WO2010050615A1 - 帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 - Google Patents

帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置 Download PDF

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WO2010050615A1
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resin particles
charging member
surface layer
resin
synthesis example
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黛博志
谷口智士
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キヤノン株式会社
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    • G03G15/0216Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers
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    • G03G2215/021Arrangements for laying down a uniform charge by contact, friction or induction
    • G03G2215/025Arrangements for laying down a uniform charge by contact, friction or induction using contact charging means having lateral dimensions related to other apparatus means, e.g. photodrum, developing roller

Definitions

  • the present invention relates to a charging member, an electrophotographic apparatus using the same, and a process cartridge.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-316112 discloses a charging member used for contact charging, in which resin particles are formed on the surface to form unevenness in order to suppress charging unevenness on the photoreceptor.
  • the surface of the charging member used for contact charging is gradually soiled with substances derived from the developer, such as toner, external additives, and paper powder, with use. This tendency is particularly remarkable in the charging member having irregularities formed on the surface as described above.
  • a charging member having such a substance attached to the surface is used for forming an electrophotographic image, spot-like or streak-like defects may occur in the electrophotographic image due to uneven charging due to the dirt. Such defects are particularly noticeable in halftone images.
  • the present invention is directed to providing a charging member capable of suppressing the occurrence of defects in an electrophotographic image due to surface contamination and suppressing the occurrence of unevenness in the electrophotographic image due to C set. Is.
  • the present invention is also directed to providing an electrophotographic apparatus and a process cartridge that can stably provide high-quality electrophotographic images.
  • the charging member according to the present invention is a charging member having a conductive support and a surface layer, the surface layer including resin particles having concave portions on the surface, and a binder in which the resin particles are dispersed, Convex portions derived from the resin particles are formed on the surface, the convex portions have concave portions derived from the concave portions of the resin particles, and the resin particles are covered with the binder.
  • the process cartridge according to the present invention is characterized in that the above-described charging member and a photosensitive member arranged in contact with the charging member are integrated and detachable from the main body of the electrophotographic apparatus. .
  • an electrophotographic apparatus according to the present invention includes the above-described charging member and a photosensitive member disposed in contact with the charging member. According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of blotch in an image due to poor charging or adhering matter even after repeated use over a long period of time. In addition, even after a stop state for a long period of time, it is possible to suppress the occurrence of stripe-like unevenness in the image due to the C set.
  • FIG. 1 is a schematic view showing resin particles contained in the surface layer of an example of the charging member of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a surface layer of an example of the charging member of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the charging member of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an electrical resistance measuring instrument for a charging member according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of the electrophotographic apparatus of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the process cartridge of the present invention.
  • FIG. 3 shows a cross section of the charging member according to the present invention, which has a conductive support 1 and a surface layer 3 covering the peripheral surface thereof.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the surface layer 3 portion.
  • the surface layer 3 includes resin particles 58 having recesses on the surface and a binder 31 in which the resin particles are dispersed.
  • the resin particles 58 are covered with the binder 31.
  • the surface of the surface layer 3 has the convex part 51 derived from the resin particle 58, and the concave part 54 derived from the concave part 55 of the resin particle 58 is formed at the top of the convex part 51.
  • the present inventors have examined the cause of deposits of toner and other deposits on the surface of a conventional charging member and the occurrence of unevenness in an electrophotographic image caused by C set. In the process, the state of contact and rotation between the charging member and the photosensitive member was observed in detail. As a result, it has been found that the surface of the charging member is easily soiled under a situation where slippage is likely to occur between the charging member and the photosensitive member. This is considered that the developer on the photosensitive member is crushed by the slip and is firmly attached to the charging member. Therefore, the present inventors examined measures for making it difficult for the developer or the like on the photoreceptor to adhere to the charging member.
  • a concave portion was formed on the surface of the resin particle forming the convex portion on the surface of the charging member, and the contact state between the charging member and the photosensitive member using this as a surface layer was observed.
  • the charging member that does not have a concave portion on the convex portion on the surface contacts the photosensitive member only near the apex of the convex portion.
  • the charging member having a convex portion with a concave portion on the surface increases the contact area with the photosensitive member, so that the charging member is stably rotated according to the photosensitive member and slip is suppressed. .
  • the contact pressure at the contact portion with the photosensitive member is dispersed, so that the developer and the like on the photosensitive member can be better suppressed from being crushed and attached to the charging member.
  • the charging member in which the C set is generated varies in the rotation speed of the charging member when the portion in which the C set is generated comes into contact with the photosensitive member, which causes uneven charging of the photosensitive member.
  • the charging member having a convex portion having a concave portion on the surface may cause stripe-like unevenness in the image due to the C set. It was found that it can be suppressed.
  • the opening diameter 54 of the recess 52 formed at the top of the protrusion 51 of the surface layer 3 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the opening diameter 54 is 0.5 ⁇ m or more, the contact area with the photoconductor can be enlarged, and further, the pressure in contact with the photoconductor can be dispersed on the contact surface. If the opening diameter is 5 ⁇ m or less, it is possible to suppress deformation of the resin particles 58 forming the convex portions 51 on the surface of the surface layer 3 due to contact with the photoreceptor.
  • the maximum depth 53 of the opening of the recess 52 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less. If the maximum depth 53 of the opening is within this range in relation to the opening diameter, when the photosensitive member comes into contact with the photosensitive member, the photosensitive member can come into contact with the entire surface of the recess 52 and the contact area can be expanded.
  • the resin particles 58 are covered with the binder resin 31, the resin particles 58 can be prevented from dropping from the surface layer 3.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the resin particles 58 dispersed in the surface layer 3.
  • the average particle diameter of the resin particles 58 is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and particularly preferably 5 ⁇ m or more and 35 ⁇ m or less. If the average particle diameter of the resin particles is 50 ⁇ m or less, the resin particles can be prevented from dropping off from the surface of the charging member even during long-term use. If the average particle diameter is 1 ⁇ m or more, the photoreceptor is stably charged by the occurrence of discharge. be able to.
  • the addition amount of the surfactant and the dispersion stabilizer, the stirring speed and the like may be appropriately adjusted during the production.
  • the average particle diameter of the resin particles a measurement value obtained by measuring powdery resin particles using a Coulter counter multisizer or the like can be adopted. Specifically, 0.1 to 5 ml of a surfactant (alkylbenzene sulfonate) is added to 100 to 150 ml of the electrolyte solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample (resin particles) is added thereto. Disperse the suspended electrolyte solution sample with an ultrasonic disperser for 1 to 3 minutes.
  • a surfactant alkylbenzene sulfonate
  • a particle size distribution of 0.3 to 64 ⁇ m is measured on a volume basis using an aperture adjusted to a resin particle size of 17 ⁇ m or 100 ⁇ m by a Coulter counter multisizer.
  • the mass average particle diameter measured under these conditions is determined by computer processing.
  • the recess 55 of the resin particle 58 preferably has an opening diameter 57 of 0.2 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less on average and an average depth of 0.2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the recess 55 of the resin particle preferably has an opening whose ratio of the opening diameter 57 to the resin particle diameter 56 (hereinafter also referred to as opening ratio) is in the range of 0.05 or more and 0.5 or less on average.
  • the aperture ratio is 0.05 or more, the pressure applied to the surface of the charging member by contact with the photoreceptor can be further dispersed. As a result, it is possible to more reliably suppress the occurrence of a dirty image. If the aperture ratio is 0.5 or less, even when the charging member is not driven for a long period of time, deformation of the resin particles 58 due to contact with the photosensitive member can be suppressed, and the C set image Generation
  • the hardness of the resin particles 58 is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 5 N or more and 1 ⁇ 10 ⁇ 4 N or less.
  • the hardness of the resin particles is 1 ⁇ 10 ⁇ 5 N or more, even when the charging member is not driven for a long time, deformation of the resin particles due to contact with the photoreceptor can be suppressed, and the C set image Can be more reliably suppressed. Further, if the hardness of the resin particles is 1 ⁇ 10 ⁇ 4 N or less, the contact pressure on the surface of the charging member due to contact with the photosensitive member can be further dispersed, and the generation of a smear image can be more reliably suppressed. Can do.
  • Method 1 >> Resin particles 58 having recesses 55 are created.
  • a coating material in which the resin particles 58 are dispersed in a binder or a raw material of the binder is prepared, the coating material is applied on a conductive support or an elastic layer, dried and cured, and the surface layer 3 is formed.
  • ⁇ Method 2 Spherical resin particles having no recess are produced.
  • a coating material in which the particles are dispersed in a binder or a raw material of the binder is prepared. At this time, a volatile solvent capable of swelling the spherical resin particles is added to the paint, and the spherical resin particles are swollen in the paint. This paint is applied on a conductive support or an elastic layer. Next, the paint film is dried and cured.
  • the spherical resin particles can be transformed into the resin particles 58 by adjusting the drying and curing rate of the coating film and the volatilization rate of the solvent from the swollen spherical resin particles,
  • the surface layer 3 provided with the convex part 51 can be formed. Details of these methods will be described below. ⁇ About Method 1 >> First, a method for preparing the resin particles 58 used in Method 1 will be described.
  • a monomer or polymerizable compound that forms resin particles in an aqueous medium, a plasticizer that does not react with the monomer or polymerizable compound and is insoluble in water, and a polymerization initiator and a surfactant as necessary is added, mixed and stirred to obtain a mixed liquid in which fine droplets are dispersed. Subsequently, it heats, stirring under nitrogen atmosphere, a recessed part formation agent is mixed, and a monomer and a polymeric compound are polymerized.
  • the monomer include the following. Alkyl acrylates such as ethyl acrylate and methacryl acrylate.
  • Unsaturated esters such as alkyl methacrylate, allyl acrylate and diallyl malate.
  • Unsaturated hydrocarbons such as styrene, vinyltoluene, propylene, butadiene, divinylbenzene, divinylnaphthalene and divinyl ether, acrylonitrile, organosiloxane having a polymerizable group, and polyurethane having a polymerizable group.
  • Carboxylic acid esters having two or more unsaturated groups such as divinylbenzene and ethylene glycol dimethacrylate.
  • Examples of the polymerizable compound include a combination of an isocyanate compound, an amine that can react with the isocyanate, and a polyol.
  • Specific examples of the isocyanate compound include the following. Trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, triphenylmethane diisocyanate. Tolylene diisocyanate and trimethylolpropane adduct, xylene diisocyanate and trimethylolpropane adduct, etc.
  • Examples of amines that can react with isocyanate compounds include ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, and hexamethylenediamine.
  • examples of polyols that can react with isocyanate compounds include ethyl glycol, propyl glycol, 1,4-butanediol, catechol.
  • the recess forming agent uses an organic solvent that is insoluble in water, does not react with the monomer or the polymerizable compound, and is volatile at room temperature. Examples of the recess forming agent include hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, decane, limonene, and diethyl ether.
  • the addition amount of these hydrocarbons is preferably in the range of 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the monomer.
  • Specific examples of the dispersion stabilizer include the following. Gelatin, glycerin, polyvinyl alcohol. Dodecylbenzenesulfonic acid, potassium nonylphenol phenyl ether disulfonate. Ammonium stearate, ammonium polyoxyethylene nonylphenyl ether sulfonate, ammonium polyoxyethylene octylphenyl ether sulfate and the like.
  • the polymerization initiator organic oxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, and transition metal salts such as iron sulfate, iron carbonate, and copper iodide can be used.
  • the plasticizer fatty acid esters, liquid paraffin, olefins and the like can be used. By appropriately adjusting the addition amount and material of the plasticizer, the depth and opening diameter of the recesses formed in the resin particles can be adjusted.
  • the addition amount of the plasticizer is preferably in the range of 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer.
  • the hydrocarbon which is the recess forming agent is encapsulated in a shell formed of the above-described monomer or polymerizable compound. Spherical particles are obtained. When such spherical particles are dried, the encapsulated concave portion forming agent passes through the shell and volatilizes, and the inside becomes hollow. As a result, spherical particles are crushed by atmospheric pressure, and resin particles 58 having recesses 55 are obtained. The size of the concave portion of the resin particle 58 changes depending on the difference in volatility of the concave portion forming agent.
  • the opening diameter and the maximum depth of the recess 55 can be adjusted by selecting the recess forming agent.
  • the resin particles 58 obtained by the above method are mixed with a binder, a dispersion medium, and the like to prepare a coating material.
