JP2005316196A - 導電性部材および導電性部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー搬送性およびトナー帯電性を満足する、適正な表面粗さと表面凹凸の平均間隔をコントロールした被覆層を有する、感光体表面の汚染のない導電性部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材において、最外層被覆層が、樹脂材料と、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子と、０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む被覆材料から形成され、且つ、該最外層被覆層の絶縁性粒子が、該最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高い濃度を有することを特徴とする導電性部材。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリおよび複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置における現像、帯電、転写、クリーニング、除電等に用いる導電性部材およびその製造方法に関する。

近年、複写機、プリンター等のＯＡ機器は高画質化が進んでおり、それに伴い感光体上の静電潜像をトナーにより可視化する現像プロセスにおいては、現像剤担持部材として弾性層を有する現像剤担持部材を用い、感光体に均一に圧接して現像を行う接触現像方式が提案されている。この接触現像方式においては、現像剤担持部材は、感光体への均一な圧接幅を確保するために、弾性材料により構成される弾性層を有すると共に、電圧を印加してトナー像を感光体上に形成するために、均一な導電性や耐リーク性が求められる。

そこで、例えば導電性支持体上に、電子導電剤やイオン導電剤を分散して所望の抵抗値に調節した弾性層を形成し、その外周に、耐摩耗性やトナー帯電性、トナー搬送性を得るために、ナイロン、ウレタン等の樹脂と、適宣表面粗さを確保するための粗し粒子や、導電性を確保するための導電剤を添加した被覆材料からなる表面層を設ける場合が多い。また現像剤担持部材の抵抗安定化のために、弾性層と表面層の間に抵抗調整層（中間層）を設ける場合もある。

また、トナー搬送性、帯電性、耐トナー劣化性を満足させるため、表面層が３μｍ以上１５μｍ以下の表面粗さとなるように、表面層の厚みが５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記表面層に含有される微粒子の平均粒径が１０μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ表面層中における前記微粒子の配合量が表面層の樹脂成分の１００質量部に対して１５質量部以上５０質量部以下とした現像ローラが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この従来技術では、帯電性の評価を黒ベタ印字するときのマクベス濃度で行っており、性能を満足することは可能であるが、高温高湿（H/H）環境（例えば３０℃／８０％RH）下において耐久試験を行った場合に、帯電性の不足によるカブリ現象が発生する虞がある。

このカブリ現象は、現像剤担持部材上のトナーの層厚を規制する規制ブレードとの摩擦帯電が影響していることが判明しており、表面粗さの凹凸間隔の違いにより、カブリに大きく差が生じる。

ここで凹凸間隔が狭い、つまり凹凸の平均間隔Ｓｍが小さい場合には、規制ブレードとの接触面が小さくなり、効果的な摩擦帯電が行われず、適正なトナー帯電分布が得られないために、感光体の非画像部分にトナーが付着するいわゆる“カブリ”が発生する。これに対し、凹凸間隔が広い、つまり凹凸の平均間隔Ｓｍが大きい場合には、十点平均表面粗さＲｚにより必要なトナー搬送性を確保していれば、規制ブレードとの面接触が行われ、カブリの発生が抑えられる。

また感光体と圧接する弾性層を有する現像剤担持部材においては、感光体と現像剤担持部材とを圧接して放置すると、表面層内の低分子量成分や、添加剤成分等が付着しやすいが、過度の付着物による画像不良を防止するために、圧接部の接触面積は極力小さい方が好ましい。

従って、規制ブレードとの摩擦帯電においては表面の凹凸が少ないほうが好ましいが、トナーを表面に担持搬送するためには凹凸が必要であり、現像剤担持部材の表面状態は、十点平均表面粗さ、と凹凸の平均間隔はある範囲において両立し、適正化することが必要である。しかし、従来技術の範囲において得られる現像剤担持部材は、表面粗さをコントロールすることは可能であるが、凹凸の平均間隔Ｓｍが比較的小さなものとなってしまうため、高温高湿下でカブリが発生する虞がある。

また円筒状の支持体とこの外周面を被覆するコート層とを備え、このコート層の表面が０．８μｍ以上２．５μｍ以下の範囲内の算術平均粗さＲａを有し、かつ、９５μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内の平均間隔Ｓｍを有することを特徴とする現像剤担持体が開示されている。これにより、画質が向上することが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、この従来技術においても、帯電性の評価を黒ベタ印字するときのマクベス濃度で行っており、性能を満足することは可能であるが、高温高湿（H/H）環境（例えば３０℃／８０％RH）下において耐久試験を行った場合に、帯電性の不足によるカブリ現象が発生する虞がある。またこの現像剤担持体は、表面コート層に、カーボンブラックとグラファイトを含有させているが、表面コート層の凹凸をある範囲内にするための具体的な手段が開示されていない。

