一つの実施の形態である帯電ローラ６を用いた画像形成装置を示す。像担持体である感光体ドラム５は矢印の方向に回転しながら、帯電ローラ６によって一次帯電され、次に露光手段により露光１１が照射され静電潜像が形成される。現像手段である現像ローラ４上の薄層になったトナーは、次いで感光体ドラム５の表面と接触することによって、静電潜像が現像され、可視化したトナー像が形成される。
【０１１８】
現像されたトナー像は、転写部材である転写ローラ８と感光体ドラム５の間の現像部において、感光体ドラム５から被転写部材である印刷メディア７に転写され、その後定着部９で熱と圧力により定着され、永久画像となる。帯電前露光装置によって感光体ドラムに残った潜像に露光し、感光体ドラムの電位がアース電位に戻る。転写されなかった転写残トナーは、クリーニングブレード１０で回収される。
【０１１９】
現像ローラ４、トナー帯電ローラ２９、帯電ローラ６、転写ローラ８のそれぞれには画像形成装置の電源１８、１９、２０から、それぞれ電圧が印加されている。
【０１２０】
ここで、帯電部材である帯電ローラ６には、電源１９から直流電圧が印加される。印加電圧に直流電圧を用いることで、電源のコストを低く抑えることができるという利点がある。また、交流電圧を印加したときに発生する帯電音が発生しないという利点がある。
【０１２１】
印加する直流電圧の絶対値は、空気の放電開始電圧と被帯電体表面（感光体表面）の一次帯電電位との和とすることが好ましい。通常空気の放電開始電圧は６００〜７００Ｖ程度、感光体表面の一次帯電電位は３００〜８００Ｖ程度なので、具体的な一次帯電電圧としては９００〜１５００Ｖとすることが好ましい。
【０１２２】
また、カラー画像形成装置とする場合は、感光体ドラム、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、弾性規制ブレード、露光及びトナー容器等を後に示す図６のようにユニット化し、それぞれ４色分用意して、直列に配置することもできる。
【０１２３】
＜３＞プロセスカートリッジ
本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを転移させて可視化しトナー像を形成させる現像手段と、前記被転写部材にトナー像が転写された後に前記像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、から選ばれる１つ又は２つ以上が、帯電部材と一体に支持され、画像形成装置から着脱自在に構成されているプロセスカートリッジである。
【０１２４】
本発明のプロセスカートリッジは、例えば、図６に示すように、感光体ドラム５や帯電ローラ６、現像ローラ４及びクリーニングブレード１０等が一体に支持された、画像形成装置の本体と脱着自在な構成である。
【０１２５】
電子写真プロセスカートリッジが使用される前には、トナーシール２７で現像ローラ４とトナーの接触を避けておくことが好ましい。
【実施例】
【０１２６】
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。
【０１２７】
（実施例１）
＜帯電ローラの作製＞
（１）導電性弾性層の作製
エピクロルヒドリンゴム（エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル三元共重合体）１００質量部、充填剤としての炭酸カルシウム３０質量部、滑剤としてのステアリン酸亜鉛１質量部、研磨性改善のための補強材としての着色グレードカーボン５質量部、酸化亜鉛５質量部、可塑剤として、セバシン酸とプロピレングリコールの共重合体（分子量８０００）を５質量部、下記式で示される過塩素酸４級アンモニウム塩２質量部、
【０１２８】
【化１】
2005345801.tif 000002
老化防止剤としての２−メルカプトベンズイミダゾール１質量部を密閉型ミキサーで１０分間混練し、更に、加硫促進剤としてのＤＭ（２−ベンゾチアゾリルジサルファイド）１質量部、加硫促進剤としてのＴＳ（テトラメチルチウラムモノサルファイド）０．５質量部、加硫剤としての硫黄１質量部を加えて、更にオープンロールで５分間混練した。
【０１２９】
これをゴム押し出し機を使用して、外径１３．５ｍｍ、内径５．５ｍｍの円筒形に押し出し、２５０ｍｍの長さに裁断し、蒸気加硫缶を使用して、１６０℃の水蒸気中で４０分間一次加硫し、導電性弾性層ゴム一次加硫チューブを得た。
【０１３０】
次に、直径６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの円柱形の導電性支持体（鋼製、表面はニッケルメッキ）の円柱面の軸方向中央部２３１ｍｍに金属とゴムとの熱硬化性接着剤を塗布し、８０℃で１０分間乾燥した。この導電性支持体を、前記導電性弾性層ゴム一次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブン中で１５０℃で１時間、加熱処理を行い、未研磨層ローラを得た。
