JP2005114950A - 帯電部材及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗ムラが小さく均一な帯電性が得られ、長期使用時の抵抗変動が少なく、耐磨耗性と非粘着性に優れ、長期圧接時の感光体との固着性のない帯電部材の提供。
【解決手段】本発明に係る帯電部材は、帯電部材を構成する導電性弾性体が海島構造を形成する少なくとも２種類以上のイオン導電性ポリマー材料から成り、島部に含有された充填剤の充填率が海部である連続相より大きいことを特徴とする。ここで、前記島部の平均サイズは０．０１μｍ以上１μｍ以下である。又、前記充填剤には、その表面に親水基を有し、無機化合物であり、絶縁性を有するシリカ等が用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真装置等に用いられる帯電部材、更に詳細には電圧を印加した帯電部材で被帯電体表面の帯電を行う帯電、転写等の帯電部材及びこれを用いた複写機、光プリンタ・静電記録装置等の画像形成装置に関する。

電子写真装置（複写機、光プリンタ等）・静電記録装置等の画像形成装置において、感光体・誘電体等の被帯電体としての像担持体面を帯電処理する手段機器としては従来からコロナ帯電機が利用されている。コロナ放電装置は、像担持体等の被帯電体面を所定の電位に均一に帯電処理する手段として有効である。しかしながら、高圧電源を必要とし、コロナ放電を用いるため好ましくないオゾンが発生する等の問題を有している。

上記のコロナ放電装置に対して、前記のような電圧を印加した帯電部材を被帯電体に近接、又は接触させて被帯電体面を帯電処理する接触帯電装置は電源の低圧化が図られ、オゾン発生量が少ない等の長所を有している。このような帯電部材としては、被帯電体の均一性、感光体等の被帯電体表面のピンホール・傷等により生ずるリークを防止するために低い導電性が必要とされる。

例えば、複写機等の画像形成装置に用いられる転写ローラの場合、感光体、中間転写体、転写ドラム等の像担持体上のトナー像を転写紙上に転写するための部材であり、トナー像が現像された感光体等に被帯電体である転写紙を介して転写ローラを圧接し、該トナー像のトナーと逆極性の電荷を供給することにより感光体等の該トナーを紙へ吸着させて転写しているが、ここで転写紙へ供給する電荷密度の大きさは画質に大きな影響を及ぼす。

即ち、該電荷密度が小さいとトナー吸着力が弱くなるため、特に乾燥紙の場合「飛び散り」が発生したり、逆に大きい場合はトナーの逆極性帯電による「にじみ」が発生したり、高品質の画像が得られない。又、電荷密度が不均一であると、ベタ黒転写性に濃度ムラが生じたり、砂地等の斑点状の転写ムラが生じたりする。従って、表面の導電性が均一であることが望まれる。

この要求に対し、金属等の導電性芯金材上に、カーボンブラックやグラファイト、或は酸化チタン、酸化銀等の金属酸化物、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉、これらを粒子表面に被覆処理して導電化した粒子等の導電性粒子を混合分散した導電性ゴムローラが使用される。

しかしながら、上記導電粒子を分散したゴムローラは、その抵抗値調整が難しい他、導電粒子の分散ムラによる局所的抵抗のバラツキが生じ、結果として帯電ムラを引き起こし、部分リークによる感光体破壊を生じたりする問題があった。

これに対し、ＢＲやヒドリンゴム等の極性ポリマーを用いた部材が提案されている。特許文献１では、アクリロニトリル量が１８〜４０質量％であるＮＢＲとエチレンオキサイド量が１０〜４０モル％であるエピクロルヒドリン系共重合体とを質量比で８０：２０〜２０：８０の割合で重合させて得られるゴム組成物を用いることで、抵抗ムラや、耐オゾン性を改善した導電性弾性ローラーが得られることが記載されている。

又、特許文献２では、ポリエーテルポリマー単体若しくはエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系共重合ゴムとのブレンド組成物を用いることで、表面摩擦抵抗と体積固有抵抗を低減化したローラが開示されている。一般に２種類以上のポリマーをブレンドした場合、ブレンド比や相溶性によるが、海島構造を採る。

しかしながら、これらのブレンド系では海島構造を制御していないために、局所抵抗ムラによる画像不良や長期使用時における大幅な導電性の変化による画像不良を起こす問題や耐磨耗性に問題があった。即ち、島サイズの大きさや島の分散状態により局所的な抵抗ムラが生じる。