また、導電性材料からなる基材上に少なくとも結着樹脂とカーボンブラックとポリマービーズを焼成してなる導電性カーボンビーズとを含有する表面層を被覆して構成された現像剤担持体であって、表面層の表面の算術平均粗さＲａが、０．８μｍ以上２．５μｍ以下の範囲を有し、かつ、平均間隔Ｓｍが９５μｍ以上１５０μｍ以下の範囲を有する現像剤担持体が開示されており、これにより画像濃度とゴースト性能を満足することができることが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、添加する粒子が導電性を有する場合、所望の表面粗さ範囲を満足する量を添加した場合には表面層の体積抵抗値が低下し、感光体に対し放電が起こり、画像横スジが発生するといった問題があった。
特開平１１−１６０９９８号公報 特開平８−２３４５５９号公報 特開平９−１５９７９号公報

従って本発明は、電子写真装置に使用される、トナー搬送性およびトナー帯電性を満足する適正な表面粗さ、と凹凸の平均間隔を任意にコントロールした上で、感光体表面を汚染しないような十分な最外層被覆層の層厚を有する導電性部材、および導電性部材の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決した本発明は、導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材において、最外層被覆層が、樹脂材料と、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子と、０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む被覆材料から形成され、且つ、該最外層被覆層の絶縁性粒子が、該最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有することを特徴とする導電性部材である。

さらに、上記本発明は、前記絶縁性粒子の濃度分布が、前記最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って連続的に変化するのが好ましい。

また、上記課題を解決した本発明は、導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材の製造方法において、最外層被覆層を形成する工程が、該最外層被覆層を形成するための塗工液を調製する工程、該塗工液を弾性層または被覆層の表面上に１回のみ縦ディップ塗布して塗工層を形成する工程、該塗工層を乾燥する工程、を有することを特徴とする導電性部材の製造方法である。

さらに、上記本発明は、前記塗工液のチクソトロピックインデックス（ＴＩ）が下記式（Ｉ）
ＴＩ＝η（Ｎ₁）／η（Ｎ₂）＞１ （Ｉ）
（式中、η（Ｎ₁）は、回転数Ｎ₁での粘度を、η（Ｎ₂）は、回転数Ｎ₂での粘度を表し、Ｎ₂＞Ｎ₁である。）
で表される条件を満たすものであることが好ましい。

本発明によれば、最外層被覆層の形成に、樹脂材料と、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子と、０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む被覆材料用いることにより、電子写真装置に使用される、トナー搬送性およびトナー帯電性を満足する適正な表面粗さ、と凹凸の平均間隔を任意にコントロールした上で、感光体表面を汚染しないような十分な最外層被覆層の層厚を有する導電性部材、および導電性部材の製造方法を提供することを可能とした。

以下に、導電性部材として、ローラ形状の現像剤担持部材を例にして本発明に関して詳述するが、ローラ形状の現像剤担持部材以外の、帯電部材、転写部材、クリーニング部材、除電部材等の被接触物を電気的にコントロールする導電性部材においても、同様の考え方を適用することができる。

本発明は、上述したように、導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材において、最外層被覆層が、樹脂材料と、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子と、０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む被覆材料から形成され、且つ、該最外層被覆層の該絶縁性粒子が、該最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有することを特徴とする導電性部材である。

以下に、本発明の実施の形態を図を用いてより詳細に説明する。
図１は、本発明の現像剤担持部材の一つの実施形態の概略を示すもので、（ａ）は現像剤担持部材の軸線に沿った概略断面図を、（ｂ）は現像剤担持部材を軸方向からみた概略断面図を示す。

この図に示した実施形態の現像剤担持部材は、導電性支持体１ａ上に弾性層１ｂを形成し、さらにその外周に被覆層１ｃを設けたものである。

１）構成材料
本発明における導電性支持体１ａとしては、鉄、銅、ステンレス、アルミニウムおよびニッケル等の金属材料の丸棒を用いることができる。更に、これらの表面に防錆や耐傷性付与を目的としてメッキ処理を施しても構わないが、導電性を損なわないことが必要である。

弾性層１ｂは、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、ネオプレンゴム、イソプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のゴム材料に、必要に応じて導電剤（カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）或いはイオン導電剤（アルカリ金属塩およびアンモニウム塩）を添加したものや、導電性ゴム等を適宜用いることができる。この場合、導電剤は２種以上併用してもよい。導電剤の添加量は、ゴム材料１００質量部に対し、通常、５〜２０質量部とすればよい。硬さ、圧縮永久歪みを考慮した場合、付加反応型導電性シリコーンゴムが好ましい。但し、付加反応型導電性シリコーンゴムを用いる場合には、導電材としては、その反応阻害とならない様なものを選択する必要がある。