【０１３１】
この未研磨層ローラのゴム部分の両端部を突っ切り、ゴム部分の長さを２３１ｍｍとした後、ゴム部分を回転砥石で研磨し、端部直径１２．００ｍｍ、中央部直径１２．１５ｍｍのクラウン形状で表面の十点平均粗さＲｚ６μｍ、振れ２５μｍの導電性弾性層を有するローラを得た。
【０１３２】
導電性弾性層を有するローラをＮ／Ｎ（常温常湿：２３℃／５５％ＲＨ）環境に２４時間以上放置した後、導電性弾性体基層を有する帯電ローラの抵抗を測定したところ、３．０×１０５Ωであった。
【０１３３】
（２）表面層の作製
導電性酸化スズ粉体５０質量部に、トリフルオロプロピルトリメトキシシランの１％イソプロピルアルコール溶液５００質量部と平均粒径０．８ｍｍのガラスビーズ３００質量部を加え、ペイントシェーカで７０時間分散後、分散液を５００メッシュの網で濾過し、次にこの溶液をナウターミキサーで攪拌しながら１００℃の湯浴で暖めてアルコールを揮発させ乾燥し、表面にシランカップリング剤を付与し表面処理導電性酸化スズ粉体を得た。
【０１３４】
また、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン）でラクトン変性アクリルポリオールを溶解希釈し、固形分１４質量％の溶液とした。このアクリルポリオール溶液２００質量部に対して前記表面処理導電性酸化スズ粉体を４０質量部、シリコーンオイルを０．０５質量部、ヘキサメチレンジシラザンとジメチルシリコーンで表面処理した微粒子シリカ（一次粒径０．０１５μｍ）１．０質量部、平均粒径８μｍの架橋ポリメチルメタクリレート１５質量部を配合し、サンドミルを使い１２時間分散した。なお、分散メディアには直径０．８ｍｍのガラスビーズを用いた。
【０１３５】
この分散液３７０質量部にイソホロンジイソシアネートのブロックタイプのイソシアヌレート型３量体を２１質量部とヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型３量体を１３質量部を混合し、ボールミルで１時間攪拌し、最後に２００メッシュの網で溶液を濾過して表面層塗料を得た。塗料の粘度は２３℃の環境下で７．０ｍＰａ・ｓであった。
【０１３６】
前記表面層塗料をディッピンク法により前記導電性弾性層を有する帯電ローラの表面に塗工した。引き上げ速度４００ｍｍ／ｍｉｎで塗工し、１５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４００ｍｍ／ｍｉｎで２回目の塗工を行い、もう一度１５分間風乾した後、９０℃で３０分間、１６０℃で３０分間乾燥した。膜厚は１５μｍ、表面層の体積抵抗率は２．５×１０１４Ω・ｃｍであった。こうして完成したローラを実施例１の帯電ローラとした。
【０１３７】
＜感光体＞
感光体はアルミニウムシリンダーに膜厚１６μｍのＯＰＣ層をコートした反転現像方式の感光ドラムであり、最外層は変性ポリカーボネートをバインダー樹脂とする電荷輸送層である。
【０１３８】
＜現像剤；トナー＞
トナーは、ワックスを中心に荷電制御剤と色素等を含むスチレンとブチルアクリレートのランダムコポリマーを重合させ、更に表面にポリエステル薄層を重合させシリカ微粒子等を外添した、ガラス転移温度６３℃、質量平均粒径６μｍの重合トナーである。
【０１３９】
＜帯電ローラの評価＞
（１）過酷保管試験（Ｃセット跡画像評価）
上記のようにして得られた帯電ローラを用いて、以下に示すようにして評価を行った。
【０１４０】
図６に示すようなプロセスカートリッジの一次帯電の位置に本実施例の帯電ローラを取り付け、４０℃／９５％ＲＨに設定した恒温恒湿槽にて、過酷保管試験を行った。過酷保管期間が２週間、１ヶ月経過した時点で、プロセスカートリッジを恒温恒湿槽から取り出した。
【０１４１】
帯電ローラは感光ドラムと接触状態にあるため長期に亘り、その接触状態が続くと、帯電ローラの当接位置が圧縮変形してしまう。このような帯電ローラで画像出しを行うと、ローラ周期毎に帯状の画像不良（Ｃセット跡）が発生する。
【０１４２】
本実施例では電子写真式レーザプリンタを用いて、常温常湿環境（環境２：２３℃／５０％ＲＨ）で、このＣセット跡の画像評価を行った。
【０１４３】
また、電子写真式レーザプリンタはＡ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、１００ｍｍ／ｓｅｃと３０ｍｍ／ｓｅｃの２種類、画像の解像度は６００ｄｐｉである。
【０１４４】
