JP2005326659A - 帯電部材及び帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セル径、セル壁厚が特定範囲にあるため、均一な直接注入帯電、具体的には、掃きムラのない帯電部材及び帯電装置を提供することである。
【解決手段】球体近似で求められる平均セル径が5μm〜50μm、平均セル壁厚が5μm〜30μmの発泡ゴムで構成されることを特徴とする帯電部材、及び前記帯電部材を備えた帯電装置、及び、原料ゴムとしてエチレンプロピレンゴムを用いたことを特徴とする前記帯電部材。被帯電体とニップ部を形成するように配置され前記帯電部材を備え、該ニップ部に導電性粒子を介在させたことを特徴とする帯電装置。
【選択図】なし

Description

本発明は接触帯電における帯電部材及び接触帯電方式の帯電方法及び帯電装置に関する。

従来、例えば電子写真装置や静電記録装置等の画像形成装置において電子写真感光体・静電記録誘電体などの像担持装体（被帯電体）を所要の極性・電位に一様に帯電処理（除電処理も含む）する帯電装置としてはコロナ帯電器（コロナ放電器）がよく使用されていた。

近時はコロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点があることから、被帯電体に電圧を印加した帯電部材を当接させて被帯電体を帯電する接触方式の帯電装置が実用化されている。

接触帯電装置には、像担持体等の被帯電体に、ローラ型、ファーブラシ型、磁気ブラシ型、ブレード型等の導電性帯電部材を接触させてこの帯電部材（接触帯電部材・接触帯電器、以下、接触帯電部材と記す）に所定の帯電バイアスを印加して、被帯電体面を所定の極性・電位に帯電させるものである。

接触帯電の帯電機構（帯電メカニズム、帯電原理）には、（１）放電帯電機構と（２）直接注入帯電機構の２種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的であるかにより各々の特徴が現れる。

（１）放電帯電機構
接触帯電部材と被帯電体との間の微小間隙に生じる放電現象により被帯電体表面が帯電する機構である。

放電帯電機構は接触帯電部材と被帯電体に一定の放電閾値を有するため、帯電電位より大きな電圧を接触帯電部材に印加する必要がある。また、コロナ帯電器に比べれば発生量は格段に少ないけれども放電生成物を生じることが原理的に避けられないため、オゾンなど活性イオンによる弊害は避けられない。

例えば、接触帯電部材として導電ローラ（帯電ローラ）を用いた帯電方式は帯電の安定性と言う点で好ましく、広く用いられているが、このローラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。

即ち、帯電ローラは導電あるいは中抵抗のゴム材あるいは発泡体を用いて生成される。さらにこれらを積層して所望の特性を得たものもある。帯電ローラは被帯電体との一定の接触を得るために弾性を持たせているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、被帯電体に従動あるいは若干の速度差を持って駆動される。従って、ローラ上の形状のムラや被帯電体の付着物により非接触状態が避けられないため、従来のローラ帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的となる。

より具体的に説明すると、被帯電体としての厚さ25μmのＯＰＣ感光体に対して帯電ローラを加圧当接させて帯電処理を行わせる場合には、帯電ローラに対して約６４０Ｖ以上の電圧を印加すれば感光体の表面電位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光体表面電位が増加する。以降、このしきい値電圧を帯電開始電圧Ｖｔｈと定義する（図１の点線）。

つまり、電子写真に必要とされる感光体表面電位Ｖｄを得るためには帯電ローラにはＶｄ＋Ｖｔｈという必要とされる以上のＤＣ電圧が必要となる。このようにしてＤＣ電圧のみを接触帯電部材に印加して像担持体の帯電を行う方式を「ＤＣ帯電方式」と称する。

しかし、ＤＣ帯電方式においては環境変動等によって接触帯電部材の抵抗が変動するため、また像担持体としての感光体が削れることによって膜厚が変化するとＶｔｈが変動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難しかった。

このため更なる帯電の均一化を図るために、所望のＶｄに相当するＤＣ電圧に２×Ｖｔｈ以上のピーク間電圧を持つＡＣ成分を重畳した振動電圧を接触帯電部材に印加して像担持体の帯電を行う「ＡＣ帯電方式」が用いられる（例えば特許文献１参照）。これはＡＣによる電位のならし効果を目的としたものであり、像担持体の電位はＡＣ電圧のピークの中央であるＶｄに収束し、環境等の外乱には影響されることはない。

