導電性部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置
【課題】当接部材の物理的ストレスによる抵抗変動を制御可能で、ハーフトーンの濃度ムラを未然に防止することができる導電性部材を提供する。
【解決手段】導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する現像ローラであって、該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴム中に分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、該表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有する。
【解決手段】導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する現像ローラであって、該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴム中に分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、該表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触現像に用いられる現像ローラにおいて、カーボンブラックを分散させることで導電化してなる弾性層を備えた構成が知られている。そして、当該カーボンブラックの特性を調整することで、現像ローラに直流電圧を印加し続けたときの抵抗変動を抑えることが特許文献１にて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らの検討によれば、カーボンブラックの選択によって、弾性層中のカーボンブラックの分散状態の変動に起因する抵抗変動は抑えられるものの、層構成に起因する抵抗変動が存在することを知見した。すなわち、現像ローラや帯電ローラは、導電性弾性層上に、トナー付着を抑えるため等の目的でカーボンブラックを分散させた導電性の表面層を設けることがある。
このように導電性弾性層と該導電性弾性層の表面を被覆してなる導電性の表面層とが積層された導電性ローラにおいては、弾性層中のカーボンブラックに起因する抵抗変動の対策を施した場合であっても、経時的に電気抵抗が上昇する場合があることを見出した。
そこで、本発明は、弾性層と該弾性層を被覆してなる表面層とが共にカーボンブラックを分散させることで導電化されてなる積層構造を有し、かつ、経時的な電気抵抗の上昇が抑制された導電性部材を提供することを目的とする。また、本発明は、安定して高品位な電子写真画像を形成し得るプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する電子写真用の導電性部材であって、該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴム中に分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、該導電性表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有していることを特徴とする導電性部材に関する。
また、本発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成するための現像装置と、像担持体の表面をクリーニングするためのクリーニング装置とを有し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであって、該現像装置が、前記導電性部材を有することを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジに関する。
さらに、本発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置とを有する電子写真装置であって、該現像装置が、前記導電性部材を有することを特徴とする電子写真装置に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、耐久初期から耐久後半まで高抵抗化しにくい電子写真用の導電性部材、並びに電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明にかかる現像ローラを示す断面図である。
【図２】本発明に係る現像ローラの電気抵抗測定方法の説明図である。
【図３】本発明の電子写真装置の概略を示す断面図である。
【図４】本発明の電子写真装置に装着される電子写真プロセスカートリッジの拡大断面図である。
【図５】本発明に係る現像ローラに物理的ストレスを与える冶具の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、弾性層および該弾性層を被覆してなる表面層とが共にカーボンブラックを分散させることで導電化されてなる積層構造を有する、ローラ形状の電子写真用導電性部材（以降、「導電性ローラ」ともいう）を、接触帯電用の帯電ローラとして用いたときに生じた経時的な電気抵抗値の上昇について検討した。
経時的な電気抵抗値の上昇は、導電性弾性層にシリコーンゴムを用い、かつ導電性表面層にウレタン樹脂を用いた場合に、特に顕著であった。
その結果、上記課題の原因の一つが、当該導電性ローラが当接する静電潜像担持体や現像ブレードなどから受ける、回転の摺擦に伴うせん断ストレスであるとの知見を得た。
【０００９】
すなわち、本発明者らは、上記積層構造の導電性ローラの経時的な抵抗上昇のメカニズムを次のように考えている。
カーボンラックを含む弾性層と、カーボンラックを含む表面層の積層構造を有する導電性ローラにおいては、それぞれのカーボンブラックは、各層の厚み方向に導電パスを形成する。そして、各層の界面では、互いの層に対向する面に露出し、あるいは、その近傍に存在するカーボンブラック間で導電パスが形成され導電性が発現するものと考えられる。
しかし、弾性層と表面層との接着強度が弱い場合、外部からせん断ストレスによって、界面における導電パスが分断される。その結果、弾性層と表面層との界面において電荷の授受が行われにくくなり、電気抵抗が上昇するものと考えられる。
【００１０】
本発明者らは上記のような、せん断ストレスによる界面の導電パスの分断を防ぐために、導電性弾性層であるシリコーンゴムに含まれるカーボンブラックと、導電性表面層であるウレタン樹脂の構造と、それに含まれるカーボンブラックの３者の関係に着目し、検討を進めた。
本発明者らは、シリコーンゴムに塩基性のカーボンブラックを含ませ、かつカルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂に酸性のカーボンブラックを含ませた場合のみ、強固な界面の導電パスが形成されることを見出した。本発明者らは、この組み合わせにおいて、以下のような現象が起こっていると考えている。
【００１１】
導電性表面層のウレタン樹脂に存在するカルボキシル基（酸性基）は、導電性弾性層のシリコーンゴムに存在する塩基性のカーボンブラックと酸塩基相互作用により強く吸着する。この結果、導電性弾性層と導電性表面層の界面の接着強度が増す。
