【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧を印加した帯電ローラーを被帯電物に接触させて被帯電物を帯電する接触帯電部材や、このような接触帯電部材を採用して好適なプリンター、ファクシミリ及び複写機等の電子写真方式を採用した帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のレーザービームプリンター、複写機及びファクシミリ等として採用される従来の画像形成装置は、像担持体として光導電性物質を利用した回転ドラム型の感光体を用いるのが一般的であり、
（ａ）この回転感光体表面を帯電手段により、所定の極性、電位に一様かつ均一に帯電する帯電工程、
（ｂ）その回転感光体の一様帯電面に露光手段（レーザー光走査露光手段、現行画像の投影結像露光手段等）により露光を行って露光画像情報に対応した静電潜像を形成させる露光工程、
（ｃ）形成された静電潜像を現像手段によりトナー画像として現像する現像工程、
（ｄ）そのトナー画像を転写手段により感光体側から紙等の転写材に転写する転写工程、
（ｅ）感光体から分離させた転写材のトナー画像を定着手段により転写材面に熱や圧力等で定着する定着工程、
（ｆ）転写材に対するトナー画像転写後の感光体面に転写されずに残留したトナーを除去して感光体面を清掃するクリーニング工程、
によって画像形成を実行させ、画像形成物（複写物や印刷物）を得るものである。そしてクリーニング後の感光体は、繰り返して画像形成に供されるものである。
【０００３】
上記（ａ）〜（ｆ）の各工程及び手段としては、具体的には種々の方式及び構成が知られている。
【０００４】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、被帯電体である感光体表面を一様に全面帯電するための帯電手段としては、金属ワイヤに高電圧（直流電圧６〜８ｋＶ）を印加して、発生するコロナシャワーにより感光体面を帯電させるコロナ放電器が広く利用されていた。
【０００５】
これに対して帯電ローラーを感光体に接触させ、従動回転させながら電圧を印加し、感光体を帯電させる接触ローラー帯電方式が実用化されているが、コロナ帯電方式と比べて、電源の低電圧化とオゾンの発生量が少ないという利点を有しているが、帯電の均一性に関しては劣っている。
【０００６】
この帯電の均一性を改善するために、例えば、特許文献１に開示されているように、所望の感光体表面電位Ｖｄに相当する直流電圧（ＤＣ電圧）に帯電開始閾値（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧成分（ＡＣ電圧）を重畳した電圧を接触帯電部材に印加する『ＡＣ帯電方式』が用いられる。これは、ＡＣ電圧による電位の均し効果により、感光体の電位がＡＣ電圧のピークの中央である電位Ｖｄに収束し、帯電が環境等の外的状況には影響されることのない優れた接触帯電方式である。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、直流電圧印加時における帯電開始電圧（Ｖｔｈ）の２倍以上のピーク間電圧である高圧の交流電圧を重畳させるため、直流電源とは別に交流電源が必要となり、装置自体のコストアップを招く。更には、交流電流を多量に消費することにより、帯電部材及び感光体の耐久性が低下するという問題点があった。
【０００８】
これらの不都合は、帯電装置に直流電圧のみを印加して帯電を行うことにより解消するものの、帯電の均一性が得られ難いという問題がある。特許文献２によれば、ゴム自体で半導電性が得られるエピクロルヒドリンゴムを帯電部材（帯電ローラー）の弾性層に用いることにより、帯電の均一性と耐電圧の改善がなされている。
【０００９】
しかしながら、上記従来の導電性支持体上にエピクロルヒドリンゴムを主体とする弾性層を形成した帯電部材は、半導電性の弾性層上に非粘着性の表面層が形成されているものの、複写機の帯電用ローラーとして長期間使用すると、クリーニングユニットをすり抜けてそのまま感光体上に留まった残留トナー粒子が、感光体と接触している帯電ローラー表面の全面あるいはスジ状に固着してしまうため、帯電ローラーの電気抵抗が高くなり、帯電電位が低下して画像濃度が低くなってしまったり、スジ状の画像ムラが生じるという問題があった。この問題は、換言すれば、帯電ローラーの耐久性が低いということである。
【００１０】
ここで特許文献３によれば、導電性支持体上に半導電性弾性体層を有する帯電部材で、半導電性弾性体上に疎水性シリカを含有する水系ポリウレタン樹脂層を含む表面層を備えたものが開示され、上記問題を解決するものとされているが、実際に追試を行った結果、水系の樹脂に疎水性のシリカの添加は分散性が非常に困難で、直ぐに再凝集を起こし、画像上のムラが発生した。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献２】
特開平５−３４１６２７号公報
【特許文献３】
特開平９−２０４０８９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、帯電ローラーの表面にトナー粒子や紙粉等が付着したり、固着するのを抑制して帯電ローラーの耐久性を向上、また低温低湿環境−高温高湿環境における抵抗差を小さくさせ得る帯電部材を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、導電性支持体上に導電性弾性体層を有し、更にその外周に導電性樹脂層を有する帯電部材において、該導電性樹脂層が導電性フィラーと表面未処理シリカを有する水系樹脂を含有することを特徴とする帯電部材が提供される。
【００１４】
第２の本発明によれば、前記水系樹脂として、水系ポリウレタン樹脂からなる帯電部材である。
【００１５】
第３の本発明によれば、前記導電性樹脂層の全固形分に対して、表面未処理シリカが５〜２０質量％の範囲とした帯電部材である。
【００１６】
第４の本発明によれば、前記導電性樹脂層の全固形分に対して、導電性フィラーが１０〜２０質量％の範囲とした帯電部材である。
【００１７】
第５の本発明によれば、前記導電性樹脂中に含有する導電性フィラーがカーボンブラックであり、該カーボンブラックの粒子径が１０〜１５０ｎｍであり、窒素吸着比表面積が１０〜２５０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸収量が１０〜１００ｃｍ３／１００ｇの範囲とした帯電部材である。
【００１８】
第６の本発明によれば、前記導電性樹脂の表面抵抗が１０７〜１０１２Ωの範囲とした帯電部材である。
【００１９】
第７の本発明によれば、前記導電性樹脂層の厚みが５〜３０μｍの範囲とした帯電部材である。
【００２０】
第８の本発明によれば、前記導電性弾性体層が、導電性フィラーを含有するオレフィン系熱可塑性エラストマーあるいはスチレン系エラストマーあるいはそれらの混合物からなるとした帯電部材である。
【００２１】
第９の本発明によれば、前記導電性樹脂層の表面抵抗値の環境依存性がｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）≦１．５とした帯電部材である。
【００２２】
第１０の本発明によれば、上記帯電部材を用いて、帯電部材を像担持体に接触させた状態で、前記支持体に印加する電圧として直流電圧を用いた帯電装置である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
本発明に係る帯電部材は、導電性支持体に印加する電圧として直流電圧を用い、そして、導電性支持体上に半導電性の弾性体で構成されている弾性層が形成され、更に該弾性層の上に形成される導電性樹脂層は、導電性フィラーと表面未処理シリカを有する水系ポリウレタン樹脂を含有し、更に導電性樹脂層の全固形分に対して、表面未処理シリカが５〜２０質量％であることが好ましく、更に導電性樹脂層の全固形分に対して、導電性フィラーが１０〜２０質量％であることが好ましく、更にその導電性フィラーがカーボンブラックであり、該カーボンブラックの粒子径が１０〜１００ｎｍであり、窒素吸着比表面積が１０〜２５０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸収量が１０〜１５０ｃｍ３／１００ｇであることが好ましく、その表面抵抗が１０７〜１０１２Ωであることが好ましく、そしてその厚さが５〜３０μｍで形成されているものであることが好ましい。
【００２５】
本発明の帯電部材は、例えば図１に示すようなローラー形状のもので、芯金の形状をなす導電性支持体１１と、導電性支持体１１の周囲に設けられた導電性の弾性層１２と、弾性層１２の外周面上に形成された導電性樹脂層１３とを具備して構成されている。
【００２６】
尚、図１において、導電性支持体１１、導電性弾性体層１２及び導電性樹脂層１３の各層間の接着性を向上させる接着層を設けてもよい。例えば、導電性支持体１１をカーボンブラック等の導電性物質を配合した合成ゴム等の導電性プライマで処理してもよい。
【００２７】
導電性支持体１１としては、鉄、ステンレス及びアルミニウム等の金属、カーボンブラック分散樹脂や金属粒子分散樹脂等の導電性樹脂を用いることができる。
【００２８】
導電性弾性層１２は、その電気抵抗を１０３〜１０９Ω・ｃｍの範囲にすることが好ましい。本発明における導電性弾性層の組成に特に制限はないが、熱可塑性エラストマーを主成分とすると加硫工程を必要とせず、良好な導電性ローラーを容易に得ることができるので特に好ましい。熱可塑性エラストマーの種類としては特に制限はなく、汎用のスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー等から選ばれる１種あるいは複数種の熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【００２９】
スチレン系エラストマーの市販品としては、例えば、三菱化学（株）製「ラバロンＴ３２０Ｃ、ラバロンＴ３３１Ｃ」、クラレ（株）製「セプトンコンパウンド」等が挙げられる。オレフィン系エラストマーの市販品としては、例えば、三菱化学（株）製の「サーモラン」、三井石油化学工業（株）社製の「ミラストマー」、住友化学工業（株）社製の「住友ＴＰＥ」、アドバンストエラストマーシステムズ社製の「サントプレーン」等として市場より求めることができる。