  • this paint is applied on a conductive support or an elastic layer by a known method such as dipping or spraying, and the coating film of the paint is dried to obtain the surface layer 3.
  • the dispersion medium can be appropriately selected depending on the material of the resin particles and the curing conditions of the binder.
  • the resin particle 58 is a material having a relatively high polarity such as an acrylic resin or a urethane resin, the following can be exemplified as a preferable dispersion medium.
  • Alcohols methanol, ethanol, isopropanol, etc.
  • Ketones acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, etc.
  • Amides N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.
  • Sulphoxides dimethyl sulfoxide, etc.
  • Ether Tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, etc.
  • esters methyl acetate, ethyl acetate, etc.
  • the dispersion time is preferably about 0.5 to 5 hours, which is shorter than normal dispersion conditions.
  • the resin particles 58 exist in the surface layer so that the concave portion 55 faces the surface side. .
  • the volatilization rate of the dispersion medium of the coating material from the coating film is increased, and the concave portions 55 of the resin particles 58 can be directed to the surface side by the flow of the dispersion medium that volatilizes at a high speed.
  • a component to be dispersed other than the resin particles 58 for example, conductive fine particles, and the like are mixed with a glass bead having a diameter of 0.8 mm in a binder, and a paint shaker disperser is used. Disperse over 24 to 36 hours. Next, the resin particles 58 are added and dispersed.
  • the dispersion time is preferably 1 to 3 hours.
  • the viscosity is adjusted to 3 to 30 mPa, more preferably 3 to 10 mPa to obtain a paint.
  • a coating film of a paint having a dry film thickness of 1 to 50 ⁇ m, more preferably 5 to 30 ⁇ m is formed on the conductive support or the elastic layer by dipping or the like. This coating film is dried at a temperature of 20 to 50 ° C., particularly at a temperature of 30 to 50 ° C.
  • the surface layer 3 can be formed by such a method.
  • Method 2 spherical resin particles having no recesses are dispersed in a paint for forming a surface layer, and in the process of drying the paint film, resin particles 58 are formed by denting a part of the spherical resin particles.
  • this is a method of forming the surface layer 3. Specifically, a solvent that swells spherical resin particles in the paint is added. A coating film of this paint is formed on the conductive support or the elastic layer by dipping or the like. This coating film is dried to form a surface layer.
  • thermosetting resin is used for the binder in the coating material, and the difference between the curing temperature and the vaporization temperature of the solvent for swelling the spherical resin particles in the coating material is brought close to about 20 ° C.
  • a solvent can be vaporized from the swollen spherical resin particle.
  • a part of the spherical resin particles is deformed and changed into the resin particles 58.
  • the binder since the binder is not completely cured, it follows the shape of the recess 55 of the resin particle 58.
  • the surface layer 3 having a characteristic surface shape is formed.
  • the concave portion 54 can be more easily formed at the top of the convex portion 51.
  • the content of the resin particles in the surface layer is preferably 2 parts by mass or more and 120 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder. 50 parts by mass or less is more preferable. If the resin particle content is 2 parts by mass or more, the contact with the photoreceptor can be stabilized, and if it is 120 parts by mass or less, the surface roughness can be easily controlled.
  • resin such as a thermosetting resin and a thermoplastic resin
  • resin such as a thermosetting resin and a thermoplastic resin
  • fluororesin, polyamide resin, acrylic resin, polyurethane resin, silicone resin, butyral resin and the like are preferable as the resin because the clay of the paint can be easily controlled.
  • Synthetic rubbers include ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), silicone rubber, urethane rubber, isoprene rubber (IR), and butyl rubber.
  • thermosetting resin or rubber examples include those whose material is swollen by a solvent in order to facilitate the formation of the recesses. Specifically, the following can be appropriately selected in consideration of the degree of swelling due to the solvent used.
  • Polyamide resin silicone resin, fluorine resin, (meth) acrylic resin, styrene resin, phenol resin, polyester resin, melamine resin, urethane resin, naphthalene resin, furan resin, xylene resin, olefin resin, epoxy resin. Resins such as these copolymers, modified products and derivatives. Ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), divinylbenzene polymer, styrene-divinylbenzene copolymer, polyacrylonitrile.
  • EPDM Ethylene-propylene-diene copolymer
  • EPDM Ethylene-propylene-diene copolymer
  • divinylbenzene polymer divinylbenzene polymer
  • styrene-divinylbenzene copolymer polyacrylonitrile.
  • Styrene-butadiene copolymer rubber silicone rubber, urethane rubber, isoprene rubber (IR), butyl rubber, acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR). Rubber such as chloroprene rubber (CR) and epichlorohydrin rubber.
  • Thermoplastic elastomers such as polybutadiene thermoplastic elastomers, ethylene vinyl acetate thermoplastic elastomers, polyvinyl chloride thermoplastic elastomers, and chlorinated polyethylene thermoplastic elastomers.
  • acrylic resins, urethane resins, silicone resins, and styrene resins are preferable because they easily form recesses.
  • the resin particles 58 preferably contain carbon black. By containing the carbon black, it is possible to suppress deformation of the resin particles even when the charging member is in contact with the photosensitive body that is the charged body for a long period of time. Therefore, the generation of the C set image can be more reliably suppressed.
  • the content of carbon black in the resin particles is preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to the total amount of the resin constituting the resin particles. By containing carbon black in this range, deformation of the resin particles and deformation of the recesses of the resin particles can be suppressed, and the hardness of the resin particles can be easily controlled within a desired range.
  • the carbon black contained in the resin particles is preferably HAF, FEF, ISAF, SAF, SRF, FT, EPC, MPC or the like.
  • the resin particles 58 preferably contain silica. By containing silica, the affinity between the binder forming the surface layer and the resin particles can be improved.
  • the content of silica is preferably 3 parts by mass or more and 20 parts by mass or less with respect to the total amount of the resin constituting the resin particles.
  • the silica contained in the resin particles it is possible to use either dry silica produced by vapor phase oxidation of silicon halogen compounds, or wet silica produced from fumed silica and water glass.
  • the primary particle diameter is preferably fine particles of about 0.5 ⁇ m or less.
  • the content of the resin particles in the surface layer 3 is preferably 2 parts by mass or more and 120 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the binder. 50 parts by mass or less is more preferable.
  • the surface layer 3 preferably has a volume resistivity of 102 ⁇ cm or more and 1016 ⁇ cm or less in a 23 ° C./50% RH environment.
  • the volume resistivity can be measured by the following measurement method. Under a 23 ° C./50% RH environment, a resistance measurement device “Hiresta-UP” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) is used to apply a voltage of 250 V to the measurement target sample for 30 seconds and perform measurement.
  • the volume resistivity of each layer is measured by preparing a measurement sample from the raw material composition of each layer.
  • the raw material composition of each layer is a solid such as rubber or resin
  • a sample molded to a thickness of 2 mm using a solid material is used.
  • the raw material composition of each layer is a coating solution
  • a sample obtained by coating the coating solution on an aluminum sheet and drying and solidifying it is used.
  • the surface layer 3 preferably contains conductive fine particles so that the surface layer has a predetermined volume resistivity. Examples of the conductive fine particles include the following.
  • Metal fine particles such as aluminum, palladium, iron, copper and silver, metal oxide fine particles such as titanium oxide, tin oxide and zinc oxide, carbon black such as furnace black, thermal black, acetylene black and ketjen black. These conductive fine particles can be used alone or in combination of two or more. Further, when carbon black is used, it is more preferable to use it as composite conductive fine particles in which metal oxide fine particles are coated with carbon black. Since carbon black forms a structure, it tends to be difficult for the carbon black to exist uniformly with respect to the binder. When carbon black is used as composite conductive fine particles coated with a metal oxide, it can be uniformly dispersed in a binder, and the volume resistivity can be controlled more easily.
  • Examples of the metal oxide fine particles used for this purpose include metal oxides and composite metal oxides.
  • the metal oxide include zinc oxide, tin oxide, indium oxide, titanium oxide (titanium dioxide, titanium monoxide, etc.), iron oxide, silica, alumina, magnesium oxide, zirconium oxide, and the like. it can.
  • the composite metal oxide include strontium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, barium titanate, and calcium zirconate.
  • the metal oxide fine particles are more preferably surface-treated.
  • organosilicon compounds such as alkoxysilanes, fluoroalkylsilanes and polysiloxanes, various silane, titanate, aluminate and zirconate coupling agents, oligomers or polymer compounds can be used. You may use these individually or in combination of 2 or more types.
  • the average particle diameter of these conductive fine particles is preferably from 0.01 ⁇ m to 0.9 ⁇ m, more preferably from 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, because the volume resistivity of the surface layer can be easily controlled. .
  • the content of the conductive fine particles in the surface layer is preferably in a range in which a volume resistivity described later can be imparted to the charging member.
  • the surface layer may contain other additives as long as the functions of the binder and the resin particles are not impaired.
  • the following can be illustrated, for example.
  • the thickness of the surface layer 3 can be selected in relation to the particle diameter of the resin particles 58, and is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less. When the thickness of the surface layer is within this range, it is preferable because the convex portions of the resin particles can be efficiently formed and the resin particles can be covered with a binder.
  • the film thickness of the surface layer can be measured by cutting the roller cross section with a sharp blade and observing it with an optical microscope or an electron microscope.
  • the conductive support has conductivity, supports the surface layer provided on the surface, and causes discharge between the charged body such as the photosensitive member and the surface layer, so that direct current or direct current and alternating current are applied to the surface layer. It functions as an electrode for applying the superimposed voltage.
  • the material for the conductive support include metals such as iron, copper, stainless steel, aluminum, nickel, and alloys thereof.
  • the charging member according to the present invention may be any member as long as it has the above-mentioned conductive support and a surface layer, and the shape may be any of a roller shape, a flat plate shape, etc., and between the conductive support and the surface layer. It may have a functional layer such as an elastic layer. In particular, one having an elastic layer is preferable in order to improve the durability of the charging member.
  • the charging member according to the present invention generally has an electrical resistance of 1 ⁇ 10 2 ⁇ or more and 1 ⁇ 10 10 ⁇ or less in an environment of 23 ° C. and 50% RH in order to improve the charging of the photoreceptor. preferable.
  • the charging member preferably has a micro hardness of 40 ° or more and 75 ° or less.
  • the charging member can be prevented from being excessively deformed by contact with the photoreceptor.
  • the micro hardness of the charging member is set to 60 ° or less, the contact area between the concave portion of the surface layer and the photosensitive member can be remarkably increased, so that occurrence of slip during rotation can be suppressed.
  • a measurement value measured in a peak hold mode in a 23 ° C./55% environment using a micro hardness meter MD-1 type (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) can be adopted.
  • the charging member preferably has a surface ten-point average roughness Rzjis ( ⁇ m) of 2 ⁇ Rzjis ⁇ 30 and a surface unevenness average interval Sm ( ⁇ m) of 15 ⁇ Sm ⁇ 150.
  • the ten-point average roughness Rzjis ( ⁇ m) of the charging member surface is more preferably 3 ⁇ Rzjis ⁇ 150.
  • Rzjis and Sm values measured based on Japanese Industrial Standard JIS B0601-1994 can be adopted.
  • the measurement is performed using a surface roughness measuring instrument (trade name: SE-3500, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.).
  • Rzjis can be randomly measured from the surface of the charging member at six locations, and the average value can be selected.
  • Sm can be selected at six locations at random, and the unevenness interval at 10 points can be measured, and the average value can be adopted.
  • the charging member has a roller shape
  • a shape in which the central portion in the longitudinal direction is the thickest and narrows toward both ends in the longitudinal direction so-called crown shape Is preferred.
  • the pressure is small at the central portion in the longitudinal direction, and increases toward both ends in the longitudinal direction, corresponding to the central portion. Density unevenness may occur between the image to be printed and the images corresponding to both ends.
  • the crown shape can suppress such density unevenness.
  • the crown amount is preferably such that the difference between the outer diameter at the center and the outer diameter at a position 90 mm away from the center is not less than 30 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m. If it is 30 ⁇ m or more, it is possible to avoid the state in which the end portion is in contact and the center portion is not in contact, and if it is 200 ⁇ m or less, the center portion is in contact but the end portion is not in contact. Can escape.
  • a roller-shaped one having a conductive support 1 and a surface layer 3 covering the peripheral surface thereof can be mentioned. Moreover, you may have an elastic layer between the electroconductive support body 1 and the surface layer 3 as needed.
  • the elastic layer provided on the charging member can be formed of an elastomer such as rubber or a thermoplastic elastomer.
