導電性部材、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
【課題】 空隙保持部材により形成される電気抵抗調整層の空隙を長期間安定維持することができ、安定した画像品質を得ることが可能な導電性部材、その導電性部材を有するプロセスカートリッジ、並びに該プロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 本発明に係る導電性部材２００は、円筒形状の導電性支持体２０１と、導電性支持体２０１を中心軸として導電性支持体２０１の外周上に積層設置される電気抵抗調整層２０２と、電気抵抗調整層２０２とは異なる材質により形成されており中心部に導電性支持体２０１を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が電気抵抗調整層２０２よりも拡径の空隙保持部材２０３とを有している。空隙保持部材２０３は、導電性支持体２０１の端部を空隙保持部材２０３の嵌合孔に圧入させることによって導電性支持体２０１に固定される。導電性支持体２０１の外表面の表面粗さＲｚは１μｍ〜１０μｍに規定されている。
【解決手段】 本発明に係る導電性部材２００は、円筒形状の導電性支持体２０１と、導電性支持体２０１を中心軸として導電性支持体２０１の外周上に積層設置される電気抵抗調整層２０２と、電気抵抗調整層２０２とは異なる材質により形成されており中心部に導電性支持体２０１を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が電気抵抗調整層２０２よりも拡径の空隙保持部材２０３とを有している。空隙保持部材２０３は、導電性支持体２０１の端部を空隙保持部材２０３の嵌合孔に圧入させることによって導電性支持体２０１に固定される。導電性支持体２０１の外表面の表面粗さＲｚは１μｍ〜１０μｍに規定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、前記導電性支持体の端部を圧入可能な嵌合孔が形成された空隙保持部材とを有する導電性部材、及び該導電性部材を有するプロセスカートリッジ、並びに該プロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置には、像担持体（感光体）に対して帯電処理を行う帯電部材や、感光体上のトナーに対して転写処理を行う転写部材として、導電性部材が用いられている。
【０００３】
図３は電子写真方式を採用する画像形成装置を示した概略構成図である。
【０００４】
画像形成装置１００は、静電潜像が形成されるドラム状の感光体１０１と、感光体１０１に接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電ローラ（帯電部材）１０２と、図示を省略した露光装置（光源）より発せられるレーザー光あるいは原稿の反射光等の露光１０３と、感光体１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４と、帯電ローラ１０２に電圧を印加するための電圧印加電源１０５と、感光体１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６と、転写処理後の感光体１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８と、感光体１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９とを有している。なお、電子写真方式の画像形成装置１００において必ずしも必要とされない機能ユニットに関しては、図１における説明を省略している。
【０００５】
上述した画像形成装置１００では、次述するような手段で画像形成を行う。
【０００６】
１．帯電ローラ１０２が、感光体１０１の表面を所望の電位に帯電する。
２．露光装置が、感光体１０１に露光１０３を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を、感光体１０１上に形成する。
３．現像ローラ１０４が、静電潜像をトナーによって現像し、感光体１０１上にトナー像(顕像)を形成する。
４．転写ローラ１０６が、感光体１０１上のトナー像を、記録紙１０７に転写する。
５．クリーニング装置１０８が、転写されず感光体１０１上に残留したトナーを清掃する。
６．トナー像が転写された記録紙１０７は、転写ローラ１０６によって、図示を省略した定着装置へと搬送され、定着装置は、トナーを加熱及び加圧して記録紙１０７上に転写された転写画像を定着する。
【０００７】
上記の１〜６の手順を繰り返すことによって、画像形成装置１００は、記録紙１０７上に所望の画像を形成する。
【０００８】
帯電ローラ１０２を用いた帯電方式として、感光体１０１に帯電ローラ１０２を接触させる接触帯電方式が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかしながら、接触帯電方式には以下のような問題がある。
【０００９】
１．帯電ローラ１０２を構成している物質が帯電ローラ１０２から染み出し、被帯電体の表面に付着移行して、帯電ローラ跡が付いてしまうという問題があった。
【００１０】
２．帯電ローラ１０２に交流電圧を印加したときに、感光体（被帯電体）１０１に接触する帯電ローラ１０２が振動して帯電音が発生する場合があるという問題があった。
【００１１】
３．感光体１０１上のトナーが帯電ローラ１０２に付着することにより、帯電性能が低下するおそれがあるという問題があった。特に、帯電ローラ１０２からの物質の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなるという問題があった。
【００１２】
４．帯電ローラ１０２を構成している物質が感光体１０１への付着してしまうおそれがあるという問題があった。
【００１３】
５．感光体１０１を長期間停止したときに、帯電ローラ１０２が永久変形してしまうおそれがあるという問題があった。
【００１４】
これらの問題を解決する方法として、帯電ローラ１０２を感光体１０１に近接させる近接帯電方式が考案されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。一般的な近接帯電方式では、互いの最近接距離（空隙）が５０μｍ〜３００μｍとなるように帯電ローラ１０２と感光体１０１とを対向させ、帯電ローラ１０２に電圧を印加することにより、感光体１０１の帯電を行う。近接帯電方式では、帯電ローラ１０２と感光体１０１とが接触していないため、接触帯電方式で生じる「４．帯電ローラを構成している物質の感光体への付着」「５．感光体を長期停止したときに生ずる帯電ローラの永久変形」は問題は発生しない。また、「３．感光体上のトナー等が帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラ１０２に付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式の方が優れている。
【００１５】
また、帯電ローラ１０２と感光体１０１間の空隙を保持する手段として、帯電ローラ１０２の両端部にスペーサリング層を設ける方法が開示されている（例えば、特許文献７、特許文献８参照）。
【００１６】
しかしながら、スペーサリング層を設ける方法に関して、上述した特許文献７及び特許文献８には、空隙を精密に設定する具体的な手段の記載がなされておらず、帯電ローラ１０２及びスペーサリング層の寸法精度がばらつくことによって空隙が変動し、その結果、感光体１０１の帯電電位が均一にならずに変動してしまうおそれがある。
【００１７】
このような問題に対して、所定の厚みを持ったテープ状の空隙保持手段により、空隙を一定に保つ方法が提案されている（例えば、特許文献９）。
【００１８】
しかしながら、テープ状部材が磨耗したり、帯電ローラ１０２と空隙保持部材との間へトナー粒子が進入・固着等したりするおそれがあり、長期間の使用において感光体１０１と帯電ローラ１０２との間の空隙を均一に維持することが困難であるという問題があった。
【００１９】