しかし、導電性表面層に酸性のカーボンブラック以外のカーボンブラックを含有させる場合、導電性表面層にあるカルボキシル基とそのカーボンブラックが優先的に吸着し、上記のカルボキシル基と塩基性のカーボンブラックの吸着の効果を損なってしまう。これに対して、導電性表面層に酸性のカーボンブラックを用いた場合は、カルボキシル基と酸性のカーボンブラックが吸着せず、両層の界面に存在するカルボキシル基が効果的に導電性弾性層の塩基性のカーボンブラックと吸着できる。
このように、本発明においては、導電性表面層に含まれるカルボキシル基と、導電性弾性層に含まれる塩基性のカーボンブラックとの酸塩基相互作用を、最大限に引き出せるため、両層の接着力を高められる。その結果として、導電性弾性層と導電性表面層との界面に、容易に破壊されない導電パスを形成することができるものと推測している。
【００１２】
［導電性ローラ］
本発明に係る導電性ローラを図１に示す。導電性ローラ１は、導電性軸芯体２の外周に、導電性弾性層３と、さらにその外周に導電性表面層４を有している。
導電性軸芯体２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得る。通常はアルミニウムや鉄、ＳＵＳの如き材料で形成された外径４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の金属製の円筒体や円柱体が用いられる。
図１に示した導電性ローラ１は以下のようにして作成することができる。導電性弾性層３は、例えば導電性軸芯体２を予め配した成型金型のキャビティ内に、塩基性のカーボンブラックとシリコーンゴムとを混練した組成物を注入して作成することができる。また、予め上記組成物を用いて別途形成したスラブやブロックから、押し出し加工や切削加工によりチューブを形成し、これを所定の形状、寸法に切り出した後、導電性軸芯体２を圧入して、導電性弾性層３を作成することもできる。所望の場合には、さらに、切削や研磨処理などによって所定の外径に調整してもよい。
導電性表面層４は、酸性のカーボンブラックとカルボキシル基を有するウレタン樹脂の原料たるポリオールとイソシアネートを、ボールミルなどの混練機などを用いて塗料にし、導電性弾性層３に塗布し、必要に応じて加熱処理を行うことにより作成する。
【００１３】
導電性ローラの電気抵抗値測定は、図２に示す電気抵抗測定機を用いて測定することができる。すなわち、現像ローラ１の芯金両端部に４.９Ｎずつ加重を施し、現像ローラ１を直径（Φ）３０ｍｍの金属ドラム５に押し当て、ローラ回転数１ｒｐｓにて従動回転させながら、電源６により５０Ｖの電圧を印加する。このとき電圧計７に示される、抵抗８（１ｋΩ）にかかる電圧を３０秒間で３０００点記録し、その相加平均値を求め、得られた値よりオームの法則に則って導電性ローラ１の電気抵抗値を求めることができる。
【００１４】
[導電性弾性層]
導電性弾性層３は、像担持体とのニップ幅を安定的に確保し、画像の均一性や長時間安定な画像を出力し続けるために、弾性に富むものが好ましく、本発明ではシリコーンゴムより構成する。また、導電性弾性層３は、導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域に調整される。通常、導電性弾性層３の抵抗値は通常１０３Ω以上１０１０Ω以下の範囲で調整される。
本発明においては、導電性付与剤として塩基性のカーボンブラックを用いることが必須になる。特にｐＨ値が９．０以上、１０．０以下であれば、後述する導電性表面層４に存在するカルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂との相互作用が大きくなるので好ましい。また、塩基性のカーボンブラックであれば、導電性カーボン、ゴム用カーボン、カラー（インク）用カーボンでも特に種類は限定しない。導電性弾性層に含有する塩基性のカーボンブラックの量としては、通常、基材１００質量部に対して、３．０質量部以上２０質量部以下の範囲で用いられる。
なお、本発明におけるカーボンブラックのｐＨとは、カーボンブラック表面の官能基の数により決まるもので、酸性、塩基性を知る指標となるものである。一般的に、カーボンブラックの表面には、フェノール性水酸基、カルボキシル基、キノン型酸素などの含酸素官能基が存在する。これらの表面官能基の数はカーボンブラックの種類により異なることが知られている。
カーボンブラックのｐＨの測定は、以下の手順で行うことができる。
（１）カーボンブラック５ｇとｐＨ７の蒸留水５０ｍｌを容器に採取し混合する。
（２）これを１５分間煮沸し、その後常温まで３０分で冷却する。
（３）この上澄み液中にｐＨメータ「ＨＭ３０Ｒ」（東亜ディーケーケー社製）の電極を浸し、ｐＨを測定する。
【００１５】
導電性弾性層３の厚さは、通常０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、特には１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲とする。
本発明における導電性弾性層３の厚さは、導電性弾性層３が形成された現像ローラを切り取り、ノギスでその断面を９点測定し、その相加平均値とした。厚さが薄い場合（１．０ｍｍ以下）は、断面をビデオマイクロスコープ／倍率５倍（商品名：ＶＨＸ−５００ キーエンス社製）で９点測定し、その相加平均値とした。
【００１６】
[導電性表面層]
本発明では、導電性弾性層のカーボンブラックとの相互作用を大きくする目的で、導電性弾性層３の外周に形成する導電性表面層４の基材を、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂で構成する。
ウレタン樹脂は、ポリオールとイソシアネート、必要に応じて鎖延長剤から得ることができる。ウレタン樹脂の原料たるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂の原料たるイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、およびこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂の原料たる鎖延長剤としては、エチレングリコール、１、４−ブタンジオール、３−メチルペンタンジオールの如き２官能性低分子ジオール、トリメチロールプロパンの如き３官能性低分子トリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。
ウレタン樹脂にカルボキシル基を含有させる方法は、ポリオールと酸無水物とから合成される半エステルを利用する半エステル共重合法を用いることができる。また、２個の水酸基と１個以上のカルボキシル基を持つ化合物をウレタン化反応時に共重合させても良い。
カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂の分子構造は、熱分解ＧＣ／ＭＳやＮＭＲ、ＩＲ、元素分析の如き手法を用いることにより同定することができる。
【００１７】
導電性表面層４は、導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域に調整することが好ましい。導電性表面層４の体積抵抗率は、１０３Ω以上１０１０Ω以下の範囲で通常調整される。本発明では、導電性表面層４の導電性付与剤として酸性のカーボンブラックを用いることが必須になる。特にｐＨ値を２．０以上、５．０以下に調整することで、導電性表面層４のカルボキシル基が導電性弾性層３に含まれる塩基性のカーボンブラックとの相互作用を大きくできるので好適である。また、酸性のカーボンブラックであれば、導電性カーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンでも特に種類は限定しない。導電性表面層に含有する酸性のカーボンブラックの量としては基材１００質量部に対して、通常、１．０質量部以上５０質量部以下の範囲で用いられる。