しかしながら、このような接触帯電装置においても、その本質的な帯電機構は帯電部材から像担持体への放電現象を用いているため、先に述べたように帯電に必要とされる電圧は像担持体表面電位＋放電しきい値以上の値が必要とされ、微量のオゾンは発生する。

また、帯電均一化のためにＡＣ帯電を行った場合にはさらなるオゾンの発生、ＡＣ電圧の電界による接触帯電部材と感光体の振動騒音（ＡＣ帯電音）の発生、また、放電による被帯電体表面の劣化が顕著になり、新たな問題点となっていた。

（２）直接注入帯電機構
接触帯電部材から被帯電体へ電荷が直接注入されることで、被帯電体表面を帯電する機構が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

中抵抗の接触帯電部材が被帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放電機構を基本的に用いないで、被帯電体表面に直接電荷注入を行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が放電閾値以下であって、被帯電体を印加電圧相当の電位に帯電することができる（図１の実線）。この直接注入帯電機構はイオンの発生を伴わないため放電生成による弊害は生じない。

より具体的には、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電磁気ブラシ等の接触帯電部材に電圧を印加して、被帯電体（像担持体）表面にあるトラップ順位または電荷注入層の導電粒子等の電荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う機構である。放電現象が支配的でないため、帯電に必要とされる電圧は所望する像担持体表面のみであり、オゾンの発生も無い。接触帯電部材として、スポンジローラのような多孔状のローラに、接触帯電性を向上させるための導電性粒子をコートしたものを用いる場合には、接触帯電部材と被帯電体間の接触を密にすることが可能であり、帯電性を高める上で有効である。

しかしながら、帯電ローラを用いた簡易な構成では被帯電体を充分に帯電させることは簡単ではなく、帯電不良による帯電ムラなどが生じる。帯電ムラは、画像を出力したときに、画像ムラとして現れる。このような帯電ムラの原因は、帯電部材として、発泡ゴムローラを用いた場合、一般に、発泡ゴムのセルが発泡剤分解に伴うガス発生により形成されるためセルが大きくなる。このため、注入帯電を促進させる導電性粒子をローラ表面に有効に保持できていないことによるものと思われる。

より微細で均一な大きさのセルを表面に有する発泡弾性ローラを帯電部材として用いると、帯電ムラによる画像ムラが低減する傾向にある。これは、微細なセルの発泡ゴムローラ表面は導電性粒子の保持性がよく、セルの大きさが均一になることにより均一に導電性粒子を被帯電体に覆うことが可能であり、均一な注入帯電ができるからである。

また、微細で均一なセルで形成される発泡ゴムを作るには、その処方や製法によって、セルがどのような大きさに形成されるか、セル壁の厚さがどのくらいか、セルがゴム内部にどのように配列するかを定量的に確認する必要がある。セル径、セル壁厚の定量化には、発泡ゴムの断面を走査型電子顕微鏡や光学顕微鏡等により観察する方法がある。しかし、断面によるセルの観察法の場合、その切断位値によりセル径、セル壁厚・セル配列がばらつき正確な値が得られないという弊害がある。図２を見ると、発泡ゴム２１を切断面２２・２３・２４の３つの面で切断した時、立体の発泡ゴムのセル径、セル壁厚・セル配列は１つしかないのに対して、３つの断面はそれぞれに異なるセル径、セル壁厚・セル配列を与えてしまう。この場合、多数の切断面を観察し統計的にセル径、セル壁厚を求めたとしても、ばらつきを拭い去ることはできない。したがって、従来の方法では正確なセル径、セル壁厚を求めることができず、よってこれらの値を規定したとしても帯電部材の品質を正確に反映しているとは必ずしも言えないものであった。
特開昭６３−１４９６６９号公報 特開平６−３９２１号公報 特開平１１−６５２３１号公報

従って、本発明の課題は、均一な直接注入帯電、具体的には、掃きムラのない帯電部材及び帯電装置を提供することである。

本発明者らは、上記課題に対し検討を重ねた結果、球体近似で求められる平均セル径、平均セル壁厚の値が、発泡ゴムローラのセル径、セル壁厚の実体を反映しており、よってこれらの値が高品位な帯電部材を表すパラメータとして用いることができることを見出した。よって、
本発明は、球体近似で求められる平均セル径が5μm〜50μm、平均セル壁厚が5μm〜30μmの発泡ゴムで構成される帯電部材である。

