JP5493529B2

JP5493529B2 - 導電性部材、帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

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Publication number: JP5493529B2
Application number: JP2009168005A
Authority: JP
Inventors: 景子小野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: US8275293B2; US20110013939A1; JP2011022410A

Description

本発明は、導電性部材、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ものである。

近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及しており、画像形成装置を構成する様々な要素に関する技術も広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、感光体（像保持体）ドラムをはじめとする感光体を帯電装置を用いて帯電させ、帯電した感光体上に周囲の電位とは電位が異なる静電潜像を形成することによって印刷したいパターンの形成が行われることが多く、このようにして形成された静電潜像は、トナーで現像された後、最終的に記録用紙などの記録媒体上に転写される。

例えば、特許文献１には、「帯電装置用の接触帯電部材において、被帯電体と接する層におけるＮ−メトキシメチル化ナイロンに対する比表面積が７００〜１６００ｍ2 ／ｇ、吸油量（ＤＢＰ）が１５０〜５５０ｃｃ／１００ｇのカーボンブラックを分散させた表面層を用いて成る帯電部材の、前記Ｎ−メトキシメチル化ナイロンの架橋度が、10０．２４以下であり、且つ分散後のカーボンブラックの平均２次粒径が、１．０〜５．０μｍであることを特徴とする接触帯電部材。前記カーボンブラックの添加量が、Ｎ−メトキシメチル化ナイロン樹脂１００重量部に対して０．３〜５．０重量部の範囲であることを特徴とする、接触帯電部材。」が提案されている。

また、特許文献２には、「ポリアミド（Ａ）、変性ポリオレフィン及び／又はブタジエン・スチレン系共重合体の水素添加物（Ｂ）、必要により含まれるポリオレフィン（Ｃ）、カーボンブラック（Ｄ）からなる部材であって、複数の合成樹脂により形成される海島構造においてポリアミド（Ａ）が海部分を形成しており、ポリアミド（Ａ）以外の合成樹脂によって形成される島部分の平均径が５μｍ以下であることを特徴とするポリアミド系電子写真用部材。」が提案されている。

特開平０８−１３７１８６号公報特開平２００４−２１０８２８公報

本発明の課題は、下記特定の海島構造を持つ表面層を有さない場合に比べ、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される導電性部材を提供することである。

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
基材と、
基材上に配置される弾性層と、
前記弾性層上に配置され、第１樹脂を含んで構成される海部と第２樹脂を含んで構成される島部とからなる海島構造を有すると共に、少なくとも前記島部の内部にカーボンブラックを含み、且つ前記島部の内部に含まれるカーボンブラックのうち、前記島部と前記海部との界面から５０ｎｍ内側の領域に存在する前記カーボンブラックが、前記島部に含まれる全カーボンブラックに対して９０％以上である表面層と、
を有する導電性部材。

請求項２に係る発明は、
前記島部の直径が、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１に記載の導電性部材。

請求項３に係る発明は、
前記島部の内部に含まれるカーボンブラックの量が、前記表面層に含まれる全カーボンブラックに対して９０％以上である請求項１又は２に記載の導電性部材。

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

請求項５に係る発明は、
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項４に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。

請求項６に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持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手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項４に記載の帯電装置である画像形成装置。

請求項１に係る発明によれば、上記特定の海島構造を持つ表面層を有さない場合に比べ、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
請求項２に係る発明によれば、島部の直径が上記範囲外の場合に比べ、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
請求項３に係る発明によれば、表面層に含まれる全カーボンブラックに対して島部の内部に含まれるカーボンブラックの量が上記範囲外の場合に比べ、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
請求項１に係る発明によれば、島部の内部に含まれるカーボンブラックが島部と海部との界面側に偏在しない場合に比べ、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
請求項４に係る発明によれば、上記特定の海島構造を持つ表面層を有さない導電性部材を適用した場合に比べ、少ない電流値で帯電ムラを抑制した帯電が実現される。
請求項５に係る発明によれば、上記特定の海島構造を持つ表面層を有さない導電性部材を適用した場合に比べ、白点が抑制された画像が得られる。
請求項６に係る発明によれば、上記特定の海島構造を持つ表面層を有さない導電性部材を適用した場合に比べ、白点が抑制された画像が得られる。