得られた画像を目視にて評価した。このＣセット跡が全く発生しなかったものをランクＡ、ごく僅かに発生しているレベルのものをランクＢ、少し発生しているがそれほど目立たないレベルのものをランクＣ、Ｃセット跡が目立つレベルのものをランクＤとした。結果を表１に示した。
【０１４５】
（２）連続複数枚数画像出し耐久試験
上記のようにして得られた帯電ローラを用いて、以下に示すようにして評価を行った。
【０１４６】
本発明の評価で使用した電子写真式レーザプリンタはＡ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、１００ｍｍ／ｓｅｃと３０ｍｍ／ｓｅｃの２種類、画像の解像度は６００ｄｐｉである。
【０１４７】
一次帯電は、上記で得られた実施例１の帯電ローラを用い、直流電圧−１１００Ｖを帯電ローラに印加した。
【０１４８】
低温低湿環境（環境１：１５℃／１０％ＲＨ）、常温常湿環境（環境２：２３℃／５０％ＲＨ）、高温高湿環境（環境３：３０℃／８０％ＲＨ）において、印字濃度４％画像（感光体の回転方向と垂直方向に幅２ドット、間隔５０ドットの横線を描くような画像）をプロセススピード１００ｍｍ／ｓｅｃで連続複数枚の耐久試験を行い、各環境で、初期、５０００枚画像出し後及び１０，０００枚画像出し後に画像チェックのためにハーフトーン（感光体の回転方向と垂直方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線を描くような画像）画像を出力した。なお、画像チェックは２種類のプロセススピードで画像を出力し、評価を行った。
【０１４９】
また、得られた画像を目視にて、帯電ムラが原因で発生する細かいスジ状の濃度ムラ（横スジ）を評価した。この横スジが全く発生しなかったものをランクＡ、ごく僅かに発生しているレベルのものをランクＢ、少し発生しているがそれほど目立たないレベルのものをランクＣ、横スジが目立つレベルのものをランクＤとした。結果を表２に示した。
【０１５０】
なお、５，０００枚及び１０，０００枚画像出し後の画像チェックは、５，０００枚及び１０，０００枚画像出しの直後と、その１２時間後に行った（以後、直後の画像チェックをラスト画像チェック、１２時間後を朝一画像チェックと呼ぶ）。
【０１５１】
更に、各環境で、帯電ローラ表面の汚れ（トナーや外添剤の付着）が原因で発生する帯電ローラ周期毎の濃度ムラを目視にて評価した。ローラ周期毎の濃度ムラが全く発生しないものをランクＡ、ごく僅かに発生しているものをランクＢ、少し発生しているが目立たないレベルのものをランクＣ、非常にムラが目立つレベルのものをランクＤとした。
【０１５２】
（３）帯電ローラの抵抗測定
複数枚画出し耐久試験を行う前に帯電ローラの抵抗を常温常湿環境（環境２）下で測定した。抵抗の測定方法としては、まず図７（ａ）の様に、帯電ローラの両端の軸１を荷重のかかった軸受け３３ａと３３ｂとにより感光体と同じ曲率の円柱形金属３２に対して帯電ローラが平行になるように当接させる。次に図７（ｂ）の様に、不図示のモータにより円柱形金属３２を帯電ローラ使用状態と同様の回転速度で回転させ、ローラを円柱形金属に当接させたまま従動回転させながら安定化電源３４から直流電圧−２５０Ｖを印加したときに帯電ローラに流れる電流を電流計３５で測定して帯電ローラの抵抗を計算した（本発明では軸の両端にそれぞれ５Ｎの力を加えて、直径φ３０ｍｍの金属円柱に当接させ、該金属円柱の周速４５ｍｍ／ｓで回転させた）。
【０１５３】
なお、実施例１の帯電ローラの抵抗値は、１．１×１０５Ωであった。また、異形粒子の比率は１０％であった。
【０１５４】
実施例１の帯電ローラは過酷保管試験においても良好な画像が得られた。また、高温高湿環境でも低温低湿環境でも良好な画像を２種類のプロセススピードで出力し、更に耐久後も良好な画像を出力した。
【０１５５】
（実施例２〜４）
表面層の塗料調製において、アクリルポリオール溶液の固形分をそれぞれ１０、１２、１６％に変更し、その他の添加剤もアクリルポリオールの固形分比率に合わせて添加量を調整した以外は、実施例１の帯電部材と同様にして実施例２〜４の帯電部材を得た。過酷保管後も良好な画像が得られた。また、初期、耐久後の画像とも良好な画像が得られた。
【０１５６】
なお、帯電ローラの抵抗値はそれぞれ、実施例２；１．６×１０５Ω、実施例３；３×１０５Ω、実施例４；９×１０４Ωであった。また、異形粒子の比率は、実施例２；３０％、実施例３；１８％、実施例４；３％であった。
【０１５７】
（実施例５）
表面層に添加する樹脂粒子を変更した。アクリル樹脂の塊をグラインダーで粉砕し、次に液体窒素温度で更に粉砕し、風圧で分級することにより、平均粒径５μｍかつ、平均円形度０．７の異形樹脂粒子を予め得た。表面層の塗料調製において、球状粒子と粉砕して得られた異形粒子の配合比率を８５ｖｏｌ％／１５ｖｏｌ％となるように混合配合した以外は、実施例１の帯電部材と同様にして実施例５の帯電部材を得た。過酷保管後も良好な画像が得られた。また、初期、耐久後の画像とも良好な画像が得られた。