そこで、予め任意の形状に形成された空隙保持部材の中心に嵌合孔を形成し、帯電ローラ１２の回転中心軸をなす導電性支持体の端部を嵌合孔に圧入させることによって電気抵抗調整層の両端部に空隙保持部材を固定する構造が提案されている。特に、導電性部材をローラとして回転させる場合には、回転により空隙保持部材と導電性支持体間とが位置ズレを起こさないように耐トルクが必要となるが、この場合には圧入代（導電性支持体の外径から空隙保持部材の内径を引いた値）を調整・管理することにより、高い耐トルクを得ることができる。また、必要であれば、導電性支持体と電気抵抗調整層との少なくとも一方に空隙保持部材を接着することにより、さらに強固に空隙保持部材を固定することができる。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献２】特開平１−２１１１７７９号公報
【特許文献３】特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献４】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献５】特開平４−３５８１７５号公報
【特許文献６】特開平５−１０７８７１号公報
【特許文献７】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献８】特開平４−３５８１７５号公報
【特許文献９】特開平５−１０７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、圧入代が同等の値であっても、導電性支持体の表面性状により圧入時に空隙保持部材に加える挿入力が変動する。例えば、導電性支持体の表面が非常に滑らかな面の場合は圧入時の接触面積が大きくなるため、高い挿入力が必要となり、逆に導電性支持体の表面が非常に粗い場合には、接触面の摩擦係数が大きくなるために、やはり挿入力が大きくなる傾向にある。
【００２１】
空隙保持部材に対して高い挿入力を加えて圧入する場合、挿入力の影響で空隙保持部材の変形が発生する。その結果、感光体１０１と帯電ローラ１０２との間に高精度の空隙を形成して安定維持することが困難であるという問題があった。
【００２２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、感光体と電気抵抗調整層との間の空隙を長期間安定維持することができ、安定した画像品質を得ることが可能な導電性部材、その導電性部材を有するプロセスカートリッジ、並びに該プロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明に係る導電性部材は、円筒形状の導電性支持体と、該導電性支持体を中心軸として該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層とは異なる材質により形成されており中心部に前記導電性支持体を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が前記電気抵抗調整層よりも拡径の空隙保持部材とを有し、前記導電性支持体の端部を前記空隙保持部材の嵌合孔に圧入させることによって前記空隙保持部材が前記導電性支持体に固定される導電性部材であって、前記導電性支持体の前記嵌合孔に圧入される端部の外表面の表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍに規定されていること特徴とする。
【００２４】
なお、表面粗さＲｚのＲｚとは、表面粗さの種類を示す「十点平均高さ」を示している。「十点平均高さ」とは、面曲線から基準長さだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートル（μｍ）で表わしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る導電性部材のように、導電性支持体の表面粗さを１μｍ〜１０μｍとすることによって、空隙保持部材を導電性支持体へ圧入する際の挿入力を低減させることができ、空隙保持部材の変形を防止することができる。また、空隙保持部材の変形が防止されることにより、導電性部材が画像形成装置の帯電部材や転写部材として用いられた場合には、感光体と導電性部材との間に安定した空隙を形成し、維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る電動性部材を、図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は、本発明における導電性部材の概略構成を示す断面図である。導電性部材２００は、導電性支持体２０１と、電気抵抗調整層２０２と、空隙保持部材２０３とを有している。
【００２８】
導電性支持体２０１は円柱形状を呈しており、導電性支持体０１の外周面の両端部を除いた部分には、電気抵抗調整層２０２が、均等の厚さとなるように積層設置されている。
【００２９】
電気抵抗調整層２０２は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。電気抵抗調整層２０２の体積固有抵抗は１０６〜１０９Ωｃｍであることが望ましい。１０９Ωｃｍを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、１０６Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体全体への電圧集中によるリークが生じてしまうためである。
【００３０】
電気抵抗調整層２０２に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であるため好ましい。
【００３１】
熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。従って、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じない。また高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高分子型イオン導電材が７０〜３０重量％とすることが好ましい。
【００３２】
樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。また、押出成形や射出成形等の手段を用いて、導電性支持体２０１に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、導電性支持体２０１に電気抵抗調整層２０２を容易に形成することができる。
【００３３】
空隙保持部材２０３は、電気抵抗調整層２０２の外周径よりも拡径のリング形状を呈しており、中心部に形成される嵌合孔に対して、導電性支持体２０１の端部を圧入することが可能となっている。導電性支持体２０１の両端部であって空隙保持部材２０３の嵌合孔の内部と摺接する周側面には、圧入を行う場合に嵌入を確実かつ円滑に行うために、表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍとなる面加工が施されている。なお、表面粗さＲｚとは、表面粗さの種類を示す「十点平均高さ」を示している。「十点平均高さ」とは、面曲線から基準長さだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートル（μｍ）で表わしたものである。
【００３４】
表面粗さＲｚが１μｍよりも低い場合には、導電性支持体２０１の表面が非常に滑らかな面となるため、圧入時に空隙保持部材の内面との間の接触面積が大きくなり、圧入完了に必要な挿入力が高くなってしまう。一方で、表面粗さＲｚが１０μｍよりも高い場合は接触面の摩擦係数が大きくなるため、この場合も高い挿入力が必要となる。このように、高い挿入力が必要とされると、その影響で空隙保持部材２０３が変形してしまい、導電性部材２００が画像形成装置１００の帯電部材に使用された場合に感光体１０１との空隙２０４（図２参照）を安定的に維持することが困難となってしまう。
【００３５】