本実施形態に係る帯電部材を示す概略斜視図である。本実施形態に係る帯電部材の概略断面図である。本実施形態に係る帯電部材における表面層を示す拡大断面図である。本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。本実施形態に係る画像形成装置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を示す概略構成図である。実施例１で作製した帯電ロールの表面層試料の透過型顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す図である。

以下、本発明の一例である実施形態について図面を参照しつつ、説明する。

（導電性部材）
図１は、本実施形態に係る導電性部材を示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る導電性部材の概略断面図である。図３は、本実施形態に係る導電性部材における表面層を示す拡大断面図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、図１及び図２に示すように、例えば、シャフト３０（基材の一例）と、シャフト３０の外周面に配設された弾性層３１と、弾性層３１の外周面に配設された表面層３２と、を有するロール部材である。
そして、表面層３２は、第１樹脂を含んで構成される海部３３Ａと第２樹脂を含んで構成される島部３３Ｂとからなる海島構造を有すると共に、少なくとも島部３３Ｂの内部にカーボンブラック３４を含んで構成されている。

本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、上記構成に限られず、例えば、弾性層３１とシャフト３０との間に配設される接着層（プライマー層）、弾性層３１と表面層３２との間に配設される抵抗調整層又は移行防止層、表面層３２の外側（最表面）に配設されるコーティング層（保護層）を設けた構成であってもよい。
また、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、ロール状部材について説明するが、これに限られず、無端ベルト状部材であってもよいし、シート状部材であってもよい。

以下、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａの各部材について説明する。

シャフトについて説明する。
シャフト３０は、導電性の棒状部材であり、例えば、その材質としては鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト３０としては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト３０は、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。ここで、導電性とは、体積抵抗率が１０^１３Ωｃｍ未満を意味する。

弾性層について説明する。
弾性層３１は、例えば、弾性材料と、導電剤と、必要に応じて、その他添加剤と、を含んで構成される。

弾性材料としては、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等、及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。中でも、ポリウレタン、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、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、ＮＢＲ及びこれらのブレンドゴムが望ましく用いられる。これらの弾性材料は、発泡したものであっても無発泡のものであってもよい

導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレン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、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金；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各種導電性金属酸化物；絶縁物質の表面を導電化処理したもの；などの粉末が挙げられる。また、イオン導電剤の例としては、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等の過塩素酸塩、塩素酸塩等；リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩等；が挙げられる。これらの導電剤は、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。

ここで、カーボンブラックとして具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。

導電剤の添加量は特に制限はないが、上記電子導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、１質量部以上３０質量部以下の範囲であることが望ましく、１５質量部以上２５質量部以下の範囲であることがより望ましい。一方、上記イオン導電剤の場合は、弾性材料１００質量部に対して、０．１質量部以上５．０質量部以下の範囲であることが望ましく、０．５質量部以上３．０質量部以下の範囲であることがより望ましい。

弾性層３１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、酸化防止剤、界面活性剤、カップリング剤、充填剤（シリカ、炭酸カルシウム等）等の通常弾性層に添加され得る材料が挙げられる。

弾性層３１の厚みは、平均膜厚で１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とすることが望ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下程度とすることがより望ましい。そして、弾性層の体積抵抗率は１０^３Ωｃｍ以上１０^１４Ωｃｍ以下が望ましい。

表面層について説明する。
表面層３２は、図３に示すように、表面層３２は、第１樹脂を含んで構成される海部３３Ａと第２樹脂を含んで構成される島部３３Ｂとからなる海島構造を有すると共に、島部の内部にカーボンブラック３４を含んで構成されている。

海島構造において、島部３３Ｂの直径は、例えば１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下がよく、望ましくは１５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。この直径を上記範囲とすることで、カーボンブラックが適度な大きさの凝集体として島部３３Ｂの内部に含まれ易くなる。その結果、導電性部材１２１Ａは、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
なお、島部の直径は、表面層３２をクライオミクトーム法により試料（切片）を調製し、この試料を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察して、１０箇所の島部３３Ｂの最大径を測定し、この平均値とする。