  • an elastomer such as rubber or a thermoplastic elastomer.
  • those made of rubber are preferable, and those made of synthetic rubber are more preferable.
  • the synthetic rubber a polar rubber can be mentioned as preferable because of its uniform resistance value.
  • NBR, epichlorohydrin rubber and the like that can easily control resistance and hardness of the elastic coating layer are preferable.
  • the elastic layer preferably has a volume resistivity of 102 ⁇ cm or more and 1010 ⁇ cm or less in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH.
  • the volume resistivity of the elastic layer can be adjusted by appropriately adding a conductive agent such as carbon black, conductive metal oxide, alkali metal salt, or ammonium salt to the binder material.
  • a conductive agent such as carbon black, conductive metal oxide, alkali metal salt, or ammonium salt
  • the binding material is a polar rubber, it is particularly preferable to use an ammonium salt.
  • the elastic layer may contain additives such as softening oil and plasticizer and the above-described insulating particles in order to adjust the hardness and the like.
  • FIG. 5 shows a cross section of an electrophotographic apparatus provided with the charging roller 5 according to the present invention.
  • the electrophotographic photosensitive member 4 is rotated at a predetermined peripheral speed (process speed) in the direction of the arrow.
  • the charging roller 5 is in contact with the electrophotographic photosensitive member 4 with a predetermined pressing force.
  • the charging roller 5 rotates following the rotation of the electrophotographic photosensitive member 4.
  • the electrophotographic photosensitive member 4 is charged to a predetermined potential by applying a predetermined DC voltage from the power source 19 to the charging roller 5.
  • An electrostatic latent image is formed by irradiating the charged electrophotographic photosensitive member 4 with a laser beam 11 modulated in accordance with image information.
  • the electrostatic latent image is developed by a developing roller 6 disposed in contact with the electrophotographic photosensitive member 4.
  • the transfer device has a contact-type transfer roller 8.
  • the toner image is transferred from the electrophotographic photosensitive member 4 to a transfer material 7 such as plain paper.
  • the cleaning device includes a cleaning blade 10 and a collection container 34, and transfer residual toner remaining on the electrophotographic photosensitive member 4 is scraped off by the cleaning blade and collected in the collection container 34. Note that the cleaning blade 10 and the collection container 34 may be omitted by collecting the transfer residual toner with the developing device.
  • the fixing device 9 is composed of a heated roll or the like, and fixes the transferred toner image to the transfer material 7.
  • FIG. 6 shows a cross section of the process cartridge mounted with the charging roller 5 according to the present invention and the electrophotographic photosensitive member 4 in contact with each other.
  • the process cartridge is configured to be detachable from the main body of the electrophotographic apparatus.
  • the process cartridge shown in FIG. 4 further includes a developing roller 6 and a cleaning blade 10.
  • the upper gas was sufficiently substituted with nitrogen gas, and then sealed, and the mixture was stirred and mixed at 120 ° C. for 20 hours to be reacted. Thereafter, unreacted hexamethylene diisocyanate was removed under reduced pressure, and then toluene was added to obtain an isocyanate prepolymer composition having a nonvolatile content of 90% by mass.
  • 100 g of the above-mentioned isocyanate prepolymer composition and the following were added to water containing calcium phosphate, and the mixture was heated to 115 ° C. over 6 hours with stirring at 1.5 m / sec. The temperature was kept at 115 ° C. for 5 hours, and then cooled to 30 ° C. over about 6 hours.
  • ⁇ Synthesis Example 31> [Preparation of resin particles 31] Resin particles 31 having one recess were obtained in the same manner as in Synthesis Example 24 except that the stirring speed was changed to 3.0 m / sec and the amount of “pentane” was changed to 2 g in Synthesis Example 24.
  • ⁇ Synthesis Example 32> [Preparation of resin particles 32] Resin particles 32 having one recess were obtained in the same manner as in Synthesis Example 24 except that the stirring speed was changed to 1.8 m / sec and the amount of “pentane” was changed to 10 g in Synthesis Example 24.
  • Example 1 [Production of elastic layer] A stainless steel core having a diameter of 6 mm and a length of 252.5 mm was used as a conductive support, and a thermosetting adhesive (Metallock U-20: manufactured by Toyo Chemical Laboratory) was applied and dried.
  • a raw material compound 1% by mass of sulfur (vulcanizing agent), 1% by mass of dibenzothiazyl sulfide (DM) (vulcanization accelerator) and 0.5% by mass of epichlorohydrin rubber terpolymer. Tetramethylthiuram monosulfide (TS) was added. The mixture was kneaded for 10 minutes with a two-roll mill cooled to 20 ° C. to obtain an elastic layer compound.
  • sulfur vulcanizing agent
  • DM dibenzothiazyl sulfide
  • TS Tetramethylthiuram monosulfide
  • This elastic layer compound is extruded on an electrically conductive support coated with an adhesive by an extrusion molding machine so as to form a roller shape having an outer diameter of about 9 mm, and then at 160 ° C. using an electric oven. Vulcanization and curing of the adhesive were performed for 1 hour. After polishing both ends of the rubber to make the rubber length 228 mm, the surface is polished to an outer diameter of 8.5 mm and a crown amount (difference in outer diameter at a position 90 mm away from the central portion) is 120 ⁇ m. The elastic layer was produced.
  • the dipping time is 10 seconds
  • the dipping coating lifting speed is adjusted so that the initial speed is 15 mm / s, and the final speed is 1 mm / s, and linearly with respect to time between 15 mm / s and 1 mm / s.
  • the speed was changed.
  • the surface layer was produced on the elastic layer, and the charging member 1 was obtained.
  • the charging member 1 was left in an N / N (normal temperature and normal humidity: 23 ° C./55% RH) environment for 24 hours or more, and then subjected to the following evaluation.
  • the surface of the charging member 1 is observed with an optical microscope, and the shape (opening diameter and opening depth) of the concave portion of the convex portion derived from the resin particles according to the present invention formed on the surface layer is provided.
  • the ratio of the convex portions, the particle diameter of the resin particles forming the convex portions, the opening ratio and the hardness were determined.
  • the opening diameter 54 and the maximum depth 53 of the concave portion 52 included in the convex portion 51 of the surface layer were calculated by the following method.
  • These operations are performed on the ten convex portions 51 in the same visual field.
  • the arithmetic average value of the opening diameters and the maximum depths of the 100 recesses 52 obtained in this way is defined as the opening diameter 54 and the maximum depth 53 of one charging member.
  • the ratio of the number of convex portions having concave portions among the convex portions formed on the surface of the surface layer is 120 pieces of convex portions derived from the resin particles 58 from the three-dimensional shape data obtained above. Selected at random. And the number of the convex part in which the recessed part 52 derived from the recessed part 55 of the resin particle 58 was formed among those convex parts was counted.
  • This operation was performed for each measurement location, and the number of convex portions having concave portions 52 with respect to the convex portions derived from a total of 1200 resin particles 58 was determined. This was made into the ratio of the number of convex parts which have a recessed part among the convex parts formed in the surface of the surface layer in one charging member. Further, the opening ratio of the concave portions 55 of the resin particles 58 in the surface layer was calculated by the following method. Ten surfaces randomly selected in the longitudinal direction of the charging member are cut out with a focused ion beam “FB-2000C” (manufactured by Hitachi, Ltd.) by 20 nm over 500 ⁇ m, and a cross-sectional image is taken.
  • FB-2000C focused ion beam
  • the aperture ratio is calculated for the resin particles 58 having the recesses 55.
  • the equivalent circle diameter is calculated from the maximum projected area of the recess 55, and this is set as the opening diameter 57. Further, the equivalent circle diameter is calculated from the maximum projected area of the resin particles 58 and this is set as the particle diameter 56.
  • the opening ratio is obtained by dividing the obtained opening diameter by the particle diameter. This operation is performed on 10 resin particles cut out from the same location.
  • the arithmetic average value of the particle diameters and opening diameters of a total of 100 resin particles 58 thus obtained is defined as the particle diameter and opening ratio of the resin particles of one charging member.
  • a measured value by the following measuring method was adopted.
  • a nano indenter (trade name; manufactured by MTS) was used. Measurement conditions were indentation test use head; DCM, test mode; CSN (Continuous Stiffness Measurement), working indenter; Berkovich diamond indenter. The measurement parameters were as follows.
  • a small piece (5 mm in length, 5 mm in width, 3 mm in thickness) of the surface layer is cut out from the surface layer with a razor.
  • the resin particles 58 in the small pieces are observed with an optical microscope (magnification 100 times), the center of the resin particles 58 is cut with a razor, and the cross section of the resin particles is observed.
  • the hardness of the resin particles is the hardness at the cut surface.
  • the equivalent circle diameter was calculated from the cross-sectional area of the resin particles, and the diameter was in the range of 90% to 110% of the average particle diameter of the resin particles described later. And this measurement was performed with respect to 100 composite particles, and the arithmetic average was calculated.
  • the micro hardness was measured using a micro hardness meter MD-1 type (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) in a peak hold mode in a 23 ° C./55% environment. The results are shown in Table 2-1.
  • the thickness of the surface layer was determined by observing and measuring the cross-section of the surface layer at three locations in the axial direction, three locations in the circumferential direction, a total of nine locations with an optical microscope, and adopting the average value.
  • the surface ten-point average roughness Rzjis and the surface unevenness average interval Sm were measured based on Japanese Industrial Standard (JIS) B 0601-1994. The measurement was performed using a surface roughness measuring instrument (trade name: SE-3500, manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.).
  • Rzjis is an arithmetic average value of Rzjis at six randomly selected locations on the surface of the charging member.
  • Sm is an arithmetic average value of Sm (average interval of unevenness) at six randomly selected locations on the surface of the charging member.
  • the cutoff value was 0.8 mm
  • the evaluation length was 8 mm
  • the cutoff filter was Gaussian.
  • a direct current voltage of ⁇ 200 V was applied from the power supply 17 and the current flowing through the resistor 15 was measured by an ammeter 23 to calculate the resistance of the charging member.
  • the force applied to both ends of the shaft of the charging member was 5 N, the diameter of the metal cylinder was 30 mm, and the peripheral speed of rotation was 45 mm / sec.
  • the obtained charging member 1 was subjected to a dirt adhesion promotion test.
  • the charging member 1 was mounted on an electrophotographic apparatus (hereinafter referred to as an “evaluator 1”) in which a laser printer (trade name: LBP 5400, manufactured by Canon Inc.) was modified to a process speed of 200 mm / sec.
  • an image having a print density of 2% (an image in which a horizontal line having a width of 2 dots and an interval of 50 dots is drawn in the direction perpendicular to the rotation direction of the photosensitive member) was printed on a plurality of continuous sheets.
  • halftone images images that draw a horizontal line with a width of 1 dot and an interval of 2 dots in the direction perpendicular to the rotation direction of the photoreceptor are used for image evaluation.
  • the obtained three halftone images were visually evaluated according to the following criteria.
  • A No stripe-like density unevenness (streak-like image) or spot-like density unevenness (pochi-like image) due to charging unevenness is observed.
  • B Very slight stripe-like or spot-like density unevenness may be observed.
  • C Streaky or spot-like density unevenness may be observed.
  • D A lot of stripe-like or spot-like density unevenness is always observed.
  • the evaluation machine 1 described above performs halftone (in the direction perpendicular to the rotation direction of the photoreceptor) for image evaluation. An image in which a horizontal line having a width of 1 dot and an interval of 2 dots is drawn) is output.
  • Examples 2 to 5 As shown in Table 1, the resin particles to be added to the surface layer-forming coating material, the addition amount, and the dipping time to the surface layer coating material were changed. Otherwise, charging members 2 to 5 were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. [Examples 6 to 35, Comparative Example 1] As shown in Table 2 below, the resin particles to be added to the coating material for forming the surface layer, the addition amount, the addition amount of the conductive fine particles, the first dispersion time, and the dipping time were changed. Except for these, charging members 6 to 36 were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1.
  • Example 2 A surface layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the resin particle 1 added to the coating material for forming the surface layer was changed to the resin particle 37 and the dipping time was changed to 40 seconds. Next, the surface layer was polished, and a charging member 37 having a recess made of a hollow capsule was produced and evaluated.
  • a polishing wheel manufactured by Teiken Co., Ltd., abrasive grains of green silicon carbide (JIS symbol: GC), particle size # 80, bond degree C, structure 20, binder V (vitrified) was used.