弾性層の厚みは通常、１〜６ｍｍとするのが好ましい。

現像剤担持部材は、少なくとも１層の弾性層を有するが、多層とする場合には、弾性層１ｂと同様の材質を用いることが出来、現像剤担持部材の硬度調整や抵抗調整をし易くなるなどのメリットが挙げられる。

被覆層１ｃは、弾性層（複数の弾性層を有する場合には外側の弾性層）の外周に、これに接して形成され、弾性層中に含有される軟化油や可塑剤等の成分が現像剤担持部材表面へブリードアウトするのを防止する目的で、または、現像剤担持部材全体の電気抵抗を調製する目的で設けられる。

現像剤担持部材は少なくとも１層の被覆層を有する。被覆層を１層とする場合には、この被覆層の厚みは、ブリードアウトを防止するため、通常、８μｍ以上とするのが好ましく、また弾性層の柔軟性を損なうことなく、また耐摩耗性を考慮すると、１００μｍ以下とするのが好ましい。また、被覆層を多層とする場合には、各層の合計厚みが上記範囲となるようにすればよい。

（最外層）被覆層を形成する被覆材料は、樹脂材料、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子および０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む。

樹脂材料としては、例えば、フッ素樹脂、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマーおよび塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。これらの樹脂材料は、単独重合体であっても、共重合体であってもよい。また、これらの樹脂材料は単独で、または２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

現像剤担持部材は、圧縮永久歪みの観点から、樹脂材料は、ウレタン樹脂とするのが好ましい。

ウレタン樹脂に用いられるポリオール化合物としては、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコールポリエチレンジアジペート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリ−ε−カプロラクトンジオール、ポリカーボネートポリオール、ポリプロピレングリコール等の公知のポリウレタン用ポリオールが挙げられる。

また、イソシアネート化合物としては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等のジイソシアネート、およびそれらのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等を好ましく使用することができる。特に好ましいイソシアネート化合物は、ＨＤＩおよびそのビュレット変性体、イソシアヌレート変性体、ウレタン変性体等である。イソシアネート化合物は、その分子鎖が長いほど、より高い柔軟性を有するポリウレタン被覆層を生成する。

本発明に使用する絶縁性粒子は、３μmから３０μmの平均粒径を有する。
本発明における絶縁性粒子の平均粒径は、粒子径Ｄ_iを有する粒子数をｎ_iとしたとき、下記式
Ｄｖ＝（Σｎ_iＤ_i ³／Σｎ_i）^1/3
で求められる体積平均粒径である。また、本発明における絶縁性粒子の粒径の変動係数は４０％以下であることが好ましい。ここで変動係数とは、絶縁性粒子の粒径の標準偏差を上記平均粒径（体積平均粒径）で除しこれを１００倍した値をいう。

絶縁性粒子としては、例えば、ウレタン粒子、ナイロン粒子、アクリル粒子、シリコーン粒子等を用いることが出来る。形状としては球形が好ましい。

絶縁性粒子の添加量は、（最外層）被覆層を形成する被覆材料中の樹脂材料を１００質量部としたとき、絶縁性粒子は、通常、１〜１５質量部とするのが好ましい。絶縁性粒子の添加量をこの範囲とすると、（最外層）被覆層中の絶縁性粒子が、（最外層）被覆層中で重なることなく１層のみの配列となり、（最外層）被覆層の表面粗さと表面凹凸の平均間隔Ｓｍの制御が比較的容易になる。絶縁性粒子の添加量を１５質量部以下とすると、（最外層）被覆層中で絶縁性粒子が重なることがなくなり、層の厚みが薄くなるばかりか、表面粗さおよび表面凹凸の平均間隔Ｓｍの制御が容易となり、１質量部以上とすると、絶縁性粒子により所望の表面形状とするのが容易となる。絶縁性粒子の添加量は、（最外層）被覆層を形成する被覆材料中の樹脂材料を１００質量部としたとき、１〜１０質量部とするのがより好ましい。

また、本発明において使用する絶縁性粒子の平均粒径（体積平均粒径）を３μm以上とすると、（最外層）被覆層の表面凹凸が大きくなり、現像剤担持部材としたとき、十分なトナー搬送性が得られ、また平均粒径（体積平均粒径）を３０μm以下とすると、（最外層）被覆層の表面凹凸の平均間隔が適切な大きさとなり、トナー搬送量を適切な量とすることが容易となり、結果として画像が良好となる。また、絶縁性粒子の平均粒径（体積平均粒径）は、５〜２０μｍとするのがより好ましい。