また、本発明は、上記帯電部材を備えた帯電装置である。

本発明、好ましくは、発泡ゴムの処方において発泡剤の粉末の粒子径(メジアン径)が10〜40μm、粒度分布の標準偏差が0.01〜0.5である発泡剤を用いて、加硫缶による蒸気加硫により得られる発泡ゴムローラである。また、この製法により得られた発泡ゴムローラのセルの大きさを評価する方法として、X線CTスキャン等の非破壊検査装置を提案する。この方法によりセルを球体近似で求める平均セル径が5μm〜50μm、平均セル壁厚が5μm〜30μmである発泡ゴムローラを帯電部材に用いることにより、均一な直接注入帯電を実現できる。

本発明によれば、球体近似で求められる平均セル径が5〜50μm、平均セル壁厚が5〜30μmの発泡ゴムで構成されたローラを帯電部材として用いることにより、均一な直接注入帯電を実現できる。具体的には、掃きムラのないトナー画像を形成できる帯電装置を安定に提供することが可能である。

本発明における発泡ゴムのセル径、セル壁厚の測定値は、主にX線CTスキャン等の三次元非破壊測定装置により、セルやセル壁を球体に近似すること（球体近似）により得られた値である。この測定装置を用いると、図２で示した切断位値のばらつきによる誤差のないセル径、セル壁厚を測定することができる。セル径、セル壁厚の計算方法は、不定形であるセル・セル壁を球体に近似し、セル径を求める。この測定方法ならびに計算方法により得られたセル径の平均値が5μm〜50μm、セル壁厚の平均値が5μm〜30μmである発泡ゴムローラにおいて、均一な直接注入帯電を実現できる帯電部材となりうる。より好ましくは、平均セル径が10μm〜45μm、平均セル壁厚が10μm〜20μmである。具体的には、該帯電部材が被帯電体表面を均一に帯電し、帯電ムラによる画像ムラが低減する。平均セル径または、平均セル壁が5μm未満の発泡ゴムローラの場合、帯電促進粒子の保持性が悪く均一に帯電できない。また、平均セル径が50μmを超える発泡ゴムローラの場合、導電性粒子を均一に保持することが難しく均一な直接注入帯電を実現できる帯電部材と成りえず、帯電ムラによる画像ムラが増加する。平均セル壁厚が30μmを超える発泡ゴムローラの場合、導電性粒子を均一に被帯電体表面にちらすことができず、均一帯電性に欠けるために画像ムラが増加する。

発泡ゴムの処方において、発泡剤の粒子径はその粒度分布の中央値（メジアン径）が10〜40μmであることが好ましい。また、発泡剤粒度のバラツキの目安である粒度分布の標準偏差が0.01〜0.5であると尚好ましい。このような性質を持つ発泡剤を用いて、発泡ゴムローラを作成することのより、セルの大きさが小さくかつセルの大きさが均一な発泡ゴムローラを達成できる。発泡剤としては、例えば、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ），ベンゼンスルホニルヒドラジド，トルエンスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド、アゾジカルボンアミド，アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン，Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソテレフタルアミド等のニトロソ化合物などの有機発泡剤；重炭酸ナトリウム，重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤が挙げられる。これらの中でもアゾジカルボンアミドを用いるのが好ましい。粒度のバラツキが大きい発泡剤は分級により粒度を揃えて使用する。発泡剤の添加量は、原料ゴム100質量部に対して1〜30質量部が好ましく、15〜30質量部が特に好ましい。発泡剤のメジアン径が10μm未満の粒子径の小さい発泡剤を用いると、発泡剤の熱履歴が弱いため、ゴム加硫初期において発泡が開始し、平均セル径100μm以上の発泡ゴムが形成される。また、40μmを超える発泡剤では、発泡剤の分解が遅く、セル壁厚が大きすぎる発泡ゴムが形成される。発泡剤粒子の熱分解の活性化エネルギーは、発泡剤の熱分解性を示すパラメーターである。活性化エネルギーが１３０kJ／mol未満の発泡剤では、熱分解が起こすための活性化エネルギーが低いため、ゴム加硫初期において発泡が開始するため、平均セル径が大きくなる。