【００３０】
これらの熱可塑性エラストマーに導電性を発現する物質を混合することにより、導電性を発現することができる。具体的には、スチレン系エラストマーあるいはオレフィン系エラストマー、又はその混合物には導電性フィラーを使用する方が好ましい。導電性フィラーとしては用途に要求される性能を満たすものであれば特に制限はなく、公知のものを用いることができる。
【００３１】
導電性フィラーとして具体的には、カーボンブラックやカーボンファイバーやグラファイト等のカーボン系フィラー、金属系導電性フィラー、金属酸化物系導電性フィラー等を用いることができるが、なかでもカーボンブラックが特に好ましい。カーボンブラックの種類としては、アセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びカラー用カーボンブラック等が好適に使用でき、この中でも不純物としての官能基が少なくカーボン凝集による外観不良を発生し難いアセチレンブラックが特に好適に使用できる。更に、１次粒子径が１０〜１００ｎｍ、窒素吸着比表面積１０〜３００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量１０〜１００ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ値６〜１１のものがより好ましい。
【００３２】
熱可塑性エラストマーと導電性フィラーの組成比率に特に制限はなく、導電性の高い導電性フィラーであれば少量の添加で導電性を発現できるし、導電性の低い導電性フィラーであっても多量の配合により導電性を発現できるので、目的の抵抗値が発現できるように比率を調整することができる。しかしながら、少量の添加量で抵抗値を発現させると僅かな分散不良で発現する抵抗値が変動することがあるので、ある程度以上の濃度で抵抗値を調整することが好ましい。具体的には、１０質量％以上であれば分散制御等が容易になるので特に好ましい。また、導電性フィラーは多量に添加すると導電性弾性層の硬度が高くなり、導電性ローラーとしての機能が十分に発揮できないことがあるのである程度は少ない方が好ましく、２０質量％以下であれば硬度の上昇を十分に抑制できるので特に好ましい。
【００３３】
導電性弾性体層の硬度調整として、軟化剤を配合してもよく、具体的な軟化剤の種類としては特に制限はないが、平均分子量３００〜３０００が好ましく、より好ましくは３００〜１０００のものが用いられる。軟化剤としてのオイルの例は、芳香族環、ナフテン環及びパラフィンの三者を組み合わせた混合物が好適に用いることができ、パラフィン鎖炭素数が全炭素中の５０％以上を占めるものがパラフィン系オイルと呼ばれ、ナフテン環炭素数が２０〜４５％のものがナフテン系オイルと呼ばれ、芳香族炭素数が２０％より多いものが芳香族系オイルと呼ばれて区分されている。これらの中では、パラフィン系オイルを用いることが特に好ましい。
【００３４】
これらの混合方法に特に制限はなく、一軸押出機、二軸混練押出機、バンバリーミキサー、ロール、ブラベンダー、プラストグラフ又はニーダー等により製造することができる。なかでも二軸混練押出機により混合し、ペレット化した後に成形に用いることが特に好ましく用いられる。
【００３５】
本発明における導電性弾性体層の成形方法に特に制限はなく、一般的な押出成形又は射出成形等の熱溶融成形により良好に成形できる。なかでも連続成形が可能で、形状を良好に保ち易く、電気抵抗の安定性から押出成形がより好ましい。押出成形の具体的な方法としては例えば、クロスヘッドダイを用いた押出機を用い、一方から芯金を挿入し、一方から溶融させたベース層組成物を押し出して一体化させる方法を挙げることができる。
【００３６】
また、導電性弾性層１２の外周面上に形成される導電性樹脂層１３としては、厚さが５〜３０μｍ、表面抵抗が１０７〜１０１２Ωのそれぞれの範囲のものが好ましい。その理由は、厚さが５μｍ未満、電気抵抗が１０７Ω未満では、感光体に何らかの原因（例えば、打痕や異物混入等）でピンホール等の欠陥があると、その部分に電流が集中し電圧降下が生じるために、ピンホール部分は帯電ローラー長手方向（帯電ローラー当接方向）にわたって所望の帯電電位が得られず、正規現像では白帯状に、またレーザービームプリンター等で一般的になっている反転現象では黒帯状となって著しく画像品質を低下させてしまうことがある。また、導電性樹脂層１３の厚さが３０μｍ、表面抵抗が１０１２Ωをそれぞれ超えると、ローラー全体としての剛性が向上し、感光体との接触不良が生じ易く、またそれによる帯電ムラ、帯電不足を起こし易くなり、画像ムラや画像濃度不足を発生し易くなる。
【００３７】
また、導電性樹脂層に表面未処理シリカを添加した水系樹脂、特に水系ポリウレタン樹脂を用いることによって、トナー等に対して優れた非粘着性を有するようになり、帯電部材の耐久性を向上させることができる。
【００３８】
ここで、水系樹脂に添加する表面未処理シリカの量は、導電性樹脂層の全固形分に対して、表面処理シリカが５〜２０質量％の範囲が好ましい。その理由は、表面未処理シリカ添加量が５質量％未満では、シリカ添加によるトナーに対する非粘着性向上の効果及び導電性樹脂層の表面抵抗値のｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）の比が小さくなり難く、２０質量％を超えると、導電性樹脂層の硬度が高くなり過ぎ、また同時に表面粗さも大きくなり、感光体ドラムとの従動回転が不安定となり、帯電ムラ等の発生原因となることがある。
【００３９】
また、本発明においては、表面抵抗値のｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）の比が１．５以下であることが好ましい。この比が１．５よりも大きい、つまり環境依存性が大きくなると、使用環境による帯電性能の低下、特に帯電均一性が劣り、帯電ムラ等の要因となることがある。
【００４０】
また、水系樹脂に添加する導電性フィラーの量は、前記導電性樹脂層の全固形分に対して、導電性フィラーが１０〜２０質量％の範囲が好ましい。その理由は、導電性フィラーの添加量が１０質量％未満では、所望の抵抗値が得ら難く（抵抗値が高くなり過ぎる）、２０質量％を超えると、所望の抵抗値が得られず（抵抗値が低くなり過ぎる）、更に導電性樹脂層の硬度が高くなり過ぎ、また同時に表面粗さも大きくなり、感光体ドラムとの従動回転が不安定となり、帯電ムラ等の発生原因となることがある。
【００４１】
また、ここで使用する導電性フィラーとして、一般的なカラー用カーボンブラックを使用するのが好ましく、その特徴として、粒子径が１０〜１００ｎｍであり、窒素吸着比表面積が１０〜２５０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸収量が１０〜１５０ｃｍ３／１００ｇの範囲のものが好ましい。
【００４２】
尚、水系ポリウレタン樹脂は、架橋構造体のウレタンエラストマーに若干の親水性基又は親水性セグメントを付与して水溶性タイプ又は自己分散タイプにしたもので、界面活性剤を含有していない。その理由は、界面活性剤を少しでも含有することになると、感光体表面を汚染することになり、感光体ドラムピッチあるいは帯電ローラーピッチで横スジ状の異常画像を発生させる原因となるからである。
【００４３】
またこの樹脂は、反応性の有無によって反応型と非反応型とに分けられる。反応型は、構造中にブロックイソシアネート基等の反応性を持っており、加熱等の処理により遊離イソシアネートを再生し架橋反応するタイプである。また、非反応型は、構造中に反応基は持っていない。風乾、加熱乾燥いずれでも強い被膜を作ることができる。尚、これらの樹脂は、第一工業製薬（株）より、反応型は「エラストロン」シリーズ、非反応型は「スーパーフレックス」シリーズの名称で上市されている。
【００４４】
尚、導電性樹脂層１３は、水系ポリウレタン、表面未処理シリカ、導電性フィラーの混合物に、更に増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等を適時加えることができ、無機系、有機系いずれでもよい。水系塗料は、粘度の低いものが多いため、塗膜の圧膜化に苦慮し易いが、これらを添加することにより、所定の膜厚を容易に形成できる。
【００４５】
次に図２を参照して、本発明の帯電部材を用いた帯電装置の構成について説明する。
【００４６】
尚、図２は、本発明の帯電装置を電子写真装置に適用した例を示す。像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（感光体）である感光体２１は、図中の矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動する。感光体２１には、例えばロール状の導電性基体と該基体上に無機感光材料又は有機感光材料を含有する感光層とを少なくとも有する公知の感光体等を採用すればよい。また、感光体２１は、感光体表面を所定の極性、電位に帯電させるための電荷注入層を更に有していてもよい。
【００４７】
帯電部材としての帯電ローラー（導電性ローラー）２２は、帯電ローラー２２とこの帯電ローラーに帯電バイアスを印加する帯電バイアス印加電源Ｓ１とによって帯電手段が構成されている。帯電ローラー２２は、感光体２１に所定の押圧力で接触させてあり、本例では感光体２１の回転に対して順方向に回転駆動する。この帯電ローラー２２に対して帯電バイアス印加電源Ｓ１から、所定の直流電圧（本例では−１３００Ｖとする）が印加されることで、感光体２１の表面が所定の極性電位（本例では暗部電位−７００Ｖとする）に一様に接触帯電方式のうちのＤＣ帯電方式で帯電処理される。
【００４８】
露光手段である露光手段２３は公知の手段を利用することができ、例えばレーザービームスキャナー等を好適に例示することができる。感光体１の帯電処理面に該露光手段２３により目的の画像情報に対応した像露光がなされることにより、感光体帯電面の露光明部の電位（本例では明部電位−３５０Ｖとする）が選択的に低下（減衰）して感光体２１に静電潜像が形成される。
【００４９】
