JP2004157382A

JP2004157382A - 帯電ローラ及び画像形成装置、帯電方法、プロセスカートリッジ

Info

Publication number: JP2004157382A
Application number: JP2002323998A
Authority: JP
Inventors: Seiji Tsuru; 誠司都留; Naoki Fuei; 直喜笛井; Hiroyuki Osada; 弘行長田; Hiroshi Inoue; 宏井上; Tomoji Taniguchi; 智士谷口; Masafumi Tsujimura; 政史辻村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】良好な帯電特性を有する帯電ローラの提供。
【解決手段】少なくとも内側から、導電性支持体と、有極性の架橋ゴムを主成分とする導電性弾性体基層と、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主成分とする表層を有し、該表層に磁性体を含有することを特徴とする、帯電ローラ。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は帯電部材、それを用いた画像形成装置及び帯電方法、プロセスカートリッジに関する。詳しくは本発明は、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帯電部材、それを用いた画像形成装置及び帯電方法、プロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。これは、導電性支持体（芯金）の外周に導電性弾性層を設け、該導電性弾性層外周に抵抗層を被覆して設けた帯電ローラを用い、芯金に電圧を印加し、帯電ローラと感光体の当接ニップの近傍で微少な放電をさせて感光体の表面を帯電する方法である。
【０００３】
実際に普及している方法としては、例えは特開平１−２０４０８１のように、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するＡＣ＋ＤＣ帯電方式で、この場合、帯電の均一性を得るために重畳する交流電圧には、直流電圧印加時の帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを持つ電圧が使用されている。
【０００４】
ＡＣ＋ＤＣ帯電方式は、交流電圧を印加する事により安定した帯電を行える方法であるが、交流の電圧源を使用する分、帯電部材に直流電圧のみを印加するＤＣ帯電方式に比較して、画像形成装置のコストが高くなってしまう。
【０００５】
そこで、例えば特開平０５−３４１６２７の様に、ＤＣ帯電方式についての提案がなされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＣ帯電方式に比較して一般的にコストが低いＤＣ帯電方式ではあるが、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。また、やはり均し効果が無いという事で、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出やすいという問題もある。
【０００７】
たとえば前記特開平０５−３４１６２７の様な帯電ローラの構成の場合、導電性弾性体基層の電気抵抗が大き過ぎて、特に１５℃×１０％Ｒｈの様な低温低湿の環境中では感光体を帯電する能力が不充分である。つまり低温低湿の環境中では１次帯電前に感光体上に残存する潜像をすべて露光することによって電位を落とす必要があり、露光装置の分コストが上昇することになる。
【０００８】
そこで、抵抗を小さくするために導電性弾性体に電子導電性の導電剤を添加した場合、今度はローラの部位による電気抵抗のムラが画像上に現れてしまい、やはり充分に均一な帯電が不可能となる。また、添加しても電気抵抗のムラが比較的生じにくい、イオン系の導電剤を添加した場合には、感光体に長期間当接させたまま放置した場合に導電剤等が帯電ローラから感光体に染み出してきて、感光体を部分的に変質させ、その変質した部分が画像上に出てしまうという問題も発生してしまう。
【０００９】
本発明は、このような課題に対処してなされたもので、イオン系の導電剤を使用して帯電の均一化を図ったローラを用いて、ＤＣ帯電法によって帯電前の露光無しにたとえば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、長期間安定した帯電が行え、かつ感光体を汚染しない帯電ローラ及び画像形成装置、帯電方法、プロセスカートリッジを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願にかかる第一の発明は、帯電ローラが、少なくとも内側から、導電性支持体と、有極性の架橋ゴムを主成分とする導電性弾性体基層と、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主成分とする表層を有し、該表層に磁性体を含有することを特徴とする。