本発明の発泡ゴムの処方において、原料ゴムとしては、天然ゴム，ニトリルゴム，エチレンプロピレンゴム, スチレンブタジエンゴム，ブタジエンゴム，イソプレンゴム，シリコーンゴム，ウレタンゴム，アクリルゴム，クロロプレンゴム，エピクロルヒドリンゴム等が挙げられるが、主ポリマー鎖に不飽和結合を有さず耐侯性、耐熱性、耐オゾン性に優れるエチレンプロピレンゴムが好ましい。すなわち、本発明では、導電性エチレンプロピレンゴム発泡体から帯電部材の製造に好適なものである。エチレンプロピレンゴムとしては、特にジエン量が5〜15質量％、かつムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）が50〜100のエチレンプロピレンゴムが好適に使用される。ジエン質量が5％未満のエチレンプロピレンゴムでは、微細な発泡ゴムを形成するための加硫速度が上がらず、セルが粗大になり、また、ジエン量が15質量％を超えると、オゾン等に対する耐侯性が弱くなる。ムーニー粘度が50未満では、これを用いた未加硫ゴム組成物の粘度が小さくなりすぎ、発泡が過度に起こるため、セルが粗大になり、また、ムーニー粘度が100を超えると、未加硫ゴム組成物の粘度が大きくなり、発泡が不十分となるため、発泡体密度が大きくなる。

発泡ゴムの密度に関しては、0.1〜0.5g/cm³であることが望ましい。0.5g/cm³を超える発泡ゴムでは、帯電ローラとして必要なニップ部分を十分に取ることができず、また、0.1g/cm³未満の発泡ゴムでは、帯電ローラとしての強度が不十分であるため変形を起こしやすく、帯電性能が悪化してしまう。

本発明に係る導電性発泡ゴムから構成されるローラ形状の帯電部材は、上述した発泡剤とエチレンプロピレンゴムを用いたものであれば他の成分は適宜選定すればよいが、好ましくは上記原料ゴム100質量部に対して、（Ａ）加硫剤0.1〜20質量部、（Ｂ）プロセスオイル10〜100質量部、（Ｃ）導電材10〜80質量部を添加して加硫、発泡することにより得ることができる。なお、原料ゴムとしてエチレンプロピレンゴム以外のものを用いた場合も、同様に原料ゴム１００質量部に対して、（Ａ）〜（Ｃ）成分を添加することが好ましく、以下に示すものと同様の成分を添加することができる。（Ａ）成分の加硫剤としては、種々ものを用いることができるが、エチレンプロピレンゴム組成物の発泡及び加硫の制御を容易に行うことができる点から、硫黄系加硫剤が好ましい。ここで、硫黄系加硫剤とは、硫黄と加硫促進剤との組み合わせ、あるいは含硫黄有機化合物をいう。加硫促進剤としては、チアゾール類，スルフェンアミド類，チオウレア類，チウラム類，ジチオカルバミン酸塩類，グアニジン類，アルデヒドアミン類，アルデヒドアンモニア類が挙げられ、これらの一種を単独で又は二種以上を混合して用いることができる。含硫黄有機化合物としては、例えば、モルホリンジスルフィド，テトラアルキルチウラムジスルフィド，ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が挙げられる。加硫剤の添加量は、エチレンプロピレンゴム１００質量部に対して0.1〜20質量部が好ましい。

（Ｂ）成分のプロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル，ナフテン系プロセスオイル及び芳香族系プロセスオイルを使用することができる。この中で、感光体等の他の部材を汚染することがない点から、パラフィン系プロセスオイルが好ましい。プロセスオイルの添加量は、エチレンプロピレンゴム100質量部に対して10〜100質量部が好ましく、40〜80質量部が特に好ましい。プロセスオイルの添加量が10質量部未満では、未発泡ゴム組成物の粘度が大きくなって加工性が悪くなり、また、発泡が不十分となるため、発泡体の密度が大きくなってしまう。また、プロセスオイルの添加量が100質量部を超えると、未加硫ゴム組成物の粘度が小さくなりすぎ、発泡が過度に起こるため、セルが粗大になり、加工性も悪くなる。