反転現像手段としての現像手段２４は、公知の手段を利用することができ、例えば本例における現像手段２４は、トナーを収容する現像容器の開口部に配設されてトナーを担持搬送するトナー担持体２４ａと、収容されているトナーを攪拌する攪拌部材２４ｂと、トナー担持体２４ａのトナーの担持量（トナー層厚）を規制するトナー規制部材２４ｃとを有する構成とされている。現像手段２４は、感光体２１表面の静電潜像の露光明部に、感光体２１の帯電極性と同極性に帯電（本例では現像バイアス−３５０Ｖとする）しているトナー（ネガトナー）を選択的に付着させて静電潜像をトナー像として可視化する。現像方式としては特に制限はなく、あるゆる既存の方法を用いることができる。既存の方法としては、例えば、ジャンピング現像方式、接触現像方式及び磁気ブラシ方式等が存在するが、特にカラー画像を出力する画像形成装置には、トナーの飛散性改善等の目的より、接触現像方式が好ましいといえる。
【００５０】
転写手段としての転写ローラー２５は、公知の手段を利用することができ、例えば金属等の導電性支持体上に中抵抗に調整された弾性樹脂層を被覆してなる転写ローラー等を例示することができる。転写ローラー２５は、感光体２１に所定の押圧力で接触させて転写ニップ部を形成させてあり、感光体２１の回転と順方向に感光体２１の回転周速度とほぼ同じ周速度で回転する。また、転写バイアス印加電源Ｓ２からトナーの帯電特性とは逆極性の転写電圧が印加される。転写ニップ部に対して不図示の給紙機構部から転写材Ｐが所定のタイミングで給紙され、その転写材Ｐの裏面が転写電圧を印加した転写ローラー２５により、トナーの帯電極性とは逆極性に帯電されることにより、転写ニップ部において感光体２１面側のトナー画像が転写材Ｐの表面側に静電転写される。
【００５１】
転写ニップ部でトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは、感光体面から分離し、不図示のトナー画像定着手段へ導入され、トナー画像の定着を受けて画像形成物として出力される。両面画像形成モードや多重画像形成モードの場合は、この画像形成物が不図示の再循環搬送機機構に導入されて転写ニップ部へ再導入される。
【００５２】
転写残余トナー等の感光体２１上の残留物は、ブレード型等のクリーニング手段２６により、感光体上より回収される。
【００５３】
また、感光体２１に残留電荷が残るような場合には、帯電部材２２による１次帯電を行う前に、前露光装置２７によって感光体２１の残留電荷を除去することが好ましい。
【００５４】
【実施例】
（実施例１）
次に、本発明の帯電部材に係る各種実施例を説明する。実施例１では、帯電部材（帯電ローラー）を以下の方法で作製した。
【００５５】
導電性支持体としては、φ６ｍｍのステンレス芯金を用いることとした。
【００５６】
次に、導電性弾性層を以下の配合物で作製する。
【００５７】
スチレン系エラストマー ９質量％
（商品名：セプトンコンパウンドＣＪ１０３、クラレプラスチック製）
導電性カーボンブラック ９質量％
（商品名：ＶＵＬＣＡＮ ＸＣ７２、キャボット製、ＤＢＰ吸油量 １７４ｍｌ／１００ｇ）
鉱物油系ゴム用軟化剤 １２質量％
（商品名：ＰＷ３８０出光興産（株）製）
オレフィン系エラストマー ７０質量％
（商品名：サントプレーン１１１−４５、アドバンストエラストマーシステムズ社製）
をバンバリーミキサーで混合し、ルーダーホットカット法にてペレット化した。得られたペレットをそれぞれ、回転数１５〜２５ｒｐｍ、成形温度１４０〜２００℃に設定したクロスヘッドダイを有するφ７５ｍｍ押出機を用いて外径１１．４ｍｍ、内径５．４ｍｍのチューブを作製し、それを定尺にカットし、上記φ６ｍｍの芯金に圧入し、研磨機にてローラー外径精度を出し、導電性弾性体層１２を具備した導電性ローラーを製造した。
【００５８】
作製した導電性ローラーを図３に示すように、円筒電極（金属ローラー）３１、固定抵抗器３２、記録計（レコーダー）３３等から構成された電流値測定装置によって行った。この導電性弾性ローラーの電気抵抗は２×１０７Ω・ｃｍ、硬度は７３度（Ａｓｋｅｒ Ｃ）であった。導電性弾性ローラーの体積抵抗の測定は、導電性弾性ローラーを２０℃×６０％ＲＨの環境中に２４時間放置した後、抵抗値を求めた。
【００５９】
次に、上記導電性弾性ローラーの上に導電性樹脂層を以下のようにして形成した。ここで、導電性樹脂層用塗料を次のように調製した。
【００６０】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４７．９質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２９．３質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ ６．０質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １６．８質量％
（商品名：＃７３６０ＳＢ、粒子径２８ｎｍ、窒素吸着比表面積７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８７ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、均一な分散液として導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ１５μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００６１】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表１に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝１．２であった。
【００６２】
尚、導電性樹脂層のみの電気抵抗の測定は、ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ７５μｍ）上に、アプリケータを用いて導電性樹脂層用の塗料で厚さ約２５μｍに塗装したサンプルを５０ｍｍ×６０ｍｍの大きさに切断し、幅５ｍｍの銅電極を貼り付けた（測定面積は５０ｍｍ×５０ｍｍ）。次に、それぞれのサンプルを低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境：１５℃×１０％ＲＨ）、通常環境（Ｎ／Ｎ環境：２３℃×５５％ＲＨ）、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境：３２．５℃×８０％ＲＨ）中に２４時間放置した後、両端をクリップで挟み込み、抵抗計（Ｒ８３４０Ａ、アドバンテスト製）で印加電圧１００Ｖで測定を行った。
【００６３】
以上のようにして作製された帯電ローラー（帯電部材）を図２に示される電子写真装置に取り付け、感光体（ＯＰＣ）ドラム上面に接触させて従動回転するようにした。１次帯電電圧として直流電圧−１．１８ＫＶを印加し、低温低湿の環境中で連続稼働させて、１５０００枚（Ａ４サイズ）後の帯電部材の表面の汚染状態、並びに画像品質について測定・評価した。本実施例の帯電ローラーについて測定・評価した結果を表１に示す。
【００６４】
尚、帯電ローラー表面のトナー等による汚染状態は、次の基準で評価した。
○：僅かなトナー等が付着しているが、布等でローラー表面の付着物を簡単に拭き取ることができる。
△：拭き取りで、僅かにトナー等がローラー表面に残存している。
×：完全に拭き取りができず、ローラー表面にトナー等の薄い膜が残る。
【００６５】
（実施例２）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００６６】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４５．１質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２７．６質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ １１．５質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １５．８質量％
（商品名：＃７３６０ＳＢ、粒子径２８ｎｍ、窒素吸着比表面積７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８７ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、均一な分散液として導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、半導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ２０μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００６７】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表１に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝１．２であった。耐久後のローラーの表面性及び画質とも良好であった。
【００６８】
（実施例３）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００６９】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４６．４質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２８．５質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ ５．９質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １９．２質量％