【００１８】
［電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置］
図３は、本発明の電子写真装置の概略を示す断面図である。図４は、図３の電子写真装置に装着される電子写真プロセスカートリッジの拡大断面図である。この電子写真プロセスカートリッジは、像担持体としての像担持体２１と、帯電部材２２を具備する帯電装置と、現像ローラ２４を具備する現像装置と、クリーニング部材３０を具備するクリーニング装置とを内蔵している。そして、電子写真プロセスカートリッジは、図３の電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている。
像担持体２１は、不図示のバイアス電源に接続された帯電部材２２によって一様に帯電（一次帯電）される。このときの像担持体２１の帯電電位は−８００Ｖ以上−４００Ｖ以下である。次に、像担持体２１は、静電潜像を書き込むための露光光２３を、不図示の露光装置により照射し、その表面に静電潜像が形成される。露光光２３には、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。露光された部分の像担持体２１の表面電位は−２００Ｖ以上−１００Ｖ以下である。
【００１９】
次に、現像ローラ２４によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与（現像）され、像担持体２１上にトナー像が形成され、静電潜像が可視像に変換される。このとき、現像ローラ２４には不図示のバイアス電源によって−５００Ｖ以上−３００Ｖ以下の電圧が印加される。なお、現像ローラ２４は、像担持体２１と０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のニップ幅をもって接触している。本発明の電子写真プロセスカートリッジにおいては、トナー規制部材である現像ブレード２６と現像ローラ２４との当接部に対して現像ローラ２４の回転の上流側に、トナー供給ローラ２５が回転可能な状態で現像ローラ２４に当接される。
像担持体２１上で現像されたトナー像は、中間転写ベルト２７に１次転写される。中間転写ベルト２７の裏面には１次転写部材２８が当接しており、１次転写部材２８に＋１００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の電圧を印加することで、負極性のトナー像を像担持体２１から中間転写ベルト２７に１次転写する。１次転写部材２８はローラ形状であってもブレード形状であっても良い。
【００２０】
電子写真画像形成装置がフルカラー画像形成装置である場合、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う必要がある。そのために、図３に示す電子写真装置では、前記各色のトナーを内蔵したプロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真装置本体に対し着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程は、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト２７上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー像が重ね合わせた状態が作り出される。
【００２１】
中間転写ベルト２７上のトナー像は、中間転写ベルト２７の回転に伴って、２次転写部材２９と対向する位置に搬送される。中間転写ベルト２７と２次転写部材２９との間には所定のタイミングで記録用紙の搬送ルート３２に沿って記録用紙が搬送されてきており、２次転写部材２９に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト２７上のトナー像を転写材（記録用紙）に転写する。このとき、２次転写部材２９に印加されるバイアス電圧は、＋１０００Ｖ以上＋４０００Ｖ以下である。２次転写部材２９によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置３１に搬送され、記録用紙上のトナー像を溶融させて記録用紙上に定着させた後、記録用紙を電子写真画像形成装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。
なお、像担持体２１から中間転写ベルト２７に転写されることなく像担持体２１上に残存したトナー像は像担持体２１表面をクリーニングするためのクリーニング部材３０により掻き取られ、像担持体２１の表面はクリーニングされる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例および比較例を用いて詳細に説明する。
実施例に用いたカーボンブラック、及びカーボンブラックのｐＨを上記測定方法に基づき測定した結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
［導電性弾性層の作製］
（導電性弾性層１の作製）
表２に記載の材料を、常温で攪拌機を用いて混合し導電性組成物１を作製した。
【００２５】
【表２】
【００２６】
次に、ＳＵＳ３０４製の直径６ｍｍの芯金にプライマ−（商品名：「ＤＹ３５−０５１」東レダウコーニングシリコーン社製）を塗布し、温度１５０℃にて３０分間焼付けたものを金型に配置した。そして、半導電性組成物１を金型内のキャビティに注入した。続いて、金型を温度１５０℃で１５分間加熱し、金型から脱型した後、温度２００℃で２時間加熱して硬化反応を完結させた。このようにして直径１２ｍｍの導電性弾性層1を作製した。
【００２７】
（導電性弾性層２の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ４５」デグサ社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層２を作製した。
【００２８】
（導電性弾性層３の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ６０」デグサ社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層３を作製した。
【００２９】
（導電性弾性層４の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「トーカブラック＃８３００Ｆ」東海カーボン社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層４を作製した。
【００３０】
［導電性表面層形成用の塗料の作製］
（塗料１の作製）
撹拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を付した４つ口セパラブルフラスコに、表３に記載の材料を仕込み、撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度８０℃、５時間反応させた。その後溶媒を除去し、カルボキシル基を分子内に有するウレタンプレポリマー１を得た。得られたウレタンプレポリマー１を用いて、表４に記載の材料をボールミルで攪拌分散して塗料1を調製した。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
