JP2004309856A - 帯電ローラ - Google Patents
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Abstract
【課題】より高度な帯電均一性が求められるシステムにおいても画像不良を発生することのない帯電ローラを提供する。
【解決手段】少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されている。前記表面性制御材の平均粒子径が１〜３０μｍである。前記表面性制御材の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であり、ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）で定義される。
【選択図】 図１
【解決手段】少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されている。前記表面性制御材の平均粒子径が１〜３０μｍである。前記表面性制御材の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であり、ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）で定義される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電子写真画像形成装置に用いられる帯電ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、プリンタ、静電記録装置等の電子写真装置は、像担持体を帯電させる一次帯電手段等の被帯電体を均一に帯電する手段を含んでいる。一次帯電手段を例にとると、その際用いられる帯電法として、従来のコロナ帯電法よりもオゾン発生量が大幅に少ない接触式帯電法の検討が行われ、実用化されている。
【０００３】
接触式帯電法とは、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体を帯電させるものであるが、当接部近傍の微小間隙で生じる放電現象を利用して被帯電体を帯電させる場合が一般的である。
【０００４】
接触式帯電部材としては、少なくとも弾性層に被帯電体と接触する表面層の２層を含む構成のものが広く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
接触帯電部材の重要特性として、感光体に対する均一帯電性が挙げられる。均一性を向上させる方法として、抵抗分布の均一化、表面性向上が検討されている。例えば、前者については、接触帯電部材表面層中の導電性物質の分散を向上させる、体積固有抵抗が比較的低い樹脂を接触帯電部材表面層の結着材料に用いる、または、接触帯電部材を構成する各層の膜厚を均一に調整する等の方策が挙げられる。後者については、接触帯電部材表面層にレベリング剤を添加する、または、接触帯電部材弾性層の表面性を向上させる等の方策がある。また、表面性に関しては、特許文献１において、接触帯電部材の最外層の表面粗さを５μｍ以下とすることで直流電圧のみを印加して被帯電体を帯電処理する場合でも均一帯電性が得られるとの提案がなされ、特許文献２においては、接触帯電部材の表面粗さをＪＩＳ規格Ｂ−０６０１にもとづいて測定した十点平均表面粗さＲｚスケールで２０μｍ以下とすることにより、帯電電位の均一性を常に確保し良好画像が得られるとの提案がなされている。
【０００６】
上記提案により、帯電均一性は格段に向上したが、近年の画像形成装置は以下の特徴を有する。
【０００７】
１．各種メディア（厚紙、薄紙、光沢紙等）に対応するため、低速から高速までの印字、複写を１台の装置で行なう必要がある。しかし、従来提案されている帯電部材においては、特に低速モードにおける帯電均一性のレベルが悪く、更なる改良が強く求められている。
【０００８】
２．接触現像方式の採用においては、感光ドラムに形成された潜像をより忠実に再現するシステムであるため、潜像のムラを小さくするため、従来求められていたレベル以上の帯電均一性が必要になってきている。
【０００９】
本発明は上記の点を鑑みてなされたもので、その目的は、より高度な帯電均一性が求められるシステムにおいても画像不良を発生することのない帯電ローラを提供することにある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−３４１６２０号公報
【特許文献２】
特開平８−２８６４６８号公報
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電ローラである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態の一例を以下に説明する。
【００１３】
本発明の帯電ローラの断面図を図１に示す。
【００１４】
帯電ローラ４は、導電性基体である芯金（４ａ）、弾力性を付与する導電性弾性層（４ｂ）、表面層である被覆層（４ｄ）からなり、必要に応じて帯電ローラの抵抗を制御する抵抗制御層（４ｃ）が弾性層（４ｂ）の外側に設けられる。
【００１５】
図２は本実施の形態の画像形成装置の一例の概略図を示す。
【００１６】
感光ドラム３は、帯電ローラ４によって均一に帯電された後、表面にレーザ光を照射され、静電潜像が形成される。ここで、帯電ローラ４は芯金両端から総圧１ｋｇの荷重で加圧し、−１２００Ｖ〜−１５００ＶのＤＣ電圧を印加する。
【００１７】
また、レーザ、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザ光がスキャン出力され、このレーザ光は折り返しミラー２で反射して像担持体である感光ドラム３上に照射される。レーザ光の照射によって形成された静電潜像は、現像装置５内のトナー２４によってトナー像として現像されて顕像化される。
一方、カセット７１内に収納された記録材７は、給紙ローラ７２によって感光ドラム３での潜像の形成と同期してレジストローラ７３まで供給される。そして、この記録材７は、レジストローラ７３によって感光ドラム３上に形成された潜像の先端と同期して、転写ローラからなる転写帯電器６に搬送され、転写帯電器６によって前記トナー像が該記録材７に転写される。トナー像を転写された記録材７は定着器８によってトナー像を永久定着された後、最後に装置外部に排出される。なお、感光ドラム３上に残留したトナーは弾性ブレードからなるクリーニング装置９によって除去される。
【００１８】
なお、図２及び図３に示すように、前記感光ドラム３、帯電ローラ４、現像装置５、クリーニング装置９は一括してユニット化されたプロセスカートリッジ１１として提供される。
【００１９】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２０】
少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて前記表面層を形成することで、帯電均一性が向上する。
【００２１】
ここで、粘度は、塗料温度を２５℃に調整した後、Ｂ型粘度計用いて測定した回転数６０ｒｍにおける値であり、ＴＩ値は、下記式により求めた値である。
【００２２】
ＴＩ＝η（回転数６ｒｐｍでの粘度）／η（回転数６０ｒｐｍでの粘度）
まず、表面層の膜厚は０．１〜５００μｍの範囲が好ましい。
【００２３】
塗工方法としては、ディッピング、ロールコート、リングコート、スプレー塗工、静電塗工等あるが、上記の範囲に安定して制御するためには、塗料粘度としては、１〜５００ｃｐｓに調整する必要がある。
【００２４】
本発明者らが、上記粘度範囲の塗料について、塗料のＴＩ値と表面層の表面性、膜厚バラツキと帯電均一性との関係を鋭意検討した結果、ＴＩ値を上記範囲に調整することで、表面層の表面性制御材の分布が均一化されると同時に、表面層の膜厚ムラ等が低減され、帯電均一性が向上することが分かり、本発明に至った。
【００２５】
ＴＩ値が１．２より小さいと、膜厚のバラツキは小さいものの、表面性制御材の分布にムラができ、表面粗さのバラツキが大きく帯電均一性が不良となる。これは、塗料の構造粘性が小さくなると、塗工されたウェットな膜中での表面性制御材が流れやすくなり、分布にムラができるためである。
【００２６】