（商品名：＃８３００／Ｆ、粒子径１６ｎｍ、窒素吸着比表面積２４４ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８０ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、均一な分散液として導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、半導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ１５μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００７０】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表１に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝０．２であった。耐久後のローラーの表面性及び画質とも良好であった。
【００７１】
（実施例４）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００７２】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４６．４質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２８．５質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ ５．９質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １９．２質量％
（商品名：＃７１００Ｆ、粒子径４２ｎｍ、窒素吸着比表面積４９ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量１１０ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、均一な分散液として導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、半導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ１５μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００７３】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表１に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝０．４であった。耐久後のローラーの表面性及び画質とも良好であった。
【００７４】
【表１】
【００７５】
（比較例１）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００７６】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４７．９質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２９．３質量％
（商品名：スーパーフレックス３００、第一工業製薬製）
疎水性シリカ ６．０質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＳＳ、日本シリカ製）
導電性フィラー １６．８質量％
（商品名：＃７３６０ＳＢ、粒子径２８ｎｍ、窒素吸着比表面積７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８７ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、導電性樹脂層用の塗料液としたが、疎水性シリカを用いているため、水系ウレタン樹脂に全く分散せず、導電性塗料として成り立たなかった。
【００７７】
（比較例２）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００７８】
非反応型水系ウレタン樹脂 ８３．２質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
導電性フィラー １６．８質量％
（商品名：＃７３６０ＳＢ、粒子径２８ｎｍ、窒素吸着比表面積７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８７ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ１８μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００７９】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表２に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝５．１となり、非常に環境依存性が大きくなった。また、シリカを添加していないため、トナー等に対する付着性について、長期間にわたって初期特性を維持できず、画質も画像濃度ムラ、横スジの発生等で異常画像となった。
【００８０】
（比較例３）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００８１】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４５．１質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２７．６質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ １１．５質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １５．８質量％
（商品名：＃３０５０、三菱化学製、粒子径４０ｎｍ、窒素吸着比表面積４８ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量１７５ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、導電性弾性ローラーの上にディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ１５μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００８２】
この導電性樹脂層の電気抵抗を表２に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝０．６であった。ローラー表面性に対しては問題なかったが、導電性樹脂層自身の抵抗が低くなり過ぎで、異常画像となった。
【００８３】
（比較例４）
実施例１と同様の導電性弾性ローラーの上に、導電性樹脂層を以下のようにして形成した。
【００８４】
非反応型水系ウレタン樹脂 ４５．１質量％
（商品名：スーパーフレックス４６０、第一工業製薬製）
非反応型水系ウレタン樹脂 ２７．６質量％
（商品名：スーパーフレックス１１０、第一工業製薬製）
表面未処理シリカ １１．５質量％
（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ ＥＲ、日本シリカ製）
導電性フィラー １５．８質量％
（商品名：＃７３６０ＳＢ、粒子径２８ｎｍ、窒素吸着比表面積７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量８７ｃｍ３／１００ｇ）
のそれぞれを加えて、導電性樹脂層用の塗料液とした。得られた塗料液を、半導電性弾性ローラーの上に２回ディッピング塗装した後、８０℃で５分間硬化させ、厚さ４２μｍの導電性樹脂層を形成した。
【００８５】
この導電性樹脂層の膜厚、電気抵抗を表２に示す。表面抵抗値の環境依存性を示すｌｏｇ（温度１５℃×湿度１０％ＲＨ）−ｌｏｇ（温度３２．５℃×湿度８０％ＲＨ）＝１．２であった。膜厚が厚いため、ローラー表面性に対してはトナー等が若干付着し初め、更に画質は帯電ムラや帯電不足が生じ、画像ムラ、画像濃度不足が発生し、異常画像となった。
【００８６】
【表２】
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、帯電部材表面のトナーに対する非粘着性が向上し、長期間にわたって安定した帯電特性が得られ、また低温低湿環境／高温高湿環境における抵抗差を小さくできるようになったので、結果として良好な画像品質を維持し得る帯電部材を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯電部材である帯電ローラーの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の帯電部材を用いた電子写真装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の帯電部材である帯電ローラー電流値測定装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１１ 導電性支持体
１２ 導電性弾性体層
１３ 導電性樹脂層
２１ 像担持体（電子写真感光体）
２２ 帯電部材（帯電ローラー）
２３ 露光手段
２４ 現像手段
２４ａ トナー担持体
２４ｂ 攪拌部分
２４ｃ トナー規制部材
２５ 転写手段
２６ クリーニング手段
２７ 前露光手段
３１ 円筒電極（金属ローラー）
３２ 固定抵抗器
３３ 記録計（レコーダー）
Ｌ レーザー光
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ バイアス印加電源
Ｐ 転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to a contact charging member for charging an object to be charged by bringing a charging roller into contact with the object to be charged, and an electronic device such as a printer, a facsimile or a copier suitable for employing such a contact charging member. The present invention relates to a charging device employing a photographic method.