  • the polishing grindstone was attached to a cylindrical polishing machine, the surface 15 ⁇ m of the surface layer was polished, and the convex portions derived from the resin particles 37 were ground and removed.
  • the polishing conditions were such that the time from the contact of the rubber roller with the polishing wheel to the end was 8 seconds, the rotation speed of the polishing wheel was 2050 rpm, and the rotation speed of the rubber roller was 350 rpm. Further, an upper cut method was adopted in which the rotational directions of the grinding wheel and the rubber roller were the same.
  • Tables 3 to 6 The evaluation results of the charging members according to Examples 1 to 35 and Comparative Examples 1 and 2 and the results of image evaluation are shown in Tables 3 to 6 below.

Abstract

長期間の反復使用後でも、帯電不良や付着物による汚れ画像の発生を抑制し、長期間に亘る停止状態後でも、変形や、これに伴う回転速度の変動によるCセット画像の発生を抑制することができる帯電部材を提供することにある。更なる高画質化、カラー化、及び長寿命化を図る電子写真装置に好適であり、特に、直流電圧印加方式や、接触方式を用いる感光体の帯電に好適で、しかも、耐久性に優れる帯電部材を提供する。導電性支持体と、表面層とを有する帯電部材であって、表面層が、バインダーと、該バインダーに分散された、表面に凹部を有する樹脂粒子とを含み、表面に前記樹脂粒子に由来する凸部が形成される。該凸部は、前記樹脂粒子の凹部に由来する凹部を有し、樹脂粒子は、表面がバインダーで覆われている。

Description

帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
 本発明は帯電部材、これを用いた電子写真装置及びプロセスカートリッジに関する。
 特開2003−316112号公報には、接触帯電に用いる帯電部材として、感光体への帯電ムラを抑制するため、表面に樹脂粒子を含有させ凹凸を形成させた帯電部材が開示されている。
 ところで、接触帯電に用いる帯電部材の表面は、使用に伴って現像剤由来の物質、例えばトナーや外添剤や紙粉などが付着し、徐々に汚れてくる。この傾向は、上記したような、表面に凹凸を形成させた帯電部材において特に顕著である。表面にこれらの物質が付着した帯電部材を電子写真画像の形成に用いた場合、当該汚れに起因する帯電ムラによって、電子写真画像に点状やスジ状の欠陥が生じることがある。係る欠陥は、ハーフトーン画像において特に顕著に認められる。また、帯電部材に直流電圧のみを印加して感光体を帯電させる方式において特に生じやすい。
 一方、接触帯電に用いる帯電部材は、感光体と常に接触している。そのため、電子写真装置が長期間に静止状態に置かれた場合、帯電部材の一定箇所が感光体に圧接されたままとなり、その部分に容易には回復しない変形、すなわち、いわゆる永久変形が生じることがある。このような変形を以降、コンプレッションセット、またはCセットと呼ぶ。そして、Cセットが生じた帯電部材を電子写真画像の形成に用いた場合、Cセットが生じている部分に対応して電子写真画像にスジ状のムラが発生することがある。
 本発明は、表面の汚れに起因する電子写真画像への欠陥の発生を抑制し、かつ、Cセットに起因する電子写真画像へのムラの発生を抑制することができる帯電部材の提供に向けたものである。また本発明は、高品位な電子写真画像を安定して提供することのできる電子写真装置およびプロセスカートリッジを提供することに向けたものである。
 本発明に係る帯電部材は、導電性支持体と、表面層とを有する帯電部材であって、該表面層が、表面に凹部を有する樹脂粒子と、該樹脂粒子を分散したバインダーとを含み、表面に該樹脂粒子に由来する凸部が形成され、該凸部は、該樹脂粒子の凹部に由来する凹部を有し、かつ、該樹脂粒子は、表面が該バインダーで覆われていることを特徴とする。
 また、本発明に係るプロセスカートリッジは、上記の帯電部材と、該帯電部材に接触して配置されている感光体とが一体化され、電子写真装置の本体に着脱可能であることを特徴とする。更に、本発明に係る電子写真装置は、上記の帯電部材と、該帯電部材に接触して配置されている感光体とを有することを特徴とする。
 本発明によれば、長期間の反復使用によっても、帯電不良や付着物による画像へのブロッチの発生を抑制できる。また、長期間に亘る停止状態の後でも、Cセットに起因する画像へのストライプ状のムラの発生を抑制することができる。
 図1は、本発明の帯電部材の一例の表面層が含有する樹脂粒子を示す模式図である。
 図2は、本発明の帯電部材の一例の表面層を示す断面模式図である。
 図3は、本発明の帯電部材の一例を示す断面図である。
 図4は、本発明の帯電部材の電気抵抗の測定機器を示す概略構成図である。
 図5は、本発明の電子写真装置の一例を示す概略構成図である。
 図6は、本発明のプロセスカートリッジの一例を示す概略構成図である。
 図3は本発明に係る帯電部材の断面を示しており、導電性支持体1と、その周面を被覆している表面層3とを有している。
[表面層]
 図2は表面層3の部分の拡大断面図である。表面層3は、表面に凹部を有する樹脂粒子58と樹脂粒子を分散しているバインダー31とを含んでおり、樹脂粒子58は、バインダー31によって被覆されている。そして、表面層3の表面は、樹脂粒子58に由来する凸部51を有し、凸部51の頂きには、樹脂粒子58の凹部55に由来する凹部54が形成されている。
 本発明者らは、従来の帯電部材の表面へのトナー等の付着物の堆積、およびCセットに起因する電子写真画像へのムラの発生の原因について検討した。その過程で、帯電部材と感光体との接触及び回転の状態を詳細に観察した。その結果、帯電部材と感光体との間でスリップが生じやすい状況の下で、帯電部材の表面が汚れやすいことが分かった。これは、当該スリップによって感光体上の現像剤等が押し潰されて帯電部材に強固に付着しているものと考えられる。
 そこで、本発明者らは、感光体上の現像剤等が帯電部材に付着しにくくするための対策を検討した。その過程において、帯電部材の表面に凸部を形成する樹脂粒子の表面に凹部を形成し、これを表面層に用いた帯電部材と感光体との接触状態を観察した。その結果、表面の凸部に凹部を有しない帯電部材は、感光体と凸部の頂点付近でのみ接触する。これに対して、頂きに凹部を有する凸部を表面に有する帯電部材は、感光体との接触面積が増加するために、帯電部材が感光体に従った回転が安定し、スリップが抑制された。更に、感光体との当接部における当接圧力が分散するため、感光体上の現像剤等が押し潰されて帯電部材へ付着することをより良く抑制できるとの知見を得た。
 また、Cセットが生じた帯電部材は、当該Cセットが生じた部分が感光体と当接するときに帯電部材の回転速度が変動し、それが感光体の帯電ムラを生じさせる。しかし、このようなCセットが生じた帯電部材であっても、頂きに凹部を有する凸部を表面に有している帯電部材は、Cセットに起因する画像へのストライプ状のムラの発生を抑制できることを見出した。これは、感光体との接触面積が増大するため、Cセット部分において感光体と当接したとしても回転速度が大きく変動することが抑制されているためであると考えられる。さらに、当該凸部によって、感光体との当接部分における圧力が、接触面積の拡大により分散され、Cセットに係る表面の変形量自体を小さくできることを見出した。本発明は、このような本発明者らの知見に基づくものである。
 表面層3が有する凸部51の頂きに形成されている凹部52の開口径54は、0.5μm以上、5μm以下であることが好ましい。開口径54が0.5μm以上であれば、感光体との接触面積を拡大することができ、更に、感光体との当接における圧力を接触面で分散することができる。開口径が5μm以下であれば、表面層3の表面に凸部51を形成する樹脂粒子58が感光体との当接により変形することを抑制できる。また、凹部52の開口の最大深さ53は0.5μm以上、2μm以下であることが好ましい。開口の最大深さ53が開口径との関連においてこの範囲であれば、感光体と当接したときに、感光体が凹部52の全表面に接触し接触面積を拡張することができ、感光体との当接の際に樹脂粒子が変形するのを抑制することができる。これによりCセットに起因する画像へのストライプ状のムラの発生、表面の汚れに起因する画像へのブロッチの発生をより確実に抑制できる。
 表面層3の表面に形成されている凸部の総数に対し80%以上が凸部51の形状、すなわち、その頂きに凹部52を有するものであることが好ましい。感光体との接触面積の拡大を図ることができ、Cセット画像の発生や汚れ画像の発生を更に抑制することができるためである。また、樹脂粒子58はバインダー樹脂31によって覆われていることにより樹脂粒子58が表面層3からの脱落を抑制できる。凹部55はその表面積の50%以上がバインダーにより被覆されていることが好ましい。
 図1は、表面層3中に分散されている樹脂粒子58の断面図である。樹脂粒子58の平均粒径は1μm以上、50μm以下、特には5μm以上、35μm以下とすることが好ましい。樹脂粒子の平均粒径が50μm以下であれば、長期使用においても帯電部材表面から樹脂粒子の脱落を抑制することができ、1μm以上であれば、放電の発生により感光体を安定して帯電することができる。このような平均粒子径を有する樹脂粒子を製造するには、製造時に、界面活性剤、分散安定剤の添加量、攪拌速度等を適宜調整すればよい。ここで、樹脂粒子の平均粒子径は、粉体状の樹脂粒子をコールターカウンターマルチサイザー等を用いて測定した測定値を採用することができる。具体的には、電解質溶液100~150mlに界面活性剤(アルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1~5ml添加し、これに測定試料(樹脂粒子)を2~20mg添加する。懸濁した電解質液の試料を超音波分散器で1~3分間分散処理する。コールターカウンターマルチサイザーにより17μm又は100μm等の樹脂粒子サイズに合わせたアパチャーを用いて、0.3~64μmの粒度分布等を体積基準として測定する。この条件で測定した質量平均粒子径をコンピュータ処理により求める。
 樹脂粒子58の凹部55は、開口径57が、平均で0.2μm以上、25μm以下であり、平均深さが、0.2μm以上、5μm以下であることが好ましい。樹脂粒子の凹部55は、樹脂粒子径56に対する開口径57の比(以下、開口比ともいう。)が、平均で0.05以上、0.5以下の範囲である開口を有することが好ましい。開口比が0.05以上であれば感光体との当接によって帯電部材の表面に加わる圧力を更に分散することができる。その結果として、汚れ画像の発生をより確実に抑制することができる。また、開口比が0.5以下であれば、帯電部材が駆動されない状態が長期に亘った場合でも、感光体との当接による樹脂粒子58の変形を抑制することができ、Cセット画像の発生をより確実に抑制することができる。
 樹脂粒子58の硬度は、1×10−5N以上、1×10−4N以下であることが好ましい。樹脂粒子の硬度が1×10−5N以上であれば、帯電部材が駆動されない状態が長期に亘った場合でも、感光体との当接による樹脂粒子の変形を抑制することができ、Cセット画像の発生をより確実に抑制できる。また、樹脂粒子の硬度が1×10−4N以下であれば、感光体との当接による帯電部材表面の当接圧を更に分散することができ、汚れ画像の発生をより確実に抑制することができる。
<表面層の形成方法>
 表面層3を製造する方法として以下の2つの方法を挙げられる。
<<方法1>>
 凹部55を有する樹脂粒子58を作成する。次いで、樹脂粒子58をバインダーまたはバインダーの原料に分散させた塗料を調製し、その塗料を導電性支持体や弾性層上に塗布し、乾燥、硬化させて表面層3を形成する。
<<方法2>>
 凹部を有しない球状樹脂粒子を製造する。この粒子をバインダーまたはバインダーの原料に分散させた塗料を調製する。このとき、球状樹脂粒子を膨潤させることのできる揮発性溶媒を塗料中に添加しておき、塗料中で球状樹脂粒子を膨潤させる。この塗料を導電性支持体や弾性層上に塗布する。次いで、その塗料の塗膜を乾燥、硬化させる。この乾燥、硬化過程において、塗膜の乾燥、硬化速度と、膨潤した球状樹脂粒子からの溶媒の揮発速度とを調整することで、球状樹脂粒子を樹脂粒子58に変形させることができ、また、凸部51を備えた表面層3を形成できる。以下、これらの方法の詳細について述べる。
<<方法1について>>
 まず、方法1に用いる樹脂粒子58の調製方法について説明する。水性媒体中に、樹脂粒子を形成する単量体や重合性化合物と、単量体または重合性化合物とは反応せず水に不溶の可塑剤と、必要に応じて重合開始剤、界面活性剤、分散安定剤等とを加え混合し攪拌し、微細な液滴が分散された混合液を得る。次いで、窒素雰囲気下で攪拌しながら加熱し、凹部形成剤を混合し、単量体や重合性化合物を重合させる。
 単量体としては、以下のものを具体的に挙げることができる。エチルアクリレート、メタクリルアクリレート等のアルキルアクリレート。アルキルメタクリレート、アリルアクリレート、ジアリルマレート等の不飽和エステル。スチレン、ビニルトルエン、プロピレン、ブタジエン、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルエーテル等の不飽和炭化水素、アクリロニトリル、重合性基を有するオルガノシロキサン、重合性基を有するポリウレタン。ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート等の2個以上の不飽和基を有するカルボン酸エステル等。