空隙保持部材２０３は、電気抵抗調整層２０２と異なる材質により形成されている。空隙保持部材２０３の材料としては、圧入によって割れ等が発生せず、かつ圧入により必要な耐トルク（２ｋｇｆ・ｃｍ以上）が得られる材料が望ましい。さらに絶縁性材料であって、体積固有抵抗で１０１３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、感光体１０１を傷つけない程度に軟らかく、成形加工が容易である等の理由から、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が好ましい。
【００３６】
絶縁性が必要である理由は、感光体１０１の基層とのショート電流の発生を無くすためである。なお、空隙保持部材２０３の絶縁性は、少なくとも電気抵抗調整層２０２に隣接する箇所に備えられていればよい。上述した材料を用いる場合には、圧入代（導電性支持体の外径から空隙保持部材の内径を引いた値）を０．１ｍｍ程度に設定することにより、実使用上で十分な耐トルクを得ることができる。
【００３７】
図２は、導電性部材２００を画像形成装置１００の帯電部材として用いた場合の感光体１０１と導電性部材２００との配置状態を示す模式図である。導電性部材２００は、任意の圧力で感光体１０１に圧接される。空隙保持部材２０３の外周径は、電気抵抗調整層２０２の外周径よりも拡径となっているため、図２に示すように、感光体１０１の両端部の非画像形成領域に空隙保持部材２０３の外周面が当接する構造となり、電気抵抗調整層２０２と感光体１０１との間には微細な空隙２０４が形成される。電気抵抗調整層２０２と感光体１０１との間に形成される空隙２０４の距離は所定の値に保つ必要があり、１００μｍ以下であることが好ましい。空隙２０４が大きくなると導電性部材２００への電圧印加条件を高くする必要があり、感光体１０１の電気的劣化や異常放電が発生しやすいためである。
【００３８】
図２に示すように設置された導電性部材２００に電圧を印加することにより、感光体１０１の帯電を行うことが可能となる。なお、導電性部材２００を画像形成装置１００の転写部材として使用する場合も、同様である。
【００３９】
導電性部材２００及び感光体１０１の形状は特に限定されないが、ともに円筒形状であることが好ましい。両者が常に同一面で対向していると、通電ストレスによる表面の化学的劣化が生じてしまうが、両者を円筒形状として回転駆動させることで、この劣化を低減できるからである。
【００４０】
なお、上述した構成からなる導電性支持体２０１上では、感光体１０１に付着したトナー等が電気抵抗調整層２０２の外表面に固着してしまい、帯電性能が低下してしまうおそれがある。このような不具合を回避するために、電気抵抗調整層２０２に表面層を形成する構成としてもよい。
【００４１】
表面層の抵抗値は電気抵抗調整層２０２の抵抗値よりも大きくすることによって、感光体１０１の欠陥部への電圧集中、異常放電（リーク）を回避することができる。ただし、表面層の抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足してしまうため、表面層と電気抵抗調整層２０２との抵抗値の差は１０３Ωｃｍ以下にすることが好ましい。
【００４２】
表面層を形成する材料は、製膜性が良好であるため、熱可塑性樹脂組成物が好適である。樹脂材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。また樹脂材料は電気的に絶縁性であるため、樹脂に対して各種導電材料を分散することによって表面層の抵抗を調整することが可能である。
【００４３】
表面層の電気抵抗調整層２０２上への形成は、表面層構成材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング等によってコーティングすることによって行う。膜厚については、１０〜３０μｍ程度が望ましい。
【００４４】
以下、具体的な実施例を、実施例１〜５及び比較例１〜３を用いて説明する。
【００４５】
〈実施例１〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを３μｍにした。
【００４６】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）４０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）６０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００４７】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００４８】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００４９】
〈実施例２〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを５μｍにした。
【００５０】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５１】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００５２】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００５３】
〈実施例３〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを７μｍにした。
【００５４】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５５】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００５６】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００５７】
〈実施例４〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを４μｍにした。
【００５８】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５９】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入した。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００６０】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００６１】
〈実施例５〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを６μｍにした。
【００６２】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）４０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）６０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００６３】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入した。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００６４】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００６５】
〈比較例１〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを２０μｍとした。
【００６６】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、四級アンモニウム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物（レオレックスＡＳ−１７２０、第一工業製薬製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．０ｍｍに加工・調整した。
【００６７】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００６８】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．５ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００６９】