また絶縁性粒子の変動係数は４０％以下とするのが好ましい。絶縁性粒子の変動係数を４０％以下とすると、絶縁性粒子の粒度分布が狭くなり、現像剤担持部材の（最外層）被覆層の表面粗さや表面凹凸の平均間隔Ｓｍの制御が容易となる。

本発明における導電性微粒子は、０．０５μｍ以下の平均粒径（電子顕微鏡による算術平均径）を有する。被覆材料は、現像剤担持部材全体の電気抵抗を調整する目的のため、導電性微粒子を含む。導電性微粒子としては、各種電子伝導機構を有する導電剤（カーボンブラック、グラファイト、導電性金属酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄粉等）或いはイオン導電剤（アルカリ金属塩およびアンモニウム塩）の微粒子を用いることができる。導電性微粒子は、その平均粒径が０．０５μｍ以下であるものを用いる。平均粒径を０．０５μｍ以下とすると、（最外層）被覆層の表面凹凸の形成に影響を及ぼすことがなく（最外層）被覆層の表面形状のコントロールが容易となる。

なお、導電性微粒子は、（最外層）被覆層の形成に用いる塗工液のチクソトロピックインデックス（ＴＩ）をコントロールするために、上記導電剤の２種以上を併用してもよい。

（最外層）被覆層の形成に使用する被覆材料は、通常、導電性微粒子を樹脂材料１００質量部に対し、通常、１０〜２００質量部添加するのが好ましい。導電性微粒子の添加量を１０質量部以上とすると、（最外層）被覆層は導電性を付与することができ、２００質量部まで必要量の導電性微粒子を加えることにより、導電性をコントロールすることが可能となる。導電性微粒子を樹脂材料１００質量部に対し、１５〜５０質量部を添加するのがより好ましい。

使用する導電性微粒子は、感光体を汚染する材料構成であってはならない。

また（最外層）被覆層を形成するための塗工液のチクソトロピックインデックス（ＴＩ）をコントロールするため、導電剤とは別に、導電性の有無に関係なく、顔料等を添加しても構わない。

被覆層を多層とする場合、最外層被覆層以外の被覆層は、最外層被覆層と同様に材質を選択することが可能である。メリットとしては、弾性層への接着性向上や抵抗調整、硬度調整が容易になる等があげられる。

２）製造方法
次に、現像剤担持部材の製造方法について説明する。現像剤担持部材の製造方法においては、まず、導電性支持体の外周に第１層目の弾性層を形成する。用いるゴム材料に応じ公知の方法のなかから適した方法を選択し、第１層目の弾性層を形成することができる。具体的には、例えば、金型内に材料を注入し硬化反応する等の方法によって第１層目の弾性層を形成することができる。また、弾性層を多層とする場合には、例えば、第１層目は導電性支持体にゴムチューブを被覆し、必要に応じてゴム層を研磨し、所望の寸法とした上で、第１層目が被覆された導電性支持体を金型内に入れ、材料を注入し硬化反応した上で第２層目の弾性層を形成すればよい。

上記のようにして、導電性支持体の外周に弾性層を形成して得られた導電性部材の前駆体（前駆体と表すことがある）の外周に少なくとも１層の被覆層を形成する。

本発明において、（最外層）被覆層を形成する工程は、（最外層）被覆層を形成するための塗工液を調製する工程、塗工液を弾性層または被覆層の表面上に１回のみ縦ディップ塗布して塗工層を形成する工程およびこの塗工層を乾燥する工程を有する。

塗工液の調製は、公知の塗工液の調製方法によって行うことができる。例えば、前記した各構成材料を有機溶剤や水等の溶剤中に添加し、攪拌して、各成分を均一に混合し、これを適宣希釈して塗工液を調製することができる。

本発明に用いることのできる有機溶剤としては、被覆材料として使用する樹脂材料を溶解し、かつ、絶縁性微粒子を溶解しないものを挙げることができる。具体的には、例えば、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等のケトン類、キシレン、トルエン等の芳香族類、ｎ−酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、エチルセロソルブ、テトラヒドロピラン等のエーテル類、メタノール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類が挙げられるが、特にこれに限定されるものではなく、上記条件を満たすものを選択して用いればよい。また樹脂材料等が溶解する場合は、水も溶剤として用いることが出来る。

塗工液の調製において、所望の場合には、粉砕工程を加えることができる。この場合には、ボールミル、サンドミル又は振動ミル等を用いることができる。

塗工液は、通常、１０〜４０質量部の固形分を含むものとするのが好ましい。

塗工液は、また、そのチクソトロピックインデックス（ＴＩ）が下記式（Ｉ）
ＴＩ＝η（Ｎ₁）／η（Ｎ₂）＞１ （Ｉ）
（式中、η（Ｎ₁）は、回転数Ｎ₁での粘度を、η（Ｎ₂）は、回転数Ｎ₂での粘度を表し、Ｎ₂＞Ｎ₁である。）
で表される条件を満たすものであることが好ましい。