 重合性化合物としては、イソシアネート化合物およびイソシアネートと反応し得るアミン、ポリオールとの組み合わせが挙げられる。イソシアネート化合物の具体例としては以下のものが挙げられる。トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、トリフェニルメタンジイソシアネート。トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、キシレンジイソシアネートとトリメチロールプロパン付加物等。また、イソシアネート化合物と反応し得るアミンの例は、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンを含む。更に、イソシアネート化合物と反応し得るポリオールの例は、エチルグリコール、プロピルグリコール、1,4−ブタンジオール、カテコールを含む。
 凹部形成剤は、水に不溶で、かつ単量体や重合性化合物とは反応せず、かつ、常温で揮発性を有する有機溶剤を用いる。凹部形成剤の例は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、デカン、リモネン、ジエチルエーテル等の炭化水素を含む。これらの炭化水素の添加量は、単量体100質量部に対して1質量部以上、30質量部以下の範囲が好ましい。
 分散安定剤としては、具体的には以下のものを挙げることができる。ゼラチン、グリセリン、ポリビニルアルコール。ドデシルベンゼンスルホン酸、ノニルフェノールフェニルエーテルジスルホン酸カリウム。ステアリン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルスルホン酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル硫酸アンモニウム等。重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等の有機化酸化物や硫酸鉄、炭酸鉄、ヨウ化銅等の遷移金属塩を使用することができる。
 可塑剤としては、脂肪酸エステル、流動パラフィン、オレフィン等を使用することができる。可塑剤の添加量、材質を適宜調整することで、樹脂粒子に形成される凹部の深さ、開口径を調整することができる。可塑剤の添加量としては単量体100質量部に対して0.1質量部以上3質量部以下の範囲が好ましい。
 上記したような凹部形成剤を用いて懸濁重合や乳化重合を行うと、凹部形成剤であるところの炭化水素を、上記単量体や重合性化合物によって形成された樹脂からなるシェル内に内包した球状粒子が得られる。かかる球状粒子を乾燥させると、内包されている凹部形成剤はシェルを通過して揮発し、内部が中空となっていく。その結果、大気圧により球状粒子がつぶれ、凹部55を有する樹脂粒子58が得られる。樹脂粒子58の凹部のサイズは、凹部形成剤の揮発性の差により変化する。よって、凹部55の開口径、最大深さは、凹部形成剤の選択により調整することができる。
 上記した方法で得た樹脂粒子58を、バインダー及び分散媒等と共に混合して塗料を調製する。次に、この塗料を、浸漬やスプレー等の公知の方法により導電性支持体や弾性層上に塗布し、該塗料の塗膜を乾燥させて表面層3を得る。
 分散媒としては、樹脂粒子の材質、バインダーの硬化条件により適宜選択することができる。樹脂粒子58がアクリル樹脂、ウレタン樹脂等の比較的極性の高い材料の場合、好ましい分散媒として以下のものを挙げることができる。アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール等);ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等);アミド類(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等);スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等);エーテル類(テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル等);エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル等)。
 ここで、塗料を調製する際の分散工程で、樹脂粒子58が粉砕されてしまうことがないようにすることが好ましい。具体的には、分散時間を0.5~5時間程度と、通常の分散条件より短くすることが好ましい。
 更に、表面層3の表面に形成される凸部51の頂きが凹部52を有するようにするためには、凹部55が表面側に向くように樹脂粒子58を表面層中に存在させることが好ましい。樹脂粒子58をこのように存在させるためには、塗料の塗膜の乾燥工程において、塗膜の乾燥温度を高め、または、塗料中の固形分濃度を低下させることが好ましい。これによって塗膜からの塗料の分散媒の揮発速度が速まり、高速で揮発する分散媒の流動によって樹脂粒子58の凹部55を表面側に向けることができる。
 表面層3の形成方法の具体的な一例として、先ず、バインダーに樹脂粒子58以外の被分散成分、例えば導電性微粒子等を直径0.8mmのガラスビーズと共に混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて24時間から36時間かけて分散する。次いで、樹脂粒子58を添加して分散する。分散時間としては1時間~3時間が好ましい。その後、粘度3~30mPa、より好ましくは3~10mPaになるように調整して塗料を得る。次いで、ディッピング等により導電性支持体や弾性層上に、乾燥膜厚が1~50μm、より好ましくは5~30μmとなるような塗料の塗膜を形成する。この塗膜を、温度20~50℃、特には温度30~50℃で乾燥させる。このような方法で表面層3を形成できる。
<<方法2について>>
 方法2は、凹部を有しない球状樹脂粒子を表面層形成用の塗料に分散させておき、この塗料の塗膜を乾燥させる過程で、球状樹脂粒子の一部を凹ませて樹脂粒子58を形成しつつ、表面層3を形成する方法である。
 具体的には、塗料中に球状樹脂粒子が膨潤するような溶媒を添加する。ディッピング等により導電性支持体や弾性層上に、この塗料の塗膜を形成する。この塗膜を乾燥させて表面層を形成する。ここで、塗料中のバインダーに熱硬化性樹脂を用い、更に、その硬化温度と、塗料中の球状樹脂粒子を膨潤させる溶媒の気化温度との差を、20℃程度にまで近付ける。これにより、バインダーが完全に硬化する前に、膨潤した球状樹脂粒子から溶媒を気化させることができる。そして、膨潤した球状樹脂粒子からの溶媒の気化によって、球状樹脂粒子の一部が変形し、樹脂粒子58へと変化する。また、このときには、バインダーは完全には硬化していないため、樹脂粒子58の凹部55の形状に沿う。その結果、特徴的な表面形状を有する表面層3が形成される。方法2は、方法1と比較して、凸部51の頂きに凹部54をより容易に形成することができる。
 上記樹脂粒子の表面層中の含有量は、バインダー100質量部に対して、2質量部以上、120質量部以下が好ましく、5質量部以上、100質量部以下がより好ましく、5質量部以上、50質量部以下が更に好ましい。樹脂粒子の含有量が2質量部以上であれば、感光体との当接の安定を図ることができ、120質量部以下であれば、表面粗さの制御を容易に行うことができる。
 上記の方法1に用いるバインダーとしては、例えば、樹脂、天然ゴムや合成ゴムを挙げることができ、樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂が使用できる。なかでも塗料の粘土を容易に制御できる点で、樹脂としてはフッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂等が好ましい。また合成ゴムとしては、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム。アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム等が挙げられる。また上記の方法2に用いるバインダーとしては熱硬化性の樹脂やゴムを使用できる。
 また、上記の方法2に用いる球状樹脂粒子は、凹部の形成を容易にするため、その材質が溶剤により膨潤するものであるものを用いる。具体的には、以下のものから、用いる溶媒による膨潤の程度を考慮して適宜選択することができる。ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ナフタレン樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂。これらの共重合体や変性物、誘導体等の樹脂。エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)、ジビニルベンゼン重合体、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ポリアクリロニトリル。スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、シリコーンゴム、ウレタンゴム、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)。クロロプレンゴム(CR)、エピクロルヒドリンゴム等のゴム。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、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー。これらの内でもアクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、スチレン樹脂は、凹部を形成しやすいため好ましい。
 樹脂粒子58はカーボンブラックを含有することが好ましい。カーボンブラックを含有することにより、帯電部材が被帯電体である感光体と長期に亘り当接した場合でも樹脂粒子が変形することを抑制できる。そのためCセット画像の発生をより確実に抑制できる。樹脂粒子中のカーボンブラックの含有量は、樹脂粒子を構成する樹脂全量に対して5質量部以上、20質量部以下が好ましい。カーボンブラックをこの範囲で含有することにより、樹脂粒子の変形や、樹脂粒子の凹部の変形を抑制し、また、樹脂粒子の硬度を所望の範囲に容易に制御できる。樹脂粒子が含有するカーボンブラックとしては、HAF、FEF、ISAF、SAF、SRF、FT、EPC、MPC等が好ましい。更に、樹脂粒子58は、シリカを含有することが好ましい。シリカを含有することにより、表面層を形成するバインダーと樹脂粒子の親和性を向上させることができる。これにより、帯電部材が駆動されない状態が長期に亘った場合でも、感光体との当接による樹脂粒子の変形や樹脂粒子とバインダーとの間に生じるズレを更に抑制することができる。この結果Cセット画像の発生をより確実に抑制できる。シリカの含有量は、樹脂粒子を構成する樹脂全量に対して3質量部以上、20質量部以下であることが好ましい。シリカをこの範囲で含有することにより、樹脂粒子とバインダーとの親和性を増加させ、樹脂粒子の硬度の増加を抑制し得る。樹脂粒子が含有するシリカとしては、ケイ素ハロゲン化合物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカ、又はヒュームドシリカと水ガラス等から製造される湿式シリカの両方を用いることができる。その一次粒子径は0.5μm以下程度の微粒子であることが好ましい。
 上記樹脂粒子の表面層3中の含有量は、バインダー100質量部に対して、2質量部以上、120質量部以下が好ましく、5質量部以上、100質量部以下がより好ましく、5質量部以上、50質量部以下が更に好ましい。樹脂粒子の含有量が2質量%以上であれば、感光体との当接の安定を図ることができ、120質量部以下であれば、表面粗さの制御を容易に行うことができる。また、表面層3は、体積抵抗率が、23℃/50%RH環境下で102Ωcm以上1016Ωcm以下であることが好ましい。表面層がこのような体積抵抗率を有することにより、感光体を放電により適切に帯電させることができる。体積抵抗率は、以下の測定方法による測定値を採用することができる。23℃/50%RH環境下で、抵抗測定装置「Hiresta−UP」(三菱化学株式会社製)を用いて、測定対象試料に250Vの電圧を30秒間印加して測定する。複数の層からなる場合、各層の体積抵抗率は、各層の原料組成物から測定用試料を調製して測定する。各層の原料組成物がゴム、樹脂等の固形である場合は、固形材料を用いて2mm厚に成形した試料を用いる。また、各層の原料組成物が塗布液である場合は、該塗布液をアルミニウムシート上にコーティングし、乾燥固化した試料を用いる。
 表面層3は、樹脂粒子58の他、表面層を所定の体積抵抗率を有するものとするため、導電性微粒子を含有することが好ましい。導電性微粒子としては以下のものを挙げることができる。アルミニウム、パラジウム、鉄、銅、銀等の金属系微粒子、酸化チタン、酸化錫、酸化亜鉛等の金属酸化物系微粒子、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック。これらの導電性微粒子は単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。また、カーボンブラックを使用する場合は、金属酸化物系微粒子にカーボンブラックを被覆した複合導電性微粒子として使用することが更に好ましい。カーボンブラックは、ストラクチャーを形成するため、バインダーに対して、均一に存在させることが困難な傾向にある。カーボンブラックを金属酸化物に被覆した複合導電性微粒子として使用すると、バインダーへ均一に分散させることができ、体積抵抗率の制御がより容易になる。この目的で使用する金属酸化物系微粒子としては、金属酸化物や複合金属酸化物を挙げることができる。具体的には、金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン(二酸化チタン、一酸化チタン等)、酸化鉄、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム等を例示することができる。また、複合金属酸化物として、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等を例示することができる。また、金属酸化物系微粒子は表面処理されていることがより好ましい。表面処理としては、アルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤、オリゴマー又は高分子化合物が使用可能である。これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの導電性微粒子の平均粒子径は、表面層の体積抵抗率の制御が容易なことから、0.01μmから0.9μmであることが好ましく、より好ましくは0.01μmから0.5μmである。これら導電性微粒子の表面層中の含有量は、帯電部材に後述する体積抵抗率を付与できる範囲とすることが好ましい。具体的には、例えば、バインダー100質量部に対して2質量部から80質量部、好ましくは20質量部から60質量部の範囲とすることができる。更に、表面層は、上記バインダー、樹脂粒子の機能を阻害しない範囲において、他の添加剤を含有していてもよい。添加剤としては、例えば、以下のものを例示することができる。酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム、酸化チタン(二酸化チタン、一酸化チタン等)、酸化鉄、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム。チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、硫酸バリウム、二硫化モリブデン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム。ドロマイト、タルク、カオリンクレー、マイカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ゼオライト、ウオラストナイト、けいそう土、ガラスビーズ、ベントナイト、モンモリナイト、中空ガラス球、黒鉛、有機金属化合物及び有機金属塩等の粒子。
