JP2018106042A - 帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電部材を提供すること。【解決手段】支持部材と、前記支持部材上に配置された、非導電性多孔質フィラー粒子及び前記非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤を含有する表面層と、を有する帯電部材。【選択図】図１

Description

本発明は、帯電部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置が備える帯電部材として、例えば下記が知られている。

特許文献１には、バインダーポリマー、比表面積が９ｍ^２／ｇ以上の多孔質粒子及び導電剤を含有する組成物からなる保護層を備えた帯電ロールが開示されている。

特許文献２には、バインダー樹脂と、ポリマーからなるコア部が導電性材料で被覆された平均粒子径１μｍ以上３０μｍ以下の複合粒子とを含む表面層を有する帯電部材が開示されている。

特開２００９−１７５４２７号公報 特開２０１０−１９７９３６号公報

本発明は、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態の導電剤が表面層に含有されていない場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電部材を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。

請求項１に係る発明は、
支持部材と、
前記支持部材上に配置された、非導電性多孔質フィラー粒子及び前記非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤を含有する表面層と、
を有する帯電部材。

請求項２に係る発明は、
前記導電剤が金属酸化物粒子である、請求項１に記載の帯電部材。

請求項３に係る発明は、
前記非導電性多孔質フィラー粒子の平均空隙率が３０体積％以上７０体積％以下である、請求項１又は請求項２に記載の帯電部材。

請求項４に係る発明は、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を備える帯電装置。

請求項５に係る発明は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材が前記電子写真感光体の表面に接触して配置されている帯電装置と、
を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。

請求項６に係る発明は、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材が前記電子写真感光体の表面に接触して配置されている帯電装置と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、トナー像を形成する現像装置と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
を備える画像形成装置。

請求項１、２及び３に記載の発明によれば、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態の導電剤が表面層に含有されていない場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電部材が提供される。
請求項４に記載の発明によれば、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態の導電剤が帯電部材の表面層に含有されていない場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電装置が提供される。
請求項５に記載の発明によれば、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態の導電剤が帯電部材の表面層に含有されていない場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電装置を備えたプロセスカートリッジが提供される。
請求項６に記載の発明によれば、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態の導電剤が帯電部材の表面層に含有されていない場合に比べて、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する帯電装置を備えた画像形成装置が提供される。

本実施形態に係る帯電部材の一例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。

以下に、発明の実施形態を説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、発明の範囲を制限するものではない。

本明細書において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。

本明細書において、「電子写真感光体」を単に「感光体」ともいう。本明細書において、帯電部材の「軸方向」とは、帯電部材の回転軸の方向を意味する。

＜帯電部材＞
本実施形態に係る帯電部材は、支持部材と、該支持部材上に配置された表面層とを有し、表面層が、非導電性多孔質フィラー粒子と、該非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤とを含有する。

本実施形態に係る帯電部材の形状は、特に限定されない。本実施形態に係る帯電部材の形状としては、例えば、図１に例示したロール状、ベルト状等が挙げられる。

図１は、本実施形態に係る帯電部材の一例を示す概略斜視図である。図１に示す帯電部材２０８Ａは、中空又は非中空の円筒部材である支持部材３０と、支持部材３０の外周面に配置された導電性弾性層３１と、導電性弾性層３１の外周面に配置された表面層３２とを有する。本実施形態に係る帯電部材の構成はこれに限られるものではなく、支持部材と表面層とを備えていれば、他の構成であってもよい。例えば、図１に図示される導電性弾性層３１を有していなくてもよく、図１に図示されない他の層を支持部材と表面層との間に有していてもよい。本実施形態に係る帯電部材は、ベルト状の支持部材と、該支持部材上に配置された表面層とを有する構成でもよい。

本実施形態に係る帯電部材は、電子写真方式の画像形成装置に搭載され、感光体の表面に接触して配置される帯電部材として好適に用いられる。

本実施形態に係る帯電部材は、感光体の表面に接触して配置される帯電部材として画像形成装置に搭載され、筋状の画像欠陥の発生を持続的に抑制する。つまり、本実施形態に係る帯電部材は、使用初期から筋状の画像欠陥の発生を抑制し、使用を継続した際においても筋状の画像欠陥の発生を抑制する。その機序としては、下記が考えられる。