【００１１】
これにより、電気抵抗のムラが小さく、感光体を汚染せず、それ自身も汚れにくい帯電ローラを提供することができるので、ＤＣ帯電方式を採る電子写真画像形成装置で高精細な画像を提供することができる。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本出願にかかる別の発明は、第一の発明において、前記磁性体が、カップリング剤処理された磁性体であることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本出願にかかる別の発明は、第一、第二の発明において、有極性の架橋ゴムが、エピクロルヒドリンゴムであり、基層にイオン導電剤を含有する事を特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本出願にかかる別の発明は、第一、第二、第三の発明において、帯電ローラが、表層に、導電性酸化スズを含有する事を特徴とする。
【００１５】
上記構成により、中間層と表層の抵抗ムラが小さく、さらに均一な帯電特性を有する帯電ローラを提供することができるので、ＤＣ帯電方式を採る電子写真画像形成装置でより高精細な画像を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００１７】
本発明者らは、ＤＣ帯電用帯電ローラの構成として、少なくとも内側から、導電性支持体と、エピクロルヒドリンゴムを主成分としイオン導電剤を含有する導電性弾性体基層と、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主成分とする表層に磁性体を含有することにより、電気抵抗率が適切でかつ均一であり、トナー等による汚れが付着しにくく、かつ感光体を汚染することのない帯電ローラが得られるという知見をして本発明に至った。
【００１８】
本発明を特徴づける帯電ローラの構成について説明する。本発明の帯電ローラは、横断面を図解的に示す図１のａと、縦断面を図解的に示す図１のｂに示されるように、導電性の軸１と該軸１の外周に形成された導電性弾性体基層２と、該導電性の基体の外周を被覆している表面層３とを有する帯電ローラであって、導電性弾性体基層がエピクロルヒドリンゴムを主成分としイオン導電剤を含有し、表面層が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に磁性体を含有することを特徴とする。
【００１９】
本発明で使用する導電性の軸１とは、炭素鋼合金表面に５μｍ厚さの工業ニッケルメッキを施した円柱である。導電性芯金を構成する材料としては他にも例えば鉄、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、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。
【００２０】
本発明では、まず、上記導電性の軸１の外周に導電性弾性体基層２を成形する。導電性弾性体基層２は導電性弾性体からなっている。導電性弾性体は、高分子弾性体と導電剤を混合して成形される。
【００２１】
高分子弾性体としては、一般的に、たとえばＥＰＭ、ＥＰＤＭ、ノルボーネンゴム、ＮＢＲ、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、クロロスルフオン化ポリエチエン、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、ＳＢＳ、ＳＥＢＳ、シリコーンゴム等が適しているが、高分子弾性体がそれ自身で導電性を有し、電気抵抗の均一化に役立つという意味でヒドリンゴムが特に優れている。
【００２２】
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粉、または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、酸化モリブデンや、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、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。更にイオン導電剤として、ＬｉＣｌＯ４、ＮａＣｌＯ４、等の過塩素酸塩、４級アンモニウム塩などが挙げられる。これらを単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。