ここで、「海島構造」とは、少なくとも２つの樹脂（第１樹脂及び第２樹脂）が互いに非相溶状態で混在した構造で、一方の第１樹脂からなる連続相を海部３３Ａとし、当該連続相となる海部３３Ａに懸濁状態で存在する他方の第２樹脂からなる不連続相を島部３３Ｂとする構造を意味する。
また、海島構造は、第１樹脂と第２樹脂との溶解度パラメータ（ＳＰ値）の比（海部３３Ａを構成する第１樹脂のＳＰ値／島部３３Ｂを構成する第２樹脂のＳＰ値）、第１樹脂と第２樹脂の混合比率を調整することで、形成される。第１樹脂と第２樹脂とのＳＰ値比が大きい場合には、海島構造を形成しやすい。

具体的には、第１樹脂と第２樹脂とのＳＰ値差は、例えば、２以上１０以下であることがよい。ＳＰ値差を上記範囲とすると、海島構造が形成され易くなる。
また、第１樹脂と第２樹脂との混合比率（質量比：第１樹脂／第２樹脂）は、例えば、９８／２乃至７５／２５であることがよく、望ましくは９５／乃至８５／１５である。この混合比率を上記範囲とすると、適度な大きさ島部（例えば、上記範囲の直径を持つ島部）を持つ海島構造が形成され易くなる。

なお、溶解度パラメータ（ＳＰ値）の計算方法は「ポリマーハンドブック第４版ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ」ＶＩＩ６８０〜６８３に記載されている方法を用いる。溶解度パラメータ（ＳＰ値）とは凝集エネルギー密度、すなわち１分子の単位体積あたりの蒸発エネルギーを１／２乗したもので、単位体積あたりの極性の大きさを示す値である。
樹脂の場合には、一般に次のｓｍａｌｌの式を用いて計算する。
式：ＳＰ（ｃａｌ／ｃｍ^３）^１／２＝ｄΣＧ／Ｍ
（式中、Ｍ：ポリマーの単位分子量、ｄ：密度、Ｇ：原子団・基に固有の定数）
主な樹脂の溶解度パラメータは同ポリマーハンドブック第４版のＶＩＩ７０２〜７１１に記載されている。溶解度パラメータを上記ｓｍａｌｌの式にＨｏｙの凝集エネルギー定数を代入して導かれる値を採用してもよい。

一方、島部３３Ｂの内部にカーボンブラック３４を含ませるためには、例えば、海部３３Ａを構成する第１樹脂としてカーボンブラック３４が分散され難い樹脂種を選択し、島部３３Ｂを構成する第２樹脂としてカーボンブラック３４が分散され易い樹脂種を選択することがよい。

海部を構成する第１樹脂としては、例えば、アクリル樹脂，セルロース樹脂，ポリアミド樹脂，共重合ナイロン，ポリウレタン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリエステル樹脂，ポリエチレン樹脂，ポリビニル樹脂，ポリアリレート樹脂，スチレンブタジエン樹脂，メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂（例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等）、尿素樹脂等が挙げられる。ここで、共重合ナイロンは、６１０ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、の内のいずれか１種又は複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、６ナイロン、６６ナイロン等が挙げられる。また、第１樹脂としては、上記弾性層３１に配合される弾性材料を適用してもよい。
なお、第１樹脂としては、２以上の樹脂種を併用してもよい。

島部３３Ｂを構成する第２樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げられる。

カーボンブラック３４としては、ケッチエンブラック、アセチレンブラック、ｐＨ５以下の酸化処理カーボンブラック等が挙げられる。カーボンブラックとして具体的には、例えば、デグサ社製の「スペシャルブラック３５０」、同「スペシャルブラック１００」、同「スペシャルブラック２５０」、同「スペシャルブラック５」、同「スペシャルブラック４」、同「スペシャルブラック４Ａ」、同「スペシャルブラック５５０」、同「スペシャルブラック６」、同「カラーブラックＦＷ２００」、同「カラーブラックＦＷ２」、同「カラーブラックＦＷ２Ｖ」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１０００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１３００」、キャボット社製「ＭＯＮＡＲＣＨ１４００」、同「ＭＯＧＵＬ−Ｌ」、同「ＲＥＧＡＬ４００Ｒ」等が挙げられる。