従来、画像に筋状の画像欠陥（搬送方向に直交する方向及びこれに近い方向の微小な線）が発生することがある。この画像欠陥は、帯電部材の放電ムラに起因して発生すると推測されており、帯電部材の表面層に非導電性フィラー粒子を含有させて微小な凹凸（高さが数μｍ乃至数十μｍ程度の凹凸）を形成することにより抑制し得ることが知られている。
しかし、非導電性フィラー粒子が形成する微小な凹凸を表面層に有する帯電部材は、使用初期においては筋状の画像欠陥の発生を抑制するが、使用を継続すると（例えば、Ａ４紙２万枚に画像形成した後において）筋状の画像欠陥が発生する場合がある。これは、帯電部材と感光体との接触が繰り返されることによって、帯電部材の表面層、特にフィラー粒子が形成する凸部の表面層が徐々に摩耗して表面層から導電剤が失われていき、帯電部材の帯電性能が低下することに起因すると推測される。
上記の事象に対し、本実施形態に係る帯電部材は、表面層に含まれる導電剤の少なくとも一部を非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在させることにより、表面層が徐々に摩耗しても、表面層、特にはフィラー粒子が形成する凸部の表面層から失われる導電剤量を少なく抑えるので、使用を継続した際においても筋状の画像欠陥の発生を抑制すると推測される。

帯電部材の表面層に含まれる導電剤の少なくとも一部が非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在していることは、以下の方法で確認される。
帯電部材の表面層を、帯電部材の軸方向に平行且つ表面層の厚さ方向に切断した切片試料を、クライオミクロトーム法により作製し、切片試料を走査型電子顕微鏡で観察する。切片試料において多孔質フィラー粒子を１００個観察し、多孔質フィラー粒子断面の輪郭から０．５μｍ内側を境にその内側に導電剤が存在する多孔質フィラー粒子が３０個数％以上である場合、多孔質フィラー粒子の孔中に導電剤が存在していると判断する。

以下、本実施形態に係る帯電部材の各構成要素について、より具体的に説明する。

［支持部材］
支持部材は、帯電部材の電極及び支持体として機能する導電性部材である。支持部材は、中空状の部材であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。

支持部材としては、鉄（快削鋼等）、銅、真鍮、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル等の金属の部材；クロム、ニッケル等で鍍金処理を施した鉄の部材；樹脂製又はセラミック製の部材の外周面にメッキ処理を施した部材；導電剤を含有する、樹脂製又はセラミック製の部材；などが挙げられる。

［表面層］
本実施形態に係る帯電部材は、非導電性多孔質フィラー粒子と、該非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤とを含有する。

本実施形態において、表面層に含有されている導電剤は、少なくともその一部が、非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する状態で含有されていればよい。表面層に含有されている導電剤は、その一部が、表面層の結着樹脂中に分散した状態で含有されていてもよい。

本実施形態において、表面層に含有されている非導電性多孔質フィラー粒子は、少なくともその一部が、孔中に導電剤を含有していればよい。表面層に含有されている非導電性多孔質フィラー粒子は、その一部が、孔中に導電剤を含有していなくてもよい。

非導電性多孔質フィラー粒子としては、ポリアミド樹脂粒子、ポリイミド樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子等の樹脂粒子；クレー粒子、カオリン粒子、タルク粒子、シリカ粒子、アルミナ粒子、セラミックス粒子等の無機粒子；が挙げられる。非導電性多孔質フィラー粒子は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

非導電性多孔質フィラー粒子は、非導電性である特性として、体積抵抗率が１×１０^１３Ωｃｍ以上であることが好ましい。

非導電性多孔質フィラー粒子は、帯電部材の表面性状を制御する観点から、個数平均粒径が１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上８μｍ以下であることが更に好ましい。

非導電性多孔質フィラー粒子の平均空隙率は、３０体積％以上７０体積％以下が好ましい。平均空隙率が３０体積％以上であると、孔中に保持し得る導電剤量が適切な量になり、一方、平均空隙率が７０体積％以下であると、フィラーとしての強度を確保できる。これらの観点から、非導電性多孔質フィラー粒子の平均空隙率は、４０体積％以上６５体積％以下がより好ましく、５０体積％以上６０体積％以下が更に好ましい。

多孔質フィラー粒子の個数平均粒径および平均空隙率は、下記の方法で測定する。
表面層を、帯電部材の軸方向に平行且つ表面層の厚さ方向に切断した切片試料を、クライオミクロトーム法により作製する。切片試料の走査型電子顕微鏡の画像において、１００個の多孔質フィラー粒子断面を任意に選択して、各多孔質フィラー粒子断面の長径（粒子断面の輪郭線上の任意の２点に引いた最大の長さ）を測定し、これを各多孔質フィラー粒子の粒径として、個数平均粒径を求める。
また、各多孔質フィラー粒子断面の輪郭内を明度によって二値化画像に変換し（二値化した暗い方が空隙である。）、輪郭内の面積に占める空隙の割合を算出し、１００個の平均空隙率を求める。

表面層における非導電性多孔質フィラー粒子の含有量は、３体積％以上２０体積％以下が好ましく、５体積％以上１５体積％以下がより好ましい。

非導電性多孔質フィラー粒子によって形成される表面層の表面粗さＲｚは、筋状の画像欠陥の発生を抑制する観点から、２μｍ以上１５μｍ以下が好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。表面層の表面粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４の十点平均粗さＲｚである。