一方、ＴＩ値が７．０より大きくなると、塗料のレベリング性が低下し、表面層のうねりに起因した膜厚ムラが生じ、帯電均一性が不良となる。
【００２７】
本発明においては、表面性調整剤として表面層に平均一次粒子径１〜３０μｍ以下のものを用いることが望ましい。
【００２８】
表面層に表面性調整剤として平均粒子径１〜３０μｍの粉体を添加することで、Ｒｚの位置バラツキを激減できることが検討の結果分かった。
【００２９】
平均粒子径が１μｍより小さい場合には、表面調整材としての効果がなお、使用環境の変化による表面層の抵抗安定性が向上するために、疎水化処理することは、帯電均一性の安定化に繋がる。
【００３０】
表面調整剤としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、等の樹脂粒子、等の粉体が挙げられ、それ自体疎水性が不足するものにおいては、例えば表面処理（シラン系、チタネート系、フッ素系カップリング剤処理等）等を行なう。
【００３１】
上述の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて任意の粒子１００個の粒子径を測定し、それらの総和を個数１００で割った単純平均値とする。但し、粒子は真球状とは限らないため、粒子の最大長さ（長径）と最小長さ（短径）を合計し２で割った値を粒子個々の粒子径とした。
【００３２】
なお実際、表面性調整剤を選定する際には、下記の点も考慮する必要がある。
・結着材料との混合性
・耐溶剤性
・耐熱性
また、本発明において、球状粒子の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であることが望ましい。
【００３３】
形状係数ＳＦ１は、球状物質の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。
【００３４】
つまり次式、
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。
【００３５】
日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、絶縁性粒子を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行ない、上式より算出したものである。
【００３６】
ＳＦ１が１５０と大きい場合は、同程度のＲｚ、同程度のＲｚの位置バラツキであっても、表面のプロファイルが不規則（例えばＳｍの位置バラツキが大きくなる）となり、帯電に微少のムラが発生する。
【００３７】
これは、通常の画像においては問題とならないが、より帯電均一性が求められる高精細画像の印刷においては、考慮する必要がある。
【００３８】
チクソ性付与剤としては、例えば、微粒子状のシリカ、酸化アルミニウム、酸化チタンのほか塩化ビニルプラスチゾル、表面処理をしたベントナイト、炭酸カルシウム等が挙げられるが、この中で、疎水化処理（シラン系、チタネート系、フッ素系カップリング剤処理等）したシリカは、少量添加で上記のＴＩ値調整剤としての機能を発現できるため特に好ましい。
【００３９】
また、本発明は、被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段を少なくとも感光体とともに一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して脱着可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として本発明の帯電ローラを使用することが望ましい。
【００４０】
また、本発明は、被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、帯電された前記被帯電体面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写部材により転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として本発明の帯電ローラを使用することが望ましい。
【００４１】
接触現像で、高転写性の球状トナーを用いるシステムは、静電潜像の再現性に優れた、即ち、高画質化に適したシステムである。本発明の帯電部材は、被帯電体面を均一に帯電処理できることから、本プロセスカートリッジ、画像形成装置に適した部材であると言える。
【００４２】
球状トナーとしては、具体的には形状係数としてＳＦ−１が１００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものが望ましい。
【００４３】
このＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、インターフェースを介してその画像情報をニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行ない、下式より算出し得られた値を定義している。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
（ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＰＥＲＩ：周長）
このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１００から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなるにつれてトナーの表面の凹凸が顕著になる。
【００４４】
また、さらに除電手段を有しないプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置に本発明の帯電部材は適している。除電手段を有しないプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置は、小型化、省力化が可能なシステムであるが、その一方、除電装置がないため、帯電ローラに、より均一な帯電処理性能が求められるシステムでもある。この点で、本発明の帯電部材は、本発明のプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置に適した部材であると言える。
【００４５】
また、本発明の帯電部材は、直流電圧＋交流電圧の重畳電圧や直流電圧のみ等の電圧印加により、被帯電体面を均一帯電処理する接触帯電部材として使用できるが、特に直流電圧のみの印加の場合よりその性能を発揮する。
【００４６】
これは、直流電圧＋交流電圧重畳に比べ、直流電圧のみを印加して帯電処理する場合汚損物質の付着ムラ起因の帯電不良を発生しやすいためである。
【００４７】
帯電部材は多層構成をとり表面層の体積抵抗率は１０６〜１０１３Ω・ｃｍの範囲が好ましい。また特許文献３に示されるように表面層の体積抵抗率は表面層に接する下層の体積抵抗率より大きいことが必要である。下層の体積抵抗としては１００〜１０１１Ω・ｃｍ、特には１０２〜１０１０Ω・ｃｍの範囲が好ましい。
【００４８】
【特許文献３】
特開平１−７３３６４号
下層（弾性層）の材質としてはアルミニウム，鉄，銅等の金属，ポリアセチレン，ポリピロール，ポリチオフエン等の導電性高分子、カーボン、導電性金属酸化物、金属、イオン導電性物質等を分散させて導電性処理したゴムや絶縁性樹脂など（例えば、ヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム及びフッ素ゴム等のゴム材料、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル及びポリアミド系等の熱可塑性エラストマー等）を用いることができる。
【００４９】
表面層の材質としては、特に制限はなく、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等など、また必要に応じて、上記の導電性処理材を分散させたものを用いることができる。
【００５０】
好ましい実施態様を以下に示す。
【００５１】
［実施態様１］ 少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【００５２】
［実施態様２］ 前記表面性制御材の平均粒子径が１〜３０μｍであることを特徴とする実施態様１に記載の帯電ローラ。