又、ＮＢＲ等の分子中に共役ジエン成分を有するポリマーはオゾンや熱によって劣化し易く、例えばＢＲが海相である場合にはローラ表面からの劣化がローラ深さ方向に進展していき、又、島相である場合にも島相が大きければ大きいほど劣化の度合いが大きくなってしまうため、ローラ表面にＢＲ劣化物の層ができてしまい、ローラ抵抗が上昇してしまう。

更に、海島相間の界面強度が弱いと長期使用時の繰り返し変形によって相間剥離が生じることにより磨耗が促進され、転写ローラに使用したときの紙等の転写体の搬送が不均一になり、画像上ムラとなって現れる場合があった。

又、極性の強いポリマーのみから成るローラは接着性が強いため、感光体等の被帯電体との長期接触放置において粘着又は固着してしまい、被帯電体上に帯電部材の成分の移行や、固着等の弊害の懸念がある。

抵抗値の調整安定化、環境安定性等を狙いとして、特許文献３には、電子導電性充填剤を海部に分散させた例が開示され、特許文献４には、溶解度パラメーターの異なるゴムをブレンドしそのそれらの界面カーボンブラックを偏在させる例が開示されているが、これらの場合、導電剤の分布によってやはり導電性の微小領域でのバラツキが生じる。又、その添加量によっては電子導電特性が優位となり、従来の問題を再現する懸念がある。

特許文献５には、島部に電子導電性充填剤を分散させた島部をイオン導電性ポリマーの海部に分散させる例が開示されているが、この場合、固着性は改善方向にあるが、その非相溶性から島部を小さく制御するのが困難であり、添加量の増加に伴って島部が凝集する傾向にある。

特開平１１−０６５２６９号公報（段落［０００４］，［０００５］） 特開２００１−１１５００５号公報（段落［０００７］〜［００２７］） 特開２０００−３３６２１２号公報（段落［０００５］，［０００６］） 特開平１０−２５４２１５号公報（段落［００１２］〜［００１６］） 特開２００２−００３６５１号公報（段落［００１３］〜［００１６］）

本発明は上記問題に鑑みなされたもので、その目的とする処は、抵抗ムラが小さく均一な帯電性が得られ、長期使用時の抵抗変動が少なく、耐磨耗性と非粘着性に優れ、長期圧接時の感光体との固着性のない帯電部材及びこれを備える画像形成装置を提供することにある

本発明に係る帯電部材は、帯電部材を構成する導電性弾性体が海島構造を形成する少なくとも２種類以上のイオン導電性ポリマー材料から成り、島部に含有された充填剤の充填率が海部である連続相より高いことを特徴とする。

即ち、本発明では海島構造を採る少なくとも２種類以上のイオン導電性ポリマー材料から成るポリマー材料において、島部に充填剤を偏在させることにより、島部の強度が上り、耐磨耗性が向上したり、分散性が改良され、島サイズを小さく制御できる効果がある。これにより導電性が均一化される。更には、ポリマーは充填剤の周囲を取り囲むように存在するため、同じ粒子径で分散しているとすると、充填剤がない場合に比べて、同じ添加量でも結果的に分散粒子数は多くなり、効果的に抵抗値を下げることができる。更に、界面の強度や接着性を改善したり、添加剤の島部への分散を改善し、加硫反応等をスムーズに進行させることができる等の効果があり、これらにより非粘着性が大幅に向上する。

本発明における島部の平均サイズは１μｍ以下が好ましい。更に好ましくは、０．５μｍ以下が好ましい。即ち、帯電部材の性能は、極性ポリマーのブレンドによる海島形状において島サイズが小さく、均一分散しているために抵抗の局所ムラが少なく、抵抗ムラが少ないことが考えられる。

又、長期使用時のローラ表面劣化の深さ方向への進行が島サイズが小さく均一なほど進みにくいため、劣化生成物による抵抗変動が抑制される。特に、ＮＢＲが海相、アルキルエーテルポリマーが島相となったときにこの傾向が顕著に表れる。ＮＢＲは二重結合を多く持つため、酸化や熱劣化に弱く、ローラ表面から深さ方向に向かって劣化が進行していく。その際に、アルキルエーテルポリマー島相がこれらの進行をブロックすることが考えられる。

更に、これら２相に相溶化剤となるエピクロルヒドリンポリマーを混合することで、島サイズは更に微小化される。又、これら相溶化剤は単独で島相を形成することはなく、２層を強固に接着させるため、界面強度が上昇し、ローラ繰り返し使用時の相間剥離が抑制されることでローラ磨耗性が大きく改善される。