導電剤としては、体積抵抗率１×１０^９Ωｃｍ以下の導電性粒子が望ましい。導電性粒子としては、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン等の金属酸化物粒子；カーボンブラックなどが挙げられる。導電剤としては、一次粒子に分散しやすい故に多孔質フィラー粒子との混合処理により多孔質フィラー粒子の孔中に導入しやすい観点から、金属酸化物粒子が好ましい。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

導電剤は、多孔質フィラー粒子の孔中に導入しやすい観点から、一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下の導電性粒子であることが好ましく、一次粒径が１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下の導電性粒子であることがより好ましく、一次粒径が１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の導電性粒子であることが更に好ましい。

導電剤としては、表面層の表面に凹凸を形成するフィラーとなる比較的粒径の大きい（例えば、粒径が数μｍ乃至数十μｍ）、カーボンブラック、金属酸化物粒子等も挙げられる。本実施形態においては、これら導電剤が表面層の結着樹脂中に分散して含まれていてもよい。

表面層の体積抵抗率は、１×１０^５Ωｃｍ以上１×１０^８Ωｃｍ以下が好ましく、表面層は、この範囲の体積抵抗率を実現する量（非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する量と、結着樹脂に分散して存在する量との合計量）の導電剤を含有することが好ましい。

表面層における導電剤の含有量（非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する量と、結着樹脂に分散して存在する量との合計量）は、結着樹脂１００質量部に対して、５質量部以上６０質量部以下が好ましく、２０質量部以上４０質量部以下がより好ましい。

表面層において、｛非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤量÷（非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤量＋結着樹脂に分散して存在する導電剤量）｝の値は、５質量％以上３０質量％以下が好ましく、５質量％以上２５質量％以下がより好ましく、５質量％以上２０質量％以下が更に好ましい。

表面層の結着樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化ビニリデン、４フッ化エチレン共重合体、ポリビニルブチラール、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ素ゴム、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、セルロース等が挙げられる。結着樹脂は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

表面層の平均層厚は、２μｍ以上１５μｍ以下が好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下がより好ましい。

表面層の形成方法としては、例えば、（ｉ）非導電性多孔質フィラー粒子と、導電剤と、導電剤の分散剤（例えばポリマー）と、溶媒とを混合し、プロペラ型の攪拌機で例えば６時間攪拌して、孔中に導電剤を含有する非導電性多孔質フィラー粒子を作製する工程と、（ｉｉ）孔中に導電剤を含有する非導電性多孔質フィラー粒子と、結着樹脂と、溶媒とを混合して表面層形成用組成物を作製する工程と、（ｉｉｉ）表面層形成用組成物を支持部材（又は導電性弾性層を有する支持部材）の外周面に塗布する工程と、（ｉｖ）支持部材（又は導電性弾性層を有する支持部材）の外周面上に形成された表面層形成用組成物の層を乾燥させる工程と、を有する形成方法が挙げられる。表面層形成用組成物を支持部材（又は導電性弾性層を有する支持部材）の外周面に塗布する方法としては、例えば、浸漬塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ワイヤーバー塗布、スプレー塗布、ビード塗布、エアーナイフ塗布、カーテン塗布等が挙げられる。

［導電性弾性層］
本実施形態に係る帯電部材は、支持部材と表面層との間に導電性弾性層を有していてもよい。導電性弾性層は、支持部材の外周面上に直接配置されていてもよく、接着層を介して支持部材の外周面上に配置されていてもよい。

導電性弾性層は、単層でもよく、複数の層が積層した複層でもよい。導電性弾性層は、導電性の発泡弾性層でもよく、導電性の非発泡弾性層でもよく、導電性の発泡弾性層と導電性の非発泡弾性層とが積層されていてもよい。

導電性弾性層の一実施形態は、弾性材料と、導電剤と、その他添加剤とを含む。

弾性材料としては、例えば、ポリウレタン、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、塩素化ポリイソプレン、水素化ポリブタジエン、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、及びこれらを混合した弾性材料が挙げられる。これらの弾性材料の中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ニトリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシドゴム、エピクロロヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテルゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、及びこれらを混合した弾性材料が好ましい。

導電剤としては、電子導電剤とイオン導電剤とが挙げられる。電子導電剤としては、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カラーブラック等のカーボンブラック；熱分解カーボン；グラファイト；アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の金属又は合金；酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理した物質；などの粉末が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリアルキルアンモニウム等の過塩素酸塩又は塩素酸塩；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過塩素酸塩又は塩素酸塩；などが挙げられる。導電剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