【００５３】
［実施態様３］ 前記表面性制御材の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であることを特徴とする実施態様２に記載の帯電ローラ。
【００５４】
［実施態様４］ 被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段を少なくとも感光体とともに一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して脱着可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として実施態様１〜３のいずれかに記載の帯電ローラを使用したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００５５】
［実施態様５］ 前記帯電ローラに印加する電圧が直流電圧であることを特徴とする実施態様４に記載のプロセスカートリッジ。
【００５６】
［実施態様６］ 転写手段と帯電手段との間に除電手段を有さないことを特徴とする実施態様４または５に記載のプロセスカートリッジ。
【００５７】
［実施態様７］ 被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、帯電された前記被帯電体面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写部材により転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記接触帯電手段として実施態様１〜３のいずれかに記載の帯電ローラを使用したことを特徴とする画像形成装置。
【００５８】
［実施態様８］ 前記帯電ローラに印加する電圧が直流電圧であることを特徴とする実施態様７に記載の画像形成装置。
【００５９】
［実施態様９］ 前記転写手段と前記帯電手段との間に除電手段を有さないことを特徴とする実施態様７または８に記載の画像形成装置。
【００６０】
【実施例】
以下に、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
【００６１】
実施例１
Ｉ． 弾性層の作製
エピクロルヒドリンゴム（三元共重合体） １００質量部
軽質炭酸カルシウム ３０質量部
可塑剤（数平均分子量 ４０００） １０質量部
ステアリン酸亜鉛 １質量部
老化防止剤 ＭＢ ０．５質量部
酸化亜鉛 ５質量部
四級アンモニウム塩［下記式（１）］ ３質量部
【００６２】
【化１】
Ｒ１＝ＣＨ３（ＣＨ２）６ＣＨ２
Ｒ２＝ＣＨ３
Ｒ３＝ＣＨ３
Ｒ４＝ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ
ｎ＝１
Ｘ＝ＣｌＯ４
以上の材料を４５℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練して、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム１００質量部に対し加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのＤＭ１質量部、ＴＳ０．５質量部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを、Φ６ｍｍステンレススチール製芯金の周囲に外径Φ１５ｍｍのローラ状になるように押出し成型機にて作製し、加熱蒸気加硫した後、外径がφ１２ｍｍになるように精密研磨加工を行った。
【００６３】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製
ラクトン変性アクリルポリオール（ＯＨ価 ９０ＫＯＨ ｍｇ／ｇ）１００質量部、メチルイソブチルケトン ３３０質量部、導電性酸化錫（フッ素系シランカップリング剤表面処理、粉体抵抗１０３Ω・ｃｍ、平均粒径 ０．０２μｍ） ９０質量部、シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）２．５質量部、変性ジメチルシリコーンオイル ０．０８質量部、架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０） ３５質量部の割合で配合した混合液をボールミルにて分散させた後、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のブタノンオキシムブロック体とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）のアセトオキシムブロック体の１：１（当量比）混合物をＮＣＯ／ＯＨ＝１．０となるように添加、溶解し表面層用塗料を調製した。
【００６４】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００６５】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製
下記手順にて帯電部材を作製した。
【００６６】
表面層用塗料を弾性ローラの上に、まず浸漬塗布し、１０分間風乾した後、上下を逆さにして、浸漬塗布し、３０分風乾した。１６０℃で１時間乾燥することにより帯電部材を得た。
【００６７】
ＩＶ． 帯電部材の評価
上記の帯電部材について、下記評価を行った。
【００６８】
１） 表面性評価
表面粗さの測定は、小坂研究所製：表面粗度計ＳＥ−３３００Ｈを用い、ＪＩＳ１９８２に基づき、カットオフ０．８ｍｍ、測定距離８ｍｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｓの測定条件にて、帯電部材長手方向１０ｍｍ間隔、周方向３個所（任意の場所を起点に１２０°刻み）のＲｚ、Ｓｍを測定し、Ｒｚ、Ｓｍの最大値、最小値を求めた。
【００６９】
２） 画像評価（帯電均一性評価）
帯電部材をレーザービームプリンター（レーザージェット４ｓｉ ヒューレットパッカード製、改造して前述の前露光手段を付加、球状トナー使用 （ＳＦ−１ １１０、ＳＦ−２ １１０）に用いられるカートリッジの一次帯電器位置に取り付け、１５℃／１０％の環境下に１日放置した後、前記レーザービームプリンターに取り付け、
直流電圧 −１２００Ｖ
のバイアス条件で画像評価を行った。
【００７０】
（１） 画像濃度ムラ
ハーフトーン印字画像を画出しし、反射濃度計ＲＤ９１８（マクベス製）を使用し、画像濃度を５点にて測定し、その最大値と最小値を求めた。
【００７１】
（２） 画像異常
ハーフトーン印字した際の画像異常（表面性不良起因のガサツキ）を目視で評価した。
【００７２】
（３） 総合評価
帯電均一性（画像濃度ムラ、画像異常等）の観点からランク付けした。
【００７３】
良好 Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ＞Ｆ 不良
３） 表面層の膜厚ばらつき
上記１）、２）の評価後、帯電部材長手方向１０ｍｍ間隔でサンプリングを行ない、ＳＥＭにより各サンプルの平均膜厚を測定し、その平均膜厚の最大値と最小値を求めた。
【００７４】
結果を表１に示す。
【００７５】
実施例２
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００７６】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 ２．０質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００７７】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
９．５ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１３．３ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００７８】
ＴＩ値＝１．４
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００７９】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００８０】
結果を表１に示す。
【００８１】
実施例３