塗工液のチクソトロピックインデックス（ＴＩ）の測定は、どのような粘度計を用いて行ってもよいが、本発明においては、Ｂ型粘度計にロータＮｏ．１のロータをセットし、測定温度２３±１℃で、回転数Ｎ₁を６ｒｐｍ、回転数Ｎ₂を６０ｒｐｍとして粘度を測定し前記式（Ｉ）によってＴＩを求めた。

一般に、ＴＩが１に近いほどニュートン流動になり、ＴＩが大きくなるほど構造粘性があることを示している。本発明においては、（最外層）被覆層を形成するための塗工液のＴＩが上記式（Ｉ）で表される条件を満たすものであることが好ましい。最外層被覆層を形成するための塗工液のＴＩが上記式（Ｉ）で表される条件を満たすものであると、本発明の特徴である（最外層）被覆層中の絶縁性粒子が、最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有し、この濃度分布が連続的にまたは段階的に変化する濃度分布を有する現像剤担持部材が容易に得られるので好ましい。

塗工液を塗工装置に入れ、安定した層厚の（最外層）被覆層を有する現像剤担持部材を得るには、長期に渡りＴＩが安定していた方が好ましい。この場合、塗工液に含まれる導電剤や顔料の種類や添加量、組み合わせ等で制御することが可能である。

塗工方法としては、公知の縦ディップ塗工方法を利用し、１回のみディップ塗布して塗工層を形成する。このようなディップ塗工方法を採用することにより、本発明の特徴である（最外層）被覆層中の絶縁性粒子が、（最外層）被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有し、連続的にまたは段階的に大きくなる濃度分布を有するものとすることができる。

浸漬は、現像剤担持部材前駆体の（最外層）被覆層を形成する部分を塗工液中に浸漬し、現像剤担持部材前駆体の動きを停止し、その後引き上げることにより行うことができる。ＴＩが１を超える塗工液を用いると、現像剤担持部材前駆体を塗工液に浸漬しその動きを停止している時に絶縁性粒子以外の固形分を過剰に含む塗工層が堆積され、その後に現像剤担持部材前駆体を塗工液中から引き上げる時に、通常通りの量の絶縁性粒子を含む塗工層が形成され易くなる。

塗工液中に停止する時間については、塗工液のＴＩや形成する（最外層）被覆層の層厚等で変わるが、通常、０．５〜６０ｓとするのが好ましい。塗工液中に停止する時間を６０ｓ以下とすると現像剤担持部材前駆体の表層が塗工液により膨潤することを防ぐことができ好ましい。また現像剤担持部材前駆体を塗工液中に停止している時の塗工液の流れの線速度（塗工液循環量）は特に限定されないが、堆積層の成長を考慮した場合、現像剤担持部材前駆体が液中にない状態の液循環量に比べ塗工液の流れの線速度を小さくしまたは停止することが好ましい。塗工液中から現像剤担持部材前駆体を引き上げる速度に関しては、特に限定されるものではない。

なお、（現像剤担持部材前駆体を塗工液に浸漬しその動きを停止している時間と塗工液中に含まれる絶縁性粒子の濃度により、絶縁体粒子が、最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って連続的または段階的かが異なってくるが、停止時間が長い場合と絶縁性粒子の濃度が低い場合に段階的な分布となり、停止時間が短い場合と絶縁性粒子の濃度が高い場合に連続的な分布となる。

塗工層の乾燥の方法は、特に限定されず、有機溶剤や水等の溶剤を除去することのできる公知の乾燥方法の中から適したものを選択すればよい。具体的には、例えば、バッチ式温風恒温乾燥機や連続式温風恒温乾燥機等の方法を採用することができる。（最外層）被覆層を形成する被覆材料が熱硬化性樹脂の場合は、硬化温度までの加熱処理を行うことのできる乾燥方法を採用する等、用いる被覆材料に応じて選択するのが好ましい。

被覆層を多層とする場合には、現像剤担持部材前駆体を塗工液に浸漬し、第１層を形成し、次に（最外層）被覆層を形成することが出来る。このとき第１層形成後に、乾燥工程は有ってもなくても良いが、（最外層）被覆層形成時に第１層目が溶剤による溶解や膨潤により、層が破壊されないようにする必要がある。

３）（最外層）被覆層の絶縁性粒子について
現像剤担持部材の（最外層）被覆層に含まれる絶縁性粒子は、樹脂材料（被覆材料の他の構成材料を含んでいてもよい）で被覆されていることが好ましく、被覆されずに絶縁性粒子の表面が、（最外層）被覆層の表面に露出していると、繰り返し使用時にトナー融着の原因となりうる。