[0002]
[Prior art]
A conventional image forming apparatus employed as an electrophotographic laser beam printer, a copying machine, a facsimile, or the like generally uses a rotating drum type photoconductor using a photoconductive material as an image carrier,
(A) a charging step of uniformly and uniformly charging the surface of the rotating photoreceptor to a predetermined polarity and potential by a charging unit;
(B) Exposure is performed on the uniformly charged surface of the rotating photoreceptor by an exposure unit (laser beam scanning exposure unit, current image projection image forming exposure unit, etc.) to form an electrostatic latent image corresponding to the exposure image information. Exposure process,
(C) a developing step of developing the formed electrostatic latent image as a toner image by a developing unit;
(D) a transfer step of transferring the toner image from a photoreceptor side to a transfer material such as paper by a transfer unit;
(E) a fixing step of fixing the toner image of the transfer material separated from the photoreceptor to the surface of the transfer material by a fixing unit using heat, pressure, or the like;
(F) a cleaning step of removing the residual toner that has not been transferred to the photoreceptor surface after the transfer of the toner image to the transfer material and cleaning the photoreceptor surface;
To form an image (copies and prints). The photoreceptor after cleaning is repeatedly used for image formation.
[0003]
Various methods and configurations are specifically known as each of the steps (a) to (f) and the means.
[0004]
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, as a charging unit for uniformly charging the entire surface of a photosensitive member, which is a member to be charged, a high voltage (DC voltage of 6 to 8 kV) is applied to a metal wire. A corona discharger that charges a photoreceptor surface by a generated corona shower has been widely used.
[0005]
On the other hand, a contact roller charging method, in which a charging roller is brought into contact with a photoconductor and a voltage is applied while being driven to rotate to charge the photoconductor, has been put to practical use. However, it has the advantage that the amount of ozone generated is small, but the uniformity of charging is inferior.
[0006]
In order to improve the charging uniformity, for example, as disclosed in Patent Document 1, a desired photoconductor surface potential V d Charging start threshold (V) to a DC voltage (DC voltage) corresponding to th ) Is applied to the contact charging member with a voltage obtained by superimposing an AC voltage component (AC voltage) having a peak-to-peak voltage that is twice or more the peak voltage. This is because the potential of the photoconductor is set at the potential V at the center of the peak of the AC voltage due to the potential leveling effect of the AC voltage. d This is an excellent contact charging method in which charging is not affected by external conditions such as the environment.
[0007]
However, in the method disclosed in Patent Document 1, the charging start voltage (V th ), A high-voltage AC voltage which is a peak-to-peak voltage twice or more is superimposed. Therefore, an AC power supply is required separately from the DC power supply, and the cost of the apparatus itself is increased. Further, there is a problem that the durability of the charging member and the photoreceptor is reduced by consuming a large amount of the alternating current.
[0008]
These disadvantages can be solved by applying only a DC voltage to the charging device to perform charging, but there is a problem that uniformity of charging is hardly obtained. According to Patent Literature 2, uniformity of charging and withstand voltage are improved by using epichlorohydrin rubber, which has semiconductivity by itself, for the elastic layer of a charging member (charging roller).
[0009]
However, the charging member in which an elastic layer mainly composed of epichlorohydrin rubber is formed on the above-described conventional conductive support has a non-adhesive surface layer formed on a semiconductive elastic layer. If used as a charging roller for a long period of time, residual toner particles that pass through the cleaning unit and remain on the photoreceptor will stick to the entire surface of the charging roller that is in contact with the photoreceptor or streaks. However, there has been a problem that the electric resistance of the image becomes high, the charging potential decreases, and the image density decreases, and streak-like image unevenness occurs. This problem is, in other words, that the durability of the charging roller is low.
[0010]
Here, according to Patent Document 3, a charging member having a semiconductive elastic layer on a conductive support, comprising a surface layer including an aqueous polyurethane resin layer containing hydrophobic silica on the semiconductive elastic body. However, as a result of an additional test, the addition of hydrophobic silica to the aqueous resin was extremely difficult to disperse, and immediately caused reagglomeration. And unevenness on the image occurred.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-63-149668
[Patent Document 2]
JP-A-5-341627
[Patent Document 3]
JP-A-9-204089
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention has been made in view of the above problems, and toner particles and paper powder are attached to the surface of the charging roller, and the durability of the charging roller is improved by suppressing the adhesion of the toner particle and paper powder, Another object of the present invention is to provide a charging member capable of reducing a resistance difference between a low temperature and low humidity environment and a high temperature and high humidity environment.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a charging member having a conductive elastic layer on a conductive support and further having a conductive resin layer on the outer periphery thereof, wherein the conductive resin layer contains a conductive filler and untreated surface silica A charging member characterized by containing a resin is provided.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a charging member comprising an aqueous polyurethane resin as the aqueous resin.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a charging member wherein the surface-untreated silica is in a range of 5 to 20% by mass relative to the total solid content of the conductive resin layer.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a charging member in which the conductive filler is in a range of 10 to 20% by mass based on the total solid content of the conductive resin layer.
[0017]
According to the fifth aspect of the present invention, the conductive filler contained in the conductive resin is carbon black, the carbon black has a particle diameter of 10 to 150 nm, and has a nitrogen adsorption specific surface area of 10 to 250 m. 2 / G, and the DBP absorption amount is 10 to 100 cm. 3 / 100 g of charging member.
[0018]
According to the sixth invention, the conductive resin has a surface resistance of 10 7 -10 12 It is a charging member in the range of Ω.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a charging member in which the thickness of the conductive resin layer is in the range of 5 to 30 μm.
[0020]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a charging member wherein the conductive elastic layer is made of an olefin-based thermoplastic elastomer or a styrene-based elastomer containing a conductive filler, or a mixture thereof.
[0021]
According to the ninth aspect of the present invention, the environment dependency of the surface resistance value of the conductive resin layer is log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) ≦ 1. The charging member was set to 0.5.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a charging device using a DC voltage as a voltage applied to the support in a state where the charging member is in contact with the image carrier using the charging member.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0024]
The charging member according to the present invention uses a DC voltage as a voltage applied to the conductive support, and an elastic layer made of a semiconductive elastic body is formed on the conductive support. The conductive resin layer formed on the layer contains an aqueous polyurethane resin having a conductive filler and surface-untreated silica, and further has a surface untreated silica of 5 to 5% based on the total solid content of the conductive resin layer. It is preferably 20% by mass, more preferably 10 to 20% by mass of the conductive filler based on the total solid content of the conductive resin layer, and the conductive filler is carbon black. The particle size of black is 10 to 100 nm, and the nitrogen adsorption specific surface area is 10 to 250 m 2 / G, and the DBP absorption amount is 10 to 150 cm. 3 / 100 g, and the surface resistance is 10 7 -10 12 It is preferably Ω, and the thickness is preferably 5 to 30 μm.
[0025]
The charging member of the present invention has a roller shape as shown in FIG. 1, for example, and has a conductive support 11 in the form of a cored bar, and a conductive elastic layer 12 provided around the conductive support 11. And a conductive resin layer 13 formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 12.
[0026]
In FIG. 1, an adhesive layer for improving the adhesiveness between the conductive support 11, the conductive elastic layer 12, and the conductive resin layer 13 may be provided. For example, the conductive support 11 may be treated with a conductive primer such as synthetic rubber mixed with a conductive substance such as carbon black.