（塗料２の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ１５０Ｔ」デグサ社製）に変更した以外は、同様にして塗料２を調製した。
【００３４】
（塗料３の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「トーカブラック＃８３００Ｆ」東海カーボン社製）に変更した以外は、同様にして塗料３を調製した。
【００３５】
（塗料４の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）に変更した以外は、同様にして、塗料４を調製した。
【００３６】
（塗料５の作製）
表５に記載の材料を、温度８０℃で５時間反応させウレタンプレポリマー２を得た。得られたウレタンプレポリマー２を用いて、表６に記載の材料をボールミルで攪拌分散し、導電性表面層の塗料５を作製した。
【００３７】
【表５】
【００３８】
【表６】
【００３９】
（塗料６の作製）
撹拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を付した４つ口セパラブルフラスコに、表７に記載の材料を仕込み、撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度８０℃、８時間溶液重合しカルボキシル基を有するアクリル樹脂溶液１を得た。得られたアクリル樹脂溶液１を用いて、表８に記載の材料をボールミルで攪拌分散し、塗料６を調製した。
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】
［現像ローラの作製］
（現像ローラ１〜１２の作製）
上記作製した各導電性表面層の塗料にメチルエチルケトンを添加し、固形分２８％に調整した。そして下記表９の組み合わせにて、先に成型した各導電性弾性層の上にディッピングにより塗布した。その後、温度８０℃のオーブンで１５分間乾燥後、温度１４０℃のオーブンで４時間硬化することにより、導電性表面層としての樹脂層を形成し、各現像ローラを得た。
【００４３】
【表９】
【００４４】
［性能評価］
当接部材のストレスによる導電性ローラの高抵抗化を比較するために、以下の手順で評価を行った。
（１）作製した導電性ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間放置し、その後温度２３℃、湿度５０％の環境下で抵抗Ｒ0を上記抵抗測定方法により求めた。
（２）図５に示した冶具にて、導電性ローラに物理的ストレスを与えた。具体的には、温度２３℃、湿度５０％の環境下で導電性ローラ１の芯金両端部に４.９Ｎずつ加重を施し、現像ローラ１を直径（Φ）２４ｍｍの金属ドラム９に押し当てた。続いて、導電性ローラ１の周速１６０ｍｍ/sec、金属ドラム９の周速１００ｍｍ/secの速度で共に順方向に回転させ、導電性ローラ１を金属ドラム９に摺擦させながら４時間回転させた。
（３）上記のように導電性ローラに物理的ストレスを与えた後、再び導電性ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間放置し、その後温度２３℃、湿度５０％の環境下で導電性ローラの抵抗Ｒ1を上記抵抗測定方法により求めた。
（４）物理的ストレスを与える前後の電気抵抗値の変化率（Ｒ１／Ｒ０）を求めた。
【００４５】
[画像評価]
（ハーフトーン画像濃度ムラ評価）
導電性ローラを、カラーレーザープリンタ（商品名：Ｃｏｌｏｒ ＬａｓｅｒＪｅｔ ４７００ ヒューレットパッカード社製）用のシアン用の電子写真プロセスカートリッジの現像ローラとして装着した。この電子写真プロセスカートリッジを、上記カラーレーザープリンタに装填して電子写真画像を出力した。
具体的には、Ａ４サイズの紙上に、サイズが４ポイントのアルファベット「Ｅ」の文字が、印字濃度が２％となるように形成される画像を１５０００枚出力した。引き続いて、ハーフトーン画像を１枚出力した。ハーフトーン画像とは、A４サイズの紙上に、電子写真感光体ドラムの回転方向と垂直な方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線が描かれた画像である。
得られたハーフトーン画像について、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を使用し、ＳＰＩ補助フィルタ−を用いて、１０点測定（ハーフトーン画像を左右に２等分割する排紙方向に平行な線を１１等分割する１０点測定）を行った。得られた１０点の画像濃度の最大濃度（ＭＡＸ）と最小濃度（ＭＩＮ）との濃度差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出して、ハーフトーン画像の濃度ムラを表１０の基準に基づき評価した。各現像ローラの性能評価、画像評価の結果を表１１に示す。
なお、出力に用いた紙としては、キヤノン社製のＣＬＣ（カラーレーザーコピア）用紙（Ａ４サイズ、坪量＝８１．４ｇ／ｍ２）を用いた。
また、トナーとしては、上記カラーレーザプリンターのシアン用の電子写真プロセスカートリッジに内蔵されているシアントナーをそのまま使用した。
更に、画像出力の環境は、温度２３℃、相対湿度５０％とした。
【００４６】
【表１０】
【００４７】
【表１１】
【００４８】
表２に示す実施例１から７の結果から明らかなように、本発明による構成を満たした現像ローラを用いた場合は、当接部材の物理的ストレスによる抵抗変動を抑制可能で、これによって、繰り返し使用後のハーフトーンの濃度ムラを未然に防止することができた。
一方、導電性表面層のウレタンが分子内にカルボキシル基を有していない場合や、カーボンブラックの特性が本発明と異なる場合は、当接部材の物理的ストレスによる抵抗変動の抑制が難しく、ハーフトーンの濃度ムラが効果的に抑制できなかった。
【符号の説明】
【００４９】
１：現像ローラ
２：導電性軸芯体
３：導電性弾性層
４：導電性表面層
５：金属ドラム
６：電源
７：電圧計
８：抵抗
９：金属ドラム
２１：像担持体
２２：帯電部材
２３：露光光
２４：現像ローラ
２５：トナー供給ローラ
２６：現像ブレード
２７：中間転写ベルト
２８：１次転写部材
２９：２次転写部材
３０：クリーニング部材
３１：定着装置
３２：記録用紙の搬送ルート
【技術分野】
【０００１】
本発明は導電性部材、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
接触現像に用いられる現像ローラにおいて、カーボンブラックを分散させることで導電化してなる弾性層を備えた構成が知られている。そして、当該カーボンブラックの特性を調整することで、現像ローラに直流電圧を印加し続けたときの抵抗変動を抑えることが特許文献１にて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１０９７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らの検討によれば、カーボンブラックの選択によって、弾性層中のカーボンブラックの分散状態の変動に起因する抵抗変動は抑えられるものの、層構成に起因する抵抗変動が存在することを知見した。すなわち、現像ローラや帯電ローラは、導電性弾性層上に、トナー付着を抑えるため等の目的でカーボンブラックを分散させた導電性の表面層を設けることがある。