島部に充填される充填剤としては親水基を有する構造を有する充填剤が好ましい。即ち、ポリマーが極性を有するため、その濡れ性が良く分散性が良好になることによる。表面の極性制御にはシラン系カップリング剤やチタン系カップリング剤等のカップリング剤や、アニオン系活性剤やカチオン系活性剤等の各種界面活性剤等による充填剤の表面処理も有効である。又、補強性があり、分散が容易であることから充填剤は無機化合物であることが好ましい。又、耐圧性の向上の点からその導電性は絶縁性であることが好ましい。

以上の点から、特に充填剤はクレー等のカオリン化合物、タルク等のケイ酸マグネシウム、含水ケイ酸カルシウム、含水ケイ酸アルミニウム等の含水ケイ酸塩、シリカ等の含水ケイ酸、無水ケイ酸等のケイ酸化合物が好ましい。特にシリカは補強性があり、又、ポリエーテル系のポリマーを使用して島部を形成する場合、選択的に島部に分散される点において優れている。

又、島部の添加部数で全体の抵抗値が制御できるため、島部の抵抗値が海部に比べて低い方が好ましい。これらは、島部のポリマーの抵抗値を海部の抵抗値より低く構成することによって容易に達成される。

以上の材料構成を採る場合、島部の水分量は海部の水分量より多くなる。この場合、環境の水分量変化に対して材料の水分量変化が抑制され、環境に対する抵抗値変動が抑制される点で有効である。

更に、上記少なくとも２種の極性ポリマーに少なくとも１種の非極性ポリマーをブレンドし、該非極性ポリマーが該極性ポリマーの連続相内に島状に分散し、透過型電子顕微鏡で観察したときに島の平均サイズが１０μｍ未満である。

又、本発明においては、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも１つを感光体及び帯電手段と共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、帯電部材が上記の帯電部材である。

本発明による帯電部材は、抵抗ムラが少ないため画像ムラを生じさせないものであるとともに、長期使用時の抵抗変動が少ないため、長期に亘って高品位の画像を形成することが可能であり、且つ、充填剤を島部での充填濃度を海部より高くすることによって上記特性を維持したまま非粘着性を向上させることができ、長期保管時でも感光体への固着を生じさせないものである。

更に、これら極性ポリマーブレンド品に非極性ポリマーをブレンドし、非極性ポリマーが極性ポリマーの海相内に島相となるように制御することで、感光体へのローラ固着及び画像弊害を向上させることができる。

本発明によれば、帯電部材の導電性弾性体が海島構造を形成する少なくとも２種類以上のイオン導電性ポリマー材料から成り、島部の充填剤の充填率を海部である連続相より高くすることにより、抵抗ムラが小さく均一な帯電性が得られ、長期使用時の抵抗変動が少なく、耐磨耗性と非粘着性に優れ、長期圧接時の感光体との固着性の少ない帯電部材を得ることができる。

本発明による例を図２に示す。

本発明による帯電部材の導電性弾性体の形成に用いられる極性ポリマーとしては、極性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、エピクロルヒドリンポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム等が挙げられる。これらの中でも、極性ポリマー自身の電気抵抗が低い点で、エピクロルヒドリンポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体、ＮＢＲ、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体が好適に用いられる。

相溶化剤は２種類の極性ポリマーをより細かく混合させるために用いる。相溶化剤としては、ブレンドするポリマー各々に相溶性を有する或はこれらに反応する基を有する共重合体や、この反応性基等で変性した有機化合物が挙げられる。これらは使用するポリマーに合わせて適宜選択する必要がある。例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）とアルキルエーテル系ポリマーをブレンドする系では、エピクロルヒドリンポリマー、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合体、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合体を相溶化剤として用いることができる。特に、島サイズ小径化の点でエピクロルヒドリンポリマーを用いることが好ましい。これらの添加量は全ポリマー合計１００質量部に対して３〜３０質量部が好ましい。３質量部未満であると相溶化剤としての効果が現れず、３０質量部以上であると抵抗調整が困難になる。

成形物はこれらポリマーに相溶化剤やその他配合剤を混合したコンパウンドを加硫することで得られる。成形物における２種類の極性ポリマーの海島構造において、島サイズは次のように決定する。