〈比較例２〉
ステンレスからなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外表面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを３０μｍとした。
【００７０】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００７１】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００７２】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．７ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００７３】
〈比較例３〉
ステンレスからなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを５０μｍとした。
【００７４】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．００ｍｍに加工・調整した。
【００７５】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００７６】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．６ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００７７】
表１に実施例１〜５及び比較例１〜３の構成比較及び空隙保持部材圧入時に加えた最大挿入力を示す。
【００７８】
【表１】
上述のようにして構成された導電性部材を帯電部材（帯電ローラ１０２）として用い、図３に示した画像形成装置１００に搭載して帯電部材と感光体１０１との間の空隙量の測定を行った。
【００７９】
次いで、印加する電圧をＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ＫＨｚ）に設定し、６００，０００枚通紙し、帯電部材と感光体１０１間の空隙量、空隙保持部材２０３の状態、及び画像について評価を行った。評価環境は２３℃、６０％ＲＨで評価用トナーとして、ＰｘＰトナー（粒径５μｍ）を用いた。
【００８０】
以上の評価結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
表１に示すように、表面粗さＲｚを１μｍ〜１０μｍとした実施例１〜５は、挿入力が１０ｋｇｆ以下となるのに対して、表面粗さＲｚを２０〜５０μｍとした比較例１〜３では、挿入力が５０〜９０ｋｇｆとなり、より多くの挿入力が必要とされる。このように、導電性支持体２０１の表面粗さを１〜１０μｍとすることによって、空隙保持部材２０３を導電性支持体２０１へ圧入する際の挿入力を低減させることができ、空隙保持部材２０３の変形を防止することができる。また、空隙保持部材２０３の変形が防止されることにより、表２に示すように、感光体１０１と導電性部材２００との間に安定した空隙を形成・維持することが容易となる。
【００８２】
また、実施例１〜３に示すように、芯軸（導電性支持部材２０１）及び電気抵抗調整層２０２と空隙保持部材２０３とを接着剤で接着することによって、空隙保持部材２０３を電気抵抗調整層２０２及び導電性支持体２０１に強固に固着することができるため感光体１０１と導電性部材２００との間に形成された空隙２０４を維持しやすくなる。また、接着剤で固定することによって、空隙保持部材２０３と電気抵抗調整層２０２との間にトナー粒子等が侵入し、固着することを防止することができるので、導電性部材２００の帯電性能の劣化を防止することが容易となる。
【００８３】
さらに、表面層の抵抗を電気抵抗調整層２０３の抵抗よりも大きくすることによって、感光体１０１の欠落部への電圧集中、異常放電（リーク）を防止することができる。また、導電性部材２００を近接帯電方式の帯電部材として画像形成装置１００に用いることによって、長期間にわたって優れた画像品質を得ることが容易となる。
【００８４】
なお、本実施の形態に置いては、導電性部材２００を画像形成装置１００の帯電部材として用いた例を示して説明を行ったが、導電性部材２００は帯電部材に限定されるものではなく転写部材として用いる場合であっても同様の効果を奏することができ、さらに、この導電性部材２００を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置１００であっても同様の効果を奏することができる。
【００８５】
以上、本発明に係る導電性部材を、図面を用いて説明したが、本発明に係る導電性部材は、上述したものに限定されるものではない。例えば、電気抵抗調整層及び空隙保持部材は、必ずしも断面が円形状となったものである必要はなく、断面形状が楕円形状等のものであってもよい。このような楕円形状のものであっても、空隙が一定に保たれるものであれば、その構造に拘わらず上述した導電性部材２００と同様の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る導電性部材の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した導電性部材を画像形成装置の帯電部材として用い、感光体に対して配置された状態を示す概略構成図である。
【図３】一般的な画像形成装置を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ（導電性部材）
１０３ 露光
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック
１０６ 転写ローラ
１０７ 記録紙
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
２００ 導電性部材
２０１ 導電性支持体（芯軸）
２０２ 電気抵抗調整層
２０３ 空隙保持部材
２０４ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性支持体と、該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、前記導電性支持体の端部を圧入可能な嵌合孔が形成された空隙保持部材とを有する導電性部材、及び該導電性部材を有するプロセスカートリッジ、並びに該プロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置には、像担持体（感光体）に対して帯電処理を行う帯電部材や、感光体上のトナーに対して転写処理を行う転写部材として、導電性部材が用いられている。
【０００３】
図３は電子写真方式を採用する画像形成装置を示した概略構成図である。
【０００４】
画像形成装置１００は、静電潜像が形成されるドラム状の感光体１０１と、感光体１０１に接触あるいは近接配置されて帯電処理を行う帯電ローラ（帯電部材）１０２と、図示を省略した露光装置（光源）より発せられるレーザー光あるいは原稿の反射光等の露光１０３と、感光体１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４と、帯電ローラ１０２に電圧を印加するための電圧印加電源１０５と、感光体１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６と、転写処理後の感光体１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８と、感光体１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９とを有している。なお、電子写真方式の画像形成装置１００において必ずしも必要とされない機能ユニットに関しては、図１における説明を省略している。
【０００５】
上述した画像形成装置１００では、次述するような手段で画像形成を行う。
【０００６】
１．帯電ローラ１０２が、感光体１０１の表面を所望の電位に帯電する。
２．露光装置が、感光体１０１に露光１０３を投射して、所望の画像に対応する静電潜像を、感光体１０１上に形成する。