カーボンブラック３４のＤＢＰ吸油量は、例えば、８０ｃｃ／１００ｇ以上１６０ｃｃ／１００ｇ以下であることがよく、望ましくは９０ｃｃ／１００ｇ以上１２０ｃｃ／１００ｇ以下である。この吸油量が上記範囲であると、カーボンブラック３４が島部３３Ｂの内部に適度な大きさの凝集体（下記範囲の平均粒径を持つ凝集体）として含まれ易くなる。結果、導電性部材１２１Ａは少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
なお、ＤＢＰ吸油量（ｃｃ／１００ｇ）とは、カーボンブラック１００ｇに吸収されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）の量を示すものであり、ＡＳＴＭ（アメリカ標準試験法）Ｄ２４１４−６ＴＴに定義される値である。

カーボンブラック３４は、島部３３Ｂと海部３３Ａとの界面側に偏在して、島部３３Ｂの内部に含まれることがよい。これにより、カーボンブラック３４が適度な大きさの凝集体として島部３３Ｂに含まれ易くなる。結果、導電性部材１２１Ａは少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
この偏在の度合いとして具体的には、島部３３Ｂと海部３３Ａとの界面から５０ｎｍ内側の領域に存在するカーボンブラック３４（その存在率）が、島部３３Ｂに含まれる全カーボンブラック３４に対して９０％以上がよい。
なお、偏在するカーボンブラックの存在率は、表面層３２をクライオミクトーム法により試料（切片）を調製し、この試料を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、島部３３Ｂを観察して、島部３３Ｂに含まれるカーボンブラック３４、及び海部３３Ａと島部３３Ｂとの界面側に偏在するカーボンブラック３４の面積を測定して算出し、これを１０箇所について行った平均値とする。

カーボンブラック３４の含有量（表面層３２に含まれる全カーボンブラックの含有量）は、例えば、１０質量％以上２０質量％以上がよく、望ましくは１３質量％以上１６質量％以下である。
但し、島部３３Ｂの内部に含まれるカーボンブラックの量（存在率）は、表面層３２に含まれる全カーボンブラックに対して９０％以上（望ましくは９０％以上）であることがよい。この含有量を上記範囲とすることで、海部に含まれるカーボンブラック３４の量が少ないことから、導電性部材１２１Ａは少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。
なお、島部３３Ｂの内部に含まれるカーボンブラックの存在率は、表面層３２をクライオミクトーム法により試料（切片）を調製し、この試料を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により、海部３３Ａと島部３３Ｂを含む４μｍ×４μｍ四方を観察して海部３３Ａと島部３３Ｂとのそれぞれに存在するカーボンブラックの面積を測定して算出し、これを１０箇所について行った平均値とする。

表面層３２の厚み（全体厚み）は、平均膜厚で７μｍ以上２５μｍ以下が望ましい。そして、表面層の体積抵抗率は１０^３Ωｃｍ以上１０^１４Ωｃｍ以下が望ましい。

本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、例えば、シャフト３０の外周面に、例えば例えば、ブレード塗布法，マイヤーバー塗布法，スプレー塗布法，浸漬塗布法，ビード塗布法，エアーナイフ塗布法，カーテン塗布法等を利用して、シャフト３０の外周面に、弾性層３１及び表面層３２を順次形成することで製造される。