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００８２】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 １．５質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００８３】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
９．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１０．８ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００８４】
ＴＩ値＝１．２
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００８５】
ＩＶ． 電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００８６】
結果を表１に示す。
【００８７】
実施例４
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００８８】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 ８．５質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００８９】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
２０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１３０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００９０】
ＴＩ値＝６．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００９１】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００９２】
結果を表１に示す。
【００９３】
実施例５
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００９４】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 １０質量部とした以外は実施例１に同じ。
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
２５ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１７５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００９５】
ＴＩ値＝７
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００９６】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００９７】
結果を表１に示す。
【００９８】
実施例６
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００９９】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 １μｍ、ＳＦ−１ １１０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１００】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１０１】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１０２】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１０３】
結果を表１に示す。
【０１０４】
実施例７
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１０５】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ３０μｍ、ＳＦ−１ １１０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１０６】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１０７】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１０８】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１０９】
結果を表１に示す。
【０１１０】
実施例８
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１１１】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ３０μｍ、ＳＦ−１ １５０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１１２】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１１３】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１１４】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１１５】
結果を表１に示す。
【０１１６】
比較例１
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１１７】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）の代わりにシリカ粉末（シランカップリング剤処理のみ、平均粒径０．０１μｍ）とした以外は実施例１に同じ。
【０１１８】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１１．５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１１９】
ＴＩ値＝１．１５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１２０】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１２１】
結果を表１に示す。
【０１２２】
比較例２
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１２３】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）の代わりにシリカ粉末（未処理、平均粒径０．０１μｍ）とした以外は実施例１に同じ。
【０１２４】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
３０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
２４０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１２５】
ＴＩ値＝８
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１２６】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１２７】
結果を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
【発明の効果】
より高度な帯電均一性が求められるシステムにおいても画像不良を発生することのない帯電ローラ、及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触式帯電部材の一例を示す断面図
【図２】本発明における接触式帯電装置を用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図