[0027]
As the conductive support 11, a metal such as iron, stainless steel, and aluminum, or a conductive resin such as a carbon black dispersed resin or a metal particle dispersed resin can be used.
[0028]
The conductive elastic layer 12 has an electric resistance of 10 3 -10 9 It is preferable to be in the range of Ω · cm. Although the composition of the conductive elastic layer in the present invention is not particularly limited, it is particularly preferable to use a thermoplastic elastomer as a main component because a vulcanization step is not required and a good conductive roller can be easily obtained. The type of the thermoplastic elastomer is not particularly limited, and one or more thermoplastic elastomers selected from general-purpose styrene-based elastomers and olefin-based elastomers can be used.
[0029]
Commercially available styrene-based elastomers include, for example, "Lavalon T320C and Lavalon T331C" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and "Septon Compound" manufactured by Kuraray Co., Ltd. Commercially available olefin-based elastomers include, for example, "Thermolan" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, "Milastomer" manufactured by Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd., "Sumitomo TPE" manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., It can be obtained from the market as "Santoprene" manufactured by Advanced Elastomer Systems.
[0030]
The conductivity can be expressed by mixing a material that expresses conductivity with these thermoplastic elastomers. Specifically, it is preferable to use a conductive filler for the styrene-based elastomer or the olefin-based elastomer, or a mixture thereof. The conductive filler is not particularly limited as long as it satisfies the performance required for the application, and a known filler can be used.
[0031]
Specifically, as the conductive filler, a carbon-based filler such as carbon black, carbon fiber, and graphite, a metal-based conductive filler, a metal oxide-based conductive filler, and the like can be used. Among them, carbon black is particularly preferable. . As the type of carbon black, acetylene black, furnace black, channel black, carbon black for color, and the like can be preferably used. Among them, acetylene black, which has a small number of functional groups as impurities and hardly causes poor appearance due to carbon aggregation, is particularly preferable. Can be used for Furthermore, the primary particle diameter is 10 to 100 nm, and the nitrogen adsorption specific surface area is 10 to 300 m. 2 / G, DBP absorption 10-100cm 3 / 100 g and a pH value of 6 to 11 are more preferable.
[0032]
There is no particular limitation on the composition ratio of the thermoplastic elastomer and the conductive filler, and a high conductivity conductive filler can exhibit conductivity with a small amount of addition, and a large amount of even a low conductivity conductive filler. Since conductivity can be exhibited by the blending, the ratio can be adjusted so that the desired resistance value can be exhibited. However, when the resistance value is expressed with a small amount of addition, the resistance value that is expressed due to slight dispersion failure may fluctuate. Therefore, it is preferable to adjust the resistance value at a certain concentration or more. Specifically, when the content is 10% by mass or more, dispersion control and the like are facilitated, so that it is particularly preferable. Also, when a large amount of conductive filler is added, the hardness of the conductive elastic layer increases, and the function as a conductive roller may not be sufficiently exhibited. It is particularly preferable because the rise of the water content can be sufficiently suppressed.
[0033]
As the hardness adjustment of the conductive elastic layer, a softener may be blended, and the type of the specific softener is not particularly limited, but preferably has an average molecular weight of 300 to 3000, more preferably 300 to 1000. Is used. As an example of the oil as the softening agent, a mixture of an aromatic ring, a naphthene ring and paraffin can be suitably used, and a paraffin-based oil having a carbon number of 50% or more of the total carbon is preferably a paraffin-based oil. Oils having a naphthene ring carbon number of 20 to 45% are called naphthenic oils, and oils having an aromatic carbon number of more than 20% are called aromatic oils. Among them, it is particularly preferable to use paraffin oil.
[0034]
The mixing method is not particularly limited, and it can be produced by a single screw extruder, a twin screw kneading extruder, a Banbury mixer, a roll, a Brabender, a plastograph, a kneader, or the like. Of these, it is particularly preferable to use a twin-screw kneading extruder to mix and pelletize the mixture before molding.
[0035]
The method for forming the conductive elastic layer in the present invention is not particularly limited, and the conductive elastic layer can be satisfactorily formed by general hot melt molding such as extrusion molding or injection molding. Above all, continuous molding is possible, the shape is easily maintained easily, and extrusion molding is more preferred from the viewpoint of stability of electric resistance. As a specific method of the extrusion molding, for example, there is a method of inserting a core metal from one side, extruding a molten base layer composition from one side, and integrating them by using an extruder using a crosshead die. it can.
[0036]
The conductive resin layer 13 formed on the outer peripheral surface of the conductive elastic layer 12 has a thickness of 5 to 30 μm and a surface resistance of 10 μm. 7 -10 12 Each range of Ω is preferable. The reason is that the thickness is less than 5 μm and the electric resistance is 10 μm. 7 If it is less than Ω, if there is a defect such as a pinhole in the photoreceptor due to any cause (for example, dents or foreign matter), the current will concentrate on that part and a voltage drop will occur. The desired charging potential is not obtained in the direction (contact direction of the charging roller), and the image quality is remarkably deteriorated by a white band in regular development and a black band in the reversal phenomenon commonly used in laser beam printers and the like. It can be done. The conductive resin layer 13 has a thickness of 30 μm and a surface resistance of 10 μm. 12 When the resistance exceeds Ω, the rigidity of the roller as a whole is improved, and poor contact with the photoreceptor is likely to occur. Further, uneven charging and insufficient charging are liable to occur, and image unevenness and insufficient image density are liable to occur.
[0037]
Further, by using an aqueous resin, particularly an aqueous polyurethane resin, in which untreated silica is added to the conductive resin layer, it has excellent non-adhesiveness to toner and the like, and improves the durability of the charging member. be able to.
[0038]
Here, the amount of the surface-untreated silica added to the aqueous resin is preferably in the range of 5 to 20% by mass of the surface-treated silica based on the total solid content of the conductive resin layer. The reason is that if the amount of untreated surface silica added is less than 5% by mass, the effect of improving the non-adhesiveness to the toner by adding silica and the log of the surface resistance value of the conductive resin layer (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) When the ratio of log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) is not easily reduced, and when the ratio exceeds 20% by mass, the hardness of the conductive resin layer becomes too high, and at the same time, the surface roughness becomes too large. The following rotation becomes unstable, which may cause uneven charging or the like.
[0039]
In the present invention, it is preferable that the ratio of log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) of the surface resistance value is 1.5 or less. If this ratio is larger than 1.5, that is, if the environment dependency is large, the charging performance may be deteriorated due to the use environment, particularly the charging uniformity may be inferior, and may cause uneven charging.
[0040]
The amount of the conductive filler added to the aqueous resin is preferably in the range of 10 to 20% by mass based on the total solid content of the conductive resin layer. The reason is that if the amount of the conductive filler is less than 10% by mass, it is difficult to obtain a desired resistance value (the resistance value becomes too high), and if it exceeds 20% by mass, the desired resistance value cannot be obtained ( (The resistance value becomes too low), and the hardness of the conductive resin layer becomes too high, and at the same time, the surface roughness also becomes large, and the driven rotation with the photosensitive drum becomes unstable, which may cause uneven charging. is there.
[0041]
In addition, as the conductive filler used here, it is preferable to use general carbon black for color. As a characteristic, the particle diameter is 10 to 100 nm, and the nitrogen adsorption specific surface area is 10 to 250 m. 2 / G, and the DBP absorption amount is 10 to 150 cm. 3 / 100 g is preferable.
[0042]
The water-based polyurethane resin is a water-soluble type or a self-dispersion type obtained by imparting a slight hydrophilic group or a hydrophilic segment to a urethane elastomer having a crosslinked structure, and does not contain a surfactant. The reason is that if the surfactant is contained even a little, it will contaminate the surface of the photoreceptor and cause a horizontal stripe-like abnormal image to be generated at the photoreceptor drum pitch or the charging roller pitch. .