以上説明した本実施形態に係る導電性部材１２１Ａでは、第１樹脂を含んで構成される海部３３Ａと第２樹脂を含んで構成される島部３３Ｂとからなる海島構造を有すると共に、少なくとも島部３３Ｂの内部にカーボンブラック３４を含んで構成された表面層３２を有している。これにより、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現される。また、これが長期にわたり維持される。
この理由は定かでないが、次の理由によるものと推測される。海島構造における不連続相である島部３３Ｂは、連続相である海部３３Ａに特定の大きさで偏在することなく分散された状態で含まれることから、この島部３３Ｂの内部にカーボンブラック３４を含まれるように構成することで、カーボンブラック３４は適度な大きさの凝集体として、島部３３Ｂと共に偏在することなく表面層３２中に含まれた状態になると考えられる。つまり、樹脂の海島構造を利用して、島部３３Ｂに含まれるようにしたカーボンブラック３４は、異常放電の基点となり易い大型の凝集体の状態や、放電ムラの原因となり易い一次粒子の状態ではなく、島部の大きさにより制御された適度な大きさの凝集体としてバラツキなく表面層３２中に含まれた状態となると考えられる。このため、このような状態でカーボンブラック３４が含まれた表面層３２を持つ導電性部材１２１Ａは、少ない電流値で放電ムラを抑制した放電が実現され、これが長期にわたり維持されると考えられる。

本実施形態に係る導電性部材１２１Ａは、例えば、電子写真方式の画像形成装置における導電性部材（例えば帯電ロール）、転写部材（例えば転写ロール）等に適用される。
例えば、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａを帯電部材に適用した場合、少ない電流値で帯電ムラを抑制した帯電が実現され、当該帯電部材を備えた画像形成装置（又はプロセスカートリッジ）では帯電ムラに起因する白点の発生が抑制された画像が得られる。
また、例えば、本実施形態に係る導電性部材１２１Ａを転写部材に適用した場合、少ない電流値で転写ムラを抑制した転写が実現され、当該帯電部材を備えた画像形成装置（又はプロセスカートリッジ）では転写ムラに起因する画像欠陥が抑制された画像が得られる。

（帯電装置）
以下、本実施形態に係る帯電装置について説明する。図４は、本実施形態に係る帯電装置の概略斜視図である。本実施形態に係る帯電装置は、帯電部材として、上記本実施形態に係る導電性部材を適用した形態である。

本実施形態に係る帯電装置１２は、図４に示すように、例えば、帯電部材１２１と、クリーニング部材１２２と、が特定の食い込み量で接触している配置されている。そして、帯電部材１２１のシャフト３０及びクリーニング部材１２２のシャフト１２２Ａの軸方向両端は、各部材が回転自在となるように導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）で保持されている。導電性軸受け１２３の一方には電源１２４が接続されている。なお、本実施形態に係る帯電装置は、上記構成に限られず、例えば、クリーニング部材１２２を備えない形態であってもよい。

クリーニング部材１２２は、帯電部材１２１の表面を清掃するための清掃部材であり、例えば、ロール状で構成されている。クリーニング部材１２２は、例えば、シャフト１２２Ａと、シャフト１２２Ａの外周面に弾性層１２２Ｂと、で構成される。

シャフト１２２Ａは、導電性の棒状部材であり、その材質は例えば、鉄（快削鋼等），銅，真鍮，ステンレス，アルミニウム，ニッケル等の金属が挙げられる。また、シャフト１２２Ａとしては、外周面にメッキ処理を施した部材（例えば樹脂や、セラミック部材）、導電剤が分散された部材（例えば樹脂や、セラミック部材）等も挙げられる。シャフト１２２Ａは、中空状の部材（筒状部材）であってもよし、非中空状の部材であってもよい。

弾性層１２２Ｂは、多孔質の３次元構造を有する発泡体からなり、内部や表面に空洞や凹凸部（以下、セルという。）が存在し、弾性を有していることがよい。弾性層１２２Ｂは、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、オレフィン、メラミン又はポリプロピレン、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム）、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム）、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレン、シリコーン、ニトリル、等の発泡性の樹脂材料又はゴム材料を含んで構成される。

これらの発泡性の樹脂材料又はゴム材料のなかもで、帯電部材１２１との従動摺擦によりトナーや外添剤などの異物を効率的にクリーニングすると同時に、帯電部材１２１の表面にクリーニング部材１２２の擦れによるキズをつけ難くするために、また、長期にわたり千切れや破損が生じ難くするために、引き裂き、引っ張り強さなどに強いポリウレタンが特に好適に適用される。