【図３】プロセスカートリッジ概略構成図
【符号の説明】
１：スキャナユニット
２：折り返しミラー
３：感光ドラム
４：帯電ローラ
４ａ：導電性基体（芯金）
４ｂ：弾性層
４ｃ：抵抗制御層
４ｄ：表面層／被覆層
５：現像装置
６：転写ローラ／転写帯電器
７：記録材
８：定着器
９：クリーニング装置
１１：プロセスカートリッジ
２４：トナー
３０：ＬＥＤランプ
７１：カセット
７２：給紙ローラ
７３：レジストローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電子写真画像形成装置に用いられる帯電ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機、プリンタ、静電記録装置等の電子写真装置は、像担持体を帯電させる一次帯電手段等の被帯電体を均一に帯電する手段を含んでいる。一次帯電手段を例にとると、その際用いられる帯電法として、従来のコロナ帯電法よりもオゾン発生量が大幅に少ない接触式帯電法の検討が行われ、実用化されている。
【０００３】
接触式帯電法とは、電圧を印加した帯電部材を被帯電体に当接させて被帯電体を帯電させるものであるが、当接部近傍の微小間隙で生じる放電現象を利用して被帯電体を帯電させる場合が一般的である。
【０００４】
接触式帯電部材としては、少なくとも弾性層に被帯電体と接触する表面層の２層を含む構成のものが広く用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
接触帯電部材の重要特性として、感光体に対する均一帯電性が挙げられる。均一性を向上させる方法として、抵抗分布の均一化、表面性向上が検討されている。例えば、前者については、接触帯電部材表面層中の導電性物質の分散を向上させる、体積固有抵抗が比較的低い樹脂を接触帯電部材表面層の結着材料に用いる、または、接触帯電部材を構成する各層の膜厚を均一に調整する等の方策が挙げられる。後者については、接触帯電部材表面層にレベリング剤を添加する、または、接触帯電部材弾性層の表面性を向上させる等の方策がある。また、表面性に関しては、特許文献１において、接触帯電部材の最外層の表面粗さを５μｍ以下とすることで直流電圧のみを印加して被帯電体を帯電処理する場合でも均一帯電性が得られるとの提案がなされ、特許文献２においては、接触帯電部材の表面粗さをＪＩＳ規格Ｂ−０６０１にもとづいて測定した十点平均表面粗さＲｚスケールで２０μｍ以下とすることにより、帯電電位の均一性を常に確保し良好画像が得られるとの提案がなされている。
【０００６】
上記提案により、帯電均一性は格段に向上したが、近年の画像形成装置は以下の特徴を有する。
【０００７】
１．各種メディア（厚紙、薄紙、光沢紙等）に対応するため、低速から高速までの印字、複写を１台の装置で行なう必要がある。しかし、従来提案されている帯電部材においては、特に低速モードにおける帯電均一性のレベルが悪く、更なる改良が強く求められている。
【０００８】
２．接触現像方式の採用においては、感光ドラムに形成された潜像をより忠実に再現するシステムであるため、潜像のムラを小さくするため、従来求められていたレベル以上の帯電均一性が必要になってきている。
【０００９】
本発明は上記の点を鑑みてなされたもので、その目的は、より高度な帯電均一性が求められるシステムにおいても画像不良を発生することのない帯電ローラを提供することにある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−３４１６２０号公報
【特許文献２】
特開平８−２８６４６８号公報
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電ローラである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態の一例を以下に説明する。
【００１３】
本発明の帯電ローラの断面図を図１に示す。
【００１４】
帯電ローラ４は、導電性基体である芯金（４ａ）、弾力性を付与する導電性弾性層（４ｂ）、表面層である被覆層（４ｄ）からなり、必要に応じて帯電ローラの抵抗を制御する抵抗制御層（４ｃ）が弾性層（４ｂ）の外側に設けられる。
【００１５】
図２は本実施の形態の画像形成装置の一例の概略図を示す。
【００１６】
感光ドラム３は、帯電ローラ４によって均一に帯電された後、表面にレーザ光を照射され、静電潜像が形成される。ここで、帯電ローラ４は芯金両端から総圧１ｋｇの荷重で加圧し、−１２００Ｖ〜−１５００ＶのＤＣ電圧を印加する。
【００１７】
また、レーザ、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザ光がスキャン出力され、このレーザ光は折り返しミラー２で反射して像担持体である感光ドラム３上に照射される。レーザ光の照射によって形成された静電潜像は、現像装置５内のトナー２４によってトナー像として現像されて顕像化される。
一方、カセット７１内に収納された記録材７は、給紙ローラ７２によって感光ドラム３での潜像の形成と同期してレジストローラ７３まで供給される。そして、この記録材７は、レジストローラ７３によって感光ドラム３上に形成された潜像の先端と同期して、転写ローラからなる転写帯電器６に搬送され、転写帯電器６によって前記トナー像が該記録材７に転写される。トナー像を転写された記録材７は定着器８によってトナー像を永久定着された後、最後に装置外部に排出される。なお、感光ドラム３上に残留したトナーは弾性ブレードからなるクリーニング装置９によって除去される。
【００１８】
なお、図２及び図３に示すように、前記感光ドラム３、帯電ローラ４、現像装置５、クリーニング装置９は一括してユニット化されたプロセスカートリッジ１１として提供される。
【００１９】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【００２０】
少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて前記表面層を形成することで、帯電均一性が向上する。
【００２１】
ここで、粘度は、塗料温度を２５℃に調整した後、Ｂ型粘度計用いて測定した回転数６０ｒｍにおける値であり、ＴＩ値は、下記式により求めた値である。
【００２２】
ＴＩ＝η（回転数６ｒｐｍでの粘度）／η（回転数６０ｒｐｍでの粘度）
まず、表面層の膜厚は０．１〜５００μｍの範囲が好ましい。
【００２３】
塗工方法としては、ディッピング、ロールコート、リングコート、スプレー塗工、静電塗工等あるが、上記の範囲に安定して制御するためには、塗料粘度としては、１〜５００ｃｐｓに調整する必要がある。
【００２４】
本発明者らが、上記粘度範囲の塗料について、塗料のＴＩ値と表面層の表面性、膜厚バラツキと帯電均一性との関係を鋭意検討した結果、ＴＩ値を上記範囲に調整することで、表面層の表面性制御材の分布が均一化されると同時に、表面層の膜厚ムラ等が低減され、帯電均一性が向上することが分かり、本発明に至った。
【００２５】
ＴＩ値が１．２より小さいと、膜厚のバラツキは小さいものの、表面性制御材の分布にムラができ、表面粗さのバラツキが大きく帯電均一性が不良となる。これは、塗料の構造粘性が小さくなると、塗工されたウェットな膜中での表面性制御材が流れやすくなり、分布にムラができるためである。
【００２６】
一方、ＴＩ値が７．０より大きくなると、塗料のレベリング性が低下し、表面層のうねりに起因した膜厚ムラが生じ、帯電均一性が不良となる。
【００２７】
本発明においては、表面性調整剤として表面層に平均一次粒子径１〜３０μｍ以下のものを用いることが望ましい。
【００２８】
表面層に表面性調整剤として平均粒子径１〜３０μｍの粉体を添加することで、Ｒｚの位置バラツキを激減できることが検討の結果分かった。
【００２９】
平均粒子径が１μｍより小さい場合には、表面調整材としての効果がなお、使用環境の変化による表面層の抵抗安定性が向上するために、疎水化処理することは、帯電均一性の安定化に繋がる。
【００３０】