【００２３】
導電性弾性体基層の電気抵抗率のムラを小さくするという意味では、特に４級アンモニウム塩などのイオン系の導電剤が優れている。電子導電性の導電剤も、弾性体の電気抵抗にムラを生じさせない範囲で添加することができる。
【００２４】
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中抵抗領域（体積抵抗率が１０^４〜１０^７Ω・ｃｍ）になるように決める。導電性弾性体の体積抵抗率がこれよりも小さいと、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、穴をより大きくしてしまったり、穴以外の場所に電流が流れなくなって高精細なハーフトーン画像上に黒い帯となって帯電電位が不足した部分が現れてしまったり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すぎると、導電性弾性層中で印加電圧が降下してしまい、必要な放電電流が得られずに感光体を所望する電位に均一に帯電させることができなくなる。
【００２５】
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、離型剤等の配合剤を加える。
【００２６】
成形方法としては、上記の材料を例えば、押し出し成形や射出成形、圧縮成形などの公知の方法が挙げられる。心金の上に直接弾性体を成形してもよいし、チューブ形状に成形した弾性体を心金に被覆してもよい。成形後に導電性基体表面を研磨して形状を整えてもよい。
【００２７】
導電性弾性体のアスカーＣ硬度は、５０°以下、好ましくは４５°以下が好ましい。このアスカーＣ硬度が５０°を超えると、帯電ローラと感光体との間のニップ幅が小さくなり、帯電ローラ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ローラの表面に現像剤その他が付着しやすくなったりする等の弊害が顕著になる。
【００２８】
尚、「アスカーＣ硬度」とは、日本ゴム協会標準規格ＳＲＩＳ０１０１に準拠したアスカーＣ型スプリング式ゴム硬度計（高分子計器株式会社製）を用いて測定したローラの硬度であり、常温常湿（２３℃、５５％ＲＨ）の環境中に１２時間以上放置したローラに対して該硬度計を１０Ｎの力で当接させてから３０秒後の測定値とする。
【００２９】
導電性弾性体基層が完成した後に、表層を設ける。
【００３０】
表層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ーとして用いる。ポリオールのＯＨ価は８０ＫＯＨｍｇ／ｇ程度であることが望ましい。ＯＨ価が少ないと架橋できずに柔らかすぎて感光体に貼りついてしまうし、大きすぎると塗膜が硬くなりすぎて割れてしまう。イソシアネートとしてはＩＰＤＩやＨＤＩが用いられる。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ーナー等によって汚れやすくなるという弊害があるので、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。
【００３１】
本発明の帯電ローラの表層には磁性体が含有される。
【００３２】
この際に用いられる磁性体材料としては、例えば、マグネタイト、マグヘマタイト、フェライト等の酸化鉄；鉄、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガン、アルミニウム及びケイ素のような元素を含む磁性金属酸化物からなる磁性粒子が挙げられる。これら磁性粒子は、窒素吸着法によるＢＥＴ比表面積が好ましくは１〜２０ｍ２／ｇ、特に２．５〜１２ｍ２／ｇ、更に、モース硬度が５〜７の磁性粉であることが好ましい。又、磁性体の形状としては、８面体、６面体、球形、針状、燐片状等があるが、本発明の帯電ローラに用いるものとしては、８面体、６面体、球形等の異方性の少ないものが好ましい。更に、平均粒径が、０．０５〜１．０μｍの範囲の磁性粒子を用いることが好ましく、特に０．１〜０．３μｍの磁性粒子を用いることが好ましい。又、本発明の帯電ローラにおいては、これらの磁性体を、バインダー樹脂１００重量部に対して６０〜２００重量部、特に、７０〜１５０重量部の範囲で含有させたものが好ましい。
【００３３】
また、本発明の帯電ローラに含有される磁性体は、体積抵抗値が１×１０^４ Ωｃｍ以上である。１×１０^４Ωｃｍより低いと、帯電ローラがピンホールリークを起こす傾向にある。磁性体の体積抵抗値は、温度２３℃で相対湿度６５％の環境下で充填された磁性粒子と電極との接触面積が２ｃｍ^２、厚みが１ｍｍ、上部
電極の荷重が１０ｋｇ、印加電圧が１００Ｖで測定した。
【００３４】
磁性体は表面をカップリング剤処理されていることが好ましい。
【００３５】