ポリウレタンとしては、特に限定するものではなく、例えば、ポリオール（例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリエステル、アクリルポリールなど）と、イソシアネート（２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネートや４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなど）の反応物が挙げられ、これらの鎖延長剤（例えば１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンなど）による反応物であってもよい。なお、ポリウレタンは、発泡剤（水やアゾ化合物（アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等）を用いて発泡させるのが一般的である。

弾性層１２２Ｂの２５ｍｍ当たりのセル数（個／２５ｍｍ）としては、２０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることが望ましく、３０／２５ｍｍ以上８０／２５ｍｍ以下であることがさらに望ましく、３０／２５ｍｍ以上５０／２５ｍｍ以下であることが特に望ましい。

弾性層１２２Ｂの硬さとしては、１００Ｎ以上５００Ｎ以下が望ましく１００Ｎ以上４００Ｎ以下がさらに望ましく、１５０Ｎ以上４００Ｎ以下が特に望ましい。

導電性軸受け１２３は、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを一体で回転自在に保持すると共に、当該部材同士の軸間距離を保持する部材である。導電性軸受け１２３は、導電性を有する材料で製造されていればいかなる材料及び形態でもよく、例えば、導電性のベアリングや導電性の滑り軸受けなどが適用される。

電源１２４は、導電性軸受け１２３へ電圧を印加することにより帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とを同極性に帯電させる装置であり、公知の高圧電源装置が採用される。

本実施形態に係る帯電装置１２では、電源１２４から導電性軸受け１２３に電圧が印加されることで、帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とが同極性に帯電する。これにより、像保持体表面の異物（例えばトナーや外添剤）をクリーニング部材１２２及び帯電部材１２１表面に蓄積させるが抑制され、像保持体に移行でき、像保持体のクリーニング装置で異物が回収される。そのため、長期にわたり帯電部材１２１とクリーニング部材１２２とに汚れが蓄積することが抑制され、帯電性能が維持される。

（画像形成装置、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、像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記像保持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手段と、を備える。そして、帯電手段（帯電装置）として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。

一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、例えば上記構成の画像形成装置に脱着され、像保持体と、像保持体を帯電する帯電手段と、を備える。そして、帯電手段として、上記本実施形態に係る帯電装置を適用する。本実施形態に係るプロセスカートリッジは、必要に応じて、像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段、像保持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手段及び転写後の像保持体表面の残留トナーを除去するクリーニング手段からなる群より選択される少なくとも一種を備えていてもよい。

次に、本実施形態に係る画像形成装置、及びプロセスカートリッジについて図面を参照しつつ説明する。図５は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図６は、本実施形態に係るプロセスカートリッジ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１０１は、図５に示すように、像保持体１０を備え、その周囲に、像保持体を帯電する帯電装置１２と、帯電装置１２により帯電された像保持体１０を露光して潜像を形成する露光装置１４と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、現像装置１６により形成したトナー像を記録媒体Ａに転写する転写装置１８と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を備える。また、転写装置１８により記録媒体Ａに転写されたトナー像を定着する定着装置２２を備える。

そして、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、帯電装置１２として、例えば、帯電部材１２１と、帯電部材１２１に接触配置されたクリーニング部材１２２と、帯電部材１２１及びクリーニング部材１２２の軸方向両端を各部材が回転自在となるように保持する導電性軸受け１２３（導電性ベアリング）と、導電性軸受け１２３の一方に接続された電源１２４と、が配設された、上記本実施形態に係る帯電装置が適用されている。

一方、本実施形態の画像形成装置１０１は、帯電装置１２（帯電部材１２１）以外の構成については、従来から電子写真方式の画像形成装置の各構成として公知の構成が適用される。以下、各構成の一例につき説明する。

像保持体１０は、特に制限なく、公知の感光体が適用されるが、電荷発生層と電荷輸送層を分離した、いわゆる機能分離型と呼ばれる構造の有機感光体が好適に適用される。また、像保持体１０は、その表面層が電荷輸送性を有し架橋構造を有するシロキサン系樹脂、フェノール系樹脂で構成された感光体も好適に適用される。