表面調整剤としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＣＲ、シリコーンゴム等のゴム粒子、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド、系の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等のエラストマー粒子、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、等の樹脂粒子、等の粉体が挙げられ、それ自体疎水性が不足するものにおいては、例えば表面処理（シラン系、チタネート系、フッ素系カップリング剤処理等）等を行なう。
【００３１】
上述の平均粒子径は、電子顕微鏡を用いて任意の粒子１００個の粒子径を測定し、それらの総和を個数１００で割った単純平均値とする。但し、粒子は真球状とは限らないため、粒子の最大長さ（長径）と最小長さ（短径）を合計し２で割った値を粒子個々の粒子径とした。
【００３２】
なお実際、表面性調整剤を選定する際には、下記の点も考慮する必要がある。
・結着材料との混合性
・耐溶剤性
・耐熱性
また、本発明において、球状粒子の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であることが望ましい。
【００３３】
形状係数ＳＦ１は、球状物質の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。
【００３４】
つまり次式、
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で定義されるものである。
【００３５】
日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、絶縁性粒子を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、インターフェースを介して、ニコレ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行ない、上式より算出したものである。
【００３６】
ＳＦ１が１５０と大きい場合は、同程度のＲｚ、同程度のＲｚの位置バラツキであっても、表面のプロファイルが不規則（例えばＳｍの位置バラツキが大きくなる）となり、帯電に微少のムラが発生する。
【００３７】
これは、通常の画像においては問題とならないが、より帯電均一性が求められる高精細画像の印刷においては、考慮する必要がある。
【００３８】
チクソ性付与剤としては、例えば、微粒子状のシリカ、酸化アルミニウム、酸化チタンのほか塩化ビニルプラスチゾル、表面処理をしたベントナイト、炭酸カルシウム等が挙げられるが、この中で、疎水化処理（シラン系、チタネート系、フッ素系カップリング剤処理等）したシリカは、少量添加で上記のＴＩ値調整剤としての機能を発現できるため特に好ましい。
【００３９】
また、本発明は、被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段を少なくとも感光体とともに一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して脱着可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として本発明の帯電ローラを使用することが望ましい。
【００４０】
また、本発明は、被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、帯電された前記被帯電体面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写部材により転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として本発明の帯電ローラを使用することが望ましい。
【００４１】
接触現像で、高転写性の球状トナーを用いるシステムは、静電潜像の再現性に優れた、即ち、高画質化に適したシステムである。本発明の帯電部材は、被帯電体面を均一に帯電処理できることから、本プロセスカートリッジ、画像形成装置に適した部材であると言える。
【００４２】
球状トナーとしては、具体的には形状係数としてＳＦ−１が１００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものが望ましい。
【００４３】
このＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、インターフェースを介してその画像情報をニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行ない、下式より算出し得られた値を定義している。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
（ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＰＥＲＩ：周長）
このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１００から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなるにつれてトナーの表面の凹凸が顕著になる。
【００４４】
また、さらに除電手段を有しないプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置に本発明の帯電部材は適している。除電手段を有しないプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置は、小型化、省力化が可能なシステムであるが、その一方、除電装置がないため、帯電ローラに、より均一な帯電処理性能が求められるシステムでもある。この点で、本発明の帯電部材は、本発明のプロセスカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置に適した部材であると言える。
【００４５】
また、本発明の帯電部材は、直流電圧＋交流電圧の重畳電圧や直流電圧のみ等の電圧印加により、被帯電体面を均一帯電処理する接触帯電部材として使用できるが、特に直流電圧のみの印加の場合よりその性能を発揮する。
【００４６】
これは、直流電圧＋交流電圧重畳に比べ、直流電圧のみを印加して帯電処理する場合汚損物質の付着ムラ起因の帯電不良を発生しやすいためである。
【００４７】
帯電部材は多層構成をとり表面層の体積抵抗率は１０６〜１０１３Ω・ｃｍの範囲が好ましい。また特許文献３に示されるように表面層の体積抵抗率は表面層に接する下層の体積抵抗率より大きいことが必要である。下層の体積抵抗としては１００〜１０１１Ω・ｃｍ、特には１０２〜１０１０Ω・ｃｍの範囲が好ましい。
【００４８】
【特許文献３】
特開平１−７３３６４号
下層（弾性層）の材質としてはアルミニウム，鉄，銅等の金属，ポリアセチレン，ポリピロール，ポリチオフエン等の導電性高分子、カーボン、導電性金属酸化物、金属、イオン導電性物質等を分散させて導電性処理したゴムや絶縁性樹脂など（例えば、ヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム及びフッ素ゴム等のゴム材料、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル及びポリアミド系等の熱可塑性エラストマー等）を用いることができる。
【００４９】
表面層の材質としては、特に制限はなく、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂等など、また必要に応じて、上記の導電性処理材を分散させたものを用いることができる。
【００５０】
好ましい実施態様を以下に示す。
【００５１】
［実施態様１］ 少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
【００５２】
［実施態様２］ 前記表面性制御材の平均粒子径が１〜３０μｍであることを特徴とする実施態様１に記載の帯電ローラ。
【００５３】
［実施態様３］ 前記表面性制御材の形状係数ＳＦ−１が１００以上１５０以下であることを特徴とする実施態様２に記載の帯電ローラ。
【００５４】