導電剤は、一次粒径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。

導電性弾性層における電子導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下が好ましく、１５質量部以上２５質量部以下がより好ましい。導電性弾性層におけるイオン導電剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５質量部以下が好ましく、０．５質量部以上３質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に配合されるその他添加剤としては、例えば、軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤等が挙げられる。

加硫促進剤としては、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系、チオウレア系、ジチオカルバミン酸塩系、グアニジン系、アルデヒド−アンモニア系等が挙げられる。加硫促進剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電性弾性層における加硫促進剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．０１質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．１質量部以上６質量部以下がより好ましい。

加硫促進助剤としては、酸化亜鉛、ステアリン酸等が挙げられる。加硫促進助剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電性弾性層における加硫促進助剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、０．５質量部以上２０質量部以下が好ましく、１質量部以上１５質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層に含まれる充填剤としては、炭酸カルシウム、シリカ、粘土鉱物等が挙げられる。充填剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。導電性弾性層における充填剤の含有量は、弾性材料１００質量部に対して、５質量部以上６０質量部以下が好ましく、１０質量部以上６０質量部以下がより好ましい。

導電性弾性層の層厚は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下がより好ましい。導電性弾性層の体積抵抗率は、１×１０^３Ωｃｍ以上１×１０^１４Ωｃｍ以下が好ましい。

導電性弾性層と支持部材との間に介在する接着層としては、樹脂層が挙げられ、具体的には、ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ニトリルゴム、塩素ゴム、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル、フェノール樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂層が挙げられる。接着層は、導電剤（例えば、前述の電子導電剤又はイオン導電剤）を含有していてもよい。

導電性弾性層を支持部材上に形成する方法としては、例えば、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物と、円筒状の支持部材とを、共に押出成形機から押し出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；無端ベルト状の支持部材の外周面に、弾性材料、導電剤、その他添加剤を混合した導電性弾性層形成用組成物を押出成形機から押し出して、支持部材の外周面上に導電性弾性層形成用組成物の層を形成し、次いで、導電性弾性層形成用組成物の層を加熱して架橋反応させ導電性弾性層とする方法；などが挙げられる。支持部材は、その外周面に接着層を有していてもよい。

＜画像形成装置、帯電装置、プロセスカートリッジ＞
本実施形態に係る画像形成装置は、感光体と、感光体の表面を帯電する帯電装置であって、本実施形態に係る帯電部材を有し、該帯電部材が感光体の表面に接触して配置されている帯電装置と、帯電した感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、トナー像を形成する現像装置と、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、を備える。

本実施形態に係る画像形成装置において帯電装置は、直流電圧のみを帯電部材に印加する方式、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加する方式のいずれでもよい。

直流電圧のみを帯電部材に印加する方式は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を帯電部材に印加する方式に比べて、筋状の画像欠陥が発生しやすいところ、本実施形態は、帯電装置が備える帯電部材として本実施形態に係る帯電部材を適用することによって、直流電圧のみを帯電部材に印加する方式においても、筋状の画像欠陥の発生を抑制する。

本実施形態に係る画像形成装置は、トナー像を記録媒体に定着させる定着装置；トナー像の転写後、帯電前の感光体の表面をクリーニングするクリーニング装置；トナー像の転写後、帯電前に感光体の表面に光を照射して除電する除電装置；から選ばれる少なくとも１つをさらに備えていてもよい。

本実施形態に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に直接転写する直接転写方式の装置、及び、感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置、のいずれでもよい。

本実施形態に係るプロセスカートリッジは、画像形成装置に着脱されるカートリッジであり、少なくとも、感光体と、本実施形態に係る帯電部材と、を備える。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、現像装置、感光体のクリーニング装置、感光体の除電装置、転写装置等から選択される少なくとも一つの装置をさらに備えていてもよい。

以下、本実施形態に係る画像形成装置、帯電装置及びプロセスカートリッジの構成を、図面を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、直接転写方式の画像形成装置を示す概略図である。図３は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

図２に示す画像形成装置２００は、感光体２０７と、感光体２０７表面を帯電させる帯電装置２０８と、帯電装置２０８に接続した電源２０９と、感光体２０７表面を露光して潜像を形成する露光装置２０６と、感光体２０７上の潜像を、トナーを含む現像剤により現像する現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する転写装置２１２と、トナー像を記録媒体５００に定着させる定着装置２１５と、感光体２０７上に残留したトナーを除去するクリーニング装置２１３と、感光体２０７表面を除電する除電装置２１４と、を備える。除電装置２１４は、備えられていなくてもよい。

図３に示す画像形成装置２１０は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、電源２０９と、露光装置２０６と、現像装置２１１と、感光体２０７上のトナー像を記録媒体５００に転写する１次転写部材２１２ａ及び２次転写部材２１２ｂと、定着装置２１５と、クリーニング装置２１３と、を備える。画像形成装置２１０は、画像形成装置２００と同様に除電装置を備えていてもよい。

帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して配置されている、接触帯電方式の帯電装置である。帯電装置２０８には、電源２０９から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

露光装置２０６としては、半導体レーザー、ＬＥＤ（light emitting diode）等の光源を備える光学系装置が挙げられる。

現像装置２１１は、トナーを感光体２０７に供給する装置である。現像装置２１１は、例えば、ロール状の現像剤保持体を感光体２０７に接触又は近接させて、感光体２０７上の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する。

転写装置２１２としては、例えば、コロナ放電発生器、記録媒体５００を介して感光体２０７に押圧する導電性ロールが挙げられる。

１次転写部材２１２ａとしては、例えば、感光体２０７に接触して回転する導電性ロールが挙げられる。２次転写部材２１２ｂとしては、例えば、記録媒体５００を介して１次転写部材２１２ａに押圧する導電性ロールが挙げられる。

定着装置２１５としては、例えば、加熱ロールと、該加熱ロールに押圧する加圧ロールとを備える加熱定着装置が挙げられる。

クリーニング装置２１３としては、クリーニング部材として、ブレード、ブラシ、ロール等を備える装置が挙げられる。クリーニングブレードの材質としては、ウレタンゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。

除電装置２１４は、例えば、転写後の感光体２０７表面に光を照射して、感光体２０７の残留電位を除電する装置である。除電装置２１４は、備えられていなくてもよい。

図４は、本実施形態に係る画像形成装置の一例である、４つの画像形成ユニットを並列配置したタンデム方式且つ中間転写方式の画像形成装置を示す概略図である。

画像形成装置２２０は、ハウジング４００内に、各色のトナーに対応する４つの画像形成ユニットと、レーザー光源を備える露光装置４０３と、中間転写ベルト４０９と、２次転写ロール４１３と、定着装置４１４と、クリーニングブレード４１６を有するクリーニング装置と、を備える。

画像形成装置２２０が有する４つの画像形成ユニットは同じ構成を有するため、これらを代表して、感光体４０１ａを含む画像形成ユニットの構成を説明する。感光体４０１ａの周囲には、感光体４０１ａの回転方向に順に、帯電ロール４０２ａ、現像装置４０４ａ、１次転写ロール４１０ａ、クリーニングブレード４１５ａが配置されている。１次転写ロール４１０ａは、中間転写ベルト４０９を介して感光体４０１ａに押圧している。現像装置４０４ａには、トナーカートリッジ４０５ａに収容されたトナーが供給される。

帯電ロール４０２ａは、感光体４０１ａの表面に接触して配置されている、接触帯電方式の帯電装置である。帯電ロール４０２ａには、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

中間転写ベルト４０９は、駆動ロール４０６、張架ロール４０７及び背面ロール４０８により張架されており、これらのロールの回転により走行する。

２次転写ロール４１３は、中間転写ベルト４０９を介して背面ロール４０８に押圧するように配置されている。

定着装置４１４は、例えば、加熱ロールと加圧ロールとを備える加熱定着装置である。

クリーニングブレード４１６は、中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する部材である。クリーニングブレード４１６は、背面ロール４０８の下流に配置されており、転写後の中間転写ベルト４０９上に残留したトナーを除去する。

ハウジング４００内には、記録媒体５００を収容するトレイ４１１が設けられている。トレイ４１１内の記録媒体５００は、搬送ロール４１２により中間転写ベルト４０９と２次転写ロール４１３との接触部に搬送され、さらには定着装置４１４に搬送され、記録媒体５００上に画像が形成される。画像形成後の記録媒体５００は、ハウジング４００の外部に排出される。

図５は、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示す概略図である。図５に示すプロセスカートリッジ３００は、例えば、露光装置、転写装置及び定着装置を備える画像形成装置本体に着脱される。

プロセスカートリッジ３００は、感光体２０７と、帯電装置２０８と、現像装置２１１と、クリーニング装置２１３とが、ハウジング３０１によって一体化されている。ハウジング３０１には、画像形成装置に着脱するための取り付けレール３０２と、露光のための開口部３０３と、除電露光のための開口部３０４とが設けられている。

プロセスカートリッジ３００が備える帯電装置２０８は、ロール状の帯電部材からなり、感光体２０７の表面に接触して、感光体２０７の表面を帯電させる、接触帯電方式の帯電装置である。プロセスカートリッジ３００が画像形成装置に装着され画像形成を行う際に、帯電装置２０８には、電源から、直流電圧のみが印加される、又は、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧が印加される。