 表面層3の厚さは、樹脂粒子58の粒子径との関連において選択することができ、1μm以上、50μm以下であることが好ましい。表面層の厚さがこの範囲であると、樹脂粒子による凸部を効率よく形成することができ、且つ、樹脂粒子をバインダーで覆うことができることから、好ましい。表面層の膜厚は、ローラー断面を鋭利な刃物で切り出して光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察して測定することができる。
[導電性支持体]
 導電性支持体は、導電性を有し、表面に設けられる表面層等を支持すると共に、感光体等の被帯電体と表面層間に放電を生起させるため、表面層に直流又は直流と交流を重畳した電圧を印加する電極としての機能を有する。導電性支持体の材質としては、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属やその合金を挙げることができる。
[帯電部材]
 本発明に係る帯電部材は、上記導電性支持体と表面層を有するものであればよく、その形状もローラー状、平板状等いずれであってもよく、また、導電性支持体と表面層間に弾性層等の機能層を有するものであってもよい。特に、帯電部材の耐久性を向上させるために弾性層を有するものが好ましい。
 本発明に係る帯電部材は、感光体の帯電を良好なものとするため、通常、電気抵抗が、23℃、50%RH環境中において、1×102Ω以上、1×1010Ω以下であることがより好ましい。上記帯電部材のマイクロ硬度は40°以上、75°以下とすることが好ましい。表面層が有する樹脂粒子由来の凸部が凹部を有し、帯電部材のマイクロ硬度を50°以上とすることで、感光体との当接により帯電部材が過度に変形することを抑制できる。また、帯電部材のマイクロ硬度を60°以下とすることで、表面層が有する凹部と感光体との接触面積を顕著に増加させることができるため、回転時のスリップの発生を抑制できる。マイクロ硬度はマイクロ硬度計MD−1型(高分子計器社製)を用いて、23℃/55%環境においてピークホールドモードで測定した測定値を採用することができる。
 また、上記帯電部材は、表面の十点平均粗さRzjis(μm)が2≦Rzjis≦30であり、表面の凹凸平均間隔Sm(μm)が15≦Sm≦150であることが好ましい。帯電部材表面の十点平均粗さRzjis(μm)は、3≦Rzjis≦150がより好ましい。帯電部材表面の凹凸平均間隔Sm(μm)は、20≦Sm≦150がより好ましい。帯電部材表面の表面粗さRzjis及び凹凸平均間隔Smをこの範囲とすることにより、放電不良、あるいは汚れに起因する画像不良を抑制することができる。表面の十点平均粗さRzjis及び表面の凹凸平均間隔Smは、日本工業規格JIS B0601−1994に基づき測定した値を採用することができる。測定は、表面粗さ測定器(商品名:SE−3500、株式会社小坂研究所製)を用いて行う。Rzjisは、帯電部材の表面から無作為に6箇所測定しその平均値を、Smは、無作為に6箇所選択し、10点の凹凸間隔を測定し、その平均値を採用することができる。
 上記帯電部材をローラー形状とする場合には、帯電部材と感光体との当接を均一にするため、長手方向中央部が一番太く、長手方向両端部へ向かって細くする形状、いわゆるクラウン形状が好ましい。円柱形状の帯電部材では、一般的に、支持体の両端部で押圧された状態で感光体と当接し、押圧が長手方向中央部において小さく、長手方向両端部にいくほど大きく、中央部に対応する画像と両端部に対応する画像との間に濃度ムラが生じてしまう場合がある。クラウン形状はこのような濃度ムラを抑制することができる。クラウン量は、中央部の外径と中央部から90mm離れた位置の外径との差が、30μm以上200μm以下であることが好ましい。30μm以上であれば、端部が当接して中央部が当接しないという状態を免れることができ、200μm以下であれば、逆に、中央部は当接するが、端部が当接しないという状態を免れることができる。
 帯電部材の形態としては図3に示したように、導電性支持体1とその周面を被覆している表面層3とを有するローラー形状のものが挙げられる。また、導電性支持体1と表面層3との間に必要に応じて弾性層を有していてもよい。また、ローラ形状には限定されず、平板形状やベルト状の帯電部材であってもよい。
 帯電部材に設ける弾性層としては、ゴムや熱可塑性エラストマー等のエラストマーで形成することができる。その中でも、帯電部材と感光体との間で十分なニップを確保する観点から、ゴム製のものが好ましく、特に合成ゴム製のものがより好ましい。合成ゴムとしては、抵抗値が均一であることから、極性ゴムを好ましいものとして挙げることができ、具体的には、弾性被覆層の抵抗制御及び硬度制御が容易なNBR及びエピクロルヒドリンゴム等が好ましい。弾性層は、その体積抵抗率が、温度23℃、湿度50%RHの環境下で、102Ωcm以上、1010Ωcm以下であることが好ましい。弾性層の体積抵抗率は、結着材料中に、カーボンブラック、導電性金属酸化物、アルカリ金属塩、アンモニウム塩等の導電剤を適宜添加して、調整することができる。結着材料が極性ゴムである場合は、特に、アンモニウム塩を用いることが好ましい。また、弾性層には、導電性微粒子の他に硬度等を調整するために、軟化油、可塑剤等の添加剤や、上述の絶縁性粒子を含有させてもよい。弾性層は、導電性支持体、表面層間等に接着剤により接着して設けることもできる。接着剤としては導電性のものを用いることが好ましい。
[電子写真画像形成装置」
 図5は、本発明に係る帯電ローラ5を備えた電子写真装置の断面を示す。電子写真感光体4は、矢印の方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転される。帯電ローラ5は、電子写真感光体4に対して所定の押圧力で当接している。帯電ローラ5は、電子写真感光体4の回転に従動して回転する。そして、電源19から所定の直流電圧を帯電ローラ5に印加することにより、電子写真感光体4を所定の電位に帯電する。帯電された電子写真感光体4に対して、画像情報に応じて変調されたレーザ光11を照射して静電潜像が形成する。静電潜像は、電子写真感光体4に接触して配置されている現像ローラ6により現像する。転写装置は、接触式の転写ローラ8を有する。電子写真感光体4からトナー像を普通紙などの転写材7に転写する。クリーニング装置はクリーニングブレード10および回収容器34を有し、電子写真感光体4上に残留する転写残トナーはクリーニングブレードによって掻き落とされ回収容器34に回収される。なお、現像装置にて転写残トナーを回収することによりクリーニングブレード10及び回収容器34を設けないようにすることもできる。定着装置9は、加熱されたロール等で構成され、転写されたトナー像を転写材7に定着する。本発明に係る電子写真装置において、帯電部材には直流電圧のみを印加し、それにより電子写真感光体を帯電できるように構成されていることが好ましい。
[プロセスカートリッジ]
 図6は、本発明に係る帯電ローラ5と、電子写真感光体4とが接触した状態で装着されているプロセスカートリッジの断面を示す。当該プロセスカートリッジは、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている。図4に示したプロセスカートリッジは、さらに、現像ローラ6及びクリーニングブレード10などを備えている。
 以下に、本発明の帯電部材を具体的に詳細に説明する。
<合成例1>
[樹脂粒子1の作製]
 内部を窒素ガスで置換した4Lのオートクレープ中に以下のものを投入し、混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 オートクレープの内部を更に十分に窒素で置換した。そして、攪拌しつつ温度120℃で20時間反応させた。その後、減圧下で未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去した後、トルエンを加えて不揮発分90質量%のイソシアネートプレポリマー合成物を得た。次にリン酸カルシウムを含む水中に得られたイソシアネートプレポリマー合成物100gと、以下のものを添加し、3.0m/秒で攪拌しながら1時間半かけて80℃(重合開始温度)まで昇温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 次いで、ペンタン5gを約60分かけ添加した後に、115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。得られた懸濁液を直径0.5μmのジルコニアビーズを充填したレディーミル分散機を用いて、周速5m/秒で20時間分散させた。次いで、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子1を得た。
<合成例2>
[樹脂粒子2の作製]
 樹脂粒子1の作製において、「アデカポリエーテルG−300」を190g、「アデカポリエーテルP−1000」を590gとした。それ以外は、樹脂粒子1の作製におけるのと同様にしてイソシアネートプレポリマー合成物を得た。次にリン酸カルシウムを含む水中に、上記のイソシアネートプレポリマー合成物100gと、以下のものを添加し、2.5m/秒で攪拌しながら1時間半かけて80℃(重合開始温度)まで昇温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
 次いで、ペンタン5gを約60分かけ添加した後に、115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子2を得た。
<合成例3>
[樹脂粒子3の作製]
 20Lのガラス容器に、水1000g、及びドデシル硫酸ナトリウム25gを添加した。これに、以下のものを混合し、5m/秒で攪拌しながら50℃に加温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
 次いで、10%のテトラプロピオキシチタンのイソプロピルアルコール溶液10gを添加して1時間攪拌した後、10%のヘキサエチレンジアミン水溶液100gを添加して15時間反応を行った。得られた懸濁液を直径0.5μmのジルコニアビーズを充填したビスコミル分散機を用いて、周速5m/秒で20時間分散させた。分散液を遠心分離機で脱水・洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子3を得た。
<合成例4>
[樹脂粒子4の作製]
 窒素ガスで置換した2Lのオートクレープにて、以下のものを混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
 更に、窒素ガスにて、充分に上方置換した後密閉し、120℃で20時間攪拌、混合し反応させた。その後、減圧下で未反応のヘキサメチレンジイソシアネートを除去した後、トルエンを加えて不揮発分90質量%のイソシアネートプレポリマー合成物を得た。次にリン酸カルシウムを含む水中に、上記のイソシアネートプレポリマー合成物100gと、以下のものを添加し、1.5m/秒で攪拌しながら115℃まで6時間かけて昇温した。そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
 冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、純水で洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、凹部を有しない樹脂粒子4を得た。
<合成例5>
[樹脂粒子5の作製]
 樹脂粒子1の作製において、「アデカポリエーテルG−300」を150g、「アデカポリエーテルP−1000」を790gとした。それ以外は、樹脂粒子1の作製におけるのと同様にしてイソシアネートプレポリマー合成物を得た。次に、次にリン酸カルシウムを含む水中に、上記のイソシアネートプレポリマー合成物100gと、以下のものを添加し、4.0m/秒で攪拌しながら1時間半かけて80℃(重合開始温度)まで昇温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
 次いで、ペンタン30gを約60分かけ添加した後に、100℃まで6時間かけて昇温し、そのまま100℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子5を得た。
<合成例6>
[樹脂粒子6の作製]
 合成例1で合成したイソシアネートプレポリマー100gと、以下のものをリン酸カルシウムを含む水中に添加し、3.0m/秒で攪拌しながら1時間半かけて80℃(重合開始温度)まで昇温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
 次いで、ペンタン5gを約60分かけ添加した後に、115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子6を得た。
<合成例7>
[樹脂粒子7の作製]
 炭酸マグネシウムを含む水中に合成例4で作製したイソシアネートプレポリマー合成物100gを添加し、1.5m/秒で攪拌しながら115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、純水で洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、凹部を有しない樹脂粒子7を得た。
<合成例8>
[樹脂粒子8の作製]
 20Lのガラス容器に、水1000g、及びドデシル硫酸ナトリウム25gを添加した。これに、以下のものを混合し、5m/秒で攪拌しながら50℃に加温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