露光装置１４としては、例えば、レーザー光学系やＬＥＤアレイ等が適用される。

現像装置１６は、例えば、現像剤層を表面に形成させた現像剤保持体を像保持体１０に接触若しくは近接させて、像保持体１０の表面の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置である。現像装置１６の現像方式は、既知の方式として二成分現像剤による現像方式が好適に適用される。この二成分現像剤による現像方式には、例えば、カスケード方式、磁気ブラシ方式などがある。

転写装置１８としては、例えば、コロトロン、スコロトロン等の非接触転写方式、記録媒体Ａを介して導電性の転写ロールを像保持体１０に接触させ記録媒体Ａにトナー像を転写する接触転写方式のいずれを適応してもよい。

クリーニング装置２０は、例えば、クリーニングブレードを像保持体１０の表面に直接接触させて表面に付着しているトナー、紙粉、ゴミなどを除去する部材である。クリーニング装置２０としては、クリーニングブレード以外にクリーニングブラシ、クリーニングロール等を適用してもよい。

定着装置２２としては、ヒートロールを用いる加熱定着装置が好適に適用される。加熱定着装置は、例えば、円筒状芯金の内部に加熱用のヒータランプを備え、その外周面に耐熱性樹脂被膜層あるいは耐熱性ゴム被膜層により、いわゆる離型層を形成した定着ローラと、この定着ローラに対し特定の接触圧で接触して配置され、円筒状芯金の外周面あるいはベルト状基材表面に耐熱弾性体層を形成した加圧ローラ又は加圧ベルトと、で構成される。未定着のトナー像の定着プロセスは、例えば、定着ローラと加圧ローラ又は加圧ベルトとの間に未定着のトナー像が転写された記録媒体Ａを挿通させて、トナー中の結着樹脂、添加剤等の熱溶融による定着を行う。

なお、本実施形態に係る画像形成装置１０１は、上記構成に限られず、例えば、中間転写体を利用した中間転写方式の画像形成装置、各色のトナー像を形成する画像形成ユニットを並列配置させた所謂タンデム方式の画像形成装置であってもよい。

一方、本実施形態に係るプロセスカートリッジは、図６に示すように、上記図５に示す画像形成装置において、露光のための開口部２４Ａ、除電露光のための開口部２４Ｂ及び取り付けレール２４Ｃが備えられた筐体２４により、像保持体１０と、像保持体を帯電する帯電装置１２と、露光装置１４により形成した潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１６と、転写後の像保持体１０表面の残留トナーを除去するクリーニング装置２０と、を一体的に組み合わせて保持して構成したプロセスカートリッジ１０２である。そして、プロセスカートリッジ１０２は、上記図５に示す画像形成装置１０１に脱着自在に装着されている。

なお、上記本実施形態に係る画像形成装置では、帯電装置（その帯電部材）として、上記本実施形態に係る導電性部材を備えた形態を説明したが、転写装置（その転写部材）として上記本実施形態に係る導電性部材を備えた形態であってもよい。

以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「部」は、「質量部」を意味する。

［実施例１］
（帯電ロールの作製）
−弾性層の形成−
弾性材料（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）１００質量部に対して、導電剤（カーボンブラックアサヒサーマル：旭カーボン社製）１５質量部、加硫剤（硫黄２００メッシュ：鶴見化学工業社製）１質量部、及び加硫促進剤（ノクセラーＤＭ：大内新興化学工業社製）：２．０質量部等を加えた混合物を、オープンロールで混練りし、ＳＵＳ３０３からなる直径８ｍｍのシャフト（導電性支持体）外周面に接着層を介してプレス成形機を用いて、厚み７ｍｍの弾性層を形成し、直径１５ｍｍのロールを得た。その後、研磨により、厚み６ｍｍの弾性層を有する直径１４ｍｍの導電性弾性ロールを得た。