また、現像剤担持部材の（最外層）被覆層の内側面から外側面に向かうに従っての絶縁性粒子の濃度分布は次のようにして評価することができる。

図２（ａ）に示す現像剤担持部材の点線部分を刃物で切り出し、図２（ｂ）に示す形状を有する被験試料を調製し、この被験試料の（最外層）被覆層をビデオマイクロ、例えばキーエンス社製デジタルＨＦマイクロスコープＶＨ−８０００により観察し、図３に示すように絶縁性粒子の無い部分で平らな部分、例えば、部分３において、（最外層）被覆層の外側面からその内側面までの距離を測定する。また隣り合う絶縁性粒子が近接していて絶縁性粒子間に平らな部分が無い場合は、絶縁性粒子間の凹部で最も厚みが小さい部分の（最外層）被覆層の外側面からその内側面までの距離を測定する。現像剤担持部材の長手方向の５箇所でサンプリングし、図２（ｂ）に示す形状を有する被験試料を切り出し、一つの被験試料について１０箇所測定し、計５０箇所の測定値の算術平均値を求め層厚とする。

次にこの層厚の1／３の厚みを有する（最外層）被覆層の内側面を含む層を内側層とし、外側面を含む層を外側層とし、これらの層の間に位置する層を中間層とし、（最外層）被覆層を均等な層厚を有する３層に区分し、各々の層に含まれる絶縁性粒子の数をカウントする。またこれらの層の２層以上に絶縁性粒子の断面が跨る場合は、該絶縁性粒子の重心を含む層にカウントする。３層の各々にカウントした絶縁性粒子数の総個数を１００％とし、各々の層にカウントした絶縁性粒子数の比率を求める。（最外層）被覆層の内側面から外側面に向かうに従っての絶縁性粒子の濃度分布については、一つの被験試料について３箇所で（最外層）被覆層の幅１ｍｍについて個数カウントを行い、計１５箇所の測定値の算術平均値を求め各々の層の絶縁性粒子数の比率を求め各層の絶縁性粒子数の比率とした。

以下に、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、実施例中の「部」は質量部を示す。本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
φ８ｍｍステンレス製支持体を内径１６ｍｍの円筒状金型内に金型キャビティと同心となるように設置し、弾性層として液状導電性シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、体積固有抵抗１×１０⁷Ωｃｍ品）を注型後、１３０℃のオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００℃のオーブンで４時間２次加硫を行い、厚み４ｍｍの弾性層を有する現像剤担持部材前駆体を得た。

次に、ウレタン塗料（ニッポランＮ５０３３；商品名、日本ポリウレタン社製）を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電剤としてカーボンブラック（ＭＡ７７；商品名、三菱化学製、平均粒子径２４ｎｍ）を上記ウレタン塗料の固形分１００質量部に対し７０質量部、絶縁性粒子として平均粒径１４μｍのウレタン粒子（アートパールＣ４００；商品名、根上工業製）を上記ウレタン塗料の固形分１００質量部に対し６質量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤（コロネートＬ；商品名、日本ポリウレタン社製）を上記ウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１０質量部添加し撹拌し、塗工液を調製した。次にこの塗工液を塗工装置の循環機中に装入し、約1時間塗工液を慣らし循環した。循環機中から塗工液の一部を抜き取り、上述した方法でチクソトロピックインデックスを測定した。

上記現像剤担持部材前駆体を液浸入スピード１０ｍｍ／ｓ、液中停止時間３０ｓ、引き上げ速度平均２００ｍｍ／ｓの条件で浸漬し、縦ディップ塗布し、上記塗工液を塗布し、８０℃のオーブンで１５分乾燥し、１４０℃のオーブンで４時間硬化し、被覆層を形成し、現像剤担持部材を得た。

なお、上記絶縁性粒子の平均粒径およびその標準偏差は、次のようにして測定した。
（１）絶縁性粒子の平均粒径およびその標準偏差の測定
絶縁性粒子の平均粒径は、ベックマン・コールター（株）製、Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ^TM３（商品名）を用いて測定した。

得られた現像剤担持部材の（最外層）被覆層の表面粗さは次に記載する方法により測定した。
（２）（最外層）被覆層の表面粗さの測定
現像剤担持部材の（最外層）被覆層の表面粗さは、接触式表面粗さ計（サーフコム４８０Ａ；商品名、東京精密製）を用いて測定した。測定条件は、半径２μｍの触針を用い、押しつけ圧０．７ｍＮ、測定速度０．３ｍｍ／ｓ、測定倍率５０００倍、カットオフ波長０．８ｍｍ、測定長さ２．５ｍｍとした。測定個所は、現像剤担持部材の周方向３点、軸方向３点、合計９点とし、これらの個所の測定値の平均値を粗さの測定値とした。尚、上記表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４の規定により測定される値である。