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、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。
【００３６】
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及び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。
【００３７】
本発明において使用できる化合物の具体例を一部挙げると、
（ＣＨ３Ｏ）３ −Ｓｉ−Ｃ１２Ｈ２５
（ＣＨ３Ｏ）３ −Ｓｉ−Ｃ１８Ｈ３７
（ＣＨ３Ｏ）３ −Ｓｉ−Ｃ８Ｈ１７
（ＣＨ３Ｏ）２ −Ｓｉ−（Ｃ１２Ｈ２５）２
【化１】

等が挙げられる。
【００３８】
表層を形成する塗料には各種の導電剤、レベリング剤を混合することが出来る。
【００３９】
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粉、または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、酸化モリブデンや、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、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。導電剤としては、特にアンチモンをドープした導電性酸化スズが好適に用いられる。
【００４０】
これらの導電剤の配合量は表層の体積抵抗率が中抵抗領域（体積抵抗率が１０^８〜１０^１４Ω・ｃｍ）になるように決める。
【００４１】
レベリング剤としては、例えばシリコーンオイルが挙げられる。
【００４２】
これらの表層を構成する材料は、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が使用されて、分散される。
【００４３】
得られた表層形成用の塗料は、ディッピング法により導電性基体の表面に塗工される。
【００４４】
得られる帯電ローラ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。あまり大きすぎると帯電ムラとして出力画像に表れてしまう。
【００４５】
中心線平均粗さ（Ｒａ、Ｒｚ）の測定方法としては、ＪＩＳＢ０６０１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、その平均値をとった。
【００４６】
次に、帯電ローラが使用される電子写真装置について説明する。
【００４７】
図２において、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１１を照射され静電潜像を形成する。現像ローラ上の薄層になったトナーは、感光体ドラム５の表面と接触することによって、静電潜像を現像し、顕像を形成する。現像された顕像は転写ローラ８と感光体ドラムの間の現像部において、感光体ドラムから印刷メディア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。転写部で転写されなかった転写残トナーは、クリーニングローラ１０で電荷を与えられ、現像ローラ４で回収される。現像部、トナー帯電ローラ、一次帯電ローラ、転写ローラ、クリーニングローラのそれぞれには電子写真装置の電源１８、１９、２０、２２、２１からそれぞれ電圧が印加されている。
【００４８】
また、クリーニングローラの代わりに、図３の２３のごとくクリーニングブレードを使用してもよい。
【００４９】
感光体や帯電ローラ、現像ローラ等は、図６の様にまとめて電子写真装置の本体と脱着可能な構成とし、電子写真プロセスカートリッジとすることも出来る。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２４で現像ローラとトナーの接触を避けておく事が出来る。
【００５０】
また、カラー画像の形成方法としては、図４の様に感光体ドラム、像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ、トナー帯電ローラ、弾性規制ブレード、露光、トナー容器等をそれぞれ４色分用意して、直列に配置することも出来る。
【００５１】
【実施例】
実施例１
帯電ローラの製作
基層の調整
エピクロルヒドリンゴム（商品名「エピクロマーＣＧ１０２」：ダイソー（株）製）１００重量部、炭酸カルシウム３０重量部、酸化亜鉛５重量部、可塑剤ＤＯＰ１０重量部、４級アンモニウムイオン導電剤３重量部、老化防止剤１重量部をオープンロールで２０分間混錬し、更に、加硫促進剤ＤＭ１重量部、加硫促進剤ＴＳ０．５重量部、硫黄１重量部を加えて更に１５分間オープンロールで混錬した。
【００５２】