−表面層の形成−
第１樹脂としてナイロン樹脂をメタノール、１−ブタノールの混合液（混合質量比＝メタノール：１−ブタノール＝３：１）に溶解した液（ナイロン樹脂溶液：固形分濃度８質量％）１００質量部に対して、第２樹脂としてポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）１０質量部、カーボンブラック（商品名「ＭＯＮＡＲＣＨ８８０」Ｃａｂｏｔ社製）１２質量部、及び硬化剤（クエン酸）２質量部
を加えて混合物を、ビーズミルにて分散し、これをメタノールで希釈して分散液を得た。そして、分散液に、上記導電性弾性ロールの表面に浸漬塗布し、１６０℃で２０分間加熱乾燥して、厚み１０μｍの表面層を形成した。なお、用いる材料の詳細は表１に示す。
このようにして帯電ロールを得た。

［実施例２〜６、比較例１〜２］
表１に従って、第１樹脂、第２樹脂、カーボンブラックを変更した以外は、実施例１と同様にして、帯電ロールを得た。

［帯電ロールの評価］
−表面層の特性−
既述の通りにして、透過型顕微鏡（ＴＥＭ）により、海島構造の有無、島部の直径、表面層に含まれる全カーボンブラックに対する島部に含まれるカーボンブラックの割合（表１中、島部ＣＢ存在率）、島部に含まれるカーボンブラックの凝集体の平均粒径（表１中、ＣＢ凝集体平均粒径と標記）、島部に含まれるカーボンブラックが島部と海部との界面側に偏在している否かの確認（表１中、ＣＢ偏在有無と標記）について調べた。結果を表１に示す。
なお、実施例１で作製した帯電ロールの表面層の透過型顕微鏡（ＴＥＭ）写真を図７に示す。図７のＴＥＭ写真において、白っぽい不連続相である領域が島部を示し、黒い点状の領域がカーボンブラックを示している。
この図７から、帯電ロールの表面層において、カーボンブラックが島部の内部に含まれていると共に、島部と海部との界面側に偏在していることがわかる。

−帯電特性評価−
富士ゼロックス製カラー複写機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒａ４５０のプロセスカートリッジに、作製した帯電ロールを組み込み、温度１０℃、湿度１５％の環境下で表２に示すように電流値を変化させながらハーフトーン（画像濃度５０％）で画像出しを行った。帯電ロールによる帯電ムラに起因する白点の発生がなければ◎、１０個以下であれば○、３０個以下であれば△、それ以上であれば×とした。結果を表２に示す。

上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、電流値が少なくても、放電ムラが抑制され、それに起因する白点の発生が抑制されることがわかる。

１０像保持体、１２帯電装置、１４露光装置、１６現像装置、１８転写装置、２０クリーニング装置、２２定着装置、２４筐体、２４Ａ開口部、２４Ｂ開口部、２４Ｃ取り付けレール、３０シャフト、３１弾性層、３２表面層、３３Ａ海部、３３Ｂ島部、１０１画像形成装置、１０２プロセスカートリッジ、１２１帯電部材、１２１Ａ導電性部材、１２２クリーニング部材、１２３導電性軸受け、１２２Ａシャフト、１２２Ｂ弾性層、１２４電源

Claims

基材と、
基材上に配置される弾性層と、
前記弾性層上に配置され、第１樹脂を含んで構成される海部と第２樹脂を含んで構成される島部とからなる海島構造を有すると共に、少なくとも前記島部の内部にカーボンブラックを含み、且つ前記島部の内部に含まれるカーボンブラックのうち、前記島部と前記海部との界面から５０ｎｍ内側の領域に存在する前記カーボンブラックが、前記島部に含まれる全カーボンブラックに対して９０％以上である表面層と、
を有する導電性部材。
前記島部の直径が、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である請求項１に記載の導電性部材。
前記島部の内部に含まれるカーボンブラックの量が、前記表面層に含まれる全カーボンブラックに対して９０％以上である請求項１又は２に記載の導電性部材。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性部材を備える帯電装置。
像保持体と、前記像保持体を帯電する帯電手段と、を備え、
前記帯電手段が、請求項４に記載の帯電装置であるプロセスカートリッジ。
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記像保持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手段と、
を備え、
前記帯電手段が、請求項４に記載の帯電装置である画像形成装置。