即ち、得られた成形物からクライオミクロトームを用いて、５０ｎｍ程度の厚みの超薄切片を作製する。超薄切片は必要に応じて、四酸化オスミウムや四酸化ルテニウム等で染色処理を行う。透過型電子顕微鏡を用いてこれを観察し、得られた写真から任意の１００個の島について長径と短径を測定し、（長径＋短径）／２を１つの島のサイズとし、その平均値を島サイズとした。ここで、島サイズは１μｍ未満が好ましい。１μｍ以上では抵抗の局所ムラが生じ、帯電部材として使用したときに画像不良を起こす原因となる。

非極性ポリマーとは、分子内に大きな双極子モーメントを持たない高分子であり、一般的に誘電率が小さい高分子である。このような非極性ポリマーとしては、具体的にはＮＲ（ＩＲ）（イソプレンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンターポリマー）、ＩＩＲ（ブチルゴム）やオレフィンエラストマー、ＳＥＢＳ系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー等が挙げられる。

又、これらのポリマーをブレンドすることによって感光体への固着が抑制されるとともに、高抵抗側への抵抗調整が可能になり、電子写真装置の種々の抵抗仕様に対し対応することができる。特に、耐オゾン性等の耐候性が問題になる場合、更に耐老化性を考慮する場合はＥＰＤＭの使用がその高耐候性の点から適している。特に、硫黄加硫の場合は共加硫性の点から、使用するＥＰＤＭのヨウ素値（ウイス法による測定値）が２０以上、好ましくは３０以上が適している。

これら非極性ポリマーの添加量は全ポリマー合計１００質量部に対して５１０〜５０質量部が好ましい。１０５質量部以下であると、固着防止に効果が現れず、５０質量部以上では非極性ポリマーが海島構造の海となる確率が高くなり、抵抗調整が困難になる。従って、これら非極性ポリマーは島として、極性ポリマーの海に分散することが必要であり、その島サイズは１０μｍ未満であることが好ましい。１０μｍ以上であると、帯電部材の表面を研磨して使用した場合に抵抗ムラが生じ易く、画像不良の原因となり易い。

ここで、非極性ポリマーの島サイズを小さくするために、相溶化剤を混合することが好ましい。非極性ポリマーにＥＰＤＭを使用した場合、相溶化剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体及びそのグラフト共重合体、エチレン／エチルアクリレート共重合体及びそのグラフト共重合体、エチレン／グリシジルメタクリレート共重合体及びそのグラフト共重合体等が好んで用いられる。これらの添加量は全ポリマー合計１００質量部に対して３１〜３０質量部が好ましい。３１質量部未満では相溶化剤としての効果が現れず、３０質量部以上では抵抗調整が困難になる。

以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。

図３は本発明による転写ローラの構成の一例を示す模式断面図である。本例の転写ローラは金属製等の導電性円筒状の導電性円柱基材３１の上に導電性弾性体層３２が設けられている。

芯金は、ステンレス製、鉄製又は防錆のため表面にニッケル−クロム鍍金等を施した鉄等より製造することができる。

各種原料は、オープンロール、ニーダー、バンバリー、インターミックス等の混合機を適宜使用して混合される。成形は、押出し機チューブ成形したものをオーブンや加硫缶又はＵＨＦ等の高周波で加硫又は加硫発泡し、更にオーブン等の加熱手段で２次加硫したチューブに前記芯金を圧入し、必要に応じて表面を研磨する等して外径を整える。この際、芯金には適宜接着剤を使用できる。又、押出しに際し芯金にゴムを被覆しながら押出す手段も用いられる。又、円筒型金型内に未加硫のゴムと芯金を装着し加熱加硫又は加硫発泡する手段も用いられる。更に、必要に応じて表層を形成して使用される。

本発明において、導電性弾性体層とは転写バイアス電圧を紙に印加することができ、且つ、均一に紙に圧接することができる程度の電気抵抗を有するものであれば良いが、好ましくは、体積抵抗値１×１０^５ Ω〜１×１０^１２Ω程度を有するものである。

又、被帯電体とのニップ幅が十分に取れ、均一な帯電が得られることや、特に転写部材の場合、線画の中央部が抜ける「中抜け」対策として低硬度が好ましく、硬度（ａｓｋｅｒ Ｃ）で２０°〜８０°が好ましい。低硬度に対してはニトリルゴムとの相溶性が良い液状ＮＢＲ等を添加する方法や発泡体にする等の手段を用いれば良い。

図１は本発明に係る帯電部材を用いた電子写真装置の概略構成を示す横断面図である。

図１において、１は被帯電体としての像担持体であり、本例のものはアルミニウム等の導電性基体層１ｂとその外周面に形成した光導電層１ａを基本構成層とするドラム型の電子写真感光体であり、これは軸１ｄを中心に図面上時計方向に所定の周速度をもって回転駆動させる。