 次いで、10%のテトラプロピオキシチタンのイソプロピルアルコール溶液10gを添加して1時間攪拌した後、10%のヘキサエチレンジアミン水溶液100gを添加して15時間反応を行った。得られた懸濁液を直径0.5μmのジルコニアビーズを充填したビスコミル分散機を用いて、周速5m/秒で20時間分散させた。分散液を遠心分離機で脱水・洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子8を得た。
<合成例9>
[樹脂粒子9の作製]
 合成例8において、「カーボンブラック」を混合せず、「ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体」の量を5gとした以外は、合成例8と同様にして一つの凹部を有する樹脂粒子9を得た。
<合成例10>
[樹脂粒子10の作製]
 リン酸カルシウムを含む水中に、以下の材料を添加し、1.5m/秒で攪拌しながら1時間半かけて80℃(重合開始温度)まで昇温した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
 次いで、ペンタン15gを約60分かけ添加した後に、100℃まで6時間かけて昇温し、そのまま100℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子10を得た。
<合成例11>
[樹脂粒子11の作製]
 合成例10において、リン酸カルシウムを含む水中への添加材料を以下のものに変えた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
 また、ペンタンの量を3gとし、反応条件を、115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却するようにした。それ以外は、合成例10と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子11を得た。
<合成例12>
[樹脂粒子12の作製]
 合成例11において、イソシアネートプレポリマーを合成例1に係るイソシアネートプレポリマーに変更した。また、ペンタンの量を5gに変更した。それら以外は、合成例11と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子12を得た。
<合成例13>
[樹脂粒子13の作製]
 20Lのガラス容器に下記の材料を入れ、窒素バブリングにより混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
 これに、窒素雰囲気下、下記の材料を加えて懸濁させ、10℃に保った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
 これを3.5m/秒で攪拌しながら100℃まで昇温し、2gのt−ブチルヒドロパーオキサイドと18gのメチルヘプタンとを添加し、7時間反応を行った。得られた懸濁液を直径0.5μmのジルコニアビーズを充填したレディーミル分散機を用いて、周速5m/秒で20時間分散させた。分散液を遠心分離機で脱水・洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子13を得た。
<合成例14>
[樹脂粒子14の作製]
 ピロリン酸マグネシウムを含む水中に、合成例1に係るイソシアネートプレポリマー合成物100gを添加し、1.5m/秒で攪拌しながら115℃まで6時間かけて昇温し、そのまま115℃で5時間保持した。その後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、純水で洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、凹部を有しない樹脂粒子14を得た。
<合成例15>
[樹脂粒子15の作製]
 合成例13において、「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.1gに変更した。また、攪拌速度を2.5m/秒、反応温度を80℃およびメチルヘプタンの量を20gに変更した。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子15を得た。
<合成例16>
[樹脂粒子16の作製]
 合成例12において、ジメチルポリシロキサンの量を3gに変更し、攪拌速度を2.5m/秒に変更した。また、ペンタンの量を15gに変更した。それら以外は合成例12と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子16を得た。
<合成例17>
[樹脂粒子17の作製]
 合成例13において、84gの「ブチルアクリレート」を、65gの「エチルアクリレート」に変えた。また、グリセリンステアレートの量を0.1gに変えた。さらに、メチルヘプタンの量を8gに変えた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子17を得た。
<合成例18>
[樹脂粒子18の作製]
 合成例13において「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.4gに、「グリセリンステアレート」の量を0.5gに、また、「メチルヘプタン」の量を30gに変えた。さらに、攪拌速度を4.0m/秒に変更した。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子18を得た。
<合成例19>
[樹脂粒子19の作製]
 合成例14において、反応温度を125℃に変更した以外は合成例14と同様にして凹部を有しない樹脂粒子19を得た。
<合成例20>
[樹脂粒子20の作製]
 合成例12において2gの「ジメチルポリシロキサン」を3gの「動粘度200mm2/秒のポリイソプレン」に変えた。また「ペンタン」の量を10gに変えた。それら以外は合成例12と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子20を得た。
<合成例21>
[樹脂粒子21の作製]
 合成例13において「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.6gに変え、「ペンタン」の量を30gに変えた。また、攪拌速度を2.5m/秒、反応温度を60℃に変更した。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子21を得た。
<合成例22>
[樹脂粒子22の作製]
 合成例13において84gの「ブチルアクリレート」を70gの「プロピルアクリレート」に変え、「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.6gに変えた。また、攪拌速度を4.0m/秒、反応温度を80℃、「ペンタン」の量を30gに変えた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子22を得た。
<合成例23>
[樹脂粒子23の作製]
 ピロリン酸マグネシウムを含む水中に、樹脂粒子1作製の中間物質のイソシアネートプレポリマー合成物100gと、動粘度200mm2/秒のポリイソプレン3gとを添加し、1.5m/秒で攪拌しながら80℃(重合開始温度)まで昇温した。次いで、ペンタン15gを約60分かけ添加した後に、110℃まで6時間かけて昇温し、そのまま110℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、ジエチルエーテルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、一つの凹部を有する樹脂粒子23を得た。
<合成例24>
[樹脂粒子24の作製]
 合成例16において「動粘度200mm2/秒のポリイソプレン」の量を4gに変え、攪拌速度を1.5m/秒に変えた。また、「ペンタン」を添加した後の反応温度を110℃に変更した。それら以外は、合成例16と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子24を得た。
<合成例25>
[樹脂粒子25の作製]
 合成例13において「スチレン」の量を15g、攪拌速度を4.0m/秒、反応温度を60℃に変えた。また、18gの「メチルヘプタン」を25gの「ペンタン」に変えた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子25を得た。
<合成例26>
[樹脂粒子26の作製]
 合成例13において、84gの「ブチルアクリレート」を70gの「プロピルアクリレート」に変えた。また、「エチレングリコールメタクリレート」の量を2.6gに、「グリセリンステアレート」の量を0.1gに変えた。更に、攪拌速度を2.0m/秒に、「メチルヘプタン」の量を10gに変えた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子26を得た。
<合成例27>
[樹脂粒子27の作製]
 リン酸カルシウムを含む水中に、合成例1のイソシアネートプレポリマー合成物100gを添加し、2.5m/秒で攪拌しながら115℃まで6時間かけて昇温した。そのまま115℃で5時間保持した後、30℃まで約6時間かけて冷却した。冷却後、内容物を取り出し、遠心分離機で脱水した後、純水で洗浄し、真空乾燥機で乾燥させた後に分級を行い、凹部を有しない樹脂粒子27を得た。
<合成例28>
[樹脂粒子28の作製]
 合成例16において、攪拌速度を4.0m/秒に変えた以外は合成例16と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子28を得た。
<合成例29>
[樹脂粒子29の作製]
 合成例23において「ポリイソプレン」の量を4gに変えた。また、「ペンタン」の量を25gに変えた。それら以外は合成例23と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子29を得た。
<合成例30>
[樹脂粒子30の作製]
 合成例13において「ブチルアクリレート」を「エチルメタクリレート」に変え、エチレングリコールジメタクリレートの量を2.8g、スチレンの量を40g、グリセリンステアレートの量を0.1gに変えた。更に、攪拌速度を2.5m/秒に、「メチルヘプタン」の量を10gに変えた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子30を得た。
<合成例31>
[樹脂粒子31の作製]
 合成例24において、攪拌速度を3.0m/秒に変え、また「ペンタン」の量を2gに変えた以外は合成例24と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子31を得た。
<合成例32>
[樹脂粒子32の作製]
 合成例24において、攪拌速度を1.8m/秒に変え、また「ペンタン」の量を10gに変えた以外は合成例24と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子32を得た。
<合成例33>
[樹脂粒子33の作製]
 合成例13において「ブチルメタクリレート」の量を70gに、「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.6gに、「グリセリンステアレート」の量を0.1gに、攪拌速度を4.5m/秒に、また反応温度を80℃に変えた。更に18gの「メチルヘプタン」に変えて、10gのオクタンを用いた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子33を得た。
<合成例34>
[樹脂粒子34の作製]
 合成例13において「エチレングリコールジメタクリレート」の量を2.6gに、「グリセリンステアレート」の量を0.5gに、攪拌速度を2.0m/秒に、および反応温度を30℃に変えた。また、18gの「メチルヘプタン」に変えて、45gの「ヘプタン」を用いた。それら以外は合成例13と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子34を得た。
<合成例35>
[樹脂粒子35の作製]
 合成例27において、攪拌速度を3.0m/秒に変えた以外は合成例27と同様にして、一つの凹部を有する樹脂粒子35を得た。
<合成例36>
[樹脂粒子36の作製]
 合成例13において「ステアリルアクリレート」の量を40g、「エチレングリコールジメタクリレート」の量を15g、「グリセリンステアレート」の量を0gおよび「メチルヘプタン」の量を0gに変えた。それら以外は合成例13と同様にして、凹部を有しない樹脂粒子36を得た。
<合成例37>
[樹脂粒子37の作製]
 20Lのガラス容器に、水1500gにケン化度88%のポリビニルアルコール15gを分散して分散液を得た。また、トルエン15gに、トリレンジイソシアネートのトリメチロールプロパン付加体(コロネートL:日本ポリウレタン社製)20gを溶解した液を調製した。この溶解液と上記の分散液とを混合、分散して乳化液を得た。この乳化液の3Lを別のガラス容器に移し、70℃に加温して3時間反応させた。分散液を遠心分離機で脱水・洗浄し、真球乾燥機で乾燥した。得られた粒子を分級して、平均粒径15μmの中空マイクロカプセルである樹脂粒子37を得た。
<合成例38>
[導電性微粒子の作製]
 金属酸化物系粒子としてのシリカ(平均粒子径15nm、体積抵抗率1.8×1012Ω・cm)7.0kgに、メチルハイドロジエンポリシロキサン140gを、エッジランナーを稼動させながら添加した。運転条件は、線荷重を588N/cm(60Kg/cm)、攪拌速度を22rpmで30分間混合攪拌を行った。次に、カーボンブラック粒子(粒子径28nm、体積抵抗率1.0×102Ω・cm、pH6.5)7.0kgを、エッジランナーを稼動させながら10分間かけて添加した。更に588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で60分間混合攪拌を行い、メチルハイドロジェンポリシロキサン被覆にカーボンブラックを付着させた後、乾燥機を用いて80℃で60分間乾燥して導電性複合微粒子を得た。このときの攪拌速度は22rpmで行った。得られた導電性微粒子は、平均粒径が15nm、体積抵抗率は2.3×102Ω・cmであった。
<合成例39>
[酸化チタン粒子の作製]
 針状ルチル型酸化チタン粒子(平均粒径15nm、縦:横=3:1)、体積抵抗率5.2×1010Ω・cm)1000g、表面処理剤としてイソブチルトリメトキシシラン110g、溶媒としてトルエン3000gを配合してスラリーを調製した。このスラリーを、攪拌機で30分間混合した後、有効内容積の80%が平均粒子径0.8mmのガラスビーズで充填されたビスコミルに供給し、温度35±5℃で湿式解砕処理を行った。湿式解砕処理して得たスラリーは、ニーダーを用いて減圧蒸留(バス温度:110℃、製品温度:30~60℃、減圧度:約100Torr)によりトルエンを除去し、120℃で2時間表面処理剤の焼付け処理を行った。焼付け処理後の粒子は、室温まで冷却した後、ピンミルを用いて粉砕した。