＜現像剤、トナー＞
本実施形態に係る画像形成装置に適用される現像剤は、特に限定されない。現像剤は、トナーのみを含む一成分現像剤でもよく、トナーとキャリアとを混合した二成分現像剤でもよい。

現像剤に含まれるトナーは、特に限定されない。トナーは、例えば、結着樹脂、着色剤、離型剤を含む。トナーの結着樹脂としては、例えば、ポリエステル、スチレン−アクリル樹脂が挙げられる。

トナーは、外添剤が外添されていてもよい。トナーの外添剤としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ等の無機微粒子が挙げられる。

トナーは、トナー粒子を製造し、そのトナー粒子に外添剤を外添して調製する。トナー粒子の製造方法としては、混練粉砕法、凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法などが挙げられる。トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部（コア粒子）と芯部を被覆する被覆層（シェル層）とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。

トナー粒子の体積平均粒径（Ｄ５０ｖ）は、２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、４μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。

二成分現像剤に含まれるキャリアは、特に限定されない。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に樹脂を被覆した被覆キャリア；マトリックス樹脂中に磁性粉が分散して配合された磁性粉分散型キャリア；多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア；が挙げられる。

二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比（質量比）は、トナー：キャリア＝１：１００乃至３０：１００が好ましく、３：１００乃至２０：１００がより好ましい。

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。以下の説明において、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。

＜帯電ロールの作製＞
［実施例１］
−導電性弾性層の形成−
下記組成の混合物をニーダーで混練りしてゴム組成物（１）を得た。

・ゴム材（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、日本ゼオン社製ＨｙｄｒｉｎＴ３１０６） １００質量部
・導電剤（カーボンブラック、三菱化学社製＃３０３０Ｂ） ５質量部
・イオン導電剤（ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製ＢＴＥＡＣ） １質量部
・加硫剤（４,４'−ジチオジモルホリン、大内新興化学工業社製バルノックＲ）
１．５質量部
・チアゾール系加硫促進剤（ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド、大内新興化学工業社製ノクセラーＤＭ−Ｐ） １．５質量部
・チウラム系加硫促進剤（テトラエチルチウラムジスルフィド、大内新興化学工業社製ノクセラーＴＥＴ−Ｇ） １．８質量部
・加硫促進助剤（酸化亜鉛、正同化学工業社製） ３質量部
・ステアリン酸 １質量部
・重質炭酸カルシウム ４０質量部

無電解ニッケルメッキ後に６価クロム酸処理を施した、直径８ｍｍのＳＵＭ２３Ｌ製の支持部材を用意し、支持部材の外周面に、接着剤（エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、日本ゼオン社製ＨｙｄｒｉｎＴ３１０６）を塗布して接着層を形成した。ゴム組成物（１）を、接着層を有する支持部材と共に、クロスヘッドダイを備えた押出成形機（シリンダー部、スクリュー部、ヘッド部、ダイ部のいずれも温度を８０℃に設定した。）から押し出して、支持部材の外周面上にゴム組成物（１）の層を形成した。次いで、温度１６５℃に設定した空気加熱炉に７０分間置き、ゴム組成物（１）の層を硬化させて、弾性ロール（平均直径１２ｍｍ）を得た。

−複合粒子の作製−
下記組成の混合物を、プロペラ型の攪拌機で６時間攪拌し、孔中に導電剤を含有する非導電性多孔質フィラー粒子（以下「複合粒子」という。）が分散した複合粒子分散液（１）を得た。

・非導電性多孔質フィラー粒子：ポリアミド樹脂粒子（アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１、平均空隙率５５体積％、個数平均粒径５μｍ） １０質量部
・導電剤：酸化亜鉛（ハクスイテック社製パゼットＡＢ、一次粒径７０ｎｍ）３０質量部
・分散剤：ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製エスレックＢＬ−１）５質量部
・溶媒：メタノール ５００質量部

−表面層の形成−
下記組成の混合物をビーズミル（ジルコニアビーズ、直径１．０ｍｍ）にて９０分間分散して、表面層形成用組成物（１）を得た。

・複合粒子分散液（１） ５０質量部
・Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製Ｆ３０Ｋ） １００質量部
・ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製エスレックＢＬ−１） １０質量部
・導電剤：酸化亜鉛（ハクスイテック社製パゼットＡＢ） ３０質量部
・触媒（楠本化成社製Ｎａｃｕｒｅ４１６７） ４質量部
・メタノール ７００質量部
・ブタノール ２００質量部

表面層形成用組成物（１）を弾性ロールの外周面に浸漬塗布し、温度１６０℃で３０分間加熱乾燥し、平均層厚１０μｍの表面層を形成して、帯電ロール（１）を得た。
表面層の形成に用いた材料の組成から計算すると、｛非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤量÷（非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤量＋結着樹脂に分散して存在する導電剤量）｝の値は８．４質量％である。