２は感光体１の面に接して該感光体１の面を所定の極性・電位に一様に一次帯電処理する帯電部材であり、均一な導電性が要求されている。本例はローラータイプのもの、即ち帯電ローラである。帯電ローラは、前述のように中心芯金２ｃとその外周に形成した下層の導電性弾性体層２ｂと、更にその外周の形成した上層の抵抗層２ａから成り、芯金２ｃの両端部を不図示の押圧手段で感光体１の回転駆動に伴い従動駆動する。本発明の材料を抵抗層２ａや導電性弾性体層２ｂに用いても有効である。

而して、電源３で摺擦電源３ａにより芯金２ｃの所定の直流（ＤＣ）バイアス、或は直流＋交流（ＡＣ＋ＤＣ）バイアスが印加されることにより、回転する感光体１の周面が所定の極性・電位に接触帯電される。帯電部材２で均一に帯電処理を受けた感光体１の面は、次いで露光手段１０により目的画像情報の露光（レーザービーム走査露光、原稿画像のスリット露光等）を受けることにより、その周面に画像情報に対して静電潜像が形成される。

その潜像は、次いで現像手段１１によりトナー画像として順次に可視画像化されていく。このトナー画像は、次いで転写手段１２により不図示の給紙手段部から感光体１の回転と周期取りされて適正なタイミングをもって感光体１と転写手段１２との間の転写部へ搬送された転写材１４の面に順次転写されていく。

本例の転写手段１２は、転写ローラであり、転写材１４の裏からトナーと逆極性の帯電を行うことにより、感光体１の面側のトナー画像が転写材１４の表面側に転写されていく。

トナー画像の転写を受けた転写材１４は、感光体１の面から分離されて不図示の像定着手段へ搬送されて像定着を受け、画像形成物として出力される。或は、裏面にも像形成するものでは、転写部への再搬送手段へ搬送される。像転写後の感光体１の面は、クリーニング手段１３で転写残りトナー等の付着汚染物の除去を受けて洗浄面化されて繰り返して作像に供される。

帯電部材２は、図１例の画像形成装置に像担持体１の帯電手段として配置したようなローラタイプ以外にも、ブレード状タイプ、ブロック状タイプ、ベルト状タイプ等の形態に構成することができる。ローラタイプの帯電部材２は、感光体１に従動駆動されても良く、非回転のものとさせても良く、感光体１の面移動方向に順方向又は逆方向に所定の周速度をもって積極的に回転駆動させるようにしても良い。本発明に係る帯電部材は、帯電部材２及び／又は転写手段１２として用いられる。

又、電子写真装置として、上述の感光体や現像手段、クリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体、例えば、複写機、レーザービームプリンタ等に対して着脱自在に構成しても良い。例えば、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つを感光体及び帯電手段と共に一体に支持してカートリッジ化し、装置本体に着脱可能のプロセスカートリッジとし、画像形成装置本体のレール等の案内手段を用いて着脱自在の構成にしても良い。このとき、上記プロセスカートリッジの方に帯電手段及び／又は現像手段を伴っても良い。

又、光像露光は、電子写真装置を複写機プリンタとして使用する場合には、原稿からの反射光や透過光、或は原稿を読み取り信号化し、この信号によりレーザービーム走査、ＬＥＤアレイの駆動又は液晶シャッターアレイの駆動等により行われる。

感光体は、導電性支持体の上に設けられている。導電性支持体としては、支持体自身が導電性を持つこと、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレススチール、ニッケル等の金属を用いることができ、その他アルミニウム、アルミニウム合金、酸化インジウム−酸化錫合金等の真空蒸着によって被覆形成された層を有するプラスチック、ガラス等を用いることができる。導電性支持体と感光層中間に、バリアー機能と接着機能を持つ下引き層を設けることもできる。

下引き層は、カゼイン、ポリビニルアルコール、ニトロセルロース、エチレン−アクリル酸コポリマー、アミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、共重合ナイロン等）、ポリウレタン、ゼラチン、酸化アルミニウム等によって形成することができる。下引き層の膜厚は、５μｍ以下、好ましくは０．５〜３μｍが適当である。下引き層はその機能を発揮するためには、その電気抵抗値が１０^７ Ω・ｃｍ以上であることが望ましい。

感光層は、有機又は無機の光導電体を必要に応じてバインダー樹脂と共に塗工することによって形成でき、又、蒸着によって形成することができる。感光体の形態としては、電荷発生層と電荷輸送層の機能分離型積層感光層が望ましい。