３．現像ローラ１０４が、静電潜像をトナーによって現像し、感光体１０１上にトナー像(顕像)を形成する。
４．転写ローラ１０６が、感光体１０１上のトナー像を、記録紙１０７に転写する。
５．クリーニング装置１０８が、転写されず感光体１０１上に残留したトナーを清掃する。
６．トナー像が転写された記録紙１０７は、転写ローラ１０６によって、図示を省略した定着装置へと搬送され、定着装置は、トナーを加熱及び加圧して記録紙１０７上に転写された転写画像を定着する。
【０００７】
上記の１〜６の手順を繰り返すことによって、画像形成装置１００は、記録紙１０７上に所望の画像を形成する。
【０００８】
帯電ローラ１０２を用いた帯電方式として、感光体１０１に帯電ローラ１０２を接触させる接触帯電方式が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。しかしながら、接触帯電方式には以下のような問題がある。
【０００９】
１．帯電ローラ１０２を構成している物質が帯電ローラ１０２から染み出し、被帯電体の表面に付着移行して、帯電ローラ跡が付いてしまうという問題があった。
【００１０】
２．帯電ローラ１０２に交流電圧を印加したときに、感光体（被帯電体）１０１に接触する帯電ローラ１０２が振動して帯電音が発生する場合があるという問題があった。
【００１１】
３．感光体１０１上のトナーが帯電ローラ１０２に付着することにより、帯電性能が低下するおそれがあるという問題があった。特に、帯電ローラ１０２からの物質の染み出しによって、よりトナー付着がおこりやすくなるという問題があった。
【００１２】
４．帯電ローラ１０２を構成している物質が感光体１０１への付着してしまうおそれがあるという問題があった。
【００１３】
５．感光体１０１を長期間停止したときに、帯電ローラ１０２が永久変形してしまうおそれがあるという問題があった。
【００１４】
これらの問題を解決する方法として、帯電ローラ１０２を感光体１０１に近接させる近接帯電方式が考案されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。一般的な近接帯電方式では、互いの最近接距離（空隙）が５０μｍ〜３００μｍとなるように帯電ローラ１０２と感光体１０１とを対向させ、帯電ローラ１０２に電圧を印加することにより、感光体１０１の帯電を行う。近接帯電方式では、帯電ローラ１０２と感光体１０１とが接触していないため、接触帯電方式で生じる「４．帯電ローラを構成している物質の感光体への付着」「５．感光体を長期停止したときに生ずる帯電ローラの永久変形」は問題は発生しない。また、「３．感光体上のトナー等が帯電ローラに付着することによる帯電性能の低下」に関しても、帯電ローラ１０２に付着するトナーが少なくなるため、近接帯電方式の方が優れている。
【００１５】
また、帯電ローラ１０２と感光体１０１間の空隙を保持する手段として、帯電ローラ１０２の両端部にスペーサリング層を設ける方法が開示されている（例えば、特許文献７、特許文献８参照）。
【００１６】
しかしながら、スペーサリング層を設ける方法に関して、上述した特許文献７及び特許文献８には、空隙を精密に設定する具体的な手段の記載がなされておらず、帯電ローラ１０２及びスペーサリング層の寸法精度がばらつくことによって空隙が変動し、その結果、感光体１０１の帯電電位が均一にならずに変動してしまうおそれがある。
【００１７】
このような問題に対して、所定の厚みを持ったテープ状の空隙保持手段により、空隙を一定に保つ方法が提案されている（例えば、特許文献９）。
【００１８】
しかしながら、テープ状部材が磨耗したり、帯電ローラ１０２と空隙保持部材との間へトナー粒子が進入・固着等したりするおそれがあり、長期間の使用において感光体１０１と帯電ローラ１０２との間の空隙を均一に維持することが困難であるという問題があった。
【００１９】
そこで、予め任意の形状に形成された空隙保持部材の中心に嵌合孔を形成し、帯電ローラ１２の回転中心軸をなす導電性支持体の端部を嵌合孔に圧入させることによって電気抵抗調整層の両端部に空隙保持部材を固定する構造が提案されている。特に、導電性部材をローラとして回転させる場合には、回転により空隙保持部材と導電性支持体間とが位置ズレを起こさないように耐トルクが必要となるが、この場合には圧入代（導電性支持体の外径から空隙保持部材の内径を引いた値）を調整・管理することにより、高い耐トルクを得ることができる。また、必要であれば、導電性支持体と電気抵抗調整層との少なくとも一方に空隙保持部材を接着することにより、さらに強固に空隙保持部材を固定することができる。
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６８号公報
【特許文献２】特開平１−２１１１７７９号公報
【特許文献３】特開平１−２６７６６７号公報
【特許文献４】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献５】特開平４−３５８１７５号公報
【特許文献６】特開平５−１０７８７１号公報
【特許文献７】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献８】特開平４−３５８１７５号公報
【特許文献９】特開平５−１０７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、圧入代が同等の値であっても、導電性支持体の表面性状により圧入時に空隙保持部材に加える挿入力が変動する。例えば、導電性支持体の表面が非常に滑らかな面の場合は圧入時の接触面積が大きくなるため、高い挿入力が必要となり、逆に導電性支持体の表面が非常に粗い場合には、接触面の摩擦係数が大きくなるために、やはり挿入力が大きくなる傾向にある。
【００２１】
空隙保持部材に対して高い挿入力を加えて圧入する場合、挿入力の影響で空隙保持部材の変形が発生する。その結果、感光体１０１と帯電ローラ１０２との間に高精度の空隙を形成して安定維持することが困難であるという問題があった。
【００２２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、感光体と電気抵抗調整層との間の空隙を長期間安定維持することができ、安定した画像品質を得ることが可能な導電性部材、その導電性部材を有するプロセスカートリッジ、並びに該プロセスカートリッジを有する画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明に係る導電性部材は、円筒形状の導電性支持体と、該導電性支持体を中心軸として該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層とは異なる材質により形成されており中心部に前記導電性支持体を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が前記電気抵抗調整層よりも拡径の空隙保持部材とを有し、前記導電性支持体の端部を前記空隙保持部材の嵌合孔に圧入させることによって前記空隙保持部材が前記導電性支持体に固定される導電性部材であって、前記導電性支持体の前記嵌合孔に圧入される端部の外表面の表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍに規定されていること特徴とする。
【００２４】
なお、表面粗さＲｚのＲｚとは、表面粗さの種類を示す「十点平均高さ」を示している。「十点平均高さ」とは、面曲線から基準長さだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートル（μｍ）で表わしたものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る導電性部材のように、導電性支持体の表面粗さを１μｍ〜１０μｍとすることによって、空隙保持部材を導電性支持体へ圧入する際の挿入力を低減させることができ、空隙保持部材の変形を防止することができる。また、空隙保持部材の変形が防止されることにより、導電性部材が画像形成装置の帯電部材や転写部材として用いられた場合には、感光体と導電性部材との間に安定した空隙を形成し、維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る電動性部材を、図面を用いて説明する。