（Ｃ）成分の導電材としては、ケッチェンブラック，アセチレンブラック等の導電性カーボンブラック；ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＦＥＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ，ＦＴ，ＭＴ等のゴム用カーボンブラック；酸化カーボンブラック等のインク用カーボンブラック，熱分解カーボンブラック，グラファイト；酸化スズ，酸化チタン，酸化亜鉛等の導電性金属酸化物；ニッケル，銅等の金属；カーボンウイスカー，黒鉛ウイスカー，炭化チタンウイスカー，導電性チタン酸カリウムウイスカー，導電性チタン酸バリウムウイスカー，導電性酸化チタンウイスカー，導電性酸化亜鉛ウイスカー等の導電性ウイスカーなどが挙げられる。導電材の添加量は、エチレンプロピレンゴム100質量部に対して10〜80質量部が好ましい。上記導電材の添加により、本発明の導電性発泡ゴムから構成されるローラ形状の帯電部材のローラ抵抗10²〜10¹⁰Ωに調整することができる。本発明の帯電部材において、ローラ抵抗は10⁴〜10⁶Ωの範囲にあることが、良好な画像を得る点から特に好ましい。本発明に係る発泡ゴムには、上記の添加剤以外に、充填材、亜鉛華，ステアリン酸等の加硫促進剤、スコーチ防止剤、粘着付与剤、その他ゴム用添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で適宜添加することができる。充填材としては、例えば、炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム，シリカ，珪酸マグネシウム，クレー等が挙げられる。この中で、発泡セルの安定化の点から、炭酸カルシウムが好ましい
加硫手段については、水蒸気を用いた加圧加硫であることが望ましい。なぜなら、この加硫手段において前記ゴム配合物をチューブ状に押し出した未加硫物を加硫すると、表面層の発泡ゴムは内部の発泡ゴムに比べて、大きなセル構造の発泡ゴムとして形成されるからである。そのために、内部の発泡ゴムは、微細で均一な発泡セル構造を形成することが可能となる。帯電部材として利用する場合、上記加硫チューブに芯金を圧入して表面の研磨を行い、内部の微細で均一なセル構造の発泡ゴムを表面に出して用いる。

次に、帯電部材と被帯電体の間に介在する導電性粒子について述べる。導電性粒子としては、金属酸化物等の粒子や有機物との混合物、あるいは、これらに表面処理を施したなど各種導電性粒子が使用できる。

金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化スズ／酸化アンチモン複合酸化物、酸化チタン／酸化スズ複合酸化物有機化合物としては、ポリピロール、ポリアニリンなどが挙げられる。

導電性粒子の抵抗は粒子を介した電荷の授受を行うため比抵抗としては１０^-1Ω・ｃｍ〜１０¹²Ω・ｃｍが望ましい。粒子の抵抗測定は、錠剤法により測定し正規化して求めた。底面積２．２６ｃｍ²の円筒内に凡そ０．５ｇの粉体試料を入れ、上下電極に１５ｋｇの加圧を行うと同時に１００Ｖの電圧を印加し、抵抗値を計測その後正規化して比抵抗を算出する。また、粒径は良好な帯電均一性を得るために１０μｍ以下が望ましい。粒径の下限値は、粒子が安定して得られるものとして１０ｎｍが限界である。また、粒径の制御の点で１.０μmが好適である。本発明において、粒子が凝集体として構成されている場合の粒径は、その凝集体としての平均粒径として定義した。粒径の測定には、光学あるいは電子顕微鏡による観察から、１００個以上抽出し、水平方向最大弦長をもって体積粒度分布を算出し、その５０％平均粒径をもって平均粒径とする。

帯電部材と被帯電体の間のニップ部に前期導電性粒子が存在した状態で接触帯電が行なわれる。なお、印字初期においては帯電部材表面に導電性粒子が供給されず帯電が行えないので帯電部材である発泡ゴムローラ表面には予め導電性粒子を塗布しておく。

次に、後記実施例におけるトナー画像形成プロセスを図３により説明する。

帯電ローラ２は被帯電体としての感光体１に対して弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設してある。ｎは感光体１と帯電ローラ２のニップ部である帯電ニップ部である。この帯電ニップ部幅は３ｍｍである。この帯電ローラ２を帯電ニップ部ｎにおいて帯電ローラ表面と感光体表面と互いに逆方向に等速で移動するよう凡そ８０ｒｐｍで矢印のＢ方向に回転駆動させた。