<実施例1>
[弾性層の作製]
 直径6mm、長さ252.5mmのステンレス製芯金を導電性支持体として使用し、熱硬化性接着剤(メタロックU−20:東洋化学研究所製)を塗布し、乾燥した。
 次に、以下のものを50℃に調節した密閉型ミキサーにて10分間混練して、原料コンパウンドを調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
 この原料コンパウンドに、エピクロルヒドリンゴム三元共重合体に対して1質量%の硫黄(加硫剤)、1質量%のジベンゾチアジルスルフィド(DM)(加硫促進剤)及び0.5質量%のテトラメチルチウラムモノスルフィド(TS)を添加した。20℃に冷却した二本ロール機にて10分間混練して、弾性層用コンパウンドを得た。接着剤を塗布した導電性支持体上に、この弾性層用コンパウンドを押出成型機にて押し出し、外径が約9mmのローラー形状になるように成型し、次いで、電気オーブンを用いて160℃で1時間、加硫及び接着剤の硬化を行った。ゴムの両端部を突っ切り、ゴム長さを228mmとした後、外径が8.5mm、クラウン量(中央部と中央部から90mm離れた位置の外径の差)を120μmとする表面の研磨加工を行い、弾性層を作製した。
[表面層の作製]
 カプロラクトン変性アクリルポリオール溶液に、メチルイソブチルケトンとメチルエチルケトンの質量比で1:1の混合溶媒を加え、固形分が8.5質量%となるように調整し、アクリルポリオール液を調製した。アクリルポリオール液の固形分100質量部に対して、以下のものを加え、混合液を調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
*ブロックHDIとブロックIPDIの混合物は、「NCO/OH=1.0」となるように添加。
 450mLのガラス瓶に上記混合液420gと、メディアとしての平均粒径0.8mmのガラスビーズ200gを混合し、ペイントシェーカー分散機を用いて第1の分散を24時間行った。分散後、樹脂粒子1を5.16質量部(アクリルポリール100重量部に対して20質量部相当量)を添加し、第2の分散を30分間行い表面層形成用塗料を得た。この表面層形成用塗料を、得られた弾性層上に1回ディッピング塗布し、常温で30分間以上風乾し、次いで90℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥し、更に160℃に設定した熱風循環乾燥機にて1時間乾燥した。ディッピング時間は10秒、ディッピング塗布引き上げ速度は、初期速度が15mm/s、最終速度は1mm/sになるように調節し、15mm/sから1mm/sの間は、時間に対して直線的に速度を変化させた。このようにして弾性層上に表面層を作製し、帯電部材1を得た。この帯電部材1をN/N(常温常湿:23℃/55%RH)環境に24時間以上放置した後、下記の評価に供した。
[表面状態]
 帯電部材1の表面を光学顕微鏡で観察し、表面層に形成されている本発明に係る樹脂粒子に由来する凸部が有している凹部の形状(開口径、開口深さ)、凹部を有している凸部の割合、凸部を形成する樹脂粒子の粒子径、開口比および硬度を求めた。
 表面層の凸部51が有している凹部52の開口径54、最大深さ53は以下の方法により算出した。まず、帯電部材の長手方向に無作為に選択した10箇所の表面について、レーザ顕微鏡(商品名LSM5 PASCAL;カール・ツアイス(Carl Zeiss)社製)を用いて、0.5mm×0.5mmの視野内における3次元の形状の画像データを得る。得られた画像データを用いて、該視野内の1つの凸部51の頂きに形成されている凹部52の最大投影面積を計算し、その最大投影面積から円相当径を算出する。これを1つの凹部52の開口径とする。また、凹部52の底に接する凹部52の最大投影面と、凹部52の縁と接する凹部52の最大投影面との間の距離を算出する。これを1つの凹部52の最大深さとする。これらの作業を同一視野内の10個の凸部51について行う。こうして得た100個の凹部52についての開口径および最大深さの算術平均値を1つの帯電部材の開口径54、最大深さ53とする。
 また、表面層の表面に形成された凸部のうち、頂きに凹部を有する凸部の数の割合は、上記で得た3次元形状のデータから、樹脂粒子58由来の凸部の120個を無作為に選択した。そして、それらの凸部のうち、樹脂粒子58の凹部55に由来する凹部52が形成されている凸部の数を数えた。この作業を各測定箇所ごとに行い、合計1200個の樹脂粒子58由来の凸部に対する、凹部52を有する凸部の数を求めた。これを1つの帯電部材における、表面層の表面に形成された凸部のうち、頂きに凹部を有する凸部の数の割合とした。
 また、表面層中の樹脂粒子58の凹部55の開口比は以下の方法により算出した。帯電部材の長手方向に無作為に選択した10箇所の表面について、500μmに亘って、20nmずつ集束イオンビーム「FB−2000C」(日立製作所製)にて切り出し、その断面画像を撮影する。そして同じ樹脂粒子58を撮影した画像を組み合わせ樹脂粒子58の立体像を求める。この立体像から、凹部55を有する樹脂粒子58について開口比を算出する。凹部55の開口径は、凹部55の最大投影面積から円相当径を算出し、これを開口径57とする。また、樹脂粒子58の最大投影面積から円相当径を算出し、これを粒子径56とする。得られた開口径を粒子径で除することで開口比を求める。この作業を同一箇所から切り出した10個の樹脂粒子について行う。こうして得た合計100個の樹脂粒子58の粒子径および開口径の算術平均値を1つの帯電部材の樹脂粒子の粒子径、開口比とする。
 樹脂粒子58の硬度は、以下の測定方法による測定値を採用した。測定装置としては、ナノインデンター(商品名;MTS社製)を用いた。測定条件は、押し込み試験使用ヘッド;DCM、試験モード;CSN(Continuous StiffnessMeasureement)、使用圧子;バーコヴィッチ型ダイヤモンド圧子とした。また測定パラメータは以下のとおりとした。
 Allowable Drift Rate 0.05nm/s;
 Frequency Target 45.0Hz;
 Harmonic Displacement Target1.0nm;
 Strain Rate Target 0.05 1/S;
 Depth Limit 2000nm。
 具体的な測定方法としては、まず、表面層から、表面層の小片(縦5mm、横5mm、厚さ3mm)をかみそりで切り出す。この小片中の樹脂粒子58を光学顕微鏡(倍率100倍)で観察し、当該樹脂粒子58のほぼ中心をかみそりで切断し、樹脂粒子の断面を観察する。また、樹脂粒子の硬度は、切断面における硬度である。硬度測定の対象とした樹脂粒子は、樹脂粒子の断面積から円相当径を計算し、その直径が、後述する樹脂粒子の平均粒径の90%~110%の範囲に入るものとした。そして、この計測を100個の複合粒子に対して行い、その算術平均を算出した。
[表面層のマイクロ硬度]
 マイクロ硬度の測定は、マイクロ硬度計MD−1型(高分子計器株式会社製)を用い、23℃/55%環境においてピークホールドモードで測定した。結果を表2−1に示す。
[表面層の膜厚]
 表面層の膜厚は、表面層を軸方向3箇所、円周方向3箇所、計9箇所の断面を、光学顕微鏡で観察して測定し、その平均値を採用した。
[帯電部材の表面粗さ]
 表面の十点平均粗さRzjis及び表面の凹凸平均間隔Smは、日本工業規格(JIS) B 0601−1994に基づいて測定した。測定は、表面粗さ測定器(商品名:SE−3500、株式会社小坂研究所製)を用いて行った。Rzjisは、帯電部材の表面の無作為に選んだ6箇所におけるRzjisの算術平均値である。また、Smは、帯電部材の表面の無作為に選んだ6箇所におけるSm(凹凸の平均間隔)の算術平均値である。RzjisおよびSmの測定に際して、カットオフ値は0.8mm、評価長さは8mm、カットオフフィルタをガウシャンとした。
[帯電部材の電気抵抗]
 電気抵抗の測定は、図4に示すように、帯電部材の両端の軸1を荷重のかかった不図示の軸受けにより支持し、感光体と同じ曲率の円柱形金属16に対して帯電部材を平行に配置し当接させる。不図示のモータにより円柱形金属16を回転させ、帯電部材を円柱形金属に当接させたまま従動回転させる。電源17から直流電圧−200Vを印加し、抵抗15に流れる電流を電流計23で測定して帯電部材の抵抗を算出した。帯電部材の軸の両端に加えた力はそれぞれ5N、金属円柱の直径は30mm、回転の周速は45mm/secとした。
[画像評価]
 得られた帯電部材1について、汚れ付着促進試験を行った。レーザープリンタ(商品名:LBP 5400、キヤノン社製)を200mm/secのプロセススピードに改造した電子写真装置(以下、評価機1という。)に、帯電部材1を装着した。ついで、常温常湿環境下(25℃、50%RH)において、黒色のベタ画像を100枚連続出力し、その後、ベタ白画像を1枚通紙する。この操作を6回繰り返して、合計600枚の黒色のベタ画像を出力した。この作業によって、帯電部材表面に強制的にトナーや外添剤を付着させた。この帯電部材1を用いて、下記の画像評価試験1及び画像評価試験2を行った。
[画像評価試験1]
 常温常湿環境(環境1:温度23℃、湿度50%RH)、低温低湿環境(環境2:温度15℃、湿度10%RH)の各環境下で行った。評価機1を使用して、印字濃度2%の画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔50ドットの横線を描くような画像)を連続複数枚の印刷を行った。そして、初期、3000枚の印刷後及び6000枚の印刷後に、それぞれ画像評価のためにハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描くような画像)画像を出力した。得られた3枚のハーフトーン画像を目視にて以下の基準により評価した。
A:帯電ムラに起因するスジ状の濃度ムラ(スジ状画像)、斑点状の濃度ムラ(ポチ状画像)が認められない。
B:きわめて軽微なスジ状または斑点状の濃度ムラが認められることがある。
C:スジ状または斑点状の濃度ムラが認められることがある。
D:スジ状または斑点状の濃度ムラが常に多く認められる。
[画像評価試験2]
 評価機用のプロセスカートリッジを一端0.8kg重、両端で計1.6kg重のばねによる押し圧力になるように改造した。このプロセスカートリッジに帯電部材1を装着し、温度30℃、湿度80%RHの環境下で1ヶ月、また温度40℃、湿度95%の環境下で1ヶ月間の2種類の条件下にそれぞれ放置した。その後、温度23℃、湿度50%の環境下、さらに温度15℃、湿度10%の条件下で、上述の評価機1で、画像評価のためにハーフトーン(感光体の回転方向と垂直方向に幅1ドット、間隔2ドットの横線を描くような画像)画像を出力した。
 次に各環境下で、印字濃度2%の画像(感光体の回転方向と垂直方向に幅2ドット、間隔50ドットの横線を描くような画像)を、連続3000枚印刷した。その後に画像評価のためにハーフトーン画像を出力した。得られた画像について、以下の基準によりCセット画像の評価を行った。結果を表に示す。
A:Cセットに起因するストライプ状のムラが画像に認められない。
B:Cセットに起因するきわめて薄いストライプ状のムラが画像に認められることがある。
C:Cセットに起因する、ランクBよりも濃いストライプ状のムラが画像に認められることがある。
D:Cセットに起因する、濃いストライプ状のムラが画像に常に認められる。
[実施例2~5]
 表面層形成用塗料に添加する樹脂粒子、添加量および表面層塗料へのディッピング時間を表1に示したように変更した。それ以外は実施例1と同様にして帯電部材2~5を作製および評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
[実施例6~35、比較例1]
 表面層形成用塗料に添加する樹脂粒子、添加量、導電性微粒子の添加量、第1の分散時間およびディッピング時間を下記表2に示したように変化させた。それら以外は実施例1と同様にして帯電部材6~36を作製および評価した。
[比較例2]
 表面層形成用塗料に添加する樹脂粒子1を樹脂粒子37に変更し、ディッピング時間を40秒に変更した以外は実施例1と同様にして、表面層を作製した。次いで表面層を研磨し、中空カプセルによる凹部を有する帯電部材37を作製し、評価した。研磨には、研磨砥石(テイケン(株)社製、砥粒が緑色炭化珪素(JIS記号:GC)、粒度#80、結合度C、組織20、結合剤V(ビトリファイド))を使用した。研磨方法としては、この研磨砥石を円筒研磨機に取り付け、表面層の表面15μmを研磨し、樹脂粒子37に由来する凸部を研削して除去した。研磨条件は、ゴムローラが研磨砥石と接触してから終了までの時間8秒、研磨砥石の回転数2050rpm、ゴムローラの回転数350rpmとした。また、研磨砥石とゴムローラの回転方向を同方向とするアッパーカット方式とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
 上記実施例1~35及び比較例1,2に係る帯電部材の評価結果、及び画像評価の結果を下記表3~6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
 この出願は2008年10月31日に出願された日本国特許出願第2008−281601号からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

Claims (5)

  1. 導電性支持体と、表面層とを有する帯電部材であって、
     該表面層が、表面に凹部を有する樹脂粒子と、該樹脂粒子を分散したバインダーとを含み、表面に該樹脂粒子に由来する凸部が形成され、
     該凸部は、該樹脂粒子の凹部に由来する凹部を有し、かつ、該樹脂粒子は、表面が該バインダーで覆われていることを特徴とする帯電部材。
  2. 前記表面層が有している凹部の開口径が0.5μm以上、5μm以下であり、最大深さが0.5μm以上、2μm以下である請求項1に記載の帯電部材。
  3. 前記表面層の表面が有している凸部は、該凸部の総数に対し80%以上の凸部が凹部を有している請求項1又は2に記載の帯電部材。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の帯電部材と、該帯電部材に接触して配置されている感光体とを有し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  5. 請求項1から3のいずれか1項に記載の帯電部材と、該帯電部材に接触して配置されている感光体とを有していることを特徴とする電子写真装置。
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