【００２７】
図１は、本発明における導電性部材の概略構成を示す断面図である。導電性部材２００は、導電性支持体２０１と、電気抵抗調整層２０２と、空隙保持部材２０３とを有している。
【００２８】
導電性支持体２０１は円柱形状を呈しており、導電性支持体０１の外周面の両端部を除いた部分には、電気抵抗調整層２０２が、均等の厚さとなるように積層設置されている。
【００２９】
電気抵抗調整層２０２は高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。電気抵抗調整層２０２の体積固有抵抗は１０６〜１０９Ωｃｍであることが望ましい。１０９Ωｃｍを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、１０６Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体全体への電圧集中によるリークが生じてしまうためである。
【００３０】
電気抵抗調整層２０２に用いられる熱可塑性樹脂は特に限定されるものではないが、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）及びその共重合体（ＡＳ、ＡＢＳ）等の汎用樹脂であれば、成形加工が容易であるため好ましい。
【００３１】
熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリクスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。従って、導電性顔料を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のバラツキが生じない。また高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が３０〜７０重量％、高分子型イオン導電材が７０〜３０重量％とすることが好ましい。
【００３２】
樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料の混合物を二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。また、押出成形や射出成形等の手段を用いて、導電性支持体２０１に上記半導電性樹脂組成物を被覆することによって、導電性支持体２０１に電気抵抗調整層２０２を容易に形成することができる。
【００３３】
空隙保持部材２０３は、電気抵抗調整層２０２の外周径よりも拡径のリング形状を呈しており、中心部に形成される嵌合孔に対して、導電性支持体２０１の端部を圧入することが可能となっている。導電性支持体２０１の両端部であって空隙保持部材２０３の嵌合孔の内部と摺接する周側面には、圧入を行う場合に嵌入を確実かつ円滑に行うために、表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍとなる面加工が施されている。なお、表面粗さＲｚとは、表面粗さの種類を示す「十点平均高さ」を示している。「十点平均高さ」とは、面曲線から基準長さだけを抜き取った部分において、最高から５番目までの山頂の標高の平均値と、最深から５番目までの谷底の標高の平均値との差の値をマイクロメートル（μｍ）で表わしたものである。
【００３４】
表面粗さＲｚが１μｍよりも低い場合には、導電性支持体２０１の表面が非常に滑らかな面となるため、圧入時に空隙保持部材の内面との間の接触面積が大きくなり、圧入完了に必要な挿入力が高くなってしまう。一方で、表面粗さＲｚが１０μｍよりも高い場合は接触面の摩擦係数が大きくなるため、この場合も高い挿入力が必要となる。このように、高い挿入力が必要とされると、その影響で空隙保持部材２０３が変形してしまい、導電性部材２００が画像形成装置１００の帯電部材に使用された場合に感光体１０１との空隙２０４（図２参照）を安定的に維持することが困難となってしまう。
【００３５】
空隙保持部材２０３は、電気抵抗調整層２０２と異なる材質により形成されている。空隙保持部材２０３の材料としては、圧入によって割れ等が発生せず、かつ圧入により必要な耐トルク（２ｋｇｆ・ｃｍ以上）が得られる材料が望ましい。さらに絶縁性材料であって、体積固有抵抗で１０１３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、感光体１０１を傷つけない程度に軟らかく、成形加工が容易である等の理由から、高密度ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が好ましい。
【００３６】
絶縁性が必要である理由は、感光体１０１の基層とのショート電流の発生を無くすためである。なお、空隙保持部材２０３の絶縁性は、少なくとも電気抵抗調整層２０２に隣接する箇所に備えられていればよい。上述した材料を用いる場合には、圧入代（導電性支持体の外径から空隙保持部材の内径を引いた値）を０．１ｍｍ程度に設定することにより、実使用上で十分な耐トルクを得ることができる。
【００３７】
図２は、導電性部材２００を画像形成装置１００の帯電部材として用いた場合の感光体１０１と導電性部材２００との配置状態を示す模式図である。導電性部材２００は、任意の圧力で感光体１０１に圧接される。空隙保持部材２０３の外周径は、電気抵抗調整層２０２の外周径よりも拡径となっているため、図２に示すように、感光体１０１の両端部の非画像形成領域に空隙保持部材２０３の外周面が当接する構造となり、電気抵抗調整層２０２と感光体１０１との間には微細な空隙２０４が形成される。電気抵抗調整層２０２と感光体１０１との間に形成される空隙２０４の距離は所定の値に保つ必要があり、１００μｍ以下であることが好ましい。空隙２０４が大きくなると導電性部材２００への電圧印加条件を高くする必要があり、感光体１０１の電気的劣化や異常放電が発生しやすいためである。
【００３８】
図２に示すように設置された導電性部材２００に電圧を印加することにより、感光体１０１の帯電を行うことが可能となる。なお、導電性部材２００を画像形成装置１００の転写部材として使用する場合も、同様である。
【００３９】
導電性部材２００及び感光体１０１の形状は特に限定されないが、ともに円筒形状であることが好ましい。両者が常に同一面で対向していると、通電ストレスによる表面の化学的劣化が生じてしまうが、両者を円筒形状として回転駆動させることで、この劣化を低減できるからである。
【００４０】
なお、上述した構成からなる導電性支持体２０１上では、感光体１０１に付着したトナー等が電気抵抗調整層２０２の外表面に固着してしまい、帯電性能が低下してしまうおそれがある。このような不具合を回避するために、電気抵抗調整層２０２に表面層を形成する構成としてもよい。
【００４１】
表面層の抵抗値は電気抵抗調整層２０２の抵抗値よりも大きくすることによって、感光体１０１の欠陥部への電圧集中、異常放電（リーク）を回避することができる。ただし、表面層の抵抗値を高くしすぎると帯電能力や転写能力が不足してしまうため、表面層と電気抵抗調整層２０２との抵抗値の差は１０３Ωｃｍ以下にすることが好ましい。
【００４２】
表面層を形成する材料は、製膜性が良好であるため、熱可塑性樹脂組成物が好適である。樹脂材料としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、トナー固着防止の面で好ましい。また樹脂材料は電気的に絶縁性であるため、樹脂に対して各種導電材料を分散することによって表面層の抵抗を調整することが可能である。
【００４３】
表面層の電気抵抗調整層２０２上への形成は、表面層構成材料を有機溶媒に分散して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング等によってコーティングすることによって行う。膜厚については、１０〜３０μｍ程度が望ましい。
【００４４】
以下、具体的な実施例を、実施例１〜５及び比較例１〜３を用いて説明する。
【００４５】
〈実施例１〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを３μｍにした。