このように導電性弾性層と該導電性弾性層の表面を被覆してなる導電性の表面層とが積層された導電性ローラにおいては、弾性層中のカーボンブラックに起因する抵抗変動の対策を施した場合であっても、経時的に電気抵抗が上昇する場合があることを見出した。
そこで、本発明は、弾性層と該弾性層を被覆してなる表面層とが共にカーボンブラックを分散させることで導電化されてなる積層構造を有し、かつ、経時的な電気抵抗の上昇が抑制された導電性部材を提供することを目的とする。また、本発明は、安定して高品位な電子写真画像を形成し得るプロセスカートリッジおよび電子写真装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する電子写真用の導電性部材であって、該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴム中に分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、該導電性表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有していることを特徴とする導電性部材に関する。
また、本発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、静電潜像をトナーにより現像してトナー画像を形成するための現像装置と、像担持体の表面をクリーニングするためのクリーニング装置とを有し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであって、該現像装置が、前記導電性部材を有することを特徴とする電子写真用プロセスカートリッジに関する。
さらに、本発明は、静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像を現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置とを有する電子写真装置であって、該現像装置が、前記導電性部材を有することを特徴とする電子写真装置に関する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、耐久初期から耐久後半まで高抵抗化しにくい電子写真用の導電性部材、並びに電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明にかかる現像ローラを示す断面図である。
【図２】本発明に係る現像ローラの電気抵抗測定方法の説明図である。
【図３】本発明の電子写真装置の概略を示す断面図である。
【図４】本発明の電子写真装置に装着される電子写真プロセスカートリッジの拡大断面図である。
【図５】本発明に係る現像ローラに物理的ストレスを与える冶具の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、弾性層および該弾性層を被覆してなる表面層とが共にカーボンブラックを分散させることで導電化されてなる積層構造を有する、ローラ形状の電子写真用導電性部材（以降、「導電性ローラ」ともいう）を、接触帯電用の帯電ローラとして用いたときに生じた経時的な電気抵抗値の上昇について検討した。
経時的な電気抵抗値の上昇は、導電性弾性層にシリコーンゴムを用い、かつ導電性表面層にウレタン樹脂を用いた場合に、特に顕著であった。
その結果、上記課題の原因の一つが、当該導電性ローラが当接する静電潜像担持体や現像ブレードなどから受ける、回転の摺擦に伴うせん断ストレスであるとの知見を得た。
【０００９】
すなわち、本発明者らは、上記積層構造の導電性ローラの経時的な抵抗上昇のメカニズムを次のように考えている。
カーボンラックを含む弾性層と、カーボンラックを含む表面層の積層構造を有する導電性ローラにおいては、それぞれのカーボンブラックは、各層の厚み方向に導電パスを形成する。そして、各層の界面では、互いの層に対向する面に露出し、あるいは、その近傍に存在するカーボンブラック間で導電パスが形成され導電性が発現するものと考えられる。
しかし、弾性層と表面層との接着強度が弱い場合、外部からせん断ストレスによって、界面における導電パスが分断される。その結果、弾性層と表面層との界面において電荷の授受が行われにくくなり、電気抵抗が上昇するものと考えられる。
【００１０】
本発明者らは上記のような、せん断ストレスによる界面の導電パスの分断を防ぐために、導電性弾性層であるシリコーンゴムに含まれるカーボンブラックと、導電性表面層であるウレタン樹脂の構造と、それに含まれるカーボンブラックの３者の関係に着目し、検討を進めた。
本発明者らは、シリコーンゴムに塩基性のカーボンブラックを含ませ、かつカルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂に酸性のカーボンブラックを含ませた場合のみ、強固な界面の導電パスが形成されることを見出した。本発明者らは、この組み合わせにおいて、以下のような現象が起こっていると考えている。
【００１１】
導電性表面層のウレタン樹脂に存在するカルボキシル基（酸性基）は、導電性弾性層のシリコーンゴムに存在する塩基性のカーボンブラックと酸塩基相互作用により強く吸着する。この結果、導電性弾性層と導電性表面層の界面の接着強度が増す。
しかし、導電性表面層に酸性のカーボンブラック以外のカーボンブラックを含有させる場合、導電性表面層にあるカルボキシル基とそのカーボンブラックが優先的に吸着し、上記のカルボキシル基と塩基性のカーボンブラックの吸着の効果を損なってしまう。これに対して、導電性表面層に酸性のカーボンブラックを用いた場合は、カルボキシル基と酸性のカーボンブラックが吸着せず、両層の界面に存在するカルボキシル基が効果的に導電性弾性層の塩基性のカーボンブラックと吸着できる。
このように、本発明においては、導電性表面層に含まれるカルボキシル基と、導電性弾性層に含まれる塩基性のカーボンブラックとの酸塩基相互作用を、最大限に引き出せるため、両層の接着力を高められる。その結果として、導電性弾性層と導電性表面層との界面に、容易に破壊されない導電パスを形成することができるものと推測している。
【００１２】
［導電性ローラ］
本発明に係る導電性ローラを図１に示す。導電性ローラ１は、導電性軸芯体２の外周に、導電性弾性層３と、さらにその外周に導電性表面層４を有している。
導電性軸芯体２としては、良好な導電性を有するものであれば、いずれのものも使用し得る。通常はアルミニウムや鉄、ＳＵＳの如き材料で形成された外径４ｍｍ以上１０ｍｍ以下の金属製の円筒体や円柱体が用いられる。
図１に示した導電性ローラ１は以下のようにして作成することができる。導電性弾性層３は、例えば導電性軸芯体２を予め配した成型金型のキャビティ内に、塩基性のカーボンブラックとシリコーンゴムとを混練した組成物を注入して作成することができる。また、予め上記組成物を用いて別途形成したスラブやブロックから、押し出し加工や切削加工によりチューブを形成し、これを所定の形状、寸法に切り出した後、導電性軸芯体２を圧入して、導電性弾性層３を作成することもできる。所望の場合には、さらに、切削や研磨処理などによって所定の外径に調整してもよい。
導電性表面層４は、酸性のカーボンブラックとカルボキシル基を有するウレタン樹脂の原料たるポリオールとイソシアネートを、ボールミルなどの混練機などを用いて塗料にし、導電性弾性層３に塗布し、必要に応じて加熱処理を行うことにより作成する。
【００１３】