また帯電ローラ２の芯金２ａには帯電バイアス印加電源Ｓ１から−６２０Ｖの直流電圧を帯電バイアスとして印加するようにした。本例では感光体１の表面は帯電ローラ２に対する印加電圧とほぼ等しい電位（−６００Ｖ）に帯電処理される。２ｂは弾性層である。

感光体１の基本構成は、外径３０ｍｍのアルミシリンダー表面に、電荷発生層、電荷輸送層及び電荷注入層をこの順で有する。電荷発生層は、ジスアゾ系電荷発生顔料をポリビニルブチラール樹脂に２：１の割合（質量比）で分散させた１μm厚の層である。電荷輸送層は、ヒドラゾン系電荷輸送化合物をポリカーボネート樹脂に１：１の割合で分散させた２０μm厚の層である。電荷注入層は、帯電ロールからの電荷を電荷輸送層に注入させ易くさせる層であり、導電フィラーとしてＳｎＯ₂粉体をホスファゼン樹脂に、７：１０の割合で分散させた１０μm厚の層である。感光体１はＡ方向に５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転する。

露光器３はレーザーダイオード・ポリゴンミラー等を含むレーザービームスキャナである。このレーザービームスキャナは目的の画像情報の時系列電気ディジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザー光を出力し、該レーザー光で上記回転感光体１の一様帯電面を走査露光Ｌする。この走査露光Ｌにより回転感光体１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。

４は現像装置である。感光体１面の静電潜像はこの現像装置によりトナー画像として現像される。本例の現像装置は磁性一成分絶縁トナー（ネガトナー）を用いた反転現像装置である。４ａはマグネットロール４ｂを内包させた、現像剤担持搬送部材として非磁性回転現像スリーブであり、この回転現像スリーブ４ａに規制ブレード４ｃで現像剤４ｄが薄層にコートされる。現像剤４ｄのトナーは規制ブレード４ｃで回転現像スリーブ４ａに対する層厚が規制され、また電荷が付与される。回転現像スリーブ４ａにコートされた現像剤はスリーブ４ａの回転により、感光体１とスリーブ４ａの対向部である現像部（現像領域部）ａに搬送される。またスリーブ４ａには現像バイアス印加電源Ｓ２より現像バイアス電圧が印加される。現像バイアス電圧は、−５００ＶのＤＣ電圧と、周波数１８００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００Ｖの矩形のＡＣ電圧を重畳したものを用いた。これにより、感光体１側の静電潜像がトナーで現像される。

現像剤４ｄはトナーｔと導電性粒子ｍの混合物であり、トナーｔは結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合し、混練、粉砕、分級の各工程を経て作成し、これに、導電性粒子ｍや流動化剤を外添剤として添加して作成されたものである。トナーｔの重量平均粒径（Ｄ４）は７μmであった。導電性粒子ｍとしては粒径３μmの導電性酸化亜鉛粒子を用いた。またトナーｔ１００質量部に対して導電性粒子ｍを２質量部である。

この導電性粒子ｍの比抵抗は１０⁴Ω・ｃｍ、二次凝集体を含めた平均粒径は３μmである。

５は接触転写手段としての中抵抗の転写ローラであり、感光体１に所定に圧接させて転写ニップ部ｂを形成させてある。この転写ニップ部ｂに不図示の給紙部から所定のタイミングで記録媒体としての転写紙Ｐが給紙され、かつ転写ローラ５に転写バイアス印加電源Ｓ３から所定の転写バイアス電圧が印加されることで、感光体１側のトナー像が転写ニップ部ｂに給紙された転写紙Ｐの面に順次に転写されていく。ローラ抵抗値は５×１０8 Ωのものを用い、＋２０００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行った。即ち、転写ニップ部ｂに導入された転写紙Ｐはこの転写ニップ部ｂを挟持搬送されて、その表面側に回転感光体１の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。

６は熱定着方式等の定着装置である。転写ニップ部ｂに給紙されて感光体１側のトナー像の転写を受けた転写紙Ｐは回転感光体１の面から分離されてこの定着装置６に導入され、トナー像の定着を受けて画像形成物（プリント、コピー）として装置外へ排出される。

感光体１上のトナー画像は転写ニップ部ｂにおいて転写バイアスの影響で転写紙Ｐ側に引かれて積極的に転移するが、感光体１上の導電性粒子ｍは導電性であることで転写紙Ｐ側には積極的には転移せず、感光体１上に実質的に付着保持されて残留する。