【００４６】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）４０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）６０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００４７】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００４８】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００４９】
〈実施例２〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを５μｍにした。
【００５０】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５１】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００５２】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００５３】
〈実施例３〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを７μｍにした。
【００５４】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５５】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入し、シアノアクリレート系接着剤（１７８１、スリーボンド製）により芯軸及び電気抵抗調整層と空隙保持部材との接着を行った。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００５６】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００５７】
〈実施例４〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを４μｍにした。
【００５８】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００５９】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入した。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００６０】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００６１】
〈実施例５〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、円周方向に形成される微細な溝を長手方向に複数配設して外周面全面に研磨加工を施した後、無電解ニッケルめっきを外周面に施して、外周面の表面粗さＲｚを６μｍにした。
【００６２】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−３０００、電気化学工業製）４０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）６０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸の両端部を除く外周面を射出成形により被覆した。
【００６３】
さらに、芯軸の両端部に、空隙保持部材として高密度ポリエチレン樹脂（ノバテックＨＤ ＨＹ５４０、日本ポリケム社製）からなるリング状の空隙保持部材（内径７．９ｍｍ）を圧入により挿入した。次いで切削加工によって空隙保持部材の外径（最大径）を１２．１２ｍｍ、電気抵抗調整層の外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００６４】
また、電気抵抗調整層の外周面に、アクリルシリコン樹脂（３０００ＶＨ-Ｐ、川上塗料製）、イソシアネート系硬化剤、及びカーボンブラック（全固形分に対して３５重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０９Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成し、焼成工程を施した。
【００６５】
〈比較例１〉
ＳＵＭ２２材（快削鋼材）からなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを２０μｍとした。
【００６６】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、四級アンモニウム塩基を含有するイオン導電性の高分子化合物（レオレックスＡＳ−１７２０、第一工業製薬製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．０ｍｍに加工・調整した。
【００６７】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００６８】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．５ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００６９】
〈比較例２〉
ステンレスからなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外表面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを３０μｍとした。
【００７０】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．００ｍｍに加工・調整とした。
【００７１】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００７２】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．７ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００７３】
〈比較例３〉
ステンレスからなる円柱状の芯軸（導電性支持体外径、外径８ｍｍ）の外周面に、切削加工により溝を設けて表面粗さＲｚを５０μｍとした。
【００７４】
次いで、電気抵抗調整層としてＡＢＳ樹脂（デンカＡＢＳ ＧＲ−０５００、電気化学工業製）５０重量％、ポリエーテルエステルアミド（ＩＲＧＡＳＴＡＴ Ｐ１８、チバスペシャリティケミカルズ社製）５０重量％からなる樹脂組成物（体積固有抵抗：２×１０８Ωｃｍ）を用いて、芯軸を射出成形により被覆し、切削加工によって外径を１２．００ｍｍに加工・調整した。
【００７５】
さらに、電気抵抗調整層の表面に、フッ素樹脂（ルミフロンＬＦ−６００、旭硝子社製）、イソシアネート系硬化剤、及び酸化スズ（全固形分に対して６０重量％）からなる混合物（表面抵抗：２×１０１０Ω）によって膜厚約１０μの表面層を形成した。
【００７６】
また、芯軸の両端部に、ポリアミド樹脂（ノバミッド１０１０Ｃ２、三菱エンジニアリングプラスチックス社製）からなるリング状の空隙保持部材（外径１２．１２ｍｍ、内径７．６ｍｍ）を圧入により挿入し、導電性部材を構成した。
【００７７】
表１に実施例１〜５及び比較例１〜３の構成比較及び空隙保持部材圧入時に加えた最大挿入力を示す。
【００７８】
【表１】
上述のようにして構成された導電性部材を帯電部材（帯電ローラ１０２）として用い、図３に示した画像形成装置１００に搭載して帯電部材と感光体１０１との間の空隙量の測定を行った。
【００７９】
次いで、印加する電圧をＤＣ＝−８００Ｖ、ＡＣ＝２４００Ｖｐｐ（周波数＝２ＫＨｚ）に設定し、６００，０００枚通紙し、帯電部材と感光体１０１間の空隙量、空隙保持部材２０３の状態、及び画像について評価を行った。評価環境は２３℃、６０％ＲＨで評価用トナーとして、ＰｘＰトナー（粒径５μｍ）を用いた。
【００８０】
以上の評価結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