電荷発生層は、アゾ染料、フタロシアニン顔料、キノン顔料等の電荷発生物質を蒸着或は適当なバインダー樹脂とともに（バインダーがなくても可）塗工することによって形成できる。電荷発生層の膜厚は、０．０１〜３０μｍ、特には０．０５〜２μｍが好ましい。

電荷輸送層は、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物、オキサゾール化合物、トリアリールアミン化合物等の電荷輸送物質を成膜性のあるバインダー樹脂に溶解させて形成することができる。

電荷輸送層の膜厚は、５〜５０μｍ、特に１０〜３０μｍが好ましい。尚、紫外線等による老化防止や耐摩耗性向上のために感光層の上に保護層を設けても良い。

以下、本発明を実施例により図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。原則として「部」は「質量部」を表す。

［実施例１］
図３は本発明における転写ローラを示す模式断面図であり、３２は導電性弾性体層、３１は導電性円柱基材である。直径６ｍｍのステンレススチール製の導電性芯金上に導電性弾性体層を形成する。

弾性体の材料は、ＮＢＲとしてＤＮ２０１（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２０１、日本ゼオン（株）製）の３０部及びＤＮ２１４（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）製）の３０部（体積抵抗値５．０×１０^９ Ω・ｃｍ）、アルキルエーテルポリマーとしてＺＳＮ８０３０（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）製）にシリカ（商品名：ニップシールＥＲ、日本シリカ製）５０部を添加した化合物（体積抵抗値６．０×１０^８ Ω・ｃｍ）を２２．５部、相溶化剤としてエピクロルヒドリンゴム（商品名：エピクロマーＨ、ダイソー（株）製）の１５部、非極性ポリマーとしてＥＰＤＭ（商品名：ＥＰＴ９０７０Ｅ、三井石油化学（株）製）１５部、その相溶化剤としてエチレン−酢酸ビニル共重合体（商品名：エバスレン４１０−Ｐ、大日本インキ化学工業（株）製）の５部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸２部、ハイドロタルサイト３部、ＦＴカーボン１０部、炭酸カルシウム４０部、液状ＮＢＲ３０部を加圧ニーダーにて混合し、更に、硫黄１部、加流促進剤Ｍ（メルカプトベンゾチアゾール）１部、ＴＲＡ（ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド）２部、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）２部、キノキサリンＸＬ２１ １部、発泡剤としてＡＤＣＡ（アゾジカルボジアミド）４部、ＯＢＳＨ（オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド）１２部、同助剤として尿素樹脂１部をオープンロールにて混合したものを使用した。

このゴムを押出し成形によってチューブ状に成形した。押出し後のチューブの形崩れはなく、連続成形においてもダイスウェルは安定であり、寸法変動はなかった。このチューブを蒸気加流によって一次加流を１６０℃にて３０分間行い、更に電気炉によって二次加流を１６０℃にて３０分間行って加流物を得た。接着剤を塗布した芯金にこのようにして得られたチューブを圧入し、研磨して直径１６ｍｍの弾性ローラを得た。

得られた弾性ローラの抵抗値を、図４に示す装置を、弾性ローラの導電性芯金４３の両端に各々５００ｇの加重を掛けてアルミニウムドラム４２に圧接させ、アルミニウムドラム４２を回転させながら測定した。４４は電流計である。電気抵抗値は、ＮＮ環境下２４時間放置後、直流電圧２ｋＶの印加で８．７２×１０^７ Ωであった。又、その１回転中のｍａｘ．／ｍｉｎ．の値は１．２３であった。硬度は３１°ａｓｋｅｒ Ｃであった。

又、透過型電子顕微鏡を用いて海島構造を観察したところ、ＮＢＲが海、エピクロルヒドリンゴムが島となる構造を有し、シリカは島部に偏在していた。このとき、島の平均サイズは０．２９μｍであった。

上記ローラを転写ローラとする、図１に示す電子写真装置を用いて評価を行った。プロセススピードは１５０ｍｍ／ｓｅｃ．であり、感光体ドラムの直径は３０ｍｍである。感光ドラムはマイナス帯電ＯＰＣ、トナーはプラス帯電性トナー、転写ローラーへの印加電圧は、転写中は−３ｋＶ、クリーニング中は＋１．５ｋＶである。