転写後の感光体１面に残存の転写残トナー及び上記の導電性粒子ｍは感光体１と帯電ローラ２の帯電ニップ部ｎに感光体１の回転でそのまま持ち運ばれて帯電ローラ２に付着・混入する。

したがって、感光体１と帯電ローラ２とのニップ部ｎにこの導電性粒子ｍが存在した状態で感光体１の接触帯電が行なわれる。なお、印字初期においては帯電ローラ表面に帯電促進粒子が供給されず帯電が行えないので帯電ローラ表面には予め導電粒子を塗布しておく。

また、帯電ローラに移行したトナーは、帯電ローラから徐々にはき出され、現像器４に回収され、再び現像に用いられる（クリーナレスシステム）。

本発明の実施例により、さらに詳しく説明していく。ただし、本発明はこれら実施例によってなんら限定されるものではない。尚、実施例と比較例で得られた発泡ゴムローラの物性値は、下記に示す物性試験により得られたものである。

（１）ローラ抵抗
発泡ゴムローラの電気抵抗は図４にアルミドラム（Ａ）とゴムローラ（Ｂ）を接触させ、ゴムローラの両端部に５００ｇ加重をかけ、回転させながら１００Ｖの電圧をかけて流れる電流を測定し、ゴムローラの電気抵抗を求めた。

（２）硬度
アスカーC硬度計により、500ｇ加重における発泡ゴムの硬度を測定した。

（３）平均セル径、平均セル壁厚
セル径、セル壁厚の測定は、X線CTスキャンで行った。数mm角の発泡ゴム片内部の透過像を１ピクセル当り約2μmの分解能で測定し、そこから断層像を得て三次元構造を再構築した。この発泡ゴムの三次元構造からセル径、セル壁厚の大きさを求めた。計算方法はセルとセル壁を球体に近似して直径を求め、その相加平均を計算して求めた。

発泡剤粒子の物性として、下記の物性試験を行った。

（１）粒度分布
レーザー回折式粒度分布測定器でアゾジカルボンアミドの粒度分布を測定した。得られた粒度分布の分布の度合いを標準偏差で、粒子径をメジアン径で示す。

（２）熱分解の活性化エネルギー
TGによりアゾジカルボンアミドの粒子の熱分解温度を４条件の昇温速度で測定した。この熱分解温度をもとに小澤法により、活性化エネルギーは求めた。

発泡剤の分級をエルボージェット分級機より行った。分級によりメジアン径10.8μm、粒度分布の標準偏差0.60の発泡剤であったのが、メジアン径15.0μm、粒度分布の標準偏差0.13の発泡剤になった。

表１に示めす各実施例ならびに表３に示す各比較例の材料を加圧ニーダーならびにオープンロールを用いて混練して、押出し成形によってチューブ状に成形し、160℃で1時間の水蒸気による一次加硫とその後さらに、160℃で2時間の熱風による二次加硫を行った。

このようにして得られたチューブを外径6ｍｍ、長さ250ｍｍの芯金を圧入して、表面の研磨を行い外径18ｍｍの帯電ローラを製造した。

画像評価は、前記トナー画像形成プロセスに従い、画像形成装置を組み立て、これに実施例１〜５及び比較例１〜７に従い１２本の発泡ゴムローラを帯電部材に適用して、形成されたトナー画像を評価した。

トナー画像は、ハーフトーン画像に見られる小さな縦スジ（掃きムラ）の発生度合いで評価した。掃きムラは、初期画像から見られる不良である。しかし、初期画像で帯電ローラの帯電性が判断し難い場合には、Ｌ／Ｌ環境（気温１５℃、湿度１０％）において、前記画像形成装置で大量のトナー画像を形成させて、１５００枚目のトナー画像の掃きムラを評価した。

○レベルのトナー画像は、１５００枚目のトナー画像においても掃きムラのない均一なハーフトーン画像として観察される。

△レベルは、○レベルよりは若干劣るが、実用上均一なムラのないハーフトーンとして観察される。

×レベルのトナー画像は、１５００枚以下もしくは初期画像において掃きムラが目立つハーフトーン画像として観察される。

（１）ジエン量11重量％、ムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）87.5
（２）ジエン量8重量％、ムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）91.5
（３）メジアン径27.3μm、粒度分布の標準偏差0.19、熱分解の活性化エネルギー143kJ/mol
（４）メジアン径15.0μm、粒度分布の標準偏差0.13、熱分解の活性化エネルギー138kJ/mol
（５）メジアン径37.0μm、粒度分布の標準偏差0.27、熱分解の活性化エネルギー148kJ/mol