これをゴム押し出し機を使用して、外径１５ｍｍ、内径５．５ｍｍの円筒形に押出し、２５０ｍｍの長さに裁断し、加硫缶中を使用して、１６０℃の水蒸気中で４０分間１次加硫し、基層ゴム１次加硫チューブを得た。
【００５３】
次に、直径６ｍｍ、長さ２５６ｍｍの円柱形芯金（鋼製、表面工業ニッケルメッキ）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（商品名メタロックＵ−２０）を塗布し、８０℃×３０ｍｉｎ．乾燥した後、１２０℃×１ｈｒ乾燥した。この芯金を、前記基層ゴム１次加硫チューブに挿入し、その後、電気オーブンの中で１６０℃×２ｈｒ、２次加硫と接着剤の硬化を行い、未研磨基層を得た。
【００５４】
この未研磨基層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１２．０ｍｍ、中央部直径１２．１ｍｍのクラウン形状で表面の十点平均粗さＲｚ７μｍ、振れ２５μｍの基層ローラを得た。
【００５５】
基層ローラをＮ／Ｎ環境に２４時間以上放置した後、該基層ローラの抵抗を測定したところ、１．９×１０５Ωであった。また、ゴム部分のアスカーＣ硬度は、４３°と軟らかかった。
【００５６】
表層塗料の調整
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）をＭＩＢＫに溶解し、固形分１０％の溶液とした。このアクリルポリオール溶液１０００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１３０部、球状磁性酸化鉄粒子（粒径０．１５μｍ、ＢＥＴ比表面積９．５ｍ２／ｇ）７０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０．１部配合し、これに直径１．５ｍｍのガラスビーズ１０００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ＴＰＡ−Ｂ８０Ｅ」：旭化成工業（株）製）を３部加えてさらに１０分間攪拌し、最後に５００メッシュの網で溶液を濾過して表層塗料を得た。
【００５７】
表層の塗工
前記表層塗料をディッピング法により前記基層ローラの表面に塗工した。引き上げ速度３５０ｍｍ／ｍｉｎ．で塗工し、３０分間常温で風乾した後、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、さらに３０分間常温で風乾した後、１５０℃で６０分間乾燥、架橋した。膜厚は１５μｍであった。
【００５８】
こうして完成したローラを実施例１のローラとした。
【００５９】
実施例２〜５
実施例１のローラの磁性体の直径を変えて、表１の実施例２〜５に相当するローラを得た以外は、実施例１と同様。
【００６０】
実施例６
実施例１のローラのポリオールＭＩＢＫ溶液の濃度を８％とし、溶液の配合量を１２５０部として、塗工液の濃度を薄くした以外は、実施例１と同様。
【００６１】
実施例７
実施例１のローラのポリオールＭＩＢＫ溶液の濃度を１２％とし、溶液の配合量を８３３部として、塗工液の濃度を濃くした以外は、実施例１と同様。
【００６２】
比較例１
実施例１のローラの表層塗工液に磁性体を添加しなかった以外は、実施例１と同様。
【００６３】
比較例２〜３
実施例１のローラの磁性体の直径を変えて、表１の比較例２〜３に相当するローラを得た以外は、実施例１と同様。
【００６４】
比較例４
実施例１のローラのポリオールＭＩＢＫ溶液の濃度を５％とし、溶液の配合量を２０００部として、塗工液の濃度を薄くした以外は、実施例１と同様。
【００６５】
比較例５
実施例１のローラのポリオールＭＩＢＫ溶液の濃度を２０％とし、溶液の配合量を５００部として、塗工液の濃度を濃くした以外は、実施例１と同様。
【００６６】
帯電ローラの評価
本試験で使用した電子写真式レーザープリンターはＡ４縦出力用のマシンで、記録メディアの出力スピードは、４５ｍｍ／ｓｅｃ、画像の解像度は６００ｄｐｉである。感光体はアルミシリンダーに膜厚１５μｍ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。トナーは、ワックスを中心にＣＡ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、さらに表面にポリエステル薄膜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℃、平均粒子径６μｍの重合トナーである。一次帯電には直流電圧−１１５０Ｖを帯電ローラをに印加した。
【００６７】
画像の評価はすべて、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）画像を出力して行った。
【００６８】