上記ローラで乾燥紙を用いてベタ黒画像を評価したところ、Ｎ／Ｎ（２５℃、５０％Ｒ．Ｈ．）環境下で良好な画像が得られた。更に、連続３５万枚通紙の耐久評価をしたところ、目標値の２０万枚はクリアしたが、２８万枚で抵抗値の変動による画像不良が発生した。次に、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で有機感光体と総圧１ｋｇ荷重で圧接して２週間放置したところ、固着の発生はなく、画像にも全く影響しなかった。

＜比較例１＞
ＮＢＲとしてＤＮ２１４（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）製）の６０部、エピクロルヒドリンゴム（商品名：Ｇｅｃｈｒｏｎ ３１０６、日本ゼオン（株）製）の４０部、酸化亜鉛５部、ステアリン酸２部、ハイドロタルサイト３部を加圧ニーダーにて混合し、更に、硫黄１部、加流促進剤Ｍ（メルカプトベンゾチアゾール）１部、ＴＲＡ（ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド）２部、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）２部、キノキサリンＸＬ２１ １部、発泡剤としてＡＤＣＡ（アゾジカルボジアミド）４部、ＯＢＳＨ（オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド）１２部、同助剤として尿素樹脂１部をオープンロールにて混合したものを使用した以外は実施例１と同様にしてローラを得た。

得られた弾性ローラの抵抗は１．５６×１０^７ Ωであった。又、その１回転中のｍａｘ．／ｍｉｎ．の値は１．４１であった。硬度は３４°ａｓｋｅｒ Ｃであった。

又、透過型電子顕微鏡を用いて海島構造を観察したところ、ＮＢＲが海、エピクロルヒドリンゴムが島となる構造を有していた。このとき、島の平均サイズは１．１２μｍであった。

上記ローラで乾燥紙を用いてベタ黒画像を評価したところ、Ｎ／Ｎ（２５℃、５０％Ｒ．Ｈ．）環境下で黒ポチの画像不良が発生した。耐久評価では１５万枚で抵抗値の変動による画像不良が発生した。次に、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で有機感光体と総圧１ｋｇ荷重で圧接して２週間放置したところ、僅かながら固着が発生した。

［実施例２］
ＮＢＲとしてＤＮ２０１（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２０１、日本ゼオン（株）製）の３０部及びＤＮ２１４（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）製）の３０部（体積抵抗値５．０×１０^９ Ω・ｃｍ）、ＺＳＮ８０３０（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）製）にカーボンブラックとしてＳＲＦカーボン( 商品名：旭＃３５、旭カーボン（株）製) を５０部（体積抵抗値１．１×１０^８ Ω・ｃｍ）添加した化合物２２．５部、相溶化剤としてエピクロルヒドリンゴム（商品名：エピクロマーＨ、ダイソー（株）製）の１５部を使用した以外は実施例１と同様にしてローラを得た。

得られた弾性ローラの抵抗は１．３×１０^８ Ωであった。又、その１回転中のｍａｘ．／ｍｉｎ．の値は１．０４であった。硬度は３０°ａｓｋｅｒＣ であった。

又、透過型電子顕微鏡を用いて海島構造を観察したところ、ＮＢＲが海、アルキルエーテル系ポリマーが島となる構造を有していた。このとき、島の平均サイズは０．２１μｍであった。

上記ローラで乾燥紙を用いてベタ黒画像を評価したところ、Ｎ／Ｎ（２５℃、５０％Ｒ．Ｈ．）環境下で良好な画像が得られた。更に、連続３５万の耐久評価をしたが、抵抗値の変動による画像不良は発生しなかった。次に、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で有機感光体と総圧１ｋｇ荷重で圧接して２週間放置したところ、固着が発生はなく、画像にも全く影響しなかった。

［実施例３］
ＮＢＲとしてＤＮ２０１（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２０１、日本ゼオン（株）製）の３０部及びＤＮ２１４（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）製）の３０部（体積抵抗値５．０×１０^９ Ω・ｃｍ）、ＺＳＮ８０３０（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）製）にアニオン系活性剤で表面処理した炭酸カルシウム（商品名：白艶華Ｕ、白石カルシウム（株）製）１００部充填した化合物( 体積抵抗値１．７×１０^８ Ω・ｃｍ）を３０部又は相溶化剤としてエピクロルヒドリンゴム（商品名：エピクロマーＨ、ダイソー（株）製）の１５部を使用した以外は実施例１と同様とした。