導電性ローラの電気抵抗値測定は、図２に示す電気抵抗測定機を用いて測定することができる。すなわち、現像ローラ１の芯金両端部に４.９Ｎずつ加重を施し、現像ローラ１を直径（Φ）３０ｍｍの金属ドラム５に押し当て、ローラ回転数１ｒｐｓにて従動回転させながら、電源６により５０Ｖの電圧を印加する。このとき電圧計７に示される、抵抗８（１ｋΩ）にかかる電圧を３０秒間で３０００点記録し、その相加平均値を求め、得られた値よりオームの法則に則って導電性ローラ１の電気抵抗値を求めることができる。
【００１４】
[導電性弾性層]
導電性弾性層３は、像担持体とのニップ幅を安定的に確保し、画像の均一性や長時間安定な画像を出力し続けるために、弾性に富むものが好ましく、本発明ではシリコーンゴムより構成する。また、導電性弾性層３は、導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域に調整される。通常、導電性弾性層３の抵抗値は通常１０３Ω以上１０１０Ω以下の範囲で調整される。
本発明においては、導電性付与剤として塩基性のカーボンブラックを用いることが必須になる。特にｐＨ値が９．０以上、１０．０以下であれば、後述する導電性表面層４に存在するカルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂との相互作用が大きくなるので好ましい。また、塩基性のカーボンブラックであれば、導電性カーボン、ゴム用カーボン、カラー（インク）用カーボンでも特に種類は限定しない。導電性弾性層に含有する塩基性のカーボンブラックの量としては、通常、基材１００質量部に対して、３．０質量部以上２０質量部以下の範囲で用いられる。
なお、本発明におけるカーボンブラックのｐＨとは、カーボンブラック表面の官能基の数により決まるもので、酸性、塩基性を知る指標となるものである。一般的に、カーボンブラックの表面には、フェノール性水酸基、カルボキシル基、キノン型酸素などの含酸素官能基が存在する。これらの表面官能基の数はカーボンブラックの種類により異なることが知られている。
カーボンブラックのｐＨの測定は、以下の手順で行うことができる。
（１）カーボンブラック５ｇとｐＨ７の蒸留水５０ｍｌを容器に採取し混合する。
（２）これを１５分間煮沸し、その後常温まで３０分で冷却する。
（３）この上澄み液中にｐＨメータ「ＨＭ３０Ｒ」（東亜ディーケーケー社製）の電極を浸し、ｐＨを測定する。
【００１５】
導電性弾性層３の厚さは、通常０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下、特には１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲とする。
本発明における導電性弾性層３の厚さは、導電性弾性層３が形成された現像ローラを切り取り、ノギスでその断面を９点測定し、その相加平均値とした。厚さが薄い場合（１．０ｍｍ以下）は、断面をビデオマイクロスコープ／倍率５倍（商品名：ＶＨＸ−５００ キーエンス社製）で９点測定し、その相加平均値とした。
【００１６】
[導電性表面層]
本発明では、導電性弾性層のカーボンブラックとの相互作用を大きくする目的で、導電性弾性層３の外周に形成する導電性表面層４の基材を、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂で構成する。
ウレタン樹脂は、ポリオールとイソシアネート、必要に応じて鎖延長剤から得ることができる。ウレタン樹脂の原料たるポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、アクリルポリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂の原料たるイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、およびこれらの混合物が挙げられる。ウレタン樹脂の原料たる鎖延長剤としては、エチレングリコール、１、４−ブタンジオール、３−メチルペンタンジオールの如き２官能性低分子ジオール、トリメチロールプロパンの如き３官能性低分子トリオール、およびこれらの混合物が挙げられる。
ウレタン樹脂にカルボキシル基を含有させる方法は、ポリオールと酸無水物とから合成される半エステルを利用する半エステル共重合法を用いることができる。また、２個の水酸基と１個以上のカルボキシル基を持つ化合物をウレタン化反応時に共重合させても良い。
カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂の分子構造は、熱分解ＧＣ／ＭＳやＮＭＲ、ＩＲ、元素分析の如き手法を用いることにより同定することができる。
【００１７】
導電性表面層４は、導電性付与剤を配合し、適切な抵抗領域に調整することが好ましい。導電性表面層４の体積抵抗率は、１０３Ω以上１０１０Ω以下の範囲で通常調整される。本発明では、導電性表面層４の導電性付与剤として酸性のカーボンブラックを用いることが必須になる。特にｐＨ値を２．０以上、５．０以下に調整することで、導電性表面層４のカルボキシル基が導電性弾性層３に含まれる塩基性のカーボンブラックとの相互作用を大きくできるので好適である。また、酸性のカーボンブラックであれば、導電性カーボンブラック、ゴム用カーボンブラック、カラー（インク）用カーボンでも特に種類は限定しない。導電性表面層に含有する酸性のカーボンブラックの量としては基材１００質量部に対して、通常、１．０質量部以上５０質量部以下の範囲で用いられる。
【００１８】
［電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真装置］
図３は、本発明の電子写真装置の概略を示す断面図である。図４は、図３の電子写真装置に装着される電子写真プロセスカートリッジの拡大断面図である。この電子写真プロセスカートリッジは、像担持体としての像担持体２１と、帯電部材２２を具備する帯電装置と、現像ローラ２４を具備する現像装置と、クリーニング部材３０を具備するクリーニング装置とを内蔵している。そして、電子写真プロセスカートリッジは、図３の電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている。
像担持体２１は、不図示のバイアス電源に接続された帯電部材２２によって一様に帯電（一次帯電）される。このときの像担持体２１の帯電電位は−８００Ｖ以上−４００Ｖ以下である。次に、像担持体２１は、静電潜像を書き込むための露光光２３を、不図示の露光装置により照射し、その表面に静電潜像が形成される。露光光２３には、ＬＥＤ光、レーザー光のいずれも使用することができる。露光された部分の像担持体２１の表面電位は−２００Ｖ以上−１００Ｖ以下である。
【００１９】
次に、現像ローラ２４によって負極性に帯電したトナーが静電潜像に付与（現像）され、像担持体２１上にトナー像が形成され、静電潜像が可視像に変換される。このとき、現像ローラ２４には不図示のバイアス電源によって−５００Ｖ以上−３００Ｖ以下の電圧が印加される。なお、現像ローラ２４は、像担持体２１と０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のニップ幅をもって接触している。本発明の電子写真プロセスカートリッジにおいては、トナー規制部材である現像ブレード２６と現像ローラ２４との当接部に対して現像ローラ２４の回転の上流側に、トナー供給ローラ２５が回転可能な状態で現像ローラ２４に当接される。