[0043]
Further, this resin is classified into a reactive type and a non-reactive type depending on the presence or absence of reactivity. The reactive type has a reactivity such as a blocked isocyanate group in the structure, and regenerates a free isocyanate by a treatment such as heating to cause a crosslinking reaction. Further, the non-reactive type has no reactive group in the structure. A strong film can be formed by air drying or heat drying. In addition, these resins are marketed by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. under the names of "Elastron" series for reactive type and "Superflex" series for non-reactive type.
[0044]
In addition, the conductive resin layer 13 can add a thickener, a thixotropy-imparting agent, a structural-viscosity-imparting agent, etc. to a mixture of water-based polyurethane, surface-untreated silica, and a conductive filler as needed. Any system may be used. Many water-based paints have a low viscosity, so that it is easy to have difficulty in forming a coating film into a film, but by adding them, a predetermined film thickness can be easily formed.
[0045]
Next, a configuration of a charging device using the charging member of the present invention will be described with reference to FIG.
[0046]
FIG. 2 shows an example in which the charging device of the present invention is applied to an electrophotographic apparatus. A photoreceptor 21, which is a rotating drum type electrophotographic photoreceptor (photoreceptor) as an image carrier, is driven to rotate at a predetermined peripheral speed (process speed) in the direction of the arrow in the figure. As the photoconductor 21, for example, a known photoconductor having at least a roll-shaped conductive substrate and a photosensitive layer containing an inorganic photosensitive material or an organic photosensitive material on the substrate may be used. The photoconductor 21 may further include a charge injection layer for charging the photoconductor surface to a predetermined polarity and potential.
[0047]
The charging roller (conductive roller) 22 serving as a charging member includes a charging unit including the charging roller 22 and a charging bias application power source S1 that applies a charging bias to the charging roller. The charging roller 22 is brought into contact with the photoconductor 21 with a predetermined pressing force, and in this example, is driven to rotate in the forward direction with respect to the rotation of the photoconductor 21. When a predetermined DC voltage (−1300 V in this example) is applied to the charging roller 22 from a charging bias application power supply S1, the surface of the photoconductor 21 has a predetermined polarity potential (dark portion potential in this example). The charging process is uniformly performed by the DC charging method of the contact charging method.
[0048]
As the exposure unit 23 as the exposure unit, a known unit can be used, and a laser beam scanner or the like can be suitably exemplified. By performing image exposure corresponding to the target image information on the charged surface of the photoreceptor 1 by the exposure unit 23, the potential of the exposed light portion of the charged surface of the photoreceptor (in this example, the light portion potential is -350V). Is selectively reduced (attenuated), and an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 21.
[0049]
A known means can be used as the developing means 24 as the reversal developing means. For example, the developing means 24 in this embodiment is disposed at an opening of a developing container for storing toner and carries toner. The toner carrier 24a includes a stirrer 24b that stirs the contained toner, and a toner regulating member 24c that regulates the amount (toner layer thickness) of the toner carried on the toner carrier 24a. The developing unit 24 applies a toner (negative toner) charged to the exposed light portion of the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor 21 to the same polarity as the charging polarity of the photoconductor 21 (in this example, the developing bias is −350 V). The electrostatic latent image is visualized as a toner image by being selectively attached. There is no particular limitation on the developing method, and any existing method can be used. Existing methods include, for example, a jumping development method, a contact development method, a magnetic brush method, and the like. Particularly, in an image forming apparatus that outputs a color image, a contact development method is used for the purpose of improving toner scattering. Is preferable.
[0050]
As the transfer roller 25 as a transfer unit, a known unit can be used. For example, a transfer roller formed by coating a conductive support such as a metal with an elastic resin layer adjusted to a medium resistance may be used. Can be. The transfer roller 25 is brought into contact with the photoconductor 21 with a predetermined pressing force to form a transfer nip portion, and rotates in a forward direction with rotation of the photoconductor 21 at substantially the same peripheral speed as the rotation peripheral speed of the photoconductor 21. . Further, a transfer voltage having a polarity opposite to the charging characteristic of the toner is applied from the transfer bias applying power source S2. The transfer material P is fed to the transfer nip from a paper feed mechanism (not shown) at a predetermined timing, and the back surface of the transfer material P is opposite to the charge polarity of the toner by the transfer roller 25 to which the transfer voltage is applied. By being charged to the polarity, the toner image on the surface of the photoconductor 21 is electrostatically transferred to the surface of the transfer material P at the transfer nip portion.
[0051]
The transfer material P to which the toner image has been transferred at the transfer nip portion is separated from the photoreceptor surface, introduced into a toner image fixing unit (not shown), and fixed as a toner image to be output as an image formed product. In the case of the double-sided image forming mode or the multiple image forming mode, this image-formed product is introduced into a recirculating transport mechanism (not shown) and is again introduced into the transfer nip portion.
[0052]
Residues on the photoreceptor 21 such as transfer residual toner are collected from the photoreceptor by cleaning means 26 such as a blade type.
[0053]
Further, when residual charges remain on the photoconductor 21, it is preferable to remove the residual charges on the photoconductor 21 by the pre-exposure device 27 before performing the primary charging by the charging member 22.
[0054]
【Example】
(Example 1)
Next, various embodiments according to the charging member of the present invention will be described. In Example 1, a charging member (charging roller) was manufactured by the following method.
[0055]
As the conductive support, a stainless steel core of φ6 mm was used.
[0056]
Next, a conductive elastic layer is prepared with the following composition.
[0057]
9% by mass of styrene elastomer
(Product name: Septon Compound CJ103, Kuraray Plastic)
9% by mass of conductive carbon black
(Product name: VULCAN XC72, manufactured by Cabot, DBP oil absorption 174 ml / 100 g)
12% by mass of softener for mineral oil rubber
(Product name: PW380 manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.)
Olefin elastomer 70% by mass
(Product name: Santoplane 111-45, manufactured by Advanced Elastomer Systems Inc.)
Was mixed with a Banbury mixer and pelletized by a Ruder hot cut method. Each of the obtained pellets was formed into a tube having an outer diameter of 11.4 mm and an inner diameter of 5.4 mm using a φ75 mm extruder having a crosshead die set at a rotation speed of 15 to 25 rpm and a molding temperature of 140 to 200 ° C. Was cut into a fixed length, pressed into the above-mentioned φ6 mm cored bar, and the outer diameter of the roller was adjusted with a polishing machine to produce a conductive roller having the conductive elastic layer 12.
[0058]
As shown in FIG. 3, the produced conductive roller was measured by a current value measuring device including a cylindrical electrode (metal roller) 31, a fixed resistor 32, a recorder (recorder) 33, and the like. The electric resistance of this conductive elastic roller is 2 × 10 7 Ω · cm and hardness was 73 degrees (Asker C). For the measurement of the volume resistance of the conductive elastic roller, the resistance value was determined after the conductive elastic roller was left in an environment of 20 ° C. × 60% RH for 24 hours.
[0059]
Next, a conductive resin layer was formed on the conductive elastic roller as follows. Here, a paint for a conductive resin layer was prepared as follows.
[0060]
Non-reactive aqueous urethane resin 47.9% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive water-based urethane resin 29.3% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 6.0% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 16.8% by mass
(Product name: # 7360SB, particle diameter 28 nm, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / G, DBP absorption 87cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer as a uniform dispersion. The obtained coating solution was dipped on a conductive elastic roller and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 15 μm.
[0061]
Table 1 shows the electrical resistance of the conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 1.2 indicating the environmental dependency of the surface resistance value was 1.2.