得られた弾性ローラの抵抗は１．５×１０^８ Ωであった。又、その１回転中のｍａｘ．／ｍｉｎ．の値は１．０４であった。硬度は３１°ａｓｋｅｒＣ であった。

又、透過型電子顕微鏡を用いて海島構造を観察したところ、ＮＢＲが海、アルキルエーテル系ポリマーが島となる構造を有していた。このとき、島の平均サイズは０．２９μｍであった。

上記ローラで乾燥紙を用いてベタ黒画像を評価したところ、Ｎ／Ｎ（２５℃、５０％Ｒ．Ｈ．）環境下で良好な画像が得られた。更に、連続３５万の耐久評価をしたが、抵抗値の変動による画像不良は発生しなかった。次に、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で有機感光体と総圧１ｋｇ荷重で圧接して２週間放置したところ、ローラエッジ部に僅かながら固着が発生したが、画像には全く影響しなかった。

＜比較例２＞
ＮＢＲとしてＤＮ２１４（ニトリル分３３．５％）（商品名：Ｎｉｐｏｌ ＤＮ２１４、日本ゼオン（株）製）の５５部、アルキルエーテルポリマーとしてＺＳＮ８０３０（商品名：ＺＳＮ８０３０、日本ゼオン（株）製）の４５部を使用した以外は比較例１と同様にしてローラを得た。

得られた弾性ローラの抵抗は８．２２×１０^６ Ωであった。又、その１回転中のｍａｘ．／ｍｉｎ．の値は１．４８であった。硬度は３４°ａｓｋｅｒ Ｃであった。

又、透過型電子顕微鏡を用いて海島構造を観察したところ、ＮＢＲが海、アルキルエーテルポリマーが島となる構造を有していた。このとき、島の平均サイズは１．３２μｍであった。

上記ローラで乾燥紙を用いてベタ黒画像を評価したところ、Ｎ／Ｎ（２５℃、５０％Ｒ．Ｈ．）環境下で黒ポチの画像不良が発生した。耐久評価では１７万枚で抵抗値の変動による画像不良が発生した。次に、４０℃、９５％Ｒ．Ｈ．の環境下で有機感光体と総圧１ｋｇ荷重で圧接して２週間放置したところ、僅かながら固着が発生した。

本発明は、電圧を印加した帯電部材で被帯電体表面の帯電を行う帯電、転写等の帯電部材及びこれを用いた複写機、光プリンタ・静電記録装置等の画像形成装置に対して適用可能である。

本発明の帯電部材を用いた電子写真装置の概略構成図である。 本発明の帯電部材の説明図である。 導電性弾性ローラーの抵抗値測定装置の構成を示した図である。 本発明の帯電ローラーの構成を示す模式的断面図である。 本発明の帯電部材のＴＥＭ画像の一部を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
１ａ 光導電層
１ｂ 導電性基体層
１ｄ 軸
２ 帯電部材
２ａ 抵抗層
２ｂ 導電性弾性体層
２ｃ 芯金
３ 電源
３ａ 摺擦電源
１０ 露光手段
１１ 現像手段
１２ 転写手段
１３ クリーニング手段
１４ 転写材
２１ 極性ポリマー（海）
２２ 極性ポリマー（島）
２３ 充填剤
３１ 導電性円柱基材
３２ 導電性弾性体層
４１ 導電性弾性ローラー
４２ アルミニウムドラム
４３ 導電性芯金
４４ 電流計

Claims (11)

1. 帯電部材を構成する導電性弾性体が海島構造を形成する少なくとも２種類以上のイオン導電性ポリマー材料から成り、島部に含有された充填剤の充填率が海部である連続相より大きいことを特徴とする帯電部材。
2. 前記島部の平均サイズが０．０１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の帯電部材。
3. 前記充填剤がその表面に親水基を有することを特徴とする請求項１又は２記載の帯電部材。
4. 前記充填剤が無機化合物であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の帯電部材。
5. 前記充填剤が絶縁性であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の帯電部材。
6. 前記充填剤がシリカであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の帯電部材。
7. 前記島部の電気抵抗値が連続相より低抵抗値であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の帯電部材。
8. 前記島部を構成する材料がポリアルキルエーテルポリマーを含有して成ることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の帯電部材。
9. 前記海部を構成する材料が少なくともＮＢＲ、 エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン系共重合体の何れかを含む極性ゴムから成ることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の帯電部材。
10. 請求項１〜９の何れかに記載の帯電部材を備えることを特徴とする電子写真装置。
11. 少なくとも転写部材が請求項１〜９の何れかに記載の帯電部材であることを特徴とする請求項１０記載の電子写真装置。

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