表１に示すように、表面粗さＲｚを１μｍ〜１０μｍとした実施例１〜５は、挿入力が１０ｋｇｆ以下となるのに対して、表面粗さＲｚを２０〜５０μｍとした比較例１〜３では、挿入力が５０〜９０ｋｇｆとなり、より多くの挿入力が必要とされる。このように、導電性支持体２０１の表面粗さを１〜１０μｍとすることによって、空隙保持部材２０３を導電性支持体２０１へ圧入する際の挿入力を低減させることができ、空隙保持部材２０３の変形を防止することができる。また、空隙保持部材２０３の変形が防止されることにより、表２に示すように、感光体１０１と導電性部材２００との間に安定した空隙を形成・維持することが容易となる。
【００８２】
また、実施例１〜３に示すように、芯軸（導電性支持部材２０１）及び電気抵抗調整層２０２と空隙保持部材２０３とを接着剤で接着することによって、空隙保持部材２０３を電気抵抗調整層２０２及び導電性支持体２０１に強固に固着することができるため感光体１０１と導電性部材２００との間に形成された空隙２０４を維持しやすくなる。また、接着剤で固定することによって、空隙保持部材２０３と電気抵抗調整層２０２との間にトナー粒子等が侵入し、固着することを防止することができるので、導電性部材２００の帯電性能の劣化を防止することが容易となる。
【００８３】
さらに、表面層の抵抗を電気抵抗調整層２０３の抵抗よりも大きくすることによって、感光体１０１の欠落部への電圧集中、異常放電（リーク）を防止することができる。また、導電性部材２００を近接帯電方式の帯電部材として画像形成装置１００に用いることによって、長期間にわたって優れた画像品質を得ることが容易となる。
【００８４】
なお、本実施の形態に置いては、導電性部材２００を画像形成装置１００の帯電部材として用いた例を示して説明を行ったが、導電性部材２００は帯電部材に限定されるものではなく転写部材として用いる場合であっても同様の効果を奏することができ、さらに、この導電性部材２００を用いたプロセスカートリッジ及び画像形成装置１００であっても同様の効果を奏することができる。
【００８５】
以上、本発明に係る導電性部材を、図面を用いて説明したが、本発明に係る導電性部材は、上述したものに限定されるものではない。例えば、電気抵抗調整層及び空隙保持部材は、必ずしも断面が円形状となったものである必要はなく、断面形状が楕円形状等のものであってもよい。このような楕円形状のものであっても、空隙が一定に保たれるものであれば、その構造に拘わらず上述した導電性部材２００と同様の効果を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る導電性部材の構造を示した断面図である。
【図２】図１に示した導電性部材を画像形成装置の帯電部材として用い、感光体に対して配置された状態を示す概略構成図である。
【図３】一般的な画像形成装置を示した概略構成図である。
【符号の説明】
【００８７】
１００ 画像形成装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ（導電性部材）
１０３ 露光
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック
１０６ 転写ローラ
１０７ 記録紙
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
２００ 導電性部材
２０１ 導電性支持体（芯軸）
２０２ 電気抵抗調整層
２０３ 空隙保持部材
２０４ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の導電性支持体と、該導電性支持体を中心軸として該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層とは異なる材質により形成されており中心部に前記導電性支持体を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が前記電気抵抗調整層よりも拡径の空隙保持部材とを有し、前記導電性支持体の端部を前記空隙保持部材の嵌合孔に圧入させることによって前記空隙保持部材が前記導電性支持体に固定される導電性部材であって、前記導電性支持体の前記嵌合孔に圧入される端部の外表面の表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍに規定されていること特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記空隙保持部材は、前記導電性支持体と前記電気抵抗調整層との少なくとも一方に接着されることを特徴とする請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記空隙保持部材の前記電気抵抗調整層側の端部が絶縁性であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記電気抵抗調整層の外表面に、トナーの付着を防止する表面層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記表面層の抵抗は、電気抵抗調整層内部の抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の導電性部材。
【請求項６】
画像形成装置の帯電部材として使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の導電性部材。
【請求項７】
請求項６に記載の導電性部材を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
円筒形状の導電性支持体と、該導電性支持体を中心軸として該導電性支持体の外周上に積層設置される電気抵抗調整層と、該電気抵抗調整層とは異なる材質により形成されており中心部に前記導電性支持体を圧入することが可能な嵌合孔が形成されて外周径が前記電気抵抗調整層よりも拡径の空隙保持部材とを有し、前記導電性支持体の端部を前記空隙保持部材の嵌合孔に圧入させることによって前記空隙保持部材が前記導電性支持体に固定される導電性部材であって、前記導電性支持体の前記嵌合孔に圧入される端部の外表面の表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍに規定されていること特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記空隙保持部材は、前記導電性支持体と前記電気抵抗調整層との少なくとも一方に接着されることを特徴とする請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記空隙保持部材の前記電気抵抗調整層側の端部が絶縁性であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性部材。
【請求項４】
前記電気抵抗調整層の外表面に、トナーの付着を防止する表面層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導電性部材。
【請求項５】
前記表面層の抵抗は、電気抵抗調整層内部の抵抗よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の導電性部材。
【請求項６】
画像形成装置の帯電部材として使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の導電性部材。
【請求項７】
請求項６に記載の導電性部材を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
請求項７に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１６２６６９（Ｐ２００６−１６２６６９Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３４９８５８（Ｐ２００４−３４９８５８）
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２日（２００４．１２．２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]