［実施例２］
導電剤を酸化スズ（三菱マテリアル社製Ｓ−２０００）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（２）を得た。

［実施例３］
導電剤をカーボンブラック（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ社製ケッチェンブラック）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（３）を得た。

［実施例４］
非導電性多孔質フィラー粒子をポリアミド樹脂粒子（アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１、平均空隙率５３体積％、個数平均粒径１μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（４）を得た。

［実施例５］
非導電性多孔質フィラー粒子をポリアミド樹脂粒子（アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１、平均空隙率５５体積％、個数平均粒径２０μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（５）を得た。

［実施例６］
非導電性多孔質フィラー粒子をポリアミド樹脂粒子（アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１、平均空隙率３３体積％、個数平均粒径５μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（６）を得た。

［実施例７］
非導電性多孔質フィラー粒子をポリアミド樹脂粒子（アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１、平均空隙率６８体積％、個数平均粒径５μｍ）に変更した以外は、実施例１と同様にして帯電ロール（７）を得た。

［比較例１］
実施例１と同様にして弾性ロール（平均直径１２ｍｍ）を得た。

−表面層の形成−
下記組成の混合物をビーズミル（ジルコニアビーズ、直径１．０ｍｍ）にて９０分間分散して、表面層形成用組成物（Ｃ１）を得た。

・Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製Ｆ３０Ｋ） １００質量部
・ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製エスレックＢＬ−１） １０質量部
・非導電性多孔質フィラー粒子（ポリアミド樹脂粒子、アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１） １０質量部
・導電剤（酸化亜鉛、ハクスイテック社製パゼットＡＢ） ３０質量部
・触媒（楠本化成社製Ｎａｃｕｒｅ４１６７） ４質量部
・メタノール ７００質量部
・ブタノール ２００質量部

表面層形成用組成物（Ｃ１）を弾性ロールの外周面に浸漬塗布し、温度１６０℃で３０分間加熱乾燥し、平均層厚１０μｍの表面層を形成して、帯電ロール（Ｃ１）を得た。

［比較例２］
実施例１と同様にして弾性ロール（平均直径１２ｍｍ）を得た。

−導電性材料を被覆したフィラー粒子の作製−
表面を導電性材料で被覆したフィラー粒子を下記の方法で作製した。
非導電性多孔質フィラー粒子（ポリアミド樹脂粒子、アルケマ社製Ｏｒｇａｓｏｌ２００１ＤＮａｔ１）５質量部と、カーボンブラック粒子（平均粒径２０ｎｍ）５質量部とを、稼動しているエッジランナーに添加し、５８８Ｎ／ｃｍ（６０ｋｇ／ｃｍ）の線荷重で６０分間混合攪拌を行った。この後、常温で６０分間乾燥を行い、複合粒子（Ｃ２）を得た。

−表面層の形成−
下記組成の混合物をビーズミル（ジルコニアビーズ、直径１．０ｍｍ）にて９０分間分散して、表面層形成用組成物（Ｃ２）を得た。

・複合粒子（Ｃ２） １０質量部
・Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製Ｆ３０Ｋ） １００質量部
・ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製エスレックＢＬ−１） １０質量部
・導電剤：酸化亜鉛（ハクスイテック社製パゼットＡＢ） ３０質量部
・触媒（楠本化成社製Ｎａｃｕｒｅ４１６７） ４質量部
・メタノール ７００質量部
・ブタノール ２００質量部

表面層形成用組成物（Ｃ２）を弾性ロールの外周面に浸漬塗布し、温度１６０℃で３０分間加熱乾燥し、平均層厚１０μｍの表面層を形成して、帯電ロール（Ｃ２）を得た。

［比較例３］
実施例１と同様にして弾性ロール（平均直径１２ｍｍ）を得た。

−表面層の形成−
下記組成の混合物をビーズミル（ジルコニアビーズ、直径１．０ｍｍ）にて９０分間分散して、表面層形成用組成物（Ｃ３）を得た。

・Ｎ−メトキシメチル化ナイロン（ナガセケムテックス社製Ｆ３０Ｋ） １００質量部
・ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製エスレックＢＬ−１） １０質量部
・導電剤（酸化亜鉛、ハクスイテック社製パゼットＡＢ） ３０質量部
・触媒（楠本化成社製Ｎａｃｕｒｅ４１６７） ４質量部
・メタノール ７００質量部
・ブタノール ２００質量部