［実施態様４］ 被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段を少なくとも感光体とともに一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して脱着可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記帯電部材として実施態様１〜３のいずれかに記載の帯電ローラを使用したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【００５５】
［実施態様５］ 前記帯電ローラに印加する電圧が直流電圧であることを特徴とする実施態様４に記載のプロセスカートリッジ。
【００５６】
［実施態様６］ 転写手段と帯電手段との間に除電手段を有さないことを特徴とする実施態様４または５に記載のプロセスカートリッジ。
【００５７】
［実施態様７］ 被帯電体面に接触させた帯電部材に電圧を印加して前記被帯電体面を帯電処理する接触帯電手段と、帯電された前記被帯電体面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記感光体上のトナー像を転写部材により転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
前記現像手段が、接触現像法を行なう現像ローラを有し、前記現像手段によって前記静電潜像に付着されるトナーとして、球状トナーを使用し、
前記接触帯電手段として実施態様１〜３のいずれかに記載の帯電ローラを使用したことを特徴とする画像形成装置。
【００５８】
［実施態様８］ 前記帯電ローラに印加する電圧が直流電圧であることを特徴とする実施態様７に記載の画像形成装置。
【００５９】
［実施態様９］ 前記転写手段と前記帯電手段との間に除電手段を有さないことを特徴とする実施態様７または８に記載の画像形成装置。
【００６０】
【実施例】
以下に、本発明について実施例を用いて詳細に説明する。
【００６１】
実施例１
Ｉ． 弾性層の作製
エピクロルヒドリンゴム（三元共重合体） １００質量部
軽質炭酸カルシウム ３０質量部
可塑剤（数平均分子量 ４０００） １０質量部
ステアリン酸亜鉛 １質量部
老化防止剤 ＭＢ ０．５質量部
酸化亜鉛 ５質量部
四級アンモニウム塩［下記式（１）］ ３質量部
【００６２】
【化１】
Ｒ２＝ＣＨ３
Ｒ３＝ＣＨ３
Ｒ４＝ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ
ｎ＝１
Ｘ＝ＣｌＯ４
以上の材料を４５℃に調節した密閉型ミキサーにて１０分間混練して、原料コンパウンドを調製した。このコンパウンドに原料ゴムのエピクロルヒドリンゴム１００質量部に対し加硫剤としての硫黄１質量部、加硫促進剤としてのＤＭ１質量部、ＴＳ０．５質量部を加え、２０℃に冷却した２本ロール機にて１０分間混練した。得られたコンパウンドを、Φ６ｍｍステンレススチール製芯金の周囲に外径Φ１５ｍｍのローラ状になるように押出し成型機にて作製し、加熱蒸気加硫した後、外径がφ１２ｍｍになるように精密研磨加工を行った。
【００６３】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製
ラクトン変性アクリルポリオール（ＯＨ価 ９０ＫＯＨ ｍｇ／ｇ）１００質量部、メチルイソブチルケトン ３３０質量部、導電性酸化錫（フッ素系シランカップリング剤表面処理、粉体抵抗１０３Ω・ｃｍ、平均粒径 ０．０２μｍ） ９０質量部、シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）２．５質量部、変性ジメチルシリコーンオイル ０．０８質量部、架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０） ３５質量部の割合で配合した混合液をボールミルにて分散させた後、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のブタノンオキシムブロック体とイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）のアセトオキシムブロック体の１：１（当量比）混合物をＮＣＯ／ＯＨ＝１．０となるように添加、溶解し表面層用塗料を調製した。
【００６４】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００６５】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製
下記手順にて帯電部材を作製した。
【００６６】
表面層用塗料を弾性ローラの上に、まず浸漬塗布し、１０分間風乾した後、上下を逆さにして、浸漬塗布し、３０分風乾した。１６０℃で１時間乾燥することにより帯電部材を得た。
【００６７】
ＩＶ． 帯電部材の評価
上記の帯電部材について、下記評価を行った。
【００６８】
１） 表面性評価
表面粗さの測定は、小坂研究所製：表面粗度計ＳＥ−３３００Ｈを用い、ＪＩＳ１９８２に基づき、カットオフ０．８ｍｍ、測定距離８ｍｍ、送り速度０．１ｍｍ／ｓの測定条件にて、帯電部材長手方向１０ｍｍ間隔、周方向３個所（任意の場所を起点に１２０°刻み）のＲｚ、Ｓｍを測定し、Ｒｚ、Ｓｍの最大値、最小値を求めた。
【００６９】
２） 画像評価（帯電均一性評価）
帯電部材をレーザービームプリンター（レーザージェット４ｓｉ ヒューレットパッカード製、改造して前述の前露光手段を付加、球状トナー使用 （ＳＦ−１ １１０、ＳＦ−２ １１０）に用いられるカートリッジの一次帯電器位置に取り付け、１５℃／１０％の環境下に１日放置した後、前記レーザービームプリンターに取り付け、
直流電圧 −１２００Ｖ
のバイアス条件で画像評価を行った。
【００７０】
（１） 画像濃度ムラ
ハーフトーン印字画像を画出しし、反射濃度計ＲＤ９１８（マクベス製）を使用し、画像濃度を５点にて測定し、その最大値と最小値を求めた。
【００７１】
（２） 画像異常
ハーフトーン印字した際の画像異常（表面性不良起因のガサツキ）を目視で評価した。
【００７２】
（３） 総合評価
帯電均一性（画像濃度ムラ、画像異常等）の観点からランク付けした。
【００７３】
良好 Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ＞Ｆ 不良
３） 表面層の膜厚ばらつき
上記１）、２）の評価後、帯電部材長手方向１０ｍｍ間隔でサンプリングを行ない、ＳＥＭにより各サンプルの平均膜厚を測定し、その平均膜厚の最大値と最小値を求めた。
【００７４】
結果を表１に示す。
【００７５】
実施例２
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００７６】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 ２．０質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００７７】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
９．５ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１３．３ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００７８】
ＴＩ値＝１．４
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００７９】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００８０】
結果を表１に示す。
【００８１】
実施例３
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００８２】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 １．５質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００８３】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
９．０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１０．８ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００８４】