像担持体２１上で現像されたトナー像は、中間転写ベルト２７に１次転写される。中間転写ベルト２７の裏面には１次転写部材２８が当接しており、１次転写部材２８に＋１００Ｖ以上＋１５００Ｖ以下の電圧を印加することで、負極性のトナー像を像担持体２１から中間転写ベルト２７に１次転写する。１次転写部材２８はローラ形状であってもブレード形状であっても良い。
【００２０】
電子写真画像形成装置がフルカラー画像形成装置である場合、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程を、イエロー色、シアン色、マゼンタ色、ブラック色の各色に対して行う必要がある。そのために、図３に示す電子写真装置では、前記各色のトナーを内蔵したプロセスカートリッジが各１個、合計４個、電子写真装置本体に対し着脱可能な状態で装着されている。そして、上記の帯電、露光、現像、１次転写の各工程は、所定の時間差をもって順次実行され、中間転写ベルト２７上に、フルカラー画像を表現するための４色のトナー像が重ね合わせた状態が作り出される。
【００２１】
中間転写ベルト２７上のトナー像は、中間転写ベルト２７の回転に伴って、２次転写部材２９と対向する位置に搬送される。中間転写ベルト２７と２次転写部材２９との間には所定のタイミングで記録用紙の搬送ルート３２に沿って記録用紙が搬送されてきており、２次転写部材２９に２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト２７上のトナー像を転写材（記録用紙）に転写する。このとき、２次転写部材２９に印加されるバイアス電圧は、＋１０００Ｖ以上＋４０００Ｖ以下である。２次転写部材２９によってトナー像が転写された記録用紙は、定着装置３１に搬送され、記録用紙上のトナー像を溶融させて記録用紙上に定着させた後、記録用紙を電子写真画像形成装置の外に排出することで、プリント動作が終了する。
なお、像担持体２１から中間転写ベルト２７に転写されることなく像担持体２１上に残存したトナー像は像担持体２１表面をクリーニングするためのクリーニング部材３０により掻き取られ、像担持体２１の表面はクリーニングされる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例および比較例を用いて詳細に説明する。
実施例に用いたカーボンブラック、及びカーボンブラックのｐＨを上記測定方法に基づき測定した結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
［導電性弾性層の作製］
（導電性弾性層１の作製）
表２に記載の材料を、常温で攪拌機を用いて混合し導電性組成物１を作製した。
【００２５】
【表２】
【００２６】
次に、ＳＵＳ３０４製の直径６ｍｍの芯金にプライマ−（商品名：「ＤＹ３５−０５１」東レダウコーニングシリコーン社製）を塗布し、温度１５０℃にて３０分間焼付けたものを金型に配置した。そして、半導電性組成物１を金型内のキャビティに注入した。続いて、金型を温度１５０℃で１５分間加熱し、金型から脱型した後、温度２００℃で２時間加熱して硬化反応を完結させた。このようにして直径１２ｍｍの導電性弾性層1を作製した。
【００２７】
（導電性弾性層２の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ４５」デグサ社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層２を作製した。
【００２８】
（導電性弾性層３の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ６０」デグサ社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層３を作製した。
【００２９】
（導電性弾性層４の作成）
上記導電性弾性層１のカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「トーカブラック＃８３００Ｆ」東海カーボン社製）に変更した以外は同様にして導電性弾性層４を作製した。
【００３０】
［導電性表面層形成用の塗料の作製］
（塗料１の作製）
撹拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を付した４つ口セパラブルフラスコに、表３に記載の材料を仕込み、撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度８０℃、５時間反応させた。その後溶媒を除去し、カルボキシル基を分子内に有するウレタンプレポリマー１を得た。得られたウレタンプレポリマー１を用いて、表４に記載の材料をボールミルで攪拌分散して塗料1を調製した。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】
（塗料２の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「Ｐｒｉｎｔｅｘ１５０Ｔ」デグサ社製）に変更した以外は、同様にして塗料２を調製した。
【００３４】
（塗料３の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「トーカブラック＃８３００Ｆ」東海カーボン社製）に変更した以外は、同様にして塗料３を調製した。
【００３５】
（塗料４の作製）
上記導電性表面層の塗料1のカーボンブラック（商品名：「＃２７００」三菱化学社製）をカーボンブラック（商品名：「＃９７０」三菱化学社製）に変更した以外は、同様にして、塗料４を調製した。
【００３６】
（塗料５の作製）
表５に記載の材料を、温度８０℃で５時間反応させウレタンプレポリマー２を得た。得られたウレタンプレポリマー２を用いて、表６に記載の材料をボールミルで攪拌分散し、導電性表面層の塗料５を作製した。
【００３７】
【表５】
【００３８】
【表６】
【００３９】
（塗料６の作製）
撹拌機、冷却器、温度計および窒素導入管を付した４つ口セパラブルフラスコに、表７に記載の材料を仕込み、撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度８０℃、８時間溶液重合しカルボキシル基を有するアクリル樹脂溶液１を得た。得られたアクリル樹脂溶液１を用いて、表８に記載の材料をボールミルで攪拌分散し、塗料６を調製した。
【００４０】
【表７】
【００４１】
【表８】
【００４２】
［現像ローラの作製］
（現像ローラ１〜１２の作製）
上記作製した各導電性表面層の塗料にメチルエチルケトンを添加し、固形分２８％に調整した。そして下記表９の組み合わせにて、先に成型した各導電性弾性層の上にディッピングにより塗布した。その後、温度８０℃のオーブンで１５分間乾燥後、温度１４０℃のオーブンで４時間硬化することにより、導電性表面層としての樹脂層を形成し、各現像ローラを得た。
【００４３】
【表９】
【００４４】
［性能評価］
当接部材のストレスによる導電性ローラの高抵抗化を比較するために、以下の手順で評価を行った。
（１）作製した導電性ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間放置し、その後温度２３℃、湿度５０％の環境下で抵抗Ｒ0を上記抵抗測定方法により求めた。
（２）図５に示した冶具にて、導電性ローラに物理的ストレスを与えた。具体的には、温度２３℃、湿度５０％の環境下で導電性ローラ１の芯金両端部に４.９Ｎずつ加重を施し、現像ローラ１を直径（Φ）２４ｍｍの金属ドラム９に押し当てた。続いて、導電性ローラ１の周速１６０ｍｍ/sec、金属ドラム９の周速１００ｍｍ/secの速度で共に順方向に回転させ、導電性ローラ１を金属ドラム９に摺擦させながら４時間回転させた。