[0062]
The electric resistance of only the conductive resin layer was measured by measuring a sample of 50 mm × 60 mm coated on a polyethylene terephthalate film (thickness: 75 μm) with a paint for the conductive resin layer to a thickness of about 25 μm using an applicator. And a copper electrode having a width of 5 mm was attached (measurement area: 50 mm × 50 mm). Next, each sample was subjected to a low temperature and low humidity environment (L / L environment: 15 ° C. × 10% RH), a normal environment (N / N environment: 23 ° C. × 55% RH), and a high temperature and high humidity environment (H / H environment: (32.5 ° C. × 80% RH) for 24 hours, the both ends were clipped, and measurement was performed with a resistance meter (R8340A, manufactured by Advantest) at an applied voltage of 100 V.
[0063]
The charging roller (charging member) produced as described above was attached to the electrophotographic apparatus shown in FIG. 2, and was brought into contact with the upper surface of a photoconductor (OPC) drum to be driven to rotate. A DC voltage of -1.18 KV was applied as a primary charging voltage, the device was continuously operated in a low-temperature and low-humidity environment, and the contamination state of the surface of the charging member after 15,000 sheets (A4 size) and image quality were measured and evaluated. . Table 1 shows the measurement and evaluation results of the charging roller of this example.
[0064]
The state of contamination of the surface of the charging roller with toner and the like was evaluated according to the following criteria.
：: A small amount of toner or the like is attached, but the attached matter on the roller surface can be easily wiped off with a cloth or the like.
Δ: After wiping, toner and the like slightly remain on the roller surface.
X: The film cannot be completely wiped off, and a thin film of toner or the like remains on the roller surface.
[0065]
(Example 2)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0066]
Non-reactive water-based urethane resin 45.1% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive aqueous urethane resin 27.6% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 11.5% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 15.8% by mass
(Product name: # 7360SB, particle diameter 28 nm, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / G, DBP absorption 87cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer as a uniform dispersion. The obtained coating liquid was dipped on a semiconductive elastic roller and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 20 μm.
[0067]
Table 1 shows the electrical resistance of the conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 1.2 indicating the environmental dependency of the surface resistance value was 1.2. Both the surface properties and the image quality of the roller after durability were good.
[0068]
(Example 3)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0069]
Non-reactive water-based urethane resin 46.4% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive aqueous urethane resin 28.5% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 5.9% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 19.2% by mass
(Product name: # 8300 / F, particle diameter 16 nm, nitrogen adsorption specific surface area 244 m 2 / G, DBP absorption 80cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer as a uniform dispersion. The obtained coating liquid was dipped on a semiconductive elastic roller and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 15 μm.
[0070]
Table 1 shows the electrical resistance of the conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 0.2 indicating the environmental dependency of the surface resistance value was 0.2. Both the surface properties and the image quality of the roller after durability were good.
[0071]
(Example 4)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0072]
Non-reactive water-based urethane resin 46.4% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive aqueous urethane resin 28.5% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 5.9% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 19.2% by mass
(Product name: # 7100F, particle diameter 42 nm, nitrogen adsorption specific surface area 49 m 2 / G, DBP absorption 110cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer as a uniform dispersion. The obtained coating liquid was dipped on a semiconductive elastic roller and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 15 μm.
[0073]
Table 1 shows the electrical resistance of the conductive resin layer. Log (temperature: 15 ° C. × humidity: 10% RH) −log (temperature: 32.5 ° C. × humidity: 80% RH) = 0.4 indicating the environmental dependency of the surface resistance value. Both the surface properties and the image quality of the roller after durability were good.
[0074]
[Table 1]
[0075]
(Comparative Example 1)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0076]
Non-reactive aqueous urethane resin 47.9% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive water-based urethane resin 29.3% by mass
(Product name: Superflex 300, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
6.0% by mass of hydrophobic silica
(Product name: Nipsil SS, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 16.8% by mass
(Product name: # 7360SB, particle diameter 28 nm, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / G, DBP absorption 87cm 3 / 100g)
Were added to form a coating liquid for the conductive resin layer. However, since the hydrophobic silica was used, the coating liquid was not dispersed at all in the aqueous urethane resin, and was not formed as a conductive coating.
[0077]
(Comparative Example 2)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0078]
Non-reactive aqueous urethane resin 83.2% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Conductive filler 16.8% by mass
(Product name: # 7360SB, particle diameter 28 nm, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / G, DBP absorption 87cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer. The obtained coating liquid was dipped on a conductive elastic roller and cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 18 μm.
[0079]
Table 2 shows the electrical resistance of this conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 5.1 indicating the environment dependency of the surface resistance value was extremely large, and the environment dependency was greatly increased. Further, since silica was not added, the initial characteristics of the adhesion to toner and the like could not be maintained for a long period of time, and the image quality was abnormal due to image density unevenness, occurrence of horizontal stripes, and the like.
[0080]
(Comparative Example 3)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0081]
Non-reactive water-based urethane resin 45.1% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive aqueous urethane resin 27.6% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 11.5% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 15.8% by mass
(Product name: # 3050, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, particle diameter 40 nm, nitrogen adsorption specific surface area 48 m 2 / G, DBP absorption 175cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer. The obtained coating solution was dipped on a conductive elastic roller and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 15 μm.
[0082]
Table 2 shows the electrical resistance of this conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 0.6 indicating the environmental dependency of the surface resistance value. Although there was no problem with the roller surface properties, the resistance of the conductive resin layer itself was too low, resulting in an abnormal image.
[0083]
(Comparative Example 4)
A conductive resin layer was formed on the same conductive elastic roller as in Example 1 as follows.
[0084]
Non-reactive water-based urethane resin 45.1% by mass
(Product name: Superflex 460, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Non-reactive aqueous urethane resin 27.6% by mass
(Product name: Superflex 110, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku)
Untreated surface silica 11.5% by mass
(Product name: Nipsil ER, manufactured by Nippon Silica)
Conductive filler 15.8% by mass
(Product name: # 7360SB, particle diameter 28 nm, nitrogen adsorption specific surface area 77 m 2 / G, DBP absorption 87cm 3 / 100g)
Was added to obtain a coating liquid for the conductive resin layer. The obtained coating liquid was dipped twice on a semiconductive elastic roller, and then cured at 80 ° C. for 5 minutes to form a conductive resin layer having a thickness of 42 μm.
[0085]
Table 2 shows the thickness and electric resistance of this conductive resin layer. Log (temperature 15 ° C. × humidity 10% RH) −log (temperature 32.5 ° C. × humidity 80% RH) = 1.2 indicating the environmental dependency of the surface resistance value was 1.2. Since the film thickness is large, toner and the like slightly start to adhere to the surface of the roller, and furthermore, the image quality becomes uneven or insufficiently charged, resulting in image unevenness and insufficient image density, resulting in an abnormal image.
[0086]
[Table 2]
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the non-adhesiveness of the charging member surface to the toner is improved, stable charging characteristics are obtained over a long period of time, and the resistance difference in a low-temperature, low-humidity environment / high-temperature, high-humidity environment is reduced. As a result, it has become possible to provide a charging member that can maintain good image quality as a result.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a charging roller as a charging member of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of an electrophotographic apparatus using the charging member of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a charging roller current value measuring device which is a charging member of the present invention.
[Explanation of symbols]
11 conductive support
12 conductive elastic layer
13 Conductive resin layer
21 Image carrier (electrophotographic photoreceptor)
22 Charging member (charging roller)
23 Exposure means
24 Developing means
24a toner carrier
24b Stirring part
24c Toner regulating member
25 transfer means
26 Cleaning means
27 Pre-exposure means
31 cylindrical electrode (metal roller)
32 fixed resistor
33 Recorder (Recorder)
L laser light
S1, S2, S3 bias application power supply
P transfer material