【０１５８】
なお、塗料調整時のアクリルポリオールの固形分は２０％とした。また、帯電ローラの抵抗値は、５×１０５Ωであった。また、異形粒子の比率は、１５％であった。
【０１５９】
（実施例６〜９）
表面層に添加する樹脂粒子の平均粒径をそれぞれ、３μｍ、５μｍ、１５μｍ、２０μｍに変更した以外は、実施例１の帯電部材と同様にして実施例６〜９の帯電部材を得た。実施例７、８は初期、耐久後の画像とも実用上は問題なかった。実施例６は耐久試験の朝一チェックにおいて画像に微小な横スジが見られたが、実用に耐えうる画像であった。また、実施例９は耐久後半に画像にローラ周期毎の汚れに起因した画像不良が少し発生していたが、実用に耐えうる画像であった。
【０１６０】
なお、帯電ローラの抵抗値は、実施例６；１．５×１０５Ω、実施例７；２．０×１０５Ω、実施例８；６．５×１０５Ω、実施例９；１．０×１０６Ωであった。また、異形粒子の比率は、実施例６；８％、実施例７；９％、実施例８；１２％、実施例９；１１％であった。
【０１６１】
（実施例１０）
実施例１の架橋ポリメチルメタクリレートを架橋ウレタン樹脂粒子に変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１０の帯電部材を得た。初期、耐久後ともに良好な帯電特性を示した。
【０１６２】
なお、帯電ローラの抵抗値は、１．５×１０５Ωであった。また、異形粒子の比率は５％であった。
【０１６３】
（実施例１１）
実施例１のメチルメタクリレートをブチルメタクリレートに変更した以外は、実施例１と同様にして、実施例１１の帯電部材を得た。初期、耐久後ともに良好な帯電特性を示した。
【０１６４】
なお、帯電ローラの抵抗値は、１．２×１０５Ωであった。また、異形粒子の比率は８％であった。
【０１６５】
（比較例１）
樹脂粒子を添加しなかった以外は、実施例１の帯電ローラと同様にして比較例１の帯電ローラを得た。初期から横スジの帯電不良が発生し、実用に足る帯電部材は得られなかった。
【０１６６】
なお、帯電ローラの抵抗値は、５．０×１０５Ωであった。
【０１６７】
（比較例２）
表面層に加える樹脂粒子を、変更した。アクリル樹脂の塊をグラインダーで粉砕し、次に液体窒素温度で更に粉砕し、風圧で分級することにより、平均粒径１５μｍかつ、平均円形度０．６５の異形樹脂粒子を予め得た。この異形粒子のみを樹脂粒子として使用した以外は、実施例１の帯電部材と同様にして比較例２の帯電部材を得た。１０，０００枚耐久後の画像上に汚れに起因した画像不良がほぼ全面に見られた。
【０１６８】
なお、帯電ローラの抵抗値は、３．０×１０５Ωであった。また、異形粒子の比率は９０％であった。
【０１６９】
以上の実施例と比較例の結果を表１と表２にまとめる。
【０１７０】
【表１】
2005345801.tif 000003
【０１７１】
【表２】
2005345801.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】本発明の導電性部材の一つの実施の形態の断面を表す概略図を示す；（ａ）導電性部材の横断図、（ｂ）導電性部材の断面図。
【図２】導電性ローラの振れ測定の概略説明図である。
【図３】導電性ローラの表面層の断面観察の概略説明図である。
【図４】樹脂粒子の円形度を測定する際に用いる表面層の断面観察用サンプルの概略図である。
【図５】本発明の導電性部材を備えた画像形成装置の概略説明図である。
【図６】本発明の導電性部材を備えたプロセスカートリッジの概略説明図である。
【図７】導電性ローラの抵抗測定器の概略説明図である。
【符号の説明】
【０１７３】
１  導電性支持体
２  導電性弾性層
３  表面層
４  現像ローラ
５  感光ドラム
６  帯電ローラ
７  印刷メディア
８  転写ローラ
９  定着部
１０  クリーニングブレード
１１  露光
１８、１９、２０  電源
２１  クリーニングシート
２７  トナーシール
２８  供給ローラ
３０  弾性規制ブレード
【図１】
2005345801.tif 000005
【図２】
2005345801.tif 000006
【図３】
2005345801.tif 000007
【図４】
2005345801.tif 000008
【図５】
2005345801.tif 000009
【図６】
2005345801.tif 000010
【図７】
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