低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃×１０％Ｒｈ）における帯電が原因の画像不良としては、細かい横白スジが予想されるので、この横スジが発生しなかったものを◎、少し発生したものを○、大量に発生したものを×とした。
【００６９】
高温高湿環境（Ｈ／Ｈ：３０℃×８０％Ｒｈ）においては、感光体にピンホールを空けたピンホールドラムを使用し、ハーフトーン画像を出力したときにピンホールに電流が集中しホール以外の部分のハーフトーン濃度が変化して濃度の違う帯のように画像に表れるかどうかを見た。リークして濃度ムラができたものを×、濃度ムラがなかったものを◎、僅かに濃度ムラが発生したが、実用上は問題なかったものを○とした。
【００７０】
さらに、帯電ローラを、電子写真装置中で使用するときと同じ状態で感光体に当接させ、４０℃×９５％Ｒｈの環境中に３０日間放置し、その後常温常湿環境（Ｎ／Ｎ：２３℃×５５％Ｒｈ）で画像を出力し、帯電ローラからの染み出しで感光体の当接部が画像に表れるかどうかを調べ、何も問題の無い物を◎、当接跡が見えたものを×とした。
【００７１】
なお、Ｌ／ＬとＨ／Ｈでは画出しを行う前に帯電ローラの抵抗を測定した。
【００７２】
抵抗の測定方法としては、図４のごとく、帯電ローラ使用状態と同様の応力で、感光体と同じ曲率の円柱形金属に当接させて、帯電ローラ使用状態と同様の回転速度でローラを回転させながら直流電圧−２５０Ｖを印加した（今回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）ときにローラに流れる電流を測定して帯電ローラの抵抗とした。
【００７３】
さらにＮ／Ｎで印字率５％で３０００枚の耐久画出しを行い、耐久後に再びハーフトーン画像を出力し、ローラ表面の汚れムラに起因する濃度ムラを見た。濃度ムラがあったものを×、濃度ムラがなかったものを◎、僅かに濃度ムラが発生したが、実用上は問題なかったものを○とした。
【００７４】
結果を表１にまとめて記す。
【００７５】
【表１】

実施例から分かるように、本発明の帯電ローラは表層に磁性体を含有することにより初期から耐久を通じて良好な帯電が得られる。磁性体の粒径があまり大きすぎたり小さすぎたりすると、耐久後のローラ表面に不均一な汚れが付着し、ハーフトーン画像の出力のムラの原因となる。また中抵抗の体積抵抗率を有する磁性体を含有することで、表層に分散した磁性体が像担時体を帯電するときに発生する微小な放電の基点となり、帯電が安定する効果も考えられる。また、磁性体が画像解像度よりは小さい範囲で分散することによって帯電ローラの表面に微小な凹凸を作る事で、逆に人間の目で認識できるスケールの大きな帯電ローラ表面のうねりを小さくする効果も考えられる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成の帯電ローラを使用すると、ＤＣ電圧のみを印加したとしても、長期間安定した帯電が行え、かつ感光体を汚染しない帯電ローラ及び画像形成装置、帯電方法、プロセスカートリッジを提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電ローラの断面を表す概略図を示す。
【図２】本発明の帯電ローラを使用する電子写真装置の概略図を示す。
【図３】本発明の帯電ローラを使用する電子写真装置のクリーニング部の別の構成を表す概略図を示す。
【図４】本発明の帯電ローラを使用するカラー電子写真装置の概略図を示す。
【図５】本発明の帯電ローラの抵抗測定方法を表す概略図を示す。
【図６】本発明のプロセスカートリッジの概略断面図を示す。

Claims

少なくとも内側から、導電性支持体と、有極性の架橋ゴムを主成分とする導電性弾性体基層と、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主成分とする表層を有し、該表層に磁性体を含有することを特徴とする、帯電ローラ。
前記磁性体が、カップリング剤処理された磁性体であることを特徴とする請求項１記載の帯電ローラ。
有極性の架橋ゴムが、エピクロルヒドリンゴムであり、基層にイオン導電剤を含有する事を特徴とする請求項１乃至２記載の帯電ローラ。
表層に、導電性酸化スズを含有する事を特徴とする、請求項１乃至３に記載の帯電ローラ。
請求項１乃至４記載の帯電ローラに、直流電圧のみを印加して像坦持体を帯電する事を特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至４記載の帯電ローラに、直流電圧のみを印加して像坦持体を帯電する事を特徴とする帯電方法。
請求項１乃至４記載の帯電ローラを有し、画像形成装置に脱着自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。