ＴＩ値＝１．２
ＩＩＩ ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００８５】
ＩＶ． 電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００８６】
結果を表１に示す。
【００８７】
実施例４
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００８８】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 ８．５質量部とした以外は実施例１に同じ。
【００８９】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
２０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１３０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００９０】
ＴＩ値＝６．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００９１】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００９２】
結果を表１に示す。
【００９３】
実施例５
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００９４】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末 １０質量部とした以外は実施例１に同じ。
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
２５ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１７５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【００９５】
ＴＩ値＝７
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【００９６】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【００９７】
結果を表１に示す。
【００９８】
実施例６
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【００９９】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 １μｍ、ＳＦ−１ １１０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１００】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１０１】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１０２】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１０３】
結果を表１に示す。
【０１０４】
実施例７
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１０５】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ３０μｍ、ＳＦ−１ １１０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１０６】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１０７】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１０８】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１０９】
結果を表１に示す。
【０１１０】
実施例８
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１１１】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ２０μｍ、ＳＦ−１ １１０）の代わりに架橋タイプアクリル樹脂粉末（平均粒径 ３０μｍ、ＳＦ−１ １５０）とした以外は実施例１に同じ。
【０１１２】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１１３】
ＴＩ値＝１．５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１１４】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１１５】
結果を表１に示す。
【０１１６】
比較例１
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１１７】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）の代わりにシリカ粉末（シランカップリング剤処理のみ、平均粒径０．０１μｍ）とした以外は実施例１に同じ。
【０１１８】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
１０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
１１．５ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１１９】
ＴＩ値＝１．１５
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１２０】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１２１】
結果を表１に示す。
【０１２２】
比較例２
Ｉ． 弾性層の作製：実施例１に同じ。
【０１２３】
ＩＩ． 表面層用塗料の調製：シリカ粉末（シランカップリング剤、シリコーンオイル処理、平均粒径０．０１μｍ）の代わりにシリカ粉末（未処理、平均粒径０．０１μｍ）とした以外は実施例１に同じ。
【０１２４】
表面層用塗料の粘度をＢ型粘度計で測定したところ、
３０ｃｐ（塗料温度２５℃、６０ｒｐｍ）
２４０ｃｐ（塗料温度２５℃、６ｒｐｍ）であった。
【０１２５】
ＴＩ値＝８
ＩＩＩ． 帯電部材の作製：実施例１と同様にして帯電部材を得た。
【０１２６】
ＩＶ． 帯電部材の評価：上記帯電部材を、実施例１と同じ条件で評価した。
【０１２７】
結果を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
【発明の効果】
より高度な帯電均一性が求められるシステムにおいても画像不良を発生することのない帯電ローラ、及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接触式帯電部材の一例を示す断面図
【図２】本発明における接触式帯電装置を用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図
【図３】プロセスカートリッジ概略構成図
【符号の説明】
１：スキャナユニット
２：折り返しミラー
３：感光ドラム
４：帯電ローラ
４ａ：導電性基体（芯金）
４ｂ：弾性層
４ｃ：抵抗制御層
４ｄ：表面層／被覆層
５：現像装置
６：転写ローラ／転写帯電器
７：記録材
８：定着器
９：クリーニング装置
１１：プロセスカートリッジ
２４：トナー
３０：ＬＥＤランプ
７１：カセット
７２：給紙ローラ
７３：レジストローラ
Claims (1)
- 少なくとも表面層に表面性制御材を有する帯電ローラにおいて、前記表面層が、１〜５００ｃｐｓの粘度、かつ１．２〜７．０のチクソトロピックインデックス（ＴＩ値）を有する塗料を用いて形成されていることを特徴とする帯電ローラ。
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