（６）ジエン量11重量％、ムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）87.5
（７）ジエン量5重量％、ムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）65.2
（８）ジエン量13重量％、ムーニー粘度ＭＬ1+4（100℃）111.5
（９）メジアン径8.2μm、粒度分布の標準偏差0.70、熱分解の活性化エネルギー128kJ/mol
（１０）メジアン径27.3μm、粒度分布の標準偏差0.19、熱分解の活性化エネルギー143kJ/mol
（１１）メジアン径52.0μm、粒度分布の標準偏差0.21、熱分解の活性化エネルギー159kJ/mol

次に、上記実施例５、比較例１、６及び７に係る帯電ローラに関して、発泡ゴムのセル径及びセル壁厚を所定の切断面（以降「切断面１」とする）の断面写真から求めた値を下記表３に示す。

上記表３から明らかな様に、断面写真から求めたセル径、セル壁厚は画像評価の結果と一致せず、対応が取れないのに対して、CTスキャンで求めたセル径、セル壁厚は画像評価と一致している。

更に実施例５に係る帯電ローラに関して、前記切断面１とは別の切断面２及び３の断面写真から求めた発泡ゴムのセル径及びセル壁厚の値を下記表４に示す。

上記表４から明らかな様に、断面写真から求めたセル径、セル壁厚は、切断面によって大きくバラついている。

放電帯電機構と直接注入帯電機構。 切断位値によるセル径、セル壁厚のバラツキのイメージ図。 トナー画像形成プロセス。 ローラ抵抗の測定方法。

符号の説明

１ 感光体
Ａ 感光体回転方向
２ 帯電ローラ
Ｂ 帯電ローラ回転方向
２ａ 芯金
２ｂ 弾性層
３ 露光器
Ｌ 走査露光
４ 現像装置
ａ 現像部
４ａ 非磁性回転現像スリーブ
４ｂ マグネットロール
４ｃ 規制ブレード
４ｄ 現像剤
ｔ 現像剤４ｄのトナー
ｍ 現像剤４ｄの導電性粒子
５ 転写ローラ
ｂ 転写ニップ部
６ 定着装置
Ｐ 転写紙
Ｓ１ 帯電バイアス印加電源
Ｓ２ 現像バイアス印加電源
Ｓ３ 転写バイアス印加電源

Claims (12)

1. 球体近似で求められる平均セル径が5μm〜50μm、平均セル壁厚が5μm〜30μmの発泡ゴムで構成されることを特徴とする帯電部材。
2. 前記発泡ゴムが、メジアン径が10〜40μmである発泡剤粒子を用いて製造されたものである請求項１に記載の帯電部材。
3. 前記発泡剤粒子の粒度分布の標準偏差が0.01〜0.5である請求項２に記載の帯電部材。
4. 前記発泡剤粒子の熱分解の活性化エネルギーが130kJ／mol以上である請求項２又は３に記載の帯電部材。
5. 前記発泡剤がアゾジカルボンアミドである請求項２乃至４の何れかに記載の帯電部材。
6. 前記発泡ゴムが、ジエン量が5〜15質量％、100℃のムーニー粘度が50〜100であるの原料ゴムで形成されたものである請求項１乃至５の何れかに記載の帯電部材。
7. 前記原料ゴムがエチレンプロピレンゴムである請求項６に記載の帯電部材。
8. 前記発泡ゴムが、水蒸気で加硫されたものである請求項１乃至７の何れかに記載の帯電部材。
9. 前記帯電部材が帯電ローラである請求項１〜８の何れかに記載の帯電部材。
10. 被帯電体とニップ部を形成するように配置された請求項１〜９の何れかに記載の帯電部材を備え、該ニップ部に導電性粒子を介在させたことを特徴とする帯電装置。
11. 前記被帯電体が電荷注入帯電性である請求項１０に記載の帯電装置。
12. 前記被帯電体が、感光層及び表面層を有し、該表面層が樹脂及び導電性微粒子を有する請求項１０又は１１に記載の帯電装置。

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