表面層形成用組成物（Ｃ３）を弾性ロールの外周面に浸漬塗布し、温度１６０℃で３０分間加熱乾燥し、平均層厚１０μｍの表面層を形成して、帯電ロール（Ｃ３）を得た。

＜表面層の観察＞
帯電ロール（１）〜（７）及び（Ｃ１）〜（Ｃ２）の各表面層から既述の方法で切片試料を作製し、既述の方法で導電剤の存在形態を確認した。帯電ロール（１）〜（７）の表面層においては、多孔質フィラー粒子の孔中に導電剤が存在していると確認された。一方、帯電ロール（Ｃ１）〜（Ｃ２）の表面層においては、多孔質フィラー粒子の孔中に導電剤が存在していないと確認された。帯電ロール（Ｃ１）の表面層においては、多孔質フィラー粒子の孔中に結着樹脂が存在していた。帯電ロール（Ｃ２）の表面層においては、多孔質フィラー粒子の表面にカーボンブラックが層を形成して存在していたが、多孔質フィラー粒子の孔中に導電剤が存在している形態ではなかった。

＜空隙率と粒径の測定＞
帯電ロール（１）〜（７）及び（Ｃ１）〜（Ｃ２）について、既述の測定方法により、多孔質フィラー粒子の平均空隙率と個数平均粒径を求めた。その値を表１に示す。

＜画質評価＞
帯電ロールを、電子写真方式の画像形成装置であるＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅ−ＩＶ Ｃ２２６０（接触帯電方式、富士ゼロックス社製）のドラムカートリッジに装着した。低温低湿環境下（温度１０℃、相対湿度１５％）、Ａ４用紙に濃度５０％の全面ハーフトーン画像を１０枚印刷した後、濃度５０％の全面ハーフトーン画像と濃度３０％の全面ハーフトーン画像を１枚ずつ印刷した。次いで、Ａ４用紙に濃度５０％の全面ハーフトーン画像を２万枚連続して印刷した後、濃度５０％の全面ハーフトーン画像と濃度３０％の全面ハーフトーン画像を１枚ずつ印刷した。２種類の全面ハーフトーン画像を目視で観察し、下記のとおり分類した。

Ｇ１：濃度５０％画像にも濃度３０％画像にも、筋状の画像欠陥は認められない。
Ｇ２：濃度５０％画像には、筋状の画像欠陥は認められないが、濃度３０％画像には、軽微な筋状の画像欠陥が認められる。
Ｇ３：濃度５０％画像にも濃度３０％画像にも、軽微な筋状の画像欠陥が認められる。
Ｇ４：濃度５０％画像にも濃度３０％画像にも、筋状の画像欠陥が全面に散在して認められる。

２０８Ａ 帯電部材、３０ 支持部材、３１ 導電性弾性層、３２ 表面層

２００，２１０，２２０ 画像形成装置、２０６ 露光装置、２０７ 感光体、２０８ 帯電装置、２０９ 電源、２１１ 現像装置、２１２ 転写装置、２１２ａ １次転写部材、２１２ｂ ２次転写部材、２１３ クリーニング装置、２１４ 除電装置、２１５ 定着装置、５００ 記録媒体

４００ ハウジング、４０１ａ，４０１ｂ，４０１ｃ，４０１ｄ 感光体、４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ 帯電ロール、４０３ 露光装置、４０４ａ，４０４ｂ，４０４ｃ，４０４ｄ 現像装置、４０５ａ，４０５ｂ，４０５ｃ，４０５ｄ トナーカートリッジ、４０６ 駆動ロール、４０７ 張架ロール、４０８ 背面ロール、４０９ 中間転写ベルト、４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃ，４１０ｄ １次転写ロール、４１１ トレイ、４１２ 搬送ロール、４１３ ２次転写ロール、４１４ 定着装置、４１５ａ，４１５ｂ，４１５ｃ，４１５ｄ クリーニングブレード、４１６ クリーニングブレード

３００ プロセスカートリッジ、３０１ ハウジング、３０２ 取り付けレール、３０３ 露光のための開口部、３０４ 除電露光のための開口部

Claims (6)

1. 支持部材と、
   前記支持部材上に配置された、非導電性多孔質フィラー粒子及び前記非導電性多孔質フィラー粒子の孔中に存在する導電剤を含有する表面層と、
   を有する帯電部材。
2. 前記導電剤が金属酸化物粒子である、請求項１に記載の帯電部材。
3. 前記非導電性多孔質フィラー粒子の平均空隙率が３０体積％以上７０体積％以下である、請求項１又は請求項２に記載の帯電部材。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を備える帯電装置。
5. 電子写真感光体と、
   前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材が前記電子写真感光体の表面に接触して配置されている帯電装置と、
   を備え、画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
6. 電子写真感光体と、
   前記電子写真感光体の表面を帯電する帯電装置であって、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の帯電部材を有し、前記帯電部材が前記電子写真感光体の表面に接触して配置されている帯電装置と、
   帯電した前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成された潜像を、トナーを含む現像剤により現像して、トナー像を形成する現像装置と、
   前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   を備える画像形成装置。