次に得られた現像剤担持部材を、レーザービームプリンターに装着し、通常環境下（２３℃／５０％ＲＨ）でトナー帯電性およびトナー搬送性を評価し、高温高湿下（３０℃／８０％ＲＨ）でカブリ量を評価した。これらの評価は次に示す方法によって行った。
（３）トナー帯電性
トナー帯電性は、黒ベタ画出しテストを行い、１００枚目の黒ベタ画像の画像サンプルの濃度を画像濃度計、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、Ｍｏｄｅ１４０４Ａで測定し、次の基準に基づきトナー帯電性を評価した。
○：画像濃度１．５以上
△：画像濃度１．３以上１．５未満
×：画像濃度１．３未満
尚、画像濃度が△であっても実用上は特に問題ないレベルである。また画像濃度の値が高ければトナー帯電性が良いことを示している。
（４）トナー搬送性
トナー搬送性は、１００枚目の黒ベタ画像出力中にプリンターを停止し、現像剤担持部材上の単位面積あたりのトナーを吸引回収し、トナー重量（ｍｇ／ｃｍ²）を測定した。単位面積あたりのトナー重量が０．４〜０．６（ｍｇ／ｃｍ²）であればトナー搬送性が良好である。
（５）カブリ量
カブリ量は、１０００枚印字後、白ベタ画像出力中にプリンターを停止し、感光体上に付着したトナーをテープで剥がし取り、その反射率を反射濃度計（フォトボルト反射濃度計、ＴＣ−６ＤＳ／Ａ、（有）東京電色にて測定し、基準サンプル（トナー未付着テープ）に対する反射率の低下量（％）を求めカブリ量とした。カブリ量は２０％以下であれば良好である。

トナー帯電性、トナー搬送量およびカブリ量の結果と合わせて、上記塗工液の粘度、被覆層の層厚、被覆層中の絶縁性粒子の分布、および得られた現像剤担持部材の被覆層の表面粗さ、表面の凹凸の平均間隔Ｓｍの測定結果を表１に示した。

（実施例２）
被覆層に添加する絶縁性粒子を、平均粒径１０μｍのウレタン粒子（アートパールＣＦ６００Ｔ；商品名、根上工業製）を用い、その添加量をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し３質量部とした以外は、実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。

（実施例３）
被覆層に添加する絶縁性粒子を、平均粒径１０μｍのウレタン粒子（アートパールＣＦ６００Ｔ；商品名、根上工業製）を用い、その添加量をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１５質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。

（実施例４）
被覆層に添加する導電剤をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し６０質量部とした以外は実施例３と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。

（実施例５）
被覆層に添加する絶縁性粒子を平均粒径６μｍのウレタン粒子（アートパールＣ８００；商品名、根上工業製）を用い、その添加量をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し１５質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（実施例６）
実施例１において被覆層に添加する絶縁性粒子を平均粒径６μｍのウレタン粒子（アートパールＣ８００；商品名、根上工業製）をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄工業社製エルボジェット分級機）で粗大粉成分を除去し、平均粒径が３μｍになるように分級した。次に分級して得られた粒子を用い、添加量を１５質量部とし、希釈剤として添加するメチルエチルケトンを２００質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（実施例７）
実施例１において被覆層に添加する絶縁性粒子を平均粒径２１μｍのウレタン粒子（アートパールＣ３００；商品名、根上工業製）をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄工業社製エルボジェット分級機）で超微粉、微粉成分を除去し、平均粒径が３０μｍになるように分級した。次に分級して得られた粒子を用い、添加量を３質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（比較例１）
実施例１において被覆層に添加する絶縁性粒子を平均粒径６μｍのウレタン粒子（アートパールＣ８００；商品名、根上工業製）をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄工業社製エルボジェット分級機）で粗大粉成分を除去し、平均粒径が１μｍになるように分級した。次に分級して得られた粒子を用い、添加量を１５質量部とし、希釈剤として添加するメチルエチルケトンを２００質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（比較例２）
実施例１において被覆層に添加する絶縁性粒子を平均粒径２１μｍのウレタン粒子（アートパールＣ３００；商品名、根上工業製）をコアンダ効果を利用した多分割分級装置（日鉄工業社製エルボジェット分級機）で超微粉、微粉成分を除去し、平均粒径が４０μｍになるように分級した。次に分級して得られた粒子を用い、添加量を３質量部とした以外は実施例１と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（比較例３）
実施例２において被覆層に添加する導電剤をカーボンブラック（ＭＡ２２０；商品名、三菱化学製、平均粒子径５５ｎｍ）とした以外は実施例２と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。
（比較例４）
実施例２において被覆層に添加する導電剤をカーボンブラック（ＭＡ２２０；商品名、三菱化学製、平均粒子径５５ｎｍ）とし、絶縁性粒子の添加量をウレタン塗料の固形分１００質量部に対し３０質量部とした以外は実施例２と同様にして現像剤担持部材を作製し評価した。