（３）上記のように導電性ローラに物理的ストレスを与えた後、再び導電性ローラを温度２３℃、湿度５０％の環境下に２４時間放置し、その後温度２３℃、湿度５０％の環境下で導電性ローラの抵抗Ｒ1を上記抵抗測定方法により求めた。
（４）物理的ストレスを与える前後の電気抵抗値の変化率（Ｒ１／Ｒ０）を求めた。
【００４５】
[画像評価]
（ハーフトーン画像濃度ムラ評価）
導電性ローラを、カラーレーザープリンタ（商品名：Ｃｏｌｏｒ ＬａｓｅｒＪｅｔ ４７００ ヒューレットパッカード社製）用のシアン用の電子写真プロセスカートリッジの現像ローラとして装着した。この電子写真プロセスカートリッジを、上記カラーレーザープリンタに装填して電子写真画像を出力した。
具体的には、Ａ４サイズの紙上に、サイズが４ポイントのアルファベット「Ｅ」の文字が、印字濃度が２％となるように形成される画像を１５０００枚出力した。引き続いて、ハーフトーン画像を１枚出力した。ハーフトーン画像とは、A４サイズの紙上に、電子写真感光体ドラムの回転方向と垂直な方向に幅１ドット、間隔２ドットの横線が描かれた画像である。
得られたハーフトーン画像について、マクベス反射濃度計（マクベス社製）を使用し、ＳＰＩ補助フィルタ−を用いて、１０点測定（ハーフトーン画像を左右に２等分割する排紙方向に平行な線を１１等分割する１０点測定）を行った。得られた１０点の画像濃度の最大濃度（ＭＡＸ）と最小濃度（ＭＩＮ）との濃度差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出して、ハーフトーン画像の濃度ムラを表１０の基準に基づき評価した。各現像ローラの性能評価、画像評価の結果を表１１に示す。
なお、出力に用いた紙としては、キヤノン社製のＣＬＣ（カラーレーザーコピア）用紙（Ａ４サイズ、坪量＝８１．４ｇ／ｍ２）を用いた。
また、トナーとしては、上記カラーレーザプリンターのシアン用の電子写真プロセスカートリッジに内蔵されているシアントナーをそのまま使用した。
更に、画像出力の環境は、温度２３℃、相対湿度５０％とした。
【００４６】
【表１０】
【００４７】
【表１１】
【００４８】
表２に示す実施例１から７の結果から明らかなように、本発明による構成を満たした現像ローラを用いた場合は、当接部材の物理的ストレスによる抵抗変動を抑制可能で、これによって、繰り返し使用後のハーフトーンの濃度ムラを未然に防止することができた。
一方、導電性表面層のウレタンが分子内にカルボキシル基を有していない場合や、カーボンブラックの特性が本発明と異なる場合は、当接部材の物理的ストレスによる抵抗変動の抑制が難しく、ハーフトーンの濃度ムラが効果的に抑制できなかった。
【符号の説明】
【００４９】
１：現像ローラ
２：導電性軸芯体
３：導電性弾性層
４：導電性表面層
５：金属ドラム
６：電源
７：電圧計
８：抵抗
９：金属ドラム
２１：像担持体
２２：帯電部材
２３：露光光
２４：現像ローラ
２５：トナー供給ローラ
２６：現像ブレード
２７：中間転写ベルト
２８：１次転写部材
２９：２次転写部材
３０：クリーニング部材
３１：定着装置
３２：記録用紙の搬送ルート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する電子写真用の導電性部材であって、
該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴムに分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、
該導電性表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有していることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記塩基性のカーボンブラックのｐＨ値が９．０以上１０．０以下であり、前記酸性のカーボンブラックのｐＨ値が２．０以上５．０以下である請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記導電性部材がローラ形状を有する導電性ローラである請求項１または２に記載の導電性部材。
【請求項４】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、像担持体の表面をクリーニングするためのクリーニング装置とを有し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであって、
該現像装置が、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性部材を有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項５】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置とを有する電子写真装置であって、
該現像装置が、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性部材を有することを特徴とする電子写真装置。
【請求項１】
導電性軸芯体と、導電性弾性層と、導電性表面層とを有する電子写真用の導電性部材であって、
該導電性弾性層は、シリコーンゴムと該シリコーンゴムに分散されている塩基性のカーボンブラックとを含有し、
該導電性表面層は、カルボキシル基を分子内に有するウレタン樹脂と該ウレタン樹脂に分散されている酸性のカーボンブラックとを含有していることを特徴とする導電性部材。
【請求項２】
前記塩基性のカーボンブラックのｐＨ値が９．０以上１０．０以下であり、前記酸性のカーボンブラックのｐＨ値が２．０以上５．０以下である請求項１に記載の導電性部材。
【請求項３】
前記導電性部材がローラ形状を有する導電性ローラである請求項１または２に記載の導電性部材。
【請求項４】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、像担持体の表面をクリーニングするためのクリーニング装置とを有し、電子写真装置の本体に着脱可能に構成されている電子写真プロセスカートリッジであって、
該現像装置が、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性部材を有することを特徴とする電子写真プロセスカートリッジ。
【請求項５】
静電潜像を担持するための像担持体と、該像担持体を一次帯電するための帯電装置と、一次帯電された像担持体に静電潜像を形成するための露光装置と、該静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成するための現像装置と、該トナー像を転写材に転写するための転写装置とを有する電子写真装置であって、
該現像装置が、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導電性部材を有することを特徴とする電子写真装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５４１０５（Ｐ２０１３−５４１０５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０６８８（Ｐ２０１１−１９０６８８）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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