表１から明らかなように、実施例１〜７においては、被覆層の絶縁性粒子の平均粒径を３〜３０μｍとし、導電剤として平均粒径が２４ｎｍの導電性微粒子を用いることで、この絶縁性粒子が、被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有し、トナー帯電性、トナー搬送量およびカブリ量共に良好な結果を得た。

これに対し、比較例１では絶縁性粒子の平均粒径が本発明の範囲より小さいものを用いて現像剤担持部材を作製したが、現像剤担持部材の表面形状は、表面粗さが小さくなり、トナー搬送量が０．４（ｍｇ／ｃｍ²）以下となってしまった。

また比較例２では絶縁性粒子の平均粒径が本発明の範囲より大きいものを用いて現像剤担持部材を作製したが、現像剤担持部材の表面形状は、表面粗さが大きくなり、結果としてトナー搬送量が０．６（ｍｇ／ｃｍ²）以上でカブリ量も２０％以上となってしまった。

また比較例３では導電剤の平均粒径が本発明の範囲より大きいものを用いた。塗工液のＴＩ値が僅かながら１以下となっており、現像剤担持部材を作製したが、被覆層内の絶縁性粒子の存在分布は、特に局在化せず、現像剤担持部材の表面形状は、表面粗さが小さくなり、トナー帯電性は悪く、かつトナー搬送量が０．４（ｍｇ／ｃｍ²）以下となってしまった。

また比較例４では導電剤の平均粒径が本発明の範囲より大きいものを用い、かつ絶縁性粒子を３０質量部も添加した。塗工液のＴＩ値が僅かながら１以下となっており、現像剤担持部材を作製したが、被覆層内の絶縁性粒子の存在分布は、特に局在化せず、現像剤担持部材の表面形状は、Ｓｍは小さくなってしまい、トナー搬送量は０．６（ｍｇ／ｃｍ²）以上となり、カブリ量も２０％を越える結果となった。

本発明により、プリンタ、ファクシミリおよび複写機等の電子写真方式を採用した画像形成装置において現像、帯電、転写、クリーニング、除電等に用いる導電性部材および導電性部材の製造方法を提供することができる。

本発明の現像剤担持部材の一つの実施形態を示す概略断面図である。 本発明の現像剤担持部材の被覆層の絶縁性粒子の濃度分布を評価するための被験試料の切り出し部位および被験試料の形状を示す概略図である。 本発明の現像剤担持部材の被覆層の絶縁性粒子の分布を示す概略図である。

符号の説明

１ａ 導電性支持体
１ｂ 弾性層
１ｃ 被覆層
２ 絶縁性粒子
３ 被覆層層厚
４ 絶縁性粒子の粒径

Claims (4)

1. 導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材において、最外層被覆層が、樹脂材料と、３μmから３０μmの平均粒径を有する絶縁性粒子と、０．０５μm以下の平均粒径を有する導電性微粒子を含む被覆材料から形成され、且つ、該最外層被覆層の該絶縁性粒子が、該最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って高濃度となる濃度分布を有することを特徴とする導電性部材。
2. 前記絶縁性粒子の濃度分布が、前記最外層被覆層の内側面から外側面に向かうに従って連続的に変化することを特徴とする請求項１記載の導電性部材。
3. 導電性支持体と、その外周に少なくとも１層の弾性層およびさらにその外周に少なくとも１層の被覆層を有する導電性部材の製造方法において、最外層被覆層を形成する工程が、該最外層被覆層を形成するための塗工液を調製する工程、該塗工液を弾性層または被覆層の表面上に１回のみ縦ディップ塗布して塗工層を形成する工程、該塗工層を乾燥する工程、を有することを特徴とする導電性部材の製造方法。
4. 前記塗工液のチクソトロピックインデックス（ＴＩ）が下記式（Ｉ）
   ＴＩ＝η（Ｎ₁）／η（Ｎ₂）＞１ （Ｉ）
   （式中、η（Ｎ₁）は、回転数Ｎ₁での粘度を、η（Ｎ₂）は、回転数Ｎ₂での粘度を表し、Ｎ₂＞Ｎ₁である。）
   で表される条件を満たすものであることを特徴とする請求項３記載の導電性部材の製